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1、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,2,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。,3,4,二、原核细胞,5,6,大肠杆菌,淋病球菌,弧形霍乱菌,肉毒梭菌,7,8,三、真核细胞,9,1.细胞的形态：,（一）真核细胞的形态与大小,与功能相适应,10,11,2.细胞的大小,大
2、小变异范围： 人与动物10100m, 大多数细胞直径在1020m 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,12,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。,13,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,
3、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,14,（三）原核细胞与真核细胞的比较,15,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 D
4、NA与组蛋白结合形成染色质,16,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.都有核糖体参与蛋白质合成,4.都能以分裂方式进行繁殖,17,四、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。,18,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,19,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
5、,核 酸 蛋白质 多糖,20,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、生物小分子,21,2.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,22,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,23
6、,（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,24,糖苷键,核苷,酯 键,核 苷 酸,核苷酸(nucleotide),核苷酸,戊 糖,核糖,脱氧核糖,磷 酸,碱 基,嘧啶：,嘌呤：,1.化 学 组 成,25,35磷酸二酯键,5,3,26,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,27,DNA双螺旋结构模型,3.4nm,含10个碱基对,DNA双螺旋结构模型,28,DNA是遗传物质，其功能是-储存，复制和传递遗传信息。,DNA
7、的功能,29,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 (微小RNA),有酶活性的RNA (核酶),piRNA,30,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tR
8、NA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。,31,32,（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,两性电解质,33,2.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,34,蛋白质的四级结构,35,1）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,36,2）蛋白质的二级结构,在一级结构的基础上，
9、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：,37,3）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,具有三级结构的蛋白即表现出生物学活性。,38,4）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,39,蛋白质的分子结构,40,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
10、的基础。,41,（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,42,（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 and Molecular Basis,43,3 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,44,组成成分,单纯蛋白： 结合
11、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）,45,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,46,推断的细胞起源与进化时间表,47,48,1、从无机小分子形成有机小分子,米勒实验,49,2 从有机小分子形成生物大分子,蛋白质（protien） 有机小分子 核酸（nucleic acid）,自我复制,50,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
12、，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：,51,3 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,52,4 多分子体系演变为原始生命,目前无法在实验室里验证,53,（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,54,二 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,55,56,三 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,57,粘细菌的生活史,58,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。,59,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,60,
