生命的基本特征

氧化磷酸化*
氧化磷酸化的机理*
• 1 质子动力势
• Mitchell（1961）提出“化学渗透假说”，1978年诺贝尔化学奖 ：
简单有机物
生物小分子
原核细胞 多细胞
生物大分子
真核细胞
内共生学说
复杂生命系统
真病毒
非细胞类
亚病毒: 类病毒、拟病毒、朊病毒？
微生物类群
3体: 支原体、立克次氏体、衣原体
原核类
3菌: 蓝细菌、放线菌 原核生物界 古细菌？ 细菌 真细菌
动物界: 原生动物 原生生物界
*
细胞类
真核类
植物界: 显微藻类 （单细胞） 黏菌 菌物界 真菌 单细胞真菌: 酵母 丝状真菌: 霉菌
（一）多糖（Polysaccharides）
⒈自然界数量最大的糖类是多糖，生物重要的结构和储存物质。 ⒉结构特点：分子由很多单糖分子脱水缩合(糖苷键)而成的不分 支（直链）或分支（支链）的长链分子。 ⒊分类：(按基本单位分) 均一和不均一多糖 ①均一多糖（homopolysaccarides）：由一种单糖缩合成的多 糖。 A)淀粉（直链和支链）：绿色植物贮存多糖（250~300个葡）； 溶于热水；(支链淀粉24-30个葡萄糖一分支)。
post-translational translocation*
*真核细胞内膜系统
endomembrane system
• 定义：结构、功能乃至发生上相 关的，由膜围绕的细胞器或细胞 结构。主要包括内质网、高尔基 体、溶酶体、内体和分泌泡 • 功能：区隔化；增加膜的表面积 • 产生：系统发生上起源于质膜内 陷；个体发生上来源于原有内膜 系统的分裂
真核细胞的形成
• 1981年波士顿大学Margulis系统阐明了内 共生学理论 • • • • •
*
原核生物细胞是最小、最基本的生命单位。 真核生物起源与若干原核生物的共生。 细菌 线粒体 光合细菌、蓝藻 叶绿体 螺旋菌 微管系统
•Take home message
2 生命的演化过程*
米勒实验
无机物
*
*
pre-mRNA processing hnRNA(heterogeneous RNA) exon-intron 5’ capping 3’ polyA adding Intron splicing mature mRNA
密码子简并性，wobble hypothesis摇摆假说*
Polyribosome多聚核糖体*
杂交瘤制备单克隆抗体*
二、质膜的结构模型*
二、质膜的结构模型
• 膜结构的要点和特性：
• 膜基本结构由脂双层分子与嵌在其中的蛋白质构成。 • 蛋白质已不同的方式嵌在脂双层分子中或结合其表面。 • 膜结构中蛋白质和脂分子具有相对侧向流动性，但膜两侧 各生物大分子间复杂的作用，不同程度限制它们的流动性。 尽管对膜的认识还会不断完善，但“流动镶嵌模型”得到 广泛认可：阐明了膜基本结构构成， 也强调了膜的不对 称性和流动性。
三、细胞质膜的结构特点——不对称性和流动性
• 1、膜不对称性包括：分子组分分布不均匀 （种类、数量），保证功能的不对称性和方向性。 • 2、膜的流动性: 脂类和蛋白质分子的运动性 （1）膜脂运动方式： 脂双层分子整体运动→侧向平移 脂肪酸尾部摆动→摆动 磷脂分子沿一个轴心旋转→旋转 磷脂分子180°翻转→翻转 （2）膜蛋白的运动方式：侧向扩散，旋转扩散
B)糖原（glycogen）：动物和细菌细胞内糖贮存形式（8~12个 葡萄糖→分支） 6000个以上, MW 5×104~8×108（肝糖原 和肌糖原）动物“淀粉”之称。
**淀粉和糖原的差别在分支上！！！
3. 蛋白质的结构层次
* ：是由于肽键的部分双键性质，使α
碳原子两侧的键可以旋转而引起的。
3. 蛋白质的结构层次
细胞壁 代表
主要肽聚糖 细菌、放线菌
真核细胞
一、小分子糖类(carbohydrates)
• 单糖、双糖及寡糖。
• 糖类是自然界中存在的一大类有机化合物。在自然界中它主 要是由绿色植物光合作用形成的。
• 糖类是由C、H、O三种元素组成的含多羟基的醛类
或酮类化合物 （有D-和L-型之分？）。
• 绝大多数糖类C、H、O的比例为1:2:1，由于氢:氧为2:1,与 水中氢与氧的比例相同，因此糖类又称为碳水化合物
Okazaki fragment冈崎片段* DNA的半保留复制(semi-conservative replication) DNA的半不连续复制*(semi-discontinuous replication) telomere and telomerase?
post-transcriptional processing转录后加工 prokaryote多顺反子/操纵子operon
• • •
真核生物和原核生物的细胞。 这个图说明了一个典型的人类细胞（真核生物）和一个典型的细菌 （原核生物）。真核生物和原核生物的细胞。
主要区别：有无核膜包被的细胞核 原核细胞：细胞壁的成分是肽聚糖，只有一种细胞器——核糖体，DNA裸露，无染 色体（质） 真核细胞：细胞壁的成分是纤维素和果胶，有多种复杂的细胞器，有染色体（质）
蛋白质分选运输机制*
• 1. 门控运输（gated transport）：
通过核孔复合体的运输
• 2. 跨 膜 运 输 （ transmembrane transport ）：蛋白质通过跨膜通 道进入目的细胞器 • 3. 膜 泡 运 输 （ vesicular
transport ）：蛋白质在内质网或
中心法则
*中3类遗传信息的传递顺序：
一般：DNA → DNA DNA → RNA RNA →蛋白质 特殊：RNA → DNA RNA → RNA DNA →蛋白质 未知：蛋白质→DNA 蛋白质→RNA 蛋白质→蛋白质 朊病毒 红线代表中心法则基本内容，所有细胞遵循； 蓝线代表中心法则的补充，某些病毒遵循。 DNA →蛋白质： ①在离体实验中观察到，一些蛋白质合成抑制剂类抗生素如新霉素和链霉素， 能扰乱核糖体对信使的选择，从而可以接受单链DNA分子代替mRNA，然后 以单链DNA为模版，按核苷酸顺序转译成多肽的氨基酸顺序。②研究表明， 细胞核里的DNA可以直接转移到细胞质中的核糖体上，不需要通过RNA也可 以控制蛋白质的合成。
高尔基体中被包装成衣被小泡，
选择性地运输到靶细胞器
半自主细胞器*
内共生学说*
• 基本概念：
• 线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细 菌和蓝藻
• 相关证据：
• 膜结构：外膜与宿主膜比较一致；内膜则分别同细菌 和蓝藻的膜相似 • 核糖体：也是由50 S和30 S两个亚基组成 • 基因组：环状DNA，基因紧凑、无间隔
蕈菌: 大型子实体
原核细胞与真核细胞的区别*
原核 大小 细胞核 1-10 μm 无核膜、核仁,裸 露DNA集中于核区 真核 10-100 μm 有核膜、核仁, DNA 与蛋白质形成染色 体，有成形的核 有线粒体、内质网、 高尔基体等复杂细 胞器 纤维素和果胶 酵母、丝状真菌
细菌
细胞质(器) 有分散的核糖体
*
嘌呤：A(腺)、G(鸟） 嘧啶：C(胞)、T(胸腺) 、U(尿）
核苷酸
核苷酸
*
磷酸
核苷 戊糖：2-脱氧核糖、核糖 嘌呤：A(腺)、G(鸟） 碱基 嘧啶：C(胞)、T(胸腺) 、U(尿）
病毒*
双链和单链
病毒复制
*：
埃博拉病毒 负链RNA
dsDNA ssDNA 复制互补链，形成双链 dsRNA 正链RNA为模板 ssRNA ①正链 ②负链转录成正链 ③反转录成DNA
*
有机体内一些重要单糖的结构式
*
二、脂类（lipids）
由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称
*
脂肪酸（fatty acid）是指一端含有一个羧基的 长的脂肪族碳氢链（烃类化合物）。
因为脂类分子中诸多的“C-H”结构，也称脂类 为“碳氢化合物”。
氨基酸（amino acids）
• ①氨基酸是蛋白质的基本结构单位。 • ②氨基酸的结构特点： • Ａ）分子中α-碳原子通常以共价键分别 连接H+、-COOH、-NH2和侧链 • B）不同的侧链（R-基）决定了各种氨 基酸的不同特性。
*
五、物质的跨膜运输
*
• 种类：被动运输（扩散）、主动运输、细胞内吞、 细胞外排作用。 • （一）、被动运输（扩散作用）
• 1、定义：分子从相对高浓度的地区移动到低浓度的地区 的现象。 • 2、分类： • 简单（单纯）扩散：无载体蛋白，不耗能。脂溶性物质， O2,H2O,乙醇等。 • 协助（易化）扩散：需载体或通道蛋白，不耗能。氨基酸、 糖、Na+,K+,Ca2+通道。
管家基因*
• 是指所有细胞中均要表 达的一类基因，其产物 是对维持细胞基本生命 活动所必需的。如微管 蛋白基因、糖酵解酶系 基因与核糖体蛋白基因
等
蛋白质分选 protein sorting:
initial translation in ribosome
co-translational translocation*
核纤层（nuclear lamina）的功能
1. 为核被膜、核孔复合体及染色质提供结构支 持。 2. 分裂期中核纤层的可逆性解聚与重新装配对 核膜的崩解与装配有调节作用。
–分裂前期核纤层的解聚为核膜崩解形成膜泡提供了 必要的微环境。 –分裂中期核纤层蛋白结合在核膜小泡上。 –分裂末期，当核纤层蛋白去磷酸化与重装配时，直 接介导了核膜围绕染色体的重装配。
生命由细胞开始*
• 宇宙由不同结构层次的物体组成，细胞是宇宙有 机体中的一个非常重要的层次。生命从细胞开始。 除了病毒、亚病毒外，所有生命体都是由细胞构 成的。 • EB Wilson说：“所有生物学的答案最终都要到细 胞中去寻找。因为所有生物题都是，或曾经是， 一个细胞”。
原核细胞与真核细胞*
细胞学说*
1 ． 提 出 ： 1838-1839 年 德 国 植 物 学 家 Schleiden 和 动 物 学 家 Schwann 共同提出：一切动植物都是由细胞组成的，细胞是一 切动植物的基本单位。 2. 基本内容： 一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细 胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位；新的细胞 可以通过已存在的细胞繁殖产生。 3. 意义：恩格斯把细胞学说、能量转化与守恒定律和达尔文的 进化论并列为19世纪自然科学的“三大发现”。 人们通常将细胞学说、进化论和孟德尔的遗传定律作为现代 生物学的三大基石，而细胞学会所又是后两者的“基石”。
*
毛发中有丰富的蛋白质
（4）核苷酸（Nucleotide）
①核苷酸是遗传物质（核酸）的基本结构单位。 ②核苷酸的组成（核苷+磷酸）： A)由戊糖共价连接磷酸与含氮碱基（杂环类） 戊糖：2-脱氧核糖、核糖 B） 单核苷酸成分 磷酸 碱基 C)5’-核苷酸结构式
核苷酸 碱基—糖之间是β—糖 苷键 糖—磷酸之间是磷酸酯 键
生命的基本特征*
1、生物体化学成分的同一性 2、严格有序的结构 3、新陈代谢 4、生长、发育、生殖 5、遗传、变异、进化与适应性 6、感应性和运动
原生的第一个细胞必须具备下列最基本的 性质： (1) 有类似质膜的生物膜。 (2) 有能完成自我复制和自发整合的生命 大分子物质体系。 (3) 具有内在的物质代谢、能量代谢和信 息交流的基本性能。
染色体
*
核糖体组成结构*
原核生物和真核生物之间的差异？原核和真核（细胞）
S: Svedberg, sedimentation rate/coefficient 沉降系数
原核生物和真核生物之间的差异
• 两者之间的区别是相同点：有细胞膜，有细 胞质，有核糖体 • 不同点：真核的有细胞器，原核的没有；真 核的有膜包着的细胞核，原核的只有核区
*：
1）蛋白质的化学结构称之为一级结构，此结构决定了蛋白质的 高级结构。 2）蛋白质的高级结构(空间结构) 二级 空间结构 三级 三维构象 四级 α－螺旋 3）各种Leabharlann Baidu白质均有特定的构象 （空间结构）。
一级结构
二级结构 β－折叠 三级结构
四级结构
（三）核酸*（nucleic acid）
• 1．是最重要的生物大分子之一，在维持各 种生命活动中起关键作用。 • 2．核酸分为 核糖核酸（RNA） • 脱氧核糖核酸（DNA） • 3．组成：是由核苷酸（或脱氧核苷酸）组 成的长链多聚物 • （3’,5’-磷酸二酯键连成）.