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1、关于生命的分子基础(2)第一页，本课件共有38页第一章第一章 生命的分子基础生命的分子基础第二页，本课件共有38页细胞是生物体的结构和功能的基本单位细胞是生物体的结构和功能的基本单位构成细胞的物质称构成细胞的物质称原生质（原生质（protoplasm）-又称生命物质又称生命物质主要元素主要元素 99.9%：C.H.O.N 90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.12种种微量元素：微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等等第三页，本课件共有38页化化合合物物有机化合物有机化合物无机化合物无机化合物水水无机盐无机盐自由水自由水：细胞生命活动的内环境，
2、：细胞生命活动的内环境，细胞各种代谢反应的场所。细胞各种代谢反应的场所。：维持渗透压和：维持渗透压和pH保障细胞正保障细胞正常生理活动。常生理活动。糖糖 类类脂脂 类类酶酶蛋白质蛋白质核核 酸酸维生素维生素分子量巨大、结构复杂、具有分子量巨大、结构复杂、具有生物活性生物活性生物大分子生物大分子（biological macromolecules）结合水结合水：与许多分子结合构成细：与许多分子结合构成细胞结构的组成部分。胞结构的组成部分。第四页，本课件共有38页第一节第一节 蛋白质蛋白质第五页，本课件共有38页蛋白质（protein）一、蛋白质分子的化学组成一、蛋白质分子的化学组成蛋白质的基本单
3、位蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸或或碱性的氨基碱性的氨基酸性的羧基酸性的羧基侧侧链链两两性性化化合合物物两两性性电电解解质质（主要元素：（主要元素：C H O N；少量的；少量的S）第六页，本课件共有38页 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。本结构。肽肽 键键肽肽 键键 蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合
4、而形成多肽链。缩合而形成多肽链。侧侧链链侧侧链链侧侧链链侧侧链链主主链链二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构第七页，本课件共有38页1.蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构：多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）（主键：肽键；副键：二硫键）第八页，本课件共有38页2.蛋白质的二级结构：蛋白质的二级结构：在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）（氢键）第九页，本课件共有38页第十页，本课件共有38页第十一页
5、，本课件共有38页3.蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构：在二级结构的基础上再行折叠。（氢在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）键，酯键，离子键，疏水键）第十二页，本课件共有38页4.蛋白质的四级结构：蛋白质的四级结构：由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上形成为由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上形成为蛋白质分子的结构亚基，由若干亚基之间以非共价键蛋白质分子的结构亚基，由若干亚基之间以非共价键形式而相互结合的复合体。（非共价键）形式而相互结合的复合体。（非共价键）第十三页，本课件共有38页第十四页，本课件共有38页第十五页，本课件共有38页三、蛋白质的分类与主要功能
6、三、蛋白质的分类与主要功能蛋白质的分类蛋白质的分类外外形形纤维蛋白：纤维蛋白：球形蛋白：球形蛋白：角蛋白角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白酶蛋白，免疫球蛋白功功能能结构蛋白：结构蛋白：调节蛋白：调节蛋白：转运蛋白：转运蛋白：收缩蛋白：收缩蛋白：抗体蛋白：抗体蛋白：催化蛋白：催化蛋白：肌球蛋白肌球蛋白胰岛素胰岛素血红蛋白血红蛋白肌动蛋白，肌球蛋白肌动蛋白，肌球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白蛋白酶蛋白酶第十六页，本课件共有38页 组组成成成成分分单纯蛋白：单纯蛋白：结合蛋白：结合蛋白：指单纯由氨基酸组成的蛋白质。指单纯由氨基酸组成的蛋白质。（白蛋白，球蛋白，组蛋白）（白蛋白，球蛋白，组蛋白）指单纯蛋白和非蛋白质类
7、物质结指单纯蛋白和非蛋白质类物质结合，非蛋白质物质称辅基。（核合，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）蛋白，糖蛋白，脂蛋白）第十七页，本课件共有38页（四）酶（四）酶是具有高度催化活性的蛋白质和是具有高度催化活性的蛋白质和RNA。酶酶的的特特性性高度的专一性高度的专一性高效的催化能力高效的催化能力高度不稳定性高度不稳定性蛋蛋白白酶酶的的分分类类单纯蛋白酶类单纯蛋白酶类结合蛋白酶类：酶蛋白结合蛋白酶类：酶蛋白+辅基（非蛋白质）辅基（非蛋白质）=全酶全酶 酶：酶：第十八页，本课件共有38页第二节第二节 核酸核酸第十九页，本课件共有38页一.核酸（nucleic acid）（一）核酸的化学
8、组成与种类（一）核酸的化学组成与种类核酸的基本单位核酸的基本单位单单核核苷苷酸酸戊糖戊糖磷酸磷酸含氮有机碱含氮有机碱核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘧啶：嘧啶：嘌呤：嘌呤：（碱基）（碱基）化化 学学 组组 成成第二十页，本课件共有38页第二十一页，本课件共有38页核糖核糖脱氧脱氧糖糖苷苷键键核核苷苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸第二十二页，本课件共有38页35磷酸二酯键磷酸二酯键53第二十三页，本课件共有38页二、二、核酸的种类核酸的种类 DNA RNA戊戊 糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖碱碱 基基A G C T A G C U磷磷 酸酸磷磷 酸酸磷磷 酸酸核苷酸种类核苷酸种类脱氧腺苷酸（脱氧腺苷
9、酸（dAMP)腺苷酸（腺苷酸（AMP）脱氧鸟苷酸（脱氧鸟苷酸（dGMP)鸟苷酸（鸟苷酸（GMP）脱氧胞苷酸（脱氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（胞苷酸（CMP）脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（尿苷酸（UMP）结结 构构双双 链链 单单 链链存在部位存在部位主要存在细胞核中主要存在细胞核中 主要存在细胞质中主要存在细胞质中功功 能能储存，复制和传递遗传信息储存，复制和传递遗传信息 与遗传信息表达有关与遗传信息表达有关DNA与RNA的区别核核 酸酸脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）核核 糖糖 核核 酸酸 （RNA）第二十四页，本课件共有38页（一）（一）DNA的结构与功能的结构与功能 DNA
10、 的的 结结 构构DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。分子中脱氧核苷酸的排列顺序。Watson和和 Crick提提出的出的DNA双螺旋结双螺旋结构模型构模型二级结构：二级结构：一级结构：一级结构：DNA的双链形成的双链形成第二十五页，本课件共有38页第二十六页，本课件共有38页DNA的双链形成的双链形成3.4nm含含10个个碱碱基基对对DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第二十七页，本课件共有38页1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则
11、两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三三C）以氢键相连。）以氢键相连。3.相邻碱基对旋转相邻碱基对旋转36，间距，间距0.34nm，一个螺旋包，一个螺旋包含含10个碱基旋转个碱基旋转360，螺距为，螺距为3.4nm。Watson和和 Crick的的DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第二十八页，本课件共有38页第二十九页，本课件共有38页DNA Models第三十页，本课件共有38页三种DNA第三十一页，本课件共有38页 DNA 的的 功功 能能DNA是遗传物质其功能是：储存，是遗传物质其功能是：储存，复制和传递遗传信息。复制和传递遗传信息。第三十二页，本课件共有38页（二）（二
12、）RNA的结构与功能的结构与功能RNA为单链可自身回折形成局部假双链。为单链可自身回折形成局部假双链。RNAmRNAtRNArRNA第三十三页，本课件共有38页mRNA tRNA rRNA细胞中含量细胞中含量5%10%5%10%80%90%分子量分子量（15)1052X 106 (2.43)104 (0.361.1)106 大小悬殊大小悬殊 约有约有7080个单核苷酸个单核苷酸沉降系数沉降系数6S25S 4S 5.8S、18S、28S结构特征结构特征存在场所存在场所细胞质或核糖体细胞质或核糖体 细胞质或核糖体细胞质或核糖体 细胞中的核糖体细胞中的核糖体功能作用功能作用三种三种RNA分子的结构特
13、征和功能作用分子的结构特征和功能作用基本上呈线形，基本上呈线形，局部呈双链，局部呈双链，形成发夹式结形成发夹式结构。构。呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部构，柄部3，有有CCA三个碱基，其相三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，中对端为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。央有三个碱基，为反密码子。线形，某些节线形，某些节段可能成双螺段可能成双螺旋结构。旋结构。转录转录DNA中的遗传信中的遗传信息，并带到核糖体上，息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模作为合成蛋白质的模板。板。运输活化的氨基酸到核糖运输活化的氨基酸到核糖体上的体上的mR
14、NA的特定位点，的特定位点，特定的特定的tRNA运输特定的氨运输特定的氨基酸。基酸。为蛋白质合为蛋白质合成场所的核成场所的核糖体的组成糖体的组成成分。成分。第三十四页，本课件共有38页第三十五页，本课件共有38页核酶：是具有酶活性的RNAn nT.Cech首次发现，是在研究原生动物喜热四膜虫的首次发现，是在研究原生动物喜热四膜虫的首次发现，是在研究原生动物喜热四膜虫的首次发现，是在研究原生动物喜热四膜虫的rRNA剪接时观察到。在除去所有蛋白质后，剪接仍可剪接时观察到。在除去所有蛋白质后，剪接仍可剪接时观察到。在除去所有蛋白质后，剪接仍可剪接时观察到。在除去所有蛋白质后，剪接仍可完成；完成；完成
15、；完成；n n在在rRNArRNA剪接过程中，前体剪接过程中，前体剪接过程中，前体剪接过程中，前体rRNA能释放出一个短链能释放出一个短链RNARNA。n n能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。n n核酶的发现，对酶的本质就是蛋白质这一传统概念提核酶的发现，对酶的本质就是蛋白质这一传统概念提出了新的挑战，同时也为生命起源问题的探索提出了出了新的挑战，同时也为生命起源问题的探索提出了新的见解。新的见解。n n人们可以根据核酶结构的模式，去设计能破坏致命基人们可以根据
16、核酶结构的模式，去设计能破坏致命基因的转录产物，从而为基因治疗提供新途径。因的转录产物，从而为基因治疗提供新途径。第三十六页，本课件共有38页微小微小RNA(microRNA)n n有有20多个核苷酸组成的单链小多个核苷酸组成的单链小RNA.n n在动物的发育、分化、细胞增殖、凋亡和脂肪代在动物的发育、分化、细胞增殖、凋亡和脂肪代谢过程中发挥调节作用。谢过程中发挥调节作用。n n2005年美国怀特黑德研究中心和马萨诸塞理工年美国怀特黑德研究中心和马萨诸塞理工学院研究人员发现：人类基因组中学院研究人员发现：人类基因组中1/3负责蛋负责蛋白质合成的基因由微小白质合成的基因由微小RNA调控。调控。第三十七页，本课件共有38页感谢大家观看第三十八页，本课件共有38页