生命的分子基礎

關于生命的分子基礎第1頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三細胞是生物體的結構和功能的基本單位構成細胞的物質(zhì)稱——原生質(zhì)（protoplasm）--------又稱生命物質(zhì)主要元素99.9%：

C.H.O.N90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.12種微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等第2頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三化合物有機化合物無機化合物水無機鹽自由水：細胞生命活動的內(nèi)環(huán)境，細胞各種代謝反應的場所。：維持滲透壓和pH保障細胞正常生理活動。糖類脂類酶蛋白質(zhì)核酸維生素分子量巨大、結構復雜、具有生物活性——生物大分子（biologicalmacromolecules）結合水：與許多分子結合構成細胞結構的組成部分。第3頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1．組織構成成分2．構成各種重要生理物質(zhì)酶抗體激素等3．供能約16.7kJ(4.0kcal)/g體內(nèi)蛋白質(zhì)功能第4頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三蛋白質(zhì)缺乏的后果：總體而言，就是代謝率下降，體弱多病。未成年人：生長發(fā)育受阻，矮小、貧血、智力低下，免疫力差。容易疲勞，抵抗力下降，甚至肌肉消瘦、腹?jié)q水腫、神情呆滯，各種生理功能低下。孕婦：影響胎兒正常發(fā)育。據(jù)世衛(wèi)估計，目前世界上有大約500萬兒童患蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良癥（PEM）。其中大多數(shù)是貧窮和饑餓引起的。第5頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三安徽阜陽大頭嬰兒——劣質(zhì)奶粉長期食用蛋白質(zhì)含量嚴重不足奶粉、根本不能滿足嬰兒生長需要，嬰兒會患上“重度營養(yǎng)不良綜合癥”，在本是生長最快的時期停止生長，四肢短小，身體瘦弱，腦袋尤顯偏大，被稱為“大頭娃娃”，嚴重的甚至越長越輕、越小，直至心、肝、腎等器官功能衰竭而死亡

第6頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三一.蛋白質(zhì)protein（一）蛋白質(zhì)分子的化學組成蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸20種它們結構的共同特點：含有氨基的有機酸或堿性的氨基酸性的羧基側鏈兩性化合物兩性電解質(zhì)（主要元素：CHON；少量的S）第7頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

由相同或不同的各個氨基酸，按照一定的排列順序，以特定的化學鍵方式連接，從而組成蛋白質(zhì)的基本結構。肽鍵肽鍵

蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。側鏈側鏈側鏈側鏈主鏈（二）蛋白質(zhì)的分子結構第8頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1.蛋白質(zhì)的一級結構：

多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）第9頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2.蛋白質(zhì)的二級結構：

在一級結構的基礎上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結構。（氫鍵）第10頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第12頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三3.蛋白質(zhì)的三級結構：在二級結構的基礎上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）第13頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三4.蛋白質(zhì)的四級結構：由兩條或幾條多肽鏈在各自三級結構的基礎上形成為蛋白質(zhì)分子的結構亞基，由若干亞基之間以非共價鍵形式而相互結合的復合體。（非共價鍵）第14頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第16頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三（三）蛋白質(zhì)的分類與主要功能蛋白質(zhì)的分類外形纖維蛋白：球形蛋白：角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白功能結構蛋白：調(diào)節(jié)蛋白：轉(zhuǎn)運蛋白：收縮蛋白：抗體蛋白：催化蛋白：肌球蛋白胰島素血紅蛋白肌動蛋白，肌球蛋白免疫球蛋白蛋白酶第17頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

組成成分單純蛋白：結合蛋白：指單純由氨基酸組成的蛋白質(zhì)。（白蛋白，球蛋白，組蛋白）指單純蛋白和非蛋白質(zhì)類物質(zhì)結合，非蛋白質(zhì)物質(zhì)稱輔基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）第18頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三蛋白質(zhì)的主要功能蛋白質(zhì)是細胞和組織的主要成分；作為酶催化生物體內(nèi)各種化學反應；蛋白質(zhì)具有運輸功能；收縮功能；調(diào)節(jié)作用防御作用。第19頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三（四）酶是具有高度催化活性的蛋白質(zhì)和RNA。酶的特性高度的專一性高效的催化效能高度不穩(wěn)定性酶的分類單純蛋白酶類結合蛋白酶類：酶蛋白+輔基（非蛋白質(zhì)）=全酶

酶：第20頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三二.核酸（nucleicacid）（一）核酸的化學組成與種類核酸的基本單位單核苷酸戊糖磷酸含氮有機堿核糖脫氧核糖嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ（堿基）化學組成第21頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第22頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三核糖脫氧糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸第23頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三3’5’磷酸二酯鍵5′3′第24頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三核酸的種類DNARNA戊糖脫氧核糖核糖堿基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸種類脫氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）脫氧鳥苷酸（dGMP)鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）結構雙鏈單鏈存在部位主要存在細胞核中主要存在細胞質(zhì)中功能儲存，復制和傳遞遺傳信息與遺傳信息表達有關DNA與RNA的區(qū)別核酸脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）第25頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三（二）DNA的結構與功能

DNA的結構DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結構模型二級結構：一級結構：DNA的雙鏈形成第26頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第27頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三DNA的雙鏈形成3.4nm含10個堿基對DNA雙螺旋結構模型第28頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1.DNA分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷酸鏈圍繞著同一中心軸形成的雙螺旋結構。2.兩條長鏈的堿基在雙螺旋內(nèi)側按堿基配對原則（A=T，G三C）以氫鍵相連。3.相鄰堿基對旋轉(zhuǎn)36°，間距0.34nm，一個螺旋包含10個堿基旋轉(zhuǎn)360°，螺距為3.4nm。Watson和Crick的DNA雙螺旋結構模型第29頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第30頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三DNAModels第31頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三三種DNA第32頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

DNA的功能DNA是遺傳物質(zhì)其功能是：儲存，復制和傳遞遺傳信息。第33頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三DNA的半保留復制實驗：N15標記大腸桿菌的DNA環(huán)狀雙鏈DNA的轉(zhuǎn)錄中心法則復制DNA轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)第34頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三（三）RNA的結構與功能RNA為單鏈可自身回折形成局部假雙鏈。RNAmRNAtRNArRNA第35頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1.mRNA信使RNA2.rRNA核糖體RNA3.tRNA轉(zhuǎn)運RNA

第36頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三mRNAtRNArRNA細胞中含量5%~10%5%~10%80%~90%分子量（1~5)×105~2X106(2.4~3)×104(0.36~1.1)×106

大小懸殊約有70~80個單核苷酸沉降系數(shù)6S~25S4S5.8S、18S、28S結構特征存在場所細胞質(zhì)或核糖體細胞質(zhì)或核糖體細胞中的核糖體功能作用三種RNA分子的結構特征和功能作用基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)夾式結構。呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋結構，柄部3，有CCA三個堿基，其相對端為基部呈環(huán)形，稱反密碼環(huán)，中央有三個堿基，為反密碼子。線形，某些節(jié)段可能成雙螺旋結構。轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，并帶到核糖體上，作為合成蛋白質(zhì)的模板。運輸活化的氨基酸到核糖體上的mRNA的特定位點，特定的tRNA運輸特定的氨基酸。為蛋白質(zhì)合成場所的核糖體的組成成分。第37頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第38頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三核酶的定義核酶（ribozyme）泛指一類具有催化功能的RNA分子。一般是指無需蛋白質(zhì)參與或不與蛋白質(zhì)結合，就具有催化功能的RNA分子。第39頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

1981年，Cech發(fā)現(xiàn)四膜蟲rRNA的前體在沒有蛋白質(zhì)的情況下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，具有分子內(nèi)催化的活性。第40頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1983年，Altman等發(fā)現(xiàn)大腸桿菌RNaseP的蛋白質(zhì)部分除去后，在體外高濃度Mg2+存在下，與留下的RNA部分(M1RNA)具有與全酶相同