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1、第三章 细胞的概念与分子基础,第一节 细胞的基本概念,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,爪蟾的细胞核移植实验，证明细胞核的全能性,遗传全能性：生物体中的每一个细胞都包含有全套的遗传信息，都有分化为各类细胞或发育为完整个体的潜能。,二、原核细胞,大肠杆菌,淋病球菌,弧形霍乱菌,肉毒梭菌,三、真核细胞,1.细胞的形态：,（一）真核细胞的形态与大小,与功能相适应,2.细胞的大小,大小变异范围：人与动物10100m,大多数细胞直径在102
2、0m 人体最大的细胞：卵细胞，直径100m人体最小的细胞；小淋巴细胞，直径45m 生物界最大的细胞：鸵鸟卵细胞，直径达12cm 生物界最小的细胞：支原体细胞，直径0.lm,人卵与精子,细胞体积的守恒定律：各类细胞体积都相当恒定，生物体器官的大小与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关。,无论其种属的差异有多大，同一器官的与组织的细胞大小通常在一个恒定的范围内。,光镜下结构,细胞膜,细胞质,细胞核,电镜下结构,膜相结构,非膜相结构,细胞膜,内质网,高尔基复合体,线粒体,溶酶体,过氧化氢体,核膜,核糖体,中心粒,微管,微丝,中等纤维,细胞质基质,核仁,染色质,核基质,（二）真核细胞的基本结构,（三）
3、原核细胞与真核细胞的比较,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（110m）,较大（10100 m）,膜相结构,无（除细胞膜外）,有,细胞骨架,无，仅有骨架相关蛋白,有,染 数目色 形状体 结构,单条（信息量小）环状双链DNA裸露不与组蛋白结合,核糖体,70S(50S+30S),80S(60S+40S),细胞核,无核膜与核仁,有核膜与核仁,转录和翻译,同时进行（胞质中）,核内转录，胞质中翻译,细胞分裂,无丝分裂,无丝分裂、有丝分裂、减数分裂,数条（信息量大）线状双链DNA与组蛋白结合形成染色质,原核细胞与真核细胞的共同点：,1.都有细胞膜,2.都有DNA和RNA,3
4、.都有核糖体参与蛋白质合成,4.都能以分裂方式进行繁殖,四、病毒,生物界中，病毒（virus）是惟一的非细胞形态的生命体。特点：核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体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。,第二节 细胞的分子基础,原生质,组成细胞的物质,C、H、O、N（90%）,S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe（9.9%）,微量元素,细 胞,生物小分子,无机小分子,有机小分子,单糖脂肪酸氨基酸核苷酸,水无机盐,生物大分子,核 酸蛋白质多糖,无机化合物,1.水,细胞中含量最大（75%），极性小分子，是良好的溶剂，是细胞内生化反应的场所。,游离水,结合水,一、生
5、物小分子,2.无机盐,以离子形式存在。,阳离子：Na+,K+,Ca2+,Fe2+,Mg2+等,阴离子：Cl-,SO42-,PO43-,HCO3-等,功能,a、维持细胞内外液的渗透压和PH值；,b、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白质（如血红蛋白）或类脂（如磷脂）。,种类,单糖,脂肪酸,氨基酸,核苷酸,有机小分子,多糖,蛋白质,核酸,糖苷键,肽键,磷酸二酯键,：有机小分子是组成生物大分子的亚单位,有机小分子,生物大分子,（一）核 酸,生物遗传的物质基础。,核 酸,脱氧核糖核酸（DNA）,核 糖 核 酸（RNA）,二 生物大分子,核酸的种类,糖苷键,核苷,酯 键,核 苷 酸,核苷酸(n
6、ucleotide),核苷酸,戊 糖,核糖,脱氧核糖,磷 酸,碱 基,嘧啶：,嘌呤：,1.化 学 组 成,35磷酸二酯键,5,3,DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。,Watson和 Crick提出的DNA双螺旋结构模型,二级结构：,一级结构：,2.DNA的结构与功能,DNA双螺旋结构模型,3.4nm,含10个碱基对,DNA双螺旋结构模型,DNA是遗传物质，其功能是-储存，复制和传递遗传信息。,DNA的功能,RNA为单链，可自身回折形成局部假双链（发夹结构）。,mRNA(信使RNA),tRNA(转运RNA),rRNA(核糖体RNA),3.RNA的结构与功能,snRNA(小核RNA),miRNA(
7、微小RNA),有酶活性的RNA(核酶),piRNA,mRNA（信使RNA）tRNA（转运RNA）rRNA（核糖体RNA）,细胞中含量,5%10%5%10%80%90%,存在场所,细胞质 细胞质 核糖体,功能作用,三种RNA分子的结构特征和功能作用,转录DNA中的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板。,运输活化的氨基酸到核糖体上的mRNA的特定位点，特定的tRNA运输特定的氨基酸。,为蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。,（二）蛋白质,1.蛋白质分子的化学组成,蛋白质的基本单位,氨基酸,氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸。,或,碱性的氨基,酸性的羧基,侧链,两性化合物,两性
8、电解质,2.蛋白质的分子结构,由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，,从而组成蛋白质的基本结构。,肽 键,肽 键,蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。,主链,蛋白质的四级结构,1）蛋白质的一级结构,多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序,2）蛋白质的二级结构,在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，形成局部规则结构，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）,a-螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象。-折叠片层：一条肽链回折而成的平行排列构象。,可分为：,3）蛋白质的三级结构,在二级结构的基础上再行折叠,形成复杂的空间结构,具有三
9、级结构的蛋白即表现出生物学活性。,4）蛋白质的四级结构,独立的三级结构的多肽链,亚基,亚基,氢键,蛋白质的四级结构,蛋白质的分子结构,生化遗传病,镰形细胞贫血(sickle cell anemia),血红蛋白6 GAGGTG，谷氨酸缬氨酸,发病机制：,蛋白质的结构与功能的关系,（1）一级结构是蛋白质功能的基础。,（2）结构域是大分子蛋白质的结构组成单元组成一个结构域的氨基酸残基通常在40350之间。具有相同结构域的蛋白具有类似功能。通常通过结构域去推断某些蛋白质的功能。,Src蛋白的结构域,（3）蛋白质功能的发挥与其构象的改变密切相关如磷酸化与去磷酸化使蛋白质构象改变,影响功能发挥。,Cell
10、 and Molecular Basis,3 蛋白质的分类,外形,纤维蛋白：球形蛋白：,角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白,功能,调节蛋白：转运蛋白：收缩蛋白：抗体蛋白：催化蛋白：,胰岛素血红蛋白肌动蛋白，肌球蛋白免疫球蛋白蛋白酶,组成成分,单纯蛋白：结合蛋白：,指单纯由氨基酸组成的蛋白质。（白蛋白，球蛋白，组蛋白）指单纯蛋白和非蛋白质类物质结合，非蛋白质物质称辅基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）,大致分为三个阶段：,1、原始细胞的形成,2、原核细胞到真核细胞的演化,3、单细胞生物到多细胞生物,第三节 细胞的起源和进化,推断的细胞起源与进化时间表,1、从无机小分子形成有机小分子,米勒实验,2 从有机小分子形
11、成生物大分子,蛋白质（protien）有机小分子 核酸（nucleic acid）,自我复制,把氨基酸混合物倒在 160o-200o 的热沙土或粘土上，随着水分蒸发，氨基酸浓缩并化合，经 0.53.0 小时，生成类似蛋白质的大分子。在 50o-60o 条件下，类似的实验，可使单核苷酸聚合成多核苷酸。,美国福克斯（F.Fox)合成生命大分子实验：,3 从生物大分子物质组成多分子体系,奥巴林团聚体实验,福克斯微球体假说,以蛋白质为主体形成微球体,4 多分子体系演变为原始生命,目前无法在实验室里验证,（二）原始细胞形成的关键,1、具有自我复制能力的多聚体的形成,2、膜的出现与原始细胞的诞生 保持多核苷酸自我复制磷脂分子自发装配成膜结构 避免优质蛋白丢失,二 原核细胞向真核细胞的演化,内部结构分化，自然选择的结果,三 单细胞生物向多细胞生物的进化,从聚集到分工单细胞生物向多细胞生物的进化,粘细菌的生活史,多细胞生物的两个基本特点：细胞产生了特化；细胞之间协同合作。,本章节重点,细胞概念的理解真核细胞膜相结构与非膜相结构常见细胞的体积，细胞体积守恒定律原核细胞与真核细胞的异同点RNA主要的三大类型及其功能,
