细胞的概念与分子基础-课件.ppt

1、1、掌握真核细胞和原核细胞的概念和主要差别；2、掌握生物大分子的结构与功能3、熟悉细胞的分子基础。教学目的教学目的1 1、掌握真核细胞和原核细胞的特点与区别；、掌握真核细胞和原核细胞的特点与区别；2 2、掌握生物大分子的结构与功能、掌握生物大分子的结构与功能3 3、熟悉细胞的分子基础。、熟悉细胞的分子基础。一 细胞分类 2020世纪世纪6060年代，年代，H.RisH.Ris提出：提出：原核细胞（原核细胞（prokaryotic cell）真核细胞（真核细胞（eukaryotic cell）1 1 原核细胞（原核细胞（prokaryotic cellprokaryotic cell）特点特点

2、无真正的细胞核（拟核），仅有一个环形无真正的细胞核（拟核），仅有一个环形DNADNA分子；分子；细胞内没有内膜系统，细胞内没有内膜系统，有核糖体有核糖体；细胞内没有细胞骨架结构；细胞内没有细胞骨架结构；细胞壁主要由肽聚糖构成。细胞壁主要由肽聚糖构成。常见代表：常见代表：细菌，支原体，放线菌、蓝绿藻等，还有生活在极端环境中细菌，支原体，放线菌、蓝绿藻等，还有生活在极端环境中的古细菌等的古细菌等 。最典型的原核生物：大肠杆菌弧形霍乱菌弧形霍乱菌2 真核细胞（eukaryotic cell）形态形态：多种多样，常与细胞所处的部位和功能相关。多种多样，常与细胞所处的部位和功能相关。红细胞红细胞肌细胞肌

3、细胞神经细胞神经细胞精子和卵子精子和卵子 大小大小：有真正的细胞核；有真正的细胞核；有多条线状有多条线状DNADNA，且与，且与 蛋白质结合；蛋白质结合；有遗传信息表达系统；有遗传信息表达系统；有复杂的生物膜系统；有复杂的生物膜系统；有细胞骨架结构；有细胞骨架结构；原核细胞Vs真核细胞 原核细胞边转录边翻译；真核细胞mRNA合成后，在细胞核内剪接加工后，运输到胞质中翻译成蛋白质，转录与翻译分开进行。特征原核细胞真核细胞细胞结构细胞结构核膜核仁线粒体内质网高尔基复合体溶酶体细胞骨架核糖体无无无无无无无有，70S有有有有有有有有，80S特征原核细胞真核细胞基因组基因组DNA量(信息量)DNA分子结

4、构染色质或染色体基因结构特点转录与翻译转录与翻译后大分子的加工与修饰少环状仅一条DNA无内含子和重复在胞质内同时进行无大线状2个以上DNA有内含子和重复核内转录胞质翻译有1.从分子到细胞(原始细胞的形成）2.从原核细胞到真核细胞3.从单细胞到多细胞 构成生命机体的原始构成生命机体的原始生命物质。生命物质。Component of the cell原生质大量元素微量元素有机物无机物有机小分子生物大分子水无机盐C、H、O、N、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe等等Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba等等What is the most important for

5、 Life?water Component of the cell无机化合物有机化合物水（游离水、结合水）无机盐有机小分子有机大分子氨基酸核苷酸核酸蛋白质多糖单糖脂肪酸酶脂类Component of the cellmonosaccharide单糖（CH2O）nHOOHOHHOHHHOCH2H核糖核糖1 2 3 4 5 脱氧核糖脱氧核糖HOOHHHOHHHOCH2H1 2 3 4 5 Fatty acid脂肪酸三酰甘三酰甘油油硬脂酸硬脂酸磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱nucleotide核苷酸 D-D-核糖核糖 D-2-D-2-脱氧核糖脱氧核糖HOCH2HOCH2O OOHOHH HOHOHH HH H

6、H HOHOHHOCH2HOCH2O OOHOHH HOHOHH HH HH HH H22NN165432嘧啶嘧啶CHNNNNH123456789嘌呤CH鸟嘌呤鸟嘌呤ONNNNH123456789NH2NNNNHCH123456789NH2腺嘌呤腺嘌呤尿嘧啶尿嘧啶NN165432OONN165432OOH3C胸腺嘧啶胸腺嘧啶NN165432NH2O胞嘧啶胞嘧啶1 HHOHOH2 3 4 5 OOHHH2COHHNHN165432碱基碱基H2O糖苷键糖苷键OPOHOHOH磷酸酯键磷酸酯键H2O核糖核糖碱基碱基核苷核苷核苷酸核苷酸无机磷酸无机磷酸OHOHHOHHOCH2H腺嘌呤三核苷酸(ATP)1

7、 2 3 4 5 OPOOHOOPOHOHOPOHONNNNHCH123456789NH23,5-环化鸟苷酸环化鸟苷酸(cGMP)OHOHHOHOCH2H1 2 3 4 5 HOPOHOPONNNNH123456789NH2OOHOHHOHOCH2H1 2 3 4 5 CHNNNNHCH123456789NH23,5-环化腺嘌呤环化腺嘌呤(cAMP)Amino acid氨基酸H2NCCOHROH名 称英文缩写名 称英文缩写名 称英文缩写名 称英文缩写丙氨酸 AlaAla精氨酸 ArgArg天冬酰胺 AsnAsn天冬氨酸 AspAsp谷氨酸 GluGlu甘氨酸 GlyGly谷氨酰胺 GlnGln

8、半胱氨酸CysCys組氨酸 HisHis亮氨酸 LeuLeu异亮氨酸 IleIle苯丙氨酸 PhePhe赖氨酸 LysLys脯氨酸 ProPro蛋氨酸 MetMet丝氨酸 SerSer苏氨酸 ThrThr色氨酸 TrpTrp酪氨酸 TyrTyr缬氨酸 ValVal多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖）多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖）多糖（淀粉、糖元）多糖（淀粉、糖元）脂类：脂肪脂类：脂肪 类脂（磷脂、糖脂和类固醇）类脂（磷脂、糖脂和类固醇）核酸核酸蛋白质蛋白质生物大分子生物大分子：多糖、蛋白质和核酸，：多糖、蛋白质和核酸，由于由于分子量巨大分子量巨大、分子结构复杂分子结构复杂并并具有具有复杂的生

9、物活性复杂的生物活性，故称生物大分子。，故称生物大分子。一）核酸一）核酸(nucleic acid)遗传信息的载体遗传信息的载体 核酸是细胞内贮存、复制和传递遗传信息的核酸是细胞内贮存、复制和传递遗传信息的大分子物质，又称遗传物质。大分子物质，又称遗传物质。细胞中核酸分两大类：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 DNA RNARNA戊戊 糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核糖核糖碱碱 基基A G C T A G C UA G C T A G C U磷磷 酸酸磷磷 酸酸磷磷 酸酸核苷酸种类核苷酸种类脱氧腺苷酸（脱氧腺苷酸（dAMP)

10、dAMP)腺苷酸（腺苷酸（AMPAMP）脱氧鸟苷酸（脱氧鸟苷酸（dGMP)dGMP)鸟苷酸（鸟苷酸（GMPGMP）脱氧胞苷酸（脱氧胞苷酸（dCMP)dCMP)胞苷酸（胞苷酸（CMPCMP）脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMP)dTMP)尿苷酸（尿苷酸（UMPUMP）结结 构构 双双 链链 单单 链链 存在部位存在部位主要存在细胞核中主要存在细胞核中 主要存在细胞质中主要存在细胞质中 功功 能能 储存，复制和传递遗传信息储存，复制和传递遗传信息 与遗传信息表达有关与遗传信息表达有关 1 1、DNADNA的结构的结构DNADNA分子中脱氧核苷分子中脱氧核苷 酸的排列顺序酸的排列顺序一级结构：一级结构：

11、单核苷酸之间通过单核苷酸之间通过 磷酸二酯键相连磷酸二酯键相连二级结构二级结构：于于1953年由年由Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型磷酸二酯键磷酸二酯键DNA的双链形成的双链形成1.DNA1.DNA分子是由两条相互平行方向相反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的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。双螺旋结构。2.2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（配对原则（A=TA=T，G G三三C C）以氢键相连。）以氢键相连。3.3.相邻碱基对间距相邻碱基对间

12、距0.34nm0.34nm；一个螺旋螺距为；一个螺旋螺距为3.4nm3.4nm。主要论点：主要论点：3 3、DNADNA分子的主要功能：分子的主要功能：DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录逆转录逆转录翻译翻译中心法则中心法则复复制制 储存遗传信息；储存遗传信息；复制遗传信息复制遗传信息;传递遗传信息传递遗传信息 ；单链结构或假单链结构或假双链结构（部分双链结构（部分区域链内碱基配区域链内碱基配对形成）。对形成）。如如rRNArRNA和和tRNAtRNA4 4、RNARNA分子的结构分子的结构 RNA发夹结构模式图发夹结构模式图 mRNA tRNA rRNAmRNA tRNA rRN

13、A细胞中含量细胞中含量1%5%5%10%80%90%1%5%5%10%80%90%结构特征结构特征存在场所存在场所功能作用功能作用三种三种RNARNA分子的结构特征和功能作用分子的结构特征和功能作用细胞质或核糖体细胞质或核糖体 细胞质或核糖体细胞质或核糖体 核糖体核糖体呈线形，局呈线形，局部呈双链部呈双链呈三叶草形呈三叶草形线形，局部线形，局部呈双链。呈双链。作为合成蛋作为合成蛋白质的模板白质的模板运输氨基运输氨基酸的工具酸的工具为蛋白质为蛋白质合成场所合成场所安德鲁安德鲁菲尔菲尔 克雷格克雷格米洛米洛 20062006年度诺贝尔生理学或医学奖的得主年度诺贝尔生理学或医学奖的得主:研究领域：研

14、究领域：RNARNA干扰与基因沉默干扰与基因沉默一 细胞的物质组成概述二、有机化合物三、生物大分子物质一）核酸二）蛋白质头发是蛋白质头发是蛋白质皮肤是蛋白质皮肤是蛋白质肌肉是蛋白质肌肉是蛋白质指甲是蛋白质指甲是蛋白质.肽肽 键键肽肽 键键蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。依次缩合而形成多肽链。侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链1 1、蛋白质的结构、蛋白质的结构基本结构：一级结构基本结构：一级结构三维结构：二级结构三维结构：二级结构 三级结构三级结构 四级结构四级结构一级结构：一级结构：氨基酸之间通过肽键连接形成的多肽链，氨基酸之间通

15、过肽键连接形成的多肽链，氨基酸的氨基酸的排列顺序排列顺序 人胰岛素分子特定的一级结构人胰岛素分子特定的一级结构 二级结构：二级结构：蛋白质的二级结构:螺旋 折叠三级结构三级结构肌红蛋白的三维结构肌红蛋白的三维结构结 构 域（s t r u c t u r a l domains）是大分子蛋白质的结构组成单元。组成一个结构域的氨基酸组成一个结构域的氨基酸残基通常在残基通常在4040350350之间。之间。通常通过结构域去推断某通常通过结构域去推断某些蛋白质的功能。些蛋白质的功能。具有相同结构域的蛋白具具有相同结构域的蛋白具有类似功能。有类似功能。Src蛋白的结构域蛋白的结构域 亚单位：一条多肽链

16、经过一、二、三级结构形成（亚单位间由亚单位：一条多肽链经过一、二、三级结构形成（亚单位间由非共价键非共价键连连接）。接）。两个以上的两个以上的亚单位亚单位通过通过氢键氢键等非共价键相等非共价键相互作用形成的复杂结构，包括亚单位的数互作用形成的复杂结构，包括亚单位的数目，类型、结构和布局。目，类型、结构和布局。血红蛋白血红蛋白一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构2结构作用：生命是蛋白质的存在方式结构作用：生命是蛋白质的存在方式催化作用：如酶催化作用：如酶调节作用：如激素、神经递质、细胞因子等调节作用：如激素、神经递质、细胞因子等运动作用：如肌肉运动作用：如肌肉防御作用

17、：如免疫球蛋白防御作用：如免疫球蛋白运输作用：如细胞膜中的载体蛋白、血液中的载运输作用：如细胞膜中的载体蛋白、血液中的载 脂蛋白脂蛋白止血作用：如凝血因子止血作用：如凝血因子识别作用：如膜受体蛋白识别作用：如膜受体蛋白其他作用：如粘液蛋白的保护作用。其他作用：如粘液蛋白的保护作用。酶酶(enzymeenzyme)酶是生物体细胞产生的具有催化作用的蛋白质。酶的特性：催化高效性高度专一性高度不稳定性可调节性一、名词解释：一、名词解释：原生质原生质 生物大分子生物大分子 酶酶 核酶核酶 蛋白质一级结构、二级结构、三级蛋白质一级结构、二级结构、三级结构、四级结构结构、四级结构 二、思考题：二、思考题：1.1.组成细胞的基本成分有哪些？组成细胞的基本成分有哪些？2.2.核苷酸由哪几个基团通过什么化学键组成？核苷酸又如何组成核酸的？核苷酸由哪几个基团通过什么化学键组成？核苷酸又如何组成核酸的？3.3.氨基酸分子结构具有哪些共性？它们是如何形成蛋白质的？氨基酸分子结构具有哪些共性？它们是如何形成蛋白质的？4.4.请简述请简述DNADNA双螺旋结构模型的内容。双螺旋结构模型的内容。5.5.试比较原核细胞和真核细胞的异同。试比较原核细胞和真核细胞的异同。