生物大分子簡介

生物大分子簡介

《緒論》

1. 細胞為生物體的基本構造，細胞內所含的物質主要為 水與含碳的有機化合物

2. 細胞內主要的有機化合物為醣類、脂質、蛋白質與 核酸等“生物大分子”

每類生物大分子各有其特殊的官能基，其特性與構形 決定各類大分子的生物功能

《醣類》

1. 醣類為含多元醇(-OH)的醛類或酮類，或經水解後產生 此類化合物的衍生物

2. 大部分的醣類具有分子式C

_n

₂

_m

3. 醣類在生物界的分布很廣，主要的功能如表一*，

可分為單醣、寡醣與多醣三大類

表一表一 醣類的生物功能醣類的生物功能 生物功能生物功能 例子例子 燃料分子 葡萄糖 儲存功能 澱粉與肝糖 結構功能 纖維素 辨識功能 寡糖

其它 代謝中間產物

單醣

1. 單糖的分類*

依官能基可分為醛醣與酮醣

依所含碳原子數目可分為三碳醣，四碳醣，五碳醣，

六碳醣與七碳醣等

細胞內的單糖均以磷酸化的型式存在

2. 常見的單糖

六碳醣，如葡萄糖、半乳糖、果糖與甘露糖 五碳醣，如核糖與去氧核糖

酮糖酮糖

六碳醣六碳醣 五碳醣五碳醣

醛糖醛糖 三碳醣三碳醣

果糖 果糖 葡萄糖

葡萄糖 核糖 去氧核糖

3. 單醣分子在水溶液中的構造 以葡萄糖為例

- 可在開鏈式與六元環的環式結構間快速互變*

- 在鹼性的CuSO

₄

⁺²

⁺

以果糖為例

4. 水溶液中葡萄糖的立體構形

葡萄糖的實際立體構形有船形或椅形兩種*，葡萄糖的 椅形構形是所有六碳醣中最穩定的構形，因此自然界中 葡萄糖的含量最多

葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 開

開 鏈 鏈 式式 構構 造造

環環 式 式 構 構

造造 吡喃糖吡喃糖 呋喃糖呋喃糖 異位異構物

異位異構物

菲林反應

菲林反應

(Fehling’ (Fehling ’s reaction) s reaction)

血糖或糖尿的測定 血糖或糖尿的測定

葡萄糖氧化酶 葡萄糖氧化酶

氧化亞銅沉澱 氧化亞銅沉澱

椅形 椅形

船形船形

平位取代基 平位取代基 軸位取代基 軸位取代基

葡萄糖的立體構造 葡萄糖的立體構造

雙醣與寡醣

1. 雙醣由兩個單醣分子以糖苷鍵結合而成 常見的雙醣有麥芽糖、乳糖與蔗糖

- 麥芽糖*由兩個葡萄糖分子以α(1 → 4)糖苷鍵結合，

為澱粉的組成單元，為還原糖

- 乳糖*由半乳糖與葡萄糖以β(1 → 4)糖苷鍵結合，為 乳汁中主要的糖成分，為還原糖

- 蔗糖*由葡萄糖與果糖以α(1 → 2)糖苷鍵結合，以 甘蔗與甜菜中含量最多，是一般食用的糖，

為非還原糖

常見的雙醣 常見的雙醣 蔗糖

蔗糖

麥芽糖麥芽糖 乳糖乳糖

(

(非還原糖非還原糖))

非還原端 非還原端

還原端還原端

糖苷鍵 糖苷鍵 異位異構物 異位異構物

2. 寡醣分子通常由不同種類的單醣或單醣衍生物連接而成 常見的單醣衍生物*

- 醣酸、醣胺、醣酯、去氧醣 -醣醇

3. 寡醣通常與其他成分連接，如醣蛋白、醣脂或肽聚醣

4. 寡醣有多元的功能*

醣體學(glycomics)

各種單醣衍生物 各種單醣衍生物(1)

(1)

醣酸 醣酸

醣酯 醣酯 醣胺

醣胺

唾液酸 唾液酸

寡醣可作為蛋白質降解的指標 寡醣可作為蛋白質降解的指標 --偵測醣蛋白上的糖成分偵測醣蛋白上的糖成分

--肝細胞膜上的肝細胞膜上的aasialoglycoproteinsialoglycoprotein receptor

receptor偵測無唾液酸的蛋白質偵測無唾液酸的蛋白質 唾液酸唾液酸

唾液酸唾液酸

唾液酸 唾液酸

各種單醣衍生物 各種單醣衍生物(2)

(2)

去氧醣 去氧醣

其他 其他

代糖成分代糖成分

由植物提煉出可作為強心劑 由植物提煉出可作為強心劑

肽聚醣的構造 肽聚醣的構造

NAM NAM NAG

NAG

革蘭氏陰性菌

革蘭氏陰性菌 革蘭氏陽性菌革蘭氏陽性菌

多醣

1. 自然界存在的高分子量多醣，依功能可分為儲存性 多醣與結構性多醣

2. 儲存性多醣以植物的澱粉與動物的肝醣為代表 兩者均由葡萄糖組成，又稱聚葡萄糖

纖維素

纖維素 肝糖肝糖 同種類的單醣分子 同種類的單醣分子

不同種類的單醣分子 不同種類的單醣分子

3. 澱粉可分直鏈澱粉與支鏈澱粉*

直鏈澱粉由葡萄糖分子以α(1 → 4)糖苷鍵連接而成，

為長形直鏈化合物，可形成螺旋狀的立體構造*，與 碘液反應時呈藍色

支鏈澱粉含支鏈，主鏈中的葡萄糖分子以α(1 →4) 糖苷鍵連接，但支鏈為α(1 → 6)鍵結，與碘液反應 時呈紫紅色

4. 肝糖的結構與支鏈澱粉類似，與碘液反應時呈紫紅色 5. 植物、酵母、細菌等亦含有由不同單醣分子(如阿拉伯

糖、甘露糖等)所組成的儲存性多醣

→

還原端還原端 非還原端非還原端

支鏈澱粉 支鏈澱粉

直鏈澱粉直鏈澱粉

直鏈澱粉 直鏈澱粉

澱粉中的葡萄糖分子以 澱粉中的葡萄糖分子以 α(1 α(1 →→4)糖4)糖苷苷鍵連接鍵連接

直鏈澱粉的螺旋狀立體構造，與碘液反應時呈藍色 直鏈澱粉的螺旋狀立體構造，與碘液反應時呈藍色 氫鍵

氫鍵

6. 結構性多醣中的纖維素，是植物細胞壁的主要成分，

也是自然界含量最多的化合物

纖維素也是聚葡萄糖，但組成的葡萄糖分子間以 β(1 →4)糖苷鍵連接，人體無法消化利用

纖維素的構造較為展延*，適合擔任結構支撐與保護 的角色

7. 甲殼動物外骨骼的幾丁質與動物細胞膜外或細胞間質 的黏多醣也是由不同單醣衍生物構成的結構性多醣，

其醣分子間的鍵結多為β(1 → 4)的形式

纖維素中的葡萄糖分子以 纖維素中的葡萄糖分子以

ββ(1 (1 →→4)4)糖糖苷苷鍵連接鍵連接

纖維素的結構較為展延 纖維素的結構較為展延

氫鍵氫鍵

氫鍵

氫鍵 氫鍵氫鍵

甲殼動物外骨骼的幾丁質也是組成的糖分子以

甲殼動物外骨骼的幾丁質也是組成的糖分子以ββ(1

(1 →

4) 4)的鍵結形式連接

N

N--乙醯葡萄糖胺乙醯葡萄糖胺

醣蛋白

1. 醣蛋白*

一種以共價鍵與醣分子(通常為寡醣)結合的複合蛋白，

分佈廣、種類繁多，具有多種重要的生理功能，所含 的醣成份包括各種單糖及單糖衍生物

2. 動物體內，醣蛋白多存於細胞表面或分泌至細胞外，

如受體蛋白，抗體與，激素與水解酵素等

3. 醣蛋白中醣成分的功能雖未確立，但一般認為可能會 影響蛋白質的構形、安定性與生物活性，與胚胎的發育 分化，或細胞的辨識等有關

醣蛋白中寡醣與蛋白質連接的方式 醣蛋白中寡醣與蛋白質連接的方式

絲胺酸

絲胺酸(-(-OH)OH) 天門冬醯胺天門冬醯胺((--NHNH₂₂))

低密度低密度 脂蛋白受體 脂蛋白受體

蛋白醣

1. 結締組織中的主要聚合物如軟骨醣與肝質醣均屬於 蛋白醣，此類成份在各組織細胞間質(細胞外基質) 的基液中分佈極廣，如軟骨組織中軟骨醣的含量即 可達乾重40%之多

2. 有些蛋白醣參與細胞內外的“溝通”

蛋白醣中蛋白醣中 常見的糖 常見的糖

軟骨素

軟骨素 肝質肝質((肝素肝素))

玻尿酸 玻尿酸

皮膚素

皮膚素 角質素角質素

不同種類的蛋白醣 不同種類的蛋白醣

蛋白醣蛋白醣

肝質 肝質

軟骨素 軟骨素

纖維結合素 纖維結合素

膠原蛋白纖維 膠原蛋白纖維

玻尿酸玻尿酸

角質素 角質素

肝質 肝質

軟骨素 軟骨素

細胞外基質 細胞外基質

纖維結合素 纖維結合素

細胞骨架細胞骨架

《脂質》

1. 脂質

不溶於水但溶於有機溶劑，其化學組成極不相同但 依其功能可歸類如表二*

脂體學(lipidomics)

2. 脂質可和醣類或蛋白質結合而形成醣脂或脂蛋白

3. 脂質的分類可依其化學結構分為含脂肪酸成分的複脂 (即可皂化的脂質)與不含脂肪酸的單脂

各類脂質的純化與分析最常用的技術有薄層層析法與 氣相層析法等

表二表二脂質的生物功能脂質的生物功能 生物功能生物功能 例子例子

結構功能 細胞膜的磷脂類

運輸功能 血液中的脂蛋白、白蛋白 保護功能 組織器官周圍的三酸甘油脂 儲存功能 脂肪組織中的三酸甘油脂 調節管制功能 膽固醇衍生的激素

其它 參與代謝反應的脂溶性維生素

脂肪酸

1. 生物體僅含微量的未酯化游離脂肪酸，大部分的脂肪 酸均是複脂的成分

2. 脂肪酸的區別在於所含碳鏈的長短與雙鍵的數目及 位置，自然界常見的脂肪酸如表三*

3. 生物體中含量最多的是含偶數碳的直鏈脂肪酸 棕櫚酸與硬脂酸是最常見的飽和脂肪酸

油酸是最常見的不飽和脂肪酸

表三表三常見的脂肪酸常見的脂肪酸

常用名稱常用名稱 結構式結構式 符號符號

飽和脂肪酸

棕櫚酸 CH₃(CH₂)₁₄COOH 16:0

硬脂酸 CH₃(CH₂)₁₆COOH 18:0

不飽和脂肪酸

油酸 CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH 18:1,△⁹

亞麻油酸 CH₃(CH₂)₄(CH=CHCH₂)₂(CH₂)₆COOH 18:2,△^9,12

次亞麻油酸 CH₃CH₂(CH=CHCH₂)₃(CH₂)₆COOH 18:3,△^9,12,15

花生四烯酸 CH₃(CH₂)₄(CH=CHCH₂)₄CH₂CH₂COOH 20:4,△^5,8,11,14

4. 不飽和脂肪酸的熔點低於相同碳數的飽和脂肪酸 雙鍵愈多，熔點愈低

自然界存在的不飽和脂肪酸，其雙鍵的組態為順式(cis) 反式脂*

5. 脂肪酸的命名

通常以含-COOH的碳為第1個碳原子，之後的碳原子 依序為α(第2個碳原子)、β(第3個碳原子)及γ碳原子 (第4個碳原子)等，最後一個含甲基的碳原子則稱為 ω碳原子

脂肪酸的構造 脂肪酸的構造

飽和脂肪酸

飽和脂肪酸 不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸

不飽和脂肪酸雙鍵組態的影響 不飽和脂肪酸雙鍵組態的影響

商業上植物油經氫化作用會產生反式脂肪酸 商業上植物油經氫化作用會產生反式脂肪酸

6. ω-6脂肪酸

亞麻油酸(18:2, △

^9,12

^5,8,11,14

7. ω-3脂肪酸

次亞麻油酸(18:3, △

^9,12,15

5,8,11,14,17

DHA (22:6, △

4,7,10,13,16,19

三酸甘油脂

1. 三酸甘油脂(酯)*

俗稱中性脂，是動植物體儲存脂質的主要形式，也是 自然界含量最多的脂質

2. 在室溫下為固態者一般稱為脂肪，為液態者稱為油

3. 三酸甘油脂中，與甘油酯化的脂肪酸種類與位置可有 不同的組合，因此三酸甘油脂的種類很多

鯨腦油

三酸甘油脂的構造 三酸甘油脂的構造

甘油 甘油

脂肪酸 脂肪酸

三種食物之脂質的脂肪酸組成 三種食物之脂質的脂肪酸組成

抹香鯨鯨油器的重量約佔其抹香鯨鯨油器的重量約佔其頭部頭部重量的重量的90%,90%, 內含s內含spermaceti oil (permaceti oil (鯨腦油鯨腦油))為為三酸甘油脂三酸甘油脂 與蠟的混合物

與蠟的混合物, , 有大量不飽和有大量不飽和脂肪酸脂肪酸,, 在37在37^ooCC時呈液態時呈液態, , 在在3131^ooC時開始結晶C時開始結晶

鯨油器 鯨油器

甘油磷脂類

1. 甘油磷脂

含有磷酸基的甘油脂*，為細胞膜的主要成分

2. 甘油磷脂分子的構造

有脂肪酸長鏈(碳氫鏈)組成的非極性尾部構造及連接 於磷酸基的極性頭部構造，為兩性脂類，此特性是 甘油磷脂形成脂雙層結構的分子基礎

3. 甘油磷脂的分類

依連接於磷酸基的分子之構造、大小與帶電荷情形 加以區分

磷脂質的共同結構 磷脂質的共同結構

甘油 甘油

脂肪酸脂肪酸

非極性尾部構造 非極性尾部構造

極性頭部構造 極性頭部構造

各類磷脂質 各類磷脂質

卵磷脂 卵磷脂

神經脂類與固醇類

1. 神經脂類*

由神經胺醇為基本結構所衍生的神經胺醇脂，可分為 神經磷脂類與神經醣脂類

2. 膽固醇*

主要的動物固醇 - 植物有豆固醇

未酯化的膽固醇是人與動物細胞膜的重要成分，

可調節細胞膜的流動性

血中膽固醇的濃度與動脈硬化等心血管疾病有關

神經胺醇脂由神經胺醇衍生 神經胺醇脂由神經胺醇衍生

神經胺醇神經胺醇

脂肪酸 脂肪酸

神經醯胺 神經醯胺

各類神經脂質 各類神經脂質

神經醯胺 神經醯胺

3. 膽固醇的代謝產物或衍生物*具有重要的生理功能 7-去氫膽固醇是維生素D的先驅物

膽汁中的膽鹽由膽固醇代謝而來，具促進脂肪乳化與 吸收等多項生理功能

膽固醇經酵素作用可合成多種固醇類激素

- 影響能量代謝，礦物質吸收與第二性徵及生殖功能 等

膽固醇的結構 膽固醇的結構

膽固醇的衍生物 膽固醇的衍生物

皮質類固醇

皮質類固醇((固醇類消炎藥固醇類消炎藥)) 膽酸膽酸 可體松

可體松 礦物質類固醇礦物質類固醇

黃體素 黃體素

去氧膽酸 去氧膽酸 雌二醇

睪固酮 雌二醇 睪固酮

蠟與異戊二烯類化合物

1. 蠟

由長鏈脂肪酸(14~36個碳)與長鏈一元醇(16~30個碳)或 固醇形成的固態酯質，為皮膚、羽毛、樹葉、果實與 昆蟲外殼等保護覆被的成分

熔點為60 ~ 100

^o

2. 異戊二烯類化合物

由數個異戊二烯單體構成，又稱萜類

植物含有多種帖類，是各種芳香性揮發油的主要成分

蜂蠟的主要成分 蜂蠟的主要成分

-triacontanoylpalmitate-triacontanoylpalmitate 蠟的組成蠟的組成

異戊二烯類化合物 異戊二烯類化合物 異戊二烯異戊二烯

茄紅素 茄紅素

維生素維生素AA 葉醇葉醇

鮫鯊烯鮫鯊烯 羊毛固醇羊毛固醇

3. 脂溶性維生素A、E與K等

亦為異戊二烯類化合物，與生物的視覺反應、骨骼 結構的維持與血液凝固等有關

4. 輔酵素Q (泛醌) Q

₁₀

其他異戊二烯類化合物 其他異戊二烯類化合物

Q10Q10

花生四烯酸衍生物

1. 前列腺素、血栓素與白三烯素統稱二十酸物質 均是由花生四烯酸(20:4)經多種酵素作用而衍生的 重要活性物質*

2. 前列腺素種類多，具不同的生理活性，大致均有降低 血壓與收縮平滑肌的功能

3. 血栓素具促進凝血的活性

4. 白三烯素能促進白血球的活動與聚集

花生四烯酸 花生四烯酸

白三烯素 白三烯素

血栓素 前列腺素 血栓素

前列腺素

二十酸物質 二十酸物質

非固醇類消炎藥 非固醇類消炎藥

阿斯匹靈 阿斯匹靈

《蛋白質》

1. 蛋白質

是細胞的主要成份，約佔總乾重的一半以上 蛋白質的重要性來自其擔任的多種功能，其功能 如表四*

2. 蛋白質由20種胺基酸構成 每種胺基酸的側鏈構造不同*

- 有的帶電荷

- 有的為疏水的非極性 - 有的不帶電但具有極性

牛胰臟分泌的

牛胰臟分泌的RNase

RNase由

124個胺基酸組成

,含有

4個雙硫鍵

表四

表四蛋白質的生物功能蛋白質的生物功能 生物功能

生物功能 例子例子 催化功能 酵素

結構功能 角蛋白, 膠原蛋白 運動功能 肌紅蛋白, 肌動蛋白 運輸功能 血紅素, 肌紅蛋白 防禦保護功能 抗體, 補體, 凝血因子 儲存功能 牛奶中的酪蛋白 調節管制功能 胰島素, 生長激素 其它 細菌毒素, 蛇毒蛋白

側鏈為芳香族 側鏈為芳香族, , 疏水疏水

組成蛋白質的

組成蛋白質的20

20種胺基酸構造

側鏈為疏水, , 非極性非極性

側鏈不帶電但具極性 側鏈不帶電但具極性

側鏈帶負電荷 側鏈帶負電荷 側鏈帶正電荷

側鏈帶正電荷

3. 蛋白質的分類

依其外觀形狀與溶解度

- 可分為球狀蛋白、纖維狀蛋白與膜蛋白 - 大部分功能性蛋白為球狀蛋白

依其組成

- 可分為簡單蛋白與複合蛋白

蛋白質的分類 蛋白質的分類

纖維狀蛋白 纖維狀蛋白

(

(膠原蛋白

)

膜蛋白(膜蛋白

(細菌視紫素

)

球狀蛋白球狀蛋白(

(肌紅蛋白

)

纖維狀蛋白與球狀蛋白

1. 纖維狀蛋白

外觀為纖維狀或長條狀，擔任結構、支撐或保護性 的角色

- 如皮膚、韌帶、軟骨、頭髮與蠶絲等所含的蛋白質

2. 球狀蛋白

外觀為球形，擔任功能性角色，立體結構緊密，水分 子不易進入，但外部有極性或親水性胺基酸的側鏈可 與水接觸或與其他分子產生交互作用

膜蛋白

1. 膜蛋白在水溶液中的溶解度極低，有些鑲嵌於細胞的 各種膜構造中(嵌合蛋白)，有些僅附著於膜上(周邊 蛋白) ，有些則懸掛於膜上

2. 大多數膜蛋白為球狀構造，在膜構造中形成通道，管 控物質的進出

3. 有些膜蛋白參與外界訊號的傳遞與能量的生成

4. 由於位於膜構造的環境，因此膜蛋白的外部多為非極 性的胺基酸側鏈

嵌合蛋白嵌合蛋白 周邊蛋白

周邊蛋白

酵素

1. 酵素是已知蛋白質中最重要的一類

生物系統中幾乎所有的化學反應(新陳代謝)皆由酵素 催化

2. 唯有酵素(生物催化劑)的存在，生命才得以發生與 延續

《核酸》

1. 核酸是由4種核苷酸組成的巨大分子聚合物，正如同 蛋白質是由20種胺基酸組成的巨大分子般

2. 核苷酸的結構與種類*

由含氮鹼基，五碳醣與磷酸基所構成 核糖核苷酸(A、U、G、C)

去氧核糖核苷酸(A、T、G、C)

3. 核酸除了是遺傳物質的儲存形式與參與遺傳訊息的傳 遞外，其組成份尚參與其他重要的代謝反應如表五*

核酸

核酸(DNA

(DNA與

RNA)

嘌呤嘌呤

嘧啶 嘧啶 核苷酸的構造 核苷酸的構造

為何是五碳醣 為何是五碳醣?

?

互變異構作用是自發突變的基礎 互變異構作用是自發突變的基礎

? ?

G

G U U

DNA

DNA與

RNA間化學組成不同的重要性

(1) (1)

RNARNA

DNA DNA

DNA DNA與

RNA間化學組成不同的重要性

(2) (2)

Deamination Deamination

反應

反應 TT

UU CC

表五表五核苷核苷酸與核酸的生物功能酸與核酸的生物功能 生物功能生物功能 例子例子

遺傳物質 DNA與RNA的組成分 參與代謝 GTP參與蛋白質合成

CTP參與脂類合成 UTP參與醣類合成

ATP參與各需能的合成反應 能量傳遞 ATP為細胞的能量貨幣

輔酵素的成分 ATP為NADH與FADH

₂

cAMP與 cAMP

cGMP的構造

去氧核糖核酸 (DNA)

1. 1868年Miescher開始研究DNA*，但直至1950年代初期 DNA的結構才被解出

2. DNA分子非常巨大，不易分離出完整的分子

3. 原核細胞通常僅含一條染色體，真核細胞則含有多條 染色體且多半與組織蛋白結合

蚊子(6條)，玉米(20條)，麵包酵母(32條)，小鼠與大鼠 (40條)，人類與馬鈴薯(48條)，狗與雞(78條)，鴿子 (80條)，蝦子(254條)，暴龍(113條)

4. DNA含有dAMP、dCMP、dCMP與dTMP等4種核苷酸 (dNTP)，各核苷酸間以3’,5’-磷酸雙酯鍵相連，核苷酸 的含氮鹼基攜帶遺傳訊息，五碳糖與磷酸基則是DNA 結構的骨架

5. DNA的構造

Watson與Crick依據X光繞射的研究結果於1953年提出 - 兩人*因此貢獻同獲1962年諾貝爾生理及醫學獎 DNA分子為兩股方向相反的聚核苷酸鏈*

- 相互纏繞成右旋的雙股螺旋，去氧核糖與磷酸基暴露 在外，攜帶遺傳訊息的鹼基包埋於分子內部，兩股以 互補鹼基間的氫鍵相連(A與T, G與C配對)

- Watson與Crick所發現的雙螺旋DNA目前稱為B-DNA

Watson

Watson與

Crick

DNA DNA的兩股以互補鹼基間的氫鍵相連

骨架

5. 1979年

以人工方式合成鹼基為嘌呤與嘧啶交替出現的 聚核苷酸鏈(如GCGCGC)，此聚核苷酸鏈以左旋的 雙股螺旋存在，稱為Z-DNA*，

一般認為其存在與基因表現的調控有關

6. DNA的一級、二級、三級與四級構造 鹼基序列為一級構造

雙股螺旋*為二級構造 超螺旋*為三級構造 染色體*為四級構造

Watson

Watson與與CrickCrick的雙螺旋的雙螺旋DNA (BDNA (B--DNA)DNA)

DNA超螺旋構造 DNA

- -

染色體構造 染色體構造

核糖核酸 (RNA)

1. RNA分子為單股聚核苷酸鏈，與DNA分子不同

2. RNA主要有mRNA，rRNA與tRNA三類*

mRNA分子為單股構造，rRNA與tRNA分子內則有 不同程度的鹼基配對形成*

3. mRNA的組成核苷酸只含A、U、G、C四種鹼基，

擔任傳遞DNA遺傳訊息至蛋白質的角色*

每一mRNA分子攜帶一種或數種蛋白質的遺傳密碼，

因此細胞內mRNA分子的種類最多，使得要分離特定 的mRNA分子極為困難

大腸桿菌細胞內的主要

大腸桿菌細胞內的主要RNA

RNA種類

DNA複製 DNA

轉譯轉譯

- -

- -

-

-

4. tRNA在蛋白質合成的過程中負責攜帶胺基酸 每種胺基酸可有一種或數種tRNA與之對應

tRNA分子的形狀類似苜蓿葉，其立體結構為倒L型，

有四個具有特殊功能的部位*

- 胺基酸接合部位，mRNA (密碼子)接合部位，核糖體 接合部位，相關酵素的接合部位

5. rRNA佔RNA總量的65%，是核糖體的主要組成分之一 6. 近年的研究發現幾種具有催化功能的RNA，打破過去

認為生物催化劑都是蛋白質的觀念

tRNA

tRNA( (酵母

)的二級與三級構造

Acceptor Acceptor stem stem

T TΨΨCC looploop

Variable Variable loop loop D loop

D loop

Anticodon Anticodon

looploop

苜蓿葉苜蓿葉

倒L倒

L型

胺基酸接合部位 胺基酸接合部位

mRNA ( mRNA (密碼密碼))

接合部位 接合部位

核糖體接合部位 核糖體接合部位

核糖體的構造與組成 核糖體的構造與組成 原核生物

原核生物 真核生物真核生物

rRNA的二級與三級構造 rRNA

酵母 酵母

真細菌真細菌

古細菌古細菌

大腸稈菌16S 大腸稈菌16S rRNArRNA

7. 新進發現的其他小RNA分子

snRNAs (small nuclear RNAs)，參與真核細胞的RNA 剪接

siRNAs (small interfering RNAs)，與特定mRNA配對 形成雙股結構，造成與基因靜默(gene silencing)

miRNAs (micro RNAs)，干擾特定mRNA的輸送以調控 分化

snoRNAs (small nucleolar RNAs)，參與tRNA與rRNA 的化學修飾作用

質體

1. 大部分原核細胞與少部分真核細胞，除染色體外尚含 有環狀的小DNA分子，稱為質體

2. 質體經常帶有對抗生素或重金屬產生抗性的基因，是 臨床醫學的一大問題，但此類質體經改造後可以人工 的方式嵌入外來基因，將外來基因隨質體一併送入 細胞內被表現，此類質體稱為基因載體，對遺傳工程 的研究貢獻良多

早其被普遍使用的選殖載體

早其被普遍使用的選殖載體

pBR322 pBR322的限制酶切割圖

複製 起點 抗生素 抗生素 抗性基因 抗性基因11

抗生素抗生素 抗性基因 抗性基因22

以限制酶切割基因載體 以限制酶切割基因載體

與特定外來

與特定外來DNADNA片段接合片段接合