001细胞的分子基础

Maurice Hugh Frederick Wilkinswith a plaque celebrating his achievements, at Strand Campus, King's College, London, c.1999. Permission Maurice Hugh Frederick Wilkins
• Walter Gilbert
• Born:21 March 1932, Boston, MA, USA
• Affiliation at the time of the award: Harvard University, Biological Laboratories, Cambridge, MA, USA
示环核苷酸的形成
4.核苷酸和多核苷酸
5).DNA和RNA的比较
(See：P27)
二. 核酸
(二).Structure of deoxyribonucleic acid，DNA
1.B型DNA(B-DNA)结构:
在相对湿度为92%时所得到的DNA纤维; 双螺旋模型的依据:
1).Chargaff(1949-1951)等的化学分析,发现: ①. T + C = A + G； ②. A = T； ③. G = C； ④. A + T ≠ G + C；
由克里克夫 人和美术家 奥迪勒设计 的DNA示意图
In Stockholm for their Nobel Prizes, December 1962: Maurice Wilkins, John Steinbeck, John Kendrew, Max Perutz, Francis Crick, and James D Watson.
参与构成DNA和RNA的碱基、核苷及相应的核苷酸
4.核苷酸和多核苷酸
2).各种核苷酸
dAMP的结构
dADP的结构
dATP的结构
4.核苷酸和多核苷酸
3).多核苷酸(polynucleotide)
4.核苷酸和多核苷酸
4).环核苷酸(cyclic nucleotide)
cAMP(cyclic adenosine monophosphate) cGMP(cyclic guanosine monophosphate)
2).β片层折叠; 3).胶原三股螺旋;
3. 蛋白质的三级结构： 化学键：氢键，二硫键；疏水键，离 子键； 在各种二级结构的基础上再进一步盘 曲或折叠形成的三维空间结构。 4. 蛋白质的四级结构： 化学键：非共价键； 具有二条或二条以上独立三级结构的 多肽链通过次级键的组合而形成的空间结构。
Pleated Sheet of Secondary Structure
胶原三股螺旋(from Schmid,1982)
A：原胶原分子的螺旋; B：三个原胶原分子 相互扭旋而形成的三股螺旋
Tertiary Structure
Quaternary Structure
一. 蛋白质
(三).蛋白质的功能
1953年4月25日，英国著名的科学期 刊《自然》杂志发表了沃森、克里克的一篇 优美精炼的短文，宣告了DNA分子双螺旋结 构模型的诞生。这一期杂志还发表了富兰克 琳和威尔金斯的两篇论文，以实验报告和数 据分析支持了沃森、克里克的论文。
这一年，沃森年仅25岁，克里克也只 有37岁，尚未获得博士学位。
Ca2+
钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
三. 有机小分子 (一).糖类
由C、H、O三种元素组成; 通式：(CH2O)n或Cn(H2O)n; 1.糖的分类:
1).单糖：戊糖和己糖； 2).低聚糖(寡糖)； 3).多糖;
多糖
淀粉; 糖原； 纤维素；几丁质等；
2.糖的作用:
结构成分; 生物体内的能量来源; 中间代谢产物; 信息分子; 解毒作用; 润滑保护作用;
• Affiliation at the time of the award: University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom
• Paul Berg
• Born:30 June 1926, New York, NY, USA
• Affiliation at the time of the award: Stanford University, Stanford, CA, USA
Nobel Prize winners, December 1962： Maurice Wilkins, Max Perutz, Francis Crick, John Steinbeck, James D Watson, John Kendrew (UPI/Bettman) Permission: Corbis.
低聚糖(寡糖) 二糖: 乳糖=葡萄糖+半乳糖 蔗糖=葡萄糖+果糖 麦芽糖=葡萄糖+葡萄糖 寡糖链：作为细胞膜的成分之一；
直链淀粉 淀粉
支链淀粉
糖原
一个脂肪分子的结构【甘油三硬脂酸酯】 (示饱和脂肪酸)
一个脂肪分子的结构〔甘油三亚油酸酯〕 (示不饱和脂肪酸)
磷脂酸：甘油+脂肪酸+磷酸
第二节 细胞的大分子物质
一. 蛋白质
(一).蛋白质的分子组成单位― 氨基酸
亮氨酸 疏水性的
丝氨酸 亲水性的
一. 蛋白质
(二).蛋白质的分子结构
1. 蛋白质的一级结构： 化学键：包括肽键，二硫键； 氨基酸的种类、数目和排列顺序； 2. 蛋白质的二级结构： 化学键：氢键； 类型：1).α螺旋;
阳离子在细胞中的作用：
离子种类
在细胞中的作用
Fe2+或 Fe3+
血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白的 成分
Na+
维持膜电位
K+
维持膜电位、参与蛋白质合成和某些酶促合成
Mg2+
叶绿素、磷酸酶、Na+-K+泵
Mn2+
肽酶
Cu2+
酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶
Co2+
肽酶
Mo2+
硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶
蛋白质的功能： 结构功能； 运输和传导功能； 收缩和运动功能； 免疫保护和防御功能； 运输和储存功能； 调节功能； 遗传调控功能； 其他功能；
二. 核酸
(一).核酸的化学组成和分子 结构
核酸的水解及其产物
1.戊糖
ribosome & deoxyribosome
第三章 细胞的分子基础
Molecular Basis of Cell
第一节 细胞的小分子物质
细胞是生物体的结构和功能的基本单位
构成细胞的物质：原生质(protoplasm) ----又称生命物质;
组成原生质的化学元素：必需元素; 大量元素(99.99%) 微量元素(0.01%) 无机化合物
化合物 有机化合物
2).X射线衍射的研究:
Rosalind Franklin (25 July 1920~16 April 1958)和改变 历史的51号照片。
• Maurice Hugh Frederick Wilkins
• Born: 15 December 1916, Pongaroa, New Zealand
2.பைடு நூலகம்氮碱基
1).嘌呤碱基(purine base)
2.含氮碱基
2).嘧啶碱基(pyrimidine base)
3.核苷(nucleoside)
戊糖 + 含氮碱基
戊糖及其核苷的形成
4.核苷酸和多核苷酸
1).核苷酸(nucleotide)
戊糖 + 含氮碱基 + 磷酸 或 (核苷 + 磷酸)
三.有机小分子 (二).脂类
脂类的构成：脂肪酸+醇 酯及其衍生物(即 脂肪和类脂以及其他一些物质的总称)。
脂类的性质：脂类不溶于水，只溶于非极性 的有机溶剂。
1.脂肪：一分子甘油 + 三分子脂肪酸 = 甘油三脂肪酸酯(甘油三酯);
2.类脂：包括磷脂、糖脂与甾醇类(固醇类); 3.固醇类：包括胆固醇、胆汁酸和固醇类激素 等;
一. 水
水是原生质最基本的物质，是构成原生质中 最多的一项;
水是生命活动中最重要的介质; 水在细胞中的存在形式:自由水(95％)和结 合水(5％)；活细胞的含水量不低于75％。 水的特有属性： 1. 水分子是偶极子； 2. 水分子间可形成氢键； 3. 水分子可解离为离子；
二. 无机盐
The Nobel Prize in Chemistry 1980 to them：
“for their contributions concerning the determination of base sequences
in nucleic acids”
Alpha Helix of Secondary Structure
生
无机化合物 (inorganic
水(water)
命 compound) 无机盐(inorganic salt)
的
糖类(carbohydrates)
物 质
有机化合物
脂类(lipid)
基 础
(organic compound)
蛋白质(protein) 核酸(nucleic acid)
维生素(vitamin)
The Nobel Prize in Chemistry 1958 to him：
“for his work on the structure of proteins, especially that of insulin”
• Frederick Sanger
• Born:13 August 1918, Rendcombe, United Kingdom
• Died: 5 October 2004, London, United Kingdom
• Affiliation at the time of the award: London University, London, United Kingdom
• Maurice Hugh Frederick Wilkins in 1999
磷脂：甘油+脂肪酸+磷酸+含氮碱 卵磷脂
磷脂分子模型
胆固醇
胆固醇分子结构(A)及其在细胞膜中的位置(B)
4.脂类的功能：
能量的储存； 生物膜的骨架； 电与热的绝缘体； 信号传递； 酶的激活剂；
(三).氨基酸 (四).核苷酸（详见后述）
第三章 细胞的分子基础
Molecular Basis of Cell
The Primary Structure of Protein
胰岛素分子的一级结构(示二硫键)
• Frederick Sanger
• Born:13 August 1918, Rendcombe, United Kingdom
• Affiliation at the time of the award: University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom
• Max Ferdinand Perutz
• Born: 19 May 1914, Vienna, Austria
• Died: 6 February 2002, Cambridge, United Kingdom
• Affiliation at the time of the award: MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, United Kingdom
• John Cowdery Kendrew
• Born: 24 March 1917, Oxford, United Kingdom
• Died: 23 August 1997, Cambridge, United Kingdom
• Affiliation at the time of the award: MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, United Kingdom
以离子状态存在；占细胞总量的1%以下; 在细胞中的作用: 1).构成生物体某些结构的重要成分; 2).酶、激素或者维生素的重要成分； 3).参与细胞内的物质运输和信号传导; 4).与细胞内外渗透压的调节有关；构成生物体 的缓冲系统； 主要的阴离子有Cl－、PO4－和HCO3－，其中 磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要： ①：在细胞的能量代谢中起着关键作用； ②：是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成 成分； ③：调节酸碱平衡;