人体基本构成生物大分子和细胞

1、关于人体的基本构成生物大分子与细胞第1页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四第一节 生物大分子生物大分子（Biological macromolecules）核 酸（Nucleic acid）蛋白质（Protein）脂类（Lipids）多糖（Polysaccharide）第2页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四蛋白质的分子结构是由许多氨基酸（amino acid）分子通过肽键（peptide bond），依次缩合而形成多肽链(peptide chain)。肽 键肽 键侧链侧链侧链侧链主链一、蛋白质（Protein）第3页，共48页，2022年，5月20

2、日，20点52分，星期四1.蛋白质的一级结构(primary structure)多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。 主键：肽键； 副键：二硫键 （disulfide bond）第4页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四2.蛋白质的二级结构(secondary structure)在一级结构的基础上，借氢键（hydrogen bond）在氨基酸残基之间连接，使多肽链折曲的结构。a-螺旋（ -helix ）：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象。-折叠片层（ - sheetlayer ）：一条肽链回折而成的平行排列构象。主要为两种：第5页，共48页，2022年，5月20日

3、，20点52分，星期四0.54nm3.6aaa-螺旋第6页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四-折叠片层第7页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四3.蛋白质的三级结构（tertiary structure）在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）第8页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四4.蛋白质的四级结构(quaternary structure)四级结构中每个独立的三级结构的多肽链亚基亚基（ subunit ）氢键蛋白质的四级结构蛋白质的空间结构，保证蛋白质分子中的活性基团（活性中心）能充分发挥生物效应，因此，空

4、间结构的维持对生命活动的正常进行有重要的作用。第9页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四肌红蛋白蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化。只有一条多肽链的蛋白质，须在三级结构的水平才表现出生物活性，但由两条或多条肽链构成的蛋白质，必须构成四级结构，方能表现出生物活性。第10页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四第11页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四a.蛋白质是细胞和组织的主要成分；b.作为酶催化生物体内各种化学反应（酶的高效催化性、高度专一性、高度不稳定性）；c.蛋白质具有运输，收缩，调节和防御作用。蛋白质的主要功能第12页

5、，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四二、核 酸核酸生物遗传的物质基础。(一)核酸的种类核 酸脱氧核糖核酸（DNA）核 糖 核 酸（RNA）第13页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四DNA RNA戊 糖 脱氧核糖 核 糖碱 基A G C T A G C U结 构双 链 单 链存在部位细胞核 细胞质功 能储存，复制和传递遗传信息 与遗传信息表达有关DNA和RNA的区别第14页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四 (二)DNA的结构与功能二级结构：Watson和 Crick提出的DNA双螺旋结构模型.一级结构：DNA分子中脱氧核苷酸的排列

6、顺序。第15页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三C）以氢键相连。DNA双螺旋结构模型（The double helix model of DNA）3.4nm含10个碱基对DNA双螺旋结构模型3603.相邻碱基对旋转36，间距0.34nm，一个螺旋包含10个碱基旋转360，螺距为3.4nm。第16页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四 RNA为单链，可自身回折形成局部假双链。分 类信使RNA(messenger R

7、NA, mRNA)转运RNA(transfer RNA, tRNA)核糖体RNA（ribosomal RNA , rRNA）(三)RNA的结构与功能第17页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四第18页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四mRNA tRNA rRNA细胞中含量5%10% 5%10% 最大，80%以上分子量大小悬殊 约有7080个单核苷酸 最 大结构特征基本上呈线形，局部呈双链，形成发夹式结构。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，其相对端呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。线形，某些节段可能成双螺旋结构。功

8、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。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。蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。三种RNA分子的结构特征和功能比较第19页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四反密码环氨基酸结合位点第20页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四细胞(cell)生物体的形态结构和生命活动的基本单位1925年, E.B Wilson:每一个生物科学问题的关键必须在细胞中寻找。第二节 细胞第21页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四各类细胞直径的比较细胞类型直

9、径大小/ m最小的病毒0.02支原体细胞0.10.3细菌细胞12动植物细胞2030原生动物细胞数百至数千第22页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四真核细胞的结构光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜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微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质第23页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四使细胞具有相对独立和稳定的内环境是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”细胞膜cell membrane概念：是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane)功能：第2

10、4页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四 概念： 相对于质膜而言，细胞内在结构、功能乃至发生上相关的膜性结构的总称。包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡及核膜等。功能意义： 提高细胞代谢效率，使特定的功能在特定的区域内完成。内膜系统Endomembrane system第25页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四内质网(Endoplasmic reticulum,ER)形态结构： 由一层单位膜围成的相互连续的小管、小泡和扁囊结构组成的网状膜系统。类型：粗面内质网(rough endoplasmic reticulum,rER) 滑

11、面内质网(smooth endoplasmic reticulum,sER) 功能：粗面内质网：蛋白质的合成、修饰、加工、转运。滑面内质网：脂类与固醇的合成、代谢以及细胞解毒作用。第26页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四高尔基复合体(Golgi complex)形态结构：由反面高尔基网、中央扁平囊、顺面高尔基网三部分构成的封闭膜性囊泡状结构。功能：-胞内物质合成、加工的重要场所-和内膜系统其他结构组分一起构成胞内物质运输的特殊通道第27页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四溶酶体(Lysosome)形态结构：由一层单位膜包围的囊球状结构小体，内含多种

12、酸性水解酶，最适pH5.0，能分解蛋白质、核酸、多糖、脂类等大分子。类型：内体性溶酶体（Endosomelysosome）吞噬性溶酶体（Phagolysosome）残余小体（Residual body）功能：对外源性物质（如细菌、尘粒）和内源性物质（如细胞器碎片）的消化分解与利用，以保证内环境的相对稳定，并利于细胞器的更新替代；细胞饥饿状态下，分解某些大分子生物，为细胞生存提供营养物质；协助精子与卵细胞受精，动物精子的顶体是一种特化的溶酶体；蝌蚪尾部退化、哺乳动物断乳后乳腺退行性变化等都与溶酶体有关。第28页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四线粒体(Mitochondri

13、a)形态结构：是由两层单位膜围成的封闭膜囊结构，包括外膜（outer membrane）、内膜（inner membrane）、膜间腔（ intermembrane space ） 、基质（matrix）四个功能区。功能：主要功能是氧化磷酸化，合成ATP，为细胞的生命活动提供能量；参与细胞死亡的控制作用。第29页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四细胞骨架（ Cytoskeleton ）是由蛋白纤维交织而成的立体网架结构，它充满整个细胞质的空间，与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系，以保持细胞特有的形状并与细胞运动有关。第30页，共48页，2022年，5月20日，2

14、0点52分，星期四细胞骨架功能1、构成细胞的支撑网架结构。2、维持细胞内部结构的有序性，为各种 细胞器提供附着位点。3、为细胞器的运动和细胞内物质运输提 供轨道。4、细胞运动。纤毛和鞭毛等运动器官主 要是由细胞骨架构成的。5、为信使RNA提供锚定位点，促进mRNA翻 译成多肽。6、参与细胞的信号传导。有些细胞骨架 成分常同细胞质膜的内表面接触，这 对于细胞外环境中的信号在细胞内的 传导起重要作用。7、是细胞分裂的机器。有丝分裂的两个 主要事件, 核分裂和胞质分裂都与细 胞骨架有关。第31页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四间期细胞核核 膜核 仁染色质核基质细胞核(nucl

15、eus)是真核细胞内最大的细胞器，是遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞生命活动的控制中心。第32页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四1、新陈代谢是细胞的基本生命特征2、细胞是生命生长、发育和繁殖的基础3、遗传性是细胞的重要生命特征4、细胞生命的进化细胞的生命特征第33页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四细胞的增殖与分化细胞增殖细胞分化细胞生命活动的基本特征第34页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四细胞分裂的方式无丝分裂(amitosis)有丝分裂(mitosis)减数分裂(meiosis)细胞分裂第35页，共48页，2022

16、年，5月20日，20点52分，星期四 非常简单，胞核拉长，从中间断裂，随后胞质一分为二，形成两个子细胞。分裂过程中无染色体的组装、纺锤体的形成。在低等生物中较为常见。一 .无丝分裂（直接分裂） 第36页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四是高等真核生物细胞分裂的主要方式。有丝分裂核分裂胞质分裂有丝分裂的主要特征是：形成临时性的装置有丝分裂器 （ Mitotic apparatus ）二 .有丝分裂第37页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四间 期（interphase）核 膜核 仁染色质中心粒前 期（prophase）中 期(metaphase)后 期(

17、anaphase)末 期(telophase)赤道板收缩环造成的分裂沟动物细胞有丝分裂的过程有丝分裂过程人为地分为前中后末四个时期：第38页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四三 .减数分裂 有性生殖个体形成生殖细胞的一种特殊分裂方式。在分裂过程中，染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，子细胞只含有母细胞染色体数目的一半。减数分裂的意义1.维持有性生殖的生物染色体数目的恒定。2.构成了生物变异及多样性的基础。第39页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四减数分裂过程：减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期细线期偶线期粗线期双线期终变期减数分裂前

18、间期（G1，S，G2）减数分裂间期（不进行DNA复制）前期中期后期末期第40页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四细 胞 分 化第41页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四一、 细胞分化的基本概念组织、器官、系统个体细胞分化(cell differentiation)是指从受精开始的个体发育过程中细胞之间发生稳定性差异的过程。概 念第42页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四 细胞分化对个体发育有什么意义？意 义细胞分化的意义：细胞分化是个体发育的基础；是生物界中普遍存在的生命现象；细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。第43页，共48页，2022年，5月20日，20点52分，星期四问：就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反