生细胞的物质基础.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四节 细胞的物质基础,元素基础,分子基础,一、元素基础,1,、必需元素,：新陈代谢或生长发育所必需的元素。,大量元素（宏量元素）,：成人每日需要大于,100mg,C H O N K Na Ca P Mg Cl S,微量元素（痕量元素）,Fe,Zn,I,Se,F Cu Mo,Mn,Cr Si Co,等,2,、非必需元素,摄入少量不会产生严重病理现象：,Al,摄入微量即出现病态或新陈代谢严重障碍：,Hg,，,Pb,在生命元素中，,碳原子具有特别重要的作用，碳原子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基本结构。,碳骨架,结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质,、,水是无机离子和大分子物质的天然溶剂，也是原生质的分散介质,溶解大多数的有机物和无机物,所有生物化学反应都需要水,排出代谢产物如尿素或多余的盐分,细胞各种生理活动的场所,人体血液的组成主要是水（,90,）,参与细胞的各种代谢活动,保护作用（,水能吸收热量；水的蒸发热较高,）,维持细胞内外的离子及酸碱平衡,生命的基本单位,细胞,微量元素：,Fe,，,Zn,，,I,生命的基本单位,细胞,2,、,无机盐,（通常以离子状态存在）,含量很少，约占,1,。盐在细胞中解离为离子，离子的浓度除具有调节,渗透压,和,维持酸碱平衡,的作用外，还有许多重要的作用。,主要的阴离子有,Cl,、,HPO,4,2,和,HCO,3,，其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要。,主要的阳离子有：,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,2+,、,Fe,3+,、,Mn,2+,、,Cu,2+,、,Co,2+,、,Mo,2+,。,3,、,糖类,来自于光合作用，资源丰富，是,人类食物中的主要供能者,。可以在体内转变为脂肪。,糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质,葡萄糖,是细胞的能源物质，在葡萄糖分解过程中，释放的能量用以合成三磷酸腺苷（,ATP,），供细胞生命活动的需要。,糖类分类：,单糖,单糖,的分子式,（,CH,2,O,）n,，是细胞主要的能源以及构成某些大分子物质的原料。,五碳糖（戊糖）：核糖、脱氧核糖,六碳糖（己糖）：,葡萄糖,、果糖、,半乳糖,、甘露糖,寡糖,（低聚糖）,双糖,蔗糖、麦芽糖、乳糖,三糖、四糖,棉籽糖,多糖,能水解成许多单糖的高分子化合物,营养,储备多糖,淀粉、糖原,结构多糖,纤维素、几丁质,(,含氮的多糖,),4,、,脂类,：结构物质、能量物质。,脂类是,脂肪、磷脂、糖脂、类固醇、蜡、类胡萝卜素等类化合物的总称,脂类的理化特点：,难溶于水，而易溶于非极性有机溶剂,脂类的基本组成单位：,脂肪酸,脂类的分类,脂肪：中性脂肪（,三脂酰甘油或称甘油三脂,）,油,类脂：磷脂,糖脂,类固醇等,脂类的功能,脂类是生物膜的主要成分,；,是储存能的分子,，,脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍,。,生物表面的保护层,/,保持体温,/,生物活性物质,脂类的主要组成元素,C,、,H,、,O,但,O,的含量低，,C,、,H,元素比例高，有的脂类还含有,P,、,N,脂类的基本组成单位：,脂肪酸,CH,3,(CH,2,)nCOOHn,10,20,脂肪酸,1),饱和脂肪酸：,硬脂酸（,stearic acid,）,软脂酸（,palmitic acid,）,2),不饱和脂肪酸：,油酸（,oleic acid,）,亚油酸（,linoleic acid,）,亚麻酸（,linolrnic acid,）,花生四烯酸（,arachidonic acid,）,中性脂肪（三脂酰甘油或称甘油三脂,）和,油（植物中）,(b)A triglyceride,三脂酰甘油,类脂,磷脂,：是构成生物膜的基本成分，也是许多代谢途径的参与者。分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类。,糖脂,：糖脂也是构成细胞膜的成分，与细胞的识别和表面抗原性有关。,类固醇类,磷脂是生物膜脂质双层,的主要成分，,磷酸胆碱一端为极性的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾,，,其中一个脂肪酸通常含不饱和双键，因此总有点弯折,类固醇类,又称甾类化合物，其中,胆固醇,是构成,动物膜,的成分，与膜的通透性有关。另一些甾类化合物是激素类,（,脂溶性激素,）,，如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等，是重要的生物活性物质和信号分子。,5,、,蛋白质,生物大分子 分子量在数千以上,细胞的主要结构成分,，一个细胞中约含有,10,4,种蛋白质，分子的数量达,10,11,个。,机体的重要组成部分,，是除水外含量最多的养分，占细胞干重的,50%,。,提供能量、转化为糖和脂肪。,蛋白质的种类,:,1,）,化学组成：,单纯蛋白：,只有氨基酸组分,如清蛋白,结合蛋白：,氨基酸组分,+,其他组分（辅基）,如脂蛋白、糖蛋白、核蛋白等,2,）,蛋白质外形,：,纤维蛋白：,角蛋白、纤维蛋白原,球形蛋白：血红蛋白、多数酶蛋白、抗体等,3,）,蛋白质功能,：,结构蛋白,胶原蛋白、丝蛋白、角蛋白等,调节蛋白：激素,抗体蛋白：免疫球蛋白,催化蛋白,：酶等（全酶酶蛋白辅酶）,转运蛋白：载体蛋白、通道蛋白等,蛋白质的功能：,1,）,结构和支持：如胶原蛋白，蚕丝蛋白,2,）催化：如酶类，胰蛋白酶,3,）运输：如血红蛋白，转铁蛋白,4,）运动：如肌动蛋白；微管蛋白,5,）功防：如毒素、抗体、重金属结合蛋白,6,）信息,传递,、,调节,：激素（如胰岛素，神经生长因子、受体）、跨膜受体蛋白（接受信号）,7,）储藏：如乳汁蛋白，卵白蛋白，种子蛋白,此外，基因的表达、调控和人类高级神经活动等都与蛋白质密切相关,蛋白质是一切生命现象的物质载体,结构单位,氨基酸,组成蛋白的氨基酸有,20,种,通式：,RCH(NH,2,)COOH,蛋白质的基本组成单位,元素组成：,C,、,H,、,O,、,N,和硫，有些蛋白质还含有少量的磷和金属元素。各种蛋白质的含氮量很接近，平均含氮量为,16%,不同氨基酸其,R,基各不相同，,R,基,的结构决定了,20,种氨基酸的特殊性质,蛋白质的分子结构,连接方式：肽键,肽键,H,2,O,肽键（,Peptide bond,）：一个氨基酸的,羧基,与另一个氨基酸的,氨基,缩水而成的酰胺键称为肽键（,CONH,）,蛋白质的基本结构形式,多肽链：,NHCHCONHCHCO,多肽链的方向性：从,N,末端指向,C,末端,一级结构（,primary structure,）,二级结构,(secondary structure),三级结构,(tertiary structure),四级结构,(quaternary structure),高级结构,蛋白质的一级结构,一级结构（线性结构）,：每一条特定的肽链都有其特异的氨基酸排列顺序,一级结构的连接键：,肽键；二硫键；,一级结构决定高级结构。,蛋白质的三级结构：,是在二级结构基础上进一步盘旋折叠而成特定空间构象；,维持三级结构稳定：,氢键 二锍键 盐键,蛋白质形成三级结构的驱动力是：,疏水作用,蛋白质的二级结构,：由每条多肽链再盘旋折叠而成二级结构,主要有,螺旋,（角蛋白）,折叠,（蚕丝、珠丝）,维持二级结构的力量为：,氢键,三级结构的基本单位结构域（,domain,）,三级结构的基本单位是结构域。,一个结构域指的是一条多肽链或能够独立折叠为稳定的三级结构的多肽链的一部分。,结构域也是一个功能单位，通常蛋白质中不同的结构域是和不同的功能相关的。,相同的结构域一般具有相同的功能,蛋白质的四级结构,许多球状蛋白分子含有两条或多条多肽链，这些多肽链间以非共价键,(,疏水键,),的方式相连接，聚合而成的更复杂的蛋白质四级结构。,每一条多肽链都有自己的三级结构，这样的多肽链被称作蛋白质的,亚基（,subunit,），,又被称作,亚单位。单独存在时一般无生物活性。,蛋白质的四级结构指的是各个亚基在寡聚蛋白质中的空间排布关系和蛋白质亚基之间的相互作用，它不考虑每个亚基自身的构象。,变性：,在某些理化因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变、生物活性丧失的现象称为变性。,变性不涉及一级结构的变化,6,、,核酸,细胞内贮存和传递遗传信息的生物大分子，由许多,核苷酸,通过磷酸二酯键相连而成。,DNA,（,D,eoxyribo,n,ucleic,a,cid,）脱氧核糖核酸,主要存在于细胞核内的染色体中，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信息的携带者,RNA,（,R,ibo,n,ucleic,a,cid,）核糖核酸,主要存在于细胞质中，在蛋白质合成中起重要作用，细胞核中也有,组 成,组成的核苷酸,磷酸,戊糖,碱基（符号）,磷酸,核糖,腺嘌呤（,A,）,AMP,鸟嘌呤（,G,）,GMP,胞嘧啶（,C,）,CMP,尿嘧啶（,U,）,UMP,脱氧核糖,腺嘌呤（,A,）,dAMP,鸟嘌呤（,G,）,dGMP,胞嘧啶（,C,）,dCMP,胸腺嘧啶（,T,）,dTMP,核酸的分子组成：,元素组成：,C,、,H,、,O,、,N,、,P,（,9,11,）,基本结构单位：,核苷酸,8,种,2,、,DNA,的分子结构,DNA,的一级结构,是核酸分子中核苷酸排列顺序及其连接方式，核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。,1,、核苷酸的链接方式：,35,磷酸二酯键,2,、核酸的基本结构形式：多核苷酸链,信息量：,4,n,末端：,5,端，,3,端,多核苷酸链的方向：,5,端,3,端（由左到右）,3,、表示方法：结构式、线条式、文字缩写,DNA,的二级结构,是,DNA,的,双螺旋结构模型,（平行、反向、互补）,氢键,碱基堆积力,离子键,DNA,双螺旋结构的特点：,1,、,DNA,分子由两条,DNA,单链组成,2,、,DNA,双螺旋结构是分子中两条单链之间基团相互识别和作用的结果,DNA,双螺旋结构的要点：,（）分子由两条走向相反的互补核苷酸链构成，一条为，另一条为，两条链均按同一中心轴呈右手螺旋。,的变性和复性,的变性（熔解）：,双螺旋结构破坏，双链解旋，分开为单链的过程。,变性因素：,加热,值改变等影响氢键的物理化学因素,复性（退火）：,变性后，适当地调整温度和值，分开的两条互补链可通过碱基配对重新形成双螺旋。,（,2,）,RNA,（三种）,分布：主要存在细胞质中，细胞核中也有,单链,，不存在碱基比例关系,局部能形成碱基对，出现双螺旋，不配对区域形成突起,(,环,),信使,RNA,（,mRNA,）是蛋白质的氨基酸序列的合成模板,(5%-10%),。,主要存在于细胞质中,转运,RNA,（,tRNA,）是氨基酸的转运工具,(10%-15%),。,主要存在于细胞质和核糖体中,核糖体,RNA,（,rRNA,）是蛋白质合成“工厂”核糖体的组成部分,(75%-80%),。,主要存在于核仁和核糖体中,一些小的,RNA,具有酶的活性,-RNA,催化剂也叫核酶（,Ribozyme,）。,