绪论和分子基础.ppt

醫學細胞生物學MedicalCELLBIOLOGY,主講教師：鄧凡白曉春林俊鄒志鵬博士Tel鄧）47073（免費內線）E-mail:fandeng南方醫科大學基礎醫學院細胞生物學教研室(生命科學樓15層),自然界形形色色的細胞,第一章緒論,第一節細胞生物學的研究內容,第二節細胞生物學與醫學,第三節細胞生物學的發展簡史,就是這樣一個個神秘的細胞組成了神秘的機體，要認識機體的本質，必須瞭解細胞的結構和活動本質。,細胞生物學的研究對象-細胞,內質網和核糖體,溶酶體,電鏡下DNA和RNA雜交,一、細胞生物學的概念,細胞生物學：即從細胞、亞細胞和分子三個水準研究細胞生命活動的學科。,細胞生物學研究目的,細胞生物學研究目的：即以動植物體細胞為研究對象，探索動植物體細胞生命活動規律的學科。,二、細胞生物學的研究內容,基本內容細胞的形態結構和化學組成細胞及細胞器的功能如：細胞遺傳資訊的表達、細胞的能量轉換、細胞的通訊、細胞的物質運輸細胞的增殖與分化細胞的衰老和死亡,其他內容細胞免疫細胞工程,目前，醫學上的四大難題：,癌症（本質是細胞無休止和無序的分裂）心血管疾病（與動脈內皮細胞變化有關）腦血管疾病（與動脈內皮細胞變化有關）遺傳病（細胞中基因變化所致）,細胞生物學的形成過程（瞭解）：,細胞的發現（1665年，Hooke發現）,細胞學說的建立（1838-1839年，Schleiden和Schwann提出）,細胞學的經典時期（1875-1898年）：原生質；主要細胞器的發現,實驗細胞學時期（1887-1940年）：細胞遺傳；細胞生理；細胞化學,細胞生物學（1941年-）,-分子細胞生物學,十九世紀的三大發現,細胞學說生物進化論物質不滅和能量守恆定律,達爾文提出,返回,生物學的三大基石,細胞學說生物進化論遺傳學（孟德爾、摩爾根）,返回,返回,生物進化論,生物進化論的創始人,返回,返回,返回,第二章細胞的概念與分子基礎,第一節細胞的基本概念,第二節細胞的起源與進化（瞭解）,第三節細胞的分子基礎,細胞（cell)：細胞是生命活動的基本單位。,細胞是構成有機體的基本單位；細胞是代謝與功能的基本單位；細胞是有機體生長和發育的基礎；細胞是遺傳的基本單位。,細胞的概念：,不同功能的細胞形態不同,植物細胞比動物細胞大。原生動物由一個細胞組成，體積較大，如大變形蟲的直徑約300m。動物細胞直徑一般在10-100m左右，如人口腔粘膜上皮細胞的直徑75m。人紅細胞的直徑7.5m。卵細胞是特殊的大細胞，如駝鳥蛋的直徑約10cm，是現今最大的細胞。原核細胞較小，如細菌的直徑1m。現今最小的細胞為支原體，其直徑約0.070.25m.,原核細胞（Prokaryoticcell）,生物學上將細胞分為兩大類：,真核細胞（Eukaryoticcell）,真核細胞,原核細胞,原核細胞是只有質膜和少數簡單的細胞器，無核膜、內膜系統和細胞骨架的細胞。如細菌、支原體細胞。真核細胞是有質膜和許多複雜的細胞器，有核膜、複雜的內膜系統和細胞骨架的細胞。如人體細胞等絕大多數動植物細胞。,原核細胞與真核細胞的主要區別：,原核細胞真核細胞大小細胞大小mm細胞核無核膜、核仁有核膜、核仁DNA一條、環狀、裸露多條、線狀、與蛋白質結合核糖體SS內膜結構簡單（只有間體和內囊體）複雜（有內質網、線粒體、高爾基體等）細胞骨架無有細胞增殖無絲分裂有絲分裂DNA複製無週期性有週期性轉錄和翻譯在同一時間和地點在不同時間和地點,上皮組織細胞(柱狀、扁平狀）,結締組織細胞（形態多樣）,神經組織細胞,肌細胞,細胞的基本共性,都有細胞膜都有核物質都有核糖體增殖方式都為一分為二代謝活動的某些酶一致,細胞的結構,光鏡觀察的結構顯微結構電鏡觀察的結構亞微結構高級電鏡及x線衍射的結構超微結構,細胞的顯微結構三部結構細胞膜細胞質：線粒體、高爾基體、中心體、基質細胞核：核膜、核仁、染色質、核質,細胞膜,細胞質,染色質,核仁,核膜,細胞的超微結構：,膜相結構：具有膜成份的細胞結構。非膜相結構：不具有膜成份的細胞結構。,細胞膜（cellmembrane）內質網（endoplasmicreticulum）高爾基複合體（Golgicomplex）核膜（nuclearenvelope）線粒體（mitochondrion）溶酶體（lysosome）過氧化氫體（peroxisome）小泡等（vesicle）,不具有膜成份的細胞結構。,具有膜成份的細胞結構,核糖體（ribosome）中心體（centriole）微管（microtubule）微絲（microfilament）中間纖維（intermediatefilament）染色質（chromatin）核仁（nucleolus）基質（matrix),二、原核細胞向真核細胞的演化,（一）分化起源說,原核生物,內部結構分化,自然選擇,真核生物,聚集細胞分化,細胞的物質組成：無機物：有機物：,生物大分子：蛋白質和核酸由於其分子量巨大、分子結構複雜並且具有複雜的生物活性，故稱生物大分子。,水、,無機鹽,有機小分子物質：單糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸,有機大分子物質：多糖類、脂類、蛋白質、核酸,第三節細胞的分子基礎,圖,核酸的組成單位：核苷酸核苷酸=堿基+戊糖+磷酸,核糖去氧核糖,嘌呤：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T),ATP（三磷酸腺苷酸）,cAMP（環化腺苷酸）,cGMP（環化鳥苷酸）,二者是細胞內的第二信使分子,核酸遺傳資訊的載體,細胞內貯存、複製和傳遞遺傳資訊的大分子物質，又稱遺傳物質。細胞中核酸分兩大類：核糖核酸（RNA）去氧核糖核酸（DNA）,DNA與RNA組成上的比較:,DNARNA堿基A、G、C、TA、G、C、U核糖去氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸,DNA和RNA的組成單位是核苷酸，分別為去氧核糖核苷酸（4種）和核糖核苷酸（4種）。,去氧核糖核苷酸(dNMP),dAMPdTMPdGMPdCMP,核苷酸與核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈（核酸的基本結構）,|,|,糖苷鍵,磷酸二酯鍵：核苷酸與核苷酸之間連接的兩個磷酸酯鍵,圖2-11DNA雙鏈形成,兩條多核苷酸鏈反向平行排列，去氧核糖與磷酸殘基排列在長鏈的外側，堿基位於長鏈內側，堿基之間以氫鍵相連接，連接規律是A與T互補，形成兩個氫鍵即A=T；G與C互補，形成三個氫鍵即G三C。,常用堿基序列代表DNA鏈，,它代表遺傳資訊，書寫、識讀方便。堿基序列的多樣性即是DNA的多樣性。,如：5-AGCTAATGGCC-33-TCGATTACCGG-5,3.4nm,0.34nm,DNA雙鏈圍繞個“中心軸”向右盤旋形成雙螺旋狀結構的分子。螺旋上每隔0.34nm有一個堿基對，每螺旋一圈有10個堿基對，故螺距為3.4nm,DNA由兩條走向相反的互補核苷酸鏈圍繞一個“中心軸”向右盤旋形成雙螺旋狀結構的分子。去氧核糖與磷酸殘基排列在長鏈的外側，構成DNA分子的骨架，不攜帶遺傳資訊。堿基位於長鏈內側，相對應的堿基之間以氫鍵相連接，連接規律是A與T互補，形成兩個氫鍵即A=T；G與C互補，形成三個氫鍵即G三C，這種有規律的對應排列，稱為“堿基互補原則”。四種堿基（A、T、C、G）的排列順序稱堿基序列，攜帶遺傳資訊。螺旋上每隔0.34nm有一個堿基對，每螺旋一圈有10個堿基對，故螺距為3.4nm。,DNA的分子結構Watson和Crick模型,DNA分子的結構特點,穩定性-DNA的雙螺旋結構很穩定，是遺傳物質穩定性的基礎。高溫達90度時堿基間氫鍵斷裂（變性），低溫時又互補配對（複性）PCR反應的分子基礎。多樣性-資訊多樣的分子基礎。,DNA的功能:儲存、複製、傳遞遺傳資訊,DNA分子的變性與複性,RNA分子的結構單鏈結構或假雙鏈結構（部分區域鏈內堿基配對形成）。如rRNA和tRNA結構,tRNA,三葉草形,反密碼子環氨基酸臂D環TCG環,tRNA,細胞中參與蛋白合成的RNA有三大類,作為資訊載體即翻譯的範本mRNA作為翻譯的工具，攜帶氨基酸tRNA作為翻譯的機器，組成核糖體rRNA,注：m:messengert:transferr:ribosomal,mRNAtRNArRNA含量5-10%5-10%80-90%分子量1105-210631040.36108沉降係數6-25S4S5.8S、18S、28S結構線形三葉草形線形、假雙鏈功能資訊範本攜帶氨基酸工具形成核糖體,細胞中rRNA、tRNA、mRNA三種RNA含量最多、在遺傳資訊的傳遞和表達中作用突出，比較如下：,蛋白質生命現象的載體,蛋白質的組成單位：氨基酸H|H2NCCOOH|R細胞內有20種氨基酸，主要是R側鏈不同。,蛋白質的組成單位-氨基酸之間脫水形成肽鍵,多個氨基酸通過肽鍵連接為多肽鏈(蛋白質的基本結構),蛋白質的結構：,基本結構：一級結構三維結構：二級結構三級結構四級結構,人胰島素分子特定的一級結構,氨基酸的種類氨基酸的數目氨基酸的排列順序多肽鏈的數目二硫鍵的數目和位置,蛋白質的結構(Proteinstructure),一級結構（氨基酸排列順序）二級結構（-螺旋，-折疊）三級結構：結構域四級結構：蛋白亞單位或單體）,蛋白質的結構總結：,一級結構：多肽鏈數目、氨基酸的種類和排列順序、二硫鍵數目和位置；（肽鍵）二級結構：多肽鏈折疊、盤曲形成螺旋狀或片層狀結構，如a-螺旋和B-折疊；（氫鍵）三級結構：二級結構進一步折疊和盤旋，形成具有一定功能結構域的結構；（氫鍵、離子鍵和疏水鍵）四級結構：亞基聚結的結構，包括亞基的數目，類型、結構和佈局。（一條多肽鏈形成一個亞基）。（非共價鍵）,蛋白質和核酸的比較：,蛋白質核酸組成單位氨基酸核苷酸一級結構氨基酸序列核苷酸序列連接方式肽鍵磷酸二酯鍵二級結構螺旋折疊轉角雙螺旋假雙鏈等三級結構結構域染色質四級結構亞基集結染色體功能催化調節運輸貯存傳遞運動支持識別表達遺傳資訊,1、什麼是細胞生物學？簡述細胞生物學的基本內容。2、簡述細胞生物學與醫學的關係。3、簡述細胞生物學的形成過程。,思考題（一）,1、如何理解“細胞是生命活動的基本單位”這一概念？2、最小