第一章植物的生物大分子.ppt

第一章 植物的生物大分子 第一节 植物生命的分子基础 组成植物体的基本物质主要有蛋白质、核酸、糖类、脂类、维生素、激素、水和无机盐等。 除水之外，占干物质绝大部分的是蛋白质、核酸、糖类、脂类，这些物质均是由碳、氢、氧、氮、磷、硫等为数不多的元素组成的有机高分子，统称为生物 高分子或生物大分子。 第二节 核酸 一、核酸的种类、分布和功能 （一）核酸的种类和分布 核酸是由许多核苷酸分子按一定顺序连接所组成的多核苷酸，根据其核苷酸分子中糖组分不同，核酸分为脱氧核糖核酸（DNA)和核糖核酸（RNA） mRNA (信使RNA) 约占总RNA的5%。 不同细胞的mRNA的链长和分子量差异很大。 它的功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地 – 核糖核蛋白体。 tRNA (转移RNA) 约占总RNA的10-15%。 它在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息，并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体的作用。 已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA。 RNA分子的大小很相似，链长一般在73-78个核苷酸之间。 rRNA (核糖体RNA) 约占全部RNA的80%， 是核糖核蛋白体的主要组成部分。 rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关。 （二）核酸的功能 1.DNA是遗传物质,是遗传信息的载体 2.RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达 二、核酸的基本构成单位 核酸是一种线形或环形的多聚核苷酸，它的基本构成单位是核苷酸。核苷酸分解成核苷和磷酸。核苷分解成碱基和戊糖。 碱基分为两大类：嘌呤碱基和嘧啶碱基 核酸由核苷酸组成，核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成。 三、核酸的结构 （一）核酸中核苷酸的连接方式 多聚核苷酸是通过核苷酸的5’-磷酸基与另一分子核苷酸的C3’-OH形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。 由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链； 由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。 构成核酸大分子的基本单位是核苷酸，很多实验证明DNA和RNA都是没有分支的多核苷酸长链。 (二）DNA的分子结构 1.DNA的一级结构 DNA链中脱氧核苷酸的排列顺序。 2.DNA的二级结构 1953年，J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上，根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。 DNA双螺旋结构的特点 DNA分子由两条DNA单链组成。 DNA的双螺旋结构是分子中两条DNA单链之间基团相互识别和作用的结果。 双螺旋结构是DNA二级结构的最基本形式。 DNA双螺旋结构的要点 （1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′→3′，而另一条链的方向为3′→5′。 （2）嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。 DNA双螺旋的稳定性 DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。 维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键； 由于双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响；介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基团的负电荷，降低了DNA链之间的排斥力、范德华引力等。 改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。 4.DNA的三级结构 双链DNA多数为线形，少数为环形。环形的双螺旋DNA可进一步扭曲成超螺旋结构。 （三）RNA的分子结构 1. RNA的一级结构 多核苷酸链中核苷酸的排列顺序。 2. RNA的空间结构 特点：RNA是单链分子，因此，在RNA分子中，并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。 RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分，则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。 在RNA的双螺旋结构中，碱基的配对情况不象DNA中严格。G 除了可以和C 配对外，也可以和U 配对。G-U 配对形成的氢键较弱。不同类型的RNA, 其二级结构有明显的差异。 tRNA中除了常见的碱基外，还存在一些稀有碱基，这类碱基大部分位于突环部分。 tRNA的高级结构 1.tRNA的二级结构 tRNA的二级结构都呈” 三叶草” 形状，在结构上具有某些共同之处，一般可将其分为五臂四环：包括氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、T?C区和可变区。除了氨基酸接受区外，其余每个区均含有一个突环和一个臂。 (1)氨基酸接受区包含有tRNA的3-末端和5’-末端， 3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCA，A为核苷。氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用