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第一章细胞生物学
细胞生物学是研究细胞的结构、功能、生活史以及生命活动本质和规律的科学,是生物
科学的主要分支之一,也是生命科学和分子生物学研究的基础。本章包括细胞的化学成分,
细胞器,细胞代谢,DNA、RNA和蛋白质的生物合成,物质通过膜的运输,有丝分裂和减
数分裂,微生物学和生物技术等部分。根据1BO考纲细目和近几年来试题的要求,以下从
知识条目和能力要求两方面定出具体目标
第一节细胞的化学成分
尽管自然界细胞形态多样,功能各异,但其化学成分基本相似,主要包括:糖类、脂类、
蛋白质、核酸、酶类等。
一、糖类
糖类是多羟基醛、多羟基酮的总称,一般可用Cm(H20)n化学通式表示。由于一些糖分
子中氢和氧原子数之比往往是2:1,与水结构相似,故又把糖类称为碳水化合物。糖是生
命活动的主要能源,又是重要的中间代谢物,还有些糖是构成生物大分子,如核酸和糖蛋白
的成分,因而具有重要意义。糖类化合物按其组成可分为单糖、寡糖、多糖。如果糖类化合
物中尚含有非糖物质部分,则称为糖复合物,例如糖蛋白、蛋白多糖、糖脂和脂多糖等。
(一)单糖
单糖是最简单的糖,不能被水解为更小的单位。单糖通常含有3—7个碳原子,分别称
为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖。天然存在的单糖一般都是D-构型。单糖分子既可以开
链形式存在,也可以环式结构形式存在。在环式结构中如果第一位碳原子上的羟基与第二位
碳原子的羟基在环的伺一面,称为α-型;如果羟基是在环的两面,称β-型。
重要的单糖有以下几种:
1.丙糖如甘油醛(醛糖)和二羟丙酮(酮糖)。它们的磷酸酯是细胞呼吸和光合作用中重
要的中间代谢物。
2.戊糖戊糖中最重要的有核糖(醛糖)、脱氧核糖(醛糖)和核酮糖(酮糖)。核糖和脱氧
核糖是核酸的重要成分,核酮糖是重要的中间代谢物。
3.己糖葡萄糖、果糖和半乳糖等都是己糖。所有己糖的分子式为C6H1206,但结构
式不同,互为同分异构体。葡萄糖是植物光合作用的产物,也是细胞的重要能源物质之一。
(二)寡糖
由少数几个(2—6个)单糖缩合而成的糖称为寡糖。最多的寡糖是双糖,如麦芽糖、蔗糖、
纤维二糖、乳糖。
1.麦芽糖麦芽糖是由一个α—D-葡萄糖半缩醛羟基与另一分子α-D-葡萄糖C4上的
醇羟基缩合脱去一分子水,通过α-1,4-糖苷键结合而成。麦芽糖是淀粉的基本单位,淀粉
水解即产生麦芽糖,所以麦芽糖通常只存在于淀粉水解的组织,如麦芽中。
2.蔗糖一分子α-D—葡萄糖和一分子β-D-果糖缩合脱水即成蔗糖。甘蔗、甜菜、胡
萝卜以及香蕉、菠萝等水果中都富含蔗糖。
3.乳糖乳糖由一分子β-D-半乳糖和一分子α-D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成。
乳糖主要存在于哺乳动物乳汁中。
4.纤维二糖纤维二糖是纤维素的基本结构单位,由2分子的p-D-葡萄糖通过β-1,
4-糖苷键结合而成。
(三)多糖
自然界数量最大的糖类是多糖。多糖是由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的
长链分子。常见的多糖有:淀粉、纤维素、糖原、几丁质和黏多糖等。
1.淀粉天然淀粉由直链淀粉与支链淀粉组成。直链淀粉是α-D-葡萄糖基以α-1,4-
糖苷键连接的多糖链。支链淀粉分子中除有α—1,4-糖苷键的糖链外,还有α-1,6-糖苷键
连接的分支。淀粉与碘有呈色反应,直链淀粉为蓝色,支链淀粉为紫红色。在稀酸或酶的作
用下,淀粉水解:淀粉→糊精→麦芽糖→α-D—葡萄糖。糊精是淀粉水解的最初产物,随
着水解,糖分子逐渐变小,它与碘作用分别呈红色、黄色、无色。这个反应可用于淀粉水解
过程的检验。
2.糖原糖原是动物组织中贮存的多糖,又称动物淀粉。糖原也是α-D-葡萄糖基以α
-1,4-糖苷键连接而成的,但糖原的分支比支链淀粉多。糖原遇碘作用呈红褐色。
3.纤维素,纤维素是一种线性的由β-D-葡萄糖基以β-1,4-糖苷键连接的没有分支的
同多糖。纤维素是植物细胞壁的主要组成成分。
4.几丁质(甲壳素)昆虫和甲壳类外骨骼的主要成分为几丁质,是N-乙酰—D-氨基葡
萄糖以β-1,4-糖苷键缩合成的同多糖。
二、脂类
脂类是生物体内一类重要的有机化合物。它们有一个共同的物理性质,就是不溶于水,
但能溶于非极性有机溶剂(如氯仿、乙醚、丙酮等)。脂类的组成元素主要有C、H、0,
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