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①中性脂肪和油:脂肪的能量比同等重量的糖类可高达二倍多。脂肪分子是由一分子甘油和三分子脂肪酸组成。甘油分子中的三个羟基(-OH),分别与脂肪酸分子中的羧基(-COOH)作用,脱去一分子的水而形成。脂肪分子中的三个脂肪酸,相同或不同。其碳原子数,4至24个,最常见的是16个和18个,偶数。油:液态,不饱和脂肪酸。脂肪:固态,饱和脂肪酸。②蜡。③磷脂:膜,脑、心、肾、肺、骨髓、卵、大豆。④类固醇:胆固醇、植物固醇。⑤萜类:类胡萝卜素、视黄醛(动物感光)。

脂类的功能:●膜组成成分 ●贮存能量 ●保护层 ●活性物质

3.蛋白质:是极其重要的高分子有机化合物,含量仅次于水,占干重的60%。结构物质、贮藏物质、酶。除碳、氢、氧、氮等元素外,还含有硫、磷、碘、铁、锌等元素。

①蛋白质的组成:由很多氨基酸聚合形成的高分子长链化合物。氨基酸有20多种。由于氨基酸的数量、种类、排列顺序等的差异,可形成各种各样的蛋白质。

蛋白质与其它物质的分子或离子结合形成脂蛋白、核蛋白和色素蛋白等。

酶:是生化反应的催化剂,一种酶只能催化一种反应。在一个细胞内约有3000种酶,特定功能和特定酶有关。酶的非蛋白质组分很多,如维生素、核苷酸或某些金属等。酶可以从细胞中分离出来,并保持其活性,这在工农业生产、医疗等方面有广泛的实用价值。

②蛋白质的结构:一级结构:多肽链中氨基酸的数目、种类和线性排列顺序。 二级结构:多肽链向一个方向卷曲形成的立体结构。 α—螺旋:α角蛋白,指甲、毛发、纤维蛋白等。 β—折叠:β角蛋白,蛛丝、蚕丝。

三级结构:球蛋白、肌动蛋白、蛋白质激素、抗体、细胞质和细胞膜中的蛋白。 四级结构:血红蛋白。

蛋白质在重金属离子、酸、碱、乙醇以及高温、X射线等的作用下可发生变性,其空间结构改变,沉淀。

4.核酸:是重要的遗传物质,由许多单个核苷酸经脱水聚合而成的高分子有机化合物。

单个核苷酸由一个含氮碱基、一个五碳糖和一个磷酸分子组成。核酸中仅有五种含氮碱基,它们是两种嘌呤——腺嘌呤(缩写A)和鸟嘌呤(缩写G);三种嘧啶——胞嘧啶(缩写C),胸腺嘧啶(缩写T)和尿嘧啶(缩写U)。

根据所含有的糖的不同,核酸可分为核糖核酸(缩写RNA)和脱氧核糖核酸(缩写DNA)。

DNA主要存在于细胞核内,是构成染色体的遗传物质;RNA则主要存在于细胞质中,而在碱基种类上,DNA含A、G、C、T等四种,在RNA中则以U代替T。在分子结构上,RNA是以单链存在,而DNA则以双链形式存在。

5.维生素:属于小分子有机物。绿色植物能够自身合成维生素,动物必须从食物中摄入,是动物体内必需的一类有机物,否则就会发生维生素缺乏症。

维生素的共同特点:●都是有机物 ●不是能源物质和结构物质 ●需要量很少,

但对代谢影响很大,为正常生活所必需的。

根据维生素水解的性质不同,可分为脂溶性和水溶性两大类。前者如维生素A、D、E、K等,后者如维生素B1—B12、C、P等。

6.矿物质(无机盐):无机物对有机体起重要的作用。除了碳、氢,氧、氮和硫之外,生物体内的元素是以盐类的离于形式存在的。例如:一般含有Na+、K+、Ca+、Mg+,Fe+++和C1-、SO4--、HPO4-、HCO3-等。

各种离子对生物体都具有重要的生理作用。例如,维持体液的正常渗透压,酸碱度以及维持神经、肌肉的正常兴奋性等。

有一些呈不溶解状态的无机物,形成固体的沉积物,作为支持和保护性的结构,如碳酸钙是软体动物贝壳的主要成分,脊椎动物的骨骼含有碳酸钙和磷酸钙以及镁、氟等离子。

7.水:含量最多,一般占60~90%。不同种类的细胞,含水量相差很大。水成为生物的一个理想的组成成分:●常温下为液态,是有机物和无机物的良好溶剂和运输介质。●水是细胞内化学反应的参加者或产物。没有水,生物就不可能生存。●水有较大的比热,对温度的调节很重要。

三、 细胞的基本结构 (一)原核细胞

核区(类核体、拟核):染色体只由环状DNA组成,不含组蛋白。 细胞器:仅有核糖体,70S。

细胞壁:主要成分为含乙酰胞壁酸的肽聚糖。 (二)真核细胞

细胞膜、细胞质、细胞核。

1.质膜(细胞膜):生活细胞的外表,都有一层薄膜包围,将细胞与外界分开,这层薄膜称为细胞膜或质膜。细胞膜与细胞内的所有膜统称为生物膜,是一种半透性膜,对进出细胞的物质有很强的选择透性,其物质组成和基本结构相似。

①质膜的组成:主要是脂类物质和蛋白质,还含有少量的多糖、微量的核酸、金属离子和水。②质膜的结构:在电镜下呈现暗—明—暗三条平行的带,即内外两层暗的带(由大的蛋白质分子组成)之间,有一层明亮的带(由脂类分子组成),这样的膜称单位膜。③膜的流动镶嵌假说:脂类物质分子的双层形成了膜的基本结构的衬质,膜的蛋白质分子则和脂类层内外表面结合,或嵌入,或贯穿。膜及其组成物质是高度动态的、易变的。其磷脂和蛋白质都有一定的流动性,使膜的结构处于不断变动状态。膜中的蛋白质有的是特异的酶类,具有识别、捕捉、和释放物质的能力,从而对物质的透过起主动的控制作用。④物质通过膜的运输:单纯扩散:通过膜上的小孔,从高浓度到低浓度。协助扩散:由载体协助,从高浓度到低浓度。主动运输:由载体协助,并且要消耗能量,从低浓度到高浓度。

胞吞和胞吐:质膜能向细胞内形成凹陷,吞食外围的液体或固体的小颗粒。吞食液体的过程称为胞饮作用,吞食固体的过程称为吞噬作用。

将细胞内的分泌小泡或其它由膜包被的物质排出细胞外的过程,称为胞吐作用。

2.细胞质:是细胞膜以内,细胞核以外的原生质。可分为胞基质和细胞器。细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构。胞基质是包围细胞器的、没有特定结构的细胞

质。

胞质运动:生活细胞的胞基质在细胞内不断流动。

(1)线粒体:除了细菌、蓝藻和厌氧真菌,生活的细胞一般都有线粒体。

线粒体是进行呼吸作用的主要细胞器,是细胞能量代谢的中心。呈球状、杆状、具分枝或其它形状的。直径一般为0.5~1.0μm,长约1~2μm。不同细胞中,线粒体数目差别较大。

用电镜观察,线粒体外有双层单位膜。外膜包被整个线粒体,内、外层膜之间有宽约80?的间隙,内膜在许多部位向内伸入到线粒体基质中,形成片状或管状的内褶,称为嵴。内膜及其所形成的嵴的内表面上,均匀地排布有形似大头针状的结构,称为电子传递粒(缩写ETP),ETP含有ATP酶,能催化ATP的合成。在嵴之间基质,与呼吸作用有关的一系列的酶,定位在基质和内层膜中,基质中还含有DNA、脂类、蛋白质、核蛋白体和含钙颗粒。 细胞内的糖、脂肪和氨基酸的最终氧化是由线粒体进行的,最后释放能量,供细胞生活的需要。线粒体经分裂或“出芽”增殖。

(2)核糖核蛋白体(核蛋白体,核糖体):是合成蛋白质的主要场所。存在于胞基质、细胞核、内质网外表面及质体和线粒体的基质中。完整的核蛋白体是由两个近于半球形而大小不等的亚单位结合而成。由几个到几十个核蛋白体和mRNA长链结合,成为念珠状复合体,称多聚核糖核蛋白体。

(3)内质网(缩写ER):是由膜围成的扁平的囊、槽、池或管,并形成相互沟通的网状系统。在ER腔内充满了液状基质。

有些内质网的外表面有核蛋白体,称为粗糙型内质网(缩写rER) ;另一些内质网外表面则没有核蛋白体,称为光滑型内质网(缩写sER)。

ER膜可和核膜的外层相连,也可经过胞间连丝和相邻细胞的ER相连。

内质网的功能:●具有制造、包装和运输代谢产物的作用。rER能合成蛋白质和脂类,合成的物质可能经ER运到sER,再由sER形成小泡,运输到高尔其体中,然后分泌到细胞外。●ER是许多细胞器的来源,如液泡、高尔基体、圆球体及微体都可能是由ER特化或分离出的小泡而来。

●内质网的分室作用:分隔细胞成许多小室,使各种不同的结构隔开,能分别地进行着不同的生化反应。

(4)高尔基体:是一叠由平滑的单位膜围成的囊组成,囊作扁平圆形,边缘膨大且具穿孔。每一个囊称为潴泡或槽库,从囊的边缘可分离出许多小泡—高尔基小泡,它们可转移到胞基质中,和其他小泡融合,也可和质膜结合。

高尔基体凸出的面是形成面,凹入的面是成熟面。高尔基体在来源上和ER有密切的关系。

(5)中心体:位于细胞核附近。光镜下的中心体通常是两个球形细粒,称中心粒,其周围有一层浓稠物质,称中心球。

电镜下,呈圆柱状结构,直径约0.15mm,长0.3-0.6mm。两个中心粒互相垂直排列。整个圆柱由九组纵行的微管很有秩序地排列而成,每组有微管三根。在细胞分裂时,染

色体的移动以中心粒为方向,当中心体遭到破坏时,细胞即失去分裂能力。

(6)溶酶体:是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器,具单层膜,含多种水解酶。

功能:分解从外界进入细胞内的物质(异体吞噬),也消化自身局部的细胞质或细胞器(自体吞噬)。当细胞衰老时,其溶酶体膜破裂,释放出水解酶,消化整个细胞而使细胞死亡(自溶作用)。

溶酶体是由内质网分离出来的小泡形成的。凡含有溶酶体酶的小液泡,就是溶酶体。

(7)细胞骨架:是由3种蛋白质纤维组成的支架。

3种蛋白质纤维是微管、肌动蛋白和中间丝(中间纤维)。

●微管:直径24nm的中空长管状的纤维。除红细胞外,真核细胞都有微管,纺锤体、鞭毛、纤毛都由微管构成。

微管蛋白:a和b亚基双分子螺旋排列构成微管。

秋水仙素能与a、b双体结合,阻止a、b双体连接成微管。(多倍体);长春花碱破坏纺锤体,使癌细胞死亡;紫杉醇阻止微管解聚,促使微管单体聚合。 ●肌动蛋白丝(微丝):是实心纤维,直径4-7

nm。肌动蛋白由哑铃形单体相连成串,两串以右手螺旋形式扭缠成束。肌动蛋白丝有运动的功能,与细胞质流动有关。

●中间纤维:介于微管与微丝之间的纤维,8-10nm。构成中间纤维的蛋白质5种多,常见的是角蛋白、波形蛋白、层粘连蛋白。

3.细胞核:是细胞的控制中心,遗传物质DNA几乎全部存在于核内。 (1)细胞核的形态:大小、形状、位置、数目。

(2)细胞核的结构:核膜、核仁和核质等三部分。 ●核膜(核被膜)

:是由内、外两层单位膜组成的。双层膜在一定间隔愈合形成小孔—核孔,容许某些物质进出,如输入RNA、DNA核苷酸前体、组蛋白和核蛋白体的蛋白质,输出mRNA、tRNA和核蛋白体的亚单位等。在核被膜的外膜和细胞质接触面上,有核蛋白体;在一些部位,外膜向外延伸到细胞质中去,可以和内质网膜相连。因此,内、外膜间的间隙和内质网的基质是连续的,似可经过内质网和相邻的细胞相通。

●核仁:一个或几个核仁,是细胞核内形成核蛋白体亚单位的部位。

●核质:以碱性染料染色后,可分为着色物质—染色质和不着色物质—核液。

染色质:是由核酸和蛋白质的复合物组成的复杂物质结构,含有大量的DNA和组蛋白,较少量的RNA和非组蛋白蛋白质。间期核内染色质常伸展成为宽度约10~15nm的细长的纤丝,这些染色质的细丝,到有丝分裂时高度地螺旋缠绕—螺旋化,成为染色体。当分裂结束,进入间期时,染色体的螺旋又松散开来,扩散成为染色质。染色质就是间期的染色体。

染色质细丝:是由许多核小体连接而成,组成串珠状。每个核小体的中心有8个组蛋白分子,DNA双螺旋盘在它表面,核小体之间有一段DNA双螺旋,并与另一个组蛋白分子相连。这就是染色质的基本结构,由此再进一步螺旋缠绕形成2级、3级、4级结构,

成为染色单体,从而构成染色体。

基因:是遗传物质的基本单位,存在于染色质(体)的DNA分子链上。 四、细胞分裂

生物的生长发育、代代相传、延续种族的基础是细胞分裂。繁殖是生物或细胞形成新个体或新细胞的过程。

(一)细胞周期及其概念

从一次分裂开始,到下一次分裂完成的整个过程,称为细胞周期,分为DNA合成前期(G1期),DNA合成期(S期),DNA合成后期或有丝分裂准备期(G2期),分裂期(M期或D期)。前三者合称间期,是细胞进行生长的时期,合成代谢最为活跃,进行着包括DNA合成在内的一系列有关生化活动并且积累能量,准备分裂。

1.DNA合成前期(G1期):DNA合成以前的准备期,染色体由一条DNA分子的染色单体组成。G1期细胞极其活跃地合成RNA、蛋白质和磷脂等。

2.DNA合成期(S期):合成DNA时期,染色体发生复制,DNA含量比G1期增加一倍。

3.DNA合成后期或有丝分裂准备期(G2期):G2期的每条染色体由两条完全相同的染色单体组成,含一个完全相同的DNA分子。 4.分裂期(M期):是进行有丝分裂的时期。 (二)细胞分裂的类型

无丝分裂、有丝分裂、减数分裂等。

1.无丝分裂:是指间期核不经任何有丝分裂时期,直接分裂,形成差不多相等的两个子细胞。

2.有丝分裂:又称间接分裂,分为核分裂和胞质分裂。一个细胞经过一次有丝分裂,产生染色体数目和母细胞染色体数目相同的两个子细胞。据核的变化,又分为前期、中期、后期和末期。

(1)前期:核内的染色质凝缩成染色体,核仁解体,核膜破裂以及纺锤体形成。间期核的染色质是细长的细丝,分裂前期,染色质丝螺旋缠绕逐渐增粗,为念珠状的细丝,继续螺旋化缩短、变粗,成为分离的染色体,染色体缩至最短,核仁解体,其组成物质的一部分转移到了染色体。前期最末,核膜破裂,和内质网结合,此时核液和细胞质混合起来,此外,前期终了前,核的两极出现少量的微管细丝,开始形成纺锤体。

(2)中期:是染色体排到赤道面上,纺锤体完全形成的时期。核膜破裂,标志着前期的结束,各染色体的染色单体清晰可见,微管伸长,形成纺锤丝,有的通过两极,有的从一极附着到染色单体的着丝点上。每个染色单体,各有一个着丝点,所有的纺锤丝形成了一个纺锤状的构象,称为纺锤体。纺锤丝在染色体的运动上起重要作用,由于微管的作用,染色体移动,到细胞中部,染色体的着丝点,都排在赤道面。中期时便于计数染色体数目。

(3)后期:各个染色体染色单体分开,由赤道面移向细胞两极的时期。后期时,染色体仍继续缩短,达最短程度。染色体从着丝点分开,向两极移动,到两极集中。

(4)末期:是形成二子核和胞质分裂的时期。到达两极的子染色体,膨胀而失去轮廓,螺旋