第二章：细胞的分子基础

第二章：细胞的分子基础。主要从细胞的小分子物质、细胞大分子物质这两个大的部分做了详细的阐述，有不足的地方欢迎指正。

第二章 细胞的分子基础

• （一）细胞的小分子物质
  • 水
    • 是细胞内最重要的无极小分子，占细胞总量的70%，大多数代谢过程都需要水的参与
  • 无机盐
    • 占细胞总重量的19%左右，以离子形式存在。维持细胞内渗透压和酸碱平衡
  • 有机小分子
    • 是细胞代谢过程中的中间产物，也是构成生物大分子的基本单位
    • 主要包括
      • 单糖
      • 脂肪酸
      • 氨基酸
      • 核苷酸
• （二）细胞的大分子物质
  • 蛋白质
    • 分子结构
      • 基本结构
        • 一级结构
          • 组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数量和排列顺序。是蛋白质的基本结构和功能基础（主键为肽键，有少量二硫键。一级结构即使一个氨基酸的改变也可能导致蛋白质空间结构的变化，从而改变蛋白质的生物学功能）
      • 空间结构
        • 二级结构
          • 是在一级结构的基础上，借氢键维持的多肽链盘绕折叠形成的有规律重复的空间结构，有α螺旋、β螺旋和三股螺旋3种基本构象
        • 三级结构
          • 是指在二级结构基础上进一步螺旋折叠形成的空间结构，维系三级结构的化学键除氢键和二硫键外，还依靠氨基酸侧链之间形成的疏水键和离子键等。只含一条多肽链的蛋白质需在三级结构水平上才能表达出生物学活性。
          • 注意：只含一条多肽链的蛋白质需在三级结构水平上才能表达出生物学活性。
        • 四级结构
          • 是指两条或多条具有独立三级结构的多肽链（亚基）相互聚合而成的更复杂的空间结构。
          • 注意：并非所有蛋白质都有四级结构，而由两条或多条具有独立三级结构的多肽链，必须形成四级结构才能表现出生物活性
    • 基本结构单位
      • 氨基酸
    • 基本化学键
      • 肽键
  • 核酸
    • DNA
      • 结构
        • DNA分子双螺旋结构（1953年Watson和Crick提出）
          • 两条链反向平行
          • 磷酸和戊糖交替排列
          • 碱基在内测，A=T,G=C
        • B-DNA（右手双螺旋）：生物体内天然状态的DNA绝大多数以B-DNA存在
        • A-DNA
        • Z-DNA
      • 功能
        • 主要功能是储存、复制和传递遗传信息
    • RNA
      • 结构
        • 一种单链结构的多核苷酸，一般为线型，但有的单链分子可通过自身回折形成假双链
      • 类型
        • 信使RNA（mRNA)
          • 功能
            • 从核DNA分子上转录出遗传信息，并携带至细胞质中作为合成蛋白质的模板，决定多肽链中氨基酸的种类，数目及排列顺序
        • 转运RNA(tRNA)
          • 组成
            • 氨基酸臂
              • 在三叶草柄部，3’端有CCA3个碱基，可携带活化的氨基酸
            • 二氢尿嘧啶环（D环)
              • 具有两个稀有碱基——二氢尿嘧啶，可与不同氨酰-tRNA合成酶结合
            • 反密码环
              • 由7个核苷酸组成，中间3个碱基构成反密码子，可以识别mRNA上密码子
            • 额外环
              • tRNA分类的重要指标
            • T环或TψC环
              • 可能与tRNA和核糖体的结合以及维持tRNA的空间结构有关
          • 功能
            • 识别活化的氨基酸，合成氨基酸-tRNA复合体，并借自身的反密码子与mRNA上的密码子互补配对，将活化的氨基酸运输到核糖体上以合成蛋白质
        • 核糖体RNA(rRNA)
          • 功能
            • 与蛋白质结合形成核糖体，为胞内蛋白质合成提供合成场所。rRNA分子代谢更新慢，寿命长
        • 小RNA：非编码RNA
          • 微小RNA（microRNA,miRNA)
            • 由70-90个碱基的前体经Dicer酶加工而成，长度21-15nt的单链RNA，通过与靶基因不完全互补结合，抑制翻译或促进去除mRNA的多聚腺苷酸尾巴调控基因表达
          • 小干扰RNA（small interfere RNA ,siRNA)
            • 25-30nt的双链RNA，变性后通过完全互补配对与目标mRNA结合，引起其降解，从而导致基因沉默
          • 与PIWI相互作用RNA(piwi-interacting RNA)
            • 26-31个核苷酸组成的单链小分子RNA，主要在生殖细胞和干细胞中，与PIWI蛋白家族相互作用调控基因沉默
        • 核酶
          • 具有酶活性的小RNA分子
          • 功能：核酶底物是RNA分子，它通过与序列特异性的靶RNA分子配对而发挥剪接作用
    • DNA和RNA的比较
    • 基本结构单位
      • 核苷酸
    • 基本化学键
      • 3’，5’--磷酸二酯键