第三章-细胞概述

第三章细胞概述第一节细胞的基本知识一、形态和大小细胞的计量单位二、细胞的基本结构原核细胞和真核细胞的异同三、细胞的分子基础细胞的化学组成生物大分子的结构第二节细胞的起源和进化一、细胞的形态和大小一、细胞形态

形态多样形态与功能统一

二、细胞的大小：大小不一,0.1－100um支原体＜0.1um驼鸟卵＞5cm人5－100um二、细胞的基本结构一、原核细胞

1－10um结构：细胞壁细胞膜拟核（裸DNA）

细胞质内含物：核糖体，无膜相细胞器支原体（mycoplasma):自然界最小的细胞：0.1-0.3μm有膜，无细胞壁有DNA和核糖体是肺炎、脑炎、和尿道炎等的病原体细菌的结构细胞壁:肽聚糖,有荚膜、鞭毛、菌毛结构细胞膜:内陷可形成中间体(mesosome)胞质有拟核，为环状裸露DNA还可有自我复制的质粒（plasmid)细胞质中有核糖体光镜下和电镜下大肠杆菌的形态真核细胞的结构模式二、真核生物的基本结构（1）光镜下结构：细胞膜、细胞质、细胞核（2）电镜下结构：

膜相结构非膜相结构细胞膜（质膜）核糖体内质网中心粒高尔基复合体微管线粒体微丝溶酶体中等纤维过氧化氢体细胞质基质核膜核仁染色质核基质生物膜相结构体系三、原核细胞与真核细胞的比较

特征原核细胞真核细胞细胞大小较小较大细胞核无核膜和核仁有核膜和核仁细胞器只有核糖体有各种细胞器核糖体

70S80S

遗传物质一条裸DNA链以染色质或成对染色体存在内膜系统简单复杂细胞骨架无有细胞壁组分主要为肽聚糖主要为纤维素转录和翻译都在细胞质中转录在核内，翻译在胞质中细胞分裂无丝分裂主要为有丝分裂

四、病毒（virus）生物界唯一的非细胞形态的生物体特点：必须在活的细胞体内，借助宿主细胞内物质及生化体系才能表现生命活动结构：核酸和外壳蛋白质组成的复合体分类：根据核酸的类型分为几大类DNA病毒RNA病毒朊病毒（proin）：仅由感染性蛋白质构成类病毒（viroid）：仅由感染性RNA构成三、细胞的分子基础

细胞的元素构成特点：原生质（protoplasm）：构成细胞的物质1.化学成分：主要成分:C、H、O、N＞90％

宏量元素:S、P、Na、Cl、Ca、Fe99.9％微量元素：

Cu、Zn、Mn、Cr、Si、F、I2.存在方式:

主要以化合物的形式存在（一)生物小分子无机化合物水：细胞中最主要的成份（占细胞总量

70%～80%）；在细胞中既是反应物也是溶剂无机盐：以离子形式存在阴离子：阳离子：游离形式：维持渗透压和PH值结合形式：直接与脂或蛋白质结合细胞的化合物构成比

2.有机小分子单、寡糖：主要由C、H、O三种元素组成脂肪酸：膜性结构的组成成分氨基酸：蛋白质的组成单位核苷酸：核酸的组成单位维生素：生化反应的主要辅基（二）生物大分子由有机小分子聚合而成，主要有:核酸蛋白质多糖（一）核酸

1.化学组成与种类（1）化学组成

核苷酸：核苷磷酸核苷：

碱基（A、T、C、G、U）戊糖

（2）

种类：根据戊糖是否脱氧

脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA）

核糖核酸（oxyribonucleicacid,RNA）

3.DNA与RNA的比较

DNARNA核苷酸种类脱氧核苷酸核苷酸戊糖脱氧戊糖戊糖碱基dATP、dGTP、ATP、GTP

dCTP、dTTPCTP、UTP存在方式双链单链存在部位主要在细胞核主要在细胞质功能贮存、复制和传指导、参与遗传信息的表达每个核苷酸分子由:戊糖(核糖或脱氧核糖)、碱基(嘧啶或嘌呤)磷酸脱水缩合而成核苷酸的形成：核苷=碱基+戊糖

核苷酸=核苷+磷酸

腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶

AGCTU核酸中的修饰碱基(甲基化)环化核苷酸cAMP.cGMP参与细胞内代谢的调节和跨膜信号转导（2）DNA结构与功能1953年，Watson和Crick根据DNA晶体X衍射照片和化学键原理，提出DNA双螺旋结构模型

DNA分子双螺旋结构主要观点：（1）两条多核苷酸链相互平行，方向相反（2）两条核苷酸链围绕一个共同的轴心呈右手螺旋结构，磷酸和脱氧核糖是螺旋的主链位于外侧，碱基位于双螺旋的内侧。（3）两条链之间的碱基严格遵循互补配对原则，即A＝T、G三C（4）每一碱基对位于一个平面上，并与螺旋的中心轴垂直。（5）每一个螺旋由10个碱基对组成，双链之间形成大沟，单链之间形成小沟。DNA二级结构—双螺旋结构模型

(doublehelixmodel)DNA双螺旋结构几种DNA空间结构的比较左手螺旋DNA—Z-DNA左手螺旋；大沟消失、小沟狭而深；与基因的调节有关；DNA二级结构的可变性（多态性）丰富了其多样的功能（3）DNA的功能:储存、复制、传递遗传信息3.RNA由核苷酸组成，以单链形式存在，部分区域反折互补形成假双链（1）信使RNA（message，RNA）：从DNA转录具体遗传信息，指导蛋白质合成

含量：总RNA1％－5％结构特点：

两头含非编码区中间是编码区原核细胞：多顺反子；真核细胞：单顺反子（2）转运RNA（transfer，RNA）：含量：占总RNA5％－10％结构：呈三叶单状结构，中环为反密码子环

3’末端含CCA碱基，与活化的氨基酸连接作用：将特异的氨基酸带到糖体上合成蛋白质。tRNA的二级与三级结构

（3）核糖体RNA（ribosomal，rRNA）：rRNA

是核糖体的组成部分之一，是蛋白质合成的场所。含量：占总RNA80%－90％分类：

（4）小核RNA（smallnuclearRNA，snRNA）组成：70－300个核苷酸组成含量：少功能：参与转录粗转录mRNA的剪接，富含尿苷酸，与特异蛋白组成剪接体UsnRNP（5）微小RNA（microRNA，miRNA）组成：21－23核苷酸组成，有发夹结构功能：与特异序列mRNA结合，并促使其降解，抑制相应蛋白合成（6）核酶（ribozyme)核酶（ribozyme):具有催化活性的RNA（1）核酶的发现对酶的本质是蛋白质这一传统概念提出了新的挑战。（2）人工合成的锤头状、哑铃状核酶能特异性切割靶RNA，可用于抑制致病基因的转录和表达，为基因治疗提供了新的途径。

（二）蛋白质

（1）化学组成：氨基酸(两性化合物）

多肽（peptide）的形成多肽链的形成2.蛋白质的结构(Proteinstructure)一级结构（氨基酸排列顺序）二级结构（α-螺旋，β-折叠）三级结构（蛋白亚单位或单体）四级结构（1）一级结构：氨基酸的排列顺序蛋白质折叠的分子机制分子伴侣（molecularchaperon)：参与新合成的蛋白质的折叠的辅助蛋白质

3.蛋白质的结构和功能的关系蛋白质的结构决定了其功能；具有相同结构域的蛋白质有类似的功能结构域（domain):多肽链的结构组成单元，通常由40－350aa组成

4.蛋白质的分类与功能1.分类：多种分类法，并相互包含。按外形分类：纤维蛋白、球形蛋白按功能分类：结构蛋白、调节蛋白、转运蛋白、收缩蛋白、抗体蛋白、催化蛋白按组成分类：单纯蛋白（只有氨基酸）、结合蛋白（含糖、脂、无机离子等辅基）

2.蛋白质的主要功能：（1）

细胞，生命的物质基础。（2）

生命活动、生化反应的具体体现者（三）酶传统观念：酶－特殊功能的蛋白质1.蛋白类酶：（1）高度专一性（2）高效性（3）

高度不稳定性

2.分类：单纯蛋白酶、结合蛋白酶2。核酶（ribozyme)：

有催化活性的核酸(RNA)，核糖体肽基转移酶（23S）特殊结构RNA（锤头状、哑铃状）小双链DNA（RNAinterfering)第二节细胞的起源与进化一、原始生命的化学演化地球形成：约45亿年前液态水：约45亿年前原始生命：约36-35亿年间，分四个时期：无机小分子——有机小分子有机小分子——生物大分子生物大分子——多分子体系多分子体系——原始生命有机小分子形成实验

Miller1953年二、原始细胞的产生34-35亿年生物大分子生物膜细胞三、自养生物的出现异养生物—