生命的分子基础PPT课件

1、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1页/共44页化合物化合物有机化合物有机化合物无机化合物水水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。：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

2、活动。常生理活动。糖糖 类类脂 类酶蛋白质核 酸维生素分子量巨大、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2页/共44页第一节 蛋白质第3页/共44页一、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性化合物两性化合物两性电解质

3、两性电解质（主要元素：（主要元素： C H O N ；少量的；少量的S）第4页/共44页 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排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。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，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。依次缩合而形成多肽链。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5页/共44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，数目和排列顺多肽

4、链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）序。（主键：肽键；副键：二硫键）第6页/共44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7页/共44页第8页/共44页第9页/共44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10页/共44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

5、肽链在各自三级结构的基础上形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，由若干亚基之间以成为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）非共价键形式而相互结合的复合体。（非共价键）第11页/共44页第12页/共44页第13页/共44页三、蛋白质的分类与主要功能三、蛋白质的分类与主要功能蛋白质的分类外形外形纤维蛋白：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

6、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14页/共44页 组成成分组成成分单纯蛋白：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指单纯蛋白和非蛋白质类物质结合，非蛋白质物质称辅基。结合，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）第15页/共44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。酶的特性酶的特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

7、力高度不稳定性高度不稳定性蛋白酶的分类蛋白酶的分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16页/共44页第二节 核酸第17页/共44页（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核苷酸单核苷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18页/共44页第19页/共44页ATP结构结构第20页/共44页第21页/共44页核糖核糖脱氧脱氧糖苷键糖苷键核苷核苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸第22页/共44页3

8、5磷酸二酯键磷酸二酯键5 3 第23页/共44页DNA的结构与功能的结构与功能第24页/共44页 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双螺旋双螺旋结构模型结构模型二级结构：二级结构：一级结构：一级结构：DNA的双链形成的双链形成第25页/共44页第26页/共44页DNA的双链形成的双链形成3.4nm含含10个碱基对个碱基对DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第27页/共44页1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷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。酸链围绕着同一

9、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，一个螺旋包含包含10个碱基对旋转个碱基对旋转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28页/共44页第29页/共44页DNA Models第30页/共44页三种DNA第31页/共44页 （三）DNA 的 功 能DNA是遗传物质其功能是：储存，复制和传递遗传信息。第32页/共44页（二）（二）RNA的结构与功能的

10、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。第33页/共44页RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能细胞核和细胞质线粒体功能核蛋白体RNArRNAMt rRNA核糖体组分信使RNAmRNAMt mRNA蛋白质合成模板转运RNAtRNAMt tRNA转运氨基酸核内不均一RNA HnRNA成熟RNA前体核内小RNASnRNA参与hnRNA的剪接、转运核仁小RNASnoRNArRNA的加工胞质小RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别颗粒的成分第34页/共44页第35页/共44页非编码RNA 不编码蛋白质的RNA 在动物的发育、分化、细胞

11、增殖、凋亡和脂肪代谢过程中发挥调节作用。 2005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1/3负责蛋白质合成的基因由微小RNA调控。第36页/共44页小小RNA（small RNA）第37页/共44页 小RNA 是一类20-30nt 的非编码RNA 种类： 微小RNA(microRNA,miRNA):约22nt, 小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA):21-28nt piRNA(piwi- interfering RNA,piwi-RNA):26-31nt,在小鼠精子发育过程中发现的，与PIWI蛋白家族成员结合调节精子成熟过程。第38页/共44页第39页/共44页nmicroRNA 的作用机制第40页/共44页第41页/共44页核酶：是具有酶活性的RNA T.Cech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，剪接仍可完成； 在rRNA剪接过程中，前体rRNA能释放出一个短链RNA。 能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。 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新的见解。 人们可以根据