医用细胞生物学-细胞概述

第一节细胞的起源与进化第二节细胞的基本特征

第二章细胞概述第一节细胞的起源与进化

一、细胞的起源原始地球表面想像图原始地球环境：天空中或赤日炎炎，或电闪雷鸣，地面上火山喷发，熔岩横流。地球上原始大气成分：水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等，没有氧气。原始的海洋———生命的摇篮原始细胞的生成过程：原始大气在宇宙射线等释放的能量的触发下，产生有机小分子；有机小分子经过进化和选择聚合或缩合，形成生物大分子；生物大分子被自发形成的磷脂分子膜所包围，形成了原始细胞。二、细胞的进化原核细胞：组成原核生物的细胞，它的进化程度很低，没有核膜，DNA裸露，结构比较简单。真核细胞：组成真核生物的细胞，进化程度较高，有成形的细胞核，结构更为复杂。原核细胞原核细胞没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，DNA为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白，没有恒定的内膜系统，没有叶绿体、线粒体等细胞器的分化，只有核糖体。细菌细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体（拟核）等部分构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。

原核细胞核DNA和和质粒粒总结原原核细细胞的的主要要特点点没有核核膜，，遗传传物质质集中中在一一个没没有明明确界界限的的低电电子密密度区区，称称为拟拟核。。DNA为裸裸露的的环状状双螺螺旋分分子，，通常常没有有结合合蛋白白，转转录、、翻译译同时时进行行。无恒定定的内内膜结结构，，核糖糖体为为70S型型。原核细细胞一一般以以无丝丝分裂裂的方方式繁繁殖。。真核细细胞的的基本本结构构光镜镜下下结结构构细胞胞膜膜细胞胞质质细胞胞核核电镜镜下下结结构构膜相相结结构构非膜膜相相结结构构细胞胞膜膜内质质网网高尔尔基基复复合合体体线粒粒体体溶酶酶体体过氧氧化化氢氢体体核膜膜核糖糖体体中心心粒粒微管管微丝丝中等等纤纤维维细胞胞质质基基质质核仁仁染色色质质核基基质质膜相相结结构构：：具具有有膜膜成成分分的的结结构构。。有质质膜膜、、线线粒粒体体、、高高尔尔基基体体、、内内质质网网、、溶溶酶酶体体、、过过氧氧化化物物酶酶体体、、核核膜膜非膜膜相相结结构构：：不不具具有有膜膜成成分分的的结结构构。。有有核核糖糖体体、、中中心心体体、、微微管管、、微微丝丝、、中中间间纤纤维维、、细细胞胞质质基基质质、、核核基基质质、、核核仁仁、、染染色色质质原核核细细胞胞与与真真核核细细胞胞的的主主要要区区别别原核核细细胞胞真真核核细细胞胞大小小细细胞胞大大小小１１-10m１１００－－１１００００m细胞胞核核无无核核膜膜、、核核仁仁有有核核膜膜、、核核仁仁DNA一一条条、、环环状状、、裸裸露露多多条条、、线线状状、、与与蛋蛋白白质质结结合合核糖糖体体７７００S８８００S内膜膜结结构构简简单单（（只只有有间间体体或或内内囊囊体体））复复杂杂（（内内质质网网等等膜膜性性细细胞胞器器））线粒粒体体无无有有细胞胞骨骨架架无无有有细胞胞增增殖殖无无丝丝分分裂裂有有丝丝分分裂裂,减减数数分分裂裂转录录和和翻翻译译同同时时同同地地进进行行转转录录在在细细胞胞核核内内，，翻翻译译在在细细胞胞质质第二二节节细细胞胞的的基基本本特特征征一、、细细胞胞的的分分子子基基础础原生生质质：：是是构构成成活活细细胞胞的的生生活活物物质质，，是是细细胞胞的的结结构构和和生生命命活活动动的的物物质质基基础础。。主要要元元素素（（宏宏量量元元素素））：：C.H.O.N（（90%））S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.等等12种种（（9.9%））微量量元元素素：：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I等等一、、细细胞胞的的化化学学组组成成化合合物物有机机化化合合物物无机机化化合合物物水无机机盐盐单糖糖脂肪肪酸酸氨基基酸酸核苷苷酸酸多糖糖复合合脂脂类类蛋白白质质核酸酸→→→→多糖糖是是由由许许多多单单糖糖分分子子以以苷苷键键结结合合而而成成的的高高分分子子化化合合物物，，一一分分子子多多糖糖完完全全水水解解后后可可生生成成成成百百上上千千乃乃至至上上万万个个单单糖糖分分子子。。糖原原是是动动物物体体内内糖糖的的储储存存形形式式，，它它是是由由葡葡萄萄糖糖分分子子聚聚合合而而成成。。单糖糖：：最简简单单的的一一类类糖糖，，一一般般是是含含有有3-6个个碳碳原原子子的的多多羟羟基基醛醛或或多多羟羟基基酮酮。。丙糖糖。。例例如如：：甘甘油油醛醛、、二二羟羟丙丙酮酮戊糖糖。。例例如如：：核核糖糖、、脱脱氧氧核核糖糖己糖糖。。例例如如：：葡葡萄萄糖糖、、甘甘露露糖糖、、半半乳乳糖糖脂肪肪酸酸是是合合成成脂脂肪肪和和类类脂脂的的原原料料。。脂肪肪酸酸在在体体内内主主要要与与醇醇结结合合生生成成酯酯，，例例如如：：丙丙三三醇醇+脂脂肪肪酸酸甘甘油油三三酯酯（（脂脂肪肪））脂肪肪酸酸参参与与构构成成的的磷磷脂脂分分子子是是细细胞胞膜膜的的重重要要组组成成成成分分。。脂肪肪酸酸→磷脂脂分分子子X二、、生生物物大大分分子子的的结结构构和和功功能能（一一））蛋蛋白白质质的的结结构构和和功功能能（二二））核核酸酸的的结结构构和和功功能能（一一））蛋蛋白白质质蛋白白质质的的基基本本组组成成单单位位氨基基酸酸氨基基酸酸的的组组成成（主主要要元元素素：：C、、H、、O、、N；；少少量量的的S））由相相同同或或不不同同的的各各个个氨氨基基酸酸，，按按照照一一定定的的排排列列顺顺序序，，以以特特定定的的化化学学键键连连接接，，从从而而组组成成蛋蛋白白质质的的基基本本结结构构。。肽键键肽键键蛋白质质分子子是由由许多多氨基基酸分分子通通过肽肽键，，依次次缩合合而形形成多多肽链链。蛋白质质的分分子结结构蛋白质质的一一级结结构：：指多肽肽链中中氨基基酸的的种类类、数数目和和排列列顺序序。它它是蛋蛋白质质空间间构象象的基基础，，也是是蛋白白质特特异的的生物物学功功能的的基础础。由于核核苷酸酸的单单个碱碱基的的改变变可导导致由由特定定密码码子编编码的的氨基基酸的的改变变。例例：镰镰形细细胞贫贫血症症谷氨酸缬氨酸GAA→GUA临床症症状：骨严重重受损损；内脏器器官损损伤：：心脏脏、肺肺脏、、肾脏脏损伤伤；脑血管管意外外；严重的的慢性性溶血血性贫贫血等等患者多多在成成年期期死亡亡正常RBC镰镰状状RBCα地中中海贫贫血大多数数地贫贫是由由于ααGene不不同程程度缺缺失或或功能能障碍碍，导导致不不同类类型的的地贫贫。每条染染色体体上有有两个个αGene———16p13α2αα1α2αα1缺失一一个αα基因因———为αα+地贫，，α链链合成成减少少。缺失两两个αα基因因———为αα0地贫，，α链链不能能合成成。蛋白质质的二二级结结构：：在一级级结构构的基基础上上，进进一步步螺旋旋或折折叠而而成，，它指指的是是主链链骨架架原子子的相相对空空间位位置，，而不不涉及及侧链链的位位置。。蛋白质质的三三级结结构：：在二级级结构构的基基础上上进一一步折折叠形形成三三级结结构。。此结结构的的形成成与不不同侧侧链间间的相相互作作用有有密切切关系系，由由一条条多肽肽链组组成的的蛋白白质只只有在在三级级结构构才能能表现现出生生物活活性。。如：：肌红红蛋白白蛋白质质的四四级结结构：：有些蛋蛋白质质由两两条或或几条条多肽肽链组组成，，每条条多肽肽链有有完整整的三三级结结构（（亚基基），，各亚亚基间间的相相对构构象、、空间间排布布，称称为蛋蛋白质质的四四级结结构。。如：：血红红蛋白白（三）蛋白白质的分类类与主要功功能外形纤维蛋白球形蛋白功能结构蛋白：：组成细胞成成分的蛋白白质。调节蛋白：：参与体内代代谢或运动动机制的调调节有关的的蛋白质转运蛋白：：维持机体正正常的新陈陈代谢和各各类物质质在体内的的输送的蛋蛋白质。抗体蛋白：：免疫球蛋白白催化蛋白：：酶组成成分单纯蛋白：：结合蛋白：：指纯由氨基基酸组成的的蛋白质。（如：白白蛋白，球球蛋白，组组蛋白等））指蛋白和非非蛋白质类类物质结合合而成，非非蛋白质物物质称辅基基。（如：核蛋蛋白，糖蛋蛋白，脂蛋蛋白等）蛋白质是细细胞和组织织的主要成成分；作为为酶催化生生物体内各各种化学反反应；蛋白白质具有运运输；收缩缩；调节和和防御作用用。蛋白质的主主要功能（二）核酸酸1、化学组组成与种类类核酸的基本本单位核苷酸戊糖糖磷酸酸含氮有机碱碱核糖脱氧核糖嘧啶：：ＴＣＵ嘌呤：：ＡＧ（碱基）核糖脱氧糖苷键核苷酯键单核苷苷酸嘧啶嘌呤胞嘧啶Ccytosine胸腺嘧啶Tthymine鸟嘌呤Gguanine腺嘌呤Aadenine碱基基3’5’磷磷酸二酯键键5´3´DNARNA戊糖糖脱氧核糖核核糖碱基基AGCTAGCU磷酸酸磷酸磷酸核苷酸种类类脱氧腺苷酸酸（dAMP)腺腺苷酸（（AMP））脱氧鸟苷酸酸（dGMP)鸟鸟苷酸（（GMP））脱氧胞苷酸酸（dCMP)胞胞苷酸（（CMP））脱氧胸苷酸酸（dTMP)尿尿苷酸（（UMP））结构构双链链单单链链存在部位主要存在细细胞核中主主要存在在细胞质中中功能能储存，复制制和传递遗遗传信息与与遗传信信息表达有有关DNA与RNA的区区别核酸脱氧核糖核核酸（DNA）核糖核核酸（（RNA）2、DNA的结构与与功能DNA分子子中脱氧核核苷酸的排排列顺序。。Watson和Crick提出的DNA双螺螺旋结构模模型二级结构：：一级结构：：DNA的双双链形成DNA功能能：储存，，复制和传传递遗传信信息。DNA的双双链形成DNA双螺螺旋结构模模型1.DNA分子是由两两条相互平平行走向相相反的脱氧氧多核苷酸酸链围绕着着同一中心心轴形成的的右手双螺螺旋结构，，两链都以以脱氧核糖糖-磷酸为为骨架。2.两条长长链的碱基基在双螺旋旋内侧按碱碱基配对原原则（A=T，G≡C）以氢键键相连。3.相邻碱碱基平面距距离0.34nm，，螺旋一圈圈螺距为3.4nm(一圈10个碱基基对)。Watson和Crick的DNA双螺旋结结构模型DNA的双双链形成3.4nm含10个碱碱基对DNA双螺螺旋结构模模型DNAModels（三）RNA的结构构与功能RNA为单单链,可