普通生物学

1、第一章 生命的物质基础生物体都具有以下基本特征:生物体具有共同的物质基础和结构基础,都有新陈代谢作用,都有应激性,都有生长,发育和生殖的现象,都有遗传和变异的特性,都能适应一定的环境.第一节 组成生物体的化学元素及化合物【知识概要】生物体的生命活动都有共同的物质基础,主要是指组成生物体的化学元素和化合物是大体相同的.一,组成生物体的化学元素组成生物体的化学元素有二十多种,它们在生物体内的含量不同.含量占生物体总质量的万分之一以上的元素,称大量元素,如 C,H,O,N,P,S,K,Ca,Mg 等.生物生活所必需,但是需要量却很少的一些元素,称微量元素,如 Fe,Mn,Zn,Cu,B,Mo 等.这些化学元素对生物体都有重要作用 .组成生物体的二十多种化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种化学元素是生物所特有的.这个事实说明,生物界和非生物界具有统一性.二,组成生物体的化合物(-)糖类1.生物学功能糖类参与细胞组成,是生命活动的主要能源物质.2.组成元素及种类糖类的组成元素为 C,H,O,分单糖,寡糖,多糖三类.单糖是不能水解的最简单的糖类,其分类中只含有一个多羟基醛或一个多羟基酮,如葡

2、萄糖,果糖,核糖,脱氧核糖.葡萄糖和果糖都是含 6 个碳原子的己糖,分子式都是 C6H12O6,但结构式不同,在化学上叫做同分异构体.如下图所示:葡萄糖 果糖 葡萄糖 果糖环状结构 链状结构核糖(C5H10O5)和脱氧核糖(C5H10O4)都是含有 5 个碳原子的戊糖,两者都是构成生物遗传物质(DNA 或 RNA)的重要组成成分 .结构式如下图所示:核糖 脱氧核糖寡糖(低聚糖) 是由少数几个(1 个以内) 单糖分子脱水缩合而得的糖.常见的是含有 2 个单糖单位的双糖,如植物细胞内的蔗糖,麦芽糖,动物细胞内的乳糖,存在于藻类细菌,真菌和某些昆虫细胞内的海藻糖等.蔗糖的形成见下图.葡萄糖 果糖 蔗糖多糖是由多个单糖缩聚而成链状大分子,与单糖,双糖不同,一般不溶于水,从而构成贮藏形式的糖,如高等植物细胞内的淀粉,高等动物细胞内的糖元.纤维素是植物中最普遍的结构多糖.(二)蛋白质1.生物学功能蛋白质具有催化作用,运输作用和贮存作用,结构和机械支持作用,收缩或运动功能,免疫防护功能,调节作用.2.组成元素和基本组成单位蛋白质主要由 C,H,O,N 四种元素组成,多数还含有 S.基本组成单位是氨基

3、酸 ,其通式为.组成天然蛋白质的氨基酸约有 20 种,都是 L 型的 氨基酸.氨基酸与氨基酸之间可以发生缩合反应,形成的键为肽键.肽是两个以上氨基酸连接起来的化合物.两个氨基酸连接起来的肽叫二肽,三个氨基酸连接起来的肽叫三肽,多个氨基酸连接起来的肽叫多肽.多肽都有链状排列的结构,叫多肽链.蛋白质就是由一条多肽链或几条多肽链集合而成的复杂的大分子.3.结构蛋白质结构分一,二,三,四级结构.在蛋白质分子中,不同氨基酸以一定数目和排列顺序编合形成的多肽链是蛋白质的一级结构.蛋白质分子的高级结构决定于它的一级结构,其天然构象(四级结构) 是在一定条件下的热力学上最稳定的结构.4.变性蛋白质受到某些物理或化学因素作用时引起生物活性的丧失,溶解度降低以及其他物理化学因素的改变,这种变化称为蛋白质的变性.变性的实质是由于维持高级结构的次级键遭到破坏而造成的天然构象的解体,但未涉及共价键的破坏.有些变性是可逆的(能复性), 有些则不可逆.(三)核酸1.生物学功能核酸是遗传信息的载体,存在于每一个细胞中.核酸也是一切生物的遗传物质,对于生物体的遗传性,变异性和蛋白质的生物合成有极其重要的作用.2.种类核

4、酸分 DNA 和 RNA 两大类 .所有生物细胞都含有这两大类核酸(病毒只含有 DNA 或 RNA).3.组成元素及基本组成单位核酸是由 C,H,O,N,P 等元素组成的高分子化合物.其基本组成单位是核苷酸.每个核酸分子是由几百个到几千个核苷酸互相连接而成的.每个核苷酸含一分子碱基,一分子戊糖(核糖或脱氧核糖)及一分子的磷酸组成 .如下图所示:5腺瞟吟核苷酸(5AMP) 3胞嘧啶脱氧核苷酸(3dCMP)DNA 的碱基有四种(A,T,G,C),RNA 的碱基也有四种(A,U,G,C).这五种碱基的结构式如下图所示:DNA 中碱基的百分含量一定是 A=T,G=C,不同种生物的碱基含量不同 .RNA 中AU,GC 之间并没有等当量的关系.腺嘌呤(A) 鸟嘌呤 (G) 胸腺嘧啶 (T) 尿嘧啶(U) 胞嘧啶(C)4.结构DNA 一级结构中核苷酸之间唯一的连接方式是 3,5磷酸二酯键 ,如下图所示.所以 DNA 的一级结构是直线形或环形的结构.DNA 的二级结构是由两条反向平行的多核音酸链绕同一中心轴构成双螺旋结构.(四)脂类脂类是生物体内一大类重要的有机化合物,由 C,H,O 三种元素组成,有

5、的( 如卵磷脂)含有 N,P等元素,不溶于水,但溶于乙醚,苯,氯仿和石油醚等有机溶剂.1.生物学功能脂类是构成生物膜的重要成分;是动植物的贮能物质; 在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用;脂类与其他物质相结合 ,构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分; 某些脂类具有很强的生物活性.2.种类(l)脂肪 也叫中性脂,一种脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸的末端羟基脱水连成酯键形成的.脂肪是动植物细胞中的贮能物质,当动物体内直接能源过剩时,首先转化成糖元,然后转化成脂肪.在植物体内就主要转化成淀粉,有的也能转化成脂肪.(2)类脂 包括磷脂和糖脂,这两者除了包含醇,脂肪酸外,还包含磷酸,糖类等非脂性成分.含磷酸的脂类衍生物叫做磷酯,含糖的脂类衍生物叫做糖脂.磷脂和糖脂都参与细胞结构特别是膜结构的形成,是脂类中的结构大分子.(3)固醇 又叫甾醇,是含有四个碳环和一个羟基的烃类衍生物,是合成胆汁及某些激素的前体,如肾上腺皮质激素,性激素.有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素 D.在人和动物体内常见的固醇为胆固醇.(五)水和无机盐1.水水是细胞的重要成分,一般

6、发育旺盛的幼小细胞中含水量较大,生命活力差的细胞组织中含水量较小,休眠的种子和孢子中含水量一般低于 10%.水的作用有:水是代谢物质的良好溶剂,水是促进代谢反应的物质,水参与原生质结构的形成,水有调节各种生理作用的功能.2.无机盐它在体内通常以离子状态存在,常见的阳离子有 K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Fe2+,Fe3+等; 常见的阴离子有 Cl-,SO42-,PO43-,HPO42-,H2PO4-,HCO3-等.各种无机盐离子在体液中的浓度是相对稳定的,其主要作用有:维持渗透压 ,维持酸碱平衡,特异作用等.第二节 其他重要化合物【知识概要】一,细胞内能合流通的物质ATP1.ATP 的结构ATP(三磷酸腺苷)是各种活细胞内普遍存在的一种高磷酸化合物 (水解时释放的能量在2092kJ/mol 的磷酸化合物).ATP 的分子简写成 A-PPP,A 代表由腺嘌呤和核糖组成的腺苷,P 代表磷酸基团,代表高能磷酸键.ATP 中大量化学能就贮存在高能磷酸键中.ATP 结构中的 3 个磷酸(Pi)可依次移去而生成二磷酸腺苷(ADP)和一磷酸腺苷(AMP),如下图:2.ATP 的作用ATP 水解时

7、释放出的能量,是生物体维持细胞分裂,根吸收矿质元素离子和肌肉收缩等生命活动所需能量的直接来源,是细胞内能量代谢的流通货币. 在动物肌肉或其他兴奋性组织中,还有一种高能磷酸化合物即磷酸肌酸,它也是高能磷酸基的贮存者,其中的能量要兑换成流通货币才能发挥作用 .如图下图所示磷酸肌酸与 ATP 关系.磷酸肌酸 肌酸二,NAD+和 NADP+NAD+又叫辅酶,全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸;NADP+又叫辅酶,全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸.它们都是递氢体,能从底物里取得电子和氢.NAD+和 NADP+都是以分子中的烟酰胺部分来接受电子的,所以烟酰胺是它们的作用中心.接受电子的过程如下图所示:这里虽然从底物脱下来的两个电子都被接受了,但脱下来的两个氢原子却只有一个被接受,剩下的一个质子 H 暂时被细胞的缓冲能力接纳下来 ,留待参与其他反应.因此,NAD+ 和 NADP+的还原形式被写作 NADH 和 NADPH.第二章 生命的基本单位细胞第一节 细胞的形态和类别【知识概要】一,细胞的概念及形态细胞是由原生质小团所组成的基本单位,其中含有一个核(或拟核), 四周被膜包围着.细胞的大小千差万别.最大的直径近

8、 10cm,如驼鸟卵; 小的需用电子显微镜才能看到,如支原体,其细胞直径只有 0.1um.一般细胞的直径都在 10100um 之间 ,观察需要借助光学显微镜.细胞的形状多样.有球状,多面体,纺锤体和柱状体等.由于细胞内在的结构,自身的表面张力以及外部的机械压力的作用,各种细胞总是保持其一定的形态.细胞的形状与功能之间有着密切关系,如运动神经元细胞质伸展长达几米,用以传导外界刺激产生的兴奋.二,原核细胞原核细胞外部由质膜所包围,质膜之外是坚固的细胞壁.细胞壁主要是由一种叫胞壁质的蛋白多糖组成.在原核细胞内含有 DNA 的区域,没有核膜包围,这个区域为拟核,其中只有一条DNA.原核细胞中没有内质网,高尔基体,线粒体和质体等,但含有核糖核蛋白体,间体,粒状物,类囊体和蓝色体等.原核细胞细胞质中的内含物有气泡.多磷酸颗粒,脂肪滴和蛋白粒等.由原核细胞构成的生物称原核生物,如支原体,细菌,蓝藻和放线菌等.三,真核细胞真核细胞的细胞质与细胞核之间有核膜把它们分开,细胞质中的细胞器与结构都比原核细胞复杂.真核细胞内含有的物质,大致可分为四类:原生质,它是细胞质与细胞核所组成的生活物质的整体.细胞质包

9、括质膜,内质网,高尔基体,中心体,线粒体,质体等.后成质,由细胞分化出来具有一定机能的细胞衍生物,如纤毛,鞭毛等.异质,由原生质高度特化的物质,如角质,木质,木柱质,纤维素等.副质,细胞质中的内含物,都是新陈代谢的产物,如淀粉粒,糖元粒,油滴,乳液等.四,真核细胞和原核细胞的主要区分见下表真核细胞和原核细胞的主要区别特性 原核细胞 真核细胞细胞大小 较小(110um) 较大(10 100um)染色体 一个细胞只有一条 DNA,与 RNA,蛋白质不联结在一起 一个细胞有几条染色体,DNA 与 RNA,蛋白质联结在一起细胞核 无核膜和核仁 有核膜和核仁细胞器 无 有线粒体,叶绿体,内质网,高尔基体内膜系统 简单 复杂微梁系统 无 有微管和微丝细胞分裂 二分体,出芽,无有丝分裂 具有丝分裂器,能进行有丝分裂转录与转译 出现在同一时间与地点 出现在不同时间与地点(转录在核内,转译在细胞质内)五,动物细胞和植物细胞的区别植物细胞的外面有细胞壁,它由纤维素和果胶质构成.细胞壁分为三层:中胶层,初生壁和次生壁.中胶层(胞间层)把相邻细胞粘合在一起,初生壁在中胶层的两侧 ,所有植物细胞都具有.次生壁在初生壁里面,又分为外,中,内三层,厚而硬,不是所有植物细胞都有的.在两个相邻细胞之间的壁上,有胞间连丝联结两个相邻细胞的原生质体,使细胞之间互相流通.此外,植物细胞的细胞器中有液泡和叶绿体.动物细胞表面由质膜包着,它控制着细胞内物质的运输.两个相邻细胞之间的质膜也可变形,形成联结或桥粒,使两个相邻细胞焊接

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