模块二：从分子到细胞-组成细胞的分子课件

1、从分子到细胞生命的基本构成组成细胞的分子1.水和无机盐2.糖类3.脂类4.蛋白质5.核酸组成细胞的元素大量元素，微量元素讨论:比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？问题探讨组成地壳和组成细胞的部分元素含量()表玉米和人体细胞部分元素含量的比较 玉米 人氧 44.43 14.62碳 43.57 55.99氮 1.46 9.33氢 6.24 7.46钾 0.92 1.09钙 0.24 4.67磷 0.20 3.11硫 0.17 0.78氯 0.14 0.47镁 0.18 0.16铁 0.08 0.012 硅 1.17 0.005锌 - 0.01这说明什么?组成玉米和人体的含量较

2、多的元素是： 等四种。 不同生物体的组成元素 ；不同生物体内，各种化学元素的含量 .C、H、O、N大体相同相差很大思考:大量元素：指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：指生物生活所必需的。但是需要量却很少的一些元素。如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。细胞中元素根据含量分为: 注意：C是构成细胞的最基本元素组成生物体的化学元素的重要作用C、H、O、N、P、S是组成原生质的主要元素，占原生质总量的97%;生物体的化学元素将进一步组成多种多样的化合物，这些化合物是生物体生命活动的物质基础化学元素能够影响生物体的生命活动。水、无机盐、糖类、蛋

3、白质、核酸、脂质 无机物有机物组成生物细胞的分子水是生命之源种子必须吸吸水才能萌发沙漠里的仙人掌，身处干旱的环境，也贮存着大量的水分人的胚胎也要浸润在羊水中发育，经过N天后就会出现在座的各位问题探讨讨论:1计算每升饮料中占多少。水在细胞中起什么作用？ 2表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员饮料中添加无机盐？无机盐在细胞的生活中起什么作用？不同生物含水量不同 。水在生物体中的含量 不同器官的含水量不同 。水在生物体中的含量 水在细胞中的存在形式： 结合水：与细胞内的其他物质相结合的水。 占细胞内全部水分的4.5% 自由水：以游离形式存在、可自由流动的水。 占细胞内全部水分的95.5%水的存在

4、形式及生理功能95%以上约4.5%1.是细胞内的良好溶剂2.参与细胞内的生化反应3.运送养料和代谢废物细胞的组成成分结合水自由水生命活动旺盛新陈代谢加快生命活动缓慢新陈代谢降低练习： 刚收获的玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是 ，这样的种子在条件适宜时，仍能萌发成幼苗。 把晒干的种子放在一洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是 ，这样的种子将不能萌发。 代谢旺盛的细胞内 的含量相对高些。自由水自由水结合水 水的特性 内聚力（表面张力）强 水分子间氢键 分子间“黏合” 较强内聚力； 意义：植物体内，运输中起重要作用； 比热大 水分子间氢键 缓和温度变化 细胞温度、体

5、温相对恒定 代谢速率稳定； 密度（与冰相比）大 利于水生生物生存。细胞中的无机盐1.无机盐在细胞中的存在形式： 离子 Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-2.无机盐在细胞中的含量极少，仅占细胞鲜重的1%1.5%细胞中的无机盐叶绿素功能：吸收阳光，进行 光合作用缺镁影响光合作用无机盐在细胞当中的功能碘 是甲状腺素的成分之一缺 碘大脖子病（成人）、呆小症（儿童）富含碘的食物：海带、紫菜、海蜇 功能 ：组成细胞中的化合物无机盐在细胞当中的功能 钙具有约束神经、肌肉活动的本领。 缺钙 引起神经肌肉的兴奋性增加而导致痉挛。 功能 ：维持细胞和

6、生物体的生命活动富含钙的食物：牛奶、豆制品、虾、芝麻无机盐在细胞当中的功能生理盐水在正常情况下，人体内的无机盐浓度为0.9%.为患者输入0.9%的氯化钠溶液有利于维持机体的渗透压平衡。 功能 ：维持生物体内的平衡无机盐在细胞当中的功能 1)有些无机盐是构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分。如：PO43-核苷酸Fe2+血红蛋白I甲状腺激素 2)许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动(如维持细胞形态、酸碱平衡等)有重要作用。 无机盐在细胞当中的功能缺Fe：人体患贫血；果树患黄叶病缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）缺B：华而

7、不实（只开花不结果）缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行无机盐在细胞当中的功能由于天天吃蛋白质含量极低的奶粉导致发育不良，身体严重浮肿，脑袋大大头婴儿的头比较大，面部肌肉松驰，表情比较呆滞，对外界事物的刺激反应较低。为什么婴儿长期吃劣质奶粉会出现这种症状？ 蛋白质对小孩子的生长发育重要吗?无机盐在细胞当中的功能生物大分子以碳链为骨架问题1：那些有机物为大分子化合物？蛋白质、核酸、多糖。问题2：它们的基本单位分别是：氨基酸、核苷酸、葡萄糖问题3：注意观察这些物质的基本单位是以什么化学元素相连？C问题4：什么是单体？什么是多聚体？问题5：生物大

8、分子以碳链为骨架说明了什么？4 种重要的功能团中 羟基（-OH） 羰基（-CO） 羧基（-COOH） 氨基（-NH2）3 种含氧、2 种含碳，1 种含氮 共同点：极性，组成的化合物有亲水性。实际生物分子中含有不止一种功能团。细胞中的糖类五碳糖六碳糖C6H12O6核糖C5H10O5脱氧核糖C5H10O4葡萄糖果糖半乳糖细胞质细胞核动植物细胞植物细胞动物细胞组成RNA组成DNA构成生物体的重要成 分生命活动的重要能源 物质麦芽糖蔗糖乳糖植物细胞水解为单糖，作为能源物质动物细胞纤维素淀粉糖原植物细胞植物细胞动物细胞细胞壁主要的组成成分植物细胞主要的储能物质动物细胞主要的储能物质单糖 多羟基酮或醛的化

9、合物。寡糖 由两个或以上糖残基两两之间通过脱水而成的。多糖 数百至数千个单糖通过脱水而形成的聚合物。细胞中的糖类甘油醛 核糖 脱氧核糖 细胞中的糖类:单糖葡萄糖 果糖 半乳糖细胞中的糖类:单糖（1）双糖如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。有少数几个单糖缩合而成的糖。细胞中的糖类:寡糖思考： 糖尿病人的饮食受到严格的限制，受限制的并不仅仅是甜味食品，米饭和馒头等主食都需定量摄取。为什么？ 细胞中的糖类淀粉植物细胞中的储藏营养物,分为直链和支链淀粉。糖原动物细胞中储藏的多糖，又称动物淀粉。纤维素 植物细胞壁的主要成分。几丁质、果胶等。自然界中最多的糖类。有单糖

10、分子（通常为葡萄糖分子）缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。细胞中的糖类:多糖单糖、二糖和多糖的转化过程单糖二糖多糖细胞中的无机盐生命活动所需能量来源；重要的中间代谢产物；构成生物大分子； 组成：C:H:O=1:2:1细胞中糖类的功能细胞中的脂质C H O( )N P不溶于水，溶于有机溶剂储能,保温,缓冲和减压细胞膜和各种细胞器膜的重要成分细胞膜的重要成分，参与血液中脂质运输促进动物生殖器官发育以及生殖细胞形成促进肠道对 Ca 和 P的吸收脂肪是脂质中主要的贮能分子细胞中的脂类:脂肪甘油三酯分子结构细胞中的脂类:脂肪动物脂肪和植物脂肪的差别： 膳食中的脂肪脂肪中有多个碳氢链。所以是含能量较多

11、的分子，1g脂肪中贮存的能量约为1g淀粉的2倍。细胞中的脂类:脂肪磷脂分子结构细胞中的脂类:磷脂磷脂分子可以看成是一个极性头，两条非极性尾巴。细胞中的脂类:磷脂蜡也是酯，是由一些长链的醇与长链脂肪酸形成的酯。它的疏水性更强，可以保护生物体的表面。 例如，植物和动物表面细胞中的脂类:蜡一些人体重要维生素和激素是固醇胆固醇是细胞的必要成份血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化 和心脑血管疾病细胞中的脂类:类固醇细胞中的蛋白质1 蛋白质为生命活动所必需，按照蛋白质在体内的功能分为7大类 结构蛋白 组成细胞结构的基础； 收缩蛋白 肌肉运动； 贮藏蛋白：卵清蛋白 胚胎发育； 贮藏蛋白 种子萌发； 防御蛋白

12、：血清中抗体； 转运蛋白：血红蛋白； 信号蛋白：细胞间传递信号 激素 调节机体活动； 酶：生物催化剂。细胞中的蛋白质R COOHNH2C蛋白质仅有20种氨基酸(amino acid)组成（1） 碳原子（2）具有 氨基 和羧基是各种氨基酸的共性（3）各种氨基酸的区别在 侧链基团R蛋白质的基本单位:氨基酸分组讨论以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?CHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2OHCHNH2HCH2COOH 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸 苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：12种蛋白质的基本单位:氨基酸蛋白质的基本单位

13、:氨基酸一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分子 中的-羧基脱水缩合，形成肽键，生成的化合物称为二肽。蛋白质的基本单位:氨基酸H2O三肽蛋白质的分子结构不同数目的氨基酸以肽键顺序相连，这样形成的长短不一的链状分子即是肽或多肽。多肽链的一端有一个-NH2，带这个基团的氨基酸称为肽链的氨基末端氨基酸或称N末氨基酸；另一端有一个-COOH，肽链的羧基末端氨基酸或称C末端氨基酸。蛋白质的分子结构 肽键（peptide bond）蛋白质的分子结构例:下列为某一多肽化合物的分子结构式，请回答有关问题：(1)上述结构中，代表氨基的结构式为_；代表肽键的结构式为_；其中_、_为R基。(2)上述化合物是由_种

14、氨基酸组成，该化合物称为_。(3)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水而形成的，这样的反应叫做_。2三肽32脱水缩合NH2CONHCH3 CH2OH CNH2HHCONH CCH3HCOOHCONH CHCH2CONH2CONHHCH2CCOOH（1）该化合物中，表示_， 表示_ ，表示_。（2）该化合物有氨基_个，有羧基_个。该化合物的名称是_。该化合物形成时脱去了 个水分子。氨基羧基肽键22多肽（四肽）3a、n个氨基酸经脱水缩合形成一条多肽链时， 需脱去_个水，形成_个肽键。c、n个氨基酸经脱水缩合形成m条多肽链时， 需脱去_个水，形成_个肽键。n-1n-1n-mn-md、由100个氨基酸构

15、成的一条多肽链中， 至少有_个氨基，_个羧基。11b、n个氨基酸经脱水缩合形成2条多肽链时， 需脱去_个水，形成_个肽键。n-2n-2多样性组成蛋白质的氨基酸的种类不同组成蛋白质的氨基酸的数目不同组成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同肽链的空间结构不同蛋白质的结构特征1许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要 物质结构蛋白。 如：羽毛、肌肉、头发、蛛丝等2许多蛋白质是调节细胞和生物体功能的重要 物质功能蛋白。 如：载体、激素、酶、抗体等 总之，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。蛋白质的功能结构决定功能!蛋白质一级结构蛋白质的空间结构二级结构肽链的主链在空间的卷曲或者折叠:-螺旋

16、-折叠-转角无规卷曲无序结构蛋白质的空间结构指甲、毛发以及有蹄类的蹄、角、羊毛等的成分都是呈螺旋的纤维蛋白，称为角蛋白。普遍存在于动物结缔组织、真皮、腱、韧带、骨及软骨以及角膜等处的胶原纤维，也是由一种纤维蛋白，即胶原蛋白(collagen)所构成。胶原蛋白是脊椎动物中最多、最普遍的一种蛋白质，是结缔组织的成纤维细胞的分泌产物。胶原蛋白分子含3个螺旋肽链，每链有1 050个氨基酸，3链互相扭成一股右手螺旋，彼此以氢键相连。由于氢键可以随时破开，随时形成，所以胶原纤维有弹性。 -螺旋 指甲、毛发蹄、角、羊毛 -折叠平行 -折叠反平行 -折叠折叠: 较螺旋伸展的构象，两条或多条肽链间互相以氢键连接

17、起来的成片层状结构，平行或反平行两种类型。蛋白质的空间结构 蚕丝、蛛丝蛋白质的空间结构三级结构蛋白质的空间结构三级结构蛋白质的空间结构三级结构（tertiary structure）在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象.球蛋白： 螺旋+不规则的不成螺旋的部分，并折叠成球形。酶、蛋白质激素、抗体以及细胞质和细胞膜中的蛋白质。蛋白质的空间结构四级结构（quanternary structure）组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键每条肽链本身具有一定的三级结构，就是蛋白质分子的亚基。蛋白质的空间结构蛋白质的各级结构氨基酸一级结构二级结构三级结构四级

18、结构血红蛋白一级结构与功能的关系序列分析空间结构与功能的关系结构分析一级结构即氨基酸顺序 高级结构 生物学功能 蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的变构作用和变性含2个以上亚单位的蛋白质分子，如果其中一个亚单位与小分子物质结合，那就不但该亚单位的空间结构要发生变化，其他亚单位的构象也将发生变化，结果整个蛋白质分子的构象乃至活性均将发生变化。这一现象称为变构或别构作用(allostericeffect)。 蛋白质在重金属盐(汞盐、银盐、铜盐等)、酸、碱、乙醇、尿素、鞣酸等的存在下，或是加热至70C100C，或在X射线、紫外线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，从而失去生物学活性，如酶失去催化活性，血

19、红蛋白失去输氧能力等，这种现象称为变性(denaturation)。变性过程中不发生肽键断裂和二硫键的破坏，因而不发生一级结构的破坏，而主要发生氢键、疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。原来包含在分子内部的疏水侧链基团暴露到分子外部，因而蛋白质的溶解度降低，失去结晶能力，并形成沉淀。细胞中的核酸 2004年9月8日，英国科学家杰夫里斯在莱斯特大学举办新闻发布会，纪念DNA指纹鉴别技术诞生20周年。1984年9月11日，杰夫里斯和同事在研究基因变异时，偶然发现基因中存在一些足以区分生物个体的微小结构，并于当天绘制出了世界上第一幅“DNA指纹”。由于DNA指纹的高度特异性和稳定

20、性，世界各国目前已经在罪犯确认、血亲鉴定、确定遇难者身份等方面广泛使用这种技术。问题探讨讨论:1DNA的中文全称？ 2DNA签定技术的应用？ 3DNA证据是否成为唯一证据？核酸核酸的发现：Who:When:How:瑞士 青年科学家 F. Miescher1868年从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离得到一种含磷较高的酸性物质，称为核素（nuclein）研究核酸的意义：核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不可缺少的组成分。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续、生物物种遗传特性的保持、生长发育、细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等密切相关。核酸的基本组成

21、单位是核苷酸 (nucleotide)。碱基戊糖磷酸核苷酸核苷核酸DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。RNA的基本组成单位是核糖核苷酸 。核苷酸是DNA和RNA结构单体。一个核苷酸分子含有一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）、一分子磷酸和一个含氮的有机碱（碱基）。脱氧核糖磷酸碱基核酸的基本组成单位是核苷酸 (nucleotide)。嘌呤(purine) 腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤(guanine, G)碱 基嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶(thymine, T)AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺

22、嘧啶脱氧核苷酸DNA的基本单位:脱氧核苷酸ATGCATGCDNA的结构:脱氧核苷酸链AGC腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸DNA的基本单位:核苷酸AUGCRNA的结构:核苷酸链DNA vs RNADNARNA主要存在部位细胞核细胞质基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基种类A、G、C、TA、G、C、U五碳糖种类脱氧核糖核 糖核苷酸链一条核糖核苷酸链两条脱氧核苷酸链细胞内的核酸核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）基本组成单位主要在细胞核的染色体上，少数在线粒体和叶绿体主要在细胞质中基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖：脱氧核糖碱基：磷酸A、 G、C

23、、 T脱氧核糖碱基磷酸A腺嘌呤G鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸C胞嘧啶T胸腺嘧啶五碳糖：核糖碱基：磷酸A、 G、C 、 U核糖碱基磷酸A腺嘌呤G鸟嘌呤核糖核苷酸C胞嘧啶T尿嘧啶细胞内的核酸核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要的作用。细胞内的核酸世界第一只克隆羊：多利Clone克隆，人工操作下的细胞无性繁殖过程。当给予合适的条件时，任何一种体细胞都能变化为一个完整的个体体细胞克隆技术；白 绵羊的体细胞核黑 绵羊的去核卵细胞细胞质植入山羊子宫？DNA的双螺旋结构DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大DNA的空间结构磷酸脱氧核糖含氮碱基AAATTTGGGGCCCATCAGCTDNA分子的平面结构氢键ATGCDNA双螺旋的特点如下：1 多聚核苷酸链的两个螺旋围绕着一个共同的轴旋转，为右手螺旋。2螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为53，而另一条链的方向为35。3嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖的平面又几乎与碱基的平面垂直。4双螺旋的直径为2nm，相邻碱基之间相距0.34nm， 并沿轴旋转36角。因此旋转每隔1