细胞与大分子

关于细胞与大分子

第一节细胞分类细胞的发现(1665)和细胞学说的提出(1838-1839)；细胞是生物体的结构和功能单位；细胞的全能性；根据细胞结构复杂性不同(核结构的有或无)，可把细胞分两大类：1.1原核细胞

原核细胞是指没有细胞核结构的细胞。由细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核构成，其细胞质中含有质粒和核糖体，拟核中有环状的DNA。真细菌和古细菌在结构上均属于原核细胞。原核细胞结构简单，体积较小，大小通常在

1

µm至

10

µm

之间

第2页,共31页，2024年2月25日，星期天1.1.1

真细菌真细菌具有原核生物的构造，由细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核构成，细胞内没有分隔的小室，其拟核由环状的DNA折叠而成，附着于质膜上。真细菌表面可能带有纤毛和鞭毛，纤毛有助于原核细胞附着于其他表面上，鞭毛运动可使细胞游动。大肠杆菌是研究得最深入的真细菌，其基因组大小

4600

kb，可编码3000多种蛋白质

第3页,共31页，2024年2月25日，星期天

第4页,共31页，2024年2月25日，星期天1.1.2

古细菌古细菌在结构上与真细菌相类似，因而被归类为原核细胞。但古细菌的复制、转录和翻译更类似于真核生物。根据其rRNA的进化，古细菌与真细菌和真核细胞均有区别，并表现出某些特异的生化特性。古细菌在能量和代谢方面最接近于真细菌，但其复制、转录和翻译更类似于真核生物。古细菌和真核生物似乎有着一个由真细菌祖先分歧进化而来共同祖先。第5页,共31页，2024年2月25日，星期天真细菌原始古细菌

真细菌祖先共同祖先

原始真核生物第6页,共31页，2024年2月25日，星期天1.2

真核细胞真核细胞包括植物、动物、真菌和原生生物(藻类和原生动物)的细胞.真核细胞的细胞质含有细胞器、核糖体和细胞骨架(包含微管和微丝)，由细胞骨架控制细胞的形状和运动。动物细胞太小为

10-100µm,没有细胞壁、质体和大液泡。植物细胞太小为

10-100µm,有细胞壁、细胞质中含有质体和大液泡。绝大多数动植物为多细胞有机体。发育过程中不同群的细胞分化为特定的组织.第7页,共31页，2024年2月25日，星期天

动物细胞第8页,共31页，2024年2月25日，星期天CellwallCellmembrane

VacuoleVacuole

membraneGolgiapparatus

CytoplasmPeroxidebodyMitochondrionChloroplastNuclearenvelopNucleusNucleolusRERSERplasmodesmata

植物细胞第9页,共31页，2024年2月25日，星期天1.3

细胞分化

细胞分化是细胞通过分裂产生相同细胞，再通过基因表达模式改变而成为功能及形态不同的细胞的过程。原核生物和低等真核生物的孢子形成是细胞分化的一个例子。复杂的多细胞真核生物中。胚胎细胞分化成特定细胞，但这些细胞的DNA含量不变。细胞分化是由控制发育的基因所调控的。这些基因突变可导致畸形发育。多细胞生物中，不同组织和器官的协调是通过各种信号分子来控制的。

第10页,共31页，2024年2月25日，星期天

2亚细胞细胞器细胞器是真核细胞内由脂质膜包被的细胞内的分隔。细胞核是最大的细胞器，其中包括了大量的细胞DNA，是复制、转录、RNA加工的场所，细胞核内含有核仁，是rRNA合成的场所。细胞膜细胞质基质植物

线粒体原生质体细胞质细胞器

叶绿体

内质网

溶酶体细胞核微体过氧化体

乙醛酸循环体

液泡第11页,共31页，2024年2月25日，星期天细胞核

核孔

核仁

核质

核膜染色质粗糙内质网第12页,共31页，2024年2月25日，星期天线粒体

线粒体有自身的DNA,RNA和核糖体,故称为半自主性细胞器，能进行有限的蛋白质合成.线粒体的主要功能是生物氧化产生能量。第13页,共31页，2024年2月25日，星期天叶绿体叶绿体含有DNA,RNA和核糖体,也是半自主性的细胞器.叶绿体的功能是进行光合作用。

基粒内膜及外膜

基质第14页,共31页，2024年2月25日，星期天内质网

(ER)内质网包括粗糙内质网(RER)和光滑内质网(SER)

，粗糙内质网表面有核糖体附着。线粒体高尔基体

液泡第15页,共31页，2024年2月25日，星期天

3

生物大分子蛋白质:

蛋白质是以氨基酸(20种)通过肽键连接而成的多聚体。蛋白质在细胞中主要起结构和代谢调节的作用.核酸:

核酸包括DNA和RNA，DNA是脱氧核苷酸的多聚体，RNA是核苷酸的多聚体。核酸的作用是复制和传递遗传信息。

多糖:

多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的多聚体，主要包括纤维素、淀粉和糖元等。多糖有些是结构材料，有些是营养物质或能量的贮藏形式。膜脂:膜脂主要由脂质分子及与之相嵌的蛋白质构成。脂质分子由亲水的脂化磷酸基团作为头部，甘油作为支架，疏水的脂肪酸侧链为尾部，是极性分子。膜脂是细胞内分隔的（形成细胞器）的主要材料。

第16页,共31页，2024年2月25日，星期天蛋白质

Polymersofaminoacids(20species)linkedbypeptidebonds

HHHOHHH

OH

│││‖│││‖│─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─backbone

││‖│││‖│││‖

HR1OR2

HR3OR4

HR5O

N－terminal

C－terminal

第17页,共31页，2024年2月25日，星期天核酸:DNA—polymersofdeoxyribonucleotides

第18页,共31页，2024年2月25日，星期天核酸:RNA--polymersofribonucleotides第19页,共31页，2024年2月25日，星期天膜脂:支架头部第20页,共31页，2024年2月25日，星期天4

大分子组装4.1大分子组装的主要类型细胞内含有许多由同类或不同类生物大分子组装而成的复合体。主要大分子复合体有：蛋白质复合体：如构成细胞骨架的微管和微丝。核蛋白：如由核酸与蛋白质构成的染色质、由蛋白质和核酸组装而成的病毒。

生物膜：脂质双分子层嵌入蛋白质、糖蛋白、脂蛋白等而构成。极性基团位于膜的内外侧，非极性的部分位于双分子层内部。第21页,共31页，2024年2月25日，星期天蛋白质-蛋白质

complex第22页,共31页，2024年2月25日，星期天核蛋白

染色体核糖体病毒合成中的多肽第23页,共31页，2024年2月25日，星期天细胞膜

脂质-蛋白质-多糖复合体第24页,共31页，2024年2月25日，星期天细胞膜第25页,共31页，2024年2月25日，星期天4.2

非共介相互作用生物大分子组装通过大量不同的非共价相互作用维系在一起，主要的非共价相互作用类型包括：

电荷-电荷相互作用

(盐桥)

电荷-偶极作用

偶极-偶极相互作用

氢键

(H-bond)

疏水作用

范德华力(弱相互作用)第26页,共31页，2024年2月25日，星期天偶极-偶极相互作用第27页,共31页，2024年2月25日，星期天氢键：由供体基团的一个共价结合的氢原子

与受体基团的一对非成键电子形成

HHHOHHHH

OHHHO

│││‖││││‖

‖││‖

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│

‖││

│‖│││‖│

HR1

OR2

HR3OR4

HR5

OR6

OR6

H

R5

O

R4

HR3

OR2

H

R1

‖│││

‖

│

││

‖│││

─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─

│

‖││

│‖││

‖

│

│

H

OHH

HOHHOHH

第28页,共31页，2024年2月25日，星期天

(CH2)4─N+H3│

—NH─C─CO—H││H—NH─C─CO—│(CH2)4│N+H3