生命的分子基础讲稿.ppt

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1、关于生命的分子基础第一页，讲稿共四十三页哦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等等第二页，讲稿共四十三页哦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，：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。

2、：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、具有生物分子量巨大、结构复杂、具有生物活性活性生物大分子（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。第三页，讲稿共四十三页哦1组织构成成分2构成各种重要生理物质酶 抗体 激素等3供能约16.7 kJ(4.0 kcal)/g 体内蛋白质功能第四页，讲稿共四十三页哦蛋白质缺乏的后果：蛋白质缺乏的后果：总体而言，就是代谢率下降，体弱

3、多病。总体而言，就是代谢率下降，体弱多病。未成年人：生长发育受阻，矮小、贫血、未成年人：生长发育受阻，矮小、贫血、智力低下，免疫力差。容易疲劳，抵抗力下降，智力低下，免疫力差。容易疲劳，抵抗力下降，甚至肌肉消瘦、腹涨水肿、神情呆滞，各种生甚至肌肉消瘦、腹涨水肿、神情呆滞，各种生理功能低下。理功能低下。孕妇：影响胎儿正常发育。孕妇：影响胎儿正常发育。据世卫估计，目前世界上有大约据世卫估计，目前世界上有大约500500万儿童患蛋白质万儿童患蛋白质-能量营养不良症（能量营养不良症（PEMPEM）。其中大多数是贫穷和饥）。其中大多数是贫穷和饥饿引起的。饿引起的。第五页，讲稿共四十三页哦安徽阜阳大头婴儿

4、安徽阜阳大头婴儿劣质奶粉劣质奶粉长期食用蛋白质含量严重不长期食用蛋白质含量严重不足奶粉、根本不能满足婴儿足奶粉、根本不能满足婴儿生长需要，婴儿会患上生长需要，婴儿会患上“重重度营养不良综合症度营养不良综合症”，在本，在本是生长最快的时期停止生长，是生长最快的时期停止生长，四肢短小，身体瘦弱，脑袋四肢短小，身体瘦弱，脑袋尤显偏大，被称为尤显偏大，被称为“大头娃大头娃娃娃”，严重的甚至越长越轻、，严重的甚至越长越轻、越小，直至心、肝、肾等器越小，直至心、肝、肾等器官功能衰竭而死亡官功能衰竭而死亡 第六页，讲稿共四十三页哦（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位蛋白质的基

5、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）第七页，讲稿共四十三页哦 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，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本结构。以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。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，依次缩合而形成多肽链

6、。缩合而形成多肽链。侧链侧链侧侧链链侧链侧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八页，讲稿共四十三页哦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）第九页，讲稿共四十三页哦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，借氢键在氨基酸残基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。之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键氢键）第十页，讲稿共四十三页哦第十一页，讲稿共四十三页哦第十二页，讲稿共四十三

7、页哦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。（氢键，在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）酯键，离子键，疏水键）第十三页，讲稿共四十三页哦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）第十四页，讲稿共四十三页哦第十五页，讲稿共四十三页哦第十六页，讲稿共四十三页哦（三）蛋白质的分类与主要功能（三）蛋白质

8、的分类与主要功能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十七页，讲稿共四十三页哦 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物质结合，指单纯蛋白和

9、非蛋白质类物质结合，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）糖蛋白，脂蛋白）第十八页，讲稿共四十三页哦蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能蛋白质是细胞和组织的主要成分；蛋白质是细胞和组织的主要成分；蛋白质是细胞和组织的主要成分；蛋白质是细胞和组织的主要成分；作为酶催化生物体内各种化学反应；作为酶催化生物体内各种化学反应；作为酶催化生物体内各种化学反应；作为酶催化生物体内各种化学反应；蛋白质具有运输功能；蛋白质具有运输功能；收缩功能；收缩功能；收缩功能；收缩功能；调节作用调节作用防御作用。防御作用。防御作用。防御作用。第十九页，讲稿共四十三页哦（四）酶（四）酶是具

10、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效能高效的催化效能高度不稳定性高度不稳定性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：第二十页，讲稿共四十三页哦（一）核酸的化学组成与种类（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 学 组 成第二十一页，讲稿共四十三页哦第二十二页，讲稿共四十三页哦核糖核糖脱氧脱氧糖糖苷

11、苷键键核核苷苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸第二十三页，讲稿共四十三页哦35磷酸二酯键磷酸二酯键53第二十四页，讲稿共四十三页哦核酸的种类 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

12、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）第二十五页，讲稿共四十三页哦（二）（二）DNA的结构与功能的结构与功能 DNA 的 结 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二十六页，讲稿共四十三页哦第二十七页，讲稿共四十三页哦DNA的双链形成的双链形成3.4nm含含10个

13、个碱碱基基对对DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第二十八页，讲稿共四十三页哦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，一个螺旋包含，一个螺旋包含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二十九页，讲稿共四十三

14、页哦第三十页，讲稿共四十三页哦DNA Models第三十一页，讲稿共四十三页哦三种DNA第三十二页，讲稿共四十三页哦 DNA 的的 功功 能能DNA是遗传物质其功能是：储存，复是遗传物质其功能是：储存，复制和传递遗传信息。制和传递遗传信息。第三十三页，讲稿共四十三页哦n nDNA的半保留复制实验：N15标记大肠杆菌的DNA环状双链n nDNA的转录中心法则复制复制复制复制DNA转录转录转录转录逆转录逆转录逆转录逆转录RNA翻译翻译翻译翻译蛋白质蛋白质第三十四页，讲稿共四十三页哦（三）（三）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。RNA

15、mRNAtRNArRNA第三十五页，讲稿共四十三页哦1.mRNA信使信使RNA2.rRNA 核糖体核糖体RNA3.tRNA 转运转运RNA 第三十六页，讲稿共四十三页哦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

16、的结构特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，形局部呈双链，形成发夹式结构。成发夹式结构。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，其相对端三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。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

17、上的mRNA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。为蛋白质合成为蛋白质合成场所的核糖体场所的核糖体的组成成分。的组成成分。第三十七页，讲稿共四十三页哦第三十八页，讲稿共四十三页哦核酶的定义核酶的定义n n核酶（核酶（ribozyme）泛指一类具有催化功能的）泛指一类具有催化功能的）泛指一类具有催化功能的）泛指一类具有催化功能的RNARNA分分分分子。一般是指无需蛋白质参与或不与蛋白质结合，子。一般是指无需蛋白质参与或不与蛋白质结合，子。一般是指无需蛋白质参与或不与蛋白质结合，子。一般是指无需蛋白质参与或不与蛋白质结合，就具有催化功能的就具有催化功能的就

18、具有催化功能的就具有催化功能的RNA分子。分子。分子。分子。第三十九页，讲稿共四十三页哦 n n1981年，年，Cech发现四膜虫发现四膜虫rRNA的前体在没有的前体在没有蛋白质的情况下能专一地催化寡聚核苷酸底蛋白质的情况下能专一地催化寡聚核苷酸底物的切割与连接，具有分子内催化的活性。物的切割与连接，具有分子内催化的活性。第四十页，讲稿共四十三页哦n n1983年，年，Altman等发现大肠杆菌等发现大肠杆菌RNaseP的蛋白的蛋白质部分除去后，在体外高浓度质部分除去后，在体外高浓度Mg2+存在下，与存在下，与留下的留下的RNA部分部分(M1 RNA)具有与全酶相同的催化具有与全酶相同的催化活

19、性。活性。n n1986年，年，Cech又证实又证实rRNA前体的内含子能催化前体的内含子能催化分子间反应。分子间反应。第四十一页，讲稿共四十三页哦切赫切赫切赫切赫(Thomas Robert Cech)(Thomas Robert Cech)阿尔特曼阿尔特曼阿尔特曼阿尔特曼(SidneyAhman)(SidneyAhman)n核酶的发现对于所有酶都是蛋白质的传统观念提出核酶的发现对于所有酶都是蛋白质的传统观念提出了挑战。了挑战。1989年，核酶的发现者年，核酶的发现者T.Cech和和S.Ahman被授予诺贝尔化学奖。被授予诺贝尔化学奖。第四十二页，讲稿共四十三页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十三页，讲稿共四十三页哦