细胞的分子组成细胞生物学件

关于细胞的分子组成细胞生物学件为什么要吃？需要吃什么？不同生物获取营养的方式？第2页,共96页，2024年2月25日，星期天细胞的物质组成核糖体线粒体微管淀粉染色质糖类细胞膜细胞壁第3页,共96页，2024年2月25日，星期天各种形态的细胞红细胞精卵细胞中性粒细胞神经细胞成纤维细胞第4页,共96页，2024年2月25日，星期天细菌细胞的基本化学组成图第5页,共96页，2024年2月25日，星期天组成细胞的分子小分子物质:

无机小分子:水、无机盐有机小分子:单糖

、脂肪酸

氨基酸

、核苷酸生物大分子:

多糖

、脂质、蛋白质

、核酸第6页,共96页，2024年2月25日，星期天水(water)

：H2O(Hydrophilicmolecules)亲水分子(Hydrophobicmolecules)疏水分子第7页,共96页，2024年2月25日，星期天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-等无机盐参与细胞代谢反应、维持细胞内外渗透压和pH、组成有一定功能的结合蛋白、参与信号转导等。第8页,共96页，2024年2月25日，星期天维持细胞内外渗透压第9页,共96页，2024年2月25日，星期天参与膜电位的形成，传导电兴奋第10页,共96页，2024年2月25日，星期天Ca2+对钙黏素的影响细胞间的嗜同性黏附钙黏素——Ca2+依赖的黏附分子第11页,共96页，2024年2月25日，星期天参与信号转导第12页,共96页，2024年2月25日，星期天第13页,共96页，2024年2月25日，星期天第14页,共96页，2024年2月25日，星期天Nitricoxide,anovelbiologicmessenger.C.J.LowensteinandS.H.Snyder,Cell70(1992),705–707.第15页,共96页，2024年2月25日，星期天分子质量：100-1000Da1.单糖(monosaccharide)2.脂肪酸(fattyacid)氨基酸(aminoacid)4.核苷酸(nucleotide)有机小分子第16页,共96页，2024年2月25日，星期天第17页,共96页，2024年2月25日，星期天有机小分子：单糖monosaccharide己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位。第18页,共96页，2024年2月25日，星期天葡萄糖

核糖最主要的单糖第19页,共96页，2024年2月25日，星期天葡萄糖半乳糖甘露糖己糖C6H12O6的同分异构体第20页,共96页，2024年2月25日，星期天glucose第21页,共96页，2024年2月25日，星期天戊糖(pentose)核糖是RNA的组成单位脱氧核糖是DNA的组成单位第22页,共96页，2024年2月25日，星期天寡聚糖和糖蛋白、糖脂

由不同种类单糖聚合而成的短链如：N-乙酰氨基葡萄糖、岩藻糖等。

寡聚糖与蛋白结合构成糖蛋白，与脂类结合构成糖脂，在细胞识别中起重要作用。第23页,共96页，2024年2月25日，星期天衣霉素BiosynthesisoftheN-linkedoligosaccharideprecusor第24页,共96页，2024年2月25日，星期天InitialprocessingofN-linkedoligosaccharidesintheroughER第25页,共96页，2024年2月25日，星期天Proteinglycosylationback第26页,共96页，2024年2月25日，星期天糖脂糖蛋白糖蛋白第27页,共96页，2024年2月25日，星期天寡聚糖:

构成糖蛋白和糖脂糖原、淀粉(glycogen、starch)

：能量储备纤维素(cellulose)

:

细胞壁成分糖胺聚糖(glycosaminoglycan):

细胞外基质成分寡聚糖（oligosaccharides）和多糖（polysaccharides）第28页,共96页，2024年2月25日，星期天糖原淀粉纤维素糖原、淀粉、纤维素由同一种类单糖聚合而成back第29页,共96页，2024年2月25日，星期天重复的二糖单位构成的无分支多糖链，与核心蛋白结合形成蛋白聚糖，为细胞外基质的主要成分。糖胺聚糖第30页,共96页，2024年2月25日，星期天有机小分子：脂肪酸(Fattyacid)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。第31页,共96页，2024年2月25日，星期天生物体内有功能的脂质主要有：三酰甘油（中性脂）、磷脂、类固醇三酰甘油和其它脂作为能量贮存物质，比糖类占用更少的空间，具有更轻的重量。生物大分子：脂质第32页,共96页，2024年2月25日，星期天三酰甘油(triglycerol)呈固态的三酰甘油被称为脂肪，呈液态的称为油脂。第33页,共96页，2024年2月25日，星期天磷脂(phospholipide)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第34页,共96页，2024年2月25日，星期天第35页,共96页，2024年2月25日，星期天细胞、个体乃至物种的遗传特性要在代代相传中得到维持，有赖于遗传信息完整、准确地传递。第36页,共96页，2024年2月25日，星期天作为遗传物质，需要具备哪些条件？储存遗传信息复制指导其他分子的合成能产生突变第37页,共96页，2024年2月25日，星期天生物大分子：核酸(Nucleicacid)脱氧核糖核酸

(deoxyribonucleicacid,DNA)核糖核酸

(ribonucleicacid,RNA)第38页,共96页，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖碱基1.构成核苷酸的碱基、戊糖、磷酸三部分；2.根据碱基和戊糖的不同分不同类型。有机小分子：核苷酸(Nucleotides)第39页,共96页，2024年2月25日，星期天碱基嘌呤purine嘧啶pyrimidine胸腺嘧啶胞嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤第40页,共96页，2024年2月25日，星期天DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸

dAMP、dGMP、dCMP、dTMP

简称：A、G、C、TRNA的基本单位：核糖核苷酸

AMP、GMP、CMP、UMP

简称：A、G、C、U第41页,共96页，2024年2月25日，星期天lATP第42页,共96页，2024年2月25日，星期天cyclicGMP(cGMP)环一磷酸腺苷酸和环一磷酸鸟苷酸作为信号分子，在细胞信号转导中起重要作用。2cyclicAMP(cAMP)环一磷酸鸟苷酸环一磷酸腺苷酸A第43页,共96页，2024年2月25日，星期天3’,5’磷酸二酯键第44页,共96页，2024年2月25日，星期天5’磷酸3’羟第45页,共96页，2024年2月25日，星期天DNA的分子结构：

DNA双螺旋结构模型1953年Watson和Crick揭示了DNA双螺旋结构第46页,共96页，2024年2月25日，星期天戊糖-磷酸主链大沟小沟5’5’3’3’大沟小沟第47页,共96页，2024年2月25日，星期天氢键：A＝TC≡G5’端5’端3’端3’端第48页,共96页，2024年2月25日，星期天DNA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。遗传信息储存于碱基对序列中。第49页,共96页，2024年2月25日，星期天DNA双螺旋结构模型第50页,共96页，2024年2月25日，星期天

储存遗传信息自我复制转录三种RNA;指导合成蛋白质DNA的功能:第51页,共96页，2024年2月25日，星期天（1）信使RNA

(messengerRNA,mRNA)

（2）转运RNA

(transferRNA,tRNA)（3）核糖体RNA

(ribosomeRNA,rRNA)RNA的种类第52页,共96页，2024年2月25日，星期天mRNA蛋白质合成的直接模板原核细胞mRNA真核细胞mRNA第53页,共96页，2024年2月25日，星期天tRNA蛋白质生物合成的“搬运工”—mRNA与氨基酸之间的衔接分子(linker)氨基酸接受臂反密码环问：图中tRNA各为几级结构？第54页,共96页，2024年2月25日，星期天rRNArRNA和蛋白质组成核糖体小亚基中的rRNA结构图第55页,共96页，2024年2月25日，星期天mRNA、tRNA、rRNA(主要三种):参与蛋白质合成其它RNA：如核内小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等。RNA的生物功能第56页,共96页，2024年2月25日，星期天

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的区别第57页,共96页，2024年2月25日，星期天基本组成单位：氨基酸(Aminoacid)生物大分子：蛋白质(Protein)第58页,共96页，2024年2月25日，星期天兼性分子参与蛋白质构成的氨基酸有20种氨基羧基RR有机小分子：氨基酸第59页,共96页，2024年2月25日，星期天根据侧链R基团的带电性和极性分类：

1.带负电荷的酸性氨基酸：Asp、Glu2.带正电荷的碱性氨基酸:Lys、Arg、His3.不带电荷的极性氨基酸

4.不带电荷的非极性氨基酸第60页,共96页，2024年2月25日，星期天20种氨基酸名称及缩写符号

名称

三字符号

一字符号

名称三字符号一字符号丙氨酸(alanine)AlaA

苯丙氨酸(phenylalanine)PheF甘氨酸(glycine)GlyG

酪氨酸(tyrosine)TyrY丝氨酸(serine)SerS

色氨酸(trypotophane)TrpW亮氨酸(leucine)LeuL

天冬氨酸(asparticacid)AspD异亮氨酸(isoleucine)IleI天冬氨酰(asparagine)AsnN苏氨酸(threonine)ThrT

谷氨酰胺(glutamine)GlnQ半胱氨酸(cysteine)CysC赖氨酸(lysine)LysK蛋氨酸(甲硫氨酸)MetM精氨酸(arginine)ArgR(methionine)缬氨酸(valine)ValV组氨酸(histidine)HisH脯氨酸(proline)ProP谷氨酸(glutamic)GluE兰色：极性荷负电氨基酸

红色：极性荷正电氨基酸

绿色：极性不带电氨基酸黑色：非极性氨基酸第61页,共96页，2024年2月25日，星期天肽键和肽链（Peptidebondandpeptidechain）第62页,共96页，2024年2月25日，星期天肽键肽键氨基端（N端）羧基端（C端）多肽主链第63页,共96页，2024年2月25日，星期天

蛋白质的分子结构

一级结构(primarystructure)

二级结构(secondarystructure)

三级结构(tertierystructure)

四级结构(quaternarystructure)第64页,共96页，2024年2月25日，星期天蛋白质的一级结构是由染色体上DNA编码的，这种遗传蓝图在体内可保存并由亲代传递给子代。蛋白质的一级结构氨基酸序列和二硫键第65页,共96页，2024年2月25日，星期天分子细胞大体一个氨基酸差别形态显著异常盘状---镰刀状贫血遗传性疾病的分子和细胞改变第66页,共96页，2024年2月25日，星期天信息分析显示人、鼠某同源蛋白的序列比较第67页,共96页，2024年2月25日，星期天返回第68页,共96页，2024年2月25日，星期天

螺旋和片层是最普遍的折叠形式主链上每个肽键的N-H与同一条链上相距4个肽键上的C=O通过氢键形成螺旋；类似于螺旋楼梯或拉长的弹簧。蛋白质的二级结构

示螺旋第69页,共96页，2024年2月25日，星期天血红蛋白

螺旋第70页,共96页，2024年2月25日，星期天蛋白质的二级结构示片层第71页,共96页，2024年2月25日，星期天第72页,共96页，2024年2月25日，星期天

片层第73页,共96页，2024年2月25日，星期天α螺旋真核细胞和细菌的跨膜蛋白主要是α螺旋结构

疏水脂双层β筒限于线粒体和叶绿体外膜的跨膜蛋白第74页,共96页，2024年2月25日，星期天

螺旋异常转变为片层：导致蛋白质聚集引起人类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*蛋白正常情况下偶然发生返回第75页,共96页，2024年2月25日，星期天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）蛋白质的三级结构活性中心肌红蛋白、血红蛋白三级结构图第76页,共96页，2024年2月25日，星期天第77页,共96页，2024年2月25日，星期天第78页,共96页，2024年2月25日，星期天第79页,共96页，2024年2月25日，星期天蛋白质分子的空间结构和其生物学活性变性免疫原性和抗原性朊蛋白镰刀型红细胞白血病返回第80页,共96页，2024年2月25日，星期天

人血红蛋白(hemoglobin)结构两个α、两个β亚基(subunits)蛋白质的四级结构血红蛋白四级结构图红色为血红素(heme)基团第81页,共96页，2024年2月25日，星期天蛋白质功能的多样性①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、凝血功能等第82页,共96页，2024年2月25日，星期天如何证明核酸是细胞中的遗传物质？DNA、RNA以及蛋白质在细胞中是怎样的一种关系？第83页,共96页，2024年2月25日，星期天本章小结

组成细胞的主要元素:C、H、O、N

组成细胞的分子无机小分子:水、无机盐有机小分子: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)第84页,共96页，2024年2月25日，星期天第三章细胞的分子组成第一节细胞中的小分子物质第二节细胞中的生物大分子第85页,共96页，2024年2月25日，星期天第一节细胞中的小分子物质

无机小分子:水、无机盐

有机小分子:

单糖脂肪酸氨基酸核苷酸第86页,共96页，2024年2月25日，星期天第二节细胞中的生物大分子

(biomacromoleculeinthecell)

多糖(polysaccharides)2.脂质(lipid)3.蛋白质(protein)4.核酸(nucleicacid)第87页,共96页，2024年2月25日，星期天细胞与大分子的关系核糖体线粒体微管淀粉染色质糖类细胞膜细胞壁第88页,共96页，2024年2月25日，星期天多糖葡萄糖丙酮酸脂肪酸脂肪氨基酸蛋白质乙酰辅酶A（2C）草酰乙酸（4C）柠檬酸（6C）2H2HNAD+2H琥珀酸延胡索酸FAD+2H2CO2第89页,共96页，2024年2月25日，星期天

分子组成与细胞的关系

1.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、糖细胞骨架：蛋白质细胞外基质：蛋白质、糖胺聚糖第90页,共96页，2024年2月25日，星期天2.非细胞结构成分（与功能有关）物质运输：小分子、大分子信号：信号分子物质代谢：合成、分解、能量