医学细胞生物学第三章细胞的物质组成多媒体.ppt

上页结束返回下页第三章 细胞的物质组成第一节第一节 无机物无机物 思考题第二节 有机物返回上页结束返回下页细胞的元素组成细胞的元素组成常量元素（主要元素）：常量元素（主要元素）：lC、H、O、N占占90%lS、P、CI、Ca、Na、K、Mg、Fe占占9.9%微量元素：微量元素：lCu、Zn、Mn、Mo、Co、I占占0.1%上页结束返回下页 生物大分子生物大分子：蛋白质和核酸由于其分子量巨大、分子结构复杂并且具有复杂的生物活性，故称生物大分子水、水、 无机盐无机盐有机小分子物质有机小分子物质：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸有机大分子物质有机大分子物质：多糖类、脂类、蛋白质、核酸细胞的物质组成：细胞的物质组成： 无机物： 有机物上页结束返回下页 细胞生物化学反应的良好溶剂 调节并维持细胞内外的酸碱平衡 是细胞内物质运输的介质 吸收或散发热量、防止胞内温度剧变、保护细胞 水：水：上页结束返回下页无机盐l维持细胞内渗透压与酸碱平衡如钠、氯、钾、维维持细胞内渗透压与酸碱平衡如钠、氯、钾、维持细胞内渗透压，碳酸根离子、磷酸根离子等作为持细胞内渗透压，碳酸根离子、磷酸根离子等作为缓冲液，维持酸碱平衡缓冲液，维持酸碱平衡。

l作为酶的辅助因子作为酶的辅助因子 ， 如镁离子等如镁离子等l作为第二信使，调节代谢作为第二信使，调节代谢 ，如钙离子等如钙离子等l作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷脂中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的碘等脂中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的碘等l维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化上页结束返回下页l单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质；单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质； 五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分；五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分； 多形成糖蛋白和糖酯多形成糖蛋白和糖酯l脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分l核苷酸：核酸的组成单位核苷酸：核酸的组成单位l氨基酸：蛋白质的组成单位氨基酸：蛋白质的组成单位有机小分子上页结束返回下页蛋白质的组成单位：氨基酸 H | H2N C COOH | R细胞内有20种氨基酸，主要是R侧链不同上页结束返回下页图l核酸的组成单位：核苷酸核酸的组成单位：核苷酸 核苷酸核苷酸= =碱基碱基+ +戊糖戊糖+ +磷酸磷酸核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤：腺嘌呤嘌呤：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)嘧啶：胞嘧啶嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)上页结束返回下页碱基有五种碱基有五种： 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 尿嘧啶（U） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）上页结束返回下页OHH戊糖有两种：戊糖有两种： 核糖 脱氧核糖上页结束返回下页ATP（三磷酸腺苷酸）（三磷酸腺苷酸）上页结束返回下页cAMP（环化腺苷酸）（环化腺苷酸）上页结束返回下页cGMP（环化鸟苷酸）（环化鸟苷酸）上页结束返回下页有机大分子物质有机大分子物质l多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖）多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖） 多糖（淀粉、糖元）多糖（淀粉、糖元）l脂类：脂肪脂类：脂肪 类脂（磷脂、糖脂和类固醇）类脂（磷脂、糖脂和类固醇）l核酸核酸l蛋白质蛋白质上页结束返回下页核酸遗传信息的载体核酸遗传信息的载体细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质，又称遗传物质。

细胞中核酸分两大类： 核糖核酸（核糖核酸（ RNA RNA ） 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（ DNA DNA ）上页结束返回下页DNA与与RNA组成上的比较组成上的比较: DNA RNA碱基碱基 A、G、C、T A、G、C、U核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖磷酸磷酸 磷酸磷酸 磷酸磷酸DNA和RNA的组成单位是核苷酸，分别为脱氧核糖核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）上页结束返回下页脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸(dNMP)ldAMPldTMPldGMPldCMP上页结束返回下页核糖核苷酸核糖核苷酸(NMP)lAMPlGMPlTMPlCMP上页结束返回下页 核苷酸与核苷酸之间核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形通过磷酸二酯键连接形成多核苷酸链成多核苷酸链. . （核酸的基本结构）（核酸的基本结构）|糖苷键磷酸二酯键磷酸二酯键：核苷酸与核苷酸与核苷酸之间连接的核苷酸之间连接的两个两个磷酸酯键磷酸酯键上页结束返回下页图2-11 DNA双链形成两条多核苷酸链反向两条多核苷酸链反向平行排列，脱氧核糖平行排列，脱氧核糖与磷酸残基排列在长与磷酸残基排列在长链的外侧，碱基位于链的外侧，碱基位于长链内侧，碱基之间长链内侧，碱基之间以氢键相连接，连接以氢键相连接，连接规律是规律是A A与与T T互补，形互补，形成两个氢键即成两个氢键即A=TA=T；G G与与C C互补，形成三个氢互补，形成三个氢键即键即G G三三C C。

上页结束返回下页nmnmDNA双链围绕个“中心轴”向右盘旋形成双螺旋状结构的分子nmnmnmnm上页结束返回下页l由两条走向相反的互补核苷酸链围绕一由两条走向相反的互补核苷酸链围绕一个个“中心轴中心轴”向右盘旋形成双螺旋状向右盘旋形成双螺旋状l脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，构成构成DNADNA分子的骨架，不携带遗传信息分子的骨架，不携带遗传信息l碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间以氢键相连接，连接规律是以氢键相连接，连接规律是A A与与T T互补，互补，即即A=TA=T；G G与与C C互补，即互补，即G G三三C C，这种有规，这种有规律的对应排列，称为律的对应排列，称为“碱基互补原则碱基互补原则”四种碱基（四种碱基（A A、T T、C C、G G）的排列顺序称）的排列顺序称碱基序列，携带遗传信息碱基序列，携带遗传信息lnmnmnmnmDNA的分子结构的分子结构Watson和和Crick模型模型上页结束返回下页常用碱基序列代表常用碱基序列代表DNA链链它代表遗传信息，书写、识读方便碱基序列的多样性即是DNA的多样性。

如： 5-AGCTAATGGCC-33-TCGATTACCGG-5上页结束返回下页DNA分子的主要功能： 储存储存遗传信息；遗传信息； 复制复制遗传信息遗传信息; ; 传递传递遗传信息遗传信息 ； 转录 翻译 DNA mRNA 蛋白质 逆转录 （中心法则）上页结束返回下页DNADNA分子的结构特点分子的结构特点l稳定性稳定性-DNA-DNA的双螺旋结构很稳定，是遗传的双螺旋结构很稳定，是遗传物质稳定性的基础高温达物质稳定性的基础高温达9090度时碱基间氢度时碱基间氢键断裂（变性），低温时又互补配对（复性）键断裂（变性），低温时又互补配对（复性）PCRPCR反应的分子基础反应的分子基础l多样性多样性- -遗传信息多样的分子基础遗传信息多样的分子基础上页结束返回下页DNA分子的变性与复性上页结束返回下页 单链结构或假双链结构（部分区域链内 碱基配对形成） 如rRNA和tRNA和结构RNARNA分子的结构分子的结构上页结束返回下页上页结束返回下页tRNA三叶草形反密码子环反密码子环氨基酸臂氨基酸臂D环环T CG环环tRNA上页结束返回下页上页结束返回下页细胞中细胞中RNARNA的种类主要有三大类的种类主要有三大类l作为信息载体即翻译的模板 mRNAl作为翻译的工具，携带氨基酸tRNAl作为翻译的机器，组成核糖体rRNA注：m: messenger t: transfer r: ribosomal上页结束返回下页 mRNA tRNA rRNA 含量 5-10% 5-10% 80-90%分子量 1105 -2106 3 104 0.36 108沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S结构 线形 三叶草形 线形、假双链功能 信息模板 携带氨基酸工具 形成核糖体rRNA、 tRNA、 mRNA比较如下上页结束返回下页 DNA RNA 组成 脱氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 细胞核 细胞质 胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量 结构 双链 单链 双螺旋结构 三叶草形、线形、发夹形 功能 贮存遗传信息 表达遗传信息 传递遗传信息两类核酸的比较两类核酸的比较上页结束返回下页蛋白质生命现象的载体蛋白质生命现象的载体头发是蛋白质头发是蛋白质皮肤是蛋白质皮肤是蛋白质肌肉是蛋白质肌肉是蛋白质指甲是蛋白质指甲是蛋白质.上页结束返回下页氨基酸之间脱水形成肽键氨基酸之间脱水形成肽键 多个氨基酸通过肽键连接为多肽链多个氨基酸通过肽键连接为多肽链( (蛋白质蛋白质的基本结构的基本结构) )上页结束返回下页 蛋白质的结构蛋白质的结构：基本结构：一级结构基本结构：一级结构三维结构：二级结构三维结构：二级结构 三级结构三级结构 四级结构四级结构上页结束返回下页一级结构：FQ H L C G SV NFQ R L C G ST NFQ R L C G SV NHELFQ T L C G SR N.氨基酸之间通过肽键连接形的成多肽链。

氨基酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列顺序 多肽链的数目 链内及链间二硫键的数目和位置上页结束返回下页人胰岛素分子特定的一级结构 氨基酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列顺序 多肽链的数目 二硫键数目和位置上页结束返回下页任何一个有活性的蛋白质分子，它的多肽链都任何一个有活性的蛋白质分子，它的多肽链都不是呈直线形伸展，而是经过折叠和盘曲构成不是呈直线形伸展，而是经过折叠和盘曲构成特定的三维结构折叠和盘曲是在几个级别上特定的三维结构折叠和盘曲是在几个级别上进行的二级结构：在一级结构的基础上形成二级结构：在一级结构的基础上形成三级结构：在二级结构的基础上形成三级结构：在二级结构的基础上形成四级结构：在三级结构的基础上形成四级结构：在三级结构的基础上形成三维结构上页结束返回下页多肽链借助氨基酸残基间氢键的相互吸引，多肽链借助氨基酸残基间氢键的相互吸引，按一定方式折叠、盘曲形成螺旋状或片层按一定方式折叠、盘曲形成螺旋状或片层状结构如状结构如a-a-螺旋和螺旋和B-B-折叠 主要连接键是氢键主要连接键是氢键二级结构：上页结束返回下页蛋白质的二级结构: 螺旋 折叠上页结束返回下页二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有一定二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有一定功能结构域的结构；功能结构域的结构； 主要维系键有氢键、离子键和疏水键。

主要维系键有氢键、离子键和疏水键只有一条多肽链构成的蛋白质，在三级结构上即（只有一条多肽链构成的蛋白质，在三级结构上即有生物活性，无四级结构有生物活性，无四级结构三级结构上页结束返回下页上页结束返回下页四级结构：四级结构：亚基：一条多肽链形成经过一、二、三级结形成的亚基：一条多肽链形成经过一、二、三级结形成的一个结构域称为亚基（亚基间由一个结构域称为亚基（亚基间由非共价键非共价键连接）如血红蛋白由四条肽链组成，即由四个亚基聚如血红蛋白由四条肽链组成，即由四个亚基聚结形成注：人胰岛素虽有现两条多肽链组成，但由于注：人胰岛素虽有现两条多肽链组成，但由于肽链间由二硫键盘连接，所以无四级结构肽链间由二硫键盘连接，所以无四级结构亚基聚结的结构，包括亚基的数目，类型、结构和布局上页结束返回下页上页结束返回下页上页结束返回下页 蛋白质的结构总结：蛋白质的结构总结：一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、 二硫键数目和位置；（肽键）二硫键数目和位置；（肽键）二级结构：多肽链折叠、盘曲形成螺旋状或片层状二级结构：多肽链折叠、盘曲形成螺旋状或片层状 结构，如结构，如a-a-螺旋和螺旋和B-B-折叠；（氢键）折叠；（氢键）三级结构：二级结。