组成细胞的基本元素是：氧O、碳C、氢H、氮N、硅Si、钾K、钙Ca、磷P、镁Mg。其中氧O、碳C、氢H、氮N四种元素占90%以上。根据是否含碳元素，细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机物。下面就让我们一起来了解一下细胞的各种物质。
第一节水和矿物质
我们每天都需要大量饮用水，可以说水是生命之源。
那么，人为什么要喝水呢？我们平时喝的矿泉水为什么有利于健康呢？
水在细胞中不仅含量最大，而且由于它具有一些特有的物理化学属性，使它在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键的作用。
可以说没有水，就不会有生命。水在细胞中以两种形式存在：一种是游离水，约占95％；另一种是结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，约占4％~5％。
随着细胞的生长和衰老，细胞的含水量逐渐下降。
水在细胞中的主要作用是溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。水之所以具有这么多的重要功能，是和水的特有属性分不开的。
1.人体对水的需求量
人每天都要饮用一升左右的水。人要是不喝水，七天就会死亡。构成机体的基本单位是细胞，水主要储存在细胞内液（其中62%左右是水）和细胞外液（如血液中90%以上是水，还有淋巴、唾液、皮肤和肾脏分泌的体液等）中。
因此在人体组织成分中含量最多的是水，约占体重的60%～70%。
水是一切生命活动必需的物质，是人饮食中的基本成分，是人体必需的七种营养物质之一。在人体内水是维持正常生理活动的重要营养物质，它参与物质代谢过程，有助于物质的消化、吸收、生物氧化及排泄；它调节体温，保持人体的正常温度；它是器官、关节及肌肉的润滑剂和清洁剂，起着良好的润滑(如关节腔中的浆液、湿润咽喉的唾液等)和清洁(如泪液)作用；它保持腺体分泌，充实体液等。
2.水分子结构
从化学结构上看，水分子似乎很简单，仅是由2个氢原子和1个氧原子构成（H2O）。然而水分子中的电荷分布是不对称的，一侧显正电性，另一侧显负电性，从而表现出电极性，是一个典型的偶极子。正由于水分子具有这一特性，它既可以同蛋白质中的正电荷结合，也可以同负电荷结合。蛋白质中每一个氨基酸平均可结合2.6个水分子。
由于水分子具有极性，产生静电作用，因而它是一些离子物质（如无机盐）的良好溶剂。
水分子间可形成氢键。
由于水分子是偶极子，因而在水分子之间和水分子与其他极性分子间可建立弱作用力的氢键。在水中每一氧原子可与另两个水分子的氢原子形成两个氢键。
氢键作用力很弱，因此分子间的氢键经常处于断开和重建的过程中。
水分子可解离为离子。
水分子可解离为氢氧离子（OH-）和氢离子（H+）。在标准状况下总有少量水分子解离为离子，大约有107mol/L水分子解离，相当于每109个水分子中就有2个解离。但是水分子的电解并不稳定，总是处于分子与离子相互转化的动态平衡之中。
3.无机盐
无机盐又被称为矿物质。除了水以外，无机盐也是细胞中的重要物质。细胞中无机盐的含量很少，约占细胞总重的1％。无机盐在细胞中解离为离子，离子的浓度除了具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作用外，还有许多重要的作用。我们常说的矿泉水就是含有这些无机盐的饮用水。
细胞中无机盐主要的阴离子有Cl-、PO4-和HCO3-。其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要：①在各类细胞的能量代谢中起着关键作用；②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分；③调节酸碱平衡，对血液和组织液的酸碱度起缓冲作用。所以说常喝矿泉水能补充人体所需的阴离子，保持人体健康。
第二节四大金刚-细胞中的有机物
细胞中的有机物达几千种之多，约占细胞干重的90％以上。它们主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。有机物中主要由四大类分子所组成，即蛋白质、核酸、脂类和糖。
1.蛋白质
蛋白质是我们最常听见的营养物质。在生活水平较差时，人们的营养跟不上，妈妈们为了自己孩子的健康，费尽心思寻找富含蛋白质的食物给孩子增加营养。当时，豆腐是最物美价廉的选择。生活水平上升，人们开始追求健康饮食、全面营养，蛋白质反而不是最重要的。因为富含蛋白质的食物很容易吃到，肉类、鱼类、蛋类都是不错的选择。
蛋白质是化学结构复杂的一类有机化合物，是人体的必需营养素。蛋白质的英文是protein，源于希腊文的proteios，是“头等重要”的意思，表明蛋白质是生命活动中头等重要物质。蛋白质是细胞组分中含量最为丰富、功能最多的高分子物质，在生命活动过程中起着各种生命功能执行者的作用。几乎没有一种生命活动能离开蛋白质，所以说没有蛋白质就没有生命。
在生命活动中，蛋白质是一类极为重要的大分子，几乎各种生命活动无不与蛋白质的存在有关。蛋白质不仅是细胞的主要结构成分，而且更重要的是，生物专有的催化剂——酶——是蛋白质，因此细胞的代谢活动离不开蛋白质。一个细胞中约含有104种蛋白质，分子的数量达1011个。
氨基酸的鼎鼎大名无人不知，无人不晓。组成蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸通过脱水缩合形成肽链。蛋白质由一条或多条多肽链组成的生物大分子，每一条多肽链有二十至数百个氨基酸残基不等；各种氨基酸残基按一定的顺序排列。产生蛋白质的细胞器是核糖体。蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。因此，蛋白质是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。
机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。
2.蛋白质结构组成
蛋白质的生物活性不仅决定于蛋白质分子的一级结构，而且与其特定的空间结构密切相关。异常的蛋白质空间结构很可能导致其生物活性的降低、丧失，甚至会导致疾病。疯牛病症等都是由于蛋白质折叠异常引起的疾病。强调活体细胞内的蛋白质正常折叠、异常折叠的研究，尤其是折叠催化剂、分子伴侣和大分子的参与是这一领域研究热点。在功能和结构细节上阐明关于蛋白质折叠的过程，将对相关疾病的预防和治疗有重要意义。
肽单位，又称为肽基蛋白质，是肽键主链上的重复结构。它是由参与肽链形成的氮原子碳原子和它们的4个取代成分羰基氧原子、酰氨氢原子和两个相邻α-碳原子组成的一个平面单位。蛋白质一级结构，指蛋白质中共价连接的氨基酸残基的排列顺序。蛋白质二级结构，指在蛋白质分子中的局布区域内氨基酸残基的有规则的排列。
常见的有二级结构有α-螺旋和β-折叠。二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的。蛋白质三级结构：蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的。三级结构主要是靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用，氢键，盐键（离子键）维持的。此外，共价二硫键在稳定某些蛋白质的构象方面也起着重要作用。蛋白质四级结构：多亚基蛋白质的三维结构。
具有三级结构多肽（亚基），以适当方式聚合所呈现的三维结构。超二级结构，也称为基元。在蛋白质中，特别是球蛋白中，经常可以看到由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。结构域：在蛋白质的三级结构内的独立折叠单元。结构域通常都是几个超二级结构单元的组合。
二硫键：通过两个（半胱氨酸）巯基的氧化形成的共价键。二硫键在稳定某些蛋白的三维结构上起着重要的作用。
3.蛋白质对人体的作用
（1）构造人的身体
蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织，如毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等，都是由蛋白质组成，所以说饮食造就人本身。蛋白质对人的生长发育非常重要。比如，大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖。
人的大脑细胞的增长有两个高峰期。第一个是胎儿三个月的时候；第二个是出生后到一岁，特别是0~6个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期。到一岁大脑细胞增殖基本完成，数量已达成人的9/10。
所以0～1岁儿童需要摄入大量的蛋白质，充足的蛋白质对儿童的智力发展尤关重要。
（2）修补人体组织
人的身体由百兆亿个细胞组成。细胞是生命的最小单位，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次，而胃黏膜细胞两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好，那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之，人则经常处于亚健康状态，组织受损后，包括外伤，不能得到及时和高质量的修补，便会加速机体衰退。这是保持肌肤光泽的不二法则。
（3）维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送
载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的，可以在体内运载各种物质。比如：血红蛋白——输送氧（红血球更新速率250万/秒）；脂蛋白——输送脂肪、细胞膜上的受体，还有转运蛋白等。
（4）维持体液的酸碱平衡
白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。