1、第二章 生命的物质基础,学习目标 掌握遗传物质DNA和RNA的结构与功能 熟悉蛋白质的分子结构和功能 熟悉酶的概念和催化特性 了解原生质的概念及原生质中水、无机盐、糖类、脂类等化合物的构成和功能,原生质：决定生命的物质，即组成细胞的全 部生命物质。细胞的主要元素：原生质中化学元素有50多种，主要包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O、N 四种元素约占90%。,细胞的化学组成,无机化合物：水和无机盐。 有机化合物：糖类、脂类、维生素、蛋白质、核酸。生物大分子：蛋白质、核酸由于分子量巨大，结构复杂，具有生物活性，故有此称。,第一节 无机化合物,一、
2、水 1. 在原生质中含量最高（60%95%）； 2. 不同器官含水量不同：骨骼22%，肌肉76%，脑86%，眼玻璃体99%； 3. 水的含量随年龄、性别的不同而不同：水的含量随人年龄的增长而递减。,4. 原生质中两种存在形式：游离水（自由流动；绝大部分）、结合水（细胞结构成分）； 5. 生理功能：1）良好的溶剂（极性）2）参与细胞内各种代谢活动3）调节体温（水比热大；排汗）4）润滑剂,1. 在原生质中含量约1%，多以离子形式存在。 2. 含量较高的阳离子：K+,Na+,Ca2+,Mg2+等；阴离子主要有：Cl-,SO42-,HCO3-,PO43-等； 3. 无机盐的主要功能：1）参与构成某些蛋
3、白质或酶；2）调节细胞内外的pH值；3）维持细胞的膜电位，如K+、Na+等离子；4）维持细胞内外的渗透压，如0.9%NaCl。,二、无机盐,第二节 有机化合物,一、糖类 （C、H、O） 1. 又称碳水化合物，分子式缩写(CH2O)n 2. 根据糖的水解情况可分为单糖、双糖和多糖。 3. 单糖：不能被水解成更简单类型的糖（多羟基醛/酮）；常见的单糖有葡萄糖（血糖）、果糖、核糖（构成RNA）、脱氧核糖（构成DNA）等； 4. 双糖：由两分子单糖脱去一分子水缩合而成的糖；常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖，多为储存的营养物质或代谢中间产物。,5. 多糖：由10个以上单糖脱水缩合而成的糖，分子量可达几万至
4、几百万；主要包括淀粉（主食）、纤维素和糖原（肝糖原-血糖、肌糖原-肌肉运动；储能）。6. 糖的主要功能：1）供能：人体所需能量50%70%来自糖类；2）参与物质构成：参与细胞壁、细胞膜、核酸、免疫球蛋白构成。,二、脂类,1.脂类是脂肪、类脂和固醇类化合物的总称； 2.脂类难溶于水，易溶于有机溶剂； 3.元素构成主要为C,H,O三种，有些脂类还含有N,P等元素。,二、脂类,1）脂肪：由一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成，是动植物细胞储存脂类的主要形式。,2）类脂：甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱四部分组成；人体重要的类脂是磷脂类，主要有磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。 3）固醇类化合物：主
5、要包括胆固醇、胆汁酸、性激素、维生素D等；在维持细胞结构和正常代谢等方面起调节作用。,磷脂分子： 一端由甘油、磷酸和含氮碱组成，易于与水相溶，称为亲水端；另一端则由两条脂肪酸链构成，不溶于水，称为疏水端。磷脂是构成细胞膜及细胞内各种膜结构的主要组成成分。,三、维生素,1.维生素（vitamin，vit）是机体维持正常功能所必需，但在人体内不能合成，必须由食物供给的一类小分子有机化合物。 2.根据溶解性不同，可分为：脂溶性维生素（A、D、E、K）和水溶性维生素（B族、C）。 3.维生素每日需要量很少，非供能物质，但在调节物质代谢和维持生理功能等方面发挥重要作用。,三、维生素,4.维生素缺乏症：1
6、） 缺乏vitA引起夜盲症、干皮病等；2） 缺乏vitD，儿童导致佝偻病，成人引起软骨病；3） 缺乏vitB1可引起脚气病；4） 缺乏vitB2可引起口角炎、唇炎、眼睑炎、畏光等症。,四、蛋白质,蛋白质（protein）： 1）组成元素主要为C、H、O、N、S； 2）是生命的承担者； 3）基本单位是氨基酸； 4）人体蛋白质是由20种氨基酸组成的。,医 学 生 物 学,（一）蛋白质的分子结构,1.氨基酸在蛋白质分子中的连接方式(1)肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。 (2)肽(peptide) 1）肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的
7、化合物。 2）两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽,+,甘氨酰甘氨酸,肽键,3）由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽。 4）肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。 5）多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,蛋白质的一级结构,蛋白质的二级结构,螺旋,蛋白质的三级结构,蛋白质的四级结构,（二）蛋白质的功能,1.结构和支持作用：胶原蛋白、角蛋白、胞质中结构蛋白。 2.催化作用：酶是具有生物催化活性的蛋白质。 3.调节作用：体内有些激素属于蛋白质，如胰岛素、生长
8、素。 4.运输作用：血液中运送O2与CO2的血红蛋白和运送脂质的脂蛋白；控制离子进出的离子泵等；,5.防御作用：免疫球蛋白、抗体、金属硫蛋白等 6.运动功能：肌肉收缩、细胞分裂、细胞运动都与蛋白质有关。如肌纤维中的肌球蛋白等； 7.贮存蛋白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白、载铁蛋白等； 8.信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等；,五、酶,酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白质。,酶具有极高的催化效率(最适条件）,酶具有高度专一性,酶具有高度不稳定性,酶的活性可以调控,酶 的 特性,五、酶,酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白
9、质。,单纯酶：仅有氨基酸构成的一类酶。,（决定反应特异性）,（决定反应的种类）,酶 的 分 类,（一）核酸的基本结构单位核苷酸,核酸,核苷酸,磷酸,核苷,戊糖,碱基,嘌呤碱-A、G,嘧啶碱-C、U、T,A （腺嘌呤）、G （鸟嘌呤）,U （尿嘧啶）、C （胞嘧啶）、T （胸腺嘧啶）,六、核酸,遗传信息的贮存者和携带者，控制蛋白质的合成，从而控 制着生物体的生长、发育、繁殖、遗传与变异。,（二）核酸的分类,核酸,DNA,RNA,mRNA,tRNA,rRNA,5 %，Pr合成的直接模板,15 %，活化与转运AA，识别密码,80 %，充当装配机，提供场所,腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP) 鸟嘌呤脱氧核苷
10、酸(dGMP) 胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP) 胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP),腺嘌呤核苷酸(AMP) 鸟嘌呤核苷酸(GMP) 胞嘧啶核苷酸(CMP) 尿嘧啶核苷酸(UMP),RNA,DNA,DNA和RNA的主要区别,RNA,DNA,组成成分,磷 酸,磷 酸,戊 糖,核 糖（R）,脱氧核糖（dR）,碱基,A G C U,A G C T,三磷酸腺苷ATP,（三）核酸的结构与功能,1. DNA的结构与功能 (1) DNA的分子结构核苷酸之间以 3，5-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。,磷酸二酯键,2 nm,大沟 (2.2 nm),小沟 (1.2 nm),3.4 nm,DNA 是反向平行的互补双
11、链结构，脱 氧核糖-磷酸骨架位于双链的 外侧，碱基位于内侧，双链的碱基之 间以氢键相结合。（碱基互补配对形式：A T； G C) 2. DNA 是右手螺旋结构，螺旋直径为 2 nm，螺距为 3.4 nm。碱基平面垂直螺旋轴，相邻碱基平面距离为 0.34 nm，螺旋一圈包含 10 对碱基。3. 氢键维持 DNA 双链横向稳定性，碱基平面之间的疏水堆积力维持双链纵向稳定。,(二) DNA 双螺旋结构模型要点,基本骨架：磷酸和脱氧核糖交替排列 碱基互补配对原则(A=T; GC)。,(2) DNA的功能,1) 以基因的形式储存遗传信息。 2) 作为基因复制的模板 3) 作为基因转录的模板,2) DNA
12、的自我复制,复制是指以亲代DNA为模板合成子链DNA的过程。,2) DNA的自我复制,DNA合成时，以亲代DNA解开的两股单链为模板，按碱基配对规律，合成子代DNA的过程。子代DNA，一股单链来源于亲代，另一股单链为新合成。子代和亲代的DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。,复制的半不连续性,3) DNA的转录（RNA的生物合成）,转录：以DNA一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下，互补合成RNA的过程 。,2. RNA的结构与功能,RNA的分类,1）信使RNA（messenger RNA， mRNA)：作为指导蛋白质合成的模板2）转运RNA（transfer RNA，tRNA）：在蛋白质合成过程中起转运氨基酸的作用3）核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）：与蛋白质形成核糖体，作为蛋白质合成的场所,tRNA 1、由单链卷曲形成局部环状双链。 2、反密码环，带有反密码子可 破译遗传密码。 3、氨基酸臂，直接结合被活化 的氨基酸。 一种tRNA只能识别和转运一种氨基酸！,核糖体以mRNA为模板翻译出蛋白质,中心法则,复制,复制,