第二章+生命的化学0910

1、第二章 生命的化学生 命 科 学 导 论An Introduction to Life Sciences1所有的生命体有一个共同的语言，这个语言就是化学。Arthur Kornberg1959年获诺贝尔生理学或医学奖亚瑟科恩伯格（1918-2007）2大肠杆菌细胞的分子组成3本 章 内 容2. 蛋白质是生命体的主要功能分子 3. DNA是遗传信息的主要贮存者4. 遗传信息的传递和表达遵循中心法则1. 糖类是生物体的主要能源物质41. 糖类是生物体的主要能源物质淀粉糖原丙酮酸CO2+H2O葡萄糖2ATP2ATP糖酵解三羧酸循环呼吸链26ATP酶促水解5ATP是生物体能量流通的货币能量直接来源6生

2、物体把能量用在生命活动的各个方面7三大能量物质之间可以进行转化脂肪蛋白质糖类8葡萄糖是最常见的单糖9一些多糖的高级结构102. 蛋白质是生命体的主要功能分子蛋白质（Protein）11蛋白质由氨基酸组成2012年湖北某高三班集体打吊瓶补充氨基酸 12氨基酸的结构【氨基酸】是含有氨基和羧基的一类有机化合物的统称，是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。 氨基酸的结构通式侧链可变基团13常见氨基酸有20种1420种氨基酸的名称及简写15营养提示：必需氨基酸有8种【必需氨基酸】：人体自身不能合成，必须从食物中摄取的氨基酸。对成人来讲，必需氨基酸共有8种： 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮

3、氨酸、亮氨酸、缬氨酸。16营养提示：根据氨基酸的种类和数量将食物中的蛋白质分为3类：1、完全蛋白质：奶、蛋、鱼、肉2、半完全蛋白质：谷类、豆类3、不完全蛋白质：肉皮另外，谷类 + 豆类 完全蛋白质17蛋白质分子中氨基酸以肽键相连【肽键】：是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。肽键是一种共价键。18蛋白质/肽链的表示方法丝氨酸-缬氨酸-酪氨酸-天冬氨酸-谷氨酰胺Ser-Val-Tyr-Asp-GlnS-V-Y-D-Q19蛋白质的一级结构是区分蛋白质的基础【蛋白质的一级结构】：蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，也叫初级结构或基本结构。 蛋白质的一级结构靠共价键（肽键）维系

4、。牛胰岛素的一级结构20蛋白质的结构分为4层蛋白质的结构分为一级、二级、三级和四级结构。二级、三级和四级结构均为蛋白质的高级结构。21蛋白质的高级结构是实现生物功能的基础【蛋白质的高级结构】：也称空间结构或三维构象，是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链的走向。蛋白质的高级结构是分层次的。蛋白质的高级结构包括二级、三级和四级结构。22蛋白质的高级结构螺旋折叠23蛋白质的高级结构靠非共价键维持 共价键 氢键 静电作用 范德华力 疏水键90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol非共价键非共价键数量巨大，才得以维持生物大分子的高

5、级结构。24蛋白质高级结构重要性的反例（1）如高级结构遭到破坏，蛋白质的生物功能减弱或丧失。蛋白质变性条件：高温、极端pH、紫外光照、重金属、有机溶剂等生鸡蛋 熟鸡蛋加热25蛋白质高级结构重要性的反例（2）如高级结构改变，蛋白质功能可能发生变化，甚至导致严重的疾病。疯牛病的致病原因Prion朊蛋白疯牛病朊蛋白26现发现Prion蛋白有两种高级结构： 正常的Prion蛋白PrPc 异常的Prion蛋白PrPscb-折叠占3% b-折叠占54%PrPcPrPsc27Prion致病机理蛋白质错误折叠 PrPsc 可与细胞中原有正常的PrPc 相互作用，使PrPc 重新折叠，变成异常的PrPsc 。

6、增多的PrPsc 聚集形成淀粉样斑，破坏脑细胞。空泡褐色斑块28蛋白质举例(1)血红蛋白运输氧气、二氧化碳29血红蛋白通过协同作用实现携氧功能30蛋白质举例(2)白蛋白/清蛋白血清白蛋白卵清蛋白乳清蛋白豆白蛋白31人血清白蛋白的重要作用维持血浆胶体渗透压的恒定运输脂肪酸、Ca2+、Na+、K+等临床应用32基因工程生产人血清白蛋白全球对人血清白蛋白的需求500 吨/年。水稻生产人血清白蛋白（由武汉大学杨代常教授团队完成）。每公斤水稻种子中获得2.74克纯人血清白蛋白，这比同样重量的烟草叶中纯化的人血清白蛋白高出了25倍。 普通水稻转基因水稻33蛋白质举例(3)胶原蛋白胶原蛋白是构成皮肤、软骨、

7、肌腱、牙齿的主要纤维成分。 生命支架具有重复的-Gly-X-Y-序列，其中X常常是脯氨酸，而Y是4-羟脯氨酸。34VC有助于维持胶原蛋白的正常结构羟脯氨酸的羟化是在脯氨酰羟化酶的催化下进行的，这个酶需要维生素C使其活性中心的铁原子保持亚铁状态。缺少维生素C会使羟化不完全，不能正常形成纤维，造成皮肤损伤和血管脆裂，引起出血、溃烂，即坏血病。所以维生素C又叫抗坏血酸。 35蛋白质举例(4)蛋白酶己糖激酶：催化葡萄糖的磷酸化36酶的作用体外合成的条件：185 200 14 20 MPa体内合成的条件：37 0.1 MPa降低反应活化能，使生物体内的反应在体温和一个大气压下进行。如：尿素的合成373.

8、 DNA是遗传信息的主要贮存者38DNA是一种核酸核酸中最重要的部分是碱基。DNA中的碱基有四种：A、T、G、C。39DNA的信息文本由ATGC写成四种碱基ATGC在DNA上的排列顺序即【DNA的一级结构】。40任意两个人之间的DNA相似度99.9%。乙的一段DNA序列甲的一段DNA序列41人类与其他物种的基因组比较42单链DNA和双链DNA单链DNA是碱基单元的长链聚合物。两条互补的单链DNA通过双螺旋结构DNA的二级结构紧紧联系在一起，形成双链DNA，构成生命体的信息遗传物质。细胞中的DNA大部分以双链形式存在。双链DNA的碱基呈互补配对，A总是与T配对，G总是与C配对，即A=T、 GC配

9、对。43DNA的二级结构双螺旋44DNA双螺旋的发现DNA钠盐纤维的X射线衍射图Rosalind FranklinMaurice Wilkins45串珠状核小体DNA双螺旋片段染色质纤维伸展形染色质片段密集形染色质片段染色体DNA双螺旋染色质染色体染色质动态结构组蛋白464. 遗传信息的传递和表达遵循中心法则Francis Crick47A G C T A G C U 48DNA半保留复制DNA的双螺旋结构对遗传信息的复制和传递至关重要。49DNA转录为RNA50RNA翻译成蛋白质遗传信息的表达是由DNA经过RNA翻译成 蛋白质。51翻译的中介是密码子每三个碱基组成一个密码子，决定一个氨基酸。

10、52遗传密码字典64组密码子编码20种氨基酸53下面就是从基因到蛋白质的故事，或者说从基因型到表型的故事：54基因(gene)即DNA上的编码序列55基因信息解码翻译成蛋白质56每种蛋白质行使独特的功能乳糖酶分解牛奶中的乳糖肌球蛋白帮助肌肉收缩胶原蛋白皮肤和软骨中的结构蛋白血红蛋白帮助血红细胞运输氧气57基因的突变可能产生功能异常的蛋白质58血红蛋白基因的突变产生严重后果正常血红蛋白的链 结构 红细胞突变血红蛋白的链 结构 红细胞59日本福岛的蝴蝶突变核辐射导致基因突变，表型变化正常草酢浆灰蝶突变草酢浆灰蝶60中心法则补充版逆转录复制61RNA病毒的自我复制62 体外实验中，该过程正是基因工程的基础。RNA逆转录成cDNA63生物的遗传信息表现为特定的核苷酸排列顺序储存。细胞分裂时，通过DNA复制把亲代的遗传信息忠实递给子代细胞。细胞生长时，遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成特定氨基酸排列顺序的多肽，由多肽执行生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，或以其RNA为