細胞的分子組成-細胞生物學(xué)-課件2-03-PPT幻燈片

為什么要吃？需要吃什么？不同生物獲取營養(yǎng)的方式？細胞的物質(zhì)組成核糖體線粒體微管淀粉染色質(zhì)糖類細胞膜細胞壁各種形態(tài)的細胞紅細胞精卵細胞中性粒細胞神經(jīng)細胞成纖維細胞水(water)

：H2O(Hydrophilicmolecules)親水分子(Hydrophobicmolecules)疏水分子無機鹽在細胞中均以離子狀態(tài)存在：陽離子：Na+、

K+

、Ca2+

、Fe2+、Mg2+等陰離子：Cl-、SO42-、PO43-等無機鹽參與細胞代謝反應(yīng)、維持細胞內(nèi)外滲透壓和pH、組成有一定功能的結(jié)合蛋白、參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等。維持細胞內(nèi)外滲透壓參與膜電位的形成，傳導(dǎo)電興奮Ca2+對鈣黏素的影響細胞間的嗜同性黏附鈣黏素——Ca2+依賴的黏附分子參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)Nitricoxide,anovelbiologicmessenger.C.J.LowensteinandS.H.Snyder,Cell70(1992),705–707.分子質(zhì)量：100-1000Da1.單糖(monosaccharide)2.脂肪酸(fattyacid)氨基酸(aminoacid)4.核苷酸(nucleotide)有機小分子有機小分子：單糖monosaccharide己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖戊糖（五碳糖）：核糖、脫氧核糖己糖是多糖的基本單元；戊糖是核酸的組成單位。葡萄糖核糖最主要的單糖葡萄糖半乳糖甘露糖己糖C6H12O6的同分異構(gòu)體glucose戊糖(pentose)核糖是RNA的組成單位脫氧核糖是DNA的組成單位寡聚糖和糖蛋白、糖脂由不同種類單糖聚合而成的短鏈如：N-乙酰氨基葡萄糖、巖藻糖等。寡聚糖與蛋白結(jié)合構(gòu)成糖蛋白，與脂類結(jié)合構(gòu)成糖脂，在細胞識別中起重要作用。衣霉素BiosynthesisoftheN-linkedoligosaccharideprecusorInitialprocessingofN-linkedoligosaccharidesintheroughERProteinglycosylationback糖脂糖蛋白糖蛋白寡聚糖:

構(gòu)成糖蛋白和糖脂糖原、淀粉(glycogen、starch)

：能量儲備纖維素(cellulose)

:

細胞壁成分糖胺聚糖(glycosaminoglycan):細胞外基質(zhì)成分寡聚糖（oligosaccharides）和多糖（polysaccharides）糖原淀粉纖維素糖原、淀粉、纖維素由同一種類單糖聚合而成back重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的無分支多糖鏈，與核心蛋白結(jié)合形成蛋白聚糖，為細胞外基質(zhì)的主要成分。糖胺聚糖有機小分子：脂肪酸(Fattyacid)飽和脂肪酸(saturated)不飽和脂肪酸(unsaturated)烴鏈（疏水）羧基（親水）疏水烴鏈;親水羧基–COOH與其它分子共價結(jié)合形成各種脂類。生物體內(nèi)有功能的脂質(zhì)主要有：三酰甘油（中性脂）、磷脂、類固醇三酰甘油和其它脂作為能量貯存物質(zhì)，比糖類占用更少的空間，具有更輕的重量。生物大分子：脂質(zhì)三酰甘油(triglycerol)呈固態(tài)的三酰甘油被稱為脂肪，呈液態(tài)的稱為油脂。磷脂(phospholipide)磷脂酰膽堿極性的頭部（親水）非極性尾部（疏水）親水親脂分子膽堿脂肪酸鏈磷酸基團甘油骨架細胞、個體乃至物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持，有賴于遺傳信息完整、準確地傳遞。作為遺傳物質(zhì)，需要具備哪些條件？儲存遺傳信息復(fù)制指導(dǎo)其他分子的合成能產(chǎn)生突變生物大分子：核酸(Nucleicacid)脫氧核糖核酸

(deoxyribonucleicacid,DNA)核糖核酸

(ribonucleicacid,RNA)磷酸戊糖堿基1.構(gòu)成核苷酸的堿基、戊糖、磷酸三部分；2.根據(jù)堿基和戊糖的不同分不同類型。有機小分子：核苷酸(Nucleotides)堿基嘌呤purine嘧啶pyrimidine胸腺嘧啶胞嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤DNA的基本單位：脫氧核糖核苷酸

dAMP、dGMP、dCMP、dTMP簡稱：A、G、C、TRNA的基本單位：核糖核苷酸

AMP、GMP、CMP、UMP簡稱：A、G、C、UlATPcyclicGMP(cGMP)環(huán)一磷酸腺苷酸和環(huán)一磷酸鳥苷酸作為信號分子，在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。2cyclicAMP(cAMP)環(huán)一磷酸鳥苷酸環(huán)一磷酸腺苷酸A3’,5’磷酸二酯鍵5’磷酸3’羥DNA的分子結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1953年Watson和Crick揭示了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)戊糖-磷酸主鏈大溝小溝5’5’3’3’大溝小溝氫鍵：A＝TC≡G5’端5’端3’端3’端DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型特點

DNA分子是由兩條反向平行、右手螺旋的一磷酸脫氧多核苷酸組成。脫氧核糖和磷酸排在每條鏈的外側(cè)，而堿基排在內(nèi)側(cè)，且嚴格配對A＝TC≡G。

遺傳信息儲存于堿基對序列中。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型儲存遺傳信息自我復(fù)制轉(zhuǎn)錄三種RNA;指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)DNA的功能:（1）信使RNA

(messengerRNA,mRNA)

（2）轉(zhuǎn)運RNA

(transferRNA,tRNA)（3）核糖體RNA

(ribosomeRNA,rRNA)RNA的種類mRNA蛋白質(zhì)合成的直接模板原核細胞mRNA真核細胞mRNAtRNA蛋白質(zhì)生物合成的“搬運工”—mRNA與氨基酸之間的銜接分子(linker)氨基酸接受臂反密碼環(huán)問：圖中tRNA各為幾級結(jié)構(gòu)？rRNArRNA和蛋白質(zhì)組成核糖體小亞基中的rRNA結(jié)構(gòu)圖mRNA、tRNA、rRNA(主要三種):參與蛋白質(zhì)合成其它RNA：如核內(nèi)小RNA(snRNA)、核酶(ribozyme)等。RNA的生物功能類別特征戊糖堿基分子結(jié)構(gòu)分布在細胞中的作用DNA脫氧核糖A、G、C、T大多數(shù)雙鏈主要在細胞核內(nèi)絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)RNA核糖大多數(shù)單鏈主要在細胞質(zhì)、核仁參與蛋白質(zhì)合成部分病毒和噬菌體的遺傳物質(zhì)A、G、C、UDNA和RNA的區(qū)別基本組成單位：氨基酸(Aminoacid)生物大分子：蛋白質(zhì)(Protein)兼性分子參與蛋白質(zhì)構(gòu)成的氨基酸有20種氨基羧基RR有機小分子：氨基酸根據(jù)側(cè)鏈R基團的帶電性和極性分類：1.帶負電荷的酸性氨基酸：Asp、Glu2.帶正電荷的堿性氨基酸:Lys、Arg、His3.不帶電荷的極性氨基酸4.不帶電荷的非極性氨基酸20種氨基酸名稱及縮寫符號

名稱

三字符號

一字符號

名稱三字符號一字符號丙氨酸(alanine)AlaA

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

酪氨酸(tyrosine)TyrY絲氨酸(serine)SerS

色氨酸(trypotophane)TrpW亮氨酸(leucine)LeuL

天冬氨酸(asparticacid)AspD異亮氨酸(isoleucine)IleI天冬氨酰(asparagine)AsnN蘇氨酸(threonine)ThrT

谷氨酰胺(glutamine)GlnQ半胱氨酸(cysteine)CysC賴氨酸(lysine)LysK蛋氨酸(甲硫氨酸)MetM精氨酸(arginine)ArgR(methionine)纈氨酸(valine)ValV組氨酸(histidine)HisH脯氨酸(proline)ProP谷氨酸(glutamic)GluE蘭色：極性荷負電氨基酸

紅色：極性荷正電氨基酸

綠色：極性不帶電氨基酸黑色：非極性氨基酸肽鍵和肽鏈（Peptidebondandpeptidechain）肽鍵肽鍵氨基端（N端）羧基端（C端）多肽主鏈

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)

二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

三級結(jié)構(gòu)(tertierystructure)

四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是由染色體上DNA編碼的，這種遺傳藍圖在體內(nèi)可保存并由親代傳遞給子代。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列和二硫鍵分子細胞大體一個氨基酸差別形態(tài)顯著異常盤狀---鐮刀狀貧血遺傳性疾病的分子和細胞改變信息分析顯示人、鼠某同源蛋白的序列比較返回螺旋和片層是最普遍的折疊形式主鏈上每個肽鍵的N-H與同一條鏈上相距4個肽鍵上的C=O通過氫鍵形成螺旋；類似于螺旋樓梯或拉長的彈簧。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

示螺旋血紅蛋白螺旋蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)示片層片層α螺旋真核細胞和細菌的跨膜蛋白主要是α螺旋結(jié)構(gòu)

疏水脂雙層β筒限于線粒體和葉綠體外膜的跨膜蛋白螺旋異常轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢樱簩?dǎo)致蛋白質(zhì)聚集引起人類疾病引起瘋牛病的異常PrP*蛋白正常PrP蛋白異常PrP*有傳染性，使其它正常PrP蛋白變成異常PrP*蛋白正常情況下偶然發(fā)生返回二級結(jié)構(gòu)進而形成超螺旋或復(fù)雜纏繞，使多肽鏈為高度復(fù)雜的球形三級結(jié)構(gòu)（催化劑和轉(zhuǎn)運分子中常見，如肌紅蛋白、酶、激素等）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)活性中心肌紅蛋白、血紅蛋白三級結(jié)構(gòu)圖蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)和其生物學(xué)活性變性免疫原性和抗原性朊蛋白鐮刀型紅細胞白血病返回

人血紅蛋白(hemoglobin)結(jié)構(gòu)兩個α、兩個β亞基(subunits)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)圖紅色為血紅素(heme)基團蛋白質(zhì)功能的多樣性①催化功能：酶②調(diào)控功能：調(diào)控基因表達的蛋白③轉(zhuǎn)運功能：血紅蛋白、載鐵蛋白等④運動功能：肌動蛋白、肌球蛋白、動力蛋白等⑤結(jié)構(gòu)與支持作用：膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白等⑥防御功能：免疫球蛋白⑦其他功能：營養(yǎng)功能、識別功能、凝血功能等如何證明核酸是細胞中的遺傳物質(zhì)？DNA、RNA以及蛋白質(zhì)在細胞中是怎樣的一種關(guān)系？本章小結(jié)

組成細胞的主要元素:C、H、O、N

組成細胞的分子無機小分子:水、無機鹽有機小分子:單糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸生物大分子：糖類(多糖、寡聚糖、糖胺聚糖)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸(DNA、RNA)第三章細胞的分子組成第一節(jié)細胞中的小分子物質(zhì)第二節(jié)細胞中的生物大分子第一節(jié)細胞中的小分子物質(zhì)無機小分子:水、無機鹽有機小分子:

單糖脂肪酸氨基酸核苷酸第二節(jié)細胞中的生物大分子

(biomacromoleculeinthecell)多糖(polysaccharides)2.脂質(zhì)(lipid)3.蛋白質(zhì)(protein)4.核酸(nucleicacid)細胞與大分子的關(guān)系核糖體線粒體微管淀粉染色質(zhì)糖類細胞膜細胞壁多糖葡萄糖丙酮酸脂肪酸脂肪氨基酸蛋白質(zhì)乙酰輔酶A（2C）草酰乙酸（4C）檸檬酸（6C）2H2HNAD+2H琥珀酸延胡索酸FAD+2H2CO2

分子組成與細胞的關(guān)系

1.組成細胞的結(jié)構(gòu)成分：染色質(zhì)：DNA、蛋白質(zhì)核仁、核糖體：RNA、蛋白質(zhì)生物膜：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖細胞骨架：蛋白質(zhì)細胞外基質(zhì)：蛋白質(zhì)、糖胺聚糖2.非細胞結(jié)構(gòu)成分（與功能有關(guān)）物質(zhì)運輸：小分子、大分子信號：信號分子物質(zhì)代謝：合成、分解、能量細胞成分的新陳代謝、不斷更新Classically,thefieldofcellbiologyhasbeenlargelyamatterofmorphologyandphisiology.Today,withourdeepunderstandingofthemoleculesthatmakeupcellsandofhowcellsprocessinformation,w