第三章第三章 细胞的基本特征细胞的基本特征主要内容：主要内容：1 1、细胞的分子基础、细胞的分子基础2 2、细胞的结构特征、细胞的结构特征3 3、细胞的生命特征、细胞的生命特征 第一节第一节 细胞的分子基础细胞的分子基础元元素素组组成成C C、、H H、、O O、、N N、、S S、、P PClCl、、K K、、NaNa、、CaCa、、MgMg、、FeFe微量元素微量元素分分子子组组成成小分子物质大分子物质无机小分子无机小分子有机小分子有机小分子水水无机盐无机盐单糖单糖脂肪酸脂肪酸氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸多糖多糖脂类脂类蛋白质蛋白质核酸核酸 无机小分子无机小分子无机小分子无机小分子水水水水 细胞中含量最大（细胞中含量最大（70%70%），极性小分子，），极性小分子， 良好溶剂，是细胞内生化反应的场所良好溶剂，是细胞内生化反应的场所游离水游离水游离水游离水结合水结合水结合水结合水一、细胞的小分子物质一、细胞的小分子物质无机盐无机盐无机盐无机盐以以以以离子离子形式存在形式存在形式存在形式存在种类种类种类种类阴离子：阴离子：阴离子：阴离子：ClCl- -,SO,SO4 42-2-,PO,PO4 43-3-,HCO,HCO3-3-等等等等阳离子：阳离子：阳离子：阳离子：NaNa+ +,K,K+ +,Ca,Ca2+2+,Fe,Fe2+2+,Mg,Mg2+2+等等等等功能功能功能功能a a a a、、、、维持细胞内外液的维持细胞内外液的维持细胞内外液的维持细胞内外液的渗透压渗透压和和和和PHPH值值b b b b、、、、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白质结合蛋白质（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或脂脂（如磷脂）（如磷脂）（如磷脂）（如磷脂） 1 1 1 1、单糖、单糖、单糖、单糖( ( ( (monosaccharidemonosaccharidemonosaccharidemonosaccharide) ) ) )通式通式通式通式( (ＣＨＣＨ2 2ＯＯ) )ｎｎ，ｎ，ｎ＝３～７＝３～７的正整数的正整数如如葡萄糖葡萄糖的分子式为的分子式为C C6 6H H1212O O6 6功能功能功能功能细胞细胞主要主要的的营养营养物质物质 动物细胞内动物细胞内-糖原糖原 植物细胞内植物细胞内-淀粉淀粉有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子能量贮存形式能量贮存形式 通式通式通式通式CHCHCHCH3 3 3 3(CH(CH(CH(CH2 2 2 2) ) ) )n n n nCOOHCOOHCOOHCOOH n n n n为为为为10101010～～～～20202020的偶数的偶数的偶数的偶数疏水性疏水性疏水性疏水性亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺主要功能主要功能主要功能主要功能2 2 2 2、、、、参与细胞膜的主要成分参与细胞膜的主要成分磷脂磷脂的的组成组成（磷脂分子同时具有亲水性的头部和疏水性的尾部，称为兼性分子）（磷脂分子同时具有亲水性的头部和疏水性的尾部，称为兼性分子） 1 1、营养价值较高的营养物质，分解产生、营养价值较高的营养物质，分解产生ATPATP2 2 2 2、脂肪酸、脂肪酸、脂肪酸、脂肪酸( ( ( (fatty acid)fatty acid)fatty acid)fatty acid) 3 3 3 3、氨基酸、氨基酸、氨基酸、氨基酸(amino acid)(amino acid)(amino acid)(amino acid)碱性的氨基碱性的氨基碱性的氨基碱性的氨基侧链侧链侧链侧链酸性的羧基酸性的羧基酸性的羧基酸性的羧基2020种常见氨基酸参与合成蛋白质种常见氨基酸参与合成蛋白质共同结构共同结构共同结构共同结构含有氨基的有机酸，差别主含有氨基的有机酸，差别主要是要是R R侧链侧链的不同的不同主要功能主要功能主要功能主要功能 4 4、核苷酸、核苷酸(nucleotide)(nucleotide)核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸戊戊戊戊 糖糖糖糖核 糖核 糖脱氧核糖脱氧核糖磷磷 酸酸含氮碱基含氮碱基嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤化学组分化学组分化学组分化学组分主要功能主要功能主要功能主要功能1 1、参与细胞内反应的能量传递、参与细胞内反应的能量传递2 2、构成核酸的基本单位，贮存、传递生物信息、构成核酸的基本单位，贮存、传递生物信息胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T T胞嘧啶胞嘧啶 C C 尿嘧啶尿嘧啶 U U鸟嘌呤鸟嘌呤 G G腺嘌呤腺嘌呤 A A嘧嘧 啶啶嘌嘌 呤呤 单糖单糖氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸有有有有机机机机小小小小分分分分子子子子多糖多糖蛋白质蛋白质核酸核酸生生生生物物物物大大大大分分分分子子子子糖苷键糖苷键肽键肽键磷酸二酯键磷酸二酯键二、细胞的大分子物质二、细胞的大分子物质脂肪酸脂肪酸脂类脂类 蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键肽键，依次缩合而形成，依次缩合而形成的的多肽链多肽链肽肽 键键肽肽 键键侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链主链主链一、蛋白质一、蛋白质一、蛋白质一、蛋白质 ★★蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构1.1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(primary structure)(primary structure)具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以肽键肽键为主键或有少量为主键或有少量二硫键二硫键为副键的多肽链。
为副键的多肽链2.2.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondary structure)(secondary structure)在一级结构的基础上，借在一级结构的基础上，借氢键氢键在氨基酸残基在氨基酸残基之间的对应点连接，使分子结构发生折曲的之间的对应点连接，使分子结构发生折曲的结构分为结构分为a-螺旋螺旋、、ß-折叠片层折叠片层、、三股螺旋三股螺旋三种类型三种类型 a-a-螺旋螺旋螺旋螺旋ß-ß-折叠片层折叠片层折叠片层折叠片层三股三股三股三股螺旋螺旋螺旋螺旋 3.3.蛋白质的三级结构（蛋白质的三级结构（tertiary structuretertiary structure））在二级结构的基础上借在二级结构的基础上借氢键氢键、、酯键酯键、、离子离子键键、、疏水键等疏水键等再行折叠，即为三级结构再行折叠，即为三级结构4.4.蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(quaternary structure)(quaternary structure)两条以上呈独立三级结构的肽链借两条以上呈独立三级结构的肽链借氢键等氢键等化学键相互形成更复杂的空间结构化学键相互形成更复杂的空间结构 血红蛋白血红蛋白★★蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化。
只有蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化只有一条一条多多肽链的蛋白质，须在肽链的蛋白质，须在三级结构三级结构的水平才表现出生物活性，但由的水平才表现出生物活性，但由两条或两条或多条多条肽链构成的蛋白质，必须构成肽链构成的蛋白质，必须构成四级结构四级结构，方能表现出生物活性方能表现出生物活性蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 1.1.作为细胞的结构成分作为细胞的结构成分2.2.运输和传导运输和传导3.3.收缩运动收缩运动4.4.免疫保护免疫保护5.5.作为酶催化生物体内各种化学反应作为酶催化生物体内各种化学反应蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能 是生是生物遗传的物质基础物遗传的物质基础(一)核酸的种类脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA））核核 糖糖 核核 酸（酸（RNARNA））二、核二、核二、核二、核 酸酸酸酸DNA RNA戊戊 糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核核 糖糖结结 构构碱碱 基基A G C T A G C U双双 链链 单单 链链行使功能部行使功能部位位细胞核内细胞核内 细胞核外细胞核外功功 能能储存，复制和传递遗传信息储存，复制和传递遗传信息 与遗传信息表达有关与遗传信息表达有关 ★★( ( ( (二二) ) ) )DNADNA的结构的结构二级结构：二级结构：WatsonWatson和和 CrickCrick提出的提出的 DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型一级结构：一级结构：DNADNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序分子中脱氧核苷酸的排列顺序3.4nm含含10个个碱碱基基对对360°1.DNA1.DNA分子是由两条相互平行、方向相反的多核苷分子是由两条相互平行、方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构2 2. .两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（（A=TA=T，，G G三三C C）以氢键相连）以氢键相连3.3.相邻碱基对旋转相邻碱基对旋转3636°°，间距，间距0.34nm0.34nm，一个螺旋，一个螺旋包含包含1010个碱基旋转个碱基旋转360360°°，螺距为，螺距为3.4nm3.4nm携带并传递遗传信息携带并传递遗传信息 ( ( ( (三三) ) ) )DNADNA的功能的功能 RNARNA为单链，可自身回折形成局部假双链为单链，可自身回折形成局部假双链★★ 分分分分 类类类类信使信使 RNA（（mRNA））转运转运 RNA（（tRNA））核糖体核糖体 RNA （（rRNA））( (三三)RNA)RNA的结构与功能 mRNA mRNA tRNAtRNA rRNArRNA细胞中含量细胞中含量 5 5%~10% %~10% 5 5%~10% %~10% 最大，最大，80%80%以上以上分子量分子量 大小悬殊大小悬殊 约有约有70~8070~80个单核苷酸个单核苷酸 最大最大★★功能功能转录转录DNADNA中的遗传信息中的遗传信息，并带到核糖体上，作，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板为合成蛋白质的模板运输活化的氨基酸到核糖运输活化的氨基酸到核糖体上的体上的mRNAmRNA的特定位点的特定位点核糖体的组成成分核糖体的组成成分三种三种RNARNA分子的结构特征和功能比较分子的结构特征和功能比较 第二节第二节 细胞的结构特征细胞的结构特征细胞由细胞由原生质原生质构成，原生质中各构成，原生质中各种化学组分有种化学组分有3种不同的形态：种不同的形态：颗粒状：颗粒状：如线粒体基粒、核糖体如线粒体基粒、核糖体线状：线状：如微丝、微管的原纤维如微丝、微管的原纤维膜状：膜状：各种生物膜各种生物膜不同种类细胞不同种类细胞大小大小、、数目数目、、形态形态存在差异，与功能相适应存在差异，与功能相适应 细胞的大小细胞的大小 一般动植物细胞的直径都在一般动植物细胞的直径都在10-100um之间，之间，不同种类的细胞大小变异范围很大；细胞的大小和细不同种类的细胞大小变异范围很大；细胞的大小和细胞的功能相适应；细胞的大小和生物体的大小没有相胞的功能相适应；细胞的大小和生物体的大小没有相关性；细胞生长时，细胞体积的增加大于细胞面积的关性；细胞生长时，细胞体积的增加大于细胞面积的增加。
增加细胞的数目细胞的数目 成年人大约有２成年人大约有２×１０１０１４１４个细胞，新生婴儿个细胞，新生婴儿大约有２大约有２×１０１０１２１２个细胞 第三节第三节 细胞的生命特征细胞的生命特征（自习）（自习）一、新陈代谢是细胞的基本生命特征一、新陈代谢是细胞的基本生命特征二、细胞是生命生长、发育和繁殖的基础二、细胞是生命生长、发育和繁殖的基础三、遗传性是细胞的重要生命特征三、遗传性是细胞的重要生命特征四、细胞生命的进化四、细胞生命的进化 。