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1、课程内容绪论 2第一章第一章 生命的化学基生命的化学基础（P12-28） 3 第二章第二章 细胞（胞（P29-91） 7第三章第三章 生殖与生殖与发育（育（P195-211） 2第四章第四章 遗传与与变异（异（P254-311） 8第五章第五章 生物多生物多样性（性（P368-414） 4第六章第六章 植物的植物的结构（构（P214-230） 21元素基础分子基础P106-110第一章第一章 生命的化学基础生命的化学基础2一、元素基一、元素基础（以人体（以人体为例）例）1 1、必需元素、必需元素 新新陈代代谢或生或生长发育所必需的元素。育所必需的元素。常量元素（宏量元素）常量元素（宏量元素）
2、成人每日需要大于成人每日需要大于100mg100mg微量元素（痕量元素）微量元素（痕量元素） Fe Zn I Se F Cu Fe Zn I Se F Cu Mo Mn Cr Si CoMo Mn Cr Si Co3二、分子基础二、分子基础无机化合物无机化合物1 1、水、水 （极性分子）（极性分子） 水是生命存在的条件，是原生质最基本的水是生命存在的条件，是原生质最基本的物质。物质。 随着细胞的衰老，细胞的含水量逐渐下降，随着细胞的衰老，细胞的含水量逐渐下降，活细胞的含水量不低于活细胞的含水量不低于7575。细胞内水的存在形式：胞内水的存在形式： 游离水游离水 95结合水合水 以以氢键结合于蛋
3、白合于蛋白质等分子中的水分等分子中的水分 42 2、无机、无机盐（通常以离子状通常以离子状态存在）存在） 含量很少，含量很少，约占占1 1。盐在在细胞中解离胞中解离为离子，离子，离子的离子的浓度除具有度除具有调节渗透渗透压和和维持酸碱平衡的持酸碱平衡的作用外，作用外，还有有许多重要的作用：多重要的作用：酶的的辅基。基。主要的阴离子有主要的阴离子有ClCl、POPO4 43 3和和HCOHCO3 3，其中磷酸根离，其中磷酸根离子在子在细胞代胞代谢活活动中最中最为重要。重要。主要的阳离子有：主要的阳离子有：NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+、FeFe
4、3+3+、MnMn2+2+、CuCu2+2+、CoCo2+2+、MoMo2+2+。非解离形式存在的无机成分：非解离形式存在的无机成分：锌、碘、碘5阳离子种阳离子种类在在细胞中的作用胞中的作用FeFe2+2+或或FeFe3+3+血血红蛋白、蛋白、细胞色素、胞色素、过氧化物氧化物酶和和铁蛋白蛋白 的成分的成分NaNa+ + 维持膜持膜电位位K K+ + 维持膜持膜电位、参与蛋白位、参与蛋白质合成和某些合成和某些酶促合成促合成MgMg2+ 2+ 叶叶绿素、磷酸素、磷酸酶、NaNa+ +-K-K+ +泵MnMn2+ 2+ 肽酶CuCu2+ 2+ 酪氨酸酪氨酸酶、抗坏血酸氧化、抗坏血酸氧化酶CoCo2+
5、 2+ 肽酶MoMo2+ 2+ 硝酸硝酸还原原酶、黄、黄嘌呤氧化呤氧化酶CaCa2+ 2+ 钙调素、肌素、肌动球蛋白、球蛋白、ATPATP酶6有机小分子有机小分子 细胞内有近千种分子量在胞内有近千种分子量在1001000的有机小分子，通常游离在的有机小分子，通常游离在细胞胞质溶液中，溶液中，或是代或是代谢的中的中间产物、或是构成大分子的物、或是构成大分子的材料材料库，主要分，主要分为四四类：单糖、脂肪酸、糖、脂肪酸、氨基酸和核苷酸氨基酸和核苷酸 有机大分子有机大分子 773 3、糖、糖类通式是（通式是（CH2O）n n 由碳、由碳、氢、氧三种元素、氧三种元素组成，来自于光合作用，成，来自于光合
6、作用，是人是人类食物中的主要供能者，可以在体内食物中的主要供能者，可以在体内转变为脂肪。脂肪。 单糖糖 细胞主要的能源以及构成某些大分子物胞主要的能源以及构成某些大分子物质的原的原料。料。 五碳糖：五碳糖：核糖核糖、脱氧核糖脱氧核糖 六碳糖：六碳糖：葡萄糖葡萄糖、果糖果糖、半乳糖、半乳糖 双糖双糖 蔗糖蔗糖、麦芽糖麦芽糖、乳糖、乳糖 寡糖（低聚糖）寡糖（低聚糖） 多糖多糖 营养养储备多糖多糖淀粉淀粉、糖原糖原 结构多糖构多糖纤维素素、几丁、几丁质 89GlucoseFructose果糖果糖1011淀粉淀粉 肝糖元肝糖元 纤维素纤维素 几丁质几丁质124 4、脂、脂类：结构物构物质、能量物、能量
7、物质。脂脂类包括：脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖包括：脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖脂、脂、类固醇、蜡、固醇、蜡、类胡胡萝卜素等。疏水，卜素等。疏水，难溶于水，而易溶于非极性有机溶溶于水，而易溶于非极性有机溶剂。脂肪酸脂肪酸必需脂肪酸必需脂肪酸(essential fatty acid, (essential fatty acid, EFAEFA）。）。通常将通常将亚油酸、油酸、亚麻酸、花生四麻酸、花生四烯酸酸称称为EFAEFA。 13饱和脂肪酸：饱和脂肪酸：硬脂酸（硬脂酸（stearic acidstearic acid） 18C18C软脂酸（软脂酸（palmitic palmitic acidac
8、id）16C16C不饱和脂肪酸：不饱和脂肪酸：油酸（油酸（oleic acidoleic acid）亚油酸（亚油酸（linoleic acidlinoleic acid）亚麻酸（亚麻酸（linolrnic acidlinolrnic acid）花生四烯酸（花生四烯酸（arachidonic arachidonic acidacid）14中性脂肪中性脂肪(neutral fat) (neutral fat) 甘油酯、蜡甘油酯、蜡磷磷脂脂：是是构构成成生生物物膜膜的的基基本本成成分分，也也是是许许多多代代谢谢途途径径的的参参与与者者。分分为为甘甘油油磷磷脂脂和鞘磷脂两大类。和鞘磷脂两大类。糖脂糖脂
9、：糖脂也是构成细胞膜的成分，与：糖脂也是构成细胞膜的成分，与细胞的识别和表面抗原性有关。细胞的识别和表面抗原性有关。 15(b) A triglyceride1617(a)(a)水溶液中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；(b)(b)球形脂质体；球形脂质体；(c)(c)平面脂质体膜；平面脂质体膜；(d(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图）用于疾病治疗的脂质体的示意图 脂质体的类型脂质体的类型18类固醇固醇 又又称称甾甾类化化合合物物，其其中中胆胆固固醇醇是是构构成成膜膜的的成成分分。另另一一些些甾甾类化化合合物物是是激激素素类，如雌性激素、雄性激素、如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。上腺激素等
10、。 195 5、蛋白质、蛋白质 生物大分子生物大分子 分子量在数千以上分子量在数千以上 细胞的主要胞的主要结构成分，一个构成分，一个细胞中胞中约含有含有10104 4种蛋白种蛋白质，分子的数量达，分子的数量达10101111个。个。 机体的重要机体的重要组成部分，是除水外含成部分，是除水外含量最多的养分，占干物量最多的养分，占干物质的的50%50%。提供能。提供能量、量、转化化为糖和脂肪。糖和脂肪。20（1 1）组成单位）组成单位氨基酸氨基酸 组成蛋白的氨基酸有组成蛋白的氨基酸有2020种，通种，通式：式：RCH(NHRCH(NH2 2)COOH)COOH必需氨基酸（必需氨基酸（EAAEAA）
11、婴儿：婴儿：1010种种EAA- EAA- 赖赖 、蛋、蛋 、色、色 、苯丙、亮、异亮、苯丙、亮、异亮、缬、苏、组、精氨酸缬、苏、组、精氨酸 成年人：成年人：8 8种种-不包含组氨酸不包含组氨酸和精氨酸和精氨酸21不同氨基不同氨基酸其酸其R R基各基各不相同，不相同，R R基的结构基的结构决定了决定了2020种氨基酸种氨基酸的特殊性的特殊性质质2223（2 2）结构构每一条特定的每一条特定的肽链都有其特异的氨基酸排列都有其特异的氨基酸排列顺序序即一即一级结构（构（线性性结构）构）肽键；二硫；二硫键；一一级结构决定高构决定高级结构。构。每条多每条多肽链再再盘旋折叠而成二旋折叠而成二级结构，主要有
12、构，主要有螺旋螺旋和和折叠折叠两种；两种；蛋白蛋白质的三的三级结构是在二构是在二级结构基构基础上上进一步一步盘旋折叠而成特定空旋折叠而成特定空间构象；构象；结构域构域由两个或两个以上的由两个或两个以上的结构域相互作用聚合而成的构域相互作用聚合而成的更复更复杂的蛋白的蛋白质四四级结构。构。亚基基24252627 三级结构类型（折叠类）三级结构类型（折叠类）28 结构域结构域(Domain)(Domain)一个一个结构域指的是一条多构域指的是一条多肽链或能或能够独独立折叠立折叠为稳定的三定的三级结构的多构的多肽链的一的一部分。部分。 结构域是三构域是三级结构的基本构的基本结构构单位。位。 结构域也
13、是一个功能构域也是一个功能单位，通常蛋白位，通常蛋白质中不同的中不同的结构域是和不同的功能相关的。构域是和不同的功能相关的。 zz相同的结构域一般具有相同的功能相同的结构域一般具有相同的功能29 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构这些多些多肽链间以非共价以非共价键的方式相的方式相连接。每接。每一一条多条多肽链都有自己的三都有自己的三级结构，构，这样的多的多肽链被称作蛋白被称作蛋白质的的亚基基，又被称作，又被称作亚单位。位。 蛋白蛋白质的的四四级结构构指的是各个指的是各个亚基在寡聚蛋基在寡聚蛋白白质中的中的空空间排布关系排布关系和蛋白和蛋白质亚基之基之间的相互作用的相互作用，它不考，它不考虑每个每
14、个亚基自身的基自身的构象。构象。 30血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构31蛋白质变性使次级键被破坏，引起天然构象改变蛋白质变性使次级键被破坏，引起天然构象改变 有些变性后的蛋白质分子还能复性有些变性后的蛋白质分子还能复性32近年来得知，某些近年来得知，某些疾病是由于蛋白质疾病是由于蛋白质折叠错误而引起的，折叠错误而引起的，如类似于如类似于疯牛病疯牛病的的某些神经性疾病、某些神经性疾病、老年性痴呆症、帕老年性痴呆症、帕金森氏症金森氏症等，这些等，这些折叠病已引起了人折叠病已引起了人们极大的注意。们极大的注意。33（3 3）类型型: :单纯蛋白蛋白 结合蛋白合蛋白1 1）化学化学组成：成： 单
15、纯蛋白：清蛋白蛋白：清蛋白 结合蛋白：脂蛋白，糖蛋白，核蛋白等合蛋白：脂蛋白，糖蛋白，核蛋白等2 2）蛋白蛋白质外形外形： 纤维蛋白：胶原蛋白蛋白：胶原蛋白 球形蛋白：多数的球形蛋白：多数的酶和抗体等和抗体等3 3）蛋白蛋白质功能功能： 结构蛋白构蛋白胶原蛋白、胶原蛋白、丝蛋白、角蛋白等蛋白、角蛋白等 调节蛋白：激素蛋白：激素 抗体蛋白：免疫球蛋白抗体蛋白：免疫球蛋白 催化蛋白：催化蛋白：酶等等 转运蛋白：运蛋白：载体蛋白、通道蛋白等体蛋白、通道蛋白等(d) Transport proteins(a) Structural proteins(b) Storageproteins(c) Cont
16、ractile proteins34（4 4）功能）功能1 1）结构和支持作用：如胶原蛋白，蚕构和支持作用：如胶原蛋白，蚕丝蛋白蛋白2 2）催化作用：如）催化作用：如酶类，胰蛋白，胰蛋白酶3 3）运）运输作用：如血作用：如血红蛋白蛋白4 4）运）运动功能：如肌功能：如肌动蛋白；微管蛋白蛋白；微管蛋白5 5）防御作用：如毒素、免疫球蛋白、重）防御作用：如毒素、免疫球蛋白、重金属金属结合蛋白合蛋白6 6）信息）信息传递、调节：激素（如胰：激素（如胰岛素，素，神神经生生长因子、受体）因子、受体） 跨膜受体蛋白（接受信号）跨膜受体蛋白（接受信号）7 7）储藏：如乳汁蛋白，卵白蛋白，种子藏：如乳汁蛋白，
17、卵白蛋白，种子蛋白蛋白8 8）调节或控制或控制细胞的生胞的生长、分化和、分化和遗传信息的表达：信息的表达：组蛋白、阻遏蛋白蛋白、阻遏蛋白35 蛋白质的功能-蜘蛛丝线蛋白366 6、核酸、核酸 细胞内胞内贮存和存和传递遗传信息的生物大分子，信息的生物大分子，由由许多核苷酸通多核苷酸通过磷酸二磷酸二酯键相相连而成。而成。 DNADNA（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸）主要存在于主要存在于细胞核中胞核中 RNARNA（核糖核酸）（核糖核酸）主要存在于主要存在于细胞胞质中中37（1 1）组成成单位位核苷酸核苷酸 8 8种种组组 成成核苷酸核苷酸磷酸磷酸戊糖戊糖碱基（符号）碱基（符号）磷酸磷酸核糖核糖腺嘌
18、呤（腺嘌呤（A A） AMPAMP鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）GMPGMP胞嘧啶（胞嘧啶（C C）CMPCMP尿嘧啶（尿嘧啶（U U）UMPUMP脱氧核糖脱氧核糖腺嘌呤（腺嘌呤（A A）dAMPdAMP鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）dGMPdGMP胞嘧啶（胞嘧啶（C C）dCMPdCMP胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）dTMPdTMP核苷酸核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸38dAMPdAMPATPATP394041（2 2）结构构 DNADNA双螺旋双螺旋结构模构模型型（右手双螺（右手双螺旋、反向旋、反向平行、碱平行、碱基互基互补配配对）42DNADNA的变性和复性的变性和复性凡是破坏凡是破坏维持持DNADNA双
19、螺旋双螺旋氢键作用，如：加作用，如：加热、pHpH的改的改变，导致致DNADNA双螺旋双双螺旋双链解旋，分开成解旋，分开成单链的的过程称程称为DNADNA变性或称熔解性或称熔解 GCGC相相对于于ATAT形成更形成更稳定的定的氢键作用，所以作用，所以GCGC含量含量 较高的高的DNADNA需要的需要的变性温度性温度较高高DNADNA分子分子变性后，适当性后，适当调整温度或整温度或 pHpH，分开的两条互，分开的两条互补链又可以通又可以通过碱基互碱基互补重新形成双螺旋，重新形成双螺旋，这一一过程称程称为复性或退火复性或退火 4343The route of gene expressionRNAR
20、NA（三种）通常为单链（三种）通常为单链mRNA mRNA 是蛋白质合成的模板。是蛋白质合成的模板。 tRNA tRNA 是氨基酸的转运工具。是氨基酸的转运工具。 rRNA rRNA 是蛋白质合成是蛋白质合成“工厂工厂”核糖体的组成部分。核糖体的组成部分。RNARNA催化剂也叫催化剂也叫核酶核酶RibozymeRibozyme。 44tRNAtRNA三叶草结构三叶草结构454647万卡特拉曼万卡特拉曼- -莱马克里斯南莱马克里斯南 、托马斯、托马斯- -施泰茨和阿达施泰茨和阿达- -尤纳斯尤纳斯获得获得20092009年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。3 3人因为人因为“核糖体核糖体的结构和功能的结构和功能”的研究而获得诺贝尔化学奖的研究而获得诺贝尔化学奖47化学成分与化学成分与细胞的结构细胞的结构48
