细胞的分子组成留培训讲义课件

细胞的分子组成留细胞的分子组成留1优选细胞的分子组成留优选细胞的分子组成留2组成细胞的分子小分子物质:

无机小分子:水(water)、无机盐(inorganicsalt)

有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)生物大分子

多糖(polysaccharides)、脂质(lipoid)、蛋白质(protein)、核酸(nucleicacid)组成细胞的分子小分子物质:3•

特性：1.水是细胞中最基本的物质，占70-80%。

2.水分子是极性分子，水分子间可形成氢键。•

存在方式：游离水95％；结合水5％。•

功能:溶剂、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢。水-生命之源一、水和无机盐•特性：1.水是细胞中最基本的物质，水-生命之源一、水和无4阴电性区阳电性区水：H2O1.带电荷的物质易溶于水2.能与水形成氢键的物质易溶于水水是极性分子阴电性区阳电性区水：H2O1.带电荷的物质易溶于水水是极性5亲水分子(Hydrophilicmolecules)能吸引水分子或与水分子形成氢键的分子易溶于水，被称为“亲水分子”，如离子、尿素。亲水分子(Hydrophilicmolecules)能吸引6不吸引水分子或不与水分子形成氢键的分子不易溶于水，被称为“疏水分子”，如甲烷。疏水分子(Hydrophobicmolecules)不吸引水分子或不与疏水分子(Hydrophobicmole7存在方式:无机盐在细胞中均以离子状态存在：阳离子：Na+、

K+

、Ca2+

、Fe2+、Mg2+等阴离子：Cl-、SO42-、PO43-等无机盐特性：含量很少，约占1％。存在方式:无机盐在细胞中均以离子状态存在：无机盐特性：含量很8无机盐的主要功能:◆维持细胞内外液的pH值和渗透压,

以保持细胞的正常生理活动。◆同蛋白质结合,组成具有特定

功能的结合蛋白。◆参与信号转导。◆是酶反应的辅助因子。无机盐的主要功能:◆维持细胞内外液的pH值和渗透压,◆9基本组成单位：氨基酸(aminoacid)磷酸(phosphoricacid)细胞骨架：蛋白质疏水分子(Hydrophobicmolecules)水分子是极性分子，水分子间红色为血红素(heme)基团超螺旋是DNA的三级结构amino-acidsequenceanddisulfidebond（plasmamembrane）一、质膜（plasmamembrane）有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962dAMP、dGMP、dCMP、dTMP细胞能进行不同水平的机械运动DNA与RNA的共同点：1.二、细胞质（cytoplasm）无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。细胞质基质是细胞的内环境：代谢、四级结构(quaternarystructure)部分病毒和噬菌体的遗传物质嘌呤(purine):A、G(nucleoside)•存在方式：游离水95％；核仁（nucleolus）氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)(nucleoside)染色质：DNA、蛋白质脱氧多核苷酸链组成。戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖发现者1997年获得诺贝尔奖无机小分子:水(water)、无机盐(inorganicsalt)细胞能进行遗传信息的复制和表达◆同蛋白质结合,组成具有特定第三节细胞的功能特征染色质和染色体（chromatin&chromosome）tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”第三节细胞的功能特征1.单糖(monosaccharide)2.脂肪酸(fattyacid)3.氨基酸(aminoacid)4.核苷酸(nucleotide)二、有机小分子基本组成单位：氨基酸(aminoacid)细胞质基质是细胞10有机小分子：单糖己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位。己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖有机小分子：单糖己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位11戊糖(pentose)核糖是RNA的组成单位脱氧核糖是DNA的组成单位1234512345戊糖(pentose)核糖是RNA的组成单位脱氧核糖是DNA12有机小分子构建生物大分子核被膜（nuclearenvelope）在细胞信号转导中起重要作用。四级结构(quaternarystructure)根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。DNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicacid)蛋白质的二级结构:片层dAMP、dGMP、dCMP、dTMP氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)环一磷酸腺苷酸作为信号分子，无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）甘油磷脂是构成生物膜脂双层的基本骨架；在细胞信号转导中起重要作用。•存在方式：游离水95％；细胞能进行不同水平的机械运动氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。三级结构：二级结构基础上折叠形成氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。镰形红细胞性贫血简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改变亨廷顿舞蹈病有机小分子：脂肪酸饱和脂肪酸(saturated)不饱和脂肪酸(unsaturated)烃链（疏水）羧基（亲水）疏水烃链;亲水羧基–COOH与其它分子共价结合形成各种脂类。有机小分子构建生物大分子有机小分子：脂肪酸饱和脂肪酸(sat13有机小分子：氨基酸兼性分子（同时含有一个正电荷和一个负电荷）参与蛋白质构成的氨基酸有20种氨基（带正电荷）羧基（带负电荷）RR有机小分子：氨基酸兼性分子（同时含有一个正电荷和一个负电荷）14有机小分子：核苷酸1.碱基、戊糖、磷酸三部分构成核苷酸。2.根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。磷酸戊糖碱基A、G、C、T、U核糖，脱氧核糖有机小分子：核苷酸1.碱基、戊糖、磷酸三部分构成核苷酸。磷15核苷酸(nucleotide)磷酸(phosphoricacid)

核苷(nucleoside)

戊糖：(pentose)碱基(bases)核糖(ribose)或脱氧核糖(desoxyribose)嘌呤(purine):A、G嘧啶(pyrimidine):C、T、U核苷酸磷酸(phosphoricacid)核苷戊糖：碱16三磷酸腺苷酸含高能磷酸键，是重要的能量载体。ATP2环一磷酸腺苷酸作为信号分子，在细胞信号转导中起重要作用。cyclicAMP(cAMP)三磷酸腺苷酸含高能磷酸键，ATP2环一磷酸腺苷酸作为信号分子17有机小分子构建生物大分子有机小分子构建生物大分子18三、生物大分子（biomacromolecule）1.多糖（polysaccharides）2.脂质（lipid）3.蛋白质（protein）4.核酸（nucleicacid）三、生物大分子（biomacromolecule）19生物大分子构建细胞核糖体线粒体微管淀粉染色质糖类细胞膜细胞壁生物大分子构建细胞核糖体线粒体微管淀粉染糖类细胞膜细胞壁20糖原

(glycogen)：细胞中的能量储备寡聚糖(oligosaccharides):

构成糖蛋白和糖脂，在细胞识别中起重要作用。糖胺聚糖(glycosaminoglycan):

细胞外基质成分多糖与细胞的关系糖原(glycogen)：细胞中的能量储备多糖与细胞的关系21糖脂糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖糖脂糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖22重复的二糖单位，构成细胞外基质。糖胺聚糖多糖大量存在于细胞外基质中细胞外基质重复的二糖单位，构成细胞外基质。糖胺聚糖多糖大量存在于细胞23霍

乱

毒

素

作

用

机

制许多生理和病理过程都起始于细胞表面的糖宿主细胞表面糖链霍

乱

毒

素

作

用

机

制许多生理和病理过程都起始于细胞24生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇脂质与细胞的关系三酰甘油

(triglyceride)：又称甘油三酯,不溶于水，在细胞中聚集成为脂肪滴，是细胞中的能量储备。类固醇(steroid)：包括胆固醇、肾上腺皮质激素等，构成生物膜，参与信号传递。胆固醇生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇脂质与细胞的关系25包括：甘油磷脂和鞘磷脂磷脂(phospholipids)甘油磷脂是构成生物膜脂双层的基本骨架；鞘磷脂也是生物膜的重要组分，参与细胞识别和信号传递。包括：甘油磷脂和鞘磷脂磷脂(phospholipids26磷脂酰胆碱极性的头部（亲水）非极性尾部（疏水）亲水亲脂分子胆碱脂肪酸链磷酸基团甘油骨架磷脂酰胆碱极性的头部非极性尾部亲水亲脂分子胆碱脂肪酸链磷酸基27脂质分子蛋白质分子脂双层脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基本骨架脂质分子蛋白质分子脂双层脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基28①催化功能：酶②调控功能：调控基因表达的蛋白③转运功能：血红蛋白、载铁蛋白等④运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白、动力蛋白等⑤结构与支持作用：胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等⑥防御功能：免疫球蛋白⑦其他功能：营养功能、识别功能、凝血功能等简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改变蛋白质与细胞的关系细胞的任何部位都存在蛋白质，种类很多（人类大概有10万种），功能丰富：

①催化功能：酶简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改29TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962第三节细胞的功能特征磷酸(phosphoricacid)细胞质基质是细胞的内环境：代谢、核糖是RNA的组成单位（cytoplasm）三级结构：二级结构基础上折叠形成核糖体小亚基中的rRNA结构图细胞的死亡（Celldeath）（proteinconformationaldisease）脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基本骨架单糖(monosaccharide)核糖体小亚基中的rRNA结构图核糖(ribose)或二、细胞的基本生命活动戊糖(pentose)(nucleotide)无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）基本组成单位：氨基酸(aminoacid)肽键(peptidebond)

肽链(peptidechain)蛋白质的组成和结构TheNobelPrizeinPhysiology30肽键肽键氨基端（N端）羧基端（C端）多肽主链肽键肽键氨基端羧基端多肽主链31一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)超二级结构、结构域(super-secondarystructure、domain)

三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)（1）蛋白质的分子结构一级结构(primarystructure)（1）蛋白质的32一级结构由染色体DNA编码蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的排列顺序和生成二硫键的半胱氨酸的位置。一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。primarystructureamino-acidsequenceanddisulfidebond牛胰岛素一级结构图一级结构由染色体DNA编码蛋白质的一级结构牛胰岛素一级结构图33每个肽键的N-H与同一链上相距4个肽键的C=O通过氢键形成螺旋(类似螺旋楼梯或拉长的弹簧)

蛋白质的二级结构:螺旋secondarystructure:helix螺旋和片层是最普遍的折叠形式每个肽键的N-H与同一链上相距4个肽键的C=O通过氢键形成34相邻多肽链间通过氢键形成片层相互交联以抗拉伸蛋白质的二级结构:片层secondarystructure:sheet相邻多肽链间通过氢键形成片层相互交联以抗拉伸蛋白质的二级结35蛋白质构象病（proteinconformationaldisease）

镰形红细胞性贫血老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）亨廷顿舞蹈病朊病毒(prionprotein，简称PrP)，发现者1997年获得诺贝尔奖蛋白质构象病36螺旋异常转变为片层：导致蛋白质聚集引起疾病引起疯牛病的异常PrP*蛋白正常PrP蛋白异常PrP*有传染性，使其它正常PrP蛋白变成异常PrP*蛋白人类朊蛋白疾病主要有：克-雅氏病，库鲁病等。螺旋异常转变为片层：引起疯牛病的正常PrP蛋白异常PrP37蛋白质的超二级结构super-secondarystructure几个相邻的二级结构肽段有规律地组合在一起，具有特殊功能的区域。蛋白质的超二级结构几个相邻的二级结构肽38二级结构进而形成超螺旋或复杂缠绕，使多肽链为高度复杂的球形三级结构（催化剂和转运分子中常见，如肌红蛋白、酶、激素等）蛋白质的三级结构tertiarystructure活性中心肌红蛋白/血红蛋白三级结构图蛋白质要有生物学活性，至少要具备三级结构。二级结构进而形成超螺旋或复杂缠绕，使多肽链为高度复杂的球形三39第三节细胞的功能特征DNA双螺旋结构模型特点疏水分子(Hydrophobicmolecules)第三节细胞的功能特征脂肪酸(fattyacid)第三节细胞的功能特征磷酸(phosphoricacid)一级结构：核糖核苷酸的序列细胞核骨架（nuclearskeleton）在细胞信号转导中起重要作用。二、细胞质（cytoplasm）戊糖(pentose)特性：含量很少，约占1％。secondarystructure:sheet侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。◆同蛋白质结合,组成具有特定一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。人血红蛋白(hemoglobin)结构两个α、两个β亚基蛋白质的四级结构quaternarystructure血红蛋白四级结构图红色为血红素(heme)基团第三节细胞的功能特征人血红蛋白(hemoglob40核酸与细胞的关系核酸包括DNA和RNA，DNA主要存在于细胞核中，少量在线粒体中;RNA除了少量在细胞核与线粒体中存在外,主要为临时性存在于细胞质中。核酸是细胞遗传信息的载体，负责指导蛋白质合成。核酸与细胞的关系核酸包括DNA和RNA，DNA主要存在于细胞41DNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicacid)的基本单位：脱氧核糖核苷酸

dAMP、dGMP、dCMP、dTMP

简称：A、G、C、TDNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicac42戊糖(pentose)1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’碱基(base)1342561432658795’磷酸3’羟戊糖(pentose)1’2’3’4’5’1’243磷酸二酯键核酸链的形成核酸链有方向性：5’3’脱氧核苷酸的序列是DNA的一级结构氢键磷酸二酯键核酸链的形成核酸链有方向性：脱氧核苷酸的序列氢键44在细胞信号转导中起重要作用。细胞质内有一些有形的代谢•存在方式：游离水95％；戊糖(pentose)无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、人类朊蛋白疾病主要有：（plasmamembrane）亨廷顿舞蹈病mRNA与氨基酸之间的衔接分子(linker)参与物质代谢。发现者1997年获得诺贝尔奖第三节细胞的功能特征根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。其它RNA：核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等能对DNA进行调控。戊糖是核酸的组成单位。◆同蛋白质结合,组成具有特定细胞器（organelles）在细胞信号转导中起重要作用。细胞核骨架（nuclearskeleton）四级结构：与蛋白质形成的核蛋白复合物多糖(polysaccharides)、脂质(lipoid)、DNA双螺旋结构模型是DNA的二级结构在细胞信号转导中起重要作用。DNA双螺旋45DNA双螺旋结构模型特点DNA分子是由两条反向平行、右手螺旋的一磷酸脱氧多核苷酸链组成。脱氧核糖和磷酸排在每条链的外侧，而碱基排在内侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。遗传信息储存于碱基对序列中。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962DNA双螺旋结构模型特点DNA分子是由两条反向平行46超螺旋是DNA的三级结构超螺旋是DNA的三级结构47储存遗传信息自我复制转录出RNA;指导合成蛋白质DNA的功能储存遗传信息DNA的功能48RNA（核糖核酸ribonucleicacid）的基本单位：核糖核苷酸

AMP、GMP、CMP、UMP

简称：A、G、C、U（1）信使RNA(messengerRNA,mRNA)（2）转运RNA(transferRNA,tRNA)（3）核糖体RNA(ribosomeRNA,rRNA)RNA的主要种类RNA（核糖核酸ribonucleicacid）的基本单49

一级结构：核糖核苷酸的序列二级结构：局部双螺旋三级结构：二级结构基础上折叠形成四级结构：与蛋白质形成的核蛋白复合物RNA的结构（单链）核酸链有方向性：5’3’一级结构：核糖核苷酸的序列RNA的结构（单链）核酸链有方向50老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。重复的二糖单位，构成细胞外基质。脱氧多核苷酸链组成。疏水分子(Hydrophobicmolecules)疏水分子(Hydrophobicmolecules)氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)一级结构(primarystructure)细胞质内有一些有形的代谢由单核苷酸分子连接形成◆是酶反应的辅助因子。生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇四级结构(quaternarystructure)在细胞中聚集成为脂肪滴，是细胞中的能量储备。②调控功能：调控基因表达的蛋白占70-80%。二级结构(secondarystructure)核仁（nucleolus）多肽链中氨基酸的排列顺序和生成二硫键的半胱氨酸的位置。氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)细胞的死亡（Celldeath）mRNA蛋白质合成的直接模板老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）mRNA51氨基酸接受臂反密码环tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”

mRNA与氨基酸之间的衔接分子(linker)反密码子氨基酸反密tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”反密码子52rRNArRNA和蛋白质构成核糖体核糖体小亚基中的rRNA结构图rRNArRNA和蛋白质构成核糖体核糖体小亚基中的rRNA结53mRNA、tRNA、rRNA:参与蛋白质合成其它RNA：核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等能对DNA进行调控。RNA的功能mRNA、tRNA、rRNA:参与蛋白质合成RNA的54DNA与RNA的关系DNA与RNA的共同点：1.由单核苷酸分子连接形成2.具有空间结构3.功能与生物体遗传信息的储存和传递有关DNA与RNA的关系DNA与RNA的共同点：1.由单核苷酸分55

类别特征戊糖碱基分子结构分布在细胞中的作用DNA脱氧核糖A、G、C、T大多数双链主要在细胞核内绝大多数生物的遗传物质RNA核糖大多数单链主要在细胞质、核仁参与蛋白质合成部分病毒和噬菌体的遗传物质A、G、C、UDNA和RNA的区别类别戊糖碱基分子结构分布在细胞中DNA脱氧核糖A56一、质膜（plasmamembrane）二、细胞质（cytoplasm）三、细胞核（nucleus）第二节细胞的结构特征一、质膜二、细胞质三、细胞核第二节细胞的结构特征57一级结构(primarystructure)核糖(ribose)或在细胞信号转导中起重要作用。物质，主要是储存在细胞内的secondarystructure:sheet二级结构：局部双螺旋无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）微管、微丝、中间丝三种蛋白纤维构成的网络结构细胞骨架（cytoskeleton）（plasmamembrane）生物大分子与细胞的关系简称：A、G、C、T多肽链中氨基酸的排列顺序和生成二硫键的半胱氨酸的位置。朊病毒(prionprotein，简称PrP)，二、细胞的基本生命活动在细胞信号转导中起重要作用。以保持细胞的正常生理活动。四级结构(quaternarystructure)◆是酶反应的辅助因子。多糖大量存在于细胞外基质中细胞质基质是细胞的内环境：代谢、细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同一、质膜（plasmamembrane）一级结构(primarystructure)细胞内外、细胞58钙离子浓度：膜外是膜内的10000倍！质膜的功能?钙离子浓度：质膜的功能?59超二级结构、结构域(super-secondarystructure、domain)•功能:溶剂、调节温度、参加酶反应、第三节细胞的功能特征侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。◆是酶反应的辅助因子。核被膜（nuclearenvelope）dAMP、dGMP、dCMP、dTMP三酰甘油(triglyceride)：又称甘油三酯,不溶于水，一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。其它RNA：核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等能对DNA进行调控。超螺旋是DNA的三级结构几个相邻的二级结构肽段有规律地组合螺旋和片层是最普遍的折叠形式侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）二级结构进而形成超螺旋或复杂缠绕，使多肽链为高度复杂的球形三级结构（催化剂和转运分子中常见，如肌红蛋白、酶、激素等）⑤结构与支持作用：胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等有机小分子构建生物大分子1.细胞器（organelles）2.细胞骨架（cytoskeleton）3.细胞质内含物（cytoplasmicinclusions）4.细胞质基质（cytoplasmicmatrix）二、细胞质（cytoplasm）超二级结构、结构域(super-secondarystru601.细胞器（organelles）具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。彼此之间存在联系。处于动态变化之中。1.细胞器（organelles）具有独特的结构特点和化学612.细胞骨架（cytoskeleton）微管、微丝、中间丝三种蛋白纤维构成的网络结构影响细胞器的空间分布动态有序参与细胞很多重要的生命活动内质网微管高尔基体细胞核2.细胞骨架（cytoskeleton）微管、微丝、中间丝623.细胞质内含物（cytoplasmicinclusions）细胞质内有一些有形的代谢物质，主要是储存在细胞内的大分子物质如糖原、脂滴和蛋白结晶等，称为细胞质内含物。脂滴糖原3.细胞质内含物细胞质内有一些有形的代谢脂滴糖原634.细胞质基质（cytoplasmicmatrix）细胞中除去显微镜下可辨认的有形成分的结构，又称胞质溶胶（cytosol）。细胞质基质是细胞的内环境：代谢、物质合成、信号转导。细胞质基质与细胞有形成分的关系：互相联系，成一整体。4.细胞质基质（cytoplasmicmatrix）64三、细胞核（nucleus）1.核被膜（nuclearenvelope

）2.染色质和染色体（chromatin&chromosome）3.核仁（nucleolus）4.细胞核骨架（nuclearskeleton）三、细胞核（nucleus）1.核被膜（nuclearen65一、细胞的基本功能1.细胞能摄取和利用能量2.细胞能进行独立有序的代谢活动第三节细胞的功能特征一、细胞的基本功能1.细胞能摄取和利用能量第三节细胞的功66一、细胞的基本功能3.细胞能感知外界信号并作出反应4.细胞能进行遗传信息的复制和表达5.细胞能进行不同水平的机械运动一、细胞的基本功能3.细胞能感知外界信号并作出反应67二、细胞的基本生命活动1.细胞的增殖（Cellproliferation）2.细胞的分化（Celldifferentiation）3.细胞的死亡（Celldeath）第三节细胞的功能特征二、细胞的基本生命活动1.细胞的增殖（Cellprolif68

生物大分子与细胞的关系

组成细胞的结构成分：染色质：DNA、蛋白质核仁、核糖体：RNA、蛋白质生物膜：蛋白质、脂质、糖类细胞骨架：蛋白质细胞外基质：蛋白质、糖胺聚糖第二章重要知识点生物大分子与细胞的关系第二章重要知识点69组成细胞的分子及其相互关系无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）有机小分子:单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸生物大分子：糖类(多糖、寡聚糖、糖胺聚糖)、脂质、蛋白质、核酸(DNA、RNA)组成细胞的分子及其相互关系70细胞的分子组成留细胞的分子组成留71优选细胞的分子组成留优选细胞的分子组成留72组成细胞的分子小分子物质:

无机小分子:水(water)、无机盐(inorganicsalt)

有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)生物大分子

多糖(polysaccharides)、脂质(lipoid)、蛋白质(protein)、核酸(nucleicacid)组成细胞的分子小分子物质:73•

特性：1.水是细胞中最基本的物质，占70-80%。

2.水分子是极性分子，水分子间可形成氢键。•

存在方式：游离水95％；结合水5％。•

功能:溶剂、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢。水-生命之源一、水和无机盐•特性：1.水是细胞中最基本的物质，水-生命之源一、水和无74阴电性区阳电性区水：H2O1.带电荷的物质易溶于水2.能与水形成氢键的物质易溶于水水是极性分子阴电性区阳电性区水：H2O1.带电荷的物质易溶于水水是极性75亲水分子(Hydrophilicmolecules)能吸引水分子或与水分子形成氢键的分子易溶于水，被称为“亲水分子”，如离子、尿素。亲水分子(Hydrophilicmolecules)能吸引76不吸引水分子或不与水分子形成氢键的分子不易溶于水，被称为“疏水分子”，如甲烷。疏水分子(Hydrophobicmolecules)不吸引水分子或不与疏水分子(Hydrophobicmole77存在方式:无机盐在细胞中均以离子状态存在：阳离子：Na+、

K+

、Ca2+

、Fe2+、Mg2+等阴离子：Cl-、SO42-、PO43-等无机盐特性：含量很少，约占1％。存在方式:无机盐在细胞中均以离子状态存在：无机盐特性：含量很78无机盐的主要功能:◆维持细胞内外液的pH值和渗透压,

以保持细胞的正常生理活动。◆同蛋白质结合,组成具有特定

功能的结合蛋白。◆参与信号转导。◆是酶反应的辅助因子。无机盐的主要功能:◆维持细胞内外液的pH值和渗透压,◆79基本组成单位：氨基酸(aminoacid)磷酸(phosphoricacid)细胞骨架：蛋白质疏水分子(Hydrophobicmolecules)水分子是极性分子，水分子间红色为血红素(heme)基团超螺旋是DNA的三级结构amino-acidsequenceanddisulfidebond（plasmamembrane）一、质膜（plasmamembrane）有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962dAMP、dGMP、dCMP、dTMP细胞能进行不同水平的机械运动DNA与RNA的共同点：1.二、细胞质（cytoplasm）无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。细胞质基质是细胞的内环境：代谢、四级结构(quaternarystructure)部分病毒和噬菌体的遗传物质嘌呤(purine):A、G(nucleoside)•存在方式：游离水95％；核仁（nucleolus）氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)(nucleoside)染色质：DNA、蛋白质脱氧多核苷酸链组成。戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖发现者1997年获得诺贝尔奖无机小分子:水(water)、无机盐(inorganicsalt)细胞能进行遗传信息的复制和表达◆同蛋白质结合,组成具有特定第三节细胞的功能特征染色质和染色体（chromatin&chromosome）tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”第三节细胞的功能特征1.单糖(monosaccharide)2.脂肪酸(fattyacid)3.氨基酸(aminoacid)4.核苷酸(nucleotide)二、有机小分子基本组成单位：氨基酸(aminoacid)细胞质基质是细胞80有机小分子：单糖己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位。己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖有机小分子：单糖己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位81戊糖(pentose)核糖是RNA的组成单位脱氧核糖是DNA的组成单位1234512345戊糖(pentose)核糖是RNA的组成单位脱氧核糖是DNA82有机小分子构建生物大分子核被膜（nuclearenvelope）在细胞信号转导中起重要作用。四级结构(quaternarystructure)根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。DNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicacid)蛋白质的二级结构:片层dAMP、dGMP、dCMP、dTMP氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)环一磷酸腺苷酸作为信号分子，无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）甘油磷脂是构成生物膜脂双层的基本骨架；在细胞信号转导中起重要作用。•存在方式：游离水95％；细胞能进行不同水平的机械运动氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。三级结构：二级结构基础上折叠形成氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。镰形红细胞性贫血简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改变亨廷顿舞蹈病有机小分子：脂肪酸饱和脂肪酸(saturated)不饱和脂肪酸(unsaturated)烃链（疏水）羧基（亲水）疏水烃链;亲水羧基–COOH与其它分子共价结合形成各种脂类。有机小分子构建生物大分子有机小分子：脂肪酸饱和脂肪酸(sat83有机小分子：氨基酸兼性分子（同时含有一个正电荷和一个负电荷）参与蛋白质构成的氨基酸有20种氨基（带正电荷）羧基（带负电荷）RR有机小分子：氨基酸兼性分子（同时含有一个正电荷和一个负电荷）84有机小分子：核苷酸1.碱基、戊糖、磷酸三部分构成核苷酸。2.根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。磷酸戊糖碱基A、G、C、T、U核糖，脱氧核糖有机小分子：核苷酸1.碱基、戊糖、磷酸三部分构成核苷酸。磷85核苷酸(nucleotide)磷酸(phosphoricacid)

核苷(nucleoside)

戊糖：(pentose)碱基(bases)核糖(ribose)或脱氧核糖(desoxyribose)嘌呤(purine):A、G嘧啶(pyrimidine):C、T、U核苷酸磷酸(phosphoricacid)核苷戊糖：碱86三磷酸腺苷酸含高能磷酸键，是重要的能量载体。ATP2环一磷酸腺苷酸作为信号分子，在细胞信号转导中起重要作用。cyclicAMP(cAMP)三磷酸腺苷酸含高能磷酸键，ATP2环一磷酸腺苷酸作为信号分子87有机小分子构建生物大分子有机小分子构建生物大分子88三、生物大分子（biomacromolecule）1.多糖（polysaccharides）2.脂质（lipid）3.蛋白质（protein）4.核酸（nucleicacid）三、生物大分子（biomacromolecule）89生物大分子构建细胞核糖体线粒体微管淀粉染色质糖类细胞膜细胞壁生物大分子构建细胞核糖体线粒体微管淀粉染糖类细胞膜细胞壁90糖原

(glycogen)：细胞中的能量储备寡聚糖(oligosaccharides):

构成糖蛋白和糖脂，在细胞识别中起重要作用。糖胺聚糖(glycosaminoglycan):

细胞外基质成分多糖与细胞的关系糖原(glycogen)：细胞中的能量储备多糖与细胞的关系91糖脂糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖糖脂糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖92重复的二糖单位，构成细胞外基质。糖胺聚糖多糖大量存在于细胞外基质中细胞外基质重复的二糖单位，构成细胞外基质。糖胺聚糖多糖大量存在于细胞93霍

乱

毒

素

作

用

机

制许多生理和病理过程都起始于细胞表面的糖宿主细胞表面糖链霍

乱

毒

素

作

用

机

制许多生理和病理过程都起始于细胞94生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇脂质与细胞的关系三酰甘油

(triglyceride)：又称甘油三酯,不溶于水，在细胞中聚集成为脂肪滴，是细胞中的能量储备。类固醇(steroid)：包括胆固醇、肾上腺皮质激素等，构成生物膜，参与信号传递。胆固醇生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇脂质与细胞的关系95包括：甘油磷脂和鞘磷脂磷脂(phospholipids)甘油磷脂是构成生物膜脂双层的基本骨架；鞘磷脂也是生物膜的重要组分，参与细胞识别和信号传递。包括：甘油磷脂和鞘磷脂磷脂(phospholipids96磷脂酰胆碱极性的头部（亲水）非极性尾部（疏水）亲水亲脂分子胆碱脂肪酸链磷酸基团甘油骨架磷脂酰胆碱极性的头部非极性尾部亲水亲脂分子胆碱脂肪酸链磷酸基97脂质分子蛋白质分子脂双层脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基本骨架脂质分子蛋白质分子脂双层脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基98①催化功能：酶②调控功能：调控基因表达的蛋白③转运功能：血红蛋白、载铁蛋白等④运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白、动力蛋白等⑤结构与支持作用：胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等⑥防御功能：免疫球蛋白⑦其他功能：营养功能、识别功能、凝血功能等简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改变蛋白质与细胞的关系细胞的任何部位都存在蛋白质，种类很多（人类大概有10万种），功能丰富：

①催化功能：酶简单的化学修饰可引起蛋白质结构、功能（活性）改99TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962第三节细胞的功能特征磷酸(phosphoricacid)细胞质基质是细胞的内环境：代谢、核糖是RNA的组成单位（cytoplasm）三级结构：二级结构基础上折叠形成核糖体小亚基中的rRNA结构图细胞的死亡（Celldeath）（proteinconformationaldisease）脂质分子的特性使其能够构成生物膜的基本骨架单糖(monosaccharide)核糖体小亚基中的rRNA结构图核糖(ribose)或二、细胞的基本生命活动戊糖(pentose)(nucleotide)无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）基本组成单位：氨基酸(aminoacid)肽键(peptidebond)

肽链(peptidechain)蛋白质的组成和结构TheNobelPrizeinPhysiology100肽键肽键氨基端（N端）羧基端（C端）多肽主链肽键肽键氨基端羧基端多肽主链101一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)超二级结构、结构域(super-secondarystructure、domain)

三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)（1）蛋白质的分子结构一级结构(primarystructure)（1）蛋白质的102一级结构由染色体DNA编码蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的排列顺序和生成二硫键的半胱氨酸的位置。一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。primarystructureamino-acidsequenceanddisulfidebond牛胰岛素一级结构图一级结构由染色体DNA编码蛋白质的一级结构牛胰岛素一级结构图103每个肽键的N-H与同一链上相距4个肽键的C=O通过氢键形成螺旋(类似螺旋楼梯或拉长的弹簧)

蛋白质的二级结构:螺旋secondarystructure:helix螺旋和片层是最普遍的折叠形式每个肽键的N-H与同一链上相距4个肽键的C=O通过氢键形成104相邻多肽链间通过氢键形成片层相互交联以抗拉伸蛋白质的二级结构:片层secondarystructure:sheet相邻多肽链间通过氢键形成片层相互交联以抗拉伸蛋白质的二级结105蛋白质构象病（proteinconformationaldisease）

镰形红细胞性贫血老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）亨廷顿舞蹈病朊病毒(prionprotein，简称PrP)，发现者1997年获得诺贝尔奖蛋白质构象病106螺旋异常转变为片层：导致蛋白质聚集引起疾病引起疯牛病的异常PrP*蛋白正常PrP蛋白异常PrP*有传染性，使其它正常PrP蛋白变成异常PrP*蛋白人类朊蛋白疾病主要有：克-雅氏病，库鲁病等。螺旋异常转变为片层：引起疯牛病的正常PrP蛋白异常PrP107蛋白质的超二级结构super-secondarystructure几个相邻的二级结构肽段有规律地组合在一起，具有特殊功能的区域。蛋白质的超二级结构几个相邻的二级结构肽108二级结构进而形成超螺旋或复杂缠绕，使多肽链为高度复杂的球形三级结构（催化剂和转运分子中常见，如肌红蛋白、酶、激素等）蛋白质的三级结构tertiarystructure活性中心肌红蛋白/血红蛋白三级结构图蛋白质要有生物学活性，至少要具备三级结构。二级结构进而形成超螺旋或复杂缠绕，使多肽链为高度复杂的球形三109第三节细胞的功能特征DNA双螺旋结构模型特点疏水分子(Hydrophobicmolecules)第三节细胞的功能特征脂肪酸(fattyacid)第三节细胞的功能特征磷酸(phosphoricacid)一级结构：核糖核苷酸的序列细胞核骨架（nuclearskeleton）在细胞信号转导中起重要作用。二、细胞质（cytoplasm）戊糖(pentose)特性：含量很少，约占1％。secondarystructure:sheet侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。◆同蛋白质结合,组成具有特定一级结构决定蛋白质的三维结构和功能。人血红蛋白(hemoglobin)结构两个α、两个β亚基蛋白质的四级结构quaternarystructure血红蛋白四级结构图红色为血红素(heme)基团第三节细胞的功能特征人血红蛋白(hemoglob110核酸与细胞的关系核酸包括DNA和RNA，DNA主要存在于细胞核中，少量在线粒体中;RNA除了少量在细胞核与线粒体中存在外,主要为临时性存在于细胞质中。核酸是细胞遗传信息的载体，负责指导蛋白质合成。核酸与细胞的关系核酸包括DNA和RNA，DNA主要存在于细胞111DNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicacid)的基本单位：脱氧核糖核苷酸

dAMP、dGMP、dCMP、dTMP

简称：A、G、C、TDNA(脱氧核糖核酸deoxyribonucleicac112戊糖(pentose)1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’碱基(base)1342561432658795’磷酸3’羟戊糖(pentose)1’2’3’4’5’1’2113磷酸二酯键核酸链的形成核酸链有方向性：5’3’脱氧核苷酸的序列是DNA的一级结构氢键磷酸二酯键核酸链的形成核酸链有方向性：脱氧核苷酸的序列氢键114在细胞信号转导中起重要作用。细胞质内有一些有形的代谢•存在方式：游离水95％；戊糖(pentose)无机小分子:水、无机盐（亲/疏水分子）有机小分子:单糖(monosaccharide)、脂肪酸(fattyacid)、人类朊蛋白疾病主要有：（plasmamembrane）亨廷顿舞蹈病mRNA与氨基酸之间的衔接分子(linker)参与物质代谢。发现者1997年获得诺贝尔奖第三节细胞的功能特征根据碱基和戊糖的不同而有不同类型。其它RNA：核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等能对DNA进行调控。戊糖是核酸的组成单位。◆同蛋白质结合,组成具有特定细胞器（organelles）在细胞信号转导中起重要作用。细胞核骨架（nuclearskeleton）四级结构：与蛋白质形成的核蛋白复合物多糖(polysaccharides)、脂质(lipoid)、DNA双螺旋结构模型是DNA的二级结构在细胞信号转导中起重要作用。DNA双螺旋115DNA双螺旋结构模型特点DNA分子是由两条反向平行、右手螺旋的一磷酸脱氧多核苷酸链组成。脱氧核糖和磷酸排在每条链的外侧，而碱基排在内侧，且严格配对A＝TC≡G(碱基互补配对原则)。遗传信息储存于碱基对序列中。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962DNA双螺旋结构模型特点DNA分子是由两条反向平行116超螺旋是DNA的三级结构超螺旋是DNA的三级结构117储存遗传信息自我复制转录出RNA;指导合成蛋白质DNA的功能储存遗传信息DNA的功能118RNA（核糖核酸ribonucleicacid）的基本单位：核糖核苷酸

AMP、GMP、CMP、UMP

简称：A、G、C、U（1）信使RNA(messengerRNA,mRNA)（2）转运RNA(transferRNA,tRNA)（3）核糖体RNA(ribosomeRNA,rRNA)RNA的主要种类RNA（核糖核酸ribonucleicacid）的基本单119

一级结构：核糖核苷酸的序列二级结构：局部双螺旋三级结构：二级结构基础上折叠形成四级结构：与蛋白质形成的核蛋白复合物RNA的结构（单链）核酸链有方向性：5’3’一级结构：核糖核苷酸的序列RNA的结构（单链）核酸链有方向120老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。重复的二糖单位，构成细胞外基质。脱氧多核苷酸链组成。疏水分子(Hydrophobicmolecules)疏水分子(Hydrophobicmolecules)氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)一级结构(primarystructure)细胞质内有一些有形的代谢由单核苷酸分子连接形成◆是酶反应的辅助因子。生物体内有功能的脂质：三酰甘油、磷脂、类固醇四级结构(quaternarystructure)在细胞中聚集成为脂肪滴，是细胞中的能量储备。②调控功能：调控基因表达的蛋白占70-80%。二级结构(secondarystructure)核仁（nucleolus）多肽链中氨基酸的排列顺序和生成二硫键的半胱氨酸的位置。氨基酸(aminoacid)、核苷酸(nucleotide)细胞的死亡（Celldeath）mRNA蛋白质合成的直接模板老年痴呆（Alzheimerdisease,AD）mRNA121氨基酸接受臂反密码环tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”

mRNA与氨基酸之间的衔接分子(linker)反密码子氨基酸反密tRNA：蛋白质生物合成“搬运工”反密码子122rRNArRNA和蛋白质构成核糖体核糖体小亚基中的rRNA结构图rRNArRNA和蛋白质构成核糖体核糖体小亚基中的rRNA结123mRNA、tRNA、rRNA:参与蛋白质合成其它RNA：核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等能对DNA进行调控。RNA的功能mRNA、tRNA、rRNA:参与蛋白质合成RNA的124DNA与RNA的关系DNA与RNA的共同点：1.由单核苷酸分子连接形成2.具有空间结构3.功能与生物体遗传信息的储存和传递有关DNA与RNA的关系DNA与RNA的共同点：1.由单核苷酸分125

类别特征戊糖碱基分子结构分布在细胞中的作用DNA脱氧核糖A、G、C、T大多数双链主要在细胞核内绝大多数生物的遗传物质RNA核糖大多数单链主要在细胞质、核仁参与蛋白质合成部分病毒和噬菌体的遗传物质A、G、C、UDNA和RNA的区别类别戊糖碱基分子结构分布在细胞中DNA脱氧核糖A126一、质膜（plasmamembrane）二、细胞质（cytoplasm）三、细胞核（nucleus）第二节细胞的结构特征一、质膜二、细胞质三、细胞核第二节细胞的结构特征127一级结构(primarystructure)核糖(ribose)或在细胞信号转导中起重要作用。物质，主要是储存在细胞内的secondarystructure