生命的分子基礎(chǔ)實(shí)用教案

1、細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)(jigu)和功能的基本單位和功能的基本單位構(gòu)成細(xì)胞構(gòu)成細(xì)胞(xbo)的物質(zhì)稱的物質(zhì)稱原生質(zhì)（原生質(zhì)（protoplasm）-又稱生命物質(zhì)又稱生命物質(zhì)主要主要(zhyo)元素元素 99.9%： C .H .O. N 90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.12種種微量元素：微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等等第1頁(yè)/共44頁(yè)第一頁(yè)，共44頁(yè)?；衔锘衔镉袡C(jī)有機(jī)(yuj)化化合物合物無(wú)機(jī)化合物水水無(wú)機(jī)鹽自由自由(zyu)水水：細(xì)胞生命活動(dòng)的內(nèi)環(huán)境：細(xì)胞生命活動(dòng)的內(nèi)環(huán)境(hunjng)，細(xì)胞各種代，細(xì)胞各種

2、代謝反應(yīng)的場(chǎng)所。謝反應(yīng)的場(chǎng)所。：維持滲透壓和：維持滲透壓和pH保障細(xì)胞正常保障細(xì)胞正常生理活動(dòng)。生理活動(dòng)。糖糖 類類脂 類酶蛋白質(zhì)核 酸維生素分子量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有生分子量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有生物活性物活性生物大分子生物大分子（biological macromolecules）結(jié)合水結(jié)合水：與許多分子結(jié)合構(gòu)成細(xì)胞：與許多分子結(jié)合構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成部分。結(jié)構(gòu)的組成部分。第2頁(yè)/共44頁(yè)第二頁(yè)，共44頁(yè)。第一節(jié) 蛋白質(zhì)第3頁(yè)/共44頁(yè)第三頁(yè)，共44頁(yè)。一、蛋白質(zhì)分子的化學(xué)一、蛋白質(zhì)分子的化學(xué)(huxu)組成組成蛋白質(zhì)的基本蛋白質(zhì)的基本(jbn)單單位位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸20種它們結(jié)構(gòu)的

3、共同種它們結(jié)構(gòu)的共同(gngtng)特點(diǎn)：含有氨基的有特點(diǎn)：含有氨基的有機(jī)酸機(jī)酸或或堿性的氨基堿性的氨基酸性的羧基酸性的羧基側(cè)側(cè)鏈鏈兩性化合物兩性化合物兩性電解質(zhì)兩性電解質(zhì)（主要元素：（主要元素： C H O N ；少量的；少量的S）第4頁(yè)/共44頁(yè)第四頁(yè)，共44頁(yè)。 由相同或不同的各個(gè)氨基酸，按照由相同或不同的各個(gè)氨基酸，按照(nzho)一定的排列順序，以特定的化學(xué)鍵方式連接，從一定的排列順序，以特定的化學(xué)鍵方式連接，從而組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。而組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。肽肽 鍵鍵肽肽 鍵鍵 蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸分子通過(guò)肽鍵蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸分子通過(guò)肽鍵(ti jin)，依次縮合而形成

4、多肽鏈。，依次縮合而形成多肽鏈。側(cè)側(cè)鏈鏈側(cè)側(cè)鏈鏈側(cè)側(cè)鏈鏈側(cè)側(cè)鏈鏈主主鏈鏈二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)第5頁(yè)/共44頁(yè)第五頁(yè)，共44頁(yè)。1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)： 多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列(pili)順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）第6頁(yè)/共44頁(yè)第六頁(yè)，共44頁(yè)。2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)： 在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借氫鍵在氨基酸殘?jiān)谝患?jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接基之間連接(linji)，使多肽鏈成為螺旋或折，使多肽鏈成為螺旋或折

5、疊的結(jié)構(gòu)。（氫鍵）疊的結(jié)構(gòu)。（氫鍵）第7頁(yè)/共44頁(yè)第七頁(yè)，共44頁(yè)。第8頁(yè)/共44頁(yè)第八頁(yè)，共44頁(yè)。第9頁(yè)/共44頁(yè)第九頁(yè)，共44頁(yè)。3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)：在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)(jch)上再行折疊。上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）第10頁(yè)/共44頁(yè)第十頁(yè)，共44頁(yè)。4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)：由兩條或幾條多肽鏈在各自三級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形由兩條或幾條多肽鏈在各自三級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成成(xngchng)為蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)亞基，由若干為蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)亞基，由若干亞基之間以非共價(jià)鍵形式而相互結(jié)合的

6、復(fù)合體。亞基之間以非共價(jià)鍵形式而相互結(jié)合的復(fù)合體。（非共價(jià)鍵）（非共價(jià)鍵）第11頁(yè)/共44頁(yè)第十一頁(yè)，共44頁(yè)。第12頁(yè)/共44頁(yè)第十二頁(yè)，共44頁(yè)。第13頁(yè)/共44頁(yè)第十三頁(yè)，共44頁(yè)。三、蛋白質(zhì)的分類與主要三、蛋白質(zhì)的分類與主要(zhyo)功能功能蛋白質(zhì)的分類(fn li)外形外形(wi xn)纖維蛋白：纖維蛋白：球形蛋白：球形蛋白：角蛋白角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白酶蛋白，免疫球蛋白功功能能結(jié)構(gòu)蛋白：結(jié)構(gòu)蛋白：調(diào)節(jié)蛋白：調(diào)節(jié)蛋白：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：收縮蛋白：收縮蛋白：抗體蛋白：抗體蛋白：催化蛋白：催化蛋白：肌球蛋白肌球蛋白胰島素胰島素血紅蛋白血紅蛋白肌動(dòng)蛋白，肌球蛋白肌動(dòng)蛋白，肌球蛋白免疫

7、球蛋白免疫球蛋白蛋白酶蛋白酶第14頁(yè)/共44頁(yè)第十四頁(yè)，共44頁(yè)。 組成組成(z chn)成分成分單純單純(dnchn)蛋白：蛋白：結(jié)合蛋白：結(jié)合蛋白：指單純由氨基酸組成的蛋白指單純由氨基酸組成的蛋白(dnbi)質(zhì)。（白蛋白質(zhì)。（白蛋白(dnbi)，球蛋白球蛋白(dnbi)，組蛋白，組蛋白(dnbi)）指單純蛋白指單純蛋白(dnbi)和非蛋白和非蛋白(dnbi)質(zhì)類物質(zhì)結(jié)合，非蛋白質(zhì)類物質(zhì)結(jié)合，非蛋白(dnbi)質(zhì)物質(zhì)稱輔基。（核蛋質(zhì)物質(zhì)稱輔基。（核蛋白白(dnbi)，糖蛋白，糖蛋白(dnbi)，脂蛋白脂蛋白(dnbi)）第15頁(yè)/共44頁(yè)第十五頁(yè)，共44頁(yè)。（四）酶（四）酶是具有是具有(jy

8、u)高度催化活性的蛋白質(zhì)和高度催化活性的蛋白質(zhì)和RNA。酶的特性酶的特性(txng)高度的專一性高度的專一性高效高效(o xio)的催的催化能力化能力高度不穩(wěn)定性高度不穩(wěn)定性蛋白酶的分類蛋白酶的分類單純蛋白酶類單純蛋白酶類結(jié)合蛋白酶類：酶蛋白結(jié)合蛋白酶類：酶蛋白+輔基（非蛋白質(zhì)）輔基（非蛋白質(zhì)）=全酶全酶 酶：酶：第16頁(yè)/共44頁(yè)第十六頁(yè)，共44頁(yè)。第二節(jié) 核酸(h sun)第17頁(yè)/共44頁(yè)第十七頁(yè)，共44頁(yè)。（一）核酸的化學(xué)組成（一）核酸的化學(xué)組成(z chn)與種類與種類核酸核酸(h sun)的基本單的基本單位位單核苷酸單核苷酸戊糖戊糖磷酸磷酸含氮有機(jī)堿含氮有機(jī)堿核糖核糖脫氧核糖脫氧核

9、糖嘧啶：嘧啶：嘌呤：嘌呤：（堿基）（堿基）化 學(xué) 組 成第18頁(yè)/共44頁(yè)第十八頁(yè)，共44頁(yè)。第19頁(yè)/共44頁(yè)第十九頁(yè)，共44頁(yè)。ATP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)第20頁(yè)/共44頁(yè)第二十頁(yè)，共44頁(yè)。第21頁(yè)/共44頁(yè)第二十一頁(yè)，共44頁(yè)。核糖核糖脫氧脫氧(tu yng)糖苷鍵糖苷鍵核苷核苷酯酯 鍵鍵單單 核核 苷苷 酸酸第22頁(yè)/共44頁(yè)第二十二頁(yè)，共44頁(yè)。35磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵5 3 第23頁(yè)/共44頁(yè)第二十三頁(yè)，共44頁(yè)。DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能與功能第24頁(yè)/共44頁(yè)第二十四頁(yè)，共44頁(yè)。 DNA 的 結(jié) 構(gòu)DNA分子分子(fnz)中脫氧核苷酸的排列中脫氧核苷酸的排列順序。

10、順序。Watson和和 Crick提提出出(t ch)的的DNA雙雙螺旋結(jié)構(gòu)模型螺旋結(jié)構(gòu)模型二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA的雙鏈形成的雙鏈形成第25頁(yè)/共44頁(yè)第二十五頁(yè)，共44頁(yè)。第26頁(yè)/共44頁(yè)第二十六頁(yè)，共44頁(yè)。DNA的雙鏈形成的雙鏈形成(xngchng)3.4nm含含10個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)(jigu)模型模型第27頁(yè)/共44頁(yè)第二十七頁(yè)，共44頁(yè)。1.DNA分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷酸鏈圍繞著同一酸鏈圍繞著同一(tngy)中心軸形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。中心軸形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.兩條長(zhǎng)鏈的堿基

11、在雙螺旋內(nèi)側(cè)按堿基配對(duì)原則兩條長(zhǎng)鏈的堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)按堿基配對(duì)原則（A=T，G三三C）以氫鍵相連。）以氫鍵相連。3.相鄰堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)相鄰堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)36，間距，間距0.34nm，一個(gè)螺旋，一個(gè)螺旋包含包含10個(gè)堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)個(gè)堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)360，螺距為，螺距為3.4nm。Watson和和 Crick的的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)(jigu)模模型型第28頁(yè)/共44頁(yè)第二十八頁(yè)，共44頁(yè)。第29頁(yè)/共44頁(yè)第二十九頁(yè)，共44頁(yè)。DNA Models第30頁(yè)/共44頁(yè)第三十頁(yè)，共44頁(yè)。三種(sn zhn)DNA第31頁(yè)/共44頁(yè)第三十一頁(yè)，共44頁(yè)。 （三）DNA 的 功 能DNA是遺傳物質(zhì)其功能是：儲(chǔ)存

12、，復(fù)制(fzh)和傳遞遺傳信息。第32頁(yè)/共44頁(yè)第三十二頁(yè)，共44頁(yè)。（二）（二）RNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)與功與功能能RNA為單鏈可自身回折形成為單鏈可自身回折形成(xngchng)局部假雙鏈。局部假雙鏈。第33頁(yè)/共44頁(yè)第三十三頁(yè)，共44頁(yè)。RNA的種類的種類(zhngli)、分布、分布、功能功能細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)線粒體功能核蛋白體RNArRNAMt rRNA核糖體組分信使RNAmRNAMt mRNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAMt tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核內(nèi)不均一RNA HnRNA成熟RNA前體核內(nèi)小RNASnRNA參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)核仁小RNASnoRNArRNA的加工胞質(zhì)

13、小RNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別顆粒的成分第34頁(yè)/共44頁(yè)第三十四頁(yè)，共44頁(yè)。第35頁(yè)/共44頁(yè)第三十五頁(yè)，共44頁(yè)。非編碼(bin m)RNA 不編碼蛋白質(zhì)的RNA 在動(dòng)物的發(fā)育、分化、細(xì)胞增殖、凋亡和脂肪代謝過(guò)程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。 2005年美國(guó)懷特黑德研究中心和馬薩諸塞理工學(xué)院研究人員(rnyun)發(fā)現(xiàn)：人類基因組中1/3負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)合成的基因由微小RNA調(diào)控。第36頁(yè)/共44頁(yè)第三十六頁(yè)，共44頁(yè)。小小RNA（small RNA）第37頁(yè)/共44頁(yè)第三十七頁(yè)，共44頁(yè)。 小RNA 是一類20-30nt 的非編碼RNA 種類： 微小RNA(microRNA

14、,miRNA):約22nt, 小干擾RNA（small interfering RNA,siRNA):21-28nt piRNA(piwi- interfering RNA,piwi-RNA):26-31nt,在小鼠精子發(fā)育過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的，與PIWI蛋白(dnbi)家族成員結(jié)合調(diào)節(jié)精子成熟過(guò)程。第38頁(yè)/共44頁(yè)第三十八頁(yè)，共44頁(yè)。第39頁(yè)/共44頁(yè)第三十九頁(yè)，共44頁(yè)。nmicroRNA 的作用機(jī)制n是與mRNA 互補(bǔ)，讓mRNA 沉默(chnm)或者降解。第40頁(yè)/共44頁(yè)第四十頁(yè)，共44頁(yè)。第41頁(yè)/共44頁(yè)第四十一頁(yè)，共44頁(yè)。核酶：是具有(jyu)酶活性的RNA T.Cech首次發(fā)現(xiàn)，是在研究原生動(dòng)物喜熱四膜蟲(chóng)的rRNA剪接時(shí)觀察到。在除去所有蛋白質(zhì)后，剪接仍可完成； 在rRNA剪接過(guò)程中，前體rRNA能釋放出一個(gè)短鏈RNA。 能以一種高度專一的方式催化寡核苷酸的剪接。 核酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)這一傳統(tǒng)概念提出了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為生命起源問(wèn)題的探索提出了新的見(jiàn)解。 人們可以根據(jù)核酶結(jié)構(gòu)的模