细胞生物学(第一章和第二章)

1、细 胞 生 物 学 Cell Biology 问题问题1. 什么是细胞生物学？2. 细胞的概念及构建单元？3. 原核与真核细胞的区别？第一章 绪 论 第一节 细胞生物学的概念与研究内容 细胞生物学（cell biology)是研究细胞基本生命活动规律的科学，它在不同层次（显微，亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。 第二章 细胞的概念与分子基础第一节 细胞的基本概念 一、细胞是生命活动的基本单位 (一)细胞是构成有机体的基本单位 (二)细胞是代谢与功能的基本单位 (三)细胞是有机体生长与发育的基础

2、 (四)细胞是遗传的基本单位细胞的基本共性 1. 细胞膜 2. 细胞都有两种核酸：即DNA与RNA 3. 核糖体存在于一切细胞内 4. 细胞的增殖都以一分为二的方式进行 分裂 二、原核细胞与古细菌 原核细胞 （prokaryotic cell） 原核生物 （prokaryote） 古细菌称为古核生物(archaeon )，古核生物细胞的形态结构与遗传结构装置和原核细胞相似，但有些分子进化特征更接近真核细胞。 原核细胞结构、功能，较真核细胞小。A general prokaryotic cell. 一、最小、最简单的细胞支原体 二、原核细胞的两个代表细菌和蓝藻 （一） 细菌细胞 （二） 蓝藻细胞

3、E. coli - Gram-negative, facultatively anaerobic, rod prokaryote; dividing. Note the fibrillar DNA nucleoid.Anabaena spp. - Gram-negative, oxygenic, photosynthetic, filamentous cyanobacterium (prokaryote). Note the larger cells in the filament called heterocysts which are involved in nitrogen fixing

4、.古核细胞（古细菌） Halobacterium spp. - rod, extreme halophilic aerobic or anaerobic archaea. Grows in high salinity (4 molar salt concentration). Formally the group called Archaebacteria or Archaeobacteria now called Archaea. 三、真核细胞神经细胞卵细胞血细胞上皮细胞肌细胞视杆细胞形态、大小形态、大小真核细胞基本结构 （一）生物膜系统 （二）遗传信息表达结构系统 （三）细胞骨架系统 Th

5、e cytoskeleton. (四)真核细胞结构层次划分光镜光镜1. 细胞膜2. 细胞质（浆）3. 细胞核电镜电镜1. 膜相结构2. 非膜相结构四、原核细胞与真核细胞的比较 植物细胞与动物细胞的比较 Structure of an animal cell. Structure of a typical plant cell. Lily Parenchyma Cell (cross-section) (TEM x7,210). Liver Cell (TEM x9,400). 第二节 细胞的分子基础细胞的元素组成常量元素（主要元素）： C、H、O、N占90% S、P、CI、Ca、Na、K、Mg

6、占9.9%微量元素： Cu、Zn、Mn、Mo、Co、I、Fe占0.1%ok一、生物小分子 水：水： 细胞生物化学反应的良好溶剂 调节并维持细胞内外的酸碱平衡 是细胞内物质运输的介质 吸收或散发热、防止胞内温度剧变、保护细胞 无机盐无机盐 维持细胞内渗透压与酸碱平衡。如钠、氯、钾、维持细胞内渗透压，碳酸根离子、磷酸根离子等作为缓冲液，维持酸碱平衡。 作为酶的辅助因子 ， 如镁离子等。 作为第二信使，调节代谢 ，如钙离子等。 作为细胞物质的结构成分，如血红蛋白中的铁、磷脂中的磷、骨中的钙和磷、甲状腺素中的碘等。 维持细胞内外电位差，保持可兴奋性，如钠、钾、氯离子等在神经细胞和肌细胞中的变化。 单糖

7、：如葡萄糖是细胞的能源物质； 五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分； 多形成糖蛋白和糖酯。 脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分 核苷酸：核酸的组成单位 氨基酸：蛋白质的组成单位有机小分子（分子量100-1000）蛋白质的组成单位：氨基酸 H | H2N C COOH | R细胞内有20种氨基酸，主要是R侧链不同。 核酸的组成单位：核苷酸 核苷酸=碱基+戊糖+磷酸核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘌呤：腺嘌呤嘌呤：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)嘧啶：胞嘧啶嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶(T)碱基有五种碱基有五种： 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 尿嘧啶（U） 胞

8、嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）OHH戊糖有两种：戊糖有两种： 核糖 脱氧核糖二、生物大分子（分子量1万-百万）1.多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳 糖），多糖（淀粉、糖元）2.脂类：脂肪，类脂（磷脂、糖脂和 类固醇）3.核酸核酸4.蛋白质蛋白质核酸遗传信息的载体核酸遗传信息的载体细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质，又称遗传物质。细胞中核酸分两大类： 核糖核酸（核糖核酸（ RNA RNA ） 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（ DNA DNA ）DNA与RNA组成上的比较: DNA RNA碱基 A、G、C、T A、G、C、U核糖 脱氧核糖 核糖磷酸 磷酸 磷酸DNA和RNA的组成单位是核苷酸，分别为

9、脱氧核糖核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）。 核苷酸与核苷酸之间通过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二酯键连接形成多核苷酸链 （核酸的基本结构）（核酸的基本结构）|糖苷键磷酸二酯键磷酸二酯键：核苷酸与核苷核苷酸与核苷酸之间连接的酸之间连接的两个磷酸酯键两个磷酸酯键图2-11 DNA双链形成两条两条多核苷酸链反向平行多核苷酸链反向平行排列，脱氧核糖与磷酸残排列，脱氧核糖与磷酸残基排列在长链的外侧，碱基排列在长链的外侧，碱基位于长链内侧，碱基之基位于长链内侧，碱基之间以氢键相连接，连接规间以氢键相连接，连接规律是律是A A与与T T互补，形成两个互补，形成两个氢键即氢键即A

10、=TA=T；G G与与C C互补，形互补，形成成三个氢键即三个氢键即G G三三C C。1 1、DNADNA的结构：的结构：由两条平行但方向相反的由两条平行但方向相反的多核苷酸链构成；多核苷酸链构成；磷酸和戊糖在外侧，碱基磷酸和戊糖在外侧，碱基在内侧遵循碱基互补配对原在内侧遵循碱基互补配对原则进行配对；则进行配对；多核苷酸链上碱基序列蕴多核苷酸链上碱基序列蕴含着遗传信息。含着遗传信息。 （1 1）DNADNA双螺旋结构模型要点：双螺旋结构模型要点： RNARNA分子的结构分子的结构 单链结构或假双链结构（部分区域链内 碱基配对形成）。 如rRNA和tRNA和结构tRNA三叶草形反密码子环反密码子

11、环氨基酸臂氨基酸臂D环环T CG环环tRNA细胞中RNA的种类主要有三大类 作为信息载体即翻译的模板作为信息载体即翻译的模板 mRNA mRNA 作为翻译的工具，携带氨基酸作为翻译的工具，携带氨基酸tRNAtRNA 作为翻译的机器，组成核糖体作为翻译的机器，组成核糖体rRNArRNA注：m: messenger t: transfer r: ribosomal mRNA tRNA rRNA 含量 5-10% 5-10% 80-90%分子量 1x105 -2x106 3 x104 0.36 x108沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S结构 线形 三叶草形 线形、假双链功能 信息

12、模板 携带氨基酸工具 形成核糖体细胞中rRNA、 tRNA、 mRNA三种RNA含量最多、在遗传信息的传递和表达中作用突出，比较如下： 两类核酸的比较两类核酸的比较： DNA RNA 组成 脱氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 细胞核 细胞质 胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量 结构 双链 单链 双螺旋结构 三叶草形、线形、发夹形 功能 贮存遗传信息 表达遗传信息 传递遗传信息 两类核酸的比较两类核酸的比较： DNA RNA 组成 脱氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 细胞核 细胞质 胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量 结构 双链 单链 双螺旋结构 三叶草形、线形、发夹形 功能 贮存遗传信息 表达遗传信息 传递遗传信息小结小结 细胞是生物体结构和功能的基本单位，没有细胞就没有完整的生命。 细胞生物学从分子、细胞