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1、第二章第二章 生命的物生命的物质质基基础础学习目标1.1.掌握掌握遗传物物质DNA和和RNA的的结构与功能构与功能2.熟悉蛋白质的分子结构和功能3.熟悉酶的概念和催化特性4.了解原生质的概念及原生质中水、无机盐、糖类、脂类等化合物的构成和功能原生原生质：决定生命的物质，即组成细胞的全 部生命物质。细胞的主要元素：原生质中化学元素有50多种，主要包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O、N 四种元素约占90%。 细胞的化学组成 无机化合物无机化合物：水和无机盐。有机化合物有机化合物：糖类、脂类、维生素、蛋白质、核酸。生物大分子：生物大分子：蛋白质、
2、核酸由于分子量巨大，结构复杂，具有生物活性，故有此称。第一第一节节 无机化合物无机化合物 一、水一、水1. 在原生质中含量最高（60%95%）；2.不同器官含水量不同：骨骼22%，肌肉76%，脑86%，眼玻璃体99%；3.水的含量随年年龄龄、性、性别别的不同而不同：水的含量随人年龄的增长而递减。4. 原生质中两种存在形式：游离水游离水（自由流动；绝大部分）、结结合水合水（细胞结构成分）；5. 生理功能：1）良好的溶剂（极性）2）参与细胞内各种代谢活动3）调节体温（水比热大；排汗）4）润滑剂1.在原生质中含量约1%，多以离子形式存在。2.含量较高的阳离子：K+,Na+,Ca2+,Mg2+等；阴离
3、子主要有：Cl-,SO42-,HCO3-,PO43-等；3.无机盐的主要功能： 1）参与构成某些蛋白质或酶； 2）调节细胞内外的pH值； 3）维持细胞的膜电位，如K+、Na+等离子； 4）维持细胞内外的渗透压渗透压，如0.9%NaCl。二、无机二、无机盐盐第二节 有机化合物 一、糖一、糖类（C、H、O）1.又称碳水化合物，分子式缩写(CH2O)n2.根据糖的水解情况可分为单糖、双糖和多糖。3.单糖：不能被水解成更简单类型的糖（多羟基醛/酮）；常见的单糖有葡萄糖（血糖）、果糖、核糖（构成RNA）、脱氧核糖（构成DNA）等；4.双糖：由两分子单糖脱去一分子水缩合而成的糖；常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦
4、芽糖，多为储存的营养物质或代谢中间产物。5. 多糖：由10个以上单糖脱水缩合而成的糖，分子量可达几万至几百万；主要包括淀粉淀粉（主食）、纤维素素和糖糖原原（肝糖原-血糖、肌糖原-肌肉运动；储能）。6. 糖的主要功能：1）供能：人体所需能量50%70%来自糖类；2）参与物质构成：参与细胞壁、细胞膜、核酸、免疫球蛋白构成。二、脂二、脂类类1.脂类是脂肪、脂肪、类脂和固醇脂和固醇类化合物化合物的总称；2.脂类难溶于水，易溶于有机溶剂；3.元素构成主要为C,H,O三种，有些脂类还含有N,P等元素。二、脂类二、脂类1）脂肪：由一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成，是动植物细胞储存脂类的主要形式。2）类脂：甘
5、油、脂肪酸、磷酸和含氮碱四部分组成；人体重要的类脂是磷脂磷脂类，主要有磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。3）固醇类化合物：主要包括胆固醇、胆汁酸、性激素、维生素D等；在维持细胞结构和正常代谢等方面起调节作用。磷脂分子磷脂分子：一端由甘油、磷酸和含氮碱组成，易于与水相溶，称为亲亲水端水端；另一端则由两条脂肪酸链构成，不溶于水，称为疏水端疏水端。磷脂是构成细胞膜及细胞内各种膜结构的主要组成成分。三、三、维维生素生素1.维生素（vitamin，vit）是机体维持正常功能所必需，但在人体内不能合成，必须由食物供食物供给给的一类小分子有机化合物。2.根据溶解性不同，可分为：脂溶性维生素（A、
6、D、E、K）和水溶性维生素（B族、C）。3.维生素每日需要量很少，非供能物质，但在调节物质代谢和维持生理功能等方面发挥重要作用。三、维生素三、维生素4.维生素缺乏症：1）缺乏vitA引起夜盲症、干皮病等；2）缺乏vitD，儿童导致佝偻病，成人引起软骨病；3）缺乏vitB1可引起脚气病；4）缺乏vitB2可引起口角炎、唇炎、眼睑炎、畏光等症。四、蛋白四、蛋白质质蛋白蛋白质（protein）：1）组成元素主要为C、H、O、N、S；2）是生命的承担者；3）基本单位是氨基酸；4）人体蛋白质是由20种氨基酸组成的。医医 学学 生生 物物 学学（一）蛋白质的分子结构1.氨基酸在蛋白质分子中的连接方式(1)
7、肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。(2)肽(peptide)1）肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。2）两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键肽键3）由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽多肽。4）肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。5）多肽链多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。蛋白质的一级结构蛋白质的二级结构螺旋蛋白质的三级结构蛋白质的四
8、级结构（二）（二）蛋白蛋白质质的功能的功能1. .结结构和支持作用构和支持作用构和支持作用构和支持作用：胶原蛋白、角蛋白、胞质中结构蛋白。2.催化作用催化作用催化作用催化作用：酶是具有生物催化活性的蛋白质。3.调节调节作用作用作用作用：体内有些激素属于蛋白质，如胰岛素、生长素。4.运运运运输输作用作用作用作用：血液中运送O2与CO2的血血红红蛋白蛋白和运送脂质的脂蛋白脂蛋白；控制离子进出的离子离子泵泵等；5.防御作用防御作用防御作用防御作用：免疫球蛋白、抗体、金属硫蛋白等6.运运运运动动功能功能功能功能：肌肉收缩、细胞分裂、细胞运动都与蛋白质有关。如肌纤维中的肌球蛋白等；7.7.贮存蛋白：存蛋
9、白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白、载铁蛋白等；8.8.信号蛋白信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等；五、五、酶酶酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白质。酶具有极高的催化效率(最适条件）酶具有高度专一性酶具有高度不稳定性酶的活性可以调控酶酶的的特特性性五、五、酶酶酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白质。蛋白质部分：酶蛋白辅助因子 金属离子小分子有机化合物结合酶（全酶）单纯酶：仅有氨基酸构成的一类酶。（决定反应特异性）（决定反应的种类）酶酶的的分分类类（一）核酸的基本（一）核酸的基本结结构构单单位位核苷酸核苷酸核酸核苷酸磷酸核
10、苷戊糖碱基嘌呤碱-A、G嘧啶碱-C、U、TA A （腺嘌呤）、G G （鸟嘌呤）U U （尿嘧啶）、C C （胞嘧啶）、T T （胸腺嘧啶）六、核酸六、核酸遗传信息的贮存者和携带者，控制蛋白质的合成，从而控制着生物体的生长、发育、繁殖、遗传与变异。（二）核酸的分（二）核酸的分类类核酸核酸DNARNA分布分布功能功能mRNAtRNArRNA分布分布功能功能5 5 % %，PrPr合合成的直接模成的直接模板板15 %15 %，活化，活化与转运与转运AAAA，识别密码识别密码80 %80 %，充当，充当装配机，提装配机，提供场所供场所腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP)鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP)胞嘧啶脱氧
11、核苷酸(dCMP)胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP)腺嘌呤核苷酸(AMP)鸟嘌呤核苷酸(GMP)胞嘧啶核苷酸(CMP)尿嘧啶核苷酸(UMP)RNADNADNA和RNA的主要区别RNADNA组成成分磷 酸磷 酸戊 糖核 糖（R）脱氧核糖（dR）碱基A G C UA G C T三磷酸腺苷三磷酸腺苷ATP（三）核酸的结构与功能（三）核酸的结构与功能1. DNA1. DNA的的的的结结结结构与功能构与功能构与功能构与功能(1) DNA(1) DNA的分子的分子的分子的分子结结结结构构构构核苷酸之间以3，5-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核核核核酸酸酸酸。5端端NH2NNOPOHHOOOH3COOPHOO
12、OH3COOHNH2NNNN3端端磷酸二酯键磷酸二酯键2 nm大沟大沟(2.2 nm)小沟小沟(1.2 nm)3.4 nm1.DNA 是是反向平行反向平行的互补双链结构的互补双链结构，脱，脱 氧核糖氧核糖-磷酸骨架位于双链的磷酸骨架位于双链的 外侧，碱外侧，碱基位于内侧，双链的碱基之基位于内侧，双链的碱基之 间以氢键间以氢键相结合。相结合。 （碱基互补配对形式：（碱基互补配对形式：A T； G C)2. DNA 是是右手螺旋右手螺旋结构，螺旋直径为结构，螺旋直径为 2 1. nm，螺距为螺距为 3.4 nm。碱基平面垂直碱基平面垂直螺螺 旋轴，相邻碱基平面距离为旋轴，相邻碱基平面距离为 0.3
13、4 nm， 螺旋一圈包含螺旋一圈包含 10 对碱基。对碱基。1.3. 氢键氢键维持维持 DNA 双链横向稳定性，碱双链横向稳定性，碱基平面之间的基平面之间的疏水堆积力疏水堆积力维持双链纵向维持双链纵向稳定。稳定。 (二) DNA 双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点基本骨架：磷酸和脱氧核糖交替基本骨架：磷酸和脱氧核糖交替排列排列碱基互碱基互补补配配对对原原则则(A=T; GA=T; G C C)。(2) DNA的功能的功能1) 1) 以以基因基因的形式的形式储存存遗传信息信息。2) 2) 作作为基因复制的模板基因复制的模板3) 3) 作作为基因基因转录的模板的模板2) DNA的自我复制的自我复
14、制 复制复制是指以亲代是指以亲代DNA为模板合成子链为模板合成子链DNA的过程。的过程。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+亲代亲代DNA 复制叉复制叉子代子代DNA 2) DNA的自我复制 DNA合成时，以亲代DNA解开的两股单链为模板，按碱基配对规律，合成子代DNA的过程。子代DNA，一股单链来源于亲代，另一股单链为新合成。子代和亲代的DNA碱基序列一致。
15、这种复制方式称为半保留复制。复制的半不连续性3) DNA的的转录转录（RNA的生物合成）的生物合成）转录：转录：以以DNADNA一条链为模板，在一条链为模板，在RNARNA聚合酶的作用聚合酶的作用下，互补合成下，互补合成RNARNA的过程的过程 。 原料原料NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) DNA模板模板RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子2. RNA的结构与功能RNARNA的分类的分类1 1）信使信使RNARNA（messenger RNAmessenger RNA， mRNA)mRNA)： 作为作为指导蛋白质合成的
16、模板指导蛋白质合成的模板2 2）转运转运RNARNA（transfer RNAtransfer RNA，tRNAtRNA）：）： 在蛋白质合成过程中起在蛋白质合成过程中起转运氨基酸转运氨基酸的作用的作用3 3）核糖体核糖体RNARNA（ribosomal RNAribosomal RNA，rRNArRNA）：）： 与蛋白质形成核糖体，作为与蛋白质形成核糖体，作为蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所tRNAtRNA1、由单链卷曲形成局部环状双链。2、反密码环，带有反密反密码子子可 破译遗传密码。3、氨基酸臂氨基酸臂，直接结合被活化 的氨基酸。一种一种tRNAtRNA只能只能识别和和转运一种氨运一种氨基酸！基酸！氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸臂臂臂臂额外环额外环额外环额外环OHACCAGAGGGCCCCCCGCAAGCCGCUCUCGUAUCTCCGGGGGGGCAAGmDDGGDDDAACAGUUAAAAGUUCCDmAACATT环环环环DUHDUH环环环环反密码环反密码环反密码环反密码环反密码子反密码子反密码子反密码子核糖体以核糖体以MRNA为模板翻译出蛋白质为模板翻译出蛋白质中中心心法法则则复制复制复制复制
