细胞生物学细胞的概念和分子基础详解演示文稿

细胞生物学细胞的概念和分子基础详解演示文稿目前一页\总数五十九页\编于二十一点（优选）细胞生物学细胞的概念和分子基础目前二页\总数五十九页\编于二十一点第一节细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位二、原核细胞三、真核细胞四、病毒目前三页\总数五十九页\编于二十一点一、细胞是生命活动的基本单位所有的生物都是由细胞组成的，细胞是生命活动的基本单位。

细胞是构成有机体的基本单位；细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位；细胞是有机体生长与发育的基础；细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性；没有细胞就没有完整的生命。(一)细胞的概念目前四页\总数五十九页\编于二十一点(二)细胞的分类细胞分为三大类型原核细胞古核细胞真核细胞早期细胞分为两大类原核细胞（prokaryoticcell）真核细胞（eukaryoticcell）1990年，生物界被划分为三个域细菌域（bacteria）

古菌域（archaea）

真核域（eukarya）目前五页\总数五十九页\编于二十一点生物三域分类的系统树目前六页\总数五十九页\编于二十一点特点：⑴结构简单：DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核（nucleoid）；

细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。⑵体积小：直径约为1到数个微米二、原核细胞

主要代表：支原体、衣原体、细菌、蓝绿藻又称蓝细菌。目前七页\总数五十九页\编于二十一点1.支原体（mycoplasma）

最小最简单的细胞大小：通常为0.1～0.3μm细胞膜：由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁

DNA：呈环形双链，胞质内分散存在，指导约400种蛋白质合成肺炎支原体目前八页\总数五十九页\编于二十一点2.细菌原核细胞的典型代表细胞壁：位于细菌外表面，主要成分为肽聚糖。细胞膜：由脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间体细胞质：DNA：环状分子，很少有重复序列，无内含子

质粒（plasmid）：能够独立于基因组DNA以外，自我复制的环状结构。目前九页\总数五十九页\编于二十一点细菌结构示意图70S细菌核糖体50S大亚基30S小亚基

有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。核糖体：大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。目前十页\总数五十九页\编于二十一点3.古细菌（archaebacteria）一类很特殊的细菌，多生活在极端环境中，如高温、高盐环境。特点：具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜系统。具有真核生物的特征：RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白等。具有不同于原核细胞和真核细胞的特征：细胞膜中的脂类不可皂化，细胞壁不含肽聚糖。目前十一页\总数五十九页\编于二十一点(一)真核细胞的形态大小三、真核细胞形态：多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关大小：差异很大，与细胞类型有关

(二)真核细胞的基本结构

光镜下结构：细胞膜（cellmembrane）细胞质（cytoplasm）细胞核（nucleus）电子显微镜下，在细胞质中可看到由单位膜组成的膜性细胞器及微丝、微管、中间纤维等骨架系统。

目前十二页\总数五十九页\编于二十一点动物细胞结构模式图目前十三页\总数五十九页\编于二十一点真核细胞的基本结构特点：以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系——生物膜系统包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体及核膜等。以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系——遗传信息储存与表达系统真核细胞储存遗传信息的DNA是以与蛋白质结合形式而存在，DNA与蛋白质的结合与包装程度决定了DNA复制和遗传信息的表达。

目前十四页\总数五十九页\编于二十一点由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系——细胞骨架系统由一系列纤维状蛋白组成的网状结构系统，包括细胞质骨架与核骨架。

核糖体与蛋白质合成系统核糖体（ribosome）：合成蛋白质的机器。细胞质溶胶细胞质溶胶（cytosol）：细胞质中除了细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。目前十五页\总数五十九页\编于二十一点原核细胞与真核细胞的比较

目前十六页\总数五十九页\编于二十一点四、病毒生物界中，病毒（virus）是惟一的非细胞形态生命体。特点：在活细胞内才能表现出它们的基本生命活动在电子显微镜下才能看到

结构：核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体分类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒RNA病毒类病毒（viroid）：仅由感染性的RNA构成。朊病毒（prion）：仅由感染性的蛋白质亚基构成。目前十七页\总数五十九页\编于二十一点病毒的分子结构目前十八页\总数五十九页\编于二十一点第二节细胞的起源与进化一、原始细胞的形成二、原核细胞向真核细胞的演化三、单细胞生物向多细胞生物的进化目前十九页\总数五十九页\编于二十一点(一)地球上原始生命的诞生1.从无机小分子形成有机小分子物质

原始大气物质

有机小分子2.从有机小分子物质形成生物大分子物质

有机小分子

生物大分子3.从生物大分子物质组成多分子体系4.从多分子体系演变为原始生命

原始核酸蛋白质

核酸蛋白质微滴

原始生命一、原始细胞的形成

雷电、紫外火山爆发进化、选择长期进化生长分裂原始新陈代谢聚合目前二十页\总数五十九页\编于二十一点有机分子的自发形成以蛋白质为主体形成微球体目前二十一页\总数五十九页\编于二十一点(二)原始细胞的形成1.具有自我复制能力的多聚体的形成多聚体的形成是原始细胞形成的关键步骤RNA的自我复制RNA指导蛋白质合成蛋白质催化RNA复制2.膜的出现与原始细胞的诞生保持多核苷酸自我复制避免优质蛋白丢失磷脂分子自发装配成膜结构目前二十二页\总数五十九页\编于二十一点二、原核细胞向真核细胞的演化(一)分化起源说一般认为，真核细胞是由原核细胞进化而来的原始真核细胞大约在15亿年前在地球上出现

真核生物

原核生物内部结构分化自然选择目前二十三页\总数五十九页\编于二十一点(二)内共生起源说真核细胞是由原始厌氧菌的后代吞入了需氧菌逐步演化而来

目前二十四页\总数五十九页\编于二十一点三、单细胞生物向多细胞生物的进化

多细胞生物进化的早期由单细胞聚集成群体在多细胞机体内出现细胞的分工和协作

从聚集到分工——单细胞生物向多细胞生物的进化

目前二十五页\总数五十九页\编于二十一点团藻：较为原始的多细胞生物

目前二十六页\总数五十九页\编于二十一点第三节细胞的分子基础一、生物小分子二、生物大分子目前二十七页\总数五十九页\编于二十一点细胞是由生命物质——原生质（protoplasm）组成基本元素99.9%：C、H、O、N——90%;S、P、Na、K、Ca、Cl、Mg、Fe——9%

微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I等细胞的成份生物大分子

有机小分子无机化合物水无机盐有机化合物目前二十八页\总数五十九页\编于二十一点(一)水和无机盐是细胞内的无机化合物1.水水是细胞中含量最多的成分水在细胞中以两种形式存在：游离水结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合作用：良好溶剂，为各种代谢反应提供环境。

一、生物小分子目前二十九页\总数五十九页\编于二十一点2.无机盐：以离子状态存在阴离子：如Cl－、PO4－、HCO3－等阳离子：如Na+、K+、Ca2+等游离形式：维持细胞内外液的渗透压和pH值。结合形式：直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白或类脂。

目前三十页\总数五十九页\编于二十一点(二)有机小分子:组成生物大分子的亚单位1.糖结构：主要由碳、氢、氧三种元素组成，化学组成为(CH2O)n

功能：细胞的能源和多糖的亚基2.脂肪酸结构：由两个不同的部分组成疏水性的长烃链亲水性的羧基(一COOH)功能：构成细胞膜的组分目前三十一页\总数五十九页\编于二十一点3.氨基酸结构：羧基氨基功能：蛋白质的亚基4.核苷酸结构：含氮环化物五碳糖磷酸基团功能：核酸的亚基与同一个α碳原子连接

目前三十二页\总数五十九页\编于二十一点(一)核酸携带遗传信息二、生物大分子生物大分子由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、蛋白质和多糖。

1.核酸的化学组成

⑴核苷酸是核酸的基本组成单位

核糖

戊糖磷酸脱氧核糖嘧啶：TCU嘌呤：AG碱基核苷酸目前三十三页\总数五十九页\编于二十一点多核苷酸链的形成⑵核酸核酸脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）一个核苷酸戊糖的5’磷酸基与另一个核苷酸戊糖的3’羟基脱水缩合，形成3’、5’磷酸二酯键，多个核苷酸之间借助磷酸二酯键重复相连而形成的多聚核苷酸链即为核酸。

目前三十四页\总数五十九页\编于二十一点DNA和RNA在化学组成上的异同

目前三十五页\总数五十九页\编于二十一点2.DNA⑴DNA双螺旋结构模型DNA分子是由两条脱氧核糖核苷酸链组成两条链反向平行脱氧核糖和磷酸位于螺旋的外侧，碱基位于双螺旋内侧碱基之间互补配对：A═TC≡G目前三十六页\总数五十九页\编于二十一点DNA双螺旋结构模型目前三十七页\总数五十九页\编于二十一点DNA化学结构目前三十八页\总数五十九页\编于二十一点⑵DNA功能：储存、复制和传递遗传信息。遗传信息的储存：生物体的遗传信息储存于DNA分子的线性核苷酸序列中，核苷酸的数量和排列方式，决定了DNA分子的复杂性和多样性。遗传信息的复制：DNA分子中所携带的遗传信息通过复制传递给子代细胞，复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，新形成的子代DNA分子在碱基序列上与亲代DNA分子完全相同。遗传信息的传递：DNA分子所携带的遗传信息通过转录传递给RNA，再通过翻译合成蛋白质，决定细胞的生物学行为。

目前三十九页\总数五十九页\编于二十一点3.RNARNA分子以单链形式存在，在部分区域折叠并按碱基互补配对原则形成双链发夹结构。RNA发夹结构模式图

目前四十页\总数五十九页\编于二十一点⑴信使核糖核酸（messageRNA，mRNA)含量：占细胞内总RNA的1%-5%种类：种类多而且极不均一结构特点：3’，5’的非编码区中间的编码区原核细胞——多顺反子；真核细胞——单顺反子功能：作为合成蛋白质的模板mRNA分子中每三个相邻的碱基组成一个密码子（codon），决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。

目前四十一页\总数五十九页\编于二十一点⑵核糖体RNA（ribosomeRNA，rRNA）

含量：占RNA总量的80%~90%功能：参与核糖体形成原核生物核糖体（70S）大亚基50S：23SrRNA5SrRNA

小亚基30S：16SrRNA+21种蛋白质真核生物核糖体（80S）大亚基60S：28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA

小亚基40S：18SrRNA+30种蛋白质

+36种蛋白质+49种蛋白质目前四十二页\总数五十九页\编于二十一点⑶转移核糖核酸（transferRNA,tRNA）含量：总RNA的5%~10%结构特点：单链结构，部分折叠，整个分子结构呈三叶草形。3‘端有CCA三个碱基，与特定氨基酸结合。反密码环上的三个碱基组成反密码子（anticodon），与mRNA上密码子互补结合，参与蛋白质合成。功能：转运特定的氨基酸，参与蛋白质合成

目前四十三页\总数五十九页\编于二十一点目前四十四页\总数五十九页\编于二十一点⑷核小RNA（smallnuclearRNA,snRNA）组成：含70~300个核苷酸含量：不及总RNA的1%功能：参与基因转录产物的加工，富含尿苷酸的U-snRNA与特异蛋白结合成剪接体UsnRNP。⑸微小RNA（microRNA,miRNA）

组成：长约21～25nt的非编码RNA，具有发夹结构。功能：抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的

mRNA降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。目前四十五页\总数五十九页\编于二十一点

miRNA的形成与作用机制

目前四十六页\总数五十九页\编于二十一点⑹核酶（ribozyme）

具有酶活性的RNA分子功能：核酶的底物是RNA分子，它们通过与序列特异性的靶RNA分子配对而发挥作用。

目前四十七页\总数五十九页\编于二十一点动物细胞内主要含有的RNA种类及功能

RNA种类存在部位功能mRNA细胞核与细胞质，线粒体(mtmRNA)蛋白质合成模板rRNA细胞核与细胞质，线粒体(mtrRNA)核糖体的组成成分tRNA细胞核与细胞质，线粒体(mttRNA)转运氨基酸，参与蛋白质合成snRNA细胞核参与mRNA前体的剪接、加工snoRNA细胞核参与rRNA的加工与修饰miRNA细胞核与细胞质基因表达调节lncRNA细胞核与细胞质基因表达调节核酶细胞核与细胞质催化RNA剪接目前四十八页\总数五十九页\编于二十一点

1.蛋白质的化学组成蛋白质的基本单位——氨基酸(二)蛋白质表达遗传信息氨基酸的结构式目前四十九页\总数五十九页\编于二十一点一个氨基酸分子上的羧基与另一个氨基酸分子上的氨基经脱水缩合形成肽键，氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为肽（peptide）。蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成的多肽链。

目前五十页\总数五十九页\编于二十一点2.蛋白质的分子结构

以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。

⑴一级结构：氨基酸的排列顺序一级结构中氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。目前五十一页\总数五十九页\编于二十一点⑵二级结构肽链主链内的氨基酸残基