第二章 细胞的分子基础 蛋白质、糖类、脂类、核酸 生物大分子 (biological macromolecules) 蛋白质、核酸 第二章 细胞的分子基础 生物分子(biomolecules) 蛋白质、糖类、脂类、核酸 生物大分子 (biological macromolecules) 蛋白质、核酸
第一节 细胞的化学与分子组成 1、无机化合物 水:细胞生物化学反应的良好溶剂 游离水---细胞代谢反应的溶剂 结合水---构成细胞结构的成分
水分子由1个氧原子和2个氢原子组成,呈V字形,尾端带负电,两翼带正电 水分子具有良好的溶剂性质:比热大、熔点高、表面张力大、极性化合物易溶于水
无机盐 特点: 以离子形式存在 功能不同 ①游离于水中,维持细胞内外液的 渗透压和pH值 ②与蛋白质或脂类结合,成为其组 成成分
2、有机化合物 有机大分子: 多 糖:细胞的营养组分 脂 类:细胞膜的组分 蛋白质:生物信息表达的载体 核 酸:生物遗传的物质基础 酶 :生化反应的催化剂 有机小分子: 单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸
生物大分子 (一)化学组成 RNA:90%以上存在于胞质中 分为: mRNA rRNA tRNA DNA:98%存在于核染色体中,2% 一、核酸 (一)化学组成 RNA:90%以上存在于胞质中 分为: mRNA rRNA tRNA DNA:98%存在于核染色体中,2% 存在于线粒体环状双链DNA (mtDNA)中
DNA分子是由4种不同的核苷酸(脱氧腺苷酸dAMP、脱氧胸苷酸dTMP、脱氧鸟苷酸dCMP、脱氧胞苷酸dCMP)组成 一个脱氧核苷酸的5‘碳与另一个脱氧核苷酸的3‘碳通过磷酸二酯键连接在一起
DNA与RNA的化学组成 核 糖 碱 基 磷 酸 RNA 核糖 AGCU 磷酸 DNA 脱氧核糖 AGCT 磷酸
核苷酸:每个核苷酸分子是由一个戊糖、 一个含氮的碱基和一个磷酸脱 水缩合而成的
脱氧腺苷酸(dAMP)、脱氧鸟苷酸(dGMP) 脱氧胸苷酸(dTMP)、脱氧胞苷酸(dCMP) 核苷酸: 腺苷酸(AMP)、鸟苷酸(GMP) 尿苷酸(UMP)、胞苷酸(CMP) 脱氧腺苷酸(dAMP)、脱氧鸟苷酸(dGMP) 脱氧胸苷酸(dTMP)、脱氧胞苷酸(dCMP)
(二)、DNA的双螺旋结构 1、DNA碱基组成规律 A=T C=G 推论: A+G=T+C (嘌呤=嘧啶) A+C=T+G A+T≠C+G
④表面的深沟、浅沟为蛋白识别DNA单一序 列并发生作用的基础 2、双螺旋结构要点 ①为两条反向平行的多核苷酸链,碱基在 螺旋内侧;磷酸和脱氧核糖位于外侧 ②两条链之间靠碱基对之间氢键连为一体, A=T G≡C ③螺旋直径2nm,每个螺圈含10个碱基对, 螺距3.4nm ④表面的深沟、浅沟为蛋白识别DNA单一序 列并发生作用的基础
3、DNA序列的表示方式 CpG:表示胞嘧啶与同一条链中相邻的鸟 鸟嘌呤以共价键相连 CG :表示胞嘧啶与互补链中相邻的鸟 嘌呤以共价键相连
(三)、DNA复制
①半保留复制:以双链DNA为模板,各自合成新链。其中一条来自亲代DNA,另一条是新合成的 ③双向定点复制:以一个固定起点,同时向相反方向以相同速度进行复制
(四)DNA的功能(如何理解生物物种的多样性) 储存、复制、传递遗传物质, 体现DNA分子的多样性
(五)、RNA的转录与翻译 RNA的结构特点: RNA的糖是核糖,而不是脱氧核糖 RNA分子中不含胸腺嘧啶(T),而含有 尿嘧啶(U) RNA由一条多核苷酸链组成
转录:以DNA为模板合成RNA的过程
翻译:mRNA指导特定蛋白质的合成过程
密码子:mRNA分子中每3个相邻的核苷酸所 形成的一个三联体,它决定了多 肽链中特定的氨基酸位置。一共 有64个密码子
遗传法则
由氨基酸通过肽键结合而成的多肽链 氨基酸是组成蛋白质的基本单位, 共20种,分四类 酸性氨基酸 碱性氨基酸 极性氨基酸 非极性和疏水氨基酸 二、蛋白质 由氨基酸通过肽键结合而成的多肽链 氨基酸是组成蛋白质的基本单位, 共20种,分四类 酸性氨基酸 碱性氨基酸 极性氨基酸 非极性和疏水氨基酸
氨基酸
三、稳定性 核苷酸、蛋白多肽靠共价键来维持骨架结构(磷酸二酯键、肽键),另外,由于核苷酸本身含磷酸,带负电,蛋白本身也有酸、碱氨基酸,一些非共价键也起作用,如氢键、离子键、疏水作用、范德华力等。
四、蛋白质的四级结构 一级结构:蛋白质中氨基酸的排列序列 二级结构:α螺旋、β片层,其中α螺旋为3.6个氨基酸盘旋一周,每个螺旋直径0.23nm,两个螺旋之间距离为0.54nm;而β片层为多肽链分子完全伸展,多肽链自身来回折叠,形成反向平行结构
三级结构:多肽链在二级结构基础上进一步 盘曲折叠 四级结构:由两条或两条以上的肽链组成的 蛋白质,每一个独立的三级结构 的肽链称为亚单位,多肽链亚单 位之间通过氢键形成复杂的空间 结构
五、蛋白质的自我组装 由一种或几种重复小亚单位构建大结构可减少所需的遗传信息量。亚单位可通过能量较低的键结合,使组装和拆卸更容易。亚单位装配可避免结构合成中出现差错
六、蛋白质折叠的分子机制 蛋白质的折叠并不是发生在翻译之后的,而且与核糖体上蛋白质合成同步进行的,即边合成边折叠,新生肽链不断折叠、加工,最后形成复杂的三维结构。 分子伴侣(molecular chaperone) 是一类可溶性蛋白质分子,参与新生肽键的折叠、加工,但本身不参加到最后折叠成的蛋白质中去,只起陪伴作用。
单糖可缩水形成多糖