医用细胞生物学-细胞概述

第一节细胞的起源与进化第二节细胞的基本特征第二章细胞概述第一节细胞的起源与进化一、细胞的起源原始地球表面想像图原始地球环境：天空中或赤日炎炎，或电闪雷鸣，地面上火山喷发，熔岩横流。地球上原始大气成分：水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等，没有氧气。原始的海洋———生命的摇篮原始细胞的生成过程：原始大气在宇宙射线等释放的能量的触发下，产生有机小分子；有机小分子经过进化和选择聚合或缩合，形成生物大分子；生物大分子被自发形成的磷脂分子膜所包围，形成了原始细胞。二、细胞的进化•原核细胞：组成原核生物的细胞，它的进化程度很低，没有核膜，DNA裸露，结构比较简单。•真核细胞：组成真核生物的细胞，进化程度较高，有成形的细胞核，结构更为复杂。原核细胞•原核细胞没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，DNA为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白，没有恒定的内膜系统，没有叶绿体、线粒体等细胞器的分化，只有核糖体。细菌•细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体（拟核）等部分构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。原核细胞核DNA和质粒总结原核细胞的主要特点•没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核。•DNA为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋白，转录、翻译同时进行。•无恒定的内膜结构，核糖体为70S型。•原核细胞一般以无丝分裂的方式繁殖。真核细胞的基本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•膜相结构：具有膜成分的结构。有质膜、线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体、过氧化物酶体、核膜•非膜相结构：不具有膜成分的结构。有核糖体、中心体、微管、微丝、中间纤维、细胞质基质、核基质、核仁、染色质原核细胞与真核细胞的主要区别原核细胞真核细胞大小细胞大小１-10m１０－１００m细胞核无核膜、核仁有核膜、核仁DNA一条、环状、裸露多条、线状、与蛋白质结合核糖体７０S８０S内膜结构简单（只有间体或内囊体）复杂（内质网等膜性细胞器）线粒体无有细胞骨架无有细胞增殖无丝分裂有丝分裂,减数分裂转录和翻译同时同地进行转录在细胞核内，翻译在细胞质第二节细胞的基本特征一、细胞的分子基础原生质：是构成活细胞的生活物质，是细胞的结构和生命活动的物质基础。主要元素（宏量元素）：C.H.O.N（90%）S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.等12种（9.9%）微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I等一、细胞的化学组成化合物有机化合物无机化合物水无机盐单糖脂肪酸氨基酸核苷酸多糖复合脂类蛋白质核酸→→→→•多糖是由许多单糖分子以苷键结合而成的高分子化合物，一分子多糖完全水解后可生成成百上千乃至上万个单糖分子。•糖原是动物体内糖的储存形式，它是由葡萄糖分子聚合而成。单糖：最简单的一类糖，一般是含有3-6个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。•丙糖。例如：甘油醛、二羟丙酮•戊糖。例如：核糖、脱氧核糖•己糖。例如：葡萄糖、甘露糖、半乳糖•脂肪酸是合成脂肪和类脂的原料。•脂肪酸在体内主要与醇结合生成酯，例如：丙三醇+脂肪酸甘油三酯（脂肪）•脂肪酸参与构成的磷脂分子是细胞膜的重要组成成分。脂肪酸→磷脂分子X二、生物大分子的结构和功能（一）蛋白质的结构和功能（二）核酸的结构和功能（一）蛋白质蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸的组成（主要元素：C、H、O、N；少量的S）由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键连接，从而组成蛋白质的基本结构。肽键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。蛋白质的分子结构蛋白质的一级结构：指多肽链中氨基酸的种类、数目和排列顺序。它是蛋白质空间构象的基础，也是蛋白质特异的生物学功能的基础。由于核苷酸的单个碱基的改变可导致由特定密码子编码的氨基酸的改变。例：镰形细胞贫血症谷氨酸缬氨酸GAA→GUA临床症状：骨严重受损；内脏器官损伤：心脏、肺脏、肾脏损伤；脑血管意外；严重的慢性溶血性贫血等患者多在成年期死亡正常RBC镰状RBCα地中海贫血•大多数地贫是由于αGene不同程度缺失或功能障碍，导致不同类型的地贫。•每条染色体上有两个αGene——16p13α2α1α2α1•缺失一个α基因——为α+地贫，α链合成减少。•缺失两个α基因——为α0地贫，α链不能合成。蛋白质的二级结构：在一级结构的基础上，进一步螺旋或折叠而成，它指的是主链骨架原子的相对空间位置，而不涉及侧链的位置。蛋白质的三级结构：在二级结构的基础上进一步折叠形成三级结构。此结构的形成与不同侧链间的相互作用有密切关系，由一条多肽链组成的蛋白质只有在三级结构才能表现出生物活性。如：肌红蛋白蛋白质的四级结构：有些蛋白质由两条或几条多肽链组成，每条多肽链有完整的三级结构（亚基），各亚基间的相对构象、空间排布，称为蛋白质的四级结构。如：血红蛋白（三）蛋白质的分类与主要功能外形纤维蛋白球形蛋白功能结构蛋白：组成细胞成分的蛋白质。调节蛋白：参与体内代谢或运动机制的调节有关的蛋白质转运蛋白：维持机体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送的蛋白质。抗体蛋白：免疫球蛋白催化蛋白：酶组成成分单纯蛋白：结合蛋白：指纯由氨基酸组成的蛋白质。（如：白蛋白，球蛋白，组蛋白等）指蛋白和非蛋白质类物质结合而成，非蛋白质物质称辅基。（如：核蛋白，糖蛋白，脂蛋白等）蛋白质是细胞和组织的主要成分；作为酶催化生物体内各种化学反应；蛋白质具有运输；收缩；调节和防御作用。蛋白质的主要功能（二）核酸1、化学组成与种类核酸的基本单位核苷酸戊糖磷酸含氮有机碱核糖脱氧核糖嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ（碱基）核糖脱氧糖苷键核苷酯键单核苷酸嘧啶嘌呤胞嘧啶Ccytosine胸腺嘧啶Tthymine鸟嘌呤Gguanine腺嘌呤Aadenine碱基5´3´DNARNA戊糖脱氧核糖核糖碱基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸种类脱氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）脱氧鸟苷酸（dGMP)鸟苷酸（GMP）脱氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脱氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）结构双链单链存在部位主要存在细胞核中主要存在细胞质中功能储存，复制和传递遗传信息与遗传信息表达有关核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）2、DNA的结构与功能DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型二级结构：一级结构：DNA的双链形成DNA功能：储存，复制和传递遗传信息。DNA的双链形成DNA双螺旋结构模型1.DNA分子是由两条相互平行走向相反的脱氧多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的右手双螺旋结构，两链都以脱氧核糖-磷酸为骨架。2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G≡C）以氢键相连。3.相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距为3.4nm(一圈10个碱基对)。Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型DNA的双链形成3.4nm含10个碱基对DNA双螺旋结构模型DNAModels（三）RNA的结构与功能RNA为单链,可自身回折形成局部假双链。mRNAtRNArRNA细胞中含量5%~10%5%~10%80%~90%分子量（1~5)×105~2X106(2.4~3)×104(0.36~1.1)×106大小悬殊约有70~80个单核苷酸沉降系数6S~25S4S5.8S、18S、28S结构特征存在场所细胞质或核糖体细胞质或核糖体细胞中的核糖体功能作用三种RNA分子的结构特征和功能作用基本上呈线形，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，其相对端为基部呈环形，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。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。为蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。神经细胞卵细胞血细胞上皮细胞肌细胞视杆细胞不同功能的细胞形态不同