生命的分子基础

第一篇生命的基础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.N90%；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（biologicalmacromolecules）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：CHON；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：ＴＣＵ嘌　　呤：Ａ　Ｇ（碱基）化学组成核糖脱氧糖苷键核　苷酯键单核苷酸3’5’磷酸二酯键5´3´二、核酸的种类DNARNA戊糖脱氧核糖核糖碱基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸种类脱氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）脱氧鸟苷酸（dGMP)鸟苷酸（GMP）脱氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脱氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）结构双链单链存在部位主要存在细胞核中主要存在细胞质中功能储存，复制和传递遗传信息与遗传信息达有关核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）（一）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个碱基旋转360°，螺距为3.4nm。Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型DNAModels三种DNADNA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。RNAmRNAtRNArRNAmRNAtRNArRNA细胞中含量5%~10%5%~10%80%~90%分子量（1~5)×105~2X106(2.4~3)×104(0.36~1.1)×106大小悬殊约有70~80个单核苷酸沉降系数6S~25S4S5.8S、18S、28S结构特征存在场所细胞质或核糖体细胞质或核糖体细胞中的核糖体功能作用三种RNA分子的结构特征和功能作用基本上呈线形，局部呈双链，形成发夹式结构。呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部3，有CCA三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。线形，某些节段可能成双螺旋结构。转录DNA中的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板。运输活化的氨基酸到核糖体上的mRNA的特定位点，特定的tRNA运输特定的氨基酸。为蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。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径。微小RNA(microRNA) 有20多个核苷酸组成的单链小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。参考文献 郑国昌：细胞生物学（第二版），高等教育出版社。 GeraldKarp.CellandMolecularBiology:conceptsandexperiments,2ndEdition.1999.