第2章--细胞的基本知识医学细胞生物学

1,第2章细胞的基本知识,第一节细胞的化学及其分子基础,大量元素：CHON（96%）S、P、Cl、NaK、Ca、Mg、Fe,99.9%,微量元素：Cu、Zn、Mn、Co等,2,细胞中分子组成以化合物的形式存在，其类型有：1.无机化合物：水、无机盐2.有机化合物：糖、脂质、生物大分子生物大分子：结构复杂，分子量大，有生物活性的有机化合物，包括蛋白质、核酸、多糖。,3,一、细胞的小分子物质（一）无机化合物1.水（75%）：良好的溶剂存在形式：游离水（95%）和结合水（5%）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+、Mg2+等阳离子Cl-、HCO3-等阴离子,4,（二）有机化合物1.单糖（monose)结构式：(CH2O)n碳水化合物葡萄糖：C6H12O6,2.脂肪酸(fattyacid)构成细胞膜成分具有极性和非极性区域：羧酸集团：亲水（极性），化合产生酯和胺碳氢链：疏水（非极性），无化学活性,5,两性化合物,氨基酸通式,碱性的氨基,酸性的羧基,侧链,两性电解质,3.氨基酸（aminoacid）,6,肽键形成：一个氨基酸-羧基与另一个氨基酸-氨基脱去一水分子形成酰胺键（-CO-NH-）。,肽键,侧链（R1R2R3Rn),主链,氨基端,羧基端,肽键,7,4.核苷酸(nucleotide),基本单位：核苷酸（nucleotide）,成分：戊糖、磷酸、碱基,核糖核酸（RNA）,类型：脱氧核糖核酸（DNA）,8,核酸,单核苷酸,戊糖,磷酸,碱基,核糖,脱氧核糖,嘧啶,嘌呤,化学组成,：胸腺嘧啶：胞嘧啶：尿嘧啶,A：腺嘌呤G：鸟嘌呤,9,胞嘧啶,胸腺嘧啶,尿嘧啶,碱基分子结构,嘧啶,嘌呤,腺嘌呤,鸟嘌呤,（T）,（C）,(A),(G),（U）,10,核糖,脱氧核糖,磷酸分子结构式,戊糖分子结构式,11,糖苷键,核苷,酯键,单核苷酸,3，5磷酸二酯键,5,3,T,T,核苷酸形成,A,12,核苷酸连接方式：3，5磷酸二酯键,DNA两条链：53编码链（基因序列）35反编码链（是编码链的互补链，具有转录功能，又称转录链）,13,1953年JamesWatson和FrancisCrick提出DNA分子双螺旋结构模型,1.DNA,二、细胞的大分子物质,（一）核酸,14,脱氧核糖和磷酸构成多核苷酸骨架，位于链的外侧，碱基在链的内侧。两条多核苷酸链间的碱基通过氢键结合，碱基配对原则:A=T，GC,每对硷基位于同一平面，垂直于双螺旋主轴，相邻碱基对旋转36，间距0.34nm，一个螺旋含10bp，旋转360,间距为3.4nm,双螺旋直径为2nm。,DNA分子是由两条脱氧多核苷酸链以反方平行绕一条中“主轴”向右盘绕形成的双螺旋结构分子。即两条链方向：35，53,DNA双螺旋结构模型的要点：,15,3.4nm,10个碱基对,360,DNA双螺旋结构模型,2nm,0.34nm,16,DNA的功能储存着遗传信息自我复制（半保留、半连续、有序性）转录成RNA,将遗传信息翻译为相应的蛋白质，控制遗传性状形成发生突变，引起遗传性状改变遗传病,17,5TTTGGAGGCAAGCAAGCAG3,3AAACCTCCGTTCGTTCGTC5,DNA的复制,复制,18,3AAACCTCCGTTCGTTCGTC5,5TTTGGAGGCAAGCAAGCAG3,转录,5UUUGGAGGCAAGCAAGCAG3,转录,mRNA,转录链模板：35,19,基因突变的表型效应镰状细胞性贫血（AR）产生机制珠蛋白基因第一外显子第6密码子突变GAGGTG,谷氨酸,结果：HbA,缬氨酸,突变,电镜下红细胞形态,20,假双链,特点：单链、线形，局部有假双链,酵母丙氨酸tRNA分子结构A：三叶草B：空间排列,2.RNA,21,mRNAtRNArRNA,含量,1%5%5%10%80%90%,分子量,（15）1052106,沉降系数,6S25S4S5.8S、18S、28S,结构特征,存在场所,细胞质或核糖体,功能作用,三种RNA分子结构特征和功能,单链线形,假双链三叶草形,单链线形,携带遗传信息翻译蛋白质模板,特异转运氨基酸反密码子与mRNA互补结合,核糖体的组成成分,细胞质或核糖体,核糖体,(2.43)104,(0.361.1)106,22,DNA,RNA,戊糖,脱氧核糖核糖,碱基,AGCTAGCU,结构,双链单链,存在部位,细胞核细胞质,功能,储存、复制与遗传信息表达有关传递遗传信息,DNA与RNA区别,（二）蛋白质,1.蛋白质的分子结构（1）蛋白质的多肽链蛋白质的骨架，称主链，主链长短不一，主链各氨基酸伸出R基团叫侧链，其数目和类型体现蛋白质的特异性（2）蛋白质的四级结构,一级结构、二级结构、三级结构、四级结构,24,蛋白质的一级结构：多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）,25,蛋白质的二级结构：在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。,26,蛋白质的三级结构：在二级结构的基础上再行折叠（空间立体结构）。形成的化学键：氢键酯键离子键疏水键,27,蛋白质的四级结构：由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上，以非共价键组成蛋白质的复合体。,28,血红蛋白分子结构模式图,一级线型,二级折叠,三级三维立体,四级复合体,亚单位（亚基）,亚单位,29,蛋白质的结构,30,2.蛋白质的功能蛋白质是一切生命现象的物质的载体，是展示DNA遗传信息的物质形式。六大作用：结构和支持作用：骨骼中的胶原蛋白收缩作用：肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白传递和运输：神经纤维蛋白、血红蛋白等免疫保护作用：免疫球蛋白催化作用：酶蛋白调节作用：肽类激素,31,3.一类特殊蛋白质酶化学本质：蛋白质特点：1.高度的催化性；2.高度特异性；3.高度不稳定性4.活性可调性,32,原始细胞,第二节细胞的起源,细胞,演化,地球形成到原始细胞的形成的阶段：一、由无机小分子演变为有机小分子物质二、由有机小分子物质演变为生物大分子物质三、由生物大分子物质演变为原始细胞,33,一、细胞是生命活动的基本单位细胞学说,第三节细胞的基本概念,1.一切生物体都是由细胞构成,2.细胞是生物体代谢与功能的基本单位,3.细胞是生物体生长发育的基本单位,4.细胞是遗传的基本单位，具有遗传全能性,34,二、细胞的大小和数目,大小：直径10100m最小：直径0.1m（支原体）最大：1200m（鸵鸟卵）,35,2.细胞的数目一个机体发育各个阶段细胞数发育阶段细胞数重量合子1个受精卵细胞110-7g新生儿21012个细胞34kg成人61014个细胞50kg,1g动物肝组织重量：2.53亿个细胞器官的大小与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，称为“细胞体积的守恒定律”。,36,三、细胞的形态与功能关系,细胞的形状具有多样性，但每种细胞的性状一般是固定的，细胞的形状与其执行的功能有关。血细胞：球形或近似球形肌细胞：梭形上皮细胞：扁平鳞状,37,第四节原核细胞和真核细胞,一、原核细胞原核细胞（prokaryoticcell）:结构简单，种类极少，没有完整核膜结构和内膜系统。如支原体、蓝藻、细菌等。支原体是最小生物。,38,支原体,细菌,最小的单细胞生物,最典型的原核细胞生物,最大的特点：核没有核膜包围,39,一种细菌的负染照片，显示荚膜(capsule),细菌的鞭毛,大肠杆菌的菌毛,40,41,二、真核细胞,真核细胞（eukaryoticcell）:结构复杂，种类多，有完整核膜结构和内膜系统。,42,细胞膜的结构模型,43,44,电镜下真核细胞超微结构,膜相结构,非膜相结构,内质网,高尔基复合体,线粒体,溶酶体,过氧化氢体,核膜,核糖体,中心粒,细胞骨架,细胞质基质,核仁,染色质,核基质,细胞膜,45,三、原核细胞与真核细胞的比较,要点,原核细胞,真核细胞,细胞大小,较小，110m,较大，10100m,细胞核,拟核（无核膜和核仁）有核仁和核膜,核糖体,70S（50S+30S）,80S（60S+40S）,染色体,单个DNA分子,多个DNA,内膜系统,简单，无膜相细胞器,复杂，各种膜性细胞器,细胞骨架,无有（微管，微丝，中等纤维）,细胞壁,主要由肽聚糖组成,主要组分为纤维素,基因表达转录和翻译在同时同地进行,转录在核内,翻译在细胞质中,细胞分裂,无丝分裂,有丝分裂和减数分裂,大分子的加工与修饰无有,细胞器无（除核糖体）有各种细胞器,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