细胞的化学组成课件.ppt

核酸的结构和功能,核酸：是以单核苷酸为基本组成单位的生物大分子，功能是携带和传递遗传信息。,二、核酸的一级结构,定义核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。,书写方法,5pApCpTpGpCpT-OH3,5ACTGCT3,目录,第二节DNA的空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA,DNA的二级结构-双螺旋结构DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义DNA双螺旋结构模型要点DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装DNA的超螺旋结构原核生物DNA的高级结构DNA在真核生物细胞核内的组装DNA的功能,一、DNA的二级结构双螺旋结构,（一）DNA双螺旋结构的研究背景,（二）DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）,DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。螺旋直径为2nm，形成大沟(majorgroove)及小沟(minorgroove)相间。,目录,碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;GC）。相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。,目录,碱基互补配对,T,A,G,C,氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。,目录,（三）DNA双螺旋结构的多样性,目录,DNA的三级结构,（一）DNA的超螺旋结构,超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。,正超螺旋(positivesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同,负超螺旋(negativesupercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反,意义DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。,三、DNA的功能,DNA的基本功能：复制和转录的模板是以基因的形式荷载遗传信息，它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。,基因：DNA的功能区段。基因组：全部基因序列,RNA的结构与功能,StructureandFunctionofRNA,RNA的种类、分布、功能,一、信使RNA的结构与功能,内含子(intron),*mRNA成熟过程,外显子(exon),目录,*mRNA结构特点,1.帽：大多数真核mRNA的5末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。,尾：大多数真核mRNA的3末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。编码区：核苷酸残基,帽子结构,mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控,帽子结构和多聚A尾的功能,*mRNA的功能把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。,tRNA的一级结构特点分子量小，稀有碱基多含1020%稀有碱基，如DHU3末端为CCA-OH5末端大多数为G具有TC,二、转运RNA的结构与功能,N,N二甲基鸟嘌呤,N6-异戊烯腺嘌呤,双氢尿嘧啶,4-巯尿嘧啶,稀有碱基,tRNA的二级结构三叶草形四臂三环:氨基酸臂DHU(臂)环反密码(臂)环额外环(可变臂)TC(臂)环,氨基酸臂,额外环,*tRNA的三级结构倒L形,*tRNA的功能活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。,*rRNA的含量多rRNA的结构,核蛋白体RNA的结构与功能,*rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。,*rRNA的种类（根据沉降系数）,真核生物5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA,原核生物5SrRNA23SrRNA16SrRNA,核蛋白体的组成,一、什么是蛋白质?,蛋白质(protein)是由许多氨基酸(aminoacids)通过肽键(peptidebond)相连形成的高分子含氮化合物。,2019/12/15,31,可编辑,二、蛋白质的生物学重要性,1.蛋白质是生物体重要组成成分分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。种类多:,1）作为生物催化剂（酶）2）代谢调节作用3）免疫保护作用4）物质的转运和存储5）运动与支持作用6）参与细胞间信息传递,2.蛋白质具有重要的生物学功能,3.氧化供能,蛋白质的分子结构包括一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure),定义蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。,一、蛋白质的一级结构,主要的化学键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,目录,蛋白质一级结构是空间结构和功能的基础蛋白质一级结构研究的重要意义:开辟了蛋白质结构与功能研究的新领域,使遗传病的研究进入分子水平.1956年，剑桥大学，Ingram，镰刀状红细胞性贫血，血红蛋白，谷氨酸缬氨酸开辟了从分子水平研究生物进化的新途径为蛋白质的人工合成提供了蓝图,二、蛋白质的二级结构,主要的化学键：氢键,蛋白质二级结构的主要形式,-螺旋(-helix)-折叠(-pleatedsheet)-转角(-turn)无规卷曲(randomcoil),（二）-螺旋,结构要点：多肽链主链围绕中心轴螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距0.54nm多为稳定的右手螺旋相邻螺旋圈之间可形成氢键，与螺旋长轴基本平行侧链基团位于螺旋外侧,目录,（三）-折叠,结构特征：多肽链中每个肽单元折叠成锯齿状；所有肽键的C=O和N=H形成链间氢键，与主链垂直氨基酸残基位于锯齿状结构的上、下方两条或两条以上肽段的锯齿状结构方向可相同也可相反,俯视图,侧视图,-折叠（-pleatedsheet)模型图,（四）-转角和无规卷曲,-转角,多肽链中出现的180o回折的肽段，又称发夹结构或U型回折，通常由4个氨基酸残基组成。,三、蛋白质的三级结构,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。,（一）定义,目录,肌红蛋白(Mb),核糖核酸酶A的三级结构,纤连蛋白分子的结构域,（二）结构域,大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域(domain)。,溶菌酶的结构域,亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。,四、蛋白质的四级结构,蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。,有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基(subunit)。,亚基特点：1、独立存在的亚基无活性。2、亚基间呈特定的三维空间排布，依赖次级键维持其结构稳定3、蛋白质分子中亚基可相同，也可不相同。,血红蛋白的四级结构,酶,酶：由生物细胞合成的以蛋白质为主要成分，对底物起高效催化作用的生物催化剂。还有一类具有催化作用的核酸-核酶（ribozyme）,一、一般催化剂的特点,催化效率高反应前后质量不变催化热力学允许的反应加速可逆反应的进程不改变反应的平衡点,二、酶促反应的特点：,酶的高度催化效率（本质）酶的催化具有高度特异性酶促反应的条件温和酶促反应无副反应酶的催化受调控,核酶,催化性DNA(DNAzyme)人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解RNA。,催化性RNA(riboz