遗传 细胞 增殖 生物 第二章 分子生物学基础 第一节 生命与细胞 一. 生物必备的条件 增殖 (proliferation) 遗传 (heredity) 细胞 (cell) 变异( mutation )

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遗传 细胞 增殖 生物 第二章 分子生物学基础 第一节 生命与细胞 一. 生物必备的条件 增殖 (proliferation) 遗传 (heredity) 细胞 (cell) 变异( mutation )

原核生物 ( 真细菌 ) 古细菌 生物 真核生物 二. 生物分类 酵母、果 蝇小鼠 etc. 超高温菌 甲烷细菌 支原体 大肠杆菌 蓝藻 etc. 原核生物: prokaryote 真核生物: eukaryote 古细菌: archabacteria

三. 原核生物与真核生物的比较 原核生物真核生物 核(核膜)无有 细胞器无有 DNA 存在样式 裸露 DNA 蛋白质结合的染色质 核相 一倍体: n 二倍体: 2n (以上) DNA 量 约 0.01pg 0.05 ~ 10pg 基因数 少(约 3000 ) 多( 1 万~ 10 万) 细胞分裂无丝分裂有丝分裂 分裂样式二分裂 二分裂 · 出芽 细胞构成单细胞单细胞与多细胞 细胞壁有 有/无有/无有/无有/无 表层肽聚糖 有(古细菌 / 支原体 没有) 无 细胞内骨架(微小管 等) 无有 原形质流动无有

四. 真细菌结构. . . . . . . . . . . . . . . 细胞壁 质膜 鞭毛 类核体 核糖体 纤毛

五. 真核生物的细胞构造 动物细胞 植物细胞 细胞膜 中心体 细胞壁 核 核小体 ( 仁 ) 线粒体 滑面内质网 叶绿体 白色体 液泡 粗面内质网 溶酶体 微小体 纤维状细 胞骨胳 高尔基体 过氧化物酶体 核糖体

第二节 亚细胞器 细胞核:携带细胞的遗传信息, 由一脂双分子层即 核膜包围, 是 RNA 转录的场所. 核仁是细胞核内的 小体, 是 rRNA 合成与核糖体进行部分组装的场所. 细胞核:携带细胞的遗传信息, 由一脂双分子层即 核膜包围, 是 RNA 转录的场所. 核仁是细胞核内的 小体, 是 rRNA 合成与核糖体进行部分组装的场所. 线粒体:细胞呼吸即营养物质氧化以 ATP 形式产 生能量的场所. 由一个光滑的外膜和一个折叠的内 膜组成. 线粒体:细胞呼吸即营养物质氧化以 ATP 形式产 生能量的场所. 由一个光滑的外膜和一个折叠的内 膜组成. 内质网:细胞质内延伸的膜体系, 与核膜相连. 分 光面与粗面两种. 光面携带有许多膜结合酶, 包括 脂类生物合成与外来物质的氧化和解毒的酶. 粗面 上有核糖体存在, 特异合成由细胞分泌的蛋白质. 内质网:细胞质内延伸的膜体系, 与核膜相连. 分 光面与粗面两种. 光面携带有许多膜结合酶, 包括 脂类生物合成与外来物质的氧化和解毒的酶. 粗面 上有核糖体存在, 特异合成由细胞分泌的蛋白质. 一. 概述

微体 微体 :从高尔基体出芽而成, 溶酶体( lysosome ):从高尔基体出芽而成, 并含有各类能降解蛋白质、核酸、脂类和 糖类的消化酶, 起着从细胞外带进大分子 或来自损伤细胞器的大分子的回收中心 之作用. :处理细胞内 过氧化物酶体( peroxisome ):处理细胞内 的高活性自由基与过氧化物. :是特定的植物 乙醛酸循环体:是特定的植物过氧化物 酶体, 进行乙醛酸循环.

二. 细胞器的分离 差速离心法:利用沉降系数的不同进行. 差速离心法:利用沉降系数的不同进行. 速度区带离心:通过适当的介质浓度梯度, 根 据不同组分的沉降系数进行离心形成分离的 带或区带. 速度区带离心:通过适当的介质浓度梯度, 根 据不同组分的沉降系数进行离心形成分离的 带或区带. 等密度离心:将密度梯度延伸至比混合物中 的一个或多个组分大一些的密度而进行离心 分离的方法. 等密度离心:将密度梯度延伸至比混合物中 的一个或多个组分大一些的密度而进行离心 分离的方法. 质膜的分离:渗透压冲击、可控性机械剪切 和非离子去污剂作用. 质膜的分离:渗透压冲击、可控性机械剪切 和非离子去污剂作用. 密度梯度的建立:蔗糖、 Ficoll 、 metrizamide 与 CsCl. 密度梯度的建立:蔗糖、 Ficoll 、 metrizamide 与 CsCl.

第三节 细胞内生物分子的相互作用 一. 生物体属性 1. 由生物大分子等有机物构成 2. 能与环境不断地交换物质与能量 3. 所有生物大分子共同存在与细胞环境内 4. 能进行自我更新

二. 生物大分子 1. 蛋白质:氨基酸以肽键共价连接而成的聚合 体. 2. 核酸:由碱基、五碳糖和磷酸组成的核苷酸 聚合而成的聚合体. 3. 多糖:由单糖以糖苷键共价连接成的聚合体, 其功能主要作为营养糖源或结构组分. 4. 脂类 5. 复杂大分子:核蛋白、糖蛋白、蛋白多糖、 脂蛋白与糖脂.

三. 生物大分子间的作用力 1. 扩散作用 (diffusion) :从高浓度区移动到低浓 度区的现象. 2. 专一性相互作用:在热运动过程中, 各种分子 通过相互碰撞靠近, 表面形态相匹配的分子能 通过分子表面的识别而准确地靠拢结合. 该结 合依赖于大分子表面共同的结构基序 (motif) 及 离子键、氢键和范德华力等促使大分子发生特 异相互反应的一些非共价键.

四. 生物大分子内部的化学键 氢键 氢键 离子键 离子键 二硫键 二硫键 短程力 短程力 疏水作用 疏水作用 配位键 配位键

五. 大分子的组装 : 组成大分子的结构单位自发形成超分子结构 概念 : 组成大分子的结构单位自发形成超分子结构 的装配过程. 该过程是依赖于分子之间相互作用 自发聚集的过程, 无需任何能源或在酶及一些模板 引导和供能状态下进行. :除脂类外, 其余 3 类大分子都是由其单体 1. 组装模式:除脂类外, 其余 3 类大分子都是由其单体 重复排列成线性或链状结构的物质. 链上单体之间的 化学键由相邻的两个单体缩合形成共价键联结而成.

:线性多肽链和核苷酸链伸长的线性结 2. 组装形式:线性多肽链和核苷酸链伸长的线性结 构, 依照一定的方式折叠或盘绕成有序的形态结构, 并通过次级键维持该结构的稳定, 或进一步折叠并 盘绕形成更高级结构, 即超二级和三级空间结构, 从 而表现出色自身的功能. 功能类似分子的组装同类生物分子的组装异类生物分子的组装

3. 结构层次 ➀ 生物学功能显现的条件 a. 构型 (configuration) :一个分子中各原子都 具有的各自固定的空间排列, 使分子能以立体 化学的形式区分开. b. 构像 (conformation) :分子的共价键结构不 变, 在单键时周围原子旋转所产生的原子空间 排列, 是空间结构、高级结构、立体结构与三 维构像的总称. 与构型的主要区别在于构像间 的转化不涉及共价键的断裂和重新组成.

➁ 生物大分子的结构  一级结构 (primary structure) :共价键主链 (covalent backbone) 上氨基酸或者核苷酸的排 列顺序.  二级结构 (secondary structure)  三级结构 (tertiary structure) :生物大分子中所 有原子的空间排列, 包括侧链和主链在内的所有 原子在三维空间的结构, 但分子间或亚基间的空 间排列不包括在内.  四级结构 (quaternary structure) : 有些球状蛋 白分子含有两条或更多条肽链, 通过非共价键相 连. 各亚单位在寡聚蛋白质中的空间排布及亚单 位间的相互作用.

a. 蛋白质复合体:构成真核生物细胞骨架, 或 是肌纤维的主要组分, 可引起细胞质的运动. a. 蛋白质复合体:构成真核生物细胞骨架, 或 是肌纤维的主要组分, 可引起细胞质的运动. b. 核蛋白:由核酸与蛋白组成 b. 核蛋白:由核酸与蛋白组成 ➂ 生物大分子 核糖体 细菌 真核 50S: 23S, 5S and 31 种蛋白 30S: 16S and 21 种蛋白 60S: 28S, 5.8S and 多种 5S RNA 40S: 18S RNA 两个亚基

染色质:构成真核生物染色体的元件, 是一个由 大 约等量的 DNA 与小分子的碱性蛋白所组成的脱 氧 核蛋白复合体. 而这些复合体形成被称为核小体 的重复单位. 组蛋白中和了 DNA 糖 - 磷酸骨架负电 荷间的排斥力, 并使 DNA 在染色体中紧密堆积在 一起. C. 膜:脂双分子层结构

④ 生物大分子间的相互作用 a. 核酸与蛋白间:组蛋白只识别普通的 DNA 结构而不是专一的碱基序列.  蛋白质与蛋白质间:以多亚基形式组合, 其 原因在于该形式可有效地配置蛋白质的疏 水基团.  糖与蛋白质间:是蛋白质和寡聚糖链通过 糖苷键连接而成的产物.  脂与蛋白质间

☞思考题 阐述分子生物学的定义及其发展历程 阐述分子生物学的定义及其发展历程 阐述生物的分类及其结构组成和特点 阐述生物的分类及其结构组成和特点