大學(xué)生物課件

生命的物質(zhì)基礎(chǔ)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳信息的存儲和傳遞者——核酸遺傳信息的表達者——蛋白質(zhì)生命過程的催化劑——酶生命過程的碳源和能源——糖類生命體的重要構(gòu)件和儲能物質(zhì)——脂類維持生命的重要小分子物質(zhì)——維生素水——

生物生存的必要條件水是極性分子水分子之間的氫鍵使水有很多特性內(nèi)聚力強熔點、沸點、比熱和表面張力高優(yōu)良的溶劑水溶液是生化反應(yīng)的介質(zhì)。固態(tài)水（冰）比液態(tài)水的密度低。無機鹽調(diào)節(jié)細胞的滲透壓和pH酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子合成有機物的原料生命活動所需的能源重要的中間代謝物構(gòu)成生物大分子（核酸和糖蛋白）糖類包括單糖、雙糖、三糖、多糖糖類(carbohydrates)單糖(monosaccharides)分子式(CH2O)n（n≥3）丙糖甘油醛(醛糖)和二羥丙酮(酮糖)。戊糖核糖、脫氧核糖、核酮糖木糖、阿拉伯糖己糖葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖糖苷(glucosides)寡糖

雙糖麥芽糖(maltose)淀粉的基本結(jié)構(gòu)單位。蔗糖(sucrose)食用糖纖維二糖（cellobiose）纖維素的基本結(jié)構(gòu)單位乳糖（lactose）存在于哺乳動物的乳汁中三糖棉子糖由半乳糖、葡萄糖、果糖組成由少數(shù)（2-6）幾個單糖縮合而成的糖稱為寡糖。

多糖

淀粉糖原纖維素幾丁質(zhì)果膠脂類（lipids）——生命體的重要構(gòu)件和儲能物質(zhì)脂肪（三酰甘油）(fat)

脂油類脂(lipoid)

磷脂糖脂蠟固醇萜類脂肪（fat）由甘油每一個OH和一個脂肪酸的COOH結(jié)合，形成酯鍵，形成一個脂肪分子。室溫下，液態(tài)的稱為油，固態(tài)的稱為脂脂肪酸飽和脂肪酸：硬脂酸、棕櫚酸不飽和脂肪酸：油酸、亞油酸、亞麻酸蠟（wax）蠟是由脂肪酸和醇化合而成的酯。蠟的脂肪酸都是長鏈的，醇也都是長鏈的，并且只有一個-OH基。皮膚表面、毛、羽、植物葉及果實表面以及昆蟲體表都有蠟覆蓋，使細胞與外界嚴密隔離，防止細胞失水。磷脂類（phospholipids）又稱磷酸甘油脂，甘油的一個α-羥基和磷酸結(jié)合成酯，即磷脂酸存在于細胞的膜系統(tǒng)中，在腦、肺、腎、心、骨髓、卵及大豆細胞中含量最高。如卵磷脂、腦磷脂、絲氨酸磷脂等類固醇（steroid）基本結(jié)構(gòu)是環(huán)戊烷多氫菲。如膽固醇、植物固醇、性激素、維生素D和腎上腺皮質(zhì)激素等。蛋白質(zhì)(protein)——遺傳信息的表達者蛋白質(zhì)是細胞和生物體的重要組成部分。是由氨基酸按一定規(guī)律構(gòu)成的大分子。蛋白質(zhì)不是一種單一的物質(zhì)，是一大類物質(zhì)的總稱。蛋白質(zhì)的特點含氮量特別高由氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子

——氨基酸氨基酸的通式氨基酸的分類氨基酸的性質(zhì)氨基酸的通式組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有20種，通式如右圖R不同，組成的氨基酸就不同20種氨基酸特點L-型氨基酸具旋光性屬α-氨基酸（PRO為α-亞氨基酸）屬兩性電解質(zhì)

必需氨基酸20種氨基酸中有8種不能由人體合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸8種必需氨基酸為

纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1.一級結(jié)構(gòu)2.二級結(jié)構(gòu)3.三級結(jié)構(gòu)4.四級結(jié)構(gòu)5.蛋白質(zhì)的空間作用力一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目，多肽鏈之間的連接方式和連接部位，二硫鍵的數(shù)目和位置，多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和順序等。二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子中的肽鏈向單一方向卷曲而形成的有周期性重復(fù)的主體結(jié)構(gòu)或構(gòu)象?？侩逆渻?nèi)或肽鏈鍵的氫鍵來維持。 包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、β-發(fā)夾和Ω-環(huán)等。超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)是由二級結(jié)構(gòu)單元形成的，也稱模體（motif）。在其中相鄰的α-螺旋或β-折疊鏈中氨基酸殘基側(cè)鏈緊密組裝形成特定構(gòu)象，常見的有αα、βαβ、βββ模體等。結(jié)構(gòu)域是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的緊密球狀結(jié)構(gòu)，為多肽鏈的獨立折疊單位。在較大的球蛋白分子內(nèi)部，結(jié)構(gòu)域之間以松散肽段相連。三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)是整個單體蛋白質(zhì)分子或亞基（一條多肽鏈）折疊形成的特定立體構(gòu)象。氫鍵、離子鍵、疏水相互作用、范德華力以及二硫鍵起穩(wěn)定作用。如肌紅蛋白、多種酶、蛋白質(zhì)激素、抗體等。四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)：為蛋白質(zhì)分子中兩個或更多的亞基以非共價鍵形成的聚集體。如血紅蛋白。超分子：蛋白質(zhì)分子之間能專一而有序的締合，在更高層次表現(xiàn)功能。蛋白質(zhì)還能識別與結(jié)合特定的核酸、類脂、多糖等進一步組裝成超分子以至細胞器。蛋白質(zhì)的空間作用力

氫鍵鹽鍵(離子鍵)疏水鍵范德華力二硫鍵脂鍵鹽鍵(離子鍵）氫鍵二硫鍵疏水鍵氫鍵氫鍵疏水鍵蛋白質(zhì)的空間作用力

催化功能結(jié)構(gòu)功能運輸功能貯存功能運動功能防御功能信號功能調(diào)節(jié)功能其他功能蛋白質(zhì)的功能核酸（nucleicacid）——遺傳信息的存儲和傳遞者核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)核酸的分類DNA的結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)特點核酸是生物大分子中最重要的一類，最早是瑞士的F.Miescher于1870年從膿細胞的核中分離出來的，由于它們是酸性的，并且最先是從核中分離的，故稱為核酸。核酸分為脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）兩大類。DNA主要存在于細胞核內(nèi)的染色質(zhì)中，線粒體和葉綠體中也有，是遺傳信息的攜帶者；RNA在細胞核內(nèi)產(chǎn)生，然后進入細胞質(zhì)中，在蛋白質(zhì)合成中起重要作用。

堿基+戊糖 核苷+磷酸核苷酸

poly

聚合

核酸

(核苷酸之間通過3,5-磷酸二脂鍵連接)核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)堿基戊糖磷酸堿基腺嘌呤A鳥嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U戊糖核糖脫氧核糖DNA和RNA的區(qū)別DNARNA糖脫氧核糖核糖堿基ATGCAUGC鏈數(shù)雙鏈單鏈DNA的堿基組成規(guī)律——Chargaff法則DNA中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等，即A=T鳥嘌呤與胞嘧啶的摩爾含量相等，即G=C；嘌呤的總含量與嘧啶的總含量相等，即A+G=C+T。DNA的堿基組成具有種的特異性，即不同物種的DNA具有自己獨特的堿基組成。DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA的一級結(jié)構(gòu)是指通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來的四種脫氧核糖核苷酸在分子中的排列順序，具有不同功能的DNA區(qū)域在整個分子中的分布情況也可歸為DNA一級結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。由于各種DNA分子特有的堿基排列順序決定了它攜帶的遺傳信息及行使的生物學(xué)功能，因此了解DNA的一級結(jié)構(gòu)是分子生物學(xué)領(lǐng)域中極其重要的部分。DNA一級結(jié)構(gòu)5-磷酸3-羥基堿基脫氧核糖

DNA的二級結(jié)構(gòu)1953年，Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。細胞中的DNA分子幾乎都是由兩條多聚脫氧核苷酸鏈構(gòu)成的。DNA的二級結(jié)構(gòu)就是指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。一種十分穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)

——DNA雙螺旋堿基堆積力H鍵鹽鍵（離子鍵）DNA的二級結(jié)構(gòu)(雙螺旋)小溝大溝DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1)兩條反向平行的多核苷酸鏈(主鏈)圍繞同一中心軸相互纏繞；(2)堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，通過形成氫鍵腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對；(3)雙螺旋的平均直徑為2nm，兩個相鄰的堿基對之間相距0.34nm，兩個核苷酸之間的夾角為360o，沿中心軸每旋轉(zhuǎn)一周即10個核苷酸的高度——螺距為3.4nm；(4)沿螺旋軸方向觀察，兩條主鏈和堿基并不充滿雙螺旋的空間，雙螺旋表面出現(xiàn)兩條凹槽，一條寬而深稱大溝，一條狹而淺稱小溝。能夠有效地解釋遺傳信息的儲存、傳送和自我復(fù)制提出了遺傳信息的流動過程復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNA雙螺旋模型的意義在生物體內(nèi)，DNA的二級結(jié)構(gòu)時刻處在變動之中，也即DNA的二級結(jié)構(gòu)可以具有不同構(gòu)象。通常DNA的二級結(jié)構(gòu)分兩大類：一類是右手螺旋，包括A-DNA，B-DNA及C-DNA等；另一類是局部的左手螺旋，即Z-DNA。

DNA的三級結(jié)構(gòu)雙螺旋DNA分子結(jié)構(gòu)具有韌性，在細胞內(nèi)它還可以扭曲形成高級結(jié)構(gòu)。DNA的三級結(jié)構(gòu)是指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)。DNA的三級結(jié)構(gòu)包括線狀雙鏈中可能有的紐結(jié)和超螺旋、多重螺旋及環(huán)狀DNA中諸如紐結(jié)、超螺旋和連環(huán)之類等各種高級結(jié)構(gòu)形式。

RNA的結(jié)構(gòu)生物體內(nèi)的RNA一般都是以DNA為模板合成的。在某些病毒中，RNA復(fù)制酶也可催化以RNA為模板的RNA合成。RNA是由四種核糖核苷酸經(jīng)3’,5’-磷酸二酯鍵連接而成的線性分子，長而不分支。核糖核酸(RNA)分為信使RNA(mRNA) 轉(zhuǎn)運RNA(tRNA) 核糖體RNA(rRNA)rRNAmRNAtRNA

反密碼子氨基酸新生肽鏈核糖體(rRNA+蛋白質(zhì)）mRNAtRNA四環(huán)四臂aa臂與反密碼臂是識別aa與密碼的重要結(jié)構(gòu)tRNA的結(jié)構(gòu)TΨC環(huán)D環(huán)反密碼環(huán)rRNArRNA占細胞內(nèi)RNA總量的80%以上，是核糖體組成和行使功能的主要成分。原核生物有三類rRNA：5SrRNA，16SrRNA，23SrRNA。真核生物有四類rRNA：5SrRNA，5.8SrRNA，18SrRNA，28SrRNA。

mRNAmRNA約占細胞內(nèi)RNA總量的3~5%。mRNA是以DNA為模板合成的，它又是蛋白質(zhì)合成的模板。mRNA在長度和分子量上有很大差異。典型的原核生物mRNA通常將功能上相關(guān)的多肽產(chǎn)物一起編碼；而一般只編碼一個多肽產(chǎn)物。另外，真核生物的mRNA還具有5’-末端帽子結(jié)構(gòu)，3’-末端多聚腺苷酸序列和居間序列(內(nèi)含子)。維生素維生素A（視黃醇）維生素D維生素E維生素K（血凝維生素）維生素C（抗壞血酸）維生素B維生素A維生素A又稱視黃醇，視網(wǎng)膜中的桿狀細胞含有視紫紅質(zhì)，光明亮?xí)r視紫紅質(zhì)分解為視蛋白和視黃醛，光暗時聯(lián)合為視紫紅質(zhì)。維生素D維生素D有D3和D2兩種。在人體內(nèi)存在的維生素原有VitD3原和VitD2原，經(jīng)紫外線照射可以轉(zhuǎn)化為VitD3和VitD2。人的皮膚中的VitD原為7-脫氫膽固醇，以紫外線照射轉(zhuǎn)化為VitD3（膽鈣化醇），進入骨骼后有助于鈣的吸收和沉積。VitD3可從膳食中取得，如雞蛋，豬肝。維生素E天然的維生素E有8種，即α、β、γ、δ、ξ2、η、ε、ξ1。VitE是一個抗氧化劑，對保護線粒體膜上的磷脂有抗自由基的作用。

維生素K維生素K又稱血凝維生素。血凝過程中，許多血凝因子的生物合成與VK有關(guān)。例如：凝血酶原、轉(zhuǎn)變另速因子前體、血漿凝血酶激酶組分、司徒氏因子。

維生素C維生素C又稱抗壞血酸，是水溶性的維生素。人不能在體內(nèi)合成VitC，必須從食物中獲得，否則出現(xiàn)壞血病，表現(xiàn)為毛細血管脆弱，皮膚出現(xiàn)小血斑，牙齦發(fā)炎出血，牙齒松動。維生素B與幾種輔酶維生素

化學(xué)名稱輔酶輔酶作用VitB2核黃素FMN（黃素單核苷酸）傳遞