1、第一章第一章 生命的分子基礎生命的分子基礎細胞是生物體的結構和功能的基本單位細胞是生物體的結構和功能的基本單位構成細胞的物質稱構成細胞的物質稱原生質（原生質（protoplasm）-又稱生命物質又稱生命物質主要元素主要元素 99.9%： C .H .O. N 90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.12種種微量元素：微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等等化合物化合物有機化合物有機化合物無機化合物無機化合物水水無機鹽無機鹽自由水自由水：細胞生命活動的內環境，：細胞生命活動的內環境，細胞各種代謝反應的場所。細胞各種代謝反應的場所。：維持滲透壓和：

2、維持滲透壓和pH保障細胞正保障細胞正 常生理活動。常生理活動。糖糖 類類脂脂 類類酶酶蛋白質蛋白質核核 酸酸維生素維生素分子量巨大、結構復雜、具有分子量巨大、結構復雜、具有生物活性生物活性生物大分子生物大分子（biological macromolecules）結合水結合水：與許多分子結合構成細：與許多分子結合構成細胞結構的組成部分。胞結構的組成部分。1組織構成成分2構成各種重要生理物質酶 抗體 激素等3供能約16.7 kJ (4.0 kcal)/g 體內蛋白質功能蛋白質缺乏的后果：蛋白質缺乏的后果：總體而言，就是代謝率下降，體弱多病。總體而言，就是代謝率下降，體弱多病。未成年人：生長發育受阻

3、，矮小、貧血、未成年人：生長發育受阻，矮小、貧血、智力低下，免疫力差。容易疲勞，抵抗力下降，智力低下，免疫力差。容易疲勞，抵抗力下降，甚至肌肉消瘦、腹漲水腫、神情呆滯，各種生甚至肌肉消瘦、腹漲水腫、神情呆滯，各種生理功能低下。理功能低下。孕婦：影響胎兒正常發育。孕婦：影響胎兒正常發育。據世衛估計，目前世界上有大約據世衛估計，目前世界上有大約500500萬兒童患萬兒童患蛋白質蛋白質- -能量營養不良癥（能量營養不良癥（PEMPEM）。其中大多數）。其中大多數是貧窮和饑餓引起的。是貧窮和饑餓引起的。安徽阜陽大頭嬰兒安徽阜陽大頭嬰兒劣質奶粉劣質奶粉長期食用蛋白質含量嚴重長期食用蛋白質含量嚴重不足奶粉

4、、根本不能滿足不足奶粉、根本不能滿足嬰兒生長需要，嬰兒會患嬰兒生長需要，嬰兒會患上上“重度營養不良綜合重度營養不良綜合癥癥”，在本是生長最快的，在本是生長最快的時期停止生長，四肢短小，時期停止生長，四肢短小，身體瘦弱，腦袋尤顯偏大，身體瘦弱，腦袋尤顯偏大，被稱為被稱為“大頭娃娃大頭娃娃”，嚴，嚴重的甚至越長越輕、越小，重的甚至越長越輕、越小，直至心、肝、腎等器官功直至心、肝、腎等器官功能衰竭而死亡能衰竭而死亡 （一）蛋白質分子的化學組成（一）蛋白質分子的化學組成蛋白質的基本單位蛋白質的基本單位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸20種它們結構的共同特點：含有氨基的有機酸種它們結構的共同特點：含有氨基的有機

5、酸或或堿性的氨基堿性的氨基酸性的羧基酸性的羧基側側鏈鏈兩性化合物兩性化合物兩性電解質兩性電解質（主要元素：（主要元素： C H O N ；少量的；少量的S） 由相同或不同的各個氨基酸，按照一定的排由相同或不同的各個氨基酸，按照一定的排列順序，以特定的化學鍵方式連接，從而組成蛋列順序，以特定的化學鍵方式連接，從而組成蛋白質的基本結構。白質的基本結構。肽肽 鍵鍵肽肽 鍵鍵 蛋白質分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵，蛋白質分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。依次縮合而形成多肽鏈。側側鏈鏈側側鏈鏈側側鏈鏈側側鏈鏈主主鏈鏈（二）蛋白質的分子結構（二）蛋白質的分子結構1.蛋白質的一級結構：蛋

6、白質的一級結構： 多肽鏈中氨基酸的種類，數目和排列順序。多肽鏈中氨基酸的種類，數目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）2.蛋白質的二級結構：蛋白質的二級結構： 在一級結構的基礎上，借氫鍵在氨基酸殘在一級結構的基礎上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結構。基之間連接，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結構。（氫鍵氫鍵）3.蛋白質的三級結構：蛋白質的三級結構：在二級結構的基礎上再行折疊。（氫在二級結構的基礎上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）4.蛋白質的四級結構：蛋白質的四級結構：由兩條或幾條多肽鏈在各自三級結構的基礎上形由兩條

7、或幾條多肽鏈在各自三級結構的基礎上形成為蛋白質分子的結構亞基，由若干亞基之間以成為蛋白質分子的結構亞基，由若干亞基之間以非共價鍵形式而相互結合的復合體。（非共價鍵）非共價鍵形式而相互結合的復合體。（非共價鍵）（三）蛋白質的分類與主要功能（三）蛋白質的分類與主要功能蛋白質的分類蛋白質的分類外形外形纖維蛋白：纖維蛋白：球形蛋白：球形蛋白：角蛋白角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白酶蛋白，免疫球蛋白功功能能結構蛋白：結構蛋白：調節蛋白：調節蛋白：轉運蛋白：轉運蛋白：收縮蛋白：收縮蛋白：抗體蛋白：抗體蛋白：催化蛋白：催化蛋白：肌球蛋白肌球蛋白胰島素胰島素血紅蛋白血紅蛋白肌動蛋白，肌球蛋白肌動蛋白，肌球蛋白免疫球蛋

8、白免疫球蛋白蛋白酶蛋白酶 組成成分組成成分單純蛋白：單純蛋白：結合蛋白：結合蛋白：指單純由氨基酸組成的蛋白質。指單純由氨基酸組成的蛋白質。（白蛋白，球蛋白，組蛋白）（白蛋白，球蛋白，組蛋白）指單純蛋白和非蛋白質類物質指單純蛋白和非蛋白質類物質結合，非蛋白質物質稱輔基。結合，非蛋白質物質稱輔基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）蛋白質的主要功能蛋白質的主要功能蛋白質是細胞和組織的主要成分；蛋白質是細胞和組織的主要成分；作為酶催化生物體內各種化學反應；作為酶催化生物體內各種化學反應；蛋白質具有運輸功能；蛋白質具有運輸功能；收縮功能；收縮功能；調節作用調節作用防御作用。防御作用。（

9、四）酶（四）酶是具有高度催化活性的蛋白質和是具有高度催化活性的蛋白質和RNA。酶的特性酶的特性高度的專一性高度的專一性高效的催化效能高效的催化效能高度不穩定性高度不穩定性酶的分類酶的分類單純蛋白酶類單純蛋白酶類結合蛋白酶類：酶蛋白結合蛋白酶類：酶蛋白+輔基（非蛋白質）輔基（非蛋白質）=全酶全酶 酶：酶：（一）核酸的化學組成與種類（一）核酸的化學組成與種類核酸的基本單位核酸的基本單位單核苷酸單核苷酸戊糖戊糖磷酸磷酸含氮有機堿含氮有機堿核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖嘧啶：嘧啶：嘌呤：嘌呤：（堿基）（堿基）化化 學學 組組 成成核糖核糖脫氧脫氧糖苷鍵糖苷鍵核苷核苷酯酯 鍵鍵單單 核核 苷苷 酸酸35磷酸二

10、酯鍵磷酸二酯鍵5 3 核酸的種類核酸的種類 DNA RNA戊戊 糖糖 脫氧核糖脫氧核糖 核糖核糖堿堿 基基A G C T A G C U磷磷 酸酸磷磷 酸酸磷磷 酸酸核苷酸種類核苷酸種類脫氧腺苷酸（脫氧腺苷酸（dAMP) 腺苷酸（腺苷酸（AMP） 脫氧鳥苷酸（脫氧鳥苷酸（dGMP) 鳥苷酸（鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（脫氧胞苷酸（dCMP) 胞苷酸（胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（脫氧胸苷酸（dTMP) 尿苷酸（尿苷酸（UMP） 結結 構構雙雙 鏈鏈 單單 鏈鏈存在部位存在部位主要存在細胞核中主要存在細胞核中 主要存在細胞質中主要存在細胞質中功功 能能儲存，復制和傳遞遺傳信息儲存，復制和傳遞遺傳信

11、息 與遺傳信息表達有關與遺傳信息表達有關核核 酸酸脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNA）核核 糖糖 核核 酸酸 （RNA）（二）（二）DNA的結構與功能的結構與功能 DNA 的的 結結 構構DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。分子中脫氧核苷酸的排列順序。Watson和和 Crick提提出的出的DNA雙螺旋雙螺旋結構模型結構模型二級結構：二級結構：一級結構：一級結構：DNA的雙鏈形成的雙鏈形成DNA的雙鏈形成的雙鏈形成3.4nm含含10個堿基對個堿基對DNA雙螺旋結構模型雙螺旋結構模型1.DNA分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷酸鏈圍繞著同一中心軸形成的雙螺旋結

12、構。酸鏈圍繞著同一中心軸形成的雙螺旋結構。2.兩條長鏈的堿基在雙螺旋內側按堿基配對原則兩條長鏈的堿基在雙螺旋內側按堿基配對原則（A=T，G三三C）以氫鍵相連。）以氫鍵相連。3.相鄰堿基對旋轉相鄰堿基對旋轉36，間距，間距0.34nm，一個螺旋，一個螺旋包含包含10個堿基旋轉個堿基旋轉360，螺距為，螺距為3.4nm。Watson和和 Crick的的DNA雙螺旋結構模型雙螺旋結構模型DNA Models三種DNA DNA 的的 功功 能能DNA是遺傳物質其功能是：儲存，是遺傳物質其功能是：儲存，復制和傳遞遺傳信息。復制和傳遞遺傳信息。（三）（三）RNA的結構與功能的結構與功能RNA為單鏈可自身回

13、折形成局部假雙鏈。為單鏈可自身回折形成局部假雙鏈。RNAmRNAtRNArRNA1.mRNA信使信使RNA2.rRNA 核糖體核糖體RNA3.tRNA 轉運轉運RNA mRNA tRNA rRNA細胞中含量細胞中含量5%10% 5%10% 80%90%分子量分子量（15) 1052X 106 ( 2.43) 104 (0.361.1) 106 大小懸殊大小懸殊 約有約有7080個單核苷酸個單核苷酸沉降系數沉降系數6S25S 4S 5.8S 、18S、28S結構特征結構特征存在場所存在場所細胞質或核糖體細胞質或核糖體 細胞質或核糖體細胞質或核糖體 細胞中的核糖體細胞中的核糖體功能作用功能作用三種

14、三種RNA分子的結構特征和功能作用分子的結構特征和功能作用基本上呈線基本上呈線形，局部呈形，局部呈雙鏈，形成雙鏈，形成發夾式結構。發夾式結構。呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋結構，柄部結構，柄部3，有有CCA三個堿基，其三個堿基，其相對端為基部呈環形，稱反密碼環，相對端為基部呈環形，稱反密碼環，中央有三個堿基，為反密碼子。中央有三個堿基，為反密碼子。線形，某些線形，某些節段可能成節段可能成雙螺旋結構。雙螺旋結構。轉錄轉錄DNA中的遺傳中的遺傳信息，并帶到核糖信息，并帶到核糖體上，作為合成蛋體上，作為合成蛋白質的模板。白質的模板。運輸活化的氨基酸到核運輸活化的氨基酸到核糖體上的糖體上的mRNA的特定的特定位點，特定的位點，特定的tRNA運輸運輸特定的氨基酸。特定的氨基酸。為蛋白質合為蛋白質合成場所的核成場所的核糖體的組成糖體的組成成分。成分。核酶的定義核酶的定義n1981年，年，Cech發現四膜蟲發現四膜蟲rRNA的前體在的前體在沒有蛋白質的情況下能專一地催化寡聚核沒有蛋白質的情況下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，具有分子內催化苷酸底物的切割與連接，具有分子內催化的活性。的活性。 n1983年，年，Altman等發現大腸桿菌等發現大腸桿菌RNaseP的蛋的蛋白質部分除去后，在體外高濃度白質部分除去后，在體外高濃度Mg2+存