华东理工生物化学课件chap01生命系统的特征.ppt

生物化学 第一章 生命系统的特征 1.1 生命对化学元素的选择 构成生物体的主要元素 元素的存在形式 生物体内的微量元素 1.2 生命系统的环境 水是生命系统的环境基础 生命系统是一个缓冲系统 （一）缓冲溶液 缓冲溶液是一种能在加入酸或碱时抵抗pH值改变的溶液。 缓冲溶液用于许多需要准确控制pH值的生化实验中。 缓冲溶液的pH值取决于溶液的pKa值及盐和酸的比例。 缓冲溶液的缓冲范围在其pKa两侧1个pH单位 （二）生物化学中常用的缓冲液 （三）pH与生命 生物体中主要的缓冲体系 动物细胞与植物细胞示意图 生命的特征小结 以细胞为基本结构单位：除病毒等少数种类以外，生物体都是由细胞构成的 相同的化学成分：所有细胞的主要成分都是水，并都含有四类有机大分子，即糖类、脂类、蛋白质和核酸 新陈代谢：物质代谢与能量代谢 生殖与遗传：在生殖过程中生物体将自身的性状传给后代，产生与亲代相似的子代 进化：生物体通过遗传、变异和自然选择逐渐由简单到复杂，由低级到高级 是细胞中由膜包裹的球状小泡，它们大小不一，内含许多不同的酶，它们能水解消化细胞中不再需要的蛋白质、多糖和脂。由于这些酶对细胞的其他部分有损害，所以它们被隔离在溶酶体中。蛋白质和其他物质能选择性地进入溶酶体，再水解为组成它们的氨基酸等小分子化合物，然后又重新释放回细胞质 返回 章首 溶酶体(lysosome) 存在于藻类和绿色植物的细胞中，是光合作用的场所。 返回 章首 叶绿体 微管是由微管蛋白构成的长纤维，它们的功能是起细胞的骨架作用，可维持细胞的形状。纤毛、鞭毛和纺锤体中均有微管存在，它们主要起到运动作用。 微丝是细胞中细长的蛋白质纤维，其功能不仅由于收缩作用使细胞质组分有方向性的运动，还能与微管组成细胞骨架并与质膜内表面的蛋白质结合而影响质膜的流动 返回 章首 微管和微丝 是蛋白质、核酸、糖类及其它代谢物组成的胶体溶液。许多代谢反应如糖酵解、氨基酸活化和脂肪酸合成在胞浆中进行 返回 章首 胞浆 含大量脂类、蛋白质的双分子层结构使细胞成型，有通透、屏蔽等作用 返回 章首 细胞膜 病毒可提供一个简便的研究真核基因组的结构与调控原理的模型 对病毒基因结构和表达的研究阐明了真核基因表达调控的某些原理，如基因重叠、内含子的发现、转录后剪修、重复序列和增强子的存在等等，大大丰富了分子生物学的内容 多种病毒载体的出现，也为研究真核细胞基因表达提供了一个重要手段 返回 章首 病毒(virus) 细菌是自由生活的单细胞生物，具有如下特点： 1.生长快，个体小 2.易培养，易操作 3.代谢作用旺盛 4.基因结构比较清楚 5.具有游离的质粒 6.具有转座子 7.能受噬菌体的侵袭 返回 章首 细菌（bacteria） 酵母菌与细菌具有很多相似之处，如个体小，生长快，易培养，易操作，对人体没有毒害作用等特点；它的基因结构也研究得比较清楚，仅次于大肠杆菌，是继续深入工作有用的信息库。 酵母菌的基因缺陷型也很容易筛选，几乎是应有尽有。 另外酵母菌也有自身的转座子和游离的质粒，是基因工程的良好受体菌 酵母菌作为一种低等真核生物，具有许多特殊的性质，使之具有理论研究和实际应用的广泛前景 返回 章首 酵母（Yeast） 1.四膜虫、果蝇等染色体的端粒结构可以在酵母中发挥功能 2.染色体着丝粒基因结构的研究已在酵母中取得了很大的进展，这为研究高等生物的染色体结构打下了基础，也大大加快了人类基因组计划的研究速度 3.酵母中有几个分泌系统，其基因在改造后接上外源片段就可使产物分泌到细胞外。这在生物工程中有很大的应用价值。此外，许多高等动植物的分泌信号也能在酵母中发挥作用。 4.酵母具有糖基化酶系统，具有翻译后加工系统。 5.酵母中某些基因含有内含子，因而具有真核生物特有的转录后加工系统。 6.酵母中含有类似于致癌基因的结构 这是最近发现与高等生物非常类似的地方，故酵母菌将是研究癌基因的简单模型。 返回 章首 四膜虫（tetrahymena） 人们利用四膜虫的优越条件获得了分子生物学的几项重大发现： l.RNA催化功能的发现 1981年，Cech等发现，四膜虫rRNA可以精确地将一段内含子切除，并将两侧RNA拼结起来。这段内含子具有催化加工特定序列的功能，被称为类酶RNA（Ribozyme）。这是对生物酶认识的一次重大突破。 2．染色体端粒结构及其复制机制的阐明：研究端粒的结构和功能对于解释真核生物线性DNA的完整复制有重要意义。1978年Blackburn发现四膜虫rDNA的末端为(C4A2)n，后来又发现一种具有端粒特异性的端粒酶(telemeras