02 第二章 细胞的概念与分子基础14——【细胞生物学】
合集下载
医学细胞生物学：第二章 细胞的概念和分子基础
Cell and Molecular Basis
第一节
第二节
第三节
中英文
退出
第二章 细胞的概念和分子基础
第一节 细胞的基本概念
一、细胞是生命活动的基本单位 二、原核细胞 三、真核细胞 四、非细胞生命形态——病毒
Cell and Molecular Basis
首页
退出
第二章 细胞的概念和分子基础
一、细胞是生命活动的基本单位
Cell and Molecular Basis
首页
退出
第二章 细胞的概念和分子基础
糙面内质网 光面内质网
动物细胞结构模式图
Cell and Molecular Basis
首页
退出
第二章 细胞的概念和分子基础
三、真核细胞
真核细胞的基本结构特点： ➢ 以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系——生
物膜系统 包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶 酶体、过氧化物酶体及核膜等。
⑵ 核糖体RNA（ribosome RNA，rRNA）
含量：占RNA总量的80%~90%。
功能：参与核糖体形成。
真核生物核糖体（80S）
大亚基60S：28S rRNA
5.8S rRNA
+49种蛋白质
5S rRNA 小亚基40S：18S rRNA +30种蛋白质
Cell and Molecular Basis
Cell and Molecular Basis
首页
退出
第二章 细胞的概念和分子基础
⑹ piRNA（Piwi-interacting RNA） 组成：含29~30个核苷酸。 主要存在部位：哺乳动物睾丸的生殖细胞中 。 功能：参与基因的表达调节，发挥RNA沉默（RNA
细胞的概念与分子基础
(4) snRNA (5) miRNA
（二）蛋白质是遗传信息的执行者
1. 蛋白质的组成 2. 蛋白质的结构 3. 蛋白质的结构与功能的关系 4. 酶的本质是特殊的蛋白
（三）多糖存在于细胞膜表面和细胞间质中
小结：
细胞生物学的发展历史
细胞生物学的概念
细胞的发现 细胞学说的建立及内容
细胞学的发展 实验细胞学的发展 电镜的发明 分子生物学与细胞生物学的发展
C, H, O, N (90%) S, P, C l , K, Na, Ca, Mg, Fe
99.9%
Cu，Zn，Mn, Mo, Co, Cr, S i , F , Br, I , L i , Ba(微量元素）
一. 生物小分 子 （一）水与无机盐是细胞内的无机化合物
（二）有机小分子是组成生物大分子的亚单位
细胞是有序的、具有自组装与自组织能力的体系
细胞的基本共性
1. 所有的细胞都有相似的化学组成 2. 脂-蛋白体系的生物膜
3. DNA-RNA的遗传装置 4. 蛋白质合成的机器—核糖体 5. 一分为二的分裂方式
细胞的多样性
原核生物界（Prokaryotae）：三域系統中的古菌域與細菌域同歸於原核生物界。五界說的原核生物界則是包括沒有核膜的細菌等。 古菌域（Archaea）：一般生存於極端環境，如深海、鹽湖、火山口等。包括嗜鹽菌、一些超嗜熱菌、嗜酸菌等。參見古菌分類表。細 菌域（Bacteria）：包括藍綠菌（原名藍綠藻）、放線菌、衣原體、支原體、立克次體等。參見細菌分類表。
真菌界（Fungi）：五界系統約翰(John，1949)、胡先輔(1965)、魏泰克(Whittaker，1969)、馬古利斯(Margulis，1974)、 陳世驤(1979)等都先後提出了生物五界分類系統，真菌都是獨立成界，但內容各異。其中最有代表性、影響最深的是魏泰克提出的 生物五界分類系統。該系統將真菌(或稱菌物)獨立成菌物界。參見真菌分類表。 植物界（Plantae）：包含綠藻、輪藻、苔蘚植物、蕨類植物、種子植物等。在五界說中，除了極少數在分類上有爭議的綠藻部份為 單細胞（爭議點為歸屬於Protista），否則原則上植物界皆為多細胞。參見植物分類表(NCBI)。 動物界（Animalia）：即“後生動物”（即多細胞生物）。參見動物分類表。 病毒和類病毒
（二）蛋白质是遗传信息的执行者
1. 蛋白质的组成 2. 蛋白质的结构 3. 蛋白质的结构与功能的关系 4. 酶的本质是特殊的蛋白
（三）多糖存在于细胞膜表面和细胞间质中
小结：
细胞生物学的发展历史
细胞生物学的概念
细胞的发现 细胞学说的建立及内容
细胞学的发展 实验细胞学的发展 电镜的发明 分子生物学与细胞生物学的发展
C, H, O, N (90%) S, P, C l , K, Na, Ca, Mg, Fe
99.9%
Cu，Zn，Mn, Mo, Co, Cr, S i , F , Br, I , L i , Ba(微量元素）
一. 生物小分 子 （一）水与无机盐是细胞内的无机化合物
（二）有机小分子是组成生物大分子的亚单位
细胞是有序的、具有自组装与自组织能力的体系
细胞的基本共性
1. 所有的细胞都有相似的化学组成 2. 脂-蛋白体系的生物膜
3. DNA-RNA的遗传装置 4. 蛋白质合成的机器—核糖体 5. 一分为二的分裂方式
细胞的多样性
原核生物界（Prokaryotae）：三域系統中的古菌域與細菌域同歸於原核生物界。五界說的原核生物界則是包括沒有核膜的細菌等。 古菌域（Archaea）：一般生存於極端環境，如深海、鹽湖、火山口等。包括嗜鹽菌、一些超嗜熱菌、嗜酸菌等。參見古菌分類表。細 菌域（Bacteria）：包括藍綠菌（原名藍綠藻）、放線菌、衣原體、支原體、立克次體等。參見細菌分類表。
真菌界（Fungi）：五界系統約翰(John，1949)、胡先輔(1965)、魏泰克(Whittaker，1969)、馬古利斯(Margulis，1974)、 陳世驤(1979)等都先後提出了生物五界分類系統，真菌都是獨立成界，但內容各異。其中最有代表性、影響最深的是魏泰克提出的 生物五界分類系統。該系統將真菌(或稱菌物)獨立成菌物界。參見真菌分類表。 植物界（Plantae）：包含綠藻、輪藻、苔蘚植物、蕨類植物、種子植物等。在五界說中，除了極少數在分類上有爭議的綠藻部份為 單細胞（爭議點為歸屬於Protista），否則原則上植物界皆為多細胞。參見植物分類表(NCBI)。 動物界（Animalia）：即“後生動物”（即多細胞生物）。參見動物分類表。 病毒和類病毒
细胞概念与分子基础
细胞概念与分子基础
第一节 真核细胞 Eukaryotic cell
一、基本结构 二、细胞的形状和大小
细胞概念与分子基础
细胞结构
1、原生质(protoplasm)： 1839 Purkinje用原生质一词指细胞的全部活 性物质，从现代概念来说它包括质膜、细胞质和细胞核(或拟核)。
2、质膜（plasma membrane）：是细胞表面的单位膜。
第二章 细胞的概念和分子基础
Basic Concepts and Molecular Basis of Cell
第一节 第二节 第三节 第四节
真核细胞 原核与古核细胞 病毒、类病毒、阮病毒 细胞的化学成分
细胞概念与分子基础
精子穿卵受精卵6周胚胎细胞概念1与分1子周基础胚胎12周胚胎4月胚胎
弧 形 霍 乱 菌
细胞概念与分子基础
细胞概念与分子基础
菌幽 门 螺 旋
1、细胞壁（Cell Wall）：厚度一般15-30nm。主要成分是肽聚糖， 由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸（teichoic acid）构成双糖单元，以 β（1-4）糖苷键连接成大分子。
2、细胞膜（Cell Membrane）：厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁， 通常不形成内膜系统。一些行光合作用的原核生物，质膜具有与 捕光反应有关的内褶。
细胞概念与分子基础
Animal cell
细胞概念与分子基础
Plant cell
细胞概念与分子基础
细胞的形状和大小
单细胞生物细胞的形态通常与细胞外沉积物或细胞骨架有关，如硅藻呈各种 奇异的形态、草履虫像鞋底。
高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。如肌肉细胞呈梭 形；红细胞为圆盘状；植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气 孔，以利于呼吸和蒸腾。
第一节 真核细胞 Eukaryotic cell
一、基本结构 二、细胞的形状和大小
细胞概念与分子基础
细胞结构
1、原生质(protoplasm)： 1839 Purkinje用原生质一词指细胞的全部活 性物质，从现代概念来说它包括质膜、细胞质和细胞核(或拟核)。
2、质膜（plasma membrane）：是细胞表面的单位膜。
第二章 细胞的概念和分子基础
Basic Concepts and Molecular Basis of Cell
第一节 第二节 第三节 第四节
真核细胞 原核与古核细胞 病毒、类病毒、阮病毒 细胞的化学成分
细胞概念与分子基础
精子穿卵受精卵6周胚胎细胞概念1与分1子周基础胚胎12周胚胎4月胚胎
弧 形 霍 乱 菌
细胞概念与分子基础
细胞概念与分子基础
菌幽 门 螺 旋
1、细胞壁（Cell Wall）：厚度一般15-30nm。主要成分是肽聚糖， 由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸（teichoic acid）构成双糖单元，以 β（1-4）糖苷键连接成大分子。
2、细胞膜（Cell Membrane）：厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁， 通常不形成内膜系统。一些行光合作用的原核生物，质膜具有与 捕光反应有关的内褶。
细胞概念与分子基础
Animal cell
细胞概念与分子基础
Plant cell
细胞概念与分子基础
细胞的形状和大小
单细胞生物细胞的形态通常与细胞外沉积物或细胞骨架有关，如硅藻呈各种 奇异的形态、草履虫像鞋底。
高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。如肌肉细胞呈梭 形；红细胞为圆盘状；植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气 孔，以利于呼吸和蒸腾。
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。
第二章 细胞的概念与分子基础
• 原核细胞，古核细胞和真核细胞
h
2
原核细胞
古核细胞
原核生物
蓝细菌
古核生物
甲烷球菌
古细菌
真核细胞
真核生物
动物
植物
真细菌
生命进化谱系
Woese 提出的三大h 界假说
3
二、原核细胞
1.特点 • 结构简单，体积小
细胞膜包裹细胞质和DNA，拟核（nucleoid） 直径1~10 µm，含核糖体，无膜性细胞器 • 有细胞壁（cell wall）
h
4
2.常见的原核细胞
• 最小最简单的细胞——支原体 （mycoplasma）
• 直径0.1~0.3 µm • 惟一细胞器是核糖体 • 环状DNA仅指导400种蛋白质合成
h
5
h
6
细菌（bacteria）
• 原核细胞的典型代表，广泛存在于自然界 • 1~10 µm大小，分为球菌、杆菌和螺旋菌 • 细胞壁主要成分是肽聚糖 • 有些在细胞壁外有多肽和多糖组成的荚膜 • 中间体是细胞膜内陷造成的，与DNA复制
• 细胞的出现
兼性分子phospholipid在水中自发聚合成双层结 构,包裹自我复制的RNA→指导→蛋白质合成→原 始细胞
h
26
h
27
Miller’s simulated experiment
h
28
二、从原核细胞到真核细胞的演进
• 结构简单的原核生物
＊分支为二：生活在极端环境下的古细菌；
进化为现存细菌的真细菌
和细胞分裂有关
• 细菌核糖体沉降系数70S，大亚基50S，小 亚基30S
h
7
h
8
古细菌
• 可在极端环境下生存，如盐杆菌，硫化叶 菌，热原质体
医学细胞生物学掌握内容(1)
第一章绪论细胞生物学的概念。
第二章细胞的概念与分子基础真核细胞的基本结构；原核细胞和真核细胞的异同；核酸、蛋白质的分子结构特点；变构和变性；膜相结构和非膜相结构。
第三章细胞生物学的研究方法分辨率的概念及影响因素；显微结构、超微结构的概念；细胞培养、原代培养、传代培养、细胞系、细胞株、细胞融合的概念；细胞形态结构观察技术和应用；细胞培养的基本条件；细胞培养的医学意义和应用。
第四章细胞膜与物质的穿膜运输细胞膜的化学组成和生物学特性；流动镶嵌模型；小分子物质和离子的穿膜运输方式及特点；受体介导的胞吞作用。
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运内膜系统的概念、组成；内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体的标记酶、分类、结构特征与生理功能；囊泡运输的概念；蛋白质胞内运输三条途径；网格蛋白、COPⅠ、COPⅡ三种囊泡的运输方向。
第六章线粒体与细胞的能量转换线粒体的亚微结构、标记酶；以葡萄糖为例的细胞氧化基本过程、发生部位。
第七章细胞骨架与细胞的运动细胞骨架的概念；微管、微丝、中间纤维的分子组成、结构、装配及其功能；影响微管、微丝组装的特异性药物；中间纤维的结构特点。
第八章细胞核核膜的结构和功能；染色质与染色体的概念、化学组成；核小体的结构、多级螺旋模型、骨架-放射环结构模型；染色体的功能元件、着丝粒-动粒复合体；核仁的亚微结构和功能。
第九章细胞内遗传信息的传递及调控核糖体亚微结构、主要功能位点；蛋白质合成的一般过程。
第十章细胞连接与细胞粘附细胞连接的功能分类、结构分类、主要特征、主要分布、生物学功能；细胞黏附分子类型和功能。
第十一章细胞微环境及其与细胞的相互作用细胞外基质的概念、主要组成成分、结构及其生物学功能。
第十二章细胞间信息传递信号转导的概念、特点；细胞间信息传递的方式和途径；第一、第二信使的概念及其分类；受体、配体的概念；受体的类型、结构和作用特点；G 蛋白的类型、结构特征和作用机制。
第十三章细胞分裂与细胞周期细胞周期、细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶的概念；细胞周期分期及各期的主要特征；细胞周期蛋白及细胞周期蛋白依赖性激酶对细胞周期的调控；细胞周期检测点。
细胞的概念和分子基础
和蛋白质组成，有 时内陷形成间体 • 环状裸露的DNA • 有核糖体和质粒
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。
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。
细胞的基本概念与分子基础
“70S”、“80S”中的S是沉降系数
2009-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
11
四、原核细胞与真核细胞的比较
比较项目
原核细胞
真核细胞
细胞直径
形 态
核膜、核仁
结 构
细胞骨架
膜性细胞器
~1 µm 无 无 无
10~100 µm 有 有 有
遗 DNA特征 传
单个分子, 环状, 多个分子, 线状, 与
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
4
二、原核细胞
（一）特征 1. 结构简单
DNA环状、裸露、形成拟核（nucleoid） 细胞中只有核糖体，无其他细胞器 2. 体积小：直径1至数微米 （二）主要类群 1.支原体 2.衣原体 3.细菌 4.蓝藻
2009-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
5
1.支原体：0.1~0.3m，无细胞壁，形态多变， 具有高度多形性。是肺炎、脑炎、泌尿生殖道 炎的病原体。
16
氨甲 水烷 、、 水氢 蒸、 气氮 等、
紫外线
雷电， 有 放射能 机
小 火山， 分 引力能 子
核苷酸→多核苷酸→核酸 氨基酸→多肽→蛋白质 脂肪酸→磷脂等→脂质膜 糖类：单独存在或与以上
物质结合
多分 子体 系
原始生命自然选择 原始细胞 进化与选择 原核细胞
进行代谢和 自我复制的 多分子体系
脂质膜形成 包裹RNA等 多分子体系
19
三、单细胞生物向多细胞生物的进化
1.由单细胞生物向多细胞生物进化大致经历了单 细胞→单细胞群体→多细胞生物三个阶段。
2. 多细胞生物区别于单细胞生物的特点 （1）结构与功能特化 （2）功能分工并高度协同合作
2009-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
11
四、原核细胞与真核细胞的比较
比较项目
原核细胞
真核细胞
细胞直径
形 态
核膜、核仁
结 构
细胞骨架
膜性细胞器
~1 µm 无 无 无
10~100 µm 有 有 有
遗 DNA特征 传
单个分子, 环状, 多个分子, 线状, 与
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
4
二、原核细胞
（一）特征 1. 结构简单
DNA环状、裸露、形成拟核（nucleoid） 细胞中只有核糖体，无其他细胞器 2. 体积小：直径1至数微米 （二）主要类群 1.支原体 2.衣原体 3.细菌 4.蓝藻
2009-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
5
1.支原体：0.1~0.3m，无细胞壁，形态多变， 具有高度多形性。是肺炎、脑炎、泌尿生殖道 炎的病原体。
16
氨甲 水烷 、、 水氢 蒸、 气氮 等、
紫外线
雷电， 有 放射能 机
小 火山， 分 引力能 子
核苷酸→多核苷酸→核酸 氨基酸→多肽→蛋白质 脂肪酸→磷脂等→脂质膜 糖类：单独存在或与以上
物质结合
多分 子体 系
原始生命自然选择 原始细胞 进化与选择 原核细胞
进行代谢和 自我复制的 多分子体系
脂质膜形成 包裹RNA等 多分子体系
19
三、单细胞生物向多细胞生物的进化
1.由单细胞生物向多细胞生物进化大致经历了单 细胞→单细胞群体→多细胞生物三个阶段。
2. 多细胞生物区别于单细胞生物的特点 （1）结构与功能特化 （2）功能分工并高度协同合作
2 细胞概念与分子基础
脱氧核糖和磷酸基团位于长链外侧，碱基 位于长链内侧
碱基互补配对原则 螺旋结构在空间分布上具有不均一性，形 成大沟和小沟
RNA 的结构
单一长链结构； 假双链结构(茎环结构) tRNA的三叶草结构 mRNA、tRNA和 rRNA
细胞的有机小分子
protein
蛋白质
• 蛋白质的结构 • 蛋白质的功能
原始生命体
如何演变原始细胞?
这些过程何时何地在何种条件下陆续完成?
这些都是有待探索的问题
(一) 无机小分子
有机小分子?
(1)从球外空间探索这些分子存在的证据；
(2)从球外来源的陨石中分析这类物质是否存 在；
(3)实验室中创造类似于生命发生期的地球条 件，开展人工模拟的实验。
monosaccharide
5
HOCH2 O
H
单糖
4 H H 3
H 1 OH
2
OH OH
• 种类： – 核糖和脱氧核糖 – 葡萄糖、半乳糖、 岩藻糖、甘露糖
• 功能： – 构成生物大分子 – 能源物质
核糖
5 HOCH2 O
H
4 H H 1
H 3 OH
OH 2 H
脱氧核糖
细胞的有机小分子
Fatty acid
• 对象: 侧链间相互连接 • 方式: 氢键、离子键、疏水键等非共价键 • 结果: 形成功能亚基(亚单位)
蛋白质的结构
higher structure
四级结构
• 对象: 亚单位间相互作用 • 方式: 氢键等非共价键 • 结果: 形成独特的空间结构 注: 某些蛋白质三级结构就有生物活性
但某些蛋白质需要四级结构才能表现生物活性
一级结构
• 氨基酸的种类、数目和排列顺序
碱基互补配对原则 螺旋结构在空间分布上具有不均一性，形 成大沟和小沟
RNA 的结构
单一长链结构； 假双链结构(茎环结构) tRNA的三叶草结构 mRNA、tRNA和 rRNA
细胞的有机小分子
protein
蛋白质
• 蛋白质的结构 • 蛋白质的功能
原始生命体
如何演变原始细胞?
这些过程何时何地在何种条件下陆续完成?
这些都是有待探索的问题
(一) 无机小分子
有机小分子?
(1)从球外空间探索这些分子存在的证据；
(2)从球外来源的陨石中分析这类物质是否存 在；
(3)实验室中创造类似于生命发生期的地球条 件，开展人工模拟的实验。
monosaccharide
5
HOCH2 O
H
单糖
4 H H 3
H 1 OH
2
OH OH
• 种类： – 核糖和脱氧核糖 – 葡萄糖、半乳糖、 岩藻糖、甘露糖
• 功能： – 构成生物大分子 – 能源物质
核糖
5 HOCH2 O
H
4 H H 1
H 3 OH
OH 2 H
脱氧核糖
细胞的有机小分子
Fatty acid
• 对象: 侧链间相互连接 • 方式: 氢键、离子键、疏水键等非共价键 • 结果: 形成功能亚基(亚单位)
蛋白质的结构
higher structure
四级结构
• 对象: 亚单位间相互作用 • 方式: 氢键等非共价键 • 结果: 形成独特的空间结构 注: 某些蛋白质三级结构就有生物活性
但某些蛋白质需要四级结构才能表现生物活性
一级结构
• 氨基酸的种类、数目和排列顺序
2细胞概念与分子基础
高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用 有关。如肌肉细胞呈梭形；红细胞为圆盘状；植物叶 表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气孔， 以利于呼吸和蒸腾。
高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发 生变化。如平滑肌细胞在体内成梭形，而在离体培养 时则可成多角形。
草 履 虫
眼虫
壁 二 体积小
主要代表:支原体,衣原体,细菌,蓝藻等
支原体 (mycoplasma)
最小的细胞
细胞膜 核糖体
体积小 细胞膜由磷脂和蛋白构成,无细胞壁 DNA环状双链,指导约400种蛋白合成
RNA DNA
细菌(bacteria)
细菌是在自然界分布最广、个 体数量最多的有机体。主要由 细胞壁、细胞膜、细胞质、核 质体等构成，有的细菌还有荚 膜、鞭毛、菌毛等特殊结构 （右图）。绝大多数细菌直径 大小在0.5~5μm之间。可根据 形状分为三类，即：球菌、杆 菌和螺旋菌（包括弧形菌）。 也可分为G+，G-。
细胞壁:位于细菌外表面,主要成分为肽聚 糖
细胞膜:脂质和蛋白构成,有时可内陷形成 中间体
细胞质:
DNA:环状,重复序列少,无内含子
质粒:能独立于基因组DNA 外,自我复制 的环状结构
细菌的鞭毛
大肠杆菌的菌毛
细
菌
的
特
有
细菌 荚 膜
结
质粒
构
质粒是细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体 以外的双链闭合环状分子，大小为1-300Kb， 能独立于染色体外进行自我复制。其表型效应 主要有决定抗药性，合成抗菌素，编码限制或 修饰酶等。
变异型克-雅氏病（vCJD）：PRION感染。
GSS综合征（Gerstmann-Straussler Scheinker disease））：由Prnp基因缺陷引起。
高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发 生变化。如平滑肌细胞在体内成梭形，而在离体培养 时则可成多角形。
草 履 虫
眼虫
壁 二 体积小
主要代表:支原体,衣原体,细菌,蓝藻等
支原体 (mycoplasma)
最小的细胞
细胞膜 核糖体
体积小 细胞膜由磷脂和蛋白构成,无细胞壁 DNA环状双链,指导约400种蛋白合成
RNA DNA
细菌(bacteria)
细菌是在自然界分布最广、个 体数量最多的有机体。主要由 细胞壁、细胞膜、细胞质、核 质体等构成，有的细菌还有荚 膜、鞭毛、菌毛等特殊结构 （右图）。绝大多数细菌直径 大小在0.5~5μm之间。可根据 形状分为三类，即：球菌、杆 菌和螺旋菌（包括弧形菌）。 也可分为G+，G-。
细胞壁:位于细菌外表面,主要成分为肽聚 糖
细胞膜:脂质和蛋白构成,有时可内陷形成 中间体
细胞质:
DNA:环状,重复序列少,无内含子
质粒:能独立于基因组DNA 外,自我复制 的环状结构
细菌的鞭毛
大肠杆菌的菌毛
细
菌
的
特
有
细菌 荚 膜
结
质粒
构
质粒是细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体 以外的双链闭合环状分子，大小为1-300Kb， 能独立于染色体外进行自我复制。其表型效应 主要有决定抗药性，合成抗菌素，编码限制或 修饰酶等。
变异型克-雅氏病（vCJD）：PRION感染。
GSS综合征（Gerstmann-Straussler Scheinker disease））：由Prnp基因缺陷引起。
医学细胞生物学：2 细胞的概念与分子基础
支原体：大小在0.10～0.25μm左右， 结构类似 原核生物，有细胞膜和核糖体，含有DNA 和RNA两种核酸和各种蛋白酶，能在培养 基上自由生活，但无细胞壁。认为是病毒 和细菌间的过渡生物。
医学相关：是肺炎、脑炎和尿道炎的病原体
支原体
细菌：大小在0.5～5μ m左右， 常见的有球菌、 杆菌和螺旋菌。细胞壁成分为肽聚糖；细 胞质含丰富核糖体；拟核区有环状DNA， 无内含子；含环状质粒，是独立于DNA之 外的遗传物质。
•
细菌、放线菌、蓝藻等
• ——古菌域：甲烷菌、盐杆菌、热原质体
• ——真核域：原生生物、真菌、植物、动物
细胞的分类：
细胞 生物
细菌：具有原核生物的构造 原核
生物 古菌：
结构、能量产生与新陈代谢和细菌相似
复制、转录和翻译则更类似真核生物
真核 生物
原生生物(包括藻类和原生动物) 真菌
植物 动物
细胞的基本概念
进行； ——是由核酸（DNA或RNA）与蛋白质组成的核酸-蛋白
质复合体；
病毒分类
• 根据结构：
——DNA病毒（DNA+蛋白质）； ——RNA病毒（RNA+蛋白质）； ——类病毒（ RNA ）； ——朊病毒（蛋白质）
• 根据宿主：
——动物病毒； ——植物病毒； ——细菌病毒（噬菌体）。
感冒为何要做血像检查？
2
O
H
4 H H 1
H 3 OH
OH 2 H
脱氧核糖
含氮生物碱：碱基(base)
N
1
6 5
2 34
N
O
H
N
7 CH
8
N
1
6 5
9
2 34
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 二、原核细胞向真核细胞的演化 三、单细胞生物向多细胞生物的进化
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类： DNA病毒； RNA病毒。 类病毒（viroid）：仅由感染性的RNA构成。 朊病毒（prion） ：仅由感染性的蛋白质亚基构成。
第二节 细胞的分子基础
组 成 细 胞
C、H、O、N 原 生 S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe
的
质
物 质
微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr
弧 形 霍 乱 菌
肉 毒 梭 菌
三、真核细胞
（一）真核细胞的形态与大小
1.细胞的形态：
草 履 虫
巨 噬 细 胞
神 经 元 细 胞
细胞形态多样性与功能相适应
胞的大小
变异范围很大：人与动物10—100μm ，人体卵细胞， 直径100μm ，小淋巴细胞直径4—5μm ，鸵鸟卵直径达 12cm .支原体直径0.lμm，人的坐骨神经细胞可长达1m。
本节内容结束
第二章 细胞的概念与分子基础
本章节重点
1.真核细胞的结构
2.原核细胞与真核细胞的区别
第一节 细胞的基本概念
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。
爪 蟾 明的 细细 胞胞 核核 的移 全植 能实 性验 ， 证
(二)细胞的分类
DNA双螺旋结构模型
DNA的三种主要构象
DNA的功能
DNA是遗传物质， 其功能是----储存， 复制和传递遗传信 息。
3.RNA的结构与功能
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)
分 rRNA (核糖体RNA) 类 snRNA (小核RNA)
、Si、F、Br、I等
水 无机小分子
（无机化合物） 无机盐
生物小分子
单糖
有机小分子 脂肪酸
细
氨基酸
核苷酸
核酸
有
机
胞
蛋白质
化 合
生物大分子 脂类
物
多糖
一、生物小分子
(一)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
2.无机盐
以离子形式存在。
系统 细胞质溶胶
★（三）原核细胞与真核细胞的比较
原核细胞与真核细胞的共同点：
1.都有细胞膜 2.都有遗传物质
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
四、病毒
生物界中，病毒是惟一的非细胞形态的生命体。 特点： 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。 结构： 核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体。
早期细胞分为两大类
原核细胞（prokaryotic cell） 真核细胞（eukaryotic cell）
1990年，生物界被划分为三个域
细菌域（bacteria） 古菌域（archaea） 真核域（eukarya）
细胞分为三大类型
原核细胞 古核细胞 真核细胞
二、原核细胞
大 肠 杆 菌
淋 病 球 菌
种类
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）。
（二）有机小分子
：有机小分子是组成生物大分子的亚单位
糖苷键
单糖
位
戊糖 磷酸
核糖 脱氧核糖
嘧 啶：Ｔ Ｃ Ｕ
含氮有机碱
（碱基）
嘌 呤：Ａ Ｇ
5´
酯
键
糖
苷 键
核
苷
单核苷酸 3´
2.DNA的结构与功能
一级结构：DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 二级结构：。 Watson和 Crick提出的DNA双螺旋结构模型
DNA的双链形成
DNA双螺旋结构模型
3.4nm 含 10 个 碱 基 对
大 多 数 动 植 物 细 胞 直 径 在 20~30μm 间。一般真核细胞的体积大于原核细 胞，卵细胞大于体细胞。
1m=102cm=103mm=106um=109nm
名称 人卵 口腔上 肝细胞 红细胞 变形虫 伤寒菌 肺炎球
皮细胞
菌
大小 120 75
20
7
（μm）
100 2.4x0. 0.2x0.
为蛋白质合成 场所的核糖体 的组成成分。
⑹ piRNA（Piwi-interacting RNA） 组成：含29~30个核苷酸。 主要存在部位：哺乳动物睾丸的生殖细胞中 。 功能：参与基因的表达调节。 ⑺ 核酶（ribozyme） 具有酶活性的RNA分子。 功能：
miRNA (微小RNA) piRNA (Piwi蛋白相互作用RNA) 有酶活性的RNA (核酶)
三种RNA分子的结构特征和功能比较
结构 特征
mRNA
基本上呈线形， 局部呈双链，形 成发夹式结构。
tRNA
rRNA
呈三叶草形，柄部和基部呈双 螺旋结构，柄部3‘有CCA三个 碱基，其相对端为基部呈环形， 称反密码环，中央有三个碱基， 为反密码子。
多糖
有 氨基酸 肽键 蛋白质
生
机
磷酸二酯键
物
小 核苷酸
核酸
大
分 脂肪酸
分
子
子
二、生物大分子 主要有核酸、蛋白质和多糖。
（一）核 酸
〓核酸生物遗传的物质基础。
1.核酸的种类
脱氧核糖核酸（DNA） 核 酸
核 糖 核 酸（RNA）
核苷酸(nucleotide)
2.化 学 组 成
核 酸
单
的核
基 本
苷
单酸
溶酶体 高尔基复合体
线粒体
电
过氧化氢体
镜
内质网
下
核膜
结 构
核糖体 核仁
染色质
核基质
非膜相结构 微丝 中等纤维
两相结构
微管
中心粒 细胞质基质
真核细胞的基本结构特点： 以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系——生物
膜系统 以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系——遗
传信息表达系统 由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系——细胞骨架
线形，某些节段 可能成双螺旋结 构。
细胞中 含量
5%~10%
存在 场所
细胞质或核糖体
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。
5%~10%
80%~90%
细胞质或核糖体
运输活化的氨基酸到核 糖体上的mRNA的特定 位点，特定的tRNA运输 特定的氨基酸。
细胞中的核糖体
5
1
细胞体积的守恒定律 ：各类细胞体积都相 当恒定，生物体的机体大小及器官的大小与人卵 细胞的大小无关，而与其数量成正比。 与
精 子
3. 细胞的数量 单细胞生物 多细胞生物 新生儿1.5*1012 ，成人2.2*1014
（二）真核细胞的基本结构
细胞膜
光
镜 下
细胞质
结
构
细胞核
三部结构
细胞膜
膜相结构