1、第一节 细胞的基本结构一、细胞的基本概念二、真核细胞三、原核细胞 第二节 细胞的分子基础一、构成细胞的小分子物质二、构成细胞的大分子物质,第三章 细胞的基本结构和分子基础,第一节 细胞的基本结构,一、细胞的基本概念,1.细胞是生命活动的基本单位： 细胞是所有生物体结构和功能的基本单位（除病毒、噬菌体和类病毒外）； 一切有机体都是由细胞组成的； 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系； 细胞是有机体生长与发育的基础； 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性,2.细胞的基本共性： 所有的细胞膜均由磷脂双分子层与蛋白质构成。 所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA。 作为蛋白质合成的机器核糖体，
2、存在于一切细胞内。 细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。,3、细胞的形状 单细胞生物的形态与胞外沉积物有关，如草履虫像鞋底。 高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。如肌肉细胞呈柱形；红细胞为圆盘状。 高等动物的细胞离体培养，形状往往发生变化。,大多数动植物细胞直径在2030m间，一般真核细胞的体积大于原核细胞，卵细胞大于体细胞。鸵鸟的卵黄直径可达5cm；支原体只有0.1m；人的坐骨神经细胞可长达1m。,几种细胞的大小,人卵与精子,四、细胞的大小,草 履 虫,人类红细胞,神经元细胞,二、真核细胞,植物细胞与动物细胞结构的比较,一、基本结构,形态学： 质膜（plasma membr
3、ane）。 细胞核（nucleus）：具有核被膜和核仁。 细胞质（cytoplasm）：包括细胞器和细胞质基质（cytoplasmic matrix）。,二、细胞器,细胞器（organelle）：细胞内特定的功能结构域，有两类，一类是膜围成的，构成内膜系统。另一类细胞器是没有膜包围的。 主要的细胞器有：内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体、细胞骨架、中心体以及核糖体。,三、细胞质基质,维持细胞内相对稳定的离子环境。 完成重要的代谢过程，如蛋白质合成；核苷酸合成；脂肪酸合成；糖酵解；磷酸戊糖途径；糖原代谢；信号转导。 供给细胞器行使其功能所需要的底物。 控制基因的表达，参与细胞的分
4、化。 蛋白质的合成、加工、运输和选择性降解。,三、原核细胞,没有核膜，遗传物质集中在一个无明确界限的低电子密度区，称为拟核(nucleoid)。 DNA为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋白，没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型。 原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞生物。 一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢子。 除核区DNA外，存在能够自主复制的遗传因子质粒(plasmid) ；是裸露的环状DNA，有时能整合到核DNA中去；质粒常用作基因重组与基因转移的载体。,基本特点,原核细胞,主要代表：支原体（mycoplast）目前发现的最小最简单的细胞；它不具有细胞壁；遗传物质是核内均匀分
5、布。细菌,支原体（mycoplast）最小最简单的细胞；,肺炎支原体,细菌在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。 分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。 绝大多数细菌的直径在0.55m之间。,原核细胞与真核细胞的比较,原核细胞和真核细胞的比较,病毒的基本知识,病毒是非细胞形态的生命体，是已发现的最小最简单的有机体。 病毒（virus）核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；分为 DNA病毒与RNA病 常见的病毒 类病毒（viroid）仅由感染性的RNA构成； 朊病毒（prion） 仅由感染性的蛋白质亚基构成。信息由蛋白直接到蛋白。,烟草花叶病毒,流感病毒,T4噬菌体,SAR
6、S,第二节 细胞的分子基础 一、构成细胞的小分子物质,1、无机小分子水占细胞总重量的70%左右，其中游离水约95，其余为结合水。游离水-细胞代谢反应的溶剂结合水-构成细胞结构的成分 无机盐的含量约为1，以离子形式存在。,2、有机化合物有机小分子：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸有机大分子：核 酸：生物遗传的物质基础蛋白质：生物信息表达的载体多 糖：细胞的营养组分脂 类：细胞膜的组分,有机小分子,（一）、单糖：核糖和葡萄糖，核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分，葡萄糖是细胞的营养物质和能源物质。（二）、脂肪酸1、结构：有2个明显不同的区域，长的疏水烃链，无化学活性；羧基是亲水的易形成酯和酰胺。2、功能:a
7、、 构成细胞膜的基本成分，b、 能分解产生ATP而提供能量。,三、氨基酸含有4个部分： 1个氨基，1个羧基，1个氢原子和1个R基团。其中R集团决定了不同氨基酸的性质，进一步决定了组成蛋白质的特性。,氨基酸的结构通式,四、核苷酸：由1个碱基、1个戊糖和1个磷酸脱水缩合而成。碱基：嘌呤和嘧啶。嘌呤：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）。嘧啶：胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。核苷：碱基与戊糖脱水缩合形成的化合物，一磷酸核苷：核苷上连接1个磷酸分子构成的化合物，二磷酸核苷：核苷上连接2个磷酸分子构成的化合物，三磷酸核苷：核苷上连接3个磷酸分子构成的化合物。,有机大分子,（一）、核酸包括DNA和RNA
8、，DNA是遗传信息复制、 传递和基因转录的模板，RNA参与蛋白质的合成。DNA：98存在于核染色体中，2存在于线粒 体环状双链DNA（mtDNA）中；RNA：90%以上存在于胞质中分为： mRNA rRNA tRNA,DNA与RNA的化学组成核 糖 碱 基 磷 酸RNA 核糖 AGCU 磷酸DNA 脱氧核糖 AGCT 磷酸,核苷酸是组成核酸的基本单位,核苷=核糖+碱基,连接方式是嘌呤环上的N-9与糖的C-1以糖苷键相连。,腺嘌呤核苷（腺苷）,胞嘧啶脱氧核苷（脱氧脱苷）,连接方式是嘧啶环上的N-1与糖的C-1以糖苷键相连。,5末端的磷酸基团,3，5-磷酸二酯键,3末端羟基,DNA的结构,DNA的
9、双螺旋结构要点： 为两条反向平行的多核苷酸链， 碱基在螺旋内侧；磷酸和脱氧核糖位于外侧 两条链之间靠碱基对之间氢键连为一体，AT GC 螺旋直径2nm，每个螺圈含10个碱基对，螺距3.4nm。,DNA功能携带和传递遗传信息，在信息传递过程 中，子代DNA保留了亲代DNA所有的遗传星系， 进而通过转录、翻译过程来表达相应的遗传性状。,RNA的结构RNA是一种单链结构的核苷酸，有的单链分子可以通过自身回折形成一些短的双股螺旋区（假双链）。RNA的分类： tRNA、 mRNA、rRNA。,tRNA,细胞内分子质量最小的一类核酸， 结构特点：1、均呈三叶草形，2、含有1020%的稀有碱基，如假尿嘧啶（
10、）、甲基化嘌呤。 功能：识别并携带相应的氨基酸进入核糖体，供合成蛋白质需要。,3端都为CCA，用以接受氨基酸，叫叶柄； 5端都为pG,反密码环由7个核苷酸组成，有3个反密码子,二氢尿嘧啶(D环),TC(为假尿苷),二级结构：三叶草形 四环：二氢尿嘧啶环（D环）、反密码环、额外环、TC环 四臂：氨基酸臂、二氢尿嘧啶臂、反密码臂、TC臂,mRNA和rRNA,mRNA：主要功能是从细胞核内的DNA分子上转录出遗传信息，并带到细胞质内的核糖体上，作为蛋白质合成的模板。 rRNA：细胞内分子质量最大、含量最多RNA占细胞内总RNA的80左右 。功能是蛋白质合成“工厂”核糖体的主要成分。,其他一些RNA分
11、子及其生物学意义,gRNA（导引RNA）：mRNA编辑 snRNA（核内小分子RNA）：mRNA加工（剪接和成熟。 snoRNA（核仁小分子RNA）：rRNA加工（切割和修饰） RNA P（RNA聚合酶）：tRNA加 Telomerase RNA：DNA复制 SRP（信号识别颗粒）-RNA：转运,miRNA和siRNA 共同点：1、MiRNA和siRNA都是由22个左右的核苷组成； 2、它们都是Dicer酶的产物；3、它们在起干扰、调节作用时都会和RISC复合体合；4、它们都可以在转录后和翻译水平干扰以抑制靶标基因的翻译；,不同点：1、SiRNA：直接来源是长链的dsRNA（通常为外源）；经过
12、Dicer酶*切割形成双链siRNA。MiRNA：在细胞核中转录的较大的pri-miRNA经由Drosha(一种RNAse 酶)和Pasha（含有双链RNA结合区域）加工成为单链pre-miRNA；接着，pre-miRNA在细胞质中被Dicer*（一种RNAse 酶）酶切割形成miRNA；在生物体中的表达具有时序性、保守性和组织特异性。,2、siRNA：它与RISC*（RNA诱导的沉默复合物，）结合，通过与序列互补的靶标mRNA完全结合（与编码区结合），降解mRNA抑制蛋白质翻译；通常用于沉默外源病毒、转座子活性。MiRNA:它和RISC形成复合体后与靶标mRNA通常发生不完全结合，结合的位点
13、是mRNA的非编码区的3端；它不会降解靶标mRNA，只是阻止mRNA的翻译； miRNA能够调节与生长发育有关的基因。,二、蛋白质,细胞内有20种氨基酸，差别主要是R侧链不同，决定了氨基酸的化学性质。 两性化合物 肽键、二肽、三肽、寡肽、多肽 蛋白质化学组成：C ：50-55%， H ： 6-7%， O ：19-24%，N ：13-19% S ：0-4%,蛋白质的结构,一级结构(primary structure)二级结构(secondary structure)三级结构(tertiary structure)四级结构(quaternary structure),蛋白质的一级结构,一级结构由遗
14、传信息决定，是基本结构。,二级结构在一级结构的基础上多肽链的主链沿中心轴折叠所形成的空间构象。 螺旋结构(-helix) 折叠（-pleated sheet） 转角（-turn） 无规卷曲（random coil ）,螺旋结构,折叠,蛋白质的三级结构,三级结构: 维持蛋白质三级结构的主要作用为侧链间的相互作用:氢键、离子键、疏水键及二硫键。,螺旋,折叠,蛋白质的四级结构四级结构：各亚基的空间排布。 亚基（subunit）： 维持四级结构稳定的因素为各亚基之间的作用力如氢键、离子键、疏水键。,蛋白质的结构,蛋白质的功能1，作为结构成分，如胶原蛋白，结缔组织和皮 肤的主要蛋白；膜蛋白，组成细胞膜和
15、细胞膜相 结构重要成分。 2，起运输和传导作用，如血红蛋白，可运输O2和 CO2；膜上受体蛋白参与化学信号的传递。 3，收缩运动作用，如肌动蛋白和肌球蛋白，在肌 细胞中，通过多肽链之间连续的断开和形成交联进行伸长和收缩，表现出肌肉松弛和伸张。,4，免疫和保护作用，如免疫球蛋白，能识别外 源物质，并与之结合而使其失活。5，体内的许多激素是蛋白质，如胰岛素是蛋白类激素，可维持血糖浓度的恒定。6，生物催化剂酶，在生物体内起催化作用，从而调节细胞的各种代谢活动，使细胞表现出各种生命现象。,多 糖,营养贮备多糖 淀粉、糖元,结构多糖纤维素,脂 类,脂类包括：脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油酯、鞘磷脂、糖脂、类胡萝卜素等。脂类参与组成细胞膜和细胞通信，也是重要的能量储备物质。,
