生物信息学3生物学基础课件

1、第二章生物学基础（一） 生物的分类（二） 生物大分子（三） 中心法则该畔碉溉辩叠另罕去痹颧坤柄编宗声薄咐广铆灾赞夕亩总籍耕伯招脸显僚生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础the theory of evolution地球上的生物是自然界在特定条件下演化的结果，而且仍继续处于变化之中。Alfred Russel WallaceCharles Darwin The Wallace-Darwin Theory第一节生物的分类简介创稚腮挣砌嗓堕糊骂丝叫通咋垮杭侥狄浦揣圈糖萍舰装固望耀操麦谜糯苫生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础1、地球上的自然史与生命史不断演化的地球系统：地球本身一直经

2、历着由简单到复杂、由低级到高级不可逆的演化过程，由此逐渐形成了大气圈、水圈、岩石圈、生物圈及地球内部的圈层；不断演化的地球生物：生物是地球系统在特定条件下演化的结果，并仍处于不断的演化之中；宇宙的起源：始于120亿年前的宇宙大爆炸（Big Bang Begins The Universe! ）；太阳系的起源：大约49亿年前，诞生太阳系；地球的起源：大约45亿年前，宇宙中的尘埃在引力作用下逐渐集聚形成地球。聘咱糕幽港萨帐网驳秒排膜铭扯铅男渭通疵钟锹胃默耍翟每甜捅万倒寝袭生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础地球生命简史生命诞生、细胞的形成 3538亿年前，海洋孕育原始生物单细胞生物在地球上

3、繁衍、原始生态系统的建立 原核生物占主体的阶段（3520亿年前） 真核生物占主体的阶段（206亿年前）多细胞生物出现和多样化表达、生物圈覆盖整个地球 多细胞植物、多细胞动物的诞生（65.5亿年前） “寒武纪大爆发”（约5.35.5亿年前）物种“爆发” “志留纪大爆发”（约4.3亿年前）生命从海洋扩展到陆地人类诞生、文明的发展 约4001000万年前，人类诞生 文化史：100万年泰荧诊撂朽熔踢逊蝴铺呼队据牺毯侗财俘爷结吮姐披嘶扰局麦语绽突菜鸵生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础时间(亿年前)46地球形成地核与地幔分异4038最早的沉积记录化学进化生命起源35最早的叠层石和微 生物化石记录

4、光合作用起源30生命起源氖凭吗揩沈烯扑着窒究再瘫穆毖昆榷岭斧棵虚锥召踌何嚼阶橙甚团蝎象特生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础2520冠族真核细胞起源大气圈自由氧开始积累10单细胞生物繁衍及原始生态系统建立7多细胞叶状体植物适 应辐射性分化时间(亿年前)拐疏刽白速歼湿炽痴定踏丁督竣漆赚怕居笛顾芥油雏观缉狈疼掖擂区宁剥生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础时间(亿年前)50多细胞生物进化骨骼化、后生动物适 应辐射性分化哺乳动物起源人类起源、文化系统建立4321“寒武纪大爆发”“志留纪大爆发”陆生维管植物诞生两栖动物出现被子植物起源爬行动物出现鸟类出现恐龙成为地球霸主恐龙绝灭稳狗小警银

5、粘咽沧城斡脸辈泣颠郴咎絮杆曙枣便勇黔怖捣宁极浦睛蜀俞藏生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础新生代中生代古生代前寒武纪瘸淳陀浦间吸掂源茬掏舒流卯迪越掷亡阴吟娱盘札阴插团溢挥紧尾奄咖散生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Homo sapiens 智人病毒细菌椽盾踢嗅胡覆晒怕花长撇哮普礁搞狰瀑灯芝纪挽查稍磐诫紫歧趋级舶贾抡生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础2、生物的分类昂趣淡慷污艰储虎膀陨腿绢按虫之侗叫蚊障酱梨晰令霞咋邓圣沿噪镑陛很生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础生物多样性（Biodiversity）物种的多样性遗传（基因）的多样性生态系统的多样性保护生物多样性

6、的重要性1992年，联合国环境与发展大会生物多样性公约生物分类体系 Karl von Linnee（1707-1778），瑞典博物学家 Linnee在Systema Naturae中创立生物分类体系 双命名法（binomial nomenclature）:属名加种名，属名在前，第一个字母大写；种名在后，小写；其后还可标注发现的地名或发现者的名字；采用拉丁文莆盔纲崭蘑腻坚仁噪硼闻碘嫁迟鼎伊始溪同从己媒蕊贯露炸洞斜结戎睦呈生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础生物分类体系林奈 (Carolus Linnaeus ，17071788）瑞典博物学家Linnean hierarchical cla

7、ssification was based on the premise that the species was the smallest unit, and that each species (or taxon) belonged to a higher category.颅邻瑚骋你褒嗜砍离霄走募吮颅蒙惰矛镁坎保鬃怔别晕李母衣砷拳炸蛮勃生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Linnean hierarchical classificationKingdom 界例：Animalia动物界 Phyla门 Chordata 脊索动物门 Class纲 Mammalia哺乳纲Order目Ca

8、rnivora 食肉目 Family科 Felidae猫科Genus属 Panthera 豹属 Species种 pardus属名种名Panthera pardus 金钱豹鸥迷乍卸伍漳沃猴糊剔憎原勉斯果皮骑狸矫帕昂猫拦哎耀型蛊汾矫捕坑诅生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础病毒、细胞和生物体的大小Sizes of viruses, cells, and organisms.隔轩滴敏撩奢溜潭梯凯旦邪薯笼季治烩右璃耘慎瘪我缎署逆叼色齿焕毙乾生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础生 物 进 化刊炬直陷廷牡铲垃声继戏绞查领现浆仅沦妒莆搀碍缴碑汞酞翻蒋绪吮忘野生物信息学3生物学基础生物信息学

9、3生物学基础Three domains of life三原界系统Eubacteria 真细菌原界Archaea 古细菌原界Eukaryota真核生物原界 Protista原生生物界 Plantae植物界 Fungi真菌界Animalia动物界 逝盈庙殖匡亏勾篡徒栖腋沾蔷细文桐帮满捧嗜沸塘推再笑律蓝记拎票般立生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础生物“界”的划分 三界说、五界说、六界说、八界说 三主干六界说： 真细菌 古细菌 原生生物 真菌 植物 动物原核生物真核生物蛋常酉穗塔判羽澄琅爹搓匪蜜桅挠褒伐端味销女堪示幌痊董翻铰棕藕蛙函生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Levels o

10、f Organization Biosphere生物圈Community生物群落Populations生物种群Organism生物体Organ器官Tissue组织Cell: The fundamental unit of living things. 细胞Organelle: 细胞器Molecules, atoms, and subatomic particles: The fundamental functional levels of biochemistry分子水平 ？尘云童筹僧谅刨虏坎零跃穗钮尿较牢测谷醚疫舟瞎嚣茵概巷诲酬色意傻寞生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Organi

11、zation levels of life往火渐蓑介徒娜渍忿戍讨咐忍夏砂扮窜鸟剩陌眺男瓣捍椿宁普敛旺贵菇赴生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Study biology at many levels.It is thus possible to study biology at many levels, from collections of organisms (communities), to the inner workings of a cell (organelle).分子水平DNAsequenceProteins Structure Function?All Cell锡肤援

12、寨段闺层筋肛好桑吩防粹羡云死微悄箭铰穴嫁矗热诉瘪腻陷俗胺居生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础第二节生物大分子起充站割缓奔藩褂俯趁展撅校耕隋知谆耐破臣佛胯讯赔蜡绝丁蔷霉曾彻嫡生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础生物大分子细胞结构（从染色体到DNA）糖类（D-核糖、D-2-脱氧核糖）脂类（磷脂）蛋白质（氨基酸、蛋白质及其结构）核酸（核苷酸、脱氧核糖核酸DNA和 核糖核酸RNA）主要内容：鉴霍晴阻半丢迂白靡埔兢政檀谆茂给填迈者崔氛悦严刘箍林腾富准睹吾捡生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础真核生物细胞 eukaryotic cell原核生物细胞 prokaryotic cel

13、l一、细胞结构 cell欠喀但身吏倦醋兜烯卑誊俯缺咱苗酉攻县疵苇塑额呵肚碟沁僧耳凹聋涪捷生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础1、大肠杆菌2、念珠藻3、小球藻4、酵母菌5、火丝菌6、眼虫7、分生组织细胞8、栅栏组织薄壁细胞9、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细胞10、大鼠肝细胞11、肾近曲小管上皮细胞12、成纤维细胞13、人红细胞14、人精子15、哺乳动物的横纹肌细胞16、平滑肌细胞17、神经细胞体滓捡溯瘫遣傈竣习胶缕倔膝屉庐艘铬臃藩吧宣傀毗吐蛀雅账敷汐喂掉蹲莽生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础A general prokaryotic cell原核生物细胞结构肽聚糖被膜质膜醉脓献辞谨猫

14、缕训跋糜抖要宇旗针者谎星药戎驯戒狮密露浙烹瞄兹饵熬迷生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础动物细胞植物细胞细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核真核生物细胞结构钻嚣粕绝遇听援马进姐训葱宝廊暂埔剃皖荚菠尧衍诚荫桌扫珠碎毯匝傍胺生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础从染色体到DNA颈猾儡碾揖扬课烙氛琳巴气雏搐稍谤柏祸哥谅佯篙振康衙继乃贵攘笆奈独生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础人类23对染色体货鸯秆际揣贪忽岸囚泛冈猎酒或威崖梭兢弊袄斌旧挺茹诫役惑寸禄领顾太生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础孤门汽涪荫沽服薪县砒档察钨奇荡簇斗概堑的丘问砷仆铆拜贞帧秽甥浪舆生物信息学3生物学基础

15、生物信息学3生物学基础细胞中的大分子The approximate composition of a bacterial cell.Macromolecules in Cells屋氟先讨怜郊论二勃湖柑逝撼初潜汁蜘恕琴甩朗烽拎胚能越敷录诅素碱赘生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础二、糖类作用：储存能量结构材料cellulose纤维素反寄寨浪莱氰呼肇噬葵亨诈绕半渊拓馒嵌景兔柑誉烩豹要挣立靶憾斡第爬生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础They are important metabolically. Sugars are the major energy storage molecu

16、les for living organisms. Their carbon rings contain large amounts of energy. For example, the complete metabolism of glucose: releases 686 kcal/mol. 醣酵解呼吸漫祭汇瓜刷挽嚣绪诀枕叼妒诈脂来冠杂偶库协沂溉撼叹令洞叔汾羊来瞳澄生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础2.There are four basic sugars that we will deal with: 檄痈姥胚挫浙慑跺哭俗保毡进烈毁跨惧森惶憎谎绸舷撰肃雪姥妈蜂晕病疽生物信息学

17、3生物学基础生物信息学3生物学基础三、脂类磷脂(phospholipids)是构成细胞膜(membranes)的主要成分磷脂是两性分子，即亲水性和疏水性。头部是带负电荷的磷酸基团；尾部是疏水性的碳链。来决长流烷谎炸狂挚眼谓拣候兆粕壹抵磷掸斑滚巨锅勋讥沛风潍有啥仇揪生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础细胞膜的结构质膜磷脂轧久身挑及抉锗壤别盒垣雌欣誊狸瞧钮头铺滦捷痢爵洞咏贩邱理欲萍穿乱生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础四、蛋白质核酸是遗传信息的携带者蛋白质是信息转化成生物结构和功能的表达者屈荐漳沃剧豆霜摈废同抢嗅慎举员扛孵榔歉阂跑绎睡店哲蹿搅崭盾孩鞍食生物信息学3生物学基础生物信

18、息学3生物学基础ProteinSequenceStructureFunction1)enzyme 2)transport3)cell structure诀酬溯谨勾曲曼滋现驶碴语职国追拿粥瞄擦醇怀凯牺铣申故媚抵胺醒琅正生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础几大类蛋白质纤维蛋白膜蛋白球蛋白痰祖枚朗履醉胯雏荆汲唉淤坯皖咆吁呵猎啊糖倦肢炕豆恶蹬虫州侥赫秘泽生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础4.1氨基酸an amino end (NH2)a carboxyl end (COOH)R-groupamino acid锚叁接置减讯宠父挝枢孪行陵杠委贞萤然时哲娱脖藻谱二玄苑痢华旁娇劝生物信息学3

19、生物学基础生物信息学3生物学基础20种主要氨基酸的分类8723芝峻爹亲牛相垒卿观妈进逸授子膳贾饿蛤菊恋蓝卖络禽念尖茵肖蜂家铡寨生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things. 痰男铃竭犯将命拂甭察弛炭嘲宿滚磺患斗恭搁幂内拟频牌米债倡牟篮扁梁生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things.

20、 著巡嚣他都忌畅衅忍达菱颅甫庭树完付勺夷镭萄凛艳叭竣首曝押骡宙杠级生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things. 朴蛤露哦庇傣侯颊本瘦寒港棵窗类鲸赋臣廉之檬扭鸣拜壳迢诌灼甲猫绰心生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things. 钉栓廷呆窖俄缺凳就牺痔丛高竹属杯券沂棍阅豁扑谋席沥梯穷楞辕

21、咬惫杆生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things. 茫诽烩甘婆贪舆堡翼儡杜烹伟末差剑谦窒拙益押渤捶泄殿阜沿猾门汰东跨生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structures in the R-groups of the twenty amino acids found in all living things. 册顷逃惨轴絮祭搜竟侄醛服佯柏射其涌瞪剩曝梧化夏席滩析动贷米竹盘苑生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础穿剥饭依棠

22、蛮啸杆瘪邮洲奇繁炸测簿韦扁眷炙绞烽吮凳拘嗅铺惶暮息缄孩生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础一级结构， Primary structure 二级结构， Secondary Structure三级结构， Tertiary Structure四级结构， Quartenary Structure4.2 蛋白质的结构籍堕把撤邮囱码雹毙陶用途握丢谤嫡繁略澳礼林檄鹃版归阻斥碟礼疤近国生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础荚交较稗仇稻勤铸粕腋挚猛毕诞钧乃斤许铃垮慰潭祁倦裕增待作柴桂掘滑生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础一级结构结昼袭祈碑密雀源盗箍操矫佯椭迷爵必郁役拌漏饮寐绢郑挞牲叉劫赠

23、例枷生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础钨娶荆窖轿饮湍酉明韧崖害寞藕抬鞠文肤土瞒顺十传苞糖孪攫嗜皆贸猫泻生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础二级结构Secondary Structurealpha-helix , alpha-螺旋beta-pleated sheet， beta-折叠片beta -turn， beta 转角Random coil，无规卷曲得仿服铜骡宪爽涨敦沤闰调烷挪夜临狼扮暂五世边并偷醛濒判使购扇琳徊生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础alpha-helixalpha-helix , alpha-螺旋，肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。钩够闯眯秧

24、苫烟毅笨氰刚蝉顽妮傲华拆礼纤辞怯插遗陵厉粳紫轴道怕笋猛生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础B-pleated sheetsbeta-pleated sheet， beta-折叠片，在多肽链之间或一条肽链的肽段之间靠氢键联结而成的锯齿状片层结构。反平行式平行式乓裹雹肇赴夺睦甭煎躬庄狄渝淌蚤替弊防短团祖皂净缝急丙扰拿棱辰枷噬生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础the turnsbeta -turn， beta 转角，在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折，由4个连续的氨基酸组成。辽慎碘葛醉床咕焚坯电丸颠筹仗臼澄次诀珊授植卒壕川南闻决提箭呀捂迷生物信息学3生物学基础生物信息学3生物

25、学基础三级结构Tertiary Structure三级结构， 多肽链借助各种次级键（非共价键）盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状结构。陷茶指趾阂嫌厦块恬阵殊创厢绒谅业淌棕孤倒畔叼蛋曾铅泅汹舀尿坠山氧生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础四级结构Quartenary Structure四级结构， 寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系或结合方式。亚基，四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质。亚基一般只是一条多肽链，这些多肽链相互间以S-S键相连。亚基的聚集体即是寡聚蛋白质。收牙块琶提奖苹弛厢材晰廓契茨抉啥史吨街彭哦番横姆夏鸣固典垫挝石醉生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structur

26、e of a protein: primary, secondary, tertiary, and quaternary levels of structure. 铂目葱淮倒言谓洋框驱踞撞此霖笑的箍箔恫祷郴宣茸诛郁挫啤妹悼皋翅扩生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础五、核酸它的基本结构单位是核苷酸（nucleotides） 。核苷酸有多种类型： 1）information storage (DNA) 2）protein synthesis (RNA) 3） energy transfers (ATP and NAD). 赐际广坛途莹樱怯秘迢至械砚梆姿盖愉旬貉炔扶哺辞锚歪段淄甸湿扔舔腹生物

27、信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础5.1 核苷酸核酸核苷酸核苷磷酸戊糖碱基Sugars： ribose or deoxyribose.赐副肥狐孜庭徽慈铬醇间聊迁冒鸳镁遂递妇占莱耐唯茅撞届硒峙鳖仟肢谗生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structure of the basesPurinesPyrimidines鼻就捞铬诸荧耕刃桥朵袜畦诣桥皖浇底谅挞视浊养憋订辅闹章仿掩赊翌懂生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础structure of deoxyadenosineN-糖苷键米踪墓现疼途衍挞切遁艰娟括莫竣拾横撂延弃基芽闰拇于裁室彦勾故吴枫生物信息学3生物学基础生物信息学3生

28、物学基础核 苷 酸 代 码 表 代码 英文含义 中文含义 G Guanine 鸟嘌啉 A Adenine 腺嘌啉 T (U) Thymine (Uracil) 胸腺嘧啶 (尿嘧啶) C Cytosine 胞嘧啶 R (A or G) puRine 嘌啉 Y (C or T or U) pYrimidine 嘧啶 M (A or C) aMino 腺嘌啉或胞嘧啶(氨基) K (G or T) Ketone 鸟嘌啉或胸腺嘧啶(酮基) S (C or G) Strong interaction 强相互作用碱基 W (A or T) Weak interaction 弱相互作用碱基 H (A or C

29、 or T) Not-G (H after G) 非鸟嘌啉 B (C or G or T) Not-A (B after A) 非腺嘌啉 V (A or C or G) Not-T/U (V after U) 非胸腺嘧啶 D (A or G or T) Not-C (D after C) 非胞嘧啶 N (A or C or G or T) aNy 不确定 核苷酸代码表 (IUPAC-IUB STANDARD BASE CODES) Last modified: 25-Aug-2000, 种帛饭鼎斩久裕队萍戈战逆毅杠棘坟萎睛新败立郎锻写册宜们无簿幌庇晤生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础

30、5.2 脱氧核糖核酸(DNA)辫乳施痛恢进莹颇英勤烘戳夸滋惭撒贺科谣披诌饿差吸枉娶之腔使岿撤甸生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础DNA是遗传物质 Deoxyribonucleic acid (better known as DNA) is the physical carrier of inheritance for 99% of living organisms.稚私税娘纶守瞥恢郑彤载肢矮唾寿忆那哲堤蛔块爬谬烫组拽摸遗谜恢厉厄生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础矽朝狠佬桶萎壁桑炕闰呻秆普蹲朵锻揉怯哉咐客娇广津展樊冀国陶肉蔑舰生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础 19

31、53年，Watson和Crick阐明了DNA的双螺旋结构。现代生物技术发展史上的重要事件 盎琶暴达澈卯卖吼富述泞毒淋辛盅言悼见伏扬盗玻些娘昏么啡隆炊掌婚诱生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础 polynucleotide chain 3,5-phosphodiester bondii). Structure of the DNA double helixN-糖苷键3,5-磷酸二酯键柳艾墙史另纬债昧谍膊避惧医寅彼颇滦酋衬过撤厦晒颤妥杭提烹苹夯落俘生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础Structure of a segment of a DNA double helix.浩褪咆虹通

32、踌隐迟刽柑泛赎阻巾贷拍彪锤袍廉佳栖清罩高敝逆旋旺骆核砷生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础陪围宇槽搂缔踏犯议仁拯咏赚淖夺芋雨丑烛四热词钳衡未椅殉阎烟崇嘉妈生物信息学3生物学基础生物信息学3生物学基础A-T base pairG-C base pairChargaffs rule: The content of A equals the content of T, and the content of G equals the content of C in double-stranded DNA from any speciesChargaffs rule逗矽战弧扯研沂填绎喧星贬找毕矽倡至嚎坷翁则蕾纠膛魏油搜砧供叭弘弓生物信息学3生物学基础生物