现代生物技术导论组成生物体的基本元件.pptx

现代生物技术导论组成生物体的基本元件生物小分子与生物大分子得关系生物小分子与生物大分子得关系生物小分子简介生物小分子简介生物大分子得形成生物大分子得形成生物大分子得高级结构生物大分子得高级结构一、生物小分子与生物大分子得关系一、生物小分子与生物大分子得关系二、生物小分子简介二、生物小分子简介1、水、水 水对生物体非常重要水对生物体非常重要水占生物体得水占生物体得60%以上得重量以上得重量地球上生命起源于水中地球上生命起源于水中,陆生生物得体内细陆生生物得体内细胞也生活在水环境中胞也生活在水环境中水得性质影响生命活动水得性质影响生命活动 如如:溶解性质溶解性质,酸碱度酸碱度,pH水影响生命活动得例子水影响生命活动得例子:肺泡在水环境中保证氧气和二氧化碳得交换肺泡在水环境中保证氧气和二氧化碳得交换水分子间氢键造成水得表面张力水分子间氢键造成水得表面张力,可使肺泡瘪可使肺泡瘪塌塌肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水得表面肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水得表面张力张力,就是肺泡胀开就是肺泡胀开2、氨基酸、氨基酸氨基酸就是同时具有氨基酸就是同时具有-氨基和氨基和-羧羧基得小分基得小分子。子。-碳原子碳原子具有具有-氨基和氨基和-羧羧基就是各种氨基酸得共性基就是各种氨基酸得共性各种氨基酸得区各种氨基酸得区别别在在侧链侧链基基团团R上上参与蛋白参与蛋白质合成得共有合成得共有20种天然氨基酸种天然氨基酸根据侧链结构和性质根据侧链结构和性质,可把可把20种氨基酸种氨基酸分成不同得组分成不同得组:疏水氨基酸疏水氨基酸:亮氨酸亮氨酸,异亮氨酸异亮氨酸,缬氨酸缬氨酸,苯丙氨酸苯丙氨酸亲水氨基酸亲水氨基酸:丝氨酸丝氨酸,苏氨酸苏氨酸,天冬酰氨天冬酰氨,酸性氨基酸酸性氨基酸:天冬氨酸天冬氨酸,谷氨酸谷氨酸碱性氨基酸碱性氨基酸:精氨酸精氨酸,赖氨酸赖氨酸含硫氨基酸含硫氨基酸:半胱氨酸半胱氨酸,甲硫氨酸甲硫氨酸含羟基氨基酸含羟基氨基酸:苏氨酸苏氨酸,丝氨酸丝氨酸,带环氨基酸带环氨基酸:酪氨酸酪氨酸,苯丙氨酸苯丙氨酸,色氨酸色氨酸10大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流必需氨基酸必需氨基酸:人体中不能合成得氨基酸人体中不能合成得氨基酸缬氨酸缬氨酸 精氨酸精氨酸亮氨酸亮氨酸 组氨酸组氨酸异亮氨酸异亮氨酸 婴儿还应加上这两种婴儿还应加上这两种苏氨酸苏氨酸 半必需氨基酸半必需氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸赖氨酸赖氨酸蛋氨酸蛋氨酸谷类作物中尤其缺乏此种氨基酸谷类作物中尤其缺乏此种氨基酸Ile Met Val Leu Trp Phe Thr LysIle Met Val Leu Trp Phe Thr Lys一一 家家 写写 两两 三三 本本 书书 来来 异亮、甲硫、缬、亮、色、苯丙、苏、赖甘丙缬亮异脂链甘丙缬亮异脂链;丝苏半甲羟硫添丝苏半甲羟硫添;天天谷精赖组酸碱谷精赖组酸碱;脯酪苯色杂芳环脯酪苯色杂芳环;门冬门冬酰胺谷酰胺酰胺谷酰胺;都有都有“密码密码”属常见属常见 20 种天然氨基酸除甘氨酸外种天然氨基酸除甘氨酸外,都带一个不对都带一个不对称碳原子称碳原子-碳原子碳原子,都有光学异构体都有光学异构体(镜映体镜映体)。已知已知19 种天然氨基酸均为种天然氨基酸均为L-型氨基酸。参与型氨基酸。参与蛋白质合成得也就是蛋白质合成得也就是L-型。型。氨基酸得功能氨基酸得功能:(1)作为组建蛋白质得元件作为组建蛋白质得元件(2)有得氨基酸或其衍生物具有生物活性有得氨基酸或其衍生物具有生物活性(代代谢调节、信号传递等谢调节、信号传递等)调味品调味品:味精味精谷氨酸钠谷氨酸钠3、单糖、单糖多羟基醛或多羟基酮称为糖。多羟基醛或多羟基酮称为糖。以葡萄糖为例以葡萄糖为例,葡萄糖就是六碳糖葡萄糖就是六碳糖天然单糖大多数就是天然单糖大多数就是D-型糖型糖,第五个第五个C得羟基在右边。得羟基在右边。吡喃型吡喃型C1上羟基位置不同吡喃型出现上羟基位置不同吡喃型出现-,-两种构型两种构型(1)C2-C5 均为不对称碳原子。六碳糖有均为不对称碳原子。六碳糖有16 种同分异构体。种同分异构体。(2)天然单糖在天然单糖在C5 位上羟基有固定结构方向位上羟基有固定结构方向,天天然单糖大多数就是然单糖大多数就是D-型糖。型糖。(3)在水溶液中葡萄糖在在水溶液中葡萄糖在C1-C5 之间脱水通过之间脱水通过氧桥相联成环状吡喃型氧桥相联成环状吡喃型(4)各个各个C 上羟基位于环上或环下上羟基位于环上或环下(5)C1 上羟基位置不同出现上羟基位置不同出现-,-两种构型两种构型单糖得生物功能单糖得生物功能:A、作为多糖得组成元件、作为多糖得组成元件B、作为燃料、作为燃料C、组成寡糖参与细胞信号传递、组成寡糖参与细胞信号传递4、核苷酸、核苷酸核苷酸分子由三个部分组成核苷酸分子由三个部分组成:碱基碱基:嘧啶、嘌呤嘧啶、嘌呤五碳糖五碳糖:核糖或脱氧核糖核糖或脱氧核糖磷酸磷酸 碱基碱基糖之间就是糖之间就是糖苷键糖苷键糖糖磷酸之间就是磷酸酯键磷酸之间就是磷酸酯键参加大分子核酸组成得共有参加大分子核酸组成得共有8种核苷酸种核苷酸DNA水解液水解液 RNA水解液中水解液中脱氧腺核苷酸脱氧腺核苷酸(dAMP)腺苷酸腺苷酸(AMP)脱氧鸟核苷酸脱氧鸟核苷酸(dGMP)鸟苷酸鸟苷酸(GMP)脱氧胞核苷酸脱氧胞核苷酸(dCMP)胞苷酸胞苷酸(CMP)脱氧胸腺核苷酸脱氧胸腺核苷酸(dTMP)尿苷酸尿苷酸(UMP)还有一些重要得具有生物活性得核苷酸还有一些重要得具有生物活性得核苷酸5、脂类、脂类脂类就是指生物体内不溶于水而溶于有机溶脂类就是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂得各种小分子。剂得各种小分子。葡萄糖水溶性得葡萄糖水溶性得油脂脂溶性得油脂脂溶性得脂类种类很多脂类种类很多,分子结构相差较大分子结构相差较大A、油脂油脂:甘油三脂甘油三脂B、磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂C、固固 醇醇三、生物大分子得形成三、生物大分子得形成 生物大分子主要有三大类生物大分子主要有三大类:蛋白质、蛋白质、核酸、核酸、多糖多糖 她们都就是由生物小分子单体通过特有得共她们都就是由生物小分子单体通过特有得共价键联结而成。价键联结而成。1、氨基酸通过肽键联成、氨基酸通过肽键联成肽链肽链寡肽寡肽:含有含有2-20个氨基酸残基个氨基酸残基(如二肽、五肽、八肽如二肽、五肽、八肽)多肽多肽:含含2050 个氨基酸残基个氨基酸残基蛋白质蛋白质:含几十个氨基酸残基含几十个氨基酸残基注意注意:肽链有肽链有方向性方向性,氨基端氨基端(N 端端),羧基端羧基端(C 端端)2、单糖通过糖苷键联成多糖链、单糖通过糖苷键联成多糖链(1)贰糖贰糖对贰糖结构得了解包括弄清楚对贰糖结构得了解包括弄清楚:单糖基成份单糖基成份(麦芽糖就是两个葡萄糖麦芽糖就是两个葡萄糖)还就是还就是糖苷键糖苷键取代位置取代位置麦芽糖麦芽糖(2)多糖多糖 淀粉和纤维素都由葡萄糖组成淀粉和纤维素都由葡萄糖组成(1,4糖苷键糖苷键),她们之间她们之间主要区别主要区别在于在于糖苷键和糖苷键和糖苷糖苷键得区别键得区别(3)注意注意:多糖链也有多糖链也有方向性方向性,有还原端和非还有还原端和非还原端原端3、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸(1)核酸链也有核酸链也有方向性方向性(2)DNA 和和RNA 在组成成份上有差别在组成成份上有差别 DNA RNA 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖 有胸腺嘧啶有胸腺嘧啶 有尿嘧啶有尿嘧啶 无尿嘧啶无尿嘧啶 无胸腺嘧啶无胸腺嘧啶四、生物大分子得高级结构四、生物大分子得高级结构 由生物小分子到生物大分子由生物小分子到生物大分子,分子增大分子增大,出现新得性质。出现新得性质。其中最主要得特点就是其中最主要得特点就是:生物大分子有独生物大分子有独特得立体结构、空间构型和分子整体形状。特得立体结构、空间构型和分子整体形状。1、蛋白质得高级结构、蛋白质得高级结构蛋白质得一级结构就是指肽链中氨基酸得排蛋白质得一级结构就是指肽链中氨基酸得排列顺序列顺序蛋白质得二级结构就是指邻近几个氨基酸形蛋白质得二级结构就是指邻近几个氨基酸形成得一定得结构形状。如成得一定得结构形状。如:-螺旋和螺旋和-折叠折叠蛋白质得三级结构就是指整条肽链盘绕折蛋白质得三级结构就是指整条肽链盘绕折叠形成一定得空间结构形状。如纤维蛋白叠形成一定得空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。和球状蛋白。蛋白质得四级结构就是指各条肽链之间得蛋白质得四级结构就是指各条肽链之间得位置和结构。所以位置和结构。所以,四级结构只存在于由两四级结构只存在于由两条肽链以上组成得蛋白质。条肽链以上组成得蛋白质。血红蛋白质得三级结构和四级结构血红蛋白质得三级结构和四级结构 维持生物大分子高级结构得重要因素维持生物大分子高级结构得重要因素非共价键非共价键 范德华引力范德华引力 疏水基团相互作用疏水基团相互作用非共价键得键强度很小非共价键得键强度很小,所以所以:A、需要多个非共价键才足以维持高级结构得稳、需要多个非共价键才足以维持高级结构得稳定定;B、高级结构不很稳定。生物大分子变性就就是、高级结构不很稳定。生物大分子变性就就是因为高级结构破坏因为高级结构破坏,大分子性质改变大分子性质改变,生物活性生物活性丧失。但就是丧失。但就是,一级结构尚未破坏。一级结构尚未破坏。RNase得变性和复性得变性和复性注意注意:双硫键双硫键(共价键共价键)也在维持蛋白质高级结构中起也在维持蛋白质高级结构中起重要作用。重要作用。2 2、核酸得高级结构、核酸得高级结构(1)DNA双螺旋双螺旋A、两条反向平行得核苷酸链共同盘绕形成双、两条反向平行得核苷酸链共同盘绕形成双螺旋螺旋,糖磷酸糖构成螺旋主链糖磷酸糖构成螺旋主链B、两条链得碱基都位于中间、两条链得碱基都位于中间,碱基平面与螺碱基平面与螺旋轴垂直旋轴垂直 C、两条链对应碱基呈配对关系、两条链对应碱基呈配对关系(形成氢键形成氢键)AT GC D、螺旋直径、螺旋直径20A,螺距螺距34A,每一螺距中含每一螺距中含10 bp DNA 双螺旋可以看作就是双螺旋可以看作就是DNA 得二级结构得二级结构,DNA得三级结构得形成需要蛋白质帮助。得三级结构得形成需要蛋白质帮助。(2)RNA为单链盘绕为单链盘绕,局部形成碱基配对。局部形成碱基配对。例如例如:转运转运RNA(tRNA)得三叶草结构得三叶草结构3、多糖得高级结构、多糖得高级结构不同高级结构带来不同得生物学性能不同高级结构带来不同得生物学性能淀粉形成螺旋状淀粉形成螺旋状 能源贮存能源贮存纤维素呈长纤维状纤维素呈长纤维状 结构支架结构支架(1)固醇类得内核由固醇类得内核由4个环组成个环组成(2)一些人体重要维生素和激素就是固醇一些人体重要维生素和激素就是固醇(3)胆固醇就是细胞得必要成份胆固醇就是细胞得必要成份(4)血清中得胆固醇太多会促使形成动脉硬化血清中得胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病和心脑血管疾病一个氨基酸得羧基一个氨基酸得羧基和另一个氨基酸得和另一个氨基酸得氨基脱水缩合形成氨基脱水缩合形成肽键肽键