生命分子課件

1、3 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)Molecular Basis of Cell醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)Medical Cell Biology 蔡延森 cys_醫(yī)學(xué)生物學(xué)與遺傳學(xué)教研室細(xì)胞的分子基礎(chǔ) 細(xì)胞是由細(xì)胞膜包圍的一團(tuán)原生質(zhì)，分化為細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核 細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位細(xì)胞原生質(zhì)1原生質(zhì)（protoplasm）細(xì)胞內(nèi)生命物質(zhì)的總稱，由細(xì)胞質(zhì)（包括質(zhì)膜）和細(xì)胞核組成。2元素組成：基本元素- CHONPS微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Li.Ba 等各種元素在生物體內(nèi)以化合物形式存在 一般指碳元素以外各元素的化合物，如水、食鹽、硫酸等。絕大多數(shù)的無機(jī)化合物可以歸入氧化物、酸、堿、鹽四大類

2、。 是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物除外）或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偡Q無機(jī)化合物有機(jī)化合物碳基生命HONPSCarbon-based lifeC第一節(jié) 細(xì)胞的小分子物質(zhì)Sec 1 Small Molecular Substance of CellContents水1無機(jī)鹽2有機(jī)小分子3第一節(jié) 細(xì)胞的小分子物質(zhì)三、有機(jī)小分子（Small organic molecules）是細(xì)胞代謝過程中的中間產(chǎn)物，也是構(gòu)成生物大分子的基本單位。主要包括：?jiǎn)翁恰⒅舅?、氨基酸、核苷酸。單糖?monosaccharide ） 葡萄糖核糖脫氧核糖（CH2O）n

3、 甘油脂肪酸（ fatty acid） CH3（CH）n COOH功能：1、構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分2、分解產(chǎn)生能量磷脂甘油三酯（食用油）HC00HCH2NR氨 基 酸氨基酸通過肽鍵（peptide bond）相連形成多肽鏈（peptide chain）。（側(cè)鏈）（氨基）（羧基）戊糖pentose磷酸phosphate堿基baseA T G C UOne to ThreeOH核苷酸（ nucleotide）核苷nucleosideNucleotides chain基本化學(xué)鍵： 3，5磷酸二酯鍵第二節(jié) 細(xì)胞的大分子物質(zhì)Sec 2 Macromolecular Substance of Cell一、蛋

4、白質(zhì)（protein） 構(gòu)成細(xì)胞的主要成分，是各種生命物質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?；窘Y(jié)構(gòu)單位：氨基酸（amino acid）基本化學(xué)鍵：肽鍵（peptide bond）HC00HCH2NR氨 基 酸氨基酸通過肽鍵（peptide bond）相連形成多肽鏈（peptide chain）。（側(cè)鏈）（氨基）（羧基）肽鍵肽鏈N端C端（一）蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 分為四級(jí)結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)Four levels of protein structure并非所有蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)必須在三級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上才能表現(xiàn)出生物活性。注 意（二）蛋白質(zhì)的功能The functions of pro

5、tein二、核酸（ nucleic acid ）細(xì)胞內(nèi)貯存和傳遞遺傳信息的生物大分子物質(zhì)。基本結(jié)構(gòu)單位：核苷酸 基本化學(xué)鍵： 3，5磷酸二酯鍵戊糖pentose磷酸phosphate堿基baseA T G C UOne to ThreeOH基本結(jié)構(gòu)單位：核苷酸核苷nucleoside脫氧核苷酸(deoxyribose containing)核苷酸(ribose containing)核苷酸（ nucleotide）Nucleotides chain基本化學(xué)鍵： 3，5磷酸二酯鍵脫氧核糖核酸（DNA)核糖核酸（RNA)1953年Watson和Crick提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（一）DNA的

6、結(jié)構(gòu)Antiparellel Base pairing: AT GC Sugar-phosphate: outside bases: insideWatson and Crick,19535533堿基通過氫鍵配對(duì)Base pairing via hydrogen bondsHydrogen bondsHydrogen bondsA-T G-CDNA Models2. DNA的功能攜帶和傳遞遺傳信息。DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄The information flow in the cell 細(xì)胞內(nèi)信息傳遞過程（二）RNA的結(jié)構(gòu)Three forms Messenger RNA (mRNA)信使RNARibo

7、somal RNA (rRNA)核糖體RNATransfer RNA (tRNA) 轉(zhuǎn)運(yùn)RNAThe function of different RNA forms in protein synthesisMessenger RNA (mRNA) brings this RNA information out of the nucleus to the ribosomes where translation will occur. Transfer RNA (tRNA) reads 3 base pair units (codons) from the mRNA and brings the

8、corresponding amino acid to the growing polypeptide chain (this process is translation). Ribosomal RNA (rRNA)： over 80， is one of the components of ribosome. mRNA tRNA rRNA細(xì)胞中含量5%10% 5%10% 80%90%分子量（15) 1052X 106 ( 2.43) 104 (0.361.1) 106 大小懸殊 約有7080個(gè)單核苷酸沉降系數(shù)6S25S 4S 5.8S 、18S、28S結(jié)構(gòu)特征存在場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)或核糖體 細(xì)胞質(zhì)

9、或核糖體 細(xì)胞中的核糖體功能作用三種RNA分子的結(jié)構(gòu)特征和功能作用基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)。呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，柄部3，有CCA三個(gè)堿基，其相對(duì)端為基部呈環(huán)形，稱反密碼環(huán)，中央有三個(gè)堿基，為反密碼子。線形，某些節(jié)段可能成雙螺旋結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，并帶到核糖體上，作為合成蛋白質(zhì)的模板。運(yùn)輸活化的氨基酸到核糖體上的mRNA的特定位點(diǎn)，特定的tRNA運(yùn)輸特定的氨基酸。為蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所的核糖體的組成成分。由rRNA和核糖體蛋白組成核酶（ribozyme）具有酶活性的RNA分子。功能：它的重要作用之一是催化RNA特殊序列切割、斷裂反應(yīng)。 DNA RNA戊 糖 脫

10、氧核糖 核糖堿 基A G C T A G C U磷 酸磷 酸磷 酸核苷酸種類脫氧腺苷酸（dAMP) 腺苷酸（AMP） 脫氧鳥苷酸（dGMP) 鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（dCMP) 胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（dTMP) 尿苷酸（UMP） 結(jié) 構(gòu)雙 鏈 單 鏈存在部位主要存在細(xì)胞核中 主要存在細(xì)胞質(zhì)中功 能儲(chǔ)存，復(fù)制和傳遞遺傳信息 與遺傳信息表達(dá)有關(guān) DNA和RNA的比較復(fù)習(xí)與思考蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？不同類型的核酸在組成、結(jié)構(gòu)、分布和功能上有何區(qū)別？DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容和生物學(xué)意義是什么？4 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)Basic Structure of Cell第二節(jié) 細(xì)胞的一般特征Se

11、c 2 General Feature of Cell Structure一、細(xì)胞的基本共性（The basic common cell）所有細(xì)胞表面都有脂質(zhì)雙分子層與鑲嵌蛋白構(gòu)成的生物膜。所有細(xì)胞都具有DNA和RNA兩種核酸，作為遺傳信息儲(chǔ)存、復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。所有細(xì)胞都有核糖體。所有細(xì)胞都是以一分為二的方式進(jìn)行分裂增殖的。四、細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)（The general structure of the cell）顯微結(jié)構(gòu)（光鏡）：核、質(zhì)、膜三部分。亞微結(jié)構(gòu)（電鏡）： 膜相結(jié)構(gòu) 非膜相結(jié)構(gòu)單位膜（unit membrane）電鏡下觀察，膜性結(jié)構(gòu)的膜由兩側(cè)致密深色帶和中間一層疏松淺色帶構(gòu)成，把這三

12、層結(jié)構(gòu)形式作為一個(gè)單位，稱為單位膜。 膜相結(jié)構(gòu)（membranous structure）：由單位膜參加形成的所有結(jié)構(gòu)。包括：一網(wǎng)兩膜四體意義：區(qū)域化作用非膜相結(jié)構(gòu)第三節(jié) 原核細(xì)胞和真核細(xì)胞Sec 3 Prokaryotic and Eukaryotic Cells根本區(qū)別有無真正的細(xì)胞核。 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較特 征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小，1m10m較大，10m 100m細(xì)胞核無核膜、核仁（擬核）有核膜、核仁（真核）DNA環(huán)狀雙鏈，不與組蛋白結(jié)合線狀雙鏈，與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)細(xì)胞壁不含纖維素、主要由肽聚糖組成不含肽聚糖，主要由纖維素組成細(xì)胞器無（除核糖體外）有核糖體70S80S內(nèi)膜

13、系統(tǒng)無復(fù)雜細(xì)胞骨架無有轉(zhuǎn)錄與翻譯轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在胞質(zhì)中進(jìn)行細(xì)胞分裂無絲分裂無絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂復(fù)習(xí)與思考掌握：細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)；熟悉：細(xì)胞的基本共性、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)目。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別是什么？請(qǐng)你在閱讀相關(guān)資料后對(duì)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較提出新的補(bǔ)充。5 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性Cell Membrane Molecular Structure and Characteristic幾個(gè)重要的概念單位膜（unit membrane）電鏡下觀察，膜性結(jié)構(gòu)的膜由兩側(cè)致密深色帶和中間一層疏松淺色帶構(gòu)成，把這三層結(jié)構(gòu)形式作為一個(gè)單位，稱為單位膜。 細(xì)胞膜（cell

14、membrane） ：構(gòu)成細(xì)胞外層界膜的單位膜，又稱質(zhì)膜（ plasma membrane ）。細(xì)胞內(nèi)膜（intracellular membrane） ：核膜和構(gòu)成各種細(xì)胞器的膜。生物膜（ biomembrane ）：細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜統(tǒng)稱為生物膜。biological membrane = plasma membrane + intracellular membrane第一節(jié) 膜的化學(xué)組成Sec 1 The Chemical Composition of the Membrane概述主要由蛋白質(zhì)、脂類和糖類組成，此外還有水、無機(jī)鹽和金屬離子等。功能越復(fù)雜的膜其蛋白質(zhì)所占的比例越大，反之則小。

15、成分含量脂 質(zhì)30%-60%蛋白質(zhì)20%-70%糖 類2%-10%其 他水、無機(jī)鹽、金屬離子等一、膜脂（ Membrane Lipids）There are three major classes of lipids: 磷脂膽固醇糖脂磷脂為主細(xì)胞膜上的脂類，是細(xì)胞的基本組成成分，形成膜的基本骨架。（一） 磷脂（phospholipid）鞘氨醇磷脂酰乙醇胺 磷脂酰絲氨酸 磷脂酰膽堿 鞘磷脂 脂雙層在水環(huán)境中存在的三種形式： 單分子團(tuán) 頭部親水 尾部疏水 雙分子層脂質(zhì)體磷脂：均含有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)，形成親水頭部和疏水尾部，稱為雙親媒性分子或兼性分子。脂質(zhì)體（liposome）應(yīng)用：了解1、研究

16、膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)2、脂質(zhì)體中裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移在臨床治療中，3、脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體。（二） 膽固醇（cholesterol）極性羥基固醇環(huán)非極性脂肪酸鏈雙親媒性分子膽固醇與磷脂的碳?xì)滏溝嗷プ饔?，可阻止磷脂凝集成晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)膜脂的物理狀態(tài)具有調(diào)節(jié)作用。（三）糖脂（Glycolipids）為含一個(gè)或幾個(gè)糖基的脂類。大約占外層脂類分子的5%左右。半乳糖腦苷脂 GM1神經(jīng)節(jié)苷脂（最簡(jiǎn)單的糖脂）雙親媒性分子膜脂的共同特征：兼性分子（雙親媒性分子）非極性尾部疏水極性頭部親水 按照與膜的結(jié)合關(guān)系分類： 1、鑲嵌蛋白質(zhì)（mosaic protein ） 內(nèi)在蛋白質(zhì) 2、周圍蛋白質(zhì)（peripheral protein） 外在蛋白質(zhì)二、膜蛋白(membrane proteins) Six ways in which membrane proteins associate with the lipid bilayer.【了解】膜內(nèi)在蛋白和膜周邊蛋白比較名稱含量分布解離方法功能膜內(nèi)在蛋白70%80%鑲嵌于膜脂雙分子層中去垢劑受體、載體、酶等作用膜周邊蛋白20%30%主要分布于膜內(nèi)側(cè)改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度或PH值及加入金屬螯合劑等起細(xì)胞支架、