郎梓薦

摘要：主要研究組成細(xì)胞的有機(jī)物的構(gòu)成元素和單體，介紹了細(xì)胞有機(jī)物種類功能和元素組成，并對課本中幾個(gè)有疑問的知識點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：組成細(xì)胞有機(jī)物；構(gòu)成元素；單體

糖類是生物體內(nèi)主要能源物質(zhì)，動(dòng)物細(xì)胞中，糖原、蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)主體承擔(dān)者，核酸是遺傳信息攜帶者，其中DNA分布于細(xì)胞核，RNA分布于細(xì)胞質(zhì)，脫氧核糖核苷酸與核糖核苷酸結(jié)構(gòu)上的不同主要體現(xiàn)在五碳糖、堿基等方面，DNA和RNA空間結(jié)構(gòu)上的差異也非常顯著，DNA是特殊的雙螺旋結(jié)構(gòu)，RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，C、O、H、N是細(xì)胞有機(jī)物至少構(gòu)成元素。

一、細(xì)胞有機(jī)物種類和功能

細(xì)胞內(nèi)糖類、脂質(zhì)以及核酸等幾種化合物都有C、H、O三種元素，這幾種化合物之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在N、P、S等元素中。多糖只有C、H、O三種元素，是葡萄糖等單體構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，脂質(zhì)有C、H、O、N、S、P等多種元素，構(gòu)成單位為甘油和脂肪酸，蛋白質(zhì)構(gòu)成基本元素為C、H、O、N，構(gòu)成單體為氨基酸，核酸構(gòu)成單體為脫氧核苷酸和核糖核苷酸。常見有機(jī)物中，葡萄糖、纖維素、淀粉以及糖原都屬于糖類，其中葡萄糖是細(xì)胞能源物質(zhì)，纖維素是細(xì)胞壁的核心成分，淀粉是植物細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)，糖原和脂肪是人和動(dòng)物內(nèi)的儲能物質(zhì)，核酸是病毒、生物的遺傳物質(zhì)、翻譯模板，ATP是細(xì)胞內(nèi)直接能源物質(zhì)，磷脂是生物膜的主要結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最活躍的成分，參與酶催化、受體識別、載體運(yùn)輸、抗體免疫等多種重要生命活動(dòng)。

二、細(xì)胞化合物元素組成

在解答各種元素組成類題目時(shí)，關(guān)鍵在于不同化合物元素的共性和特殊性，細(xì)胞內(nèi)元素大部分存在于各種化合物中，構(gòu)成細(xì)胞的化合物有有機(jī)物和無機(jī)物兩種，無機(jī)物主要包括鹽和水，有機(jī)化合物則有蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類等幾種，組成細(xì)胞的化合物中水含量最高，細(xì)胞干重中蛋白質(zhì)含量最高。要注意并非所有細(xì)胞的化合物含量和組成都完全相同，不同生物種類細(xì)胞、相同生物種類不同功能部位細(xì)胞的化合物組成都有很大差異，但是化合物種類一般相同。構(gòu)成生命的物質(zhì)基礎(chǔ)有化學(xué)元素和化合物兩種形式，其中化學(xué)元素包括基本元素、大量元素、微量元素三類，和非生物界表現(xiàn)出相同的統(tǒng)一性和多樣性，化合物則有無機(jī)物和有機(jī)物兩類，化合物只有根據(jù)一定的規(guī)律和方式有機(jī)組織起來，才能夠表現(xiàn)出生命現(xiàn)象，構(gòu)成生命。

三、基本氨基酸/多糖

至今為止在各種生命體中檢測發(fā)現(xiàn)的氨基酸種類總數(shù)已經(jīng)超過180種，但是各種蛋白質(zhì)以及氨基酸的水解產(chǎn)物中常見的基本氨基酸只有20種，其中有19種氨基酸和1種亞氨基酸，也稱脯氨酸。除了上述20種基本氨基酸，一些蛋白質(zhì)中還有一些不常見氨基酸，這些不常見氨基酸都是常見氨基酸在已經(jīng)合成的肽鏈上經(jīng)專一酶催化和化學(xué)修飾生成的。其中相對比較常見的有膠原蛋白5-羥賴氨酸和4-羥脯胺酸等，不常見蛋白質(zhì)氨基酸共用10多種。學(xué)習(xí)過程中我們知道，多糖是葡萄糖脫水縮合產(chǎn)物，我們在學(xué)習(xí)這句話時(shí)容易產(chǎn)生誤解，多糖有純多糖和雜多糖兩種，區(qū)分依據(jù)為是由單體或多種單糖單位組成，純多糖中，淀粉、纖維素、糖原以及右旋糖酐單體均為葡萄糖，幾丁質(zhì)殼多糖單體為N-乙酰葡萄糖胺，雜多糖單體成分則相對復(fù)雜，例如果膠單體有乳糖、鼠李糖和阿拉伯糖等。

四、蛋白質(zhì)中的其他元素

在學(xué)習(xí)“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者-蛋白質(zhì)”一節(jié)時(shí)，書中并沒有對蛋白質(zhì)元素組成進(jìn)行直接討論，老師在講解時(shí)也沒有明確提及，但是在進(jìn)行“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”學(xué)習(xí)過程中，卻需要了解蛋白質(zhì)中元素組成相關(guān)知識，例如要知道蛋白質(zhì)中含有S元素。蛋白質(zhì)以氨基酸為基本組成單位，氨基酸由C、H、O、N四種基本化學(xué)元素足夠，20種常見氨基酸中，半胱氨酸、甲硫氨酸均含有S元素，由這兩種基本氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)中自然含有S元素。但是一些蛋白質(zhì)中也含有Fe、Cu等其他元素，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)內(nèi)部有肽鏈亞單位，蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)層次中，亞單位之間可以連接其他一些元素，例如組成甲狀腺球蛋白的甲狀腺素四碘甲腺原氨酸、三碘甲腺原氨酸中就有I元素，而血紅蛋白、肌紅蛋白中有Fe元素，銅藍(lán)蛋白中含Cu元素，部分蛋白質(zhì)甚至含有P元素，不常見蛋白質(zhì)氨基酸中，有一些是氨基酸殘基-OH或者其他基團(tuán)的可逆性磷酸化形成的，故含有P元素，如磷酸絲氨酸等。

五、脂質(zhì)的元素組成

學(xué)習(xí)教材可知，脂質(zhì)是C、H、O組成的，但是部分脂質(zhì)也還有P和N。這種現(xiàn)象和脂質(zhì)分類有關(guān)，脂質(zhì)是一類根據(jù)溶解性質(zhì)定義的特殊生物分子，并非以化學(xué)元素組成為劃分標(biāo)準(zhǔn)，因此化學(xué)組成可能存在較大的變化，脂質(zhì)的分類也比較困難。根據(jù)化學(xué)組成分類，脂質(zhì)有單純脂、復(fù)合脂、衍生脂三類，此外還包括取代烴、甾類等其他脂質(zhì)。學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常涉及到的脂肪、磷脂、固醇均屬于上述三類脂質(zhì)，脂肪，也即甘油三酯是高級脂肪酸的甘油酯，固醇是環(huán)戊烷多氫菲基本結(jié)構(gòu)脂質(zhì)包括膽固醇、維生素D2、維生素D3以及睪酮等，磷脂又可以根據(jù)醇成分差異分為甘油磷脂、硝氨醇磷脂兩種。除了幾種基本堿基，核酸中還還有一些稀有堿基，含量較少，種類極多，其中大部分都是常見堿基的甲基化產(chǎn)物，在這些稀有堿基中，4-硫尿嘧啶、2-硫尿嘧啶中都含有SBINGIN元素，RNA中稀有堿基的含量更高，接近10%左右。

結(jié)語：

組成細(xì)胞有機(jī)物的構(gòu)成元素中，最基本元素為C、H、O、N，基本元素為C、H、O、N、S、P，大量元素為C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg，此外還有各種微量元素，除基本元素之外的其他元素往往作為蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)中的各種功能基團(tuán)，在各種生命活動(dòng)中扮演重要角色。

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