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1、 第二章第二章 细胞的分子基础细胞的分子基础 生物分子（生物分子（biomoleculesbiomolecules） 蛋白质、糖类、脂类、核酸蛋白质、糖类、脂类、核酸 生物大分子生物大分子 （biological macromoleculesbiological macromolecules） 蛋白质、核酸蛋白质、核酸 第一节第一节 细胞的化学与分子组成细胞的化学与分子组成 1 1、无机化合物、无机化合物 水：细胞生物化学反应的良好溶剂水：细胞生物化学反应的良好溶剂 游离水游离水-细胞代谢反应的溶剂细胞代谢反应的溶剂 结合水结合水-构成细胞结构的成分构成细胞结构的成分水分子由水分子由1 1个氧
2、原子和个氧原子和2 2个氢原子组成，呈个氢原子组成，呈V V字形，尾端带负电，两翼带正电字形，尾端带负电，两翼带正电水分子具有良好的溶剂性质：比热大、熔点水分子具有良好的溶剂性质：比热大、熔点高、表面张力大、极性化合物易溶于水高、表面张力大、极性化合物易溶于水无机盐无机盐特点：特点： 以离子形式存在以离子形式存在 功能不同功能不同 游离于水中，维持细胞内外液的游离于水中，维持细胞内外液的 渗透压和渗透压和pHpH值值 与蛋白质或脂类结合，成为其组与蛋白质或脂类结合，成为其组 成成分成成分2 2、有机化合物、有机化合物有机大分子：有机大分子： 多多 糖：细胞的营养组分糖：细胞的营养组分 脂脂 类
3、：细胞膜的组分类：细胞膜的组分 蛋白质：生物信息表达的载体蛋白质：生物信息表达的载体 核核 酸：生物遗传的物质基础酸：生物遗传的物质基础 酶酶 ：生化反应的催化剂：生化反应的催化剂有机小分子：有机小分子： 单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸生物大分子生物大分子 一、核酸一、核酸（一）化学组成（一）化学组成 RNARNA：90%90%以上存在于胞质中以上存在于胞质中 分为：分为： mRNA rRNA tRNAmRNA rRNA tRNA DNADNA：9898存在于核染色体中，存在于核染色体中，2 2 存在于线粒体环状双链存在于线粒体环状双链DNADNA （mtDNAmtD
4、NA）中中 DNADNA分子是由分子是由4 4种不同的核苷酸（脱氧种不同的核苷酸（脱氧腺苷酸腺苷酸dAMPdAMP、脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸dTMPdTMP、脱氧鸟苷脱氧鸟苷酸酸dCMPdCMP、脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸dCMPdCMP）组成组成 一个脱氧核苷酸的一个脱氧核苷酸的55碳与另一个脱氧碳与另一个脱氧核苷酸的核苷酸的33碳通过磷酸二酯键连接在一起碳通过磷酸二酯键连接在一起 DNADNA与与RNARNA的化学组成的化学组成 核核 糖糖 碱碱 基基 磷磷 酸酸 RNA RNA 核糖核糖 AGCU AGCU 磷酸磷酸 DNA DNA 脱氧核糖脱氧核糖 AGCT AGCT 磷酸磷酸核苷酸：每个核苷酸
5、分子是由一个戊糖、核苷酸：每个核苷酸分子是由一个戊糖、 一个含氮的碱基和一个磷酸脱一个含氮的碱基和一个磷酸脱 水缩合而成的水缩合而成的 核苷酸：核苷酸： 腺苷酸（腺苷酸（AMPAMP）、）、鸟苷酸（鸟苷酸（GMPGMP） 尿苷酸（尿苷酸（UMPUMP）、）、胞苷酸（胞苷酸（CMPCMP） 脱氧腺苷酸（脱氧腺苷酸（dAMPdAMP）、）、脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸（dGMPdGMP） 脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMPdTMP）、）、脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸（dCMPdCMP）（二）、（二）、DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构 1 1、DNADNA碱基组成规律碱基组成规律 A AT CT CG G 推论：
6、推论： A+G=T+C A+G=T+C ( (嘌呤嘧啶嘌呤嘧啶) ) A+C=T+G A+C=T+G A+TC A+TCG G 2 2、双螺旋结构要点双螺旋结构要点 为两条反向平行的多核苷酸链，碱基在为两条反向平行的多核苷酸链，碱基在 螺旋内侧；磷酸和脱氧核糖位于外侧螺旋内侧；磷酸和脱氧核糖位于外侧 两条链之间靠碱基对之间氢键连为一体，两条链之间靠碱基对之间氢键连为一体， A AT GCT GC 螺旋直径螺旋直径2nm2nm，每个螺圈含每个螺圈含1010个碱基对，个碱基对， 螺距螺距3.4nm3.4nm 表面的深沟、浅沟为蛋白识别表面的深沟、浅沟为蛋白识别DNADNA单一序单一序 列并发生作用
7、的基础列并发生作用的基础 3 3、DNADNA序列的表示方式序列的表示方式 CpGCpG：表示胞嘧啶与同一条链中相邻的鸟表示胞嘧啶与同一条链中相邻的鸟 鸟嘌呤以共价键相连鸟嘌呤以共价键相连 CG CG ：表示胞嘧啶与互补链中相邻的鸟表示胞嘧啶与互补链中相邻的鸟 嘌呤以共价键相连嘌呤以共价键相连（三）、（三）、DNADNA复制复制 1 1、DNADNA复制特点：复制特点： 半保留复制：以双链半保留复制：以双链DNADNA为模板，各自为模板，各自合成新链。其中一条来自亲代合成新链。其中一条来自亲代DNADNA，另一条另一条是新合成的是新合成的 半不连续复制：半不连续复制：DNADNA双链合成时，领
8、头双链合成时，领头链的合成是连续的，为链的合成是连续的，为5533方向；随从方向；随从链的合成是不连续的，与复制叉方向相反，链的合成是不连续的，与复制叉方向相反，合成的片段叫冈崎片段合成的片段叫冈崎片段 双向定点复制：以一个固定起点，同双向定点复制：以一个固定起点，同时向相反方向以相同速度进行复制时向相反方向以相同速度进行复制 （四）（四）DNADNA的功能（如何理解生物物种的多样性）的功能（如何理解生物物种的多样性） 储存、复制、传递遗传物质，储存、复制、传递遗传物质， 体现体现DNADNA分子的多样性分子的多样性（五）、（五）、RNARNA的转录与翻译的转录与翻译 RNARNA的结构特点：
9、的结构特点： RNARNA的糖是核糖，而不是脱氧核糖的糖是核糖，而不是脱氧核糖 RNARNA分子中不含胸腺嘧啶（分子中不含胸腺嘧啶（T T），），而含有而含有 尿嘧啶（尿嘧啶（U U） RNARNA由一条多核苷酸链组成由一条多核苷酸链组成转录：以转录：以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA的过程的过程翻译：翻译：mRNAmRNA指导特定蛋白质的合成过程指导特定蛋白质的合成过程密码子：密码子：mRNAmRNA分子中每分子中每3 3个相邻的核苷酸所个相邻的核苷酸所 形成的一个三联体，它决定了多形成的一个三联体，它决定了多 肽链中特定的氨基酸位置。一共肽链中特定的氨基酸位置。一共 有有646
10、4个密码子个密码子遗传法则遗传法则 二、蛋白质二、蛋白质 由氨基酸通过肽键结合而成的多肽链由氨基酸通过肽键结合而成的多肽链 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，氨基酸是组成蛋白质的基本单位， 共共2020种，分四类种，分四类 酸性氨基酸酸性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸 极性氨基酸极性氨基酸 非极性和疏水氨基酸非极性和疏水氨基酸 氨基酸氨基酸三、稳定性三、稳定性 核苷酸、蛋白多肽靠共价键来维持骨核苷酸、蛋白多肽靠共价键来维持骨架结构（磷酸二酯键、肽键），另外，由架结构（磷酸二酯键、肽键），另外，由于核苷酸本身含磷酸，带负电，蛋白本身于核苷酸本身含磷酸，带负电，蛋白本身也有酸、碱氨基酸，一些非共价键也起
11、作也有酸、碱氨基酸，一些非共价键也起作用，如氢键、离子键、疏水作用、范德华用，如氢键、离子键、疏水作用、范德华力等。力等。 四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构一级结构：蛋白质中氨基酸的排列序列一级结构：蛋白质中氨基酸的排列序列二级结构：二级结构：螺旋、螺旋、片层，其中片层，其中螺旋为螺旋为3.63.6个氨基酸盘旋一周，每个螺旋直径个氨基酸盘旋一周，每个螺旋直径0.23nm0.23nm，两个螺旋之间距离为两个螺旋之间距离为0.54nm0.54nm；而；而片层为多肽链分子完全伸展，多肽链自身来片层为多肽链分子完全伸展，多肽链自身来回折叠，形成反向平行结构回折叠，形成反向平行结构三级结构：多肽
12、链在三级结构：多肽链在二级结构基础上进一步二级结构基础上进一步 盘曲折叠盘曲折叠四级结构：由两条或两条以上的肽链组成的四级结构：由两条或两条以上的肽链组成的 蛋白质，每一个独立的三级结构蛋白质，每一个独立的三级结构 的肽链称为亚单位，多肽链亚单的肽链称为亚单位，多肽链亚单 位之间通过氢键形成复杂的空间位之间通过氢键形成复杂的空间 结构结构五、蛋白质的自我组装五、蛋白质的自我组装 由一种或几种重复小亚单位构建大结构由一种或几种重复小亚单位构建大结构可减少所需的遗传信息量。亚单位可通过能可减少所需的遗传信息量。亚单位可通过能量较低的键结合，使组装和拆卸更容易。亚量较低的键结合，使组装和拆卸更容易。
13、亚单位装配可避免结构合成中出现差错单位装配可避免结构合成中出现差错六、蛋白质折叠的分子机制六、蛋白质折叠的分子机制 蛋白质的折叠并不是发生在翻译之后蛋白质的折叠并不是发生在翻译之后的，而且与核糖体上蛋白质合成同步进行的，而且与核糖体上蛋白质合成同步进行的，即边合成边折叠，新生肽链不断折叠、的，即边合成边折叠，新生肽链不断折叠、加工，最后形成复杂的三维结构。加工，最后形成复杂的三维结构。分子伴侣（分子伴侣（molecular chaperonemolecular chaperone） 是一类可溶性蛋白质分子，参与新生是一类可溶性蛋白质分子，参与新生肽键的折叠、加工，但本身不参加到最后肽键的折叠、加工，但本身不参加到最后折叠成的蛋白质中去，只起陪伴作用。折叠成的蛋白质中去，只起陪伴作用。单糖可缩水形成多糖单糖可缩水形成多糖
