生物信息学的生物学基础优秀课件

非G
B
G or T or C
非A
V
G or C or A
非T(非U)
D
G or A or T
非C
N
G or A or T or C 任意碱基
扩展的遗传学字母表或IUPAC编码
核酸
DNA的一级结构
（1）DNA的碱基组成
（i） A=T , G=C （ii） A+G=C+T
（2）DNA的一级结构
由A、T、C、G四种脱氧核苷酸通过3‘、5’磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA 分子的一级结构
生物信息学的生物学基础优秀 课件
第二章 生物信息学的生物学基础
调查：
咱们已经具备了怎样的生 物学基础？
普通生物学
细胞
遗传 进化
分子生物学
—— 研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功 能和相互关系
—— 研究生物大分子在生命活动中的重要性、规 律性，从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘
生物信息学 生物信息是： 核酸 和蛋白质
提纲
细胞 蛋白质 核酸 研究手段
Question 1
生命活动的基本单位是 什么？？？
细胞
生命的精致
生命不息， 细胞活动不止
细胞
细胞活动不止
细胞
两类细胞：
原核细胞：细菌、蓝细菌、原绿藻 真核细胞：如真菌、动物、植物
思考：原核和真核细胞的区别？？？
细胞
原核细胞
主要特点：
1.遗传物质仅一个环状DNA或RNA 2.无细胞核，无核膜 3.无细胞器,无细胞骨架 4.以无丝分裂或出芽繁殖
蛋白质
折叠
蛋白质的结构
在多肽链之间或一条肽链的肽段之间靠氢键联结 而成的锯齿状片层结构
蛋白质
转角
蛋白质的结构
在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折， 由4个连续的氨基酸组成。（大多Phe, Gly组成）
蛋白质
蛋白质的结构 蛋白质的三级结构
α螺旋 疏水核心
Zn β折叠
在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象
代表生物: 支原体,细菌,兰藻,螺旋藻(人类未来的蛋白质
食物新来源)
细胞
真核细胞
主要特点：
1.遗传物质主要聚集在染色体上 2.有细胞核，有核膜 3.有细胞器,有细胞骨架 4.有丝分裂和减丝分裂
代表生物: 酵母，动物和植物等。
细胞
真核细胞
三大结构体系 1. 细胞核系统: 遗传信息表达系统 2. 骨架系统: 细胞质, 细胞核等的骨架系统 3. 膜系统: 质膜,内膜系统,细胞器
核酸
RNA和核糖体
RNA是单链分子,RNA主要有三种 :
信使RNA（mRNA）- 转录遗传信息 核糖体RNA（rRNA）- 蛋白质合成 转运RNA（tRNA）- 转运氨基酸
核糖体是蛋白质合成的场所，核糖体主要由 蛋白质分子和rRNA组成
核酸
反密码子
RNA和核糖体
16S rRNA可识别mRNA起始位点
蛋白质
蛋白质的结构
蛋白质
蛋白质的结构
蛋白质的一级结构 （primary structure）
蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的序列 （包括二硫桥的位置）
蛋白质
蛋白质的结构
1953年，桑格所测定的牛胰岛素序列
蛋白质
蛋白质的结构 蛋白质的二级结构
（secondary structure ）
蛋白质 蛋白质的结构
蛋白质的四级结构
组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式， 多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键
蛋白质 蛋白质结构与功能的关系
一级结构 即氨基酸顺序
高级结构
生物学功能
（1）蛋白质一级结构与功能的关系 序列分析
（2）蛋白质空间构象与功能的关系 结构分析
细胞 蛋白质 核酸 研究手段
细胞
真核细胞的分裂
细胞
真核细胞
思考题：遗传物质基本一样的细胞，为 什么形成细胞群的功能千变万化？
细胞分化， 基因表达模式，
蛋白的修饰
Question 2
生命活动的执行者是什 么？？？
蛋白质
蛋白质
Baidu Nhomakorabea
20种标准氨基酸
氨基酸名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 亮氨酸
苯丙氨酸 脯氨酸
甲硫氨酸 色氨酸
二级结构主要有以下几种形式：
（i）螺旋 （ii）折叠 – 平行折叠 反平行折叠 （iii）转角 – 连接作用”U”型结构（大多Phe, Gly组成） （iv）无规卷曲-没有确定规律性的肽链构象，但仍是紧密有序的稳定结构 （v）无序结构
多肽链中有６０％的区段为螺旋和折叠
蛋白质
螺旋
蛋白质的结构
肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。
核糖体 mRNA
tRNA
氨基酸
新生肽链
mRNA， tRNA，rRNA
核酸
遗传密码的基本特征
密码无标点符号 密码的简并性（degeneracy） 特殊密码子
核酸
中心法则
复制
转录
DNA 逆转录
RNA 复制
翻译
调控 蛋白质
核酸 基因
基因具有几个重要的特征：
基因是一种相对独立的遗传信息单位； 基因是一段DNA分子，遗传信息贮存在DNA中； 基因通过指导合成蛋白质或RNA，进而产生生理功 能，或影响其他基因的表达。
半胱氨酸
英文缩写 Gly Ala Val Ile Leu Phe Pro Met Trp Cys
简写 G A V I L F P M W C
氨基酸名称 丝氨酸 苏氨酸
天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸 组氨酸
天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸
英文缩写 Ser Thr Asn Gln Tyr His Asp Glu Lys Arg
简写 S T N Q Y H D E K R
蛋白质
20种标准氨基酸 按照侧链化学性质的不同分为：
极性氨基酸（容易与水分子形成氢键 ）
Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr、Gly
带电氨基酸
His、Arg、Lys（+）碱性氨基酸 Asp、Glu（-）酸性氨基酸
疏水性氨基酸
Ala、Val、Leu、Ile、Phe、 Trp 、Pro和Met
核酸
核酸的化学结构
碱基+戊糖
碱基
核苷 + 磷酸
聚合
核苷酸
核酸
戊糖
磷酸
符号 含义
G
G
说明
鸟嘌呤
A
A
T
T
C
C
R
G or A
Y
T or C
M
A or C
K
G or T
S
G or C
腺嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 嘌呤 嘧啶 氨基 酮基 强氢键（3个氢键）
W
A or T
弱氢键（2个氢键）
H
A or C or T
细胞
真核细胞
细胞
真核细胞
细胞的主要构成部分：
细胞核 细胞膜 细胞器 细胞质
细胞
细胞核
真核细胞中的细胞控制中心 包含遗传信息（染色质） 与细胞质中的其它细胞器通讯
细胞
细胞膜
细胞膜的最重要的 特征是？？
半透性
细胞
细胞器
线粒体：能量加工厂 内质网：蛋白质和脂肪合成场所 高尔基体：加工和包装的场所 溶酶体：水解酶催化降解的场所