医学细胞生物学第三章细胞的物质组成多媒体.ppt

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1、第三章 细胞的物质组成,第一节 无机物,思考题,第二节 有机物,返回,细胞的元素组成,常量元素（主要元素）：C、H、O、N占90%S、P、CI、Ca、Na、K、Mg、Fe占9.9%微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、I占0.1%,生物大分子：蛋白质和核酸由于其分子量巨大、分子结构复杂并且具有复杂的生物活性，故称生物大分子。,水、,无机盐,有机小分子物质：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸,有机大分子物质：多糖类、脂类、蛋白质、核酸,细胞的物质组成：,无机物：有机物,细胞生物化学反应的良好溶剂 调节并维持细胞内外的酸碱平衡 是细胞内物质运输的介质 吸收或散发热量、防止胞内温度剧变、保护细胞,水：,

2、无机盐,维持细胞内渗透压与酸碱平衡。如钠、氯、钾、维持细胞内渗透压，碳酸根离子、磷酸根离子等作为缓冲液，维持酸碱平衡。作为酶的辅助因子，如镁离子等。作为第二信使，调节代谢，如钙离子等。作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷脂中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的碘等。维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化。,单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质；五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分；多形成糖蛋白和糖酯。脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分核苷酸：核酸的组成单位氨基酸：蛋白质的组成单位,有机小分子,蛋白质的组成单位：氨基酸 H|H2N C COOH

3、|R细胞内有20种氨基酸，主要是R侧链不同。,图,核酸的组成单位：核苷酸 核苷酸=碱基+戊糖+磷酸,核糖脱氧核糖,嘌呤：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T),碱基有五种：腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）,OH,H,戊糖有两种：核糖 脱氧核糖,ATP（三磷酸腺苷酸）,cAMP（环化腺苷酸）,cGMP（环化鸟苷酸）,有机大分子物质,多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖）多糖（淀粉、糖元）脂类：脂肪 类脂（磷脂、糖脂和类固醇）核酸蛋白质,核酸遗传信息的载体,细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质，又称遗传物质。细胞中核酸分两大类：核

4、糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）,DNA与RNA组成上的比较:,DNA RNA碱基 A、G、C、T A、G、C、U核糖 脱氧核糖 核糖磷酸 磷酸 磷酸,DNA和RNA的组成单位是核苷酸，分别为脱氧核糖核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）。,脱氧核糖核苷酸(dNMP),dAMPdTMPdGMPdCMP,核糖核苷酸(NMP),AMPGMPTMPCMP,核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成多核苷酸链.（核酸的基本结构）,|,|,糖苷键,磷酸二酯键：核苷酸与核苷酸之间连接的两个磷酸酯键,图2-11 DNA双链形成,两条多核苷酸链反向平行排列，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，碱基位于长链内侧

5、，碱基之间以氢键相连接，连接规律是A与T互补，形成两个氢键即A=T；G与C互补，形成三个氢键即G三C。,3.4nm,0.34nm,DNA双链围绕个“中心轴”向右盘旋形成双螺旋状结构的分子。螺旋上每隔0.34nm有一个碱基对，每螺旋一圈有10个碱基对，故螺距为3.4nm,由两条走向相反的互补核苷酸链围绕一个“中心轴”向右盘旋形成双螺旋状。脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，构成DNA分子的骨架，不携带遗传信息。碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间以氢键相连接，连接规律是A与T互补，即A=T；G与C互补，即G三C，这种有规律的对应排列，称为“碱基互补原则”。四种碱基（A、T、C、G）的排列顺序称碱基

6、序列，携带遗传信息。螺旋上每隔0.34nm有一个碱基对，每螺旋一圈有10个碱基对，故螺距为3.4nm。,DNA的分子结构Watson和Crick模型,常用碱基序列代表DNA链,它代表遗传信息，书写、识读方便。碱基序列的多样性即是DNA的多样性。,如：5-AGCTAATGGCC-33-TCGATTACCGG-5,DNA分子的主要功能：储存遗传信息；复制遗传信息;传递遗传信息；转录 翻译 DNA mRNA 蛋白质 逆转录（中心法则）,DNA分子的结构特点,稳定性-DNA的双螺旋结构很稳定，是遗传物质稳定性的基础。高温达90度时碱基间氢键断裂（变性），低温时又互补配对（复性）PCR反应的分子基础。多

7、样性-遗传信息多样的分子基础。,DNA分子的变性与复性,单链结构或假双链结构（部分区域链内 碱基配对形成）。如rRNA和tRNA和结构,RNA分子的结构,tRNA,三叶草形,反密码子环氨基酸臂D环TCG环,tRNA,细胞中RNA的种类主要有三大类,作为信息载体即翻译的模板 mRNA作为翻译的工具，携带氨基酸tRNA作为翻译的机器，组成核糖体rRNA,注：m:messenger t:transfer r:ribosomal,mRNA tRNA rRNA 含量 5-10%5-10%80-90%分子量 1105-2106 3 104 0.36 108沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、2

8、8S结构 线形 三叶草形 线形、假双链功能 信息模板 携带氨基酸工具 形成核糖体,rRNA、tRNA、mRNA比较如下,DNA RNA 组成 脱氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 细胞核 细胞质 胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量 结构 双链 单链 双螺旋结构 三叶草形、线形、发夹形 功能 贮存遗传信息 表达遗传信息 传递遗传信息,两类核酸的比较,蛋白质生命现象的载体,氨基酸之间脱水形成肽键,多个氨基酸通过肽键连接为多肽链(蛋白质的基本结构),蛋白质的结构：,基本结构：一级结构三维结构：二级结构 三级结构 四级结构,一级结构：,氨基酸之间通过肽键连接形的成多肽链。氨基酸的种类 氨

9、基酸的数目 氨基酸的排列顺序 多肽链的数目 链内及链间二硫键的数目和位置,人胰岛素分子特定的一级结构,氨基酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列顺序 多肽链的数目 二硫键数目和位置,任何一个有活性的蛋白质分子，它的多肽链都不是呈直线形伸展，而是经过折叠和盘曲构成特定的三维结构。折叠和盘曲是在几个级别上进行的。,二级结构：在一级结构的基础上形成三级结构：在二级结构的基础上形成四级结构：在三级结构的基础上形成,三维结构,多肽链借助氨基酸残基间氢键的相互吸引，按一定方式折叠、盘曲形成螺旋状或片层状结构。如a-螺旋和B-折叠。主要连接键是氢键,二级结构：,蛋白质的二级结构:螺旋 折叠,二级结构进一步折叠

10、和盘旋，形成具有一定功能结构域的结构；,主要维系键有氢键、离子键和疏水键。（只有一条多肽链构成的蛋白质，在三级结构上即有生物活性，无四级结构。）,三级结构,四级结构：,亚基：一条多肽链形成经过一、二、三级结形成的一个结构域称为亚基（亚基间由非共价键连接）。如血红蛋白由四条肽链组成，即由四个亚基聚结形成。注：人胰岛素虽有现两条多肽链组成，但由于肽链间由二硫键盘连接，所以无四级结构。,亚基聚结的结构，包括亚基的数目，类型、结构和布局。,蛋白质的结构总结：,一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、二硫键数目和位置；（肽键）二级结构：多肽链折叠、盘曲形成螺旋状或片层状 结构，如a-螺旋和B-折叠

11、；（氢键）三级结构：二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有 一定功能结构域的结构；（氢键、离子 键和疏水键）四级结构：亚基聚结的结构，包括亚基的数目，类 型、结构和布局。（一条多肽链形成 一个亚基）。（非共价键）,蛋白质的作用,细胞的结构基础；调节细胞的生理活动。如结构作用：生命是蛋白质的存在方式。催化作用：如酶。调节作用：如激素、神经递质、细胞因子等。运动作用：如肌肉。防御作用：如免疫球蛋白。运输作用：如细胞膜中的载体蛋白、血液中的载体蛋白。止血作用：如凝血因子。识别作用：如膜受体蛋白。支持作用：如弹性蛋白。其他作用：如粘液蛋白的保护作用。,蛋白质和核酸的比较：,蛋白质 核酸组成单位 氨基酸 核

12、苷酸一级结构 氨基酸序列 核苷酸序列连接方式 肽键 磷酸二酯键二级结构 螺旋 折叠 转角 双螺旋 假双链等三级结构 结构域 染色质四级结构 亚基集结 染色体功 能 催化 调节 运输 贮存 传递 运动 支持 识别 表达遗传信息,关于核酶,核酶常由RNA和蛋白质组成，如端粒酶等。近期发现DNA也具有酶的作用。核糖体本身就有核酶的作用。酶包括蛋白质和核酸。“酶的本质是蛋白质”的看法已被推翻。,核酶：具有酶活性的RNA称为核酶。即核酸具有酶的作用。,核酶的作用,参入基因转录产物的加工过程。形成剪切体，剪切内含子。,核酶的种类,异体催化的剪切型自体催化的剪切型第一组内含子的自我剪接第二组内含子的自我剪接锤头状核酶。,思考题,、名词解释：生物大分子、磷酸二酯键、碱基互补原则、碱基序列 核酶2、概述细胞的物质组成及其在生命活动中的作用。3、比较DNA与RNA的区别。4、概述DNA分子双螺旋结构模型的要点。5、简述DNA分子的主要功能。6、简述RNA的种类与功能。7、概述蛋白质分子的结构及其功能。,