普通生物学第1章：细胞

1第1章细胞2第1章细胞细胞是生命存在的基本形式,是一切生命活动的基础.一切生物(除病毒外)都离不开细胞这一生命的基本形态.细胞是生命活动赖以进行的基础.地球上的多细胞生物是由单细胞生物进化而来的.31.1细胞的生命物质1.1.1细胞的元素组成自然界130(106)种元素,生物体约25(60)种,其中C、H、O、N、P、S、Ca、Na、K、Cl、Mg、Fe占99.55%，是生物的必需元素。含量最高的必需元素其他必需元素偶然存在的元素碳（C）18.0磷（P）1.1000锰（Mn）痕量钒（V）痕量氢（H）10.0硫（S）0.2500钴（Co）痕量钼（Mo）痕量氮（N）3.0钙（Ca）2.0000铜（Cu）痕量锂（Li）痕量氧（O）65.0钾（K）0.3500锌（Zn）痕量氟（F）痕量钠（Na）0.1500硒（Se）痕量溴（Br）痕量氯（Cl）0.1500镍（Ni）痕量硅（Si）痕量镁（Mg）0.0500砷（As）痕量铁（Fe）

0.0040钡（Ba）痕量碘（I）0.000441.1.2细胞的分子组成1.1.2.1水和无机盐（1）水约占细胞的65%~90%，水的重要性与水分子的特性密切相关。（a）水是极性分子内聚力→形成水流表面张力→水黾立足附着力→大分子结合5（1）水（b）水的比热大

——使细胞的温度和代谢速率保持稳定。（c）水是光合作用的原料。（d）固态水比液态水比重低

——保证水生生物正常生活。6（2）无机盐以离子状态存在。主要功能如下：调节细胞的渗透压（如气孔开合）和pH值。酶的活化和调节因子，Mg2+、Ca2+。合成有机物的原料，PO3-4是磷脂、核苷酸的原料，Mg2+是合成叶绿素和磷酸酶的原料。71.1.2.2糖类/糖类化合物(carbohydrates)占植物有机体干重的80%,人和动物2%,微生物10~20%;主要成分C、H、O单糖双糖多糖五碳糖/戊糖：核糖、脱氧核糖、核酮糖六碳糖/己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖麦芽糖（2分子葡萄糖脱水而成，糖苷键）蔗糖（1分子葡萄糖+1分子果糖）乳糖（1分子葡萄糖+1分子半乳糖）淀粉（α-葡萄糖）糖原（α-葡萄糖）纤维素（β-葡萄糖）粘多糖/蛋白多糖几丁质（乙酰氨基葡萄糖）透明质胶磷酸软骨素肝素8

二糖的合成葡萄糖葡萄糖果糖9淀粉、糖原和纤维素等多糖的结构101.1.2.3脂类/脂类化合物（lipids）组成、结构、性质和功能差别很大。共性：不溶于水，易溶于非极性有机溶剂。生物学功能：生物膜的重要组成部分储存能量的分子构成生物体表面的保护层保温作用VA、VD、睾丸酮、肾上腺皮质激素、前列腺素等，是重要的活性物质11脂类的分类中性脂肪/甘油酯类脂室温下为固态的称为脂,为液态的称为油磷脂类固醇萜类蜡卵磷脂脑磷脂丝氨磷脂胆固醇植物固醇性激素VD肾上腺皮质激素（β胡萝卜素、VE、VK)12类固醇、β—胡萝卜素、维生素A和视黄醛131.1.2.4蛋白质（protein）蛋白质的结构（1）蛋白质组成的基本结构——氨基酸(aminoacids)20种，脂肪族、芳香族和杂环氨基酸3大类。氨基酸通式：R-CH(NH2)-COOH,14（2）蛋白质的一级结构指组成蛋白质的氨基酸的种类和它们相互连接的线性顺序.

如-leu-Asp-Ala-Val-Arg-Gly-Ser-肽键(peptidebond):两个氨基酸分子,由一个分子的羧基(-COOH)和另一个分子的氨基(-NH2)失去1分子水后形成的化学键(酰胺键)由2个氨基酸组成的化合物叫二肽由3个氨基酸组成的化合物叫三肽以此类推,多肽(polypeptide)/多肽链在蛋白质的一级结构中,氨基酸数目的不同、种类的不同、以及排列顺序的不同，就决定了各种蛋白质（功能）的不同。16（3）蛋白质的二级结构主要指蛋白质在链内通过氢键形成向右旋转的α-螺旋,以及在链间通过氢键形成的β-折叠.此外，还有β—转角、β—发夹、Ω—环等。

17（4）蛋白质的三级结构指多肽链在二级结构的基础上再次折叠、盘绕而形成的更加复杂的立体构象。（5）蛋白质的四级结构指由两个或多个三级结构单位(亚基)通过次级键（离子键、疏水键、氢键、范德华力等）结合而成的空间构象。191.1.2.5核酸（nucleicacid）脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）1、核酸的化学组成核酸的基本组成单位——核苷酸（nucleotide）核苷酸碱基戊糖磷酸嘌呤碱(2种)嘧啶碱(2种)核糖脱氧核糖20DNA与RNA在化学组成上的区别DNARNA4种脱氧核苷酸碱基腺嘌呤（adenine，A）鸟嘌呤（guanine，G）胞嘧啶（cytosine，C）胸腺嘧啶（thymine，T）4种核苷酸碱基腺嘌呤（adenine，A）鸟嘌呤（guanine，G）胞嘧啶（cytosine，C）尿嘧啶（uracil，U）脱氧核糖核糖磷酸磷酸212、DNA的结构（1）DNA的一级结构指通过3’,5’-磷酸二脂键连接起来的4种脱氧核苷酸在分子中的排列顺序.22（2）DNA的二级结构DNA两条反向互补的单链以碱基互补配对原则所形成的螺旋结构.DNA二级结构的三种形式23（3）DNA的三级结构指DNA双螺旋结构进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构.243、RNA 的结构由4种核苷酸以3’,5’-磷酸二脂键连接而成的线形分子，以单链形式存在，但能自身回折，形成许多双螺旋区域。251.2细胞的形态结构和功能1.2.1细胞的形态和大小

圆形立方形扁平形柱形椭圆形矩形梭形长筒形星形等26神经细胞单极细胞双极细胞多极细胞27人类血液细胞28导管细胞291.2.1细胞的形态和大小大多数细胞直径在几到几十微米之间，支原体细胞：100nm；鸵鸟卵细胞直径：75mm；神经细胞：直径：100m；长：1m301.2.2原核细胞定义：只有细胞质,而没有以膜为界的可见细胞核和细胞器的细胞.

支原体、细菌、蓝藻等——原核生物（prokaryote)支原体电子显微照片原核细胞真核细胞代表生物支原体、细菌和蓝藻（蓝细菌）原生生物、植物、动物和真菌1）细胞核没有真正的细胞核有核膜、核仁和核质组成的细胞核2）细胞器没有（线粒体、叶绿体、内质网、溶酶体等）细胞器有（线粒体、叶绿体、内质网、溶酶体等）细胞器3）细胞壁肽聚糖纤维素、半纤维素、木质素4)核糖体70S（由50S和30S两个亚基组成）80S（由60S和40S两个亚基组成）5)染色体仅有一条裸露双链DNA有两条以上的染色体，DNA与蛋白质相结合6)核DNA环状，存在于细胞质中线状，存在于细胞核中7）核外DNA有些细胞有质粒有线粒体DNA和叶绿体DNA8）RNA与蛋白质合成RNA没有内含子；DNA转录与翻译都在细胞质中进行RNA有内含子和外显子；DNA转录为RNA在细胞核中进行，蛋白质的合成（翻译）在细胞质中进行9）细胞骨架无细胞骨架有细胞骨架10）细胞分裂二分裂，无丝分裂有丝分裂和减数分裂原核细胞与真核细胞的主要区别321.2.3

生物膜（biomembrane)

真核细胞中的细胞膜、细胞器膜与核膜总称为生物膜。1.2.3.1

生物膜的结构三夹板/三明治模型

脂筏模型(lipidraftsmodel)

流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)33流动镶嵌模型的要点①磷脂双分子层有序排列，构成了膜的基本结构。各种蛋白或附于膜表面、或嵌于膜中，或贯穿于膜双分子层，也有糖类与膜脂或膜蛋白结合构成糖脂和糖蛋白附着在膜的外侧。②磷脂分子和蛋白质分子可在膜的水平或垂直方向自由地流动和变化，具有流动性。③膜蛋白在膜上的排列具不对称性。④膜的有序性、流动性和不对称性对于生物膜适应膜内外的变化、选择透性及物质的跨膜运输、电子传递和信号传导等均具有重要意义。341.2.3.2生物膜的功能351.2.3.2生物膜的功能1、物质跨膜运输1）被动运输（passivetransport)

物质顺着浓度梯度由高浓度向低浓度运动,运动的动力来自于浓度差,不需要细胞提供能量.（a）自由扩散(freediffusion)：不带电极性小分子；脂溶性分子；

361）被动运输（passivetransport)（b）协助扩散(facilitateddiffusion)/易化扩散是指非脂溶性物质或亲水性物质（氨基酸、葡萄糖、金属离子等）借助细胞膜上的膜蛋白的帮助，顺浓度梯度或电化学浓度梯度（不消耗ATP）的跨膜运输方式。372）主动运输（activetransport）物质从低浓度向高浓度流动的跨膜运输方式,这一过程既需要膜蛋白的帮助又消耗能量，同时对所运输的物质具有选择性和特异性.Na+—K+泵（离子泵，ionpump）ATP酶383）（细胞）内吞作用（endocytosis)由质膜下的微丝通过收缩,造成质膜内陷,将细胞外的固体颗粒或液体包入,并从质膜上脱落到细胞内形成一个泡,这样的过程就称为内吞作用.胞饮胞吞394）（细胞）外排作用/胞吐作用(exocytosis)402、信息跨膜传递／细胞通讯

（１）细胞通讯的方式

①直接通讯：指信号分子从相邻细胞之间的连接通道由一个细胞进入另一细胞所进行的通讯联系方式。②间接通讯：指细胞产生的信号分子分泌到细胞外，经扩散或血液运输到靶细胞，并与靶细胞受体结合，再通过一定机理把信息传递入靶细胞，产生相应生理效应。这种方式可分长距离通讯和短距离通讯。（２）信号分子在细胞间与细胞内进行信息传递的某些化学分子，如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子。它们都是通过与特异受体结合而引起靶细胞反应的。（3）信号受体

存在于细胞膜或胞内的，能与激素、神经递质、药物等信号分子（配体）结合，进而激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应效应的特殊生物大分子（通常为蛋白质），称之为受体。412、信息跨膜传递／细胞通讯（4）信号转导机制信号分子进入细胞直接作用：信号分子的一部分同受体结合，另一部分穿过质膜进入细胞内引起生物学效应。信号分子的触发作用：信号分子同受体结合后，通过某种越膜控制与膜内侧的微管、微丝系统发生联系从而调节细胞的分裂、生长、运动与识别。通过第二信使发挥作用：信号分子与受体结合后，激活质膜内某些成分，产生第二信使，并将其携带的信息传入细胞内，启动一系列反应，进而产生生物学效应。42（4）信号转导机制第二信使转导431.2.4

细胞连接（celljunction）1、植物细胞间的连接

依靠黏性多糖和胞间连丝加以连接.442、动物细胞间的连接1）紧密连接（tightjunction）/不通透连接（impermeablejunction）通过特殊的跨膜蛋白成串排列形成网络状脊嵌入相邻细胞，使相邻细胞紧紧连在一起。452）锚定连接（anchoringjunction）/斑块连接（plaque-bearingjunction）

是指通过细胞间粘着蛋白和细胞膜内侧的斑块及细胞骨架体系的相互作用，将相邻两细胞连接在一起的细胞连接方式。根据斑块的不同有分为2大类。①黏合连接（adherentjunction）在质膜的胞质面附着有肌动蛋白纤维（斑块），通过细胞间钙黏着蛋白和细胞内的肌动蛋白相互作用，将两个细胞连接起来。钙黏着蛋白肌动蛋白462）锚定连接（anchoringjunction）/斑块连接（plaque-bearingjunction）

②桥粒（desmosome）在质膜的胞质面附着有中间纤维（斑块），并通过中间纤维与细胞内的细胞骨架系统相锚定，这种连接方式就称为桥粒。

中间纤维钙黏着蛋白473）间隙连接（gapjunction）/通讯连接（communicatingjunction）通过连接子将两个相邻细胞连接起来的一种连接方式，细胞间有间隙，连接子是由6个膜蛋白亚单位形成的管状通道。允许小分子的物质直接通过这种间隙通道从一个细胞流向另一个细胞。48几种连接的比较491.3细胞增殖与分化

1.3.1细胞周期（cellcycle）是指连续分裂的细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂终止所经历的全过程。细胞周期间期分裂期G1期DNA合成前期S期DNA合成期G2期DNA合成后期又称M期，细胞一分为二时间变化小持续时间变化大根据分裂能力将真核细胞分为3类★持续分裂细胞/周期性细胞（骨髓干细胞）★终端分化细胞（红细胞、神经细胞，肌肉细胞）★休眠细胞/G0细胞（免疫淋巴细胞、肝脏和肾细胞）511.3.2细胞分裂（celldivision）1.3.2.1无丝分裂（amitosis）

特点：不出现纺锤体和染色体;核膜、核仁不消失.521.3.2.2有丝分裂（miosis）特点：出现纺锤丝和染色体.过程：分为：前期，中期，末期，后期.531.3.2.3减数分裂和有丝分裂的区别课堂讨论：减数分裂的生物学意义。541、概念：是指同源细胞（如受精卵）分裂后的未定型细胞，在形态结构、生理功能和生化特性上出现差异的过程。2、本质：特定细胞的特定基因在一定时间、空间表达的结果，是细胞对化学环境变化的一种反应。1.3.3细胞分化（celldifferentiation）551.3.3细胞分化（celldifferentiation）3、细胞分化相关基因组织特异性基因（tissue-specificgenes/奢侈基因（luxurygenes）是指不同细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。如肌肉细胞中的肌动蛋白基因、红细胞中的血红蛋白基因等。看家基因(house-keepinggene)/管家基因/持家基因维持细胞最低限度功能所不可少的基因。这类基因在所有类型的细胞中都进行表达，因为这些基因的产物对于维持细胞的基本结构和代谢功能是必不可少的。如组蛋白基因、核糖体蛋白基因、