细胞的概念和分子基础

医学细胞生物学（配套教材）第二章细胞的概念和分子基础CellandMolecularBasis学习目的和要求1.掌握原核细胞与真核细胞的异同细胞的化学与分子组成；核酸、蛋白质的分子结构特点。2.熟悉原核细胞和真核细胞的结构和功能特点核酸、蛋白质分子的种类和生物学功能。3.了解生命的分子起源、细胞的形成和进化；核酶和非编码调节性RNA。第二章细胞的概念和分子基础CellandMolecularBasis第一节第二节第三节中英文退出第一节细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位二、原核细胞三、真核细胞四、非细胞生命形态——病毒退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、细胞是生命活动的基本单位所有的生物都是由细胞组成的，细胞是生命活动的基本单位。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、细胞是生命活动的基本单位1.细胞是构成有机体的基本单位。2.细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位。3.细胞是有机体生长与发育的基础。4.细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性。5.没有细胞就没有完整的生命。(一)细胞的概念退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础(二)细胞的分类细胞分为三大类型原核细胞古核细胞真核细胞早期细胞分为两大类原核细胞（prokaryoticcell）真核细胞（eukaryoticcell）1990年，生物界被划分为三个域细菌域（bacteria）古菌域（archaea）真核域（eukarya）退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础生物三域分类的系统树退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础特点：1.结构简单DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核（nucleoid）。细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。2.体积小直径约为1到数个微米。二、原核细胞退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞主要代表：支原体衣原体细菌蓝藻又称蓝细菌退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础（一）支原体（mycoplasma）最小最简单的细胞。大小：通常为0.1～0.3μm。细胞膜：由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁。DNA：呈环形双链，胞质内分散存在，指导约400种蛋白合成。图片来自退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞肺炎支原体退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞（二）细菌原核细胞的典型代表。细胞壁：位于细菌外表面，主要成分为肽聚糖。细胞膜：由脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间体细胞质：DNA：环状分子，很少有重复序列，无内含子。质粒（plasmid）：能够独立于基因组DNA以外，自我复制的环状结构。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞70S细菌核糖体50S大亚基30S小亚基有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。核糖体：大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞细菌结构示意图退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞（三）古细菌（archaebacteria）一类很特殊的细菌，多生活在极端环境中，如高温、高盐环境。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞（三）古细菌（archaebacteria）特点：具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜系统。具有真核生物的特征：RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白等。具有不同于原核细胞和真核细胞的特征：细胞膜中的脂类不可皂化，细胞壁不含肽聚糖。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、原核细胞(一)真核细胞的形态大小三、真核细胞形态：多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关。大小：差异很大，与细胞类型有关。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础三、真核细胞(二)真核细胞的基本结构光镜下结构：细胞膜（cellmembrane）细胞质（cytoplasm）细胞核（nucleus）电子显微镜下，在细胞质中可以看到由单位膜组成的膜性细胞器以及微丝、微管、中间纤维等骨架系统。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础动物细胞结构模式图糙面内质网光面内质网退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础真核细胞的基本结构特点：以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系——生物膜系统包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体及核膜等。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础三、真核细胞真核细胞的基本结构特点：以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系——遗传信息表达系统真核细胞储存遗传信息的DNA是以与蛋白质结合形式而存在，DNA与蛋白质的结合与包装程度决定了DNA复制和遗传信息的表达。遗传信息的流向是由DNA→RNA(mRNA)→蛋白质。核糖体（ribosome）是合成蛋白质的机器。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础三、真核细胞真核细胞的基本结构特点：由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系——细胞骨架系统由一系列纤维状蛋白组成的网状结构系统，包括细胞质骨架与核骨架。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础三、真核细胞真核细胞的基本结构特点：细胞质溶胶（cytosol）细胞质中除了细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础三、真核细胞原核细胞与真核细胞的比较退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础，无丝分裂四、病毒生物界中，病毒（virus）是惟一的非细胞形态的生命体。特点：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。结构：核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础四、病毒分类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒；RNA病毒。类病毒（viroid）：仅由感染性的RNA构成。朊病毒（prion）：仅由感染性的蛋白质亚基构成。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础病毒的分子结构退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础第二节细胞的分子基础一、生物小分子二、生物大分子退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础细胞是由生命物质——原生质（protoplasm）组成基本元素99.9%：C、H、O、N——90%；S、P、Na、K、Ca、Cl、Mg、Fe——9%。微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I等。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础细胞的成份生物大分子有机小分子无机化合物水无机盐有机化合物退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础(一)水和无机盐是细胞内的无机化合物1.水水是细胞中含量最多的成分。水在细胞中以两种形式存在：游离水。结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合。作用：良好溶剂，为各种代谢反应提供环境。一、生物小分子退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础(一)水和无机盐是细胞内的无机化合物2.无机盐：以离子状态存在。阴离子：如Cl－、PO4－、HCO3－等阳离子：如Na+、K+、Ca2+等游离形式：维持细胞内外液的渗透压和pH。结合形式：直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白或类脂。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、生物小分子(二)有机小分子是组成生物大分子的亚单位1.单糖结构：主要由碳、氢、氧三种元素组成，化学组成为(CH2O)n。功能：细胞的能源和多糖的亚基。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、生物小分子(二)有机小分子是组成生物大分子的亚单位2.脂肪酸结构：由两个不同的部分组成。疏水性的长烃链亲水性的羧基(-COOH)功能：构成细胞膜的组分。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、生物小分子(二)有机小分子是组成生物大分子的亚单位3.氨基酸结构：羧基氨基功能：蛋白质的亚单位与同一个α碳原子连接退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、生物小分子(二)有机小分子是组成生物大分子的亚单位4.核苷酸结构：含氮环化物五碳糖磷酸基团功能：核酸的亚单位。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础一、生物小分子二、生物大分子生物大分子由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、蛋白质和多糖。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础(一)核酸携带遗传信息二、生物大分子1.核酸的化学组成⑴核苷酸是核酸的基本组成单位核糖戊糖磷酸脱氧核糖嘧啶：TCU嘌呤：AG碱基核苷酸退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础⑵核酸核酸脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、生物大分子(一)核酸携带遗传信息1.核酸的化学组成一个核苷酸戊糖的5’磷酸基与另一个核苷酸戊糖的3’羟基脱水缩合，形成3’，5’磷酸二酯键，多个核苷酸之间借助磷酸二酯键重复相连而形成的多聚核苷酸链即为核酸。退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础⑵核酸二、生物大分子(一)核酸携带遗传信息1.核酸的化学组成DNA和RNA在化学组成上的异同退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础2.DNA⑴DNA双螺旋结构模型DNA分子是由两条脱氧核糖核苷酸链组成。两条链反向平行。脱氧核糖和磷酸位于螺旋的外侧，碱基位于双螺旋内侧。碱基之间互补配对：A═TC≡G退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、生物大分子(一)核酸携带遗传信息2.DNA⑴DNA双螺旋结构模型DNA的双螺旋结构易受环境因素特别是湿度所影响。低湿度时呈A型——A-DNA高湿度时呈B型——B-DNA左手螺旋的DNA——Z-DNA右手螺旋DNA退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础二、生物大分子(一)核酸携带遗传信息DNA双螺旋结构模型退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础DNA化学结构退出首页CellandMolecularBasis第二章细胞的概念和分子基础2.DNA⑵DNA功能：储存、复制和传递遗传信息。遗传信息的储存：生物体的遗传信息储存于DNA分子的线性核苷酸序列中，核苷酸的数量和排列方式，决定了DNA分子的复杂性和多样性。退出首页CellandMolecularBasis第二章细