第二章細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)CellandMolecularBasis內(nèi)容第一節(jié)細(xì)胞的基本概念第二節(jié)細(xì)胞的起源與進化第三節(jié)細(xì)胞的分子基礎(chǔ)第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一、細(xì)胞是生命活動的基本單位二、原核細(xì)胞三、真核細(xì)胞四、病毒一、細(xì)胞是生命活動的基本單位所有的生物都是由細(xì)胞組成的，細(xì)胞是生命活動的基本單位。

細(xì)胞是構(gòu)成有機體的基本單位；細(xì)胞具有獨立完整的代謝體系，是代謝與功能的基本單位；細(xì)胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)；細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性；沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。(一)細(xì)胞的概念(二)細(xì)胞的分類細(xì)胞分為三大類型原核細(xì)胞古核細(xì)胞真核細(xì)胞早期細(xì)胞分為兩大類原核細(xì)胞（prokaryoticcell）真核細(xì)胞（eukaryoticcell）1990年，生物界被劃分為三個域細(xì)菌域（bacteria）

古菌域（archaea）

真核域（eukarya）生物三域分類的系統(tǒng)樹特點：⑴結(jié)構(gòu)簡單：DNA為裸露的環(huán)狀分子，無膜包裹，形成擬核（nucleoid）；

細(xì)胞質(zhì)中無膜性細(xì)胞器，含有核糖體。⑵體積?。褐睆郊s為1到數(shù)個微米二、原核細(xì)胞

主要代表：支原體、衣原體、細(xì)菌、藍(lán)綠藻又稱藍(lán)細(xì)菌。1.支原體（mycoplasma）

最小最簡單的細(xì)胞大?。和ǔ?.1～0.3μm細(xì)胞膜：由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，沒有細(xì)胞壁

DNA：呈環(huán)形雙鏈，胞質(zhì)內(nèi)分散存在，指導(dǎo)約400種蛋白質(zhì)合成肺炎支原體2.細(xì)菌原核細(xì)胞的典型代表細(xì)胞壁：位于細(xì)菌外表面，主要成分為肽聚糖。細(xì)胞膜：由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，有時可內(nèi)陷形成中間體細(xì)胞質(zhì)：DNA：環(huán)狀分子，很少有重復(fù)序列，無內(nèi)含子

質(zhì)粒（plasmid）：能夠獨立于基因組DNA以外，自我復(fù)制的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。細(xì)菌結(jié)構(gòu)示意圖70S細(xì)菌核糖體50S大亞基30S小亞基

有的細(xì)菌還有夾膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)。核糖體：大部分游離于細(xì)胞質(zhì)中，小部分附著在細(xì)胞膜內(nèi)表面。3.古細(xì)菌（archaebacteria）一類很特殊的細(xì)菌，多生活在極端環(huán)境中，如高溫、高鹽環(huán)境。特點：具有原核生物的某些特征：無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)。具有真核生物的特征：RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白等。具有不同于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的特征：細(xì)胞膜中的脂類不可皂化，細(xì)胞壁不含肽聚糖。(一)真核細(xì)胞的形態(tài)大小三、真核細(xì)胞形態(tài)：多種多樣，常與細(xì)胞所處的部位及功能相關(guān)大?。翰町惡艽?，與細(xì)胞類型有關(guān)

(二)真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

光鏡下結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜（cellmembrane）細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）細(xì)胞核（nucleus）電子顯微鏡下，在細(xì)胞質(zhì)中可看到由單位膜組成的膜性細(xì)胞器及微絲、微管、中間纖維等骨架系統(tǒng)。

動物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)特點：以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的膜相結(jié)構(gòu)體系——生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、線粒體、溶酶體、過氧化物酶體及核膜等。以核酸-蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達體系——遺傳信息儲存與表達系統(tǒng)真核細(xì)胞儲存遺傳信息的DNA是以與蛋白質(zhì)結(jié)合形式而存在，DNA與蛋白質(zhì)的結(jié)合與包裝程度決定了DNA復(fù)制和遺傳信息的表達。

由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架體系——細(xì)胞骨架系統(tǒng)由一系列纖維狀蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括細(xì)胞質(zhì)骨架與核骨架。

核糖體與蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)核糖體（ribosome）：合成蛋白質(zhì)的機器。細(xì)胞質(zhì)溶膠細(xì)胞質(zhì)溶膠（cytosol）：細(xì)胞質(zhì)中除了細(xì)胞器和細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)之外的區(qū)域，協(xié)助完成物質(zhì)運輸、能量傳遞、信息傳遞等細(xì)胞活動。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

四、病毒生物界中，病毒（virus）是惟一的非細(xì)胞形態(tài)生命體。特點：在活細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)出它們的基本生命活動在電子顯微鏡下才能看到

結(jié)構(gòu)：核酸分子與蛋白質(zhì)組成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體分類：根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：DNA病毒RNA病毒類病毒（viroid）：僅由感染性的RNA構(gòu)成。朊病毒（prion）：僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成。病毒的分子結(jié)構(gòu)第二節(jié)細(xì)胞的起源與進化一、原始細(xì)胞的形成二、原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化三、單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進化(一)地球上原始生命的誕生1.從無機小分子形成有機小分子物質(zhì)

原始大氣物質(zhì)

有機小分子2.從有機小分子物質(zhì)形成生物大分子物質(zhì)

有機小分子

生物大分子3.從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系4.從多分子體系演變?yōu)樵忌?/p>

原始核酸蛋白質(zhì)

核酸蛋白質(zhì)微滴

原始生命一、原始細(xì)胞的形成

雷電、紫外火山爆發(fā)進化、選擇長期進化生長分裂原始新陳代謝聚合有機分子的自發(fā)形成以蛋白質(zhì)為主體形成微球體(二)原始細(xì)胞的形成1.具有自我復(fù)制能力的多聚體的形成多聚體的形成是原始細(xì)胞形成的關(guān)鍵步驟RNA的自我復(fù)制RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)催化RNA復(fù)制2.膜的出現(xiàn)與原始細(xì)胞的誕生保持多核苷酸自我復(fù)制避免優(yōu)質(zhì)蛋白丟失磷脂分子自發(fā)裝配成膜結(jié)構(gòu)二、原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化(一)分化起源說一般認(rèn)為，真核細(xì)胞是由原核細(xì)胞進化而來的原始真核細(xì)胞大約在15億年前在地球上出現(xiàn)

真核生物

原核生物內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化自然選擇(二)內(nèi)共生起源說真核細(xì)胞是由原始厭氧菌的后代吞入了需氧菌逐步演化而來

三、單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進化

多細(xì)胞生物進化的早期由單細(xì)胞聚集成群體在多細(xì)胞機體內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞的分工和協(xié)作

從聚集到分工——單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進化

團藻：較為原始的多細(xì)胞生物

第三節(jié)細(xì)胞的分子基礎(chǔ)一、生物小分子二、生物大分子細(xì)胞是由生命物質(zhì)——原生質(zhì)（protoplasm）組成基本元素99.9%：C、H、O、N——90%;S、P、Na、K、Ca、Cl、Mg、Fe——9%

微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I等細(xì)胞的成份生物大分子

有機小分子無機化合物水無機鹽有機化合物(一)水和無機鹽是細(xì)胞內(nèi)的無機化合物1.水水是細(xì)胞中含量最多的成分水在細(xì)胞中以兩種形式存在：游離水結(jié)合水，通過氫鍵或其他鍵同蛋白質(zhì)結(jié)合作用：良好溶劑，為各種代謝反應(yīng)提供環(huán)境。

一、生物小分子2.無機鹽：以離子狀態(tài)存在陰離子：如Cl－、PO4－、HCO3－等陽離子：如Na+、K+、Ca2+等游離形式：維持細(xì)胞內(nèi)外液的滲透壓和pH值。結(jié)合形式：直接與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合，組成具有一定功能的結(jié)合蛋白或類脂。

(二)有機小分子:組成生物大分子的亞單位1.糖結(jié)構(gòu)：主要由碳、氫、氧三種元素組成，化學(xué)組成為(CH2O)n

功能：細(xì)胞的能源和多糖的亞基2.脂肪酸結(jié)構(gòu)：由兩個不同的部分組成疏水性的長烴鏈親水性的羧基(一COOH)功能：構(gòu)成細(xì)胞膜的組分3.氨基酸結(jié)構(gòu)：羧基氨基功能：蛋白質(zhì)的亞基4.核苷酸結(jié)構(gòu)：含氮環(huán)化物五碳糖磷酸基團功能：核酸的亞基與同一個α碳原子連接

(一)核酸攜帶遺傳信息二、生物大分子生物大分子由有機小分子聚合而成，細(xì)胞內(nèi)主要的大分子有核酸、蛋白質(zhì)和多糖。

1.核酸的化學(xué)組成

⑴核苷酸是核酸的基本組成單位

核糖

戊糖磷酸脫氧核糖嘧啶：TCU嘌呤：AG堿基核苷酸多核苷酸鏈的形成⑵核酸核酸脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）一個核苷酸戊糖的5’磷酸基與另一個核苷酸戊糖的3’羥基脫水縮合，形成3’、5’磷酸二酯鍵，多個核苷酸之間借助磷酸二酯鍵重復(fù)相連而形成的多聚核苷酸鏈即為核酸。

DNA和RNA在化學(xué)組成上的異同

2.DNA⑴DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA分子是由兩條脫氧核糖核苷酸鏈組成兩條鏈反向平行脫氧核糖和磷酸位于螺旋的外側(cè)，堿基位于雙螺旋內(nèi)側(cè)堿基之間互補配對：A═TC≡GDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)⑵DNA功能：儲存、復(fù)制和傳遞遺傳信息。遺傳信息的儲存：生物體的遺傳信息儲存于DNA分子的線性核苷酸序列中，核苷酸的數(shù)量和排列方式，決定了DNA分子的復(fù)雜性和多樣性。遺傳信息的復(fù)制：DNA分子中所攜帶的遺傳信息通過復(fù)制傳遞給子代細(xì)胞，復(fù)制是以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，新形成的子代DNA分子在堿基序列上與親代DNA分子完全相同。遺傳信息的傳遞：DNA分子所攜帶的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA，再通過翻譯合成蛋白質(zhì)，決定細(xì)胞的生物學(xué)行為。

3.RNARNA分子以單鏈形式存在，在部分區(qū)域折疊并按堿基互補配對原則形成雙鏈發(fā)夾結(jié)構(gòu)。RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)模式圖

⑴信使核糖核酸（messageRNA，mRNA)含量：占細(xì)胞內(nèi)總RNA的1%-5%種類：種類多而且極不均一結(jié)構(gòu)特點：3’，5’的非編碼區(qū)中間的編碼區(qū)原核細(xì)胞——多順反子；真核細(xì)胞——單順反子功能：作為合成蛋白質(zhì)的模板mRNA分子中每三個相鄰的堿基組成一個密碼子（codon），決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。

⑵核糖體RNA（ribosomeRNA，rRNA）

含量：占RNA總量的80%~90%功能：參與核糖體形成原核生物核糖體（70S）大亞基50S：23SrRNA5SrRNA

小亞基30S：16SrRNA+21種蛋白質(zhì)真核生物核糖體（80S）大亞基60S：28SrRNA5.8SrRNA5SrRN