第一章 细胞的化学成分

第一章细胞的化学成分第二节细胞的物质基础化学元素：C、H、O、N—最主要的化学元素（90%）P、S、K、Ca、Na、Mg、Cu、Zn、Mn无机化合物:水和无机盐有机化合物化合物有机小分子：糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸有机大分子：蛋白质、核酸、多糖（一）糖类碳水化合物：Cn(H2O)n单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖双糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖多糖：淀粉、纤维素、糖原血糖指什么？？？？？单糖：不能再水解为更小的糖单位。寡糖：由2—10个单糖分子脱水缩合而成的。分为二糖、三糖等多糖：由许多单糖分子脱水缩合而成的。如：糖原、纤维素(植物)、淀粉(植物)除此之外还有复合糖类：糖蛋白、糖脂等。3、作用1）氧化供能：葡萄糖输液（5%？10%）2）构成细胞的结构成分3）糖可以转化为脂肪和氨基酸脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。1、分类脂肪：C、H、O一分子的甘油和三分子的脂肪酸构成：血脂？？类脂：磷脂甾醇类：胆固醇、性激素、胆汁酸、VD脂类2、作用1）生物体内储存能量的主要物质2）保护内脏、维持体温恒定3）必须脂肪酸有营养皮肤的作用4）维持细胞的形态和细胞内外的物质转运5）维持细胞的正常新陈代谢甘油三酯分子结构脂肪*蛋白质是生命的重要物质基础，在生命体中含量大，人体干重的40%是蛋白质，种类多，一个细胞中有数千种，人体中总量约10万种功能广，生命的各种功能均由特定的蛋白质完成*蛋白质复杂的结构，是其执行功能的基础。蛋白质蛋白质的分子组成蛋白质是生物大分子，由小分子物质——氨基酸组成。一.氨基酸的结构用于合成蛋白质的氨基酸称为标准氨基酸（编码氨基酸），共20种。结构通式为：参与人体天然蛋白合成的共有20种标准氨基酸H2羧基氨基α-碳R基(侧链）根据R侧链的结构、性质不同，将氨基酸分为四类：酸性氨基酸碱性氨基酸中性、极性氨基酸中性、非极性氨基酸天冬氨酸asparticacidAspD2.97谷氨酸glutamicacidGluE3.22赖氨酸lysineLysK9.74精氨酸arginineArgR10.76组氨酸histidineHisH7.59目录1.酸性氨基酸2.碱性氨基酸色氨酸tryptophanTryW5.89丝氨酸serineSerS5.68酪氨酸tyrosineTryY5.66半胱氨酸cysteineCysC5.07蛋氨酸methionineMetM5.74天冬酰胺asparagineAsnN5.41谷氨酰胺glutamineGlnQ5.65苏氨酸threonineThrT5.603.中性、极性氨基酸目录甘氨酸glycineGlyG5.97丙氨酸alanineAlaA6.00缬氨酸valineValV5.96亮氨酸leucineLeuL5.98异亮氨酸isoleucineIleI6.02苯丙氨酸phenylalaninePheF5.48脯氨酸prolineProP6.304、非极性疏水性氨基酸目录氨基酸的连接氨基酸之间通过氨基和羧基脱水生成的分子称为肽。连接氨基酸残基的键称为肽键（peptidebond）。一.肽（一）肽是氨基酸的链状聚合物肽键残基一.肽（一）肽是氨基酸的链状聚合物*根据肽分子中氨基酸残基数目，有二肽.三肽----寡肽.多肽（链）之称。*肽链内又可分为主链和侧链。（一）肽是氨基酸的链状聚合物肽侧链COO-CH2主链有两个末端：含游离α-氨基的末端称为氨基端或N-末端，含游离α-羧基的末端称为羧基端或C-末端。书写时氨基端在左侧。一条肽链的两端有不同结构和性质：一端的氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端；另一端的氨基酸残基带有游离羧基，称羧基端。蛋白质的高级结构(2\3\4)蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的种类，排列顺序（二硫键）蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构即邻近几个氨基酸的空间关系，形成的一定的结构形状。如：α－螺旋和β－折叠蛋白质的四级结构是指多条肽链（亚基）之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。蛋白质的三级结构是指整条肽在二级结构的基础上进一步折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。一级结构二级结构三级结构四级结构α－螺旋β－折叠蛋白质的空间结构（conformation），特定的空间构象是蛋白质发挥其各种功能的结构基础。由于蛋白质担负着复杂的生化反应，因此在生物合成以后，蛋白质本身也经历着复杂的生理过程。随着对疯牛病的研究，人们发现：蛋白质分子的氨基酸序列虽不改变，但其空间结构或构象的改变也能引起疾病溶菌酶三级结构血红蛋白质的三级结构和四级结构核酸是一种遗传物质，能将上一代生物的特征传递到下一代生物的大分子。不同生物的特征或不同个体的特征是以遗传密码的方式储存在核酸分子内，并且核酸能在分子水平上复制自身，向后代细胞传递。那么，核酸有什么样的结构能承载这些信息呢？一、核酸核酸与临床核酸用药：叠氮胸苷、阿糖腺苷，阿糖胞苷----抗病毒类药物胞二磷胆碱（CDP-胆碱：合成磷脂，用于脑外伤，脑手术伴随意识障碍等核酸疾病：代谢相关的疾病痛风病，自毁容貌综合症（一）核酸的化学组成核酸核苷酸磷酸核苷碱基戊糖核酸：核糖核酸（RNA）：磷酸、核糖、碱基（A、G、C、U）脱氧核糖核酸（DNA）：磷酸、脱氧核糖、碱基（A、G、C、T）1、碱基（2）、嘧啶碱（1）、嘌呤碱2、戊糖3、核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2核糖RiboseH脱氧核糖Deoxyribose12543125434、核苷酸参加大分子ＤＮＡ组成的共有４种核苷酸脱氧腺苷酸（dAMP）脱氧鸟苷酸（dGMP）脱氧胞苷酸（dCMP）脱氧胸腺苷酸（dTMP）cAMP,cGMP参与细胞信号传递ATP参与能量代谢（二）DNA的结构与功能1、DNA的一级结构DNA的一级结构是指核苷酸在DNA分子中的排列顺序5'3'OHOPHHOHHHOOOHOPOOHHOHHHOHOPOOHHOHHHOHOPOOHHOHHHO鸟嘌呤胞嘧啶腺嘌呤胸腺嘧啶腺嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤PPPP5'3'PAPCPTPGA.B.C.DNA多核苷酸链的结构及其缩写式表示法PACTG---H2CH2CH2CH2C2、DNA的二级结构1953年，Watson和Crick提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构的要点一个完整的DNA分子由两条平行、反向、螺旋排列的多核苷酸链组成。脱氧核糖与磷酸交替排列在螺旋的外侧构成主链。碱基位于螺旋内侧。A与T配对，C与G配对。每一碱基对位于同一平面，且垂直于螺旋轴。螺旋直径2nm。相邻碱基对之间旋转36°，相距0.34nm，每10个碱基对上升一圈（360°）。双螺旋的螺距为3.4nm。3、DNA的功能DNARNA蛋白质转录翻译蕴藏遗传信息严格的自我复制转录成RNA，指导蛋白质的合成（三）RNA的结构、功能与分类1、RNA的结构及其分类（1）mRNA（信使RNA）（2）tRNA（转移RNA）（3）rRNA（核糖体RNA）mRNAmRNA约占细胞RNA总量的1%~5%，它的分子大小变异非常大，小到只含有几百个核苷酸，大到由近2万个核苷酸组成5’端有帽子结构：5’端的第一个核苷酸都是7’氮甲基化的鸟苷酸，而且它是以5’端三磷酸酯键与第二个核苷酸的5’端相连，而不是通常的3’，5’—磷酸二酯键。①5’端帽子结构：帽子结构可保护mRNA不被核酸外切酶水解，进入细胞质后可被核糖体小亚基识别并与之结合，与翻译的起始有关。②3’端有多聚腺苷酸尾巴：其长度在20~200个腺苷酸。它的存在主要与mRNA的寿命有关，可以使mRNA保持稳定而不易解聚，并可促使它由细胞核经核孔移入细胞质中。③作为蛋白质合成的直接模板，mRNA分子中有编码区和非编码区。tRNAtRNA约占细胞中RNA总量的5%~10%，是单链小分子，含73~93个核苷酸，大多数是76个核苷酸，分子量约为25，000。tRNA分子的二级结构呈三叶草形（1）3’端是CCA三个碱基，在翻译过程中被激活的氨基酸即连接于此，形成氨酰-tRNA复合体。（2）与3’、5’端相对的基部环型结构称反密码环，其中间的三个碱基构成了反密码子；反密码子的组成决定了该tRNA运输氨基酸的种类rRNArRNA约占细胞RNA总量的80%~90%真核生物中的rRNA为28S、18S和5.8S三种。rRNA一般呈线形，局部也有双螺旋结构；rRNA与蛋白质结合共同组成了核糖体5.8srRNA二级结构通式2、RNA的功能mRNA：直接转录了DNA分子上贮存的遗传信息，作为蛋白质合成的直接模板tRNA：是氨基酸的运输工具rRNA：与蛋白质结合后共同构成细胞中蛋白质合成的场所——核糖体这种遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的自我复制的过程，称为中心法则DNARNA转录翻译蛋白质复制逆转录复制遗传中心法则示意图