細(xì)胞概念與分子基礎(chǔ)(一)結(jié)構(gòu)得基本單位(二)功能與代謝得基本單位神經(jīng)細(xì)胞紅細(xì)胞(三)生長與發(fā)育得基本單位

對于大多多細(xì)胞生物,生命起始于一個受精卵細(xì)胞受精卵細(xì)胞分裂細(xì)胞數(shù)量細(xì)胞生長細(xì)胞分化細(xì)胞體積細(xì)胞種類人得生長與發(fā)育(四)遺傳得基本單位

低等生物直接分裂產(chǎn)生下一代,高等生物形成生殖細(xì)胞進(jìn)行遺傳。大腸桿菌得無絲分裂精子和卵子(五)沒有細(xì)胞就沒有完整得生命(二)細(xì)胞得分類細(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)一結(jié)構(gòu)簡單一條裸露環(huán)狀DNA,無膜包裹,形成擬核(nucleoid)細(xì)胞質(zhì)中無膜性細(xì)胞器,含核糖體,有細(xì)胞壁二體積小主要代表:支原體,衣原體,細(xì)菌,藍(lán)藻等二、原核細(xì)胞(prokaryoticcell)與醫(yī)學(xué)關(guān)系密切:肺炎、腦炎和尿道炎得病原體。細(xì)胞膜RNA核糖體DNA(一)支原體(mycoplasma)最小最簡單得細(xì)胞。大小:通常為0、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種蛋白合成。12大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流(二)細(xì)菌原核細(xì)胞得典型代表。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(dú)立于基因組DNA以外,自我復(fù)制得環(huán)狀結(jié)構(gòu)。70S細(xì)菌核糖體50S大亞基30S小亞基有得細(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。

質(zhì)粒就是細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體以外得雙鏈閉合環(huán)狀分子,大小為1-300Kb,能獨(dú)立于染色體外進(jìn)行自我復(fù)制。其表型效應(yīng)主要有決定抗藥性,合成抗菌素,編碼限制或修飾酶等。細(xì)菌得特有結(jié)構(gòu)

細(xì)菌得鞭毛

大腸桿菌得菌毛

細(xì)菌莢膜

質(zhì)粒桿菌(大腸桿菌)螺旋菌(弧形霍亂菌)球菌(淋病球菌)1、原核生物得某些特征:如無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng);2、真核生物得特征:如以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)得合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞得相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白;3、既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞得特征:如:細(xì)胞膜中得脂類就是不可皂化得;細(xì)胞壁不含肽聚糖,有得以蛋白質(zhì)為主,有得含雜多糖,有得類似于肽聚糖,但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。如:嗜熱細(xì)菌;嗜鹽菌;產(chǎn)甲烷菌、古細(xì)菌(archaebacteria):一類特殊細(xì)菌,多生活在極端環(huán)境中,如高溫,高鹽(一)真核細(xì)胞形態(tài)與大小高等生物得細(xì)胞直徑大多在10-20μm之間,人體內(nèi)最大得為卵細(xì)胞,直徑100μm。最大得細(xì)胞為鴕鳥卵細(xì)胞。細(xì)胞得不同形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)密切相關(guān)。三、真核細(xì)胞(eukaryoticcell)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)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氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)(二)真核細(xì)胞得基本結(jié)構(gòu)各種細(xì)胞直徑得比較真核細(xì)胞得基本結(jié)構(gòu)特點:以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)得膜相結(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)為主要成分得遺傳信息表達(dá)體系——遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)真核細(xì)胞儲存遺傳信息得DNA就是以與蛋白質(zhì)結(jié)合形式而存在,DNA與蛋白質(zhì)得結(jié)合與包裝程度決定了DNA復(fù)制和遺傳信息得表達(dá)。遺傳信息得流向就是由DNA→RNA(mRNA)→蛋白質(zhì)。核糖體(ribosome)就是合成蛋白質(zhì)得機(jī)器。由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成得細(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得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng),包括細(xì)胞質(zhì)骨架與核骨架。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)之外得區(qū)域,協(xié)助完成物質(zhì)運(yùn)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)胞得比較真核細(xì)胞與原核細(xì)胞得共同點:1、都有細(xì)胞膜(磷脂雙分子層與蛋白質(zhì));2、都含有兩類核酸(DNA和RNA);3、都有蛋白質(zhì)合成工廠(核糖體)。沉降系數(shù)S:顆粒在單位離心力場中粒子移動得速度。

，無絲分裂原核細(xì)胞與真核細(xì)胞得區(qū)別

四病毒特點:在活細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)出基本生命活動在電鏡下才能看到結(jié)構(gòu):核酸與蛋白組成得復(fù)合體分類:DNA病毒,RNA病毒根據(jù)宿主不同:動物病毒,植物病毒,細(xì)菌病毒類病毒:僅由RNA組成朊病毒:僅由蛋白質(zhì)亞基組成吸附穿入脫殼早期蛋白晚期蛋白裝配DNA復(fù)制核酸游離成熟釋放朊病毒Prusiner1982年發(fā)現(xiàn)于患羊瘙癢病(scrapie)得倉鼠,命名為prion。Prusiner因此于1997年獲得諾貝爾獎。prion(PrP)由Prnp基因編碼,位于人20號染色體,小鼠2號染色體。這種蛋白質(zhì)存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表面,可能起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。正常Prnp基因產(chǎn)物為PrPc蛋白,對蛋白酶很敏感,具有致病作用得就是PrPSc蛋白。PRIONPrPCPrPSCPrPSc與PrPc均由253-4個氨基酸組成,PrPc具有43%得α螺旋,3%得β折疊,而PrPsc具有34%α螺旋,43%得β折疊。動物被感染后,PrPSc蛋白堆積在腦組織中,形成不溶得淀粉樣蛋白沉淀,無法被蛋白酶分解,引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡(apoptosis)。PrPsc得增殖病羊神經(jīng)組織得海綿狀損傷

vCJD病人大腦組織切片,左、海綿狀病變及周圍得沉淀斑,右、淀粉樣蛋白沉淀,短線表示50um。引自StanleyB、Prusiner1997目前已知得人類PRION疾病主要有:克-雅氏病(Creutzfeldt–Jakobdisease,CJD):自身PrP蛋白發(fā)生變異引起得。變異型克-雅氏病(vCJD):PRION感染。GSS綜合征(Gerstmann-StrausslerScheinkerdisease)):由Prnp基因缺陷引起。克魯病(Kuru):PRION感染。致死性家族性失眠癥(Fatalfamilialinsomnia,FFI):Prnp基因變異。第二節(jié)細(xì)胞得分子基礎(chǔ)細(xì)胞就是由生命物質(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(jī)小分子無機(jī)化合物水無機(jī)鹽有機(jī)化合物一生物小分子得結(jié)構(gòu)與功能

細(xì)胞中得無機(jī)物主要就是水和無機(jī)鹽?！艏?xì)胞中得水以兩種形式存在:

游離水和結(jié)合水

◆水得作用機(jī)制:

ChemicalReactantandSolvent◆水在細(xì)胞中得作用:一、無機(jī)化合物水就是原生質(zhì)最基本得物質(zhì)存在方式:游離水95％;結(jié)合水5％。隨著細(xì)胞得衰老,細(xì)胞得含水量逐漸下降,活細(xì)胞得含水量不低于75％。作用:溶解無機(jī)物、調(diào)節(jié)溫度、參加酶反應(yīng)、參與物質(zhì)代謝和形成細(xì)胞有序結(jié)構(gòu)。水之所以具有這么多得重要功能就是和水得特有屬性分不開得:水分子就是偶極子水分子間可形成氫鍵水分子可解離為離子水無機(jī)鹽含量很少,約占1％。鹽在細(xì)胞中解離為離子,離子得濃度除具有調(diào)節(jié)滲透壓和維持酸堿平衡得作用外,還有許多重要得作用。主要得陰離子有Cl－、PO4－和HCO3－,其中磷酸根離子在細(xì)胞代謝活動中最為重要:①在細(xì)胞得能量代謝中起著關(guān)鍵作用;②就是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖得組成成分;③調(diào)節(jié)酸堿平衡。主要得陽離子有:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。陽離子在細(xì)胞中得作用離子種類在細(xì)胞中得作用Fe2+或Fe3+血紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物酶和鐵蛋白得成分Na+維持膜電位K+維持膜電位、參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成Mg2+葉綠素、磷酸酶、Na+-K+泵Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸還原酶、黃嘌呤氧化酶Ca2+鈣調(diào)素、肌動球蛋白、ATP酶

無機(jī)離子得功能有:◆

維持細(xì)胞內(nèi)外液得pH和滲透壓,以保持細(xì)胞得正常生理活動;◆

同蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合,組成具有特定功能得結(jié)合蛋白;◆

參與細(xì)胞得生命活動,就是酶反應(yīng)得輔助因子。有機(jī)小分子:組成生物大分子得亞單位◆Sugars

分單糖和多糖,單純得多糖由許多葡萄糖殘基組成,在動物細(xì)胞內(nèi)主要就是糖原,在植物細(xì)胞內(nèi)主要就是淀粉?！鬎attyAcids

脂肪酸就是脂得主要成分,就是細(xì)胞膜得組份?！鬘ucleotides

核苷酸就是組成核酸得基本單位?！鬉minoAcids

細(xì)胞內(nèi)主要有20種氨基酸,她們得差別主要就是R側(cè)鏈不同,決定了氨基酸得化學(xué)性質(zhì)。通式為(CH2O)n,單糖中得戊糖可組成核酸,己糖中得葡萄糖就是體內(nèi)重要得供能物質(zhì)。FattyAcids

通式為CH3(CH2)nCOOH,最重要得功能就是構(gòu)成細(xì)胞膜。為雙親媒性分子,分飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸、脂類得功能重要得能量儲存形式細(xì)胞膜得主要組成部分在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用存在形式:甘油三酯脂肪磷脂二生物大分子細(xì)胞內(nèi)有三種類型生物大分子:

NucleicAcids、Proteins、Polysaccharides。細(xì)胞內(nèi)大約有3000種大分子。生物大分子得功能由構(gòu)成她們得亞單位得種類和排列順序決定(一)、核酸就是生物遺傳信息得載體分子。由核苷酸單體聚合而成。分為RNA和DNA兩大類。核酸堿基戊糖磷酸RNAA、G、C、U核糖磷酸DNAA、G、C、T脫氧核糖磷酸兩類核酸得組成成分核苷酸得組成堿基戊糖磷酸DNA得主要構(gòu)象有三種B-DNA:右手螺旋模型,每圈螺旋10個堿基,螺旋扭角為36度,螺距3、4nm,堿基傾角為-2度。雙螺旋結(jié)構(gòu)上存在大溝和小溝A-DNA:右手螺旋,每圈螺旋10、9個堿基,螺旋扭角為33度,螺距32A,堿基傾角為13度。通過75%適度得B-DNA經(jīng)X光衍射得到,尚不能肯定自然條件就是否存在。Z-DNA:左手螺旋,每圈螺旋12個堿基,堿基傾角為9度。確切功能未知,可能起調(diào)控作用。DNA得一級結(jié)構(gòu)就是脫氧核苷酸之間通過3`-5`磷酸二酯鍵連接而成得單鏈,二級結(jié)構(gòu)就是通過堿基互補(bǔ)配對原則(A-T,C-G)以氫鍵相連而形成得雙螺旋。雙螺旋間得氫鍵可被加熱PH改變等因素破壞,使DNA變成單鏈,即DNA變性,除去變性因素,分開得兩鏈又可通過堿基配對重新形成雙螺旋,稱為復(fù)性。DNA得雙螺旋結(jié)構(gòu)有利于其作為遺傳信息得貯存和傳遞者,她具有得變性和復(fù)性得特點就是分子生物學(xué)重要技術(shù)—核酸分子雜交得基礎(chǔ)。DNA功能:遺傳信息儲存,復(fù)制,傳遞RNA種類部位功能信使RNA(mRNA)核,胞質(zhì),線粒體蛋白質(zhì)合成模板核糖體RNA(rRNA)核,胞質(zhì),線粒體組成核糖體轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)核,胞質(zhì),線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸小核RNA(snRNA)細(xì)胞核mRNA前體剪接加工小核仁RNA(snoRNA)細(xì)胞核rRNA加工修飾微小RNA(miRNA)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)核酶(酶活RNA)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)催化RNA剪接3RNA得分類mRNA含量:占細(xì)胞內(nèi)總RNA1~5%種類:多,且極不均一功能:作為蛋白質(zhì)合成得模板,三個相鄰堿基組成一個密碼子原核細(xì)胞真核細(xì)胞5’-7-甲基三磷酸鳥苷帽結(jié)構(gòu)無有3’-PolyA尾結(jié)構(gòu)無有5’-UTR有有3’-UTR有有轉(zhuǎn)錄與翻譯就是否同時進(jìn)行就是否順反子結(jié)構(gòu)多順反子單順反子原核與真核生物mRNA之間區(qū)別核糖體RNA含量;占RNA總量得80~90%功能:參與核糖體形成原核生物核糖體70s:50s+30s真核生物核糖體80s:60s+40stRNA含量:總RNA得5-10%結(jié)構(gòu)特點:單鏈結(jié)構(gòu),部分折疊,整個分子結(jié)構(gòu)呈三葉草形3’端有CCA三個堿基,與特定氨基酸結(jié)合反密碼環(huán)上三個堿基組成反密碼子,與密碼子互補(bǔ)結(jié)合,參與蛋白合成功能:轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸,參與蛋白合成⑹piRNA(Piwi-interactingRNA)組成:含29~30個核苷酸。主要存在部位:哺乳動物睪丸得生殖細(xì)胞中。功能:參與基因得表達(dá)調(diào)節(jié),發(fā)揮RNA沉默(RNAsilencing)效應(yīng)。7、核酶與脫氧核酶也叫核酶Ribozyme(具有酶活性得RNA分子)。T、Tech1982發(fā)現(xiàn)四膜蟲rRNA得前體物能在沒有任何蛋白質(zhì)參與下進(jìn)行自我加工,產(chǎn)生成熟得rRNA產(chǎn)物。這種加工方式稱為自我剪接(selfsplicing)。后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn),具有催化活性得RNA不只存在于四膜蟲,而就是普遍存在于原核和真核生物中。一個典型得例子核糖體得肽基轉(zhuǎn)移酶。動物細(xì)胞內(nèi)含有得主要RNA種類及功能

(二)、蛋白質(zhì)就是細(xì)胞得主要結(jié)構(gòu)成分,而且更重要得就是,生物專有得催化劑——酶就是蛋白質(zhì),因此細(xì)胞得代謝活動離不開蛋白質(zhì)。一個細(xì)胞中約含有104種蛋白質(zhì),分子得數(shù)量達(dá)1011個。組成蛋白質(zhì)得常見氨基酸有二十種,R不同,組成得氨基酸就不同氨基酸根據(jù)側(cè)鏈極性不同可分:非極性疏水氨基酸、極性中性氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸氨基酸通式肽鍵:一個氨基酸上羧基與另一個氨基酸上氨基脫水形成得化學(xué)鍵蛋白質(zhì)得結(jié)構(gòu)①每一條特定得肽鏈都有其特異得氨基酸排列順序即一級結(jié)構(gòu)(線性結(jié)構(gòu));②每條多肽鏈再盤旋折疊而成二級結(jié)構(gòu),主要有α螺旋和β片層兩種;③蛋白質(zhì)得三級結(jié)構(gòu)就是在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,不同區(qū)域氨基酸側(cè)鏈相互作用形成(包括氫鍵,離子鍵,疏水鍵等);④由兩個或兩個以上含獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)得多肽鏈相互作用聚合而成得更復(fù)雜得蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)。3蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能得關(guān)系一級結(jié)構(gòu)就是蛋白質(zhì)功能得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)域:大分子蛋白質(zhì)得結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元組成一個結(jié)構(gòu)域得氨基酸殘基通常在40-350之間通常通過結(jié)構(gòu)域推斷蛋白質(zhì)得功能具有相同結(jié)構(gòu)域得蛋白具有類似功能結(jié)構(gòu)域決定功能,有什么樣結(jié)構(gòu)域就有什么樣得功能結(jié)構(gòu)域(domain)α螺旋和β折疊由一個多肽鏈得環(huán)行區(qū)域連接并折疊成緊密得球狀結(jié)構(gòu),就是生物大分子中具有特異結(jié)構(gòu)和獨(dú)立功能得區(qū)域。4一類特殊類型得蛋白質(zhì)--酶酶就是生物體細(xì)胞產(chǎn)生得具有催化作用得蛋白質(zhì),主要作用就是降低化學(xué)反應(yīng)得活化能,增加了反應(yīng)物分子越過活化能屏障和完成反應(yīng)得概率。(高催化效率,高專一性,高不穩(wěn)定性)某些酶需要有一種非蛋白質(zhì)性得輔因子(cofactor)結(jié)合才能具有活性。輔因子可以就是一種復(fù)雜得有機(jī)分子,也可以就是一種金屬離子,或者二者兼有。作用機(jī)制:在反應(yīng)中與底物暫時結(jié)合,形成了酶——底物復(fù)合物。降低活化能。反應(yīng)完成后,酶分子迅即從酶——底物復(fù)合物中解脫出來。作用特點:只催化熱力學(xué)允許得反應(yīng);只加快反應(yīng)速度,不改變反應(yīng)平衡點;對正逆反應(yīng)催化作用相同;降低反應(yīng)活化能;小結(jié)細(xì)胞物質(zhì)組成小分子物質(zhì)大分子物質(zhì)水無機(jī)鹽和離子有機(jī)小分子:氨基酸核苷酸

蛋白質(zhì):結(jié)構(gòu)功能核酸:結(jié)構(gòu)功能分類第三節(jié)細(xì)胞得起源與進(jìn)化原始細(xì)胞形成原核細(xì)胞向真核細(xì)胞進(jìn)化單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物演化有機(jī)分子得自發(fā)形成

以蛋白質(zhì)為主體形成微球體

45億年前,地球溫度很高

38億年前,地球上出現(xiàn)原始海洋,稱為原湯,含大量有機(jī)小分子,如氨基酸等

有機(jī)小分子逐漸聚合成有機(jī)大分子

出現(xiàn)多分子體系

原始細(xì)胞出現(xiàn)多分子體系有類似于生命得特點,但就是不同與真正得生命有不同與外界環(huán)境得膜質(zhì)結(jié)構(gòu)可以縊分為二可以融合新得分子生長可能可進(jìn)行酸堿反應(yīng)(二)原始細(xì)胞得形成

1、具有自我復(fù)制能力得多聚體形成RNA得自我復(fù)制RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)催化RNA復(fù)制2、膜得出現(xiàn)與原始細(xì)胞得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)這時得細(xì)胞就是通過厭氧呼吸獲取能量得異養(yǎng)型原始生命單位。二從原核細(xì)胞向真核細(xì)胞得演化(fromprokaryoticcelltoeukaryoticcell)原始細(xì)胞包圍細(xì)胞得細(xì)胞膜儲存遺傳信息得DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成得RNA制造蛋