细胞专题知识讲座

一、细胞是生物结构和功效基本单位细胞是组成生物有机体基本单位新陈代谢基本单位生长发育基本单位遗传基本单位第一节细胞基本概念没有细胞就没有完整生命细胞专题知识讲座第1页依据细胞进化程度：细胞原核细胞（prokaryoticcell）真核细胞（eukaryoticcell）细胞专题知识讲座第2页从原核细胞到真核细胞演进特征：有有细胞壁（主要成份为肽聚糖），结构简单，无核膜包围细胞核，只有拟核，只含有核糖体，无膜性细胞器。主要代表：细菌、支原体、放线菌和蓝绿藻。二、原核细胞细胞专题知识讲座第3页1.支原体(mycoplasma):已知最小细胞，直径0.1-0.3um细胞膜DNA核糖体细胞质原核生物细胞专题知识讲座第4页肺炎支原体

细胞专题知识讲座第5页Figure1-14aMolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第6页2.细菌（bacteria)中间体拟核细胞膜细胞壁核糖体

原核生物细胞专题知识讲座第7页Figure1-18aMolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第8页TEMimage,Escherichiacoli细胞专题知识讲座第9页大肠杆菌细胞专题知识讲座第10页淋病球菌细胞专题知识讲座第11页肉毒梭菌细胞专题知识讲座第12页弧形霍乱菌细胞专题知识讲座第13页名称人卵口腔上皮细胞肝细胞红细胞变形虫海胆卵伤寒菌肺炎球菌μm12075207100702.4x0.50.2x0.1大多数动植物细胞直径在20~30μm间。几个细胞大小人卵与精子（一）真核细胞大小二、真核细胞细胞专题知识讲座第14页细胞膜细胞质细胞核光镜下结构（二）真核细胞基本结构（cellmembrane)(cytoplasm)(nucleus)从原核细胞到真核细胞演进细胞专题知识讲座第15页3、细胞骨架系统：包含细胞质骨架和核骨架。4、核糖体和细胞质溶胶：核糖体：蛋白质合成场所。细胞质溶胶在细胞质中除内膜系统和细胞骨架等结构外，其余则为可溶性细胞质溶胶。真核细胞结构特点1.生物膜系统：是指以生物膜为基础而形成膜性结构或细胞器.2、遗传信息存放与表示系统：DNA和蛋白质细胞专题知识讲座第16页Animalcell细胞专题知识讲座第17页Figure1-30MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第18页酵母菌细胞专题知识讲座第19页细胞专题知识讲座第20页单细胞真核生物:草履虫(像鞋底)细胞专题知识讲座第21页眼虫(介于动物和植物之间)

钟形虫单细胞真核生物(拥有明确细胞核)

细胞专题知识讲座第22页Figure1-47MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第23页Figure1-48MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第24页Figure1-53MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第25页

原核细胞与真核细胞主要区分原核细胞真核细胞细胞核无核膜和核仁有核膜和核仁细胞膜有（多功效性）有细胞器

仅有核糖体（70S）有核糖体（80S）等各种细胞器

细胞骨架

无有微丝和微管等线粒体

无有内膜系统

无有且复杂细胞专题知识讲座第26页沉降系数或称沉降单位(S)（Sredberyunit,S）：大分子或颗粒物质在单位力场下沉降速度。沉降单位与该颗粒或分子大小、形状、密度相关。

人细胞质核糖体为80S，

细菌核糖体为70S。细胞专题知识讲座第27页

特征原核细胞真核细胞

DNA分子

仅有一条环状DNA，DNA裸露，不与组蛋白结合。基因结构特点

转录与翻译

同时进行（在胞质中）转录在核内，转译在胞质中。

无有

细胞分裂方式

无丝分裂以有丝分裂为主

有2条以上线状DNA分子，DNA与组蛋白和部分酸性蛋白结合，以核小体及各级结构组成染色质与染色体。无内含子，无大量DNA重复序列。有内含子，有大量DNA重复序列。转录与翻译后大分子加工与修饰细胞专题知识讲座第28页三古核生物（古细菌）：如：嗜盐菌、嗜热嗜酸菌、产甲烷菌等。细胞专题知识讲座第29页海底烟筒附近存在有古细菌细胞专题知识讲座第30页a:Aquificialespyrophilus；b:Pyrolobusfumarii；Pyrolobusfumarii能够生活在90-113℃，pH4.0-6.5。其最适生存温度为106℃，低于85℃和高于115℃则不生长，能在121℃高温中存活1小时。细胞专题知识讲座第31页古核生物特点：

生存在极度特殊，非普通生物所能生存高温或高盐等环境中。

（一）、类似原核生物（细胞）特点，如：１、无核膜；２、环状ＤＮＡ；３、经常含有操纵子结构（二）、类似真核细胞特点，如：１、ＤＮＡ中有重复序列存在，多数有内含子；２、有组蛋白能与ＤＮＡ构建成类似核小体结构；３、5SrRNA碱基序列与真核细胞近似。（三）、核糖体蛋白质种类介于原核细胞（55种）和真核细胞（70-84种）之间（60各种）。细胞专题知识讲座第32页Figure1-21MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience)生物三域分类系统树细胞专题知识讲座第33页

细胞形成与进化细胞专题知识讲座第34页1、简单有机小分子产生有机小分子：氨基酸、核苷酸、脂肪酸＄第二节细胞起源和进化一、原始细胞形成（一）地球上原始生命诞生细胞专题知识讲座第35页细胞专题知识讲座第36页2、生物大分子形成

氨基酸

蛋白质（protien）有机小分子核苷酸核酸（nucleicacid）从分子到细胞进化4、多分子体系演变为原始生命3、生物大分子物质组成多分子体系原始核酸蛋白质核酸蛋白质微滴原始生命长久进化生长分裂原始新陈代谢细胞专题知识讲座第37页（二）原始细胞形成从分子到细胞进化1、含有自我复制能力多聚体形成多聚体形成是原始细胞形成关键步骤2、膜出现与原始细胞诞生保持多核苷酸自我复制磷脂分子自发装配成膜结构防止优质蛋白丢失细胞专题知识讲座第38页二、原核细胞向真核细胞演化普通认为，真核细胞是由原核细胞进化而来原始真核细胞大约在15亿年前在地球上出现1、分化起源说原核细胞

真核细胞内部结构分化自然选择2、内共生起源说真核细胞是由原始厌氧菌后代吞入了需氧菌逐步演化而来细胞专题知识讲座第39页三、单细胞生物到多细胞生物进化在多细胞集体内出现细胞分工和协作多细胞生物进化早期由单细胞聚集成群体细胞专题知识讲座第40页多细胞生物两个基本特点：1.细胞产生了特化2.细胞之间相互协作，组成一个相互协调统一体。

上皮组织（epitheliatissue）结缔组织（connectivetissue)动物细胞血液（blood）神经组织（nervetissue）肌肉组织（muscletissue）从单细胞生物到多细胞生物发展细胞专题知识讲座第41页宏量元素：C、H、O、N、S、P——90%以上微量元素：Na、K、Ca、Cl、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li原生质（protoplasm）：组成细胞物质。第三节细胞分子基础

细胞专题知识讲座第42页Figure2-3MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)Theabundanceofsomechemicalelementsinthenonlivingworld(theEarth’scrust)comparedwiththeirabundancesinthetissuesofananimal.

Theabundanceofeachelementisexpressedasapercentageofthetotalnumberofatomspresentincludingwater.Thus,becauseoftheabundanceofwater,morethan60%ofatomsinalivingorganismarehydrogenatoms.Therelativeabundanceofelementsissimilarinalllivingthings.细胞专题知识讲座第43页原生质

无机化合物水无机盐有机化合物糖类（单体）脂类蛋白质核酸生物小分子生物大分子原生质（protoplasm）：组成细胞物质。细胞专题知识讲座第44页Table2-2MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第45页1.水（water）：占细胞总量75％~80％存在方式：游离水——95%，溶剂结合水——5%，细胞组成成份（一）无机化合物

一、生物小分子细胞专题知识讲座第46页生物小分子结构与功效2.无机盐：含量极少，约占细胞干重2％~5%。主要阴离子：Cl－、SO42－、PO43－和HCO3－；主要阳离子：Na+、K+、Ca+、Mg2+、Fe2+、Fe3+

3.有机小分子：单糖；脂肪酸；氨基酸；核苷酸。细胞专题知识讲座第47页有机小分子：单糖；脂肪酸；氨基酸；核苷酸。生物大分子：多糖；结合脂类；蛋白质；核酸。(二)有机化合物生物小分子结构与功效细胞专题知识讲座第48页

单糖六碳糖：如葡萄糖，是细胞内能源物质。五碳糖：核糖脱氧核糖是核酸组成成份寡糖

多糖1.糖类分子式：(CH2O)nn=3~7——碳水化合物生物小分子结构与功效：含3~十几个糖分子糖原淀粉

细胞专题知识讲座第49页

生物小分子结构与功效2.脂类功效：

脂类包含：脂肪酸、类固醇、磷脂、糖脂等。特点：难溶于水，而易溶于有机溶剂。

①脂肪酸：以甘油三酯或脂肪形式储存，贮存能量；②磷脂：是组成生物膜基本成份。细胞膜主要成份能量储存形式信号分子（类固醇，维生素D，PIP2:IP3,DAG）细胞专题知识讲座第50页（一）核酸携带遗传信息核糖核酸（RNA）：与遗传信息表示相关脱氧核糖核酸（DNA）：是遗传物质二、生物大分子核酸（nucleicacid）种类细胞专题知识讲座第51页1.核酸化学组成核酸组成单位核苷酸戊糖磷酸含氮碱基β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ携带遗传信息核酸细胞专题知识讲座第52页嘧啶嘌呤胞嘧啶C

胸腺嘧啶T尿嘧啶U鸟嘌呤G腺嘌呤A碱基携带遗传信息核酸细胞专题知识讲座第53页脱氧核糖磷酸携带遗传信息核酸核糖细胞专题知识讲座第54页糖苷键核苷酯键单核苷酸核苷酸分子结构：细胞专题知识讲座第55页Figure2-28MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第56页2.DNA结构与功效DNA分子中脱氧核苷酸排列次序。Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型。

二级结构：一级结构：（1）DNA分子结构:

基本组成单位是脱氧核糖核酸。含ATGC四种碱基。携带遗传信息核酸细胞专题知识讲座第57页（2）DNA结构特征：⑴DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成，两条链逆向平行⑵碱基位于内侧，磷酸和戊糖位于外侧⑶碱基之间进行互补配对，A=TC≡G且A+G=T+C⑷碱基平面垂直于螺旋中心轴，螺旋一周包含10个碱基，螺距3.4nm携带遗传信息核酸细胞专题知识讲座第58页DNA双螺旋结构模型3.4nm含10个碱基对360°细胞专题知识讲座第59页AG3′5′3′TC5′DNA双链形成细胞专题知识讲座第60页DNA三种主要构象

细胞专题知识讲座第61页储存、复制和传递遗传信息。（3）DNA功效：DNA→

RNA→蛋白质携带遗传信息核酸细胞专题知识讲座第62页携带遗传信息核酸3.RNA结构与功效RNA分子结构:基本组成单位是核糖核酸。含AUGC四种碱基。RNA为单链，但有可本身回折形成局部发夹结构。细胞专题知识讲座第63页RNAmRNA（信使RNA）：携带遗传信息，作为蛋白质合成模板.tRNA（转运RNA）：运输活化氨基酸.

rRNA（核糖体RNA）：是核糖体组成成份.2.RNA种类与功效：携带遗传信息核酸snRNA(小核RNA，参加基因转录产物加工过程）miRNA,siRNA(小RNA，小干扰RNA，参加细胞分化与发育基因表示调控）细胞专题知识讲座第64页tRNA分子结构模式反密码子氨基酸连接位置反密码环细胞专题知识讲座第65页携带遗传信息核酸核酶核酶（ribozyme）：是含有酶活性RNA。细胞专题知识讲座第66页

mRNAtRNArRNA细胞中含量1%~5%5%~10%80%~90%分子量大小悬殊分子量最小(0.36~1.1)×10674~95个核苷酸沉降系数6S~25S

4S5.8S18S28S结构特征存在场所胞核、质或核糖体细胞质或核糖体核糖体功效作用三种RNA分子结构特征和功效作用基本上呈线形，局部呈双链，形成发夹式结构。

呈三叶草形线形，一些节段可能呈双螺旋结构。作为合成蛋白质模板运输活化氨基酸到核糖体上为核糖体组成成份细胞专题知识讲座第67页DNA

RNA戊糖脱氧核糖核糖碱基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸结构双链单链存在部位主要在细胞核主要在细胞质功能储存、复制和传递与遗传信息表示遗传信息相关DNA与RNA区分dAMP、dGMPAMP、GMP、dCMP、dTMPCMP、UMP核苷酸种类细胞专题知识讲座第68页Figure2-26MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第69页Figure2-27MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第70页1.蛋白质（protein）分子化学组成蛋白质基本单位——氨基酸（aminoacid)组成蛋白质氨基酸有20种，结构共同特点：含有碱性氨基（-NH2）和酸性羧基（-COOH），为两性电解质。（二）蛋白质表示遗传信息生物大分子结构与功效细胞专题知识讲座第71页R侧链——酸性羧基碱性氨基氨基酸——两性电解质COO-_NH3+细胞专题知识讲座第72页Figure3-2MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第73页2.蛋白质分子结构由遗传信息表示蛋白质蛋白质分子是由许多氨基酸分子经过肽键，依次缩合而形成多肽链。肽键氨基端（N端）羧基端（C端）细胞专题知识讲座第74页+-H2O甘氨酰甘氨酸肽键肽键形成NHHNH细胞专题知识讲座第75页Figure3-1MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第76页Figure3-1(part1of2)MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第77页Figure3-1(part2of2)MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience)细胞专题知识讲座第78页蛋白质一级结构蛋白质一级结构：指多肽链中氨基酸排列次序。主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。细胞专题知识讲座第79页牛核糖核酸酶一级结构二硫键蛋白质一级结构细胞专题知识讲座第80页蛋白质二级结构蛋白质二级结构：是在一级结构基础上，肽链主链内氨基酸残基之间有规则地形成氢键相互作用结果。主要形式：即α-螺旋和β-片层折叠结构。主要化学键：

氢键

细胞专题知识讲座第81页

-螺旋细胞专题知识讲座第82页

-折叠细胞专题知识讲座第83页细胞专题知识讲座第84页蛋白质三级结构蛋白质三级结构：不一样侧链间相互作用形成，是在二级结构基础上深入折叠形成。主要化学键：氢键、离子键、疏水作用和VanderWaals力。细胞专题知识讲座第85页蛋白质四级结构蛋白质四级结构：每条独立三级结构多肽链组成蛋白质亚基，若干亚基经过非共价键而相互连接形成复合体。（非共价键）亚基之间结协力主要是：疏水作用，其次是氢键和离子键。普通而言，蛋白质分为两类纤维蛋白：排列成长线或片多肽链，如胶原蛋白球蛋白：折叠成球形多肽链，如血红蛋白细胞专题知识讲座第86页蛋白质分子结构细胞专题知识讲座第87页Motif：基序，是蛋白质超二级结构，为蛋白质几个二级结构及其连接尤其稳定排列，也简称折叠（fold）Elementofstructureorpatternthatrecursinmanycontexts.Specifically,asmallstructuraldomainthatcanberecognizedinavarietyofprotei