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1、医学细胞生物学 Medical CELL BIOLOGY,主讲教师：邓凡 白晓春 林俊 邹志鹏 博士 Tel: 020-61647073（邓） 47073（免费内线） E-mail:fandeng 南方医科大学基础医学院细胞生物学教研室 (生命科学楼15层),自然界形形色色的细胞,第一章 绪论,第一节 细胞生物学的研究内容,第二节 细胞生物学与医学,第三节 细胞生物学的发展简史,就是这样一个个神秘的细胞组成了神秘的机体，要认识机体的本质，必须了解细胞的结构和活动本质。,细胞生物学的研究对象-细胞,内质网和核糖体,溶酶体,电镜下DNA和RNA 杂交,一、细胞生物学的概念,细胞生物学： 即从细胞、
2、亚细胞和 分子三个水平研究细胞生命 活动的学科。,细胞生物学研究目的,细胞生物学研究目的： 即以动植物体细胞为研究对象，探索动植物体细胞 生命活动规律的学科。,二、细胞生物学的研究内容,基本内容 细胞的形态结构和化学组成 细胞及细胞器的功能如：细胞遗传信息的表达、细胞的能量转换、细胞的通讯、细胞的物质运输 细胞的增殖与分化 细胞的衰老和死亡,其他内容 细胞免疫 细胞工程,目前，医学上的四大难题：,癌症（本质是细胞无休止和无序的分裂） 心血管疾病（与动脉内皮细胞变化有关） 脑血管疾病（与动脉内皮细胞变化有关） 遗传病（细胞中基因变化所致）,细胞生物学的形成过程（了解）：,细胞的发现（1665年，
3、Hooke发现）,细胞学说的建立（1838-1839年，Schleiden和Schwann提出）,细胞学的经典时期（1875-1898年）：原生质；主要细胞器的发现,实验细胞学时期（1887-1940年）：细胞遗传；细胞生理；细胞化学,细胞生物学（1941年-）,-分子细胞生物学,十九世纪的三大发现,细胞学说 生物进化论 物质不灭和能量守恒定律,达尔文提出,返回,生物学的三大基石,细胞学说 生物进化论 遗传学（孟德尔、摩尔根）,返回,返回,生物 进化论,生物进化论的创始人,返回,返回,返回,第二章 细胞的概念与分子基础,第一节 细胞的基本概念,第二节 细胞的起源与进化（了解）,第三节 细胞的分
4、子基础,细胞（cell)： 细胞是生命活动的基本单位。,细胞是构成有机体的基本单位； 细胞是代谢与功能的基本单位； 细胞是有机体生长和发育的基础； 细胞是遗传的基本单位。,细胞的概念：,不同功能的细胞形态不同,植物细胞比动物细胞大。 原生动物由一个细胞组成，体积较大，如大变形虫的直径约300 m。 动物细胞直径一般在10-100m左右，如 人口腔粘膜上皮细胞的直径75m。 人红细胞的直径7.5m。 卵细胞是特殊的大细胞，如驼鸟蛋的直径约10cm，是现今最大的细胞。 原核细胞较小，如细菌的直径1m 。 现今最小的细胞为支原体，其直径约0.070.25m.,原核细胞（Prokaryotic cel
5、l）,生物学上将细胞分为两大类：,真核细胞（Eukaryotic cell）,真核细胞,原核细胞,原核细胞是只有质膜和少数简单的细胞器，无核膜、内膜系统和细胞骨架的细胞。如细菌、支原体细胞。 真核细胞是有质膜和许多复杂的细胞器，有核膜、复杂的 内膜系统和细胞骨架的细胞。如人体细胞等绝大多数动植物细胞。,原核细胞与真核细胞的主要区别：,原核细胞 真核细胞 大小 细胞大小 m m 细胞核 无核膜、核仁 有核膜、核仁 DNA 一条、环状、裸露 多条、线状、与蛋白质结合 核糖体 S S 内膜结构 简单（只有间体和内囊体） 复杂（有内质网、线粒体、 高尔基体等） 细胞骨架 无 有 细胞增殖 无丝分裂 有
6、丝分裂 DNA复制 无周期性 有周期性 转录和翻译 在同一时间和地点 在不同时间和地点,上皮组织细胞(柱状、扁平状）,结缔组织细胞（形态多样）,神经组织细胞,肌细胞,细胞的基本共性,都有细胞膜 都有核物质 都有核糖体 增殖方式都为一分为二 代谢活动的某些酶一致,细胞的结构,光镜观察的结构 显微结构 电镜观察的结构 亚微结构 高级电镜及 x线衍射的结构 超微结构,细胞的显微结构三部结构 细胞膜 细胞质：线粒体、高尔基体、中心体、基质 细胞核：核膜、核仁、染色质、核质,细胞膜,细胞质,染色质,核仁,核膜,细胞的超微结构：,膜相结构：具有膜成份的细胞结构。 非膜相结构：不具有膜成份的细胞结构。,细胞
7、膜（cell membrane ） 内质网（endoplasmic reticulum） 高尔基复合体（Golgi complex） 核膜（nuclear envelope） 线粒体（mitochondrion ） 溶酶体（lysosome ） 过氧化氢体（peroxisome） 小泡等（vesicle）,不具有膜成 份的细胞结 构。,具有膜成份 的细胞结构,核糖体（ribosome ） 中心体（centriole ） 微管（microtubule） 微丝（microfilament） 中间纤维（intermediate filament） 染色质（chromatin） 核仁（nucleolu
8、s ） 基质（matrix),二、原核细胞向真核细胞的演化,（一）分化起源说,原核生物,内部结构分化,自然选择,真核生物,聚集 细胞分化,细胞的物质组成： 无机物： 有机物：,生物大分子：蛋白质和核酸由于其分子量巨大、分子结构复杂并且具有复杂的生物活性，故称生物大分子。,水、,无机盐,有机小分子物质：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸,有机大分子物质：多糖类、脂类、蛋白质、核酸,第三节 细胞的分子基础,图,核酸的组成单位：核苷酸 核苷酸=碱基+戊糖+磷酸,核糖 脱氧核糖,嘌呤：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) 嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T),ATP（三磷酸腺苷酸）,cAMP（环化腺苷酸）
9、,cGMP（环化鸟苷酸）,二者是细胞内的第二信使分子,核酸遗传信息的载体,细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质，又称遗传物质。 细胞中核酸分两大类： 核糖核酸（ RNA ） 脱氧核糖核酸（ DNA ）,DNA与RNA组成上的比较:,DNA RNA 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 核糖 脱氧核糖 核糖 磷酸 磷酸 磷酸,DNA和RNA的组成单位是核苷酸，分别为脱氧核糖 核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）。,脱氧核糖核苷酸(dNMP),dAMP dTMP dGMP dCMP,核苷酸与核苷酸之间通过磷酸 二酯键连接形成多核苷酸链 （核酸的基本结构）,|,|,糖苷键,磷酸二酯键：核苷酸与核
10、苷酸之间连接的两个磷酸酯键,图2-11 DNA双链形成,两条多核苷酸链反向平行排列，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，碱基位于长链内侧，碱基之间以氢键相连接，连接规律是A与T互补，形成两个氢键即A=T；G与C互补，形成三个氢键即G三C。,常用碱基序列代表DNA链，,它代表遗传信息，书写、识读方便。 碱基序列的多样性即是DNA的多样性。,如： 5-AGCTAATGGCC-3 3-TCGATTACCGG-5,3.4nm,0.34nm,DNA双链围绕个“中心轴”向右盘旋形成双螺旋状结构的分子。 螺旋上每隔0.34nm有一个碱基对，每螺旋一圈有10个碱基对，故螺距为3.4nm,DNA由两条走向相反的
11、互补核苷酸链围绕一个“中心轴”向右盘旋形成双螺旋状结构的分子。 脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，构成DNA分子的骨架，不携带遗传信息。 碱基位于长链内侧，相对应的碱基之间以氢键相连接，连接规律是A与T互补，形成两个氢键即A=T；G与C互补，形成三个氢键即G三C，这种有规律的对应排列，称为“碱基互补原则”。四种碱基（A、T、C、G）的排列顺序称碱基序列，携带遗传信息。 螺旋上每隔0.34nm有一个碱基对，每螺旋一圈有10个碱基对，故螺距为3.4nm。,DNA的分子结构Watson和Crick模型,DNA分子的结构特点,稳定性-DNA的双螺旋结构很稳定，是遗传物质 稳定性的基础。 高温达90度
12、时碱基间氢键断裂（变性）， 低温时又互补配对（复性）PCR反应的 分子基础。 多样性-信息多样的分子基础。,DNA的功能:储存、复制、传递遗传信息,DNA分子的变性与复性,RNA分子的结构 单链结构或假双链结构（部分区域链内 碱基配对形成）。 如rRNA和tRNA结构,tRNA,三叶草形,反密码子环 氨基酸臂 D环 TCG环,tRNA,细胞中参与蛋白合成的RNA有三大类,作为信息载体即翻译的模板 mRNA 作为翻译的工具，携带氨基酸tRNA 作为翻译的机器，组成核糖体rRNA,注：m: messenger t: transfer r: ribosomal,mRNA tRNA rRNA 含量 5
13、-10% 5-10% 80-90% 分子量 1105 -2106 3 104 0.36 108 沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S 结构 线形 三叶草形 线形、假双链 功能 信息模板 携带氨基酸工具 形成核糖体,细胞中rRNA、 tRNA、 mRNA三种RNA含量最多、 在遗传信息的传递和表达中作用突出，比较如下：,蛋白质生命现象的载体,蛋白质的组成单位：氨基酸 H | H2N C COOH | R 细胞内有20种氨基酸，主要是R侧链不同。,蛋白质的组成单位-氨基酸之间脱水形成肽键,多个氨基酸通过肽键连接为多肽链(蛋白质的基本结构),蛋白质的结构：,基本结构：一级结构 三维
14、结构：二级结构 三级结构 四级结构,人胰岛素分子特定的一级结构,氨基酸的种类 氨基酸的数目 氨基酸的排列顺序 多肽链的数目 二硫键的数目和位置,蛋白质的结构( Protein structure),一级结构（氨基酸排列顺序） 二级结构（-螺旋，-折叠） 三级结构：结构域 四级结构：蛋白亚单位或单体）,蛋白质的结构总结：,一级结构：多肽链数目、氨基酸的种类和排列顺序、二硫键数目和位置；（肽键） 二级结构：多肽链折叠、盘曲形成螺旋状或片层状 结构，如a-螺旋和B-折叠；（氢键） 三级结构：二级结构进一步折叠和盘旋，形成具有 一定功能结构域的结构；（氢键、离子 键和疏水键） 四级结构：亚基聚结的结构
15、，包括亚基的数目，类 型、结构和布局。（一条多肽链形成 一个亚基）。（非共价键）,蛋白质和核酸的比较：,蛋白质 核酸 组成单位 氨基酸 核苷酸 一级结构 氨基酸序列 核苷酸序列 连接方式 肽键 磷酸二酯键 二级结构 螺旋 折叠 转角 双螺旋 假双链等 三级结构 结构域 染色质 四级结构 亚基集结 染色体 功 能 催化 调节 运输 贮存 传递 运动 支持 识别 表达遗传信息,1、什么是细胞生物学？简述细胞生物学的基本内容。 2、简述细胞生物学与医学的关系。 3、简述细胞生物学的形成过程。,思考题（一）,1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？ 2、最小、最简单的有机体和细胞各是什么？ 3、何为原核细胞？何为真核细胞？
