生命科学导论生物的化学组成学习教案

1、会计学1生命科学导论生命科学导论(do ln)生物的化学组成生物的化学组成第一页，共52页。n 与其他物质与其他物质一样，细胞一样，细胞乃至生命也乃至生命也是由原子是由原子(yunz)(yunz)组组成的成的第一节第1页/共52页第二页，共52页。第一节第2页/共52页第三页，共52页。n具有相同质具有相同质子子(zhz)(zhz)数数而不同质量而不同质量数（即不同数（即不同中子数）的中子数）的原子互为同原子互为同位素。位素。 第一节第3页/共52页第四页，共52页。第一节第4页/共52页第五页，共52页。第一节第5页/共52页第六页，共52页。第一节第6页/共52页第七页，共52页。第一节第

2、7页/共52页第八页，共52页。第一节第8页/共52页第九页，共52页。第一节第9页/共52页第十页，共52页。第一节第10页/共52页第十一页，共52页。第一节第11页/共52页第十二页，共52页。第一节第12页/共52页第十三页，共52页。第二节第13页/共52页第十四页，共52页。第二节第14页/共52页第十五页，共52页。第二节第15页/共52页第十六页，共52页。第二节第16页/共52页第十七页，共52页。第二节第17页/共52页第十八页，共52页。第二节第18页/共52页第十九页，共52页。第三节第19页/共52页第二十页，共52页。 由甘油和脂肪酸经过由甘油和脂肪酸经过(jngg

3、u)(jnggu)脱水缩脱水缩合形成的脂质。合形成的脂质。第三节第20页/共52页第二十一页，共52页。第三节 磷脂又称磷酸甘磷脂又称磷酸甘油酯，与脂肪不同之油酯，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟处在于甘油的一个羟基基(qingj)不是与脂不是与脂肪酸结合成酯，而是肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物结与磷酸及其衍生物结合，如与磷酸胆碱结合，如与磷酸胆碱结合形成卵磷脂。合形成卵磷脂。第21页/共52页第二十二页，共52页。常见其他常见其他(qt)(qt)类类型型的脂质包括类的脂质包括类固醇、糖脂、固醇、糖脂、多异戊二烯类、多异戊二烯类、部分脂溶性维生部分脂溶性维生素等。素等。 第三节第22页/共5

4、2页第二十三页，共52页。一、蛋白质的主要一、蛋白质的主要(zhyo)(zhyo)种类和功能种类和功能第四节第23页/共52页第二十四页，共52页。在氨基酸分子中，与功能基团（一个羧基和一个氨基在氨基酸分子中，与功能基团（一个羧基和一个氨基）以共价键相连接的中心碳原子称为）以共价键相连接的中心碳原子称为a a碳原子。碳原子。与与a a碳原子共价键相连的还包括一个氢原子和一个以字碳原子共价键相连的还包括一个氢原子和一个以字母母R R表示的化学基团，表示的化学基团，R R基是连接着其他基是连接着其他(qt)(qt)功能基功能基团的一个碳或一个碳以上的碳链（甘氨酸例外）团的一个碳或一个碳以上的碳链（

5、甘氨酸例外） 。第四节第24页/共52页第二十五页，共52页。不同氨基酸其不同氨基酸其R R基各不相同。基各不相同。R R基的结构基的结构(jigu)(jigu)决定了决定了2020种氨基酸的特种氨基酸的特殊性质。殊性质。第四节第25页/共52页第二十六页，共52页。一个氨基一个氨基(nj)(nj)酸的酸的氨基氨基(nj)(nj)与另一个氨基与另一个氨基(nj)(nj)酸的酸的羧基羧基脱水缩合，形成肽键并生成二肽化合物。脱水缩合，形成肽键并生成二肽化合物。第四节不同数目的不同数目的氨基酸以肽氨基酸以肽键顺序相连键顺序相连(xin (xin lin)lin)形成形成多肽，每条多肽，每条多肽链是形

6、多肽链是形成蛋白质分成蛋白质分子的亚单位子的亚单位。第26页/共52页第二十七页，共52页。蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能立即蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能立即(lj)(lj)丧失。丧失。第四节第27页/共52页第二十八页，共52页。一级结构(jigu)二级结构(jigu)三级结构(jigu)四级结构(jigu) 第四节第28页/共52页第二十九页，共52页。粗分离粗分离机械匀浆、超声或酶裂解等方法破碎细胞机械匀浆、超声

7、或酶裂解等方法破碎细胞利用离心获得可溶性的蛋白利用离心获得可溶性的蛋白(dnbi)(dnbi)质溶液质溶液硫酸铵分级沉淀不同的蛋白硫酸铵分级沉淀不同的蛋白(dnbi) (dnbi) 进一步分离纯化进一步分离纯化离心、柱层析和电泳等技术离心、柱层析和电泳等技术 结构测定结构测定X X射线衍射和核磁共振技术射线衍射和核磁共振技术 第四节第29页/共52页第三十页，共52页。第五节第30页/共52页第三十一页，共52页。每一个核苷酸单体由每一个核苷酸单体由3 3部分部分(b (b fen)fen)组成：一个戊糖分子、一组成：一个戊糖分子、一个磷酸和一个含氮的碱基。个磷酸和一个含氮的碱基。脱氧核糖或核

8、糖上第一位碳原脱氧核糖或核糖上第一位碳原子与嘌呤或嘧啶结合，就成为子与嘌呤或嘧啶结合，就成为脱氧核苷或核苷，第三位或第脱氧核苷或核苷，第三位或第五位碳原子再与磷酸结合，就五位碳原子再与磷酸结合，就成为脱氧核糖核苷酸或核糖核成为脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。苷酸。第五节第31页/共52页第三十二页，共52页。核苷酸的碱基分为两类：一类是嘌呤核苷酸的碱基分为两类：一类是嘌呤(piolng)(piolng)，是双，是双环分子；环分子； 一类是嘧啶，是单环分子。一类是嘧啶，是单环分子。嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)包括腺嘌呤包括腺嘌呤(piolng)(A)(piolng)(A)和鸟嘌呤和鸟嘌呤

9、(piolng)(G)2(piolng)(G)2种。种。嘧啶有嘧啶有3 3种种: : 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T) 胞嘧啶胞嘧啶(C)(C) 尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)第五节第32页/共52页第三十三页，共52页。一个核苷酸单体戊糖一个核苷酸单体戊糖第五位碳的磷酸与另第五位碳的磷酸与另一个核苷酸单体戊糖一个核苷酸单体戊糖第三位碳相连第三位碳相连(xin (xin lin)lin)，形成，形成33，5-5-磷酸二酯磷酸二酯键，如此重复连接形键，如此重复连接形成核酸链的磷酸戊糖成核酸链的磷酸戊糖基本骨架，碱基则与基本骨架，碱基则与骨架上戊糖的第一位骨架上戊糖的第一位碳相连碳相连(xin lin)(x

10、in lin)。 第五节第33页/共52页第三十四页，共52页。DNADNA分子是由两条脱氧核糖核苷酸长链互以碱基配对相分子是由两条脱氧核糖核苷酸长链互以碱基配对相连而成的螺旋状双链分子；连而成的螺旋状双链分子； DNA DNA主要存在主要存在(cnzi)(cnzi)于细于细胞核内的染色质中，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信胞核内的染色质中，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信息的携带者。息的携带者。双螺旋结双螺旋结构理论是现代构理论是现代分子生物学的分子生物学的理论基础。理论基础。 第五节第34页/共52页第三十五页，共52页。RNARNA分子是单链的，分子是单链的，RNARNA在细胞核内产生在细胞

11、核内产生(chnshng)(chnshng)，然后，然后进入细胞质，进入细胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。在蛋白质的合成中起重要作用。第五节第35页/共52页第三十六页，共52页。细胞内总细胞内总DNADNA的提取的提取(tq)(tq)分分离程序离程序 第五节第36页/共52页第三十七页，共52页。第五节第37页/共52页第三十八页，共52页。n19511951年年 Watson 23 Watson 23岁岁n丹麦丹麦(dn mi)(dn mi)的哥本哈根的哥本哈根 n Wilkins Wilkins教授教授 n英国剑桥大学英国剑桥大学CavendishCavendish实验室实验室 第五节

12、第38页/共52页第三十九页，共52页。n DNA双螺旋结构(jigu)发现的故事nCrickCrick， 31 31岁岁 n伦敦大学伦敦大学KingsKings实验室实验室n女科学家女科学家Franklin Franklin nWilkinsWilkins教授教授 Randall Randall教授教授 nDNADNA应该是双螺旋应该是双螺旋 nA A与与T T、 C C与与G G巧妙连接巧妙连接 n符合符合(fh)X(fh)X衍射数据衍射数据 DNA DNA的复制的复制n19531953年年2 2月月2828日，日，Watson Watson 和和CrickCrick用金属线制出了新的用金

13、属线制出了新的DNADNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。第五节第39页/共52页第四十页，共52页。Overall DNA sequence similarity between humans and chimpanzee is about 99%Only 1% difference between us!第40页/共52页第四十一页，共52页。第41页/共52页第四十二页，共52页。返回(fnhu)第四节第42页/共52页第四十三页，共52页。返回(fnhu)第四节第43页/共52页第四十四页，共52页。返回(fnhu)第四节

14、第44页/共52页第四十五页，共52页。蛋白质的一级结构又称为初级结构，是指形成肽蛋白质的一级结构又称为初级结构，是指形成肽链的氨基酸序列，包括肽链中氨基酸的数目链的氨基酸序列，包括肽链中氨基酸的数目(shm)(shm)、种类和顺序等。、种类和顺序等。蛋白质一级结构的改变可使其二级结构和蛋白质蛋白质一级结构的改变可使其二级结构和蛋白质的功能发生变化。的功能发生变化。 蛋白质的一级结构是由编码它的基因确定的。蛋白质的一级结构是由编码它的基因确定的。 返回(fnhu)第四节第45页/共52页第四十六页，共52页。螺旋：肽链骨架围绕中心轴向右盘绕呈螺旋状，每一个肽键的羰基氧原子和C端方向(fngxi

15、ng)氨基酸的酰胺氢原子之间形成氢键，氢键的方向(fngxing)与中心轴几乎平行。折叠：由58个氨基酸残基形成伸展的折叠链片段，相邻的折叠链片段平行排列，氢键的方向(fngxing)与折叠链的长轴几乎垂直。超二级结构或基元。返回(fnhu)第四节第46页/共52页第四十七页，共52页。 三级结构是指多肽链在二级结构的基础上再盘绕或折叠形三级结构是指多肽链在二级结构的基础上再盘绕或折叠形成的三维空间形态，一般情况下呈球形或纤维状。成的三维空间形态，一般情况下呈球形或纤维状。 一般球形蛋白一般球形蛋白(dnbi)(dnbi)的三级结构可包括若干个的三级结构可包括若干个a a螺旋和螺旋和折叠。折叠。 在三级结构内分立的、独立折叠的单位称为结构域。结构在三级结构内分立的、独立折叠的单位称为结构域。结构域通常由几个在三级结构中相邻的基元组成，小的蛋白域通常由几个在三级结构中相邻的基元组成，小的蛋白(dnbi)(dnbi)可能只有一个结构域，大的蛋白可能只有一个结构域，大的蛋白(dnbi)(dnbi)可包括可包括若干个结构域。若干个结构域。返回(fnhu)第四节第47页/共52页第四十八页，共52页。由亚基相互作用并结合由亚基相互作用并结合(jih)(jih)形成的整个蛋形成的整个蛋白质特定的结构白质特定的