《生命的分子基础》PPT课件.ppt

第一篇 生命的基础,主讲：杨春蕾,第一章 生命的分子基础,细胞是生物体的结构和功能的基本单位,构成细胞的物质称原生质（protoplasm） -又称生命物质,主要元素 99.9%： C .H .O. N 90%； S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.12种,微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等,化合物,有机化合物,无机化合物,水,无机盐,自由水,：细胞生命活动的内环境，细胞各种代谢反应的场所。,：维持渗透压和pH保障细胞正常生理活动。,糖 类,脂 类,酶,蛋白质,核 酸,维生素,分子量巨大、结构复杂、具有生物活性生物大分子（biological macromolecules）,结合水,：与许多分子结合构成细胞结构的组成部分。,第一节 蛋白质,蛋白质（protein）,一、蛋白质分子的化学组成,蛋白质的基本单位,氨基酸,氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸,或,碱性的氨基,酸性的羧基,侧链,两性化合物,两性电解质,（主要元素： C H O N ；少量的S）,由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。,肽 键,肽 键,蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。,侧链,侧链,侧链,侧链,主链,二、蛋白质的分子结构,1.蛋白质的一级结构：,多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）,2.蛋白质的二级结构：,在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）,3.蛋白质的三级结构：,在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）,4.蛋白质的四级结构：,由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上形成为蛋白质分子的结构亚基，由若干亚基之间以非共价键形式而相互结合的复合体。（非共价键）,三、蛋白质的分类与主要功能,蛋白质的分类,外形,纤维蛋白： 球形蛋白：,角蛋白 酶蛋白，免疫球蛋白,功 能,结构蛋白： 调节蛋白： 转运蛋白： 收缩蛋白： 抗体蛋白： 催化蛋白：,肌球蛋白 胰岛素 血红蛋白 肌动蛋白，肌球蛋白 免疫球蛋白 蛋白酶,组成成分,单纯蛋白： 结合蛋白：,指单纯由氨基酸组成的蛋白质。（白蛋白，球蛋白，组蛋白） 指单纯蛋白和非蛋白质类物质结合，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）,（四）酶,是具有高度催化活性的蛋白质和RNA。,酶的特性,高度的专一性 高效的催化能力 高度不稳定性,蛋白酶的分类,单纯蛋白酶类 结合蛋白酶类：酶蛋白+辅基（非蛋白质）=全酶,酶：,第二节 核酸,一.核酸（nucleic acid）,（一）核酸的化学组成与种类,核酸的基本单位,单核苷酸,戊 糖,磷 酸,含氮有机碱,核 糖,脱氧核糖,嘧 啶：,嘌 呤： ,（碱基）,化 学 组 成,ATP结构,核糖,脱氧,糖苷键,核 苷,酯 键,单 核 苷 酸,35磷酸二酯键,5,3,DNA的结构与功能,DNA 的 结 构,DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。,Watson和 Crick提出的DNA双螺旋结构模型,二级结构：,一级结构：,DNA的双链形成,DNA的双链形成,3.4nm,含10个碱基对,DNA双螺旋结构模型,1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。 2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三C）以氢键相连。 3.相邻碱基对旋转36，间距0.34nm，一个螺旋包含10个碱基对旋转360，螺距为3.4nm。,Watson和 Crick的DNA双螺旋结构模型,DNA Models,三种DNA,（三）DNA 的 功 能,DNA是遗传物质其功能是：储存，复制和传递遗传信息。,（二）RNA的结构与功能,RNA为单链可自身回折形成局部假双链。,RNA的种类、分布、功能,非编码RNA,不编码蛋白质的RNA 在动物的发育、分化、细胞增殖、凋亡和脂肪代谢过程中发挥调节作用。 2005年美国怀特黑德研究中心和马萨诸塞理工学院研究人员发现：人类基因组中1/3负责蛋白质合成的基因由微小RNA调控。,小RNA（small RNA）,小RNA 是一类20-30nt 的非编码RNA 种类： 微小RNA(microRNA,miRNA):约22nt, 小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA):21-28nt piRNA(piwi- interfering RNA,piwi-RNA):26-31nt,在小鼠精子发育过程中发现的，与PIWI蛋白家族成员结合调节精子成熟过程。,microRNA 的作用机制 是与mRNA 互补，让mRNA 沉默或者降解。,现在流行的RNAi 技术就是利用了细胞体内的这个机制，在体外人工加入类似microRNA 的smallRNA 来沉默对应的mRNA,核酶：是具有酶活性的RNA,T.Cech首次发现，是在研究原生动物喜热四膜虫的rRNA剪接时观察到。在除去所有蛋白质后，剪接仍可完成； 在rRNA剪接过程中，前体rRNA能释放出一个短链RNA。 能以一种高度专一的方式催化寡核苷酸的剪接。 核酶的发现，对酶的本质就是蛋白质这一传统概念提出了新的挑战，同时也为生命起源问题的探索提出了新的见解。 人们可以根据核酶结构的模式，去设计能破坏致命基因的转录产物，从而为基因治疗提供新途