基礎生物技術第三四章.ppt

基礎生物技術Basic Biotechnology 第二章 基礎科學之簡要回顧 它們是如何組成 生物的特性：如何組成? 真核生物的組織層次 生物細胞層級之構造 重要的細胞巨分子(DNA、RNA 和蛋白質)的構造和性質 生物科技中，細胞結構和生物分子的作用 生物的簡要分類 生物可分為五大類：植物界、動物界、真菌界、原生生物界及原核生物界 真核生物組織的層次 細胞 對生物科技而言，了解細胞的構造和功能是重要的 細胞中的胞器有些只出現在動物；有些則只有出現在植物 生物科技中特別用途的主要胞器包含細胞核(nucleus) 、粒線體(mitochondria)和葉綠體(chloroplasts) ，因為含有遺傳物質DNA 細胞分子類型 蛋白質的功能 蛋白質被精確地建構著，以致於即使只是一個胺基酸上的一些原子有些稍微的改變，也會對結構及功能造成戲劇性的結果 蛋白質分子的化學性質主要是由它的構形和外部表面的殘基來決定 蛋白質可藉由形成微弱的非共價鍵與另一分子交互作用 酶 酶是一群可催化化學反應的特殊蛋白質，具有高度的專一性 酶催化作用的第一步就是和受質結合，形成酶-受質的複合體 [鎖-鑰模型]lock-and-key model 誘導式配合induced fit 核苷酸的結構 DNA DNA是共通的遺傳物質，為遺傳物質最有利的直接證據；儲存了遺傳訊息 DNA分子結構是雙股螺旋，一股上的含氮鹼基與另一股上的含氮鹼基以互補的形式來配對 每一股螺旋都有兩種交替出現的外部溝槽，深的溝槽稱為主要溝槽(major groove) ，淺的稱為次要溝槽(minor groove) DNA的結構 RNA的結構 大部分的RNA為單股的，有時候RNA分子會自己折疊而形成雙股區 某些特定的動物和植物病毒會以RNA作為遺傳物質 作為遺傳訊息的表達 與基因表現相關的RNA主要有三類： 1)核醣體RNA (ribosomal RNA) 2)訊息RNA (messenger RNA) 3)轉運RNA (transfer RNA) RNA 訊息RNA (messenger RNA) ： --把遺傳訊息從DNA帶到核醣體 轉運RNA (transfer RNA) ： --與mRNA的訊息轉譯有關；另一特色為在 3’端可供胺基酸附著的序列 核醣體RNA (ribosomal RNA) ： --是蛋白質合成的場所 複製：指DNA其中一段序列或一股形成另一個具有相同序列DNA分子的過程 轉錄：將儲存有遺傳資訊的DNA複製成RNA分子的過程 轉譯：將DNA轉錄所形成mRNA的鹼基序列在轉變成胺基酸序列 DNA的複製 聚核醣體polyribosome mRNA的各個不同部分可以與核醣體複合物同步地進行轉譯，過程中產生的結構稱為聚核醣體(polyribosome)或多體(polysome) 真核的轉譯 大多數的轉譯機制都是相同的，但也有某些關鍵性的差異 真核的加帽於5’端，若鍵結力不足及不完整的起始過程，都會導致mRNA不加帽的現象 真核不需要甲醯甲硫胺酸作為起始編碼 細胞代謝 同化作用(anabolism)為發生在細胞中的合成反應 異化作用(catabolism)為則為生物體中破壞性的反應 同化作用及異化作用兩者則稱為代謝作用(metabolism) 細胞代謝 代謝途徑可藉由生物技術工具來影響生物體的生育及發展 阻礙一個生化途徑中關鍵性的步驟，來研究整個途徑的影響 光合作用 植物能夠利用光將二氧化碳及水合成養分分子，而碳水化合物的產生可以改變細胞組成的材料及成分 90%的農作物需要依賴光合作用的進行 植物被稱作初級生產者(primary producers) ，因為植物是地球上所有生命體最終食物來源 光合作用 光合作用一般的反應如下: 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 可分成兩個類型或兩個階段 1)需要光能(light-dependent reactions; 光能依賴型反應) 2)不需要光能(light-independent reactions; 非光能依賴型反應) 光合作用的光期 光吸收色素後聚集在纇囊體(thylakoid)的不相連單位-光合系統(photosystems; PS) 光合系統分為光合系統I(含有P700的高度特化的葉綠素a分子)和光合系統II(在680nm具有吸收高峰， 稱為P680) 光系統II能比光系統I獲得更多的光能 高能電子經由一系列的電子傳遞將ADP與Pi合成ATP ，這個過程稱為光磷酸化作用(photophosphorylation) 光合作用的光期 光合作用光期的意義： 1)光解水，產生氧氣 2)將光能轉變成化學能，產生