分子基礎(chǔ)和基本概念

MolBasic&ConceptoftheCell細(xì)胞分子基礎(chǔ)與概念細(xì)胞的化學(xué)與分子組成細(xì)胞的形成和進(jìn)化原核細(xì)胞與真核細(xì)胞細(xì)胞分子基礎(chǔ)和基本概念細(xì)胞的化學(xué)與分子組成細(xì)胞的起源和進(jìn)化原核細(xì)胞與真核細(xì)胞細(xì)胞分子基礎(chǔ)和基本概念原生質(zhì)（protoplasm）

構(gòu)成生命機(jī)體的原始生命物質(zhì)。細(xì)胞的化學(xué)與分子組成Componentofthecell原生質(zhì)無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物原生質(zhì)大量元素微量元素有機(jī)物無(wú)機(jī)物有機(jī)小分子生物大分子水無(wú)機(jī)鹽C、H、O、N、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe等Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba等細(xì)胞的化學(xué)與分子組成Componentofthecell無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物水（游離水、結(jié)合水）無(wú)機(jī)鹽有機(jī)小分子有機(jī)大分子氨基酸核苷酸核酸蛋白質(zhì)多糖單糖脂肪酸酶脂類種類：?jiǎn)翁侵舅岚被岷塑账峁δ埽簶?gòu)建生物有機(jī)大分子物質(zhì)代謝中間產(chǎn)物執(zhí)行特定功能細(xì)胞的有機(jī)小分子Componentofthecell種類：核糖和脫氧核糖葡萄糖、半乳糖、 巖藻糖、甘露糖功能：構(gòu)成生物大分子能源物質(zhì)細(xì)胞的有機(jī)小分子monosaccharide單糖（CH2O）nHOOHOHHOHHHOCH2H核糖1

2

3

4

5

脫氧核糖HOOHHHOHHHOCH2H1

2

3

4

5

特性：疏水長(zhǎng)烴鏈+親水羧基雙親性分子與其他分子共價(jià)結(jié)合功能：構(gòu)成生物膜能源物質(zhì)Fattyacid脂肪酸細(xì)胞的有機(jī)小分子三酰甘油硬脂酸磷脂酰膽堿組成：戊糖（核糖/脫氧核糖）、堿基(嘌呤/嘧啶)、磷酸戊糖＋堿基→核苷＋磷酸→核苷酸種類：嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸功能：構(gòu)建核酸的基本結(jié)構(gòu)單元作為第二信號(hào)物質(zhì)作為生物催化劑細(xì)胞的有機(jī)小分子nucleotide核苷酸D-核糖D-2-脫氧核糖HOCH2OOHHOHHHHOHHOCH2OOHHOHHHHH戊糖（核糖/脫氧核糖）2’2’NN165432嘧啶CHNNNNH123456789嘌呤CH鳥嘌呤ONNNNH123456789NH2NNNNHCH123456789NH2腺嘌呤尿嘧啶NN165432OONN165432OOH3C胸腺嘧啶NN165432NH2O胞嘧啶含氮生物堿：堿基(base)1

HHOHOH2

3

4

5

OOHHH2COHHNHN165432堿基H2O糖苷鍵O＝P—OHOHOH磷酸酯鍵H2O核糖堿基核苷核苷酸無(wú)機(jī)磷酸OHOHHOHHOCH2H腺嘌呤三核苷酸(ATP)1

2

3

4

5

O—P—OOHOO—P—OHOHO—P—OHONNNNHCH123456789NH2環(huán)化核苷酸：cAMP&cGMP3

,5

-環(huán)化鳥苷酸(cGMP)OHOHHOHO－CH2H1

2

3

4

5

HO—P＝OHO—P＝ONNNNH123456789NH2OOHOHHOHO－CH2H1

2

3

4

5

CHNNNNHCH123456789NH23

,5

-環(huán)化腺嘌呤(cAMP)組成：兩性化合物：兩性電解質(zhì)種類：非極性氨基酸不帶電荷的極性氨基酸帶正電荷的極性氨基酸帶負(fù)電荷的極性氨基酸功能：構(gòu)建蛋白質(zhì)分子：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元細(xì)胞的有機(jī)小分子Aminoacid氨基酸H2N－C－C－OHROHα氨基酸的基本種類名稱英文縮寫名稱英文縮寫名稱英文縮寫名稱英文縮寫丙氨酸

Ala精氨酸

Arg天冬酰胺

Asn天冬氨酸

Asp谷氨酸

Glu甘氨酸

Gly谷氨酰胺

Gln半胱氨酸Cys組氨酸

His亮氨酸

Leu異亮氨酸

Ile苯丙氨酸

Phe賴氨酸

Lys脯氨酸

Pro蛋氨酸

Met絲氨酸

Ser蘇氨酸

Thr色氨酸

Trp酪氨酸

Tyr纈氨酸

ValComponentofthecell細(xì)胞的化學(xué)與分子組成生物大分子（biomacromolecule）指蛋白質(zhì)、核酸、酶等分子，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量巨大，分子中蘊(yùn)藏生命活動(dòng)的信息，在生命機(jī)體中執(zhí)行多種重要的生物學(xué)功能。原生質(zhì)無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物細(xì)胞的生物大分子

（一）核酸(nucleicacid)核酸是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)

主要與信息的傳遞有關(guān)。脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)

攜帶著控制細(xì)胞生命活動(dòng)的全部信息。核酸的化學(xué)組成核苷酸的組成戊糖堿基磷酸核苷酸的組成戊糖堿基磷酸D-核糖D-2-脫氧核糖HOCH2OOHHOHHHHOHHOCH2OOHHOHHHHH核酸的化學(xué)組成腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)尿嘧啶(uracil,U)核酸的化學(xué)組成核苷酸的組成

戊糖堿基磷酸嘌呤嘧啶1

HHOHOH2

3

4

5

OOHHH2COHHNHN165432堿基H2O糖苷鍵O＝P—OHOHOH磷酸酯鍵H2O核糖堿基核苷核苷酸無(wú)機(jī)磷酸O＝P—OHO1

2

3

4

5

HOHHHH2CHOHOH1

2

3

4

5

HOHHHOHHH2CHO＝P—OOH從單核苷酸到多核苷酸鏈3

,5

-磷酸二酯鍵極性分子3

5

種類：脫氧核糖核酸(DNA)

核糖核酸(RNA)-mRNA-rRNA-tRNA-snRNA,hnRNA功能：-遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)-催化功能細(xì)胞的生物大分子核酸(nucleicacid)DNA與RNA在化學(xué)組成上的異同DNARNA戊糖脫氧核糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U磷酸磷酸磷酸核苷酸dAMP、dGMPdCMP、dTMPAMP、GMPCMP、UMP兩條反向平行互補(bǔ)核苷酸長(zhǎng)鏈形成右手雙螺旋；脫氧核糖和磷酸基團(tuán)位于長(zhǎng)鏈外側(cè)，堿基位于長(zhǎng)鏈內(nèi)側(cè)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則螺旋結(jié)構(gòu)在空間分布上具有不均一性，形成大溝和小溝DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型Waston&Crick(1953)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA雙鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基脫氧核糖DNA主鏈小溝大溝DNA－蛋白質(zhì)相互作用DNA的主要功能儲(chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息DNA的半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)在DNA復(fù)制后，每條親代DNA單鏈成為子代DNA雙鏈中的一條鏈。

3’，5’-磷酸二酯鍵A、U、C、GD-核糖取代脫氧核糖

單一長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)；局部雙鏈結(jié)構(gòu)(莖環(huán)結(jié)構(gòu))mRNA、tRNA、rRNA、snRNA、miRNA和核酶RNA的結(jié)構(gòu)RNA的發(fā)夾結(jié)構(gòu)（莖環(huán)結(jié)構(gòu)）RNA能夠按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成局部雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。占細(xì)胞總RNA的1%-5%以DNA為模板，由RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄而來(lái)；在遺傳信息流向過程中起重要作用，作為蛋白質(zhì)合成的模板每三個(gè)相鄰堿基組成一個(gè)密碼子（codon）信使RNA(messengerRNA，mRNA）

三聯(lián)體密碼子占細(xì)胞總RNA的5%-10%分子較小，70-90nt含稀有堿基單鏈局部折疊成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，呈三葉草形

3’端有CCA，能結(jié)合特定氨基酸具反密碼環(huán)，能與mRNA上密碼子互補(bǔ)結(jié)合每種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定氨基酸，參與蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA，tRNA）

tRNA單鏈局部折疊成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，呈三葉草形；3’端有CCA，能結(jié)合特定氨基酸；具反密碼環(huán)，能與mRNA上密碼子互補(bǔ)結(jié)合；每種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定氨基酸，參與蛋白質(zhì)合成。占細(xì)胞總RNA80%-90%分子量最大參與核糖體的形成作為mRNA的識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)核糖體RNA(ribosomalRNA，rRNA）

mRNA、tRNA、rRNA的相互作用，參與蛋白質(zhì)的合成過程。約21-25nt具發(fā)夾結(jié)構(gòu)（莖環(huán)結(jié)構(gòu)）普遍存在于生物界，高度保守性抑制靶基因的蛋白質(zhì)合成或促使其mRNA降解，調(diào)控基因表達(dá)微小RNA（microRNA，miRNA）微小RNA（microRNA，miRNA）70-90nt21-25nt轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì)誘導(dǎo)基因沉默復(fù)合物核酶（ribozyme)具有酶活性的RNA參與RNA的剪接過程小核RNA（snRNA），參與基因轉(zhuǎn)錄的加工過程顛覆酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)的概念，為生命起源探索提出新見解。蛋白質(zhì)的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能細(xì)胞的生物大分子

（二）蛋白質(zhì)(protein)組成：兩性化合物：兩性電解質(zhì)種類：帶正電荷的堿性氨基酸帶負(fù)電荷的酸性氨基酸不帶電荷的極性氨基酸不帶電荷的非極性氨基酸功能：構(gòu)建蛋白質(zhì)分子：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元蛋白質(zhì)的化學(xué)組成氨基酸（aminoacid)H2N－C－C－OHROHα三肽從氨基酸到多肽鏈N－端C－端二肽肽鍵肽鍵H2OH2O氨基酸殘基主鏈與側(cè)鏈極性分子NH2－CH－C－OHOR1NH2－CH－C－OHOR1NH2－CH－C－OHOR1氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序二硫鍵的位置和數(shù)目蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)Primarystructure一級(jí)結(jié)構(gòu)NH2－CH－C－OHOR1主鏈內(nèi)的氨