医学细胞生物学-分子基础
医学细胞生物学资料整理
医学细胞生物学资料整理第三章细胞的分子基础生物小分子：1、无机化合物：水（游离水、结合水）无机盐：离子状态2、有机化合物：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸细胞大分子：细胞的蛋白质、核酸、多糖（由小分子亚基装配而成）蛋白质一级结构：多肽链仲氨基酸的种类、数目和排列顺序形成的线性结构，化学键主要是肽键蛋白质功能：①细胞的结构成分。
②运输和传导。
③收缩运动。
④免疫保护。
⑤催化作用—酶核酸:DNA:双螺旋结构RNA：信使RNA(Mrna)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)功能：1、携带和传递遗传信息。
2、复制。
3、转录。
第四章细胞生物学的研究技术第一节细胞形态结构的观察光学显微镜技术------显微结构的观察一、普通光学显微镜---染色标本二、荧光显微镜---（紫外线）细胞结构观察、细胞化学成分研究、DNA＆RNA含量变化三、相差显微镜---（光的衍射和干涉效应）活细胞结构、活动观察四、微分干涉差显微镜 ---（平面偏振光的干涉）活细胞结构观察、细胞工程显微操作（三维立体投影）五、暗视野显微镜---（特殊的聚光器）观察活细胞外形六、激光共聚焦扫描显微境 ---（激光作光源）立体图像，组织光学切片；三维图像重建电子显微镜技术------亚微结构的观察分：透射、扫描、高压透射电子显微镜：电子束穿透样品而成像，观察细胞超显微结构，荧光屏上成像亚微结构观察---电子显微镜技术、扫描隧道显微镜光镜与电镜的区别第二节细胞的分离与培养一、细胞培养是指在体外适宜条件下使细胞继续生长、增殖的过程。
优点：1、容易在较短的时间内获得大量的细胞2、有利于研究单一类型的细胞3、通过人为控制培养条件，可以减少一些未知的因素影响细胞培养的条件培养基:氨基酸＋糖＋维生素血清支持物环境:无菌环境、适宜温度，pH值特性:贴壁生长接触抑制(肿瘤细胞没有)分类：原代培养 :直接来自于有机体的细胞培养称原代培养。
但常常也将第1代与传10代以内的细胞培养统称原代细胞培养。
医学细胞生物学最新版1绪论
（一）细胞的发现
Introduction
首 页
第一章 绪论
（二）细胞学说（cell theory）的创立
德国植物学家M. J. Schleiden 和动物学家T. Schwann提出了细胞学说： “一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均由细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位”。 德国科学家R. Virchow对细胞学说进行了重要补充，明确提出论点： “一切细胞只能来自原来的细胞”。
Introduction
退 出
首 页
（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展
五、细胞生物学的发展趋势
纵观细胞生物学的发展历史，可以得出结论：理论的提出和研究技术的进步是推动细胞生物学发展的原动力。 我们相信，21世纪初期完成的包括人类在内的生物体基因组序列分析的完成及其相关研究技术的建立，将推动细胞生物学在以下三个方面快速发展：
第一章 绪论
随着2003年人类基因组计划（ human genome project，HGP）的完成，逐渐发展起来的基因组学和蛋白质组学，以及新近于真核细胞内发现的控制基因信息流通的非编码RNA（noncoding RNA）和不依赖DNA序列的表观遗传（epigenetics)等新兴领域生命信息和新技术体系的引入，预示着细胞生物学又将进入一个新的快速发展时期。
文字排版 于敏（中国医科大学）
第一章 绪论 Introduction
学习目的和要求
退 出
掌握细胞生物学的概念 熟悉细胞生物学的研究领域与研究内容 了解细胞生物学的发展史与发展趋势 理解细胞生物学与医学的关系
第一章 绪论
Introduction
第一节
细胞生物学和分子生物学
细胞生物学和分子生物学是生物学的两个重要分支，它们研究的是生命的基本单位——细胞和组成细胞的分子。
细胞生物学主要探究细胞的结构、功能、繁殖和演化等方面，而分子生物学则研究生物分子的结构、功能和相互作用等方面。
本文将对这两个领域进行深入探讨。
一、细胞生物学细胞是所有生物的基本单位，所有的生命现象都是由细胞完成的。
细胞生物学的研究对象就是细胞。
细胞结构可以分为细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器四个主要部分。
其中，细胞膜是细胞的外层，它具有选择性通透性，可以控制物质的进出；细胞质是细胞内的液体环境，可以将细胞器连接起来；细胞核是包含着基因物质的核心，它控制了细胞的生长、分化和复制；细胞器则是细胞内各种功能区域，包括内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体等。
除了细胞结构，细胞生物学还研究细胞功能、繁殖和演化等方面。
细胞在维持生命活动的过程中需要进行各种代谢反应，包括蛋白质合成、能量代谢、物质运输等。
此外，细胞的繁殖方式包括有丝分裂和减数分裂两种，前者产生两个完全相同的细胞，后者产生四个具有基因重组的细胞。
细胞生物学也研究了细胞演化的过程，由原核细胞进化为真核细胞是一个历经漫长岁月才得以实现的重要过程。
二、分子生物学分子生物学是研究生物分子的结构、功能和相互作用等方面，它的研究对象主要是蛋白质、核酸和碳水化合物等生命的主要分子。
蛋白质是细胞中最重要的分子之一，它们具有广泛的功能，包括酶的作用、受体的识别、细胞骨架的维持等。
核酸是生命活动的基础分子，DNA是所有生物体遗传信息的载体，RNA是蛋白质合成所需的信息转移分子。
分子生物学的研究内容非常丰富，包括各种生物分子的结构和性质，它们之间的相互作用以及参与代谢的分子机制等。
例如，DNA的双螺旋结构和碱基配对是遗传信息的基础，而蛋白质的三级结构决定了它们的功能。
此外，分子生物学还研究蛋白质合成的分子机制，包括遗传密码的识别和翻译等。
三、的联系和应用是紧密相关的两个学科，它们相互依存，相互影响。
细胞的基本知识(医学细胞生物学)
有
44
第五节 病毒与蛋白质感染因子
一、病毒 二、蛋白质感染因子
第六节 细胞与医学
一、细胞生物学在医学发展中的重要性 二、细胞生物学在医学科学研究中的重要性
第2章 小 结
1.氨基酸的特性 2.蛋白质四级结构模型的要点 3.蛋白质的主要作用 4.核酸的类型及化学组成 5.DNA双螺旋结构模型论点及功能 6.RNA类型及功能
水含量与年龄有关：年龄↓水含量↑
年龄↑水含量↓
2. 无机盐（1%）：细胞内的渗透压和PH值
无机盐在体液中一般都以离子形式存在
如K+ 、 Na+ 、Mg 2+ 等阳离子
Cl -、HCO3- 等阴离子
2
（二）有机化合物
1.单糖（monose) 结构式：(CH2O)n——碳水化合物 葡萄糖：C6H12O6
mRNA
转录链模板：3′→ 5′
17
基因突变的表型效应 镰状细胞性贫血（AR）产生机制 β珠蛋白基因第一外显子第6密码子突变 GAG → GTG
谷氨酸 缬氨酸
结果： 突变
HbA → HbS
镰化的红细胞
电镜下红细胞形态 18
2. RNA
特点：单链、线形，局部有假双链
假双链
OH
OH
OH
酵母丙氨酸tRNA分子结构
47
7.真核细胞与原核细胞的区别 8.真核细胞基本结构（电镜下结构） 9.名词解释：
真核细胞、原核细胞、生物（命）大分 子、蛋白质组学
48
36
支原体
最小的单细胞生物
细菌
最典型的原核细胞 生物
最大的特点：核没有核膜包围 37
细菌的鞭毛
医学细胞生物学复习资料全
目录索引第一章细胞生物学概述第二章细胞概述第三章细胞的分子基础第四章细胞膜第五章细胞连接与细胞外基质第六章内膜系统第七章线粒体第八章核糖体第九章细胞骨架第十章细胞核第十一章细胞的分裂第十二章细胞周期第十三章细胞分化第十四章细胞的衰老和死亡第十五章个体发育中的细胞附录名词解释第一章细胞生物学概述一、现代细胞生物学研究的三个层次显微水平、亚显微水平、分子水平二、细胞的发现胡克最早发现细胞并对其进行命名三、细胞学说创始人：施莱登施旺内容：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。
⑤.细胞是生物体结构和功能的基本单位。
⑥.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。
四、分子生物学的出现20世纪50年代开始，人们逐步开展分子水平探讨细胞的各种生命活动的研究。
随着分子水平对细胞生命活动机制的探讨愈受重视，并积累一定实验成果，“分子生物学”应运而生。
分子生物学是研究生物大分子，特别是核酸和蛋白质结构与功能的学科。
20世纪60年代形成从分子水平、亚显微水平和细胞整体水平探讨细胞生命活动的学科，即细胞生物学。
也有人将细胞生物学称为细胞分子生物学或分子细胞生物学。
第二章细胞概述第一节细胞的基本知识一、细胞的基本共性•所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。
•所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。
•所有细胞都有核糖体。
•所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。
二、细胞的大小、形态和数目（自学）四、细胞的一般结构•亚微结构（电镜）：膜相结构非膜相结构•膜相结构：由单位膜参加形成的所有结构。
包括：一网两膜四体•意义：区域化作用•非膜相结构•单位膜：电镜下观察，膜相结构的膜由两侧致密深色带（各2nm)和中间一层疏松浅色带(3.5nm)构成，把这三层结构形式作为一个单位，称为单位膜。
细胞生物学第二章：细胞的概念与分子基础
• U-snRNA的5‘端含甲基化稀有碱基，形成特有的帽子结构，常见为
2,2,7-三甲基三磷酸鸟苷（m32,2,7Gppp） • 主要功能：参与基因转录产物的加工
细胞的分子基础
(5) miRNA
• microRNA(微小RNA)，长21~25nt的非编码 RNA，其前体 70~90nt，具有发夹结构
合成蛋白质的模板
细胞的分子基础
• mRNA指导特定蛋白质合成的过程称为翻译（translation）
• 原核细胞的mRNA是 多顺反子(polycistron) —— 每分子RNA可携 带几种蛋白质遗传信息，指导几种蛋白质合成 • 真核细胞的mRNA是 单顺反子(monocistron) —— 每分子RNA只 携带一种蛋白质信息 • 两种细胞的mRNA的5' 端和 3' 端，各有 30至几百个核 苷酸的非翻译区(UTR)，是 翻译调控的靶点
细胞的分子基础
(2) rRNA
• 占RNA总量的80％～90％，分子量在RNA 中最大 • 单链结构，主要功能参与构成核糖体 • 真核细胞核糖体（80S）含5S、5.8S、28S
和18S四种rRNA
• 原核细胞核糖体（70S）含5S、23S和16S 三种rRNA
• 核糖体是细胞合成蛋白质的机器，rRNA占
• 最先在秀丽隐杆线虫发现，随后在哺乳动物中
不断发现新miRNA，哺乳动物基因的近1%可 能编码miRNA。
• miRNA普遍存在于生物界，具有高度保守性，
参与细胞分化与发育的基因表达调控
miRNA的形成与作用机制
Dicer酶 是 双链RNA专一性RNA内切酶； Dicer酶可将外源双链RNA 也加工成 22nt (nucleotide)左右的siRNA (small interference RNA)。
《医学细胞生物学》名词解释
《医学细胞生物学》名词解释第一章绪论细胞生物学（cell biology）：是从细胞的显微、亚显微和分子三个层次上研究细胞的结构、功能和各种生命活动规律的一门学科。
第二章细胞的概念和分子基础原生质（protoplasm）：细胞内的物质总称，其构成基础主要包括无机分子、有机分子和有机大分子。
第三章医学细胞生物学的研究方法分辨率（resolution,R）：是指在人眼明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构的最小间隔。
差速离心法（differential centrifugation）：通过一系列递增速度的离心，即由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小颗粒分离的方法。
细胞培养（cell culture）：是指将从活体中分离的细胞或其他建系细胞，在模拟体内的生理环境的条件下（无菌、适当的培养基和温度）培养，使其能继续生存、生长甚至增殖的一种方法。
原代培养（primary culture）：是直接从生物体获取细胞进行培养。
传代培养（secondary culture）：是指适应了体外生长的原代细胞按1:2以上比例进行的连续扩大培养。
细胞系（cell line）：是在传代过程中由原代细胞培养经过初步纯化，获得的一种细胞为主的，能在体外长期生存的不均一的细胞群体。
第四章细胞膜细胞膜（cell membrane）：是包围在细胞质表面的一层薄膜，由脂双层（lipid bilayer）构成基本结构，也称质膜（plasma membrane）。
细胞内膜（intracellular membrane）：真核细胞中，除了包围细胞的细胞膜（质膜）以外，细胞内还具有非常丰富的与细胞膜相类似的膜性结构，如线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及细胞核等细胞器的膜。
生物膜（biomembrane）：细胞内膜与细胞膜的统称，也称单位膜（biomembrane）。
胆固醇（cholesterol）：是细胞膜中另一类重要的脂类物质。
细胞的概念和分子基础
间体 核糖体
DNA 细胞膜 质粒 细胞壁
2.支原体（mycoplasma)
• 最小的细胞，约 0.1~0.3μm
• 有核糖体和环状 双链DNA
• 细胞膜由磷脂和 蛋白质构成，无 细胞壁，不能维 持固定的形态。
（二）真核细胞的基本结构
• 核酸的组成单位：核苷酸 核苷酸=碱基+戊糖+磷酸
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)
核糖 脱氧核糖
图
ATP（三磷酸腺苷酸）
cAMP（环化腺苷酸） cGMP（环化鸟苷酸）
二者是细胞内的第二信使分子
DNA与RNA组成上的比较:
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）。
碱基 核糖 磷酸
DNA A、G、C、T
脱氧核糖 磷酸
RNA A、G、C、U 核糖 磷酸
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）
磷酸二酯键－
|
磷酸二酯键：核苷酸与核苷
|
酸之间连接的两个磷酸酯键
－糖苷键
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。
电镜
光镜
非 膜 相 结 构
膜 相 结 构
细胞膜 内质网 高尔基复合体 核膜 线粒体 溶酶体 过氧化氢体 小泡等
具有膜成份 的细胞结构
膜相结构 非膜相结构
不具有膜成份 的细胞结构。
【重庆医科大学】细胞生物学---第三章-细胞的分子基础和细胞的概述
第三节
原核细胞和真核细胞
一.原核细胞(prokaryotic cell)的基本结构 （一）支原体(mycoplasma)
（二）细菌(bacteria)
二.真核细胞(eukaryotic cell)的基本结构
真核细胞的基本结构
细胞膜 溶酶体 高尔基复合体 细胞膜 光 镜 下 细胞质 结 构 细胞核 电 镜 下 结 构 膜相结构 线粒体 过氧化氢体 内质网 核膜 核糖体 核仁 染色质 核基质
病毒在细胞内增殖（复制）
病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染
病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合
成
病毒的装配、成熟与释放
第二节
一.细胞的形态
二.细胞的大小
细胞的基本概念
1m=102cm=103mm=106um=109nm
最小、最简单的细胞-支原体（mycoplast)
体积很小，直径为0.1——0.3um 具有典型的细胞膜 一个环状的双螺旋DNA mRNA 核糖体 能合成700多种蛋白质 细胞分裂方式为一分为二 以上特征与非细胞形态的生命体——病毒是根 本不同的
非膜相结构
微丝 中等纤维 微管 中心粒 细胞质基质
原核细胞与真核细胞的比较
特征 原核细胞 细胞大小 较小（1~10µ m） 细胞核 无核仁和核膜 细胞器 无（除核糖体外） 核糖体 70S（50S+30S） 染色体 只有一条DNA， DNA裸露不与组蛋 白和酸性蛋白结合， 染色体为单数。 内膜系统 简单 细胞骨架 无 细胞壁 主要组分为肽聚糖 转录和翻译 出现在同一时间和 地点（细胞质中） 细胞分裂 无丝分裂 真核细胞 较大（10~100 µ m） 有核仁和核膜 有各种细胞器 80S（60S+40S） 有几条DNA，DNA与组 蛋白和酸性蛋白结合， 有若干对染色体。
生物的细胞生物学和分子生物学
分子生物学在疾病诊断和治疗中的应用
基因诊断
利用分子生物学技术对特定基因 或基因片段进行检测，用于遗传 性疾病、感染性疾病和肿瘤等疾
病的诊断。
靶向治疗
针对特定分子靶点（如蛋白质、基 因等）设计药物，实现对疾病的精 准治疗。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置，也就是整条肽 链每一原子的相对空间位置。
四级结构
具有三级结构的亚基通过非共 价键连接而成的结构。
核酸的结构与功能
DNA的结构与功能
DNA双螺旋结构模型认为，DNA由两条走向相反 的多核苷酸链组成，两条链绕同一中心轴形成右手 螺旋。
RNA的结构与功能
RNA的种类与作用
mRNA（信使RNA）
01
携带DNA的遗传信息，指导蛋白质的合成。
tRNA（转运RNA）
02
携带氨基酸到核糖体上，参与蛋白质的合成。
rRNA（核糖体RNA）
03
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的场所。
蛋白质的合成与功能
氨基酸的活化
在合成蛋白质之前，氨基酸需要被活化，与tRNA结合形 成氨酰-tRNA。
核受体介导的信号传导
核受体识别配体后，与DNA结合并调控基因表达。
细胞间通讯方式
通过细胞间身。
直接接触通讯 间隙连接通讯 旁分泌通讯 自分泌通讯
通过细胞间直接接触，如突触传 递、细胞间桥粒连接等方式进行 信息交换。
细胞释放信号分子至细胞外，作 用于邻近细胞。
生物大分子之间的相互作用
蛋白质-蛋白质相互作用
通过氢键、离子键、疏水相互作用等维持蛋白质四级结构的稳定 性。
细胞生物学 第二章 细胞的概念和分子基础
一、原始细胞的形成
※生命源自于海洋！
自然
简单元素
条件
无机小分子 有机小分子
（C、H、O）
氨基酸 核苷酸
原始生命
生物大分子
界膜 包裹
核酸 蛋白质
多分子体系
有机分子的自发形成
以蛋白质为主体形成微球体
（一）多聚体的形成
主
肽键
肽键
链
氨基端
侧
侧
侧
链
链
链
羧基端
侧
链
★蛋白质的四级结构
1.蛋白质的一级结构(primary structure) 具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以肽键 为主键或有少量二硫键为副键的多肽链。
2.蛋白质的二级结构(secondary structure)
在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基 之间的对应点连接，使分子结构发生折曲的 结构。分为α-螺旋、ß-折叠片层、三股螺旋 三种类型。
碱性的氨基
酸性的羧基
侧链
主要功能 蛋白质的基本结构单位。
4、核苷酸(nucleotide)
★★ 化学组成
核 苷 酸
主要功能
磷酸 戊糖
核糖 脱氧核糖
碱基
嘧 啶：Ｔ Ｃ Ｕ 嘌 呤：Ａ Ｇ
核酸的基本结构单位。
5’端
酯
键
糖
苷
核
★★
键
苷
核苷酸
3’端
（二） 生物大分子执行细胞的特定功能
一、核 酸
是生物遗传的物质基础
（二）有机小分子
糖苷键
单糖
多糖
有 机
氨基酸