医学细胞生物学第三章细胞的物质组成多媒体培训资料.ppt

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1、上页结束返回下页第三章 细胞的物质(wzh)组成第一节第一节 无机物无机物 思考题第二节 有机物返回(fnhu)第一页，共53页。上页结束返回下页细胞的元素细胞的元素(yun s)组成组成常量元素常量元素(yun s)（主要元素（主要元素(yun s)）：）：C、H、O、N占占90%S、P、CI、Ca、Na、K、Mg、Fe占占9.9%微量元素微量元素(yun s)：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、I占占0.1%第二页，共53页。上页结束返回下页 生物大分子：蛋白质和核酸由于其分子量巨大、分子结构复杂(fz)并且具有复杂(fz)的生物活性，故称生物大分子。水、水、无机盐无机盐有机小分子物质有机小分

2、子物质(wzh)：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸酸有机有机(yuj)大分子物质：多糖类、脂类、蛋白质、大分子物质：多糖类、脂类、蛋白质、核酸核酸细胞的物质组成：细胞的物质组成：无机物：有机物第三页，共53页。上页结束返回下页 细胞生物化学反应(huxu fnyng)的良好溶剂 调节并维持细胞内外的酸碱平衡 是细胞内物质运输的介质 吸收或散发热量、防止胞内温度剧变、保护细胞 水：水：第四页，共53页。上页结束返回下页无机盐l维持细胞内渗透压与酸碱平衡。如钠、氯、钾、维维持细胞内渗透压与酸碱平衡。如钠、氯、钾、维持细胞内渗透压，碳酸根离子、磷酸根离子等作为持细胞内渗透压，

3、碳酸根离子、磷酸根离子等作为缓冲液，维持酸碱平衡。缓冲液，维持酸碱平衡。l作为酶的辅助因子作为酶的辅助因子 ，如镁离子等。如镁离子等。l作为第二信使，调节代谢作为第二信使，调节代谢 ，如钙离子等。，如钙离子等。l作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷脂脂(ln zh)(ln zh)中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的碘等。碘等。l维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化。氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化。第五页，共53页。上页结束

4、返回下页l单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质；单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质；l 五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分；分；l 多形成多形成(xngchng)(xngchng)糖蛋白和糖酯。糖蛋白和糖酯。l脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分l核苷酸：核酸的组成单位核苷酸：核酸的组成单位l氨基酸：蛋白质的组成单位氨基酸：蛋白质的组成单位有机(yuj)小分子第六页，共53页。上页结束返回下页蛋白质的组成单位(dnwi)：氨基酸 H|H2N C COOH|R细胞内有20种氨基酸，主要是R侧链不同。第七页，共5

5、3页。上页结束返回下页图l核酸核酸(h sun)(h sun)的组成单位：核苷酸的组成单位：核苷酸l 核苷酸核苷酸=碱基碱基+戊糖戊糖+磷酸磷酸核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤嘌呤(piolng)：腺嘌呤：腺嘌呤(piolng)(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(piolng)(G)嘧啶：胞嘧啶嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶、尿嘧啶(U)、胸、胸腺嘧啶腺嘧啶(T)第八页，共53页。上页结束返回下页碱基有五种碱基有五种(w(w zhn)zhn)：腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T T）第九页，共53页。上页结束返回下页OHH戊糖有两种

6、：戊糖有两种：核糖 脱氧核糖第十页，共53页。上页结束返回下页ATP（三磷酸（三磷酸(ln sun)腺苷腺苷酸）酸）第十一页，共53页。上页结束返回下页cAMP（环化腺苷酸）（环化腺苷酸）第十二页，共53页。上页结束返回下页cGMP（环化鸟苷酸）（环化鸟苷酸）第十三页，共53页。上页结束返回下页有机有机(yuj)大分子物大分子物质质l多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖(r tn)）l 多糖（淀粉、糖元）多糖（淀粉、糖元）l脂类：脂肪脂类：脂肪l 类脂（磷脂、糖脂和类固醇）类脂（磷脂、糖脂和类固醇）l核酸核酸l蛋白质蛋白质第十四页，共53页。上页结束返回下页核酸核酸

7、(h sun)遗传信息的载体遗传信息的载体细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质(wzh)，又称遗传物质(wzh)。细胞中核酸分两大类：核糖核酸（RNA ）脱氧核糖核酸（DNA）第十五页，共53页。上页结束返回下页DNA与与RNA组成组成(z chn)上上的比较的比较:DNA RNA碱基碱基 A、G、C、T A、G、C、U核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖磷酸磷酸(ln sun)磷酸磷酸(ln sun)磷酸磷酸(ln sun)DNA和RNA的组成单位(dnwi)是核苷酸，分别为脱氧核糖核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）。第十六页，共53页。上页结束返回下页脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸(d

8、NMP)ldAMPldTMPldGMPldCMP第十七页，共53页。上页结束返回下页核糖核苷酸核糖核苷酸(NMP)lAMPlGMPlTMPlCMP第十八页，共53页。上页结束返回下页 核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成多核苷酸链.（核酸(h sun)的基本结构）|糖苷键磷酸二酯键磷酸二酯键：核苷酸与核苷酸之间连接(linji)的两个磷酸酯键第十九页，共53页。上页结束返回下页图2-11 DNA双链形成(xngchng)两条多核苷酸链反向平行两条多核苷酸链反向平行排列，脱氧核糖与磷酸残排列，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，碱基排列在长链的外侧，碱基位于长链内侧，碱基之基位于长链内侧，碱

9、基之间以氢键相连接，连接规间以氢键相连接，连接规律是律是A A与与T T互补互补(h b)(h b)，形成两个氢键即形成两个氢键即A=TA=T；G G与与C C互补互补(h b)(h b)，形成三个，形成三个氢键即氢键即G G三三C C。第二十页，共53页。上页结束返回下页3.4nm0.34nmDNA双链围绕个“中心(zhngxn)轴”向右盘旋形成双螺旋状结构的分子。螺旋上每隔0.34nm有一个碱基对，每螺旋一圈有10个碱基对，故螺距为3.4nm第二十一页，共53页。上页结束返回下页l由两条走向相反的互补核苷酸链围绕一由两条走向相反的互补核苷酸链围绕一个个“中心轴中心轴”向右盘旋形成双螺旋状。

10、向右盘旋形成双螺旋状。l脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，构成构成DNADNA分子的骨架分子的骨架(gji)(gji)，不携带遗，不携带遗传信息。传信息。l碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间以氢键相连接，连接规律是以氢键相连接，连接规律是A A与与T T互补，互补，即即A=TA=T；G G与与C C互补，即互补，即G G三三C C，这种有规，这种有规律的对应排列，称为律的对应排列，称为“碱基互补原则碱基互补原则”。四种碱基（四种碱基（A A、T T、C C、G G）的排列顺序称）的排列顺序称碱基序列，携带遗传信息。碱基序列

11、，携带遗传信息。l螺旋上每隔螺旋上每隔0.34nm0.34nm有一个碱基对，每螺有一个碱基对，每螺旋一圈有旋一圈有1010个碱基对，故螺距为个碱基对，故螺距为3.4nm3.4nm。DNA的分子结构的分子结构(fn z ji u)Watson和和Crick模型模型第二十二页，共53页。上页结束返回下页常用碱基序列常用碱基序列(xli)代表代表DNA链链它代表遗传信息，书写、识读方便(fngbin)。碱基序列的多样性即是DNA的多样性。如：5-AGCTAATGGCC-33-TCGATTACCGG-5第二十三页，共53页。上页结束返回下页DNA分子的主要功能：储存遗传信息；复制遗传信息;传递遗传信息

12、；转录 翻译(fny)DNA mRNA 蛋白质 逆转录 （中心法则）第二十四页，共53页。上页结束返回下页DNADNA分子的结构分子的结构(jigu)(jigu)特点特点l稳定性稳定性-DNA-DNA的双螺旋结构很稳定，是遗传物的双螺旋结构很稳定，是遗传物质稳定性的基础。高温达质稳定性的基础。高温达9090度时碱基间氢键度时碱基间氢键(qn jin)(qn jin)断裂（变性），低温时又互补配断裂（变性），低温时又互补配对（复性）对（复性）PCRPCR反应的分子基础。反应的分子基础。l多样性多样性-遗传信息多样的分子基础。遗传信息多样的分子基础。第二十五页，共53页。上页结束返回下页DNA分子

13、(fnz)的变性与复性第二十六页，共53页。上页结束返回下页 单链结构(jigu)或假双链结构(jigu)（部分区域链内 碱基配对形成）。如rRNA和tRNA和结构(jigu)RNARNA分子分子(fnz)(fnz)的结构的结构第二十七页，共53页。上页结束返回下页第二十八页，共53页。上页结束返回下页tRNA三叶草形反密码子环反密码子环氨基酸臂氨基酸臂D环环T CG环环tRNA第二十九页，共53页。上页结束返回下页第三十页，共53页。上页结束返回下页细胞细胞(xbo)(xbo)中中RNARNA的种类主要有三的种类主要有三大类大类l作为(zuwi)信息载体即翻译的模板 mRNAl作为(zuwi

14、)翻译的工具，携带氨基酸tRNAl作为(zuwi)翻译的机器，组成核糖体rRNA注：m:messenger t:transfer r:ribosomal第三十一页，共53页。上页结束返回下页 mRNA tRNA rRNA 含量 5-10%5-10%80-90%分子量 1105-2106 3 104 0.36 108沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S结构 线形 三叶草形 线形、假双链功能 信息模板 携带氨基酸工具(gngj)形成核糖体rRNA、tRNA、mRNA比较(bjio)如下第三十二页，共53页。上页结束返回下页 DNA RNA 组成组成 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖 A

15、、G、C、T A、G、C、U 分布分布(fnb)细胞核细胞核 细胞质细胞质 胞质线粒体中少量胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量胞核核仁中少量 结构结构 双链双链 单链单链 双螺旋结构双螺旋结构 三叶草形、线形、三叶草形、线形、发夹形发夹形 功能功能 贮存遗传信息贮存遗传信息 表达遗传信息表达遗传信息 传递遗传信息传递遗传信息两类核酸两类核酸(h sun)的比较的比较第三十三页，共53页。上页结束返回下页蛋白质生命现象的载体蛋白质生命现象的载体(zit)头发是蛋白质头发是蛋白质皮肤是蛋白质皮肤是蛋白质肌肉是蛋白质肌肉是蛋白质指甲是蛋白质指甲是蛋白质.第三十四页，共53页。上页结束返回下页氨基酸之间

16、脱水形成氨基酸之间脱水形成(xngchng)肽键肽键 多个多个(du)(du)氨基酸通过肽键连接为多肽链氨基酸通过肽键连接为多肽链(蛋白质的蛋白质的基本结构基本结构)第三十五页，共53页。上页结束返回下页 蛋白质的结构蛋白质的结构(jigu)：基本基本(jbn)(jbn)结构：一结构：一级结构级结构三维结构：二级结构三维结构：二级结构 三级结构三级结构 四级结构四级结构第三十六页，共53页。上页结束返回下页一级结构(jigu)：FQ H L C G SV NFQ R L C G ST NFQ R L C G SV NHELFQ T L C G SR N.氨基酸之间通过肽键连接形的成多肽链。氨基

17、酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列(pili)顺序 多肽链的数目 链内及链间二硫键的数目和位置第三十七页，共53页。上页结束返回下页人胰岛素分子(fnz)特定的一级结构 氨基酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列(pili)顺序 多肽链的数目 二硫键数目和位置第三十八页，共53页。上页结束返回下页任何一个有活性的蛋白质分子，它的多肽链都任何一个有活性的蛋白质分子，它的多肽链都不是呈直线形伸展，而是经过折叠和盘曲构成不是呈直线形伸展，而是经过折叠和盘曲构成(guchng)特定的三维结构。折叠和盘曲是在特定的三维结构。折叠和盘曲是在几个级别上进行的。几个级别上进行的。二级结构二级结构(jigu)：

18、在一级结构：在一级结构(jigu)的基础上形成的基础上形成三级结构三级结构(jigu)：在二级结构：在二级结构(jigu)的基础上形成的基础上形成四级结构四级结构(jigu)：在三级结构：在三级结构(jigu)的基础上形成的基础上形成三维结构(jigu)第三十九页，共53页。上页结束返回下页多肽链借助氨基酸残基间氢键的相互吸引，多肽链借助氨基酸残基间氢键的相互吸引，按一定方式折叠按一定方式折叠(zhdi)(zhdi)、盘曲形成螺旋、盘曲形成螺旋状或片层状结构。如状或片层状结构。如a-a-螺旋和螺旋和B-B-折叠折叠(zhdi)(zhdi)。主要连接键是氢键主要连接键是氢键二级结构(jigu)：

19、第四十页，共53页。上页结束返回下页蛋白质的二级结构:螺旋(luxun)折叠第四十一页，共53页。上页结束返回下页二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有一定二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有一定(ydng)(ydng)功能结构域的结构；功能结构域的结构；主要维系键有氢键、离子键和疏水键。主要维系键有氢键、离子键和疏水键。（只有一条多肽链构成的蛋白质，在三级结构（只有一条多肽链构成的蛋白质，在三级结构(jigu)(jigu)上即有生物活性，无四级结构上即有生物活性，无四级结构(jigu)(jigu)。）。）三级结构(jigu)第四十二页，共53页。上页结束返回下页第四十三页，共53页。上页结束返回下

20、页四级结构四级结构(jigu)(jigu)：亚基：一条多肽链形成经过一、二、三级结形成的亚基：一条多肽链形成经过一、二、三级结形成的一个一个(y)(y)结构域称为亚基（亚基间由非共价键结构域称为亚基（亚基间由非共价键连接）。连接）。如血红蛋白由四条肽链组成，即由四个亚基聚如血红蛋白由四条肽链组成，即由四个亚基聚结形成。结形成。注：人胰岛素虽有现两条多肽链组成，但由于注：人胰岛素虽有现两条多肽链组成，但由于肽链间由二硫键盘连接，所以无四级结构。肽链间由二硫键盘连接，所以无四级结构。亚基聚结(j ji)的结构，包括亚基的数目，类型、结构和布局。第四十四页，共53页。上页结束返回下页第四十五页，共5

21、3页。上页结束返回下页第四十六页，共53页。上页结束返回下页 蛋白质的结构蛋白质的结构(jigu)总结：总结：一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、二硫键数目和位置；（肽键）二硫键数目和位置；（肽键）二级结构：多肽链折叠二级结构：多肽链折叠(zhdi)(zhdi)、盘曲形成螺旋状或片、盘曲形成螺旋状或片层状层状 结构，如结构，如a-a-螺旋和螺旋和B-B-折叠折叠(zhdi)(zhdi)；（氢键）；（氢键）三级结构：二级结构进一步折叠三级结构：二级结构进一步折叠(zhdi)(zhdi)和盘旋，形成和盘旋，形成具有具有 一定功能结构域的结构；

22、（氢键、离子一定功能结构域的结构；（氢键、离子 键和疏水键）键和疏水键）四级结构：亚基聚结的结构，包括亚基的数目，类四级结构：亚基聚结的结构，包括亚基的数目，类 型、结构和布局。（一条多肽链形成型、结构和布局。（一条多肽链形成 一个亚基）。（非共价键）一个亚基）。（非共价键）第四十七页，共53页。上页结束返回下页蛋白质的作用蛋白质的作用(zuyng)细胞的结构基础；调节细胞的生理活动。如细胞的结构基础；调节细胞的生理活动。如结构作用：生命是蛋白质的存在方式。结构作用：生命是蛋白质的存在方式。催化作用：如酶。催化作用：如酶。调节作用：如激素、神经递质、细胞因子等。调节作用：如激素、神经递质、细胞

23、因子等。运动作用：如肌肉。运动作用：如肌肉。防御作用：如免疫球蛋白。防御作用：如免疫球蛋白。运输作用：如细胞膜中的载体蛋白、血液运输作用：如细胞膜中的载体蛋白、血液(xuy)(xuy)中的中的载体蛋白。载体蛋白。止血作用：如凝血因子。止血作用：如凝血因子。识别作用：如膜受体蛋白。识别作用：如膜受体蛋白。支持作用：如弹性蛋白。支持作用：如弹性蛋白。其他作用：如粘液蛋白的保护作用。其他作用：如粘液蛋白的保护作用。第四十八页，共53页。上页结束返回下页蛋白质和核酸蛋白质和核酸(h sun)的比较：的比较：蛋白质蛋白质 核酸核酸组成单位组成单位 氨基酸氨基酸 核苷酸核苷酸一级结构一级结构(jigu)氨

24、基酸序列氨基酸序列 核苷酸序列核苷酸序列连接方式连接方式 肽键肽键 磷酸二酯键磷酸二酯键二级结构二级结构(jigu)螺旋螺旋 折叠折叠 转角转角 双螺旋双螺旋 假假双链等双链等三级结构三级结构(jigu)结构结构(jigu)域域 染色染色质质四级结构四级结构(jigu)亚基集结亚基集结 染色体染色体功功 能能 催化催化 调节调节 运输运输 贮存贮存 传递传递 运动运动 支持支持 识别识别 表达遗传信息表达遗传信息第四十九页，共53页。上页结束返回下页关于关于(guny)核酶核酶l核酶常由核酶常由RNARNA和蛋白质组成，如端粒酶等。和蛋白质组成，如端粒酶等。l近期发现近期发现DNADNA也具有

25、酶的作用。也具有酶的作用。l核糖体本身就有核酶的作用。核糖体本身就有核酶的作用。l酶包括蛋白质和核酸。酶包括蛋白质和核酸。l“酶的本质酶的本质(bnzh)(bnzh)是蛋白质是蛋白质”的看法已被推翻。的看法已被推翻。核酶：具有酶活性的RNA称为核酶。即核酸(h sun)具有酶的作用。第五十页，共53页。上页结束返回下页核酶的作用核酶的作用(zuyng)l参入基因转录产物参入基因转录产物(chnw)的加工过的加工过程。形成剪切体，剪切内含子。程。形成剪切体，剪切内含子。第五十一页，共53页。上页结束返回下页核酶的种类核酶的种类(zhngli)l异体催化异体催化(cu hu)的剪切型的剪切型l自体

26、催化自体催化(cu hu)的剪切型的剪切型l第一组内含子的自我剪接第一组内含子的自我剪接l第二组内含子的自我剪接第二组内含子的自我剪接l锤头状核酶。锤头状核酶。第五十二页，共53页。上页结束返回下页思考题思考题、名词解释：生物大分子、磷酸二酯键、碱基互补原则、碱基序、名词解释：生物大分子、磷酸二酯键、碱基互补原则、碱基序列列 核酶核酶2 2、概述细胞的物质组成及其在生命活动中的作用。、概述细胞的物质组成及其在生命活动中的作用。3 3、比较、比较DNADNA与与RNARNA的区别。的区别。4 4、概述、概述DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构(jigu)(jigu)模型的要点。模型的要点。5 5、简述、简述DNADNA分子的主要功能。分子的主要功能。6 6、简述、简述RNARNA的种类与功能。的种类与功能。7 7、概述蛋白质分子的结构、概述蛋白质分子的结构(jigu)(jigu)及其功能。及其功能。第五十三页，共53页。