细胞的概念和分子基础PPT学习教案

会计学1主要内容：主要内容：第一节第一节 细胞的基本概念细胞的基本概念第二节第二节 细胞的分子基础细胞的分子基础第三节第三节 细胞的起源与进化细胞的起源与进化第1页/共174页第一节第一节 细胞的基本概念细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位一、细胞是生命活动的基本单位二、原核细胞二、原核细胞三、真核细胞三、真核细胞四、非细胞生命形态四、非细胞生命形态病毒病毒第2页/共174页 一、细胞是生命活动的基本单位一、细胞是生命活动的基本单位 细胞是一切生命活动的基本结细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位。构和功能单位。 第3页/共174页 细胞是构成有机体的基本单位；细胞是构成有机体的基本单位； 细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位；与功能的基本单位； 细胞是有机体生长与发育的基础；细胞是有机体生长与发育的基础； 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性的全能性 ； 没有细胞就没有完整的生命。没有细胞就没有完整的生命。（一）细胞的概念（一）细胞的概念第4页/共174页（二）细胞的分类（二）细胞的分类细胞分为三大类细胞分为三大类型型原核细胞原核细胞古核细胞古核细胞真核细胞真核细胞早期早期细胞分为两大类细胞分为两大类原核细胞（原核细胞（prokaryotic cell）真核细胞（真核细胞（eukaryotic cell）1990年，年，生物界被划分为三个生物界被划分为三个域域细菌域（细菌域（bacteria） 古菌域（古菌域（archaea） 真核域（真核域（eukarya）Cell and Molecular Basis第5页/共174页 原核细胞原核细胞（prokaryotic cell） 真核细胞真核细胞（eukaryotic cell）近近20年研究年研究, ,原核生物分为二大类型：原核生物分为二大类型： 古细菌古细菌（archaeobacteria) 真细菌（真细菌（eubacteria） 早期分为两大类：早期分为两大类：第6页/共174页生物三域分类的系统树生物三域分类的系统树 Cell and Molecular Basis第7页/共174页（1）结构简单）结构简单DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核环。形成拟核环。细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体（70S）（2）体积小：直径约为）体积小：直径约为1到数个微米。到数个微米。二、原核细胞二、原核细胞特点：特点：第8页/共174页v 支原体支原体（mycoplasma）v 衣原体衣原体（chlamydia）v 细菌细菌（bacteria）v 蓝藻又称蓝细菌蓝藻又称蓝细菌（cyanobacterium）主要代表：主要代表：第9页/共174页大大 小：小：通常为通常为0.10.3m。细胞膜：细胞膜：由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁 。DNA：呈环形双链，胞质内分散存在，指导约呈环形双链，胞质内分散存在，指导约400种蛋白合成。种蛋白合成。 （一）支原体（一）支原体（mycoplasma）是最是最小最简单的细胞小最简单的细胞第10页/共174页肺炎支原体肺炎支原体支原体模型支原体模型第11页/共174页（二）（二）细菌细菌 原核细胞的典型代表原核细胞的典型代表细胞壁：细胞壁：位于细菌外表面，主要成分为位于细菌外表面，主要成分为肽聚糖肽聚糖。细胞膜：细胞膜：由由脂质和蛋白质脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间组成，有时可内陷形成中间体。体。细胞质：细胞质： DNA：环状分子，很少有重复序列，无内含子环状分子，很少有重复序列，无内含子 。 质粒（质粒（plasmid）：能够独立于基因组：能够独立于基因组DNA以外，以外，自我复制的环状结构。自我复制的环状结构。 第12页/共174页70S细菌核糖体细菌核糖体50S大亚基大亚基30S小亚基小亚基 有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。核糖体：核糖体：大部分游离于细胞质中，小部分附大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。着在细胞膜内表面。Cell and Molecular Basis第13页/共174页细菌结构示意图细菌结构示意图Cell and Molecular Basis第14页/共174页葡萄球菌葡萄球菌 弧形霍乱菌弧形霍乱菌 第15页/共174页具有原核生物的某些特征具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜：无核膜及内膜系统；系统；也有真核生物的特征也有真核生物的特征：以甲硫氨酸起始蛋：以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子具有内含子并结合组蛋白。并结合组蛋白。（三）古细菌（三）古细菌（archaebacteria） 一类很特殊的细菌，多生活在一类很特殊的细菌，多生活在极端环境极端环境中中，如高温、高盐环境。，如高温、高盐环境。 第16页/共174页还具有既不同于原核细胞也不同于真还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征核细胞的特征：细胞膜中的脂类是不可：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸型氨基酸和二氨基庚二酸。和二氨基庚二酸。 第17页/共174页代表性古细菌：代表性古细菌：极端嗜热菌极端嗜热菌（themophiles）：能生长在）：能生长在90以上的高温环境。以上的高温环境。极端嗜盐菌极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高）：生活在高盐度环境中，盐度可达盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中，如死海和盐湖中。极端嗜酸菌极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在）：能生活在pH值值1以下的环境中，生活在火山地区的酸性热水中以下的环境中，生活在火山地区的酸性热水中。极端嗜碱菌极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达值可达11.5以以上，最适上，最适pH值值810。 第18页/共174页在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌 第19页/共174页美国加州金矿毒液中的耐酸细菌美国加州金矿毒液中的耐酸细菌 第20页/共174页红海盐滩上的耐盐细菌红海盐滩上的耐盐细菌 第21页/共174页三、三、 真核细胞真核细胞（一）真核细胞的形态与大小（一）真核细胞的形态与大小形形 态：态：多种多样，常与细胞所处的部多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关。位及功能相关。 大大 小：小：差异很大，与细胞类型有关差异很大，与细胞类型有关 。第22页/共174页细胞的形态多种多样：细胞的形态多种多样：球形、椭圆形、球形、椭圆形、立方形、扁平形、梭形、立方形、扁平形、梭形、星形、多角形等。星形、多角形等。第23页/共174页第24页/共174页原核细胞直径平均：原核细胞直径平均： 110m； 真核细胞直径平均：真核细胞直径平均： 330m； 某些不同来源的细胞大小变化很大：某些不同来源的细胞大小变化很大：人卵细胞：直径人卵细胞：直径0.1mm；鸵鸟卵细胞：直径鸵鸟卵细胞：直径5cm; 同类型细胞的体积一般是相近的，不同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小；依生物个体的大小而增大或缩小；第25页/共174页细胞的大小：细胞的大小：1m=102cm=103mm=106m=109nm=1010A0 差别大：差别大：鸵鸟蛋鸵鸟蛋1015cm支原体支原体0.1um一般细胞：一般细胞：1020m之间（光镜）之间（光镜）第26页/共174页 黑龙江省大庆黑龙江省大庆市全兴鸵鸟养殖场市全兴鸵鸟养殖场一只一只8岁的鸵鸟产岁的鸵鸟产下一枚下一枚2.44公斤巨公斤巨蛋，比一般的鸵鸟蛋，比一般的鸵鸟蛋（蛋（1.2公斤至公斤至1.5公斤）大出很多，公斤）大出很多，相当于相当于40个普通个普通鸡蛋的重量。鸡蛋的重量。 第27页/共174页第28页/共174页第29页/共174页光学显微镜下的三部结构光学显微镜下的三部结构 细胞膜细胞膜（cell membrane）细胞质（细胞质（cytoplasm）细胞核（细胞核（nucleus） 细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核（二）真核细胞的基本结构（二）真核细胞的基本结构第30页/共174页动物细胞结构模式图动物细胞结构模式图 糙面内质糙面内质网网光面内质光面内质网网Cell and Molecular Basis第31页/共174页电镜下结构电镜下结构膜相结构膜相结构非膜相结构非膜相结构细胞膜细胞膜内质内质网网高尔基复合高尔基复合体体线粒体线粒体溶酶体溶酶体过氧化氢体过氧化氢体核膜核膜核糖核糖体体中心粒中心粒微管微管微微丝丝中等纤维中等纤维细胞质基质细胞质基质核仁核仁染色质染色质核基质核基质 电子显微镜下的两相结构电子显微镜下的两相结构第32页/共174页 以脂质及蛋白质成分为基础的膜以脂质及蛋白质成分为基础的膜系统结构系统结构生物膜系统生物膜系统； 包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化氢体及核膜等。线粒体、溶酶体、过氧化氢体及核膜等。真核细胞的基本结构特点：真核细胞的基本结构特点：第33页/共174页以核酸以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息表蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统结构达系统结构遗传信息表达结构系统；遗传信息表达结构系统； 真核细胞储存信息的真核细胞储存信息的DNA是与蛋白质结合而是与蛋白质结合而存在，存在，DNA与蛋白质结合与包装程度。决定了与蛋白质结合与包装程度。决定了DNA复制和遗传信息的表达。复制和遗传信息的表达。 遗传信息的流向是由遗传信息的流向是由DNA RNA (mRNA) 蛋白质。蛋白质。 核糖体（核糖体（ribosome）是合成蛋白质的机器）是合成蛋白质的机器 。 第34页/共174页由特异蛋白质分子构成的细胞骨架由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系体系细胞骨架系统细胞骨架系统。 由一系列纤维蛋白组成的网状结由一系列纤维蛋白组成的网状结构系统，包括细胞骨架与核骨架。构系统，包括细胞骨架与核骨架。第35页/共174页细胞质溶胶细胞质溶胶 细胞质中除细胞器和细胞骨架结构细胞质中除细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。量传递、信息传递等细胞活动。第36页/共174页原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较特征特征 原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小较小（较小（110m）较大（较大（10100 m）细胞核细胞核无核仁和核膜无核仁和核膜有核仁和核膜有核仁和核膜细胞细胞器器无（除核糖体外）无（除核糖体外）有各种细胞器有各种细胞器核糖体核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色体染色体只有一条只有一条DNA，DNA裸露不与组蛋裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合，白和酸性蛋白结合，染色体为单数。染色体为单数。有几条有几条DNA，DNA与与组蛋白和酸性蛋白结合，组蛋白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。有若干对染色体。内膜系统内膜系统简单简单复杂复杂细胞骨架细胞骨架无无有微管，微丝，中间纤维有微管，微丝，中间纤维细胞细胞壁壁主要组分为肽聚糖主要组分为肽聚糖主要组分为纤维素主要组分为纤维素转录和翻译转录和翻译 出现在同一时间和出现在同一时间和地点（细胞质中）地点（细胞质中）出现在不同时间和地点（转录出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）在核内，翻译在细胞质中）细胞分裂细胞分裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂和减数分有丝分裂和减数分裂裂第37页/共174页第38页/共174页四、病四、病 毒毒 在生物界中，病毒（在生物界中，病毒（virus）是唯一）是唯一非细胞形态的生命体。非细胞形态的生命体。 特点：特点： 在活细胞内才能表现出它们的基本在活细胞内才能表现出它们的基本生命活动。生命活动。 在电子显微镜下才能看到。在电子显微镜下才能看到。第39页/共174页结构结构: :核酸分子与蛋白质组成的核酸核酸分子与蛋白质组成的核酸- -蛋白蛋白质复合体；质复合体；分类：分类：根根据病毒的核酸类型据病毒的核酸类型可分两大类：可分两大类： DNA病毒病毒 RNA病毒病毒 更简单的：更简单的：类病毒类病毒（viroid）: :仅由感染性的仅由感染性的RNA构成；构成；朊病毒朊病毒（prion）: :仅由感染性的蛋白质亚基构仅由感染性的蛋白质亚基构成；成；第40页/共174页副流感病毒副流感病毒 乙肝病毒乙肝病毒DNA模型图模型图 第41页/共174页第42页/共174页美国疾控中心通过显微镜拍摄的照片展示了呈阴性反应的猪流感病毒美国疾控中心通过显微镜拍摄的照片展示了呈阴性反应的猪流感病毒 第43页/共174页根据宿主不同：根据宿主不同：动物病毒动物病毒植物病毒植物病毒细菌病毒细菌病毒 噬菌体噬菌体第44页/共174页脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 球形病毒球形病毒第45页/共174页烟草花叶病毒烟草花叶病毒 线形病毒线形病毒第46页/共174页T4T4噬菌体噬菌体 蝌蚪形病毒蝌蚪形病毒第47页/共174页第二节第二节 细胞的分子基础细胞的分子基础一、生物小分子一、生物小分子二、生物大分子二、生物大分子第48页/共174页 细胞是生物体的形态结构和功能的细胞是生物体的形态结构和功能的基本单位。基本单位。 原生质（原生质（protoplasm）构成细胞）构成细胞的物质。的物质。 组成原生质的化学元素有组成原生质的化学元素有50多种。多种。第49页/共174页组成原生质的基本元素：组成原生质的基本元素：C .H .O. N 占占90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe占占9% 微量元素微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等等第50页/共174页细胞的成份细胞的成份生物大分子生物大分子 生物小分子生物小分子核酸核酸蛋白质蛋白质酶酶无机化合物无机化合物水水无机盐无机盐有机化合物有机化合物碳化合物碳化合物糖糖脂肪酸脂肪酸氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸第51页/共174页 1 . 水水v水在细胞中以两种形式存在：水在细胞中以两种形式存在：游离水，约游离水，约占占95；结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，约占约占45。v作用：作用：溶解无机物、调节温度、参加酶反应、溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。参与物质代谢和形成细胞有序结构。 一、生物小分子一、生物小分子（一）水和无机盐是细胞内的无机化合物（一）水和无机盐是细胞内的无机化合物第52页/共174页水分子结构模型水分子结构模型 第53页/共174页 2 . 无机盐无机盐 无机盐含量少，约占细胞总重的无机盐含量少，约占细胞总重的1 v细胞中常见的无机离子包括两大类：细胞中常见的无机离子包括两大类：阴离子阴离子：主要的阴离子有：主要的阴离子有Cl、PO4、HCO3 阳离子阳离子：主要的阳离子有：主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+ 第54页/共174页v无机盐的生理功能：无机盐的生理功能：（1）调节细胞渗透压，促使细胞吸水、）调节细胞渗透压，促使细胞吸水、排水排水（2）调节）调节pH值值（3）酶的活化剂和功能因子）酶的活化剂和功能因子(辅酶和辅基辅酶和辅基)（4）某些有机物的组份）某些有机物的组份 如磷酸如磷酸 (PO4)、叶绿素（叶绿素（Mg）、血红素（）、血红素（Fe2） 第55页/共174页 有机小分子是分子量在有机小分子是分子量在1001000碳碳化合物化合物 单糖单糖 脂肪酸脂肪酸 氨基酸氨基酸 核苷酸核苷酸（二）有机小分子是组成生物大分子的（二）有机小分子是组成生物大分子的亚单位亚单位第56页/共174页 结构：结构：由碳、氢、氧三种元素组成，由碳、氢、氧三种元素组成，所以又称为碳水化合物所以又称为碳水化合物(carbohydrate)（CH2O）n功能：功能：糖是细胞的能源和多糖的亚基糖是细胞的能源和多糖的亚基1. 单单糖糖第57页/共174页OCH2OHHHOHHOHHOHHOCHOHO -C - HCH2OHHOHCH2OHHOH -C - OH H -C - OHH -C - OHCH - C -OHH - C -HO - C - HCH2OHH - COHOHOHHHHHOHOH123456OCH2OHHHOHHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHHHOHHOHO-D-葡萄糖葡萄糖 -D-葡萄糖葡萄糖 葡萄糖的开链结构葡萄糖的开链结构第58页/共174页多糖多糖淀粉淀粉第59页/共174页结构：结构：有两个不同的部分组成有两个不同的部分组成一端是疏水性的长烃链一端是疏水性的长烃链另一端是亲水性的羧基另一端是亲水性的羧基( (一一COOH) )功能：功能：构成细胞膜的组分构成细胞膜的组分2. 脂肪酸脂肪酸 第60页/共174页结构：结构：羧基羧基 氨基氨基与同一个与同一个碳原子连接碳原子连接 3. 氨基酸氨基酸功能：功能：蛋白质的亚单位蛋白质的亚单位第61页/共174页结构：结构：含氮环化物含氮环化物 五碳糖五碳糖 磷酸基团磷酸基团功能：功能：核酸的亚单位。核酸的亚单位。4. 核苷酸核苷酸第62页/共174页v氨基酸氨基酸 氨基酸是蛋白质的亚基。氨基酸是蛋白质的亚基。v核苷酸核苷酸 核苷酸是核酸的亚基。核苷酸是核酸的亚基。第63页/共174页二、生物大分子二、生物大分子 生物大分子由有机小分子聚合而生物大分子由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、成，细胞内主要的大分子有核酸、蛋白质和多糖。蛋白质和多糖。 第64页/共174页核酸核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）核糖核酸核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)分子量分子量10 0001000 000( (一一) ) 核酸携带遗传信息核酸携带遗传信息生物大分子生物大分子第65页/共174页1核酸的化学组成核酸的化学组成 核酸的基本单位核酸的基本单位戊戊 糖糖磷磷 酸酸含氮有机碱含氮有机碱核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖嘧嘧 啶：啶：T U C嘌嘌 呤：呤：A G（碱基）（碱基）单核苷酸单核苷酸第66页/共174页核苷酸的组成单位核苷酸的组成单位 第67页/共174页碱碱 基基第68页/共174页NN123456嘧嘧 啶啶NNNN912345678嘌嘌 呤呤胞嘧啶胞嘧啶 Ccytosine 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 TthymineNNNNH2NONH2NNNN鸟嘌呤鸟嘌呤 Gguanine腺嘌呤腺嘌呤 Aadenine碱碱 基基NOCH2ONONH2NN第69页/共174页OOHHOHHOHHHOCH2H5 1 2 3 4 核糖核糖2 第70页/共174页OOHH HHOHHHOCH2H5 1 2 3 4 脱氧核糖脱氧核糖第71页/共174页三个部分连接方式：三个部分连接方式：1、碱基与戊糖第、碱基与戊糖第1碳原子结合碳原子结合糖苷键糖苷键 （C1、N9 和和C1、N1）化合物化合物核苷核苷2、磷酸与核苷中的戊糖第磷酸与核苷中的戊糖第5碳原子结合碳原子结合脂键脂键化合物化合物核苷酸（脱氧核苷酸）核苷酸（脱氧核苷酸）第72页/共174页OPOHOHHOOOHH HHOHHHOCH2H5 1 2 3 4 H2O312456NONH2NH第73页/共174页OPOHOHHOOH HHOHHHOCH2H5 1 2 3 4 NNONH2123456糖苷键糖苷键核苷核苷第74页/共174页OPOHOHHOOH HHOHHHOCH2H5 1 2 3 4 NNONH2123456糖苷键糖苷键核苷核苷H2O第75页/共174页OPOHHOOH HHOHH OCH2H5 1 2 3 4 NNONH2123456糖苷键糖苷键核苷核苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸第76页/共174页核糖核糖脱氧脱氧糖苷键糖苷键核苷核苷酯酯 键键单单 核核 苷苷 酸酸3第77页/共174页OPOHHOOH HHOHH OCH2H5 1 2 3 4 NNONH2123456第78页/共174页核苷酸的种类（按所含碱基分类）：核苷酸的种类（按所含碱基分类）：腺苷酸腺苷酸 AMP鸟苷酸鸟苷酸 GMP胞苷酸胞苷酸 CMP尿苷酸尿苷酸 UMP核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸 dAMP脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸 dGMP脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸 dCMP脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸 dTMP第79页/共174页多核苷酸链的连接：多核苷酸链的连接：各个核苷酸中戊糖第各个核苷酸中戊糖第5碳原子（碳原子（C-5）的磷酸与另一个核苷酸戊糖第的磷酸与另一个核苷酸戊糖第3碳原子碳原子（C-3）以磷酸二脂键相连，通过）以磷酸二脂键相连，通过3 5磷酸二脂键首尾相接磷酸二脂键首尾相接多核苷酸链。多核苷酸链。第80页/共174页OPOHHOOH HHOHHH5 OCH21 2 3 4 123456NNONH2NH2NNNN91234 5678OPOHHOOH HHOHHH5 OCH21 2 3 4 H2O第81页/共174页OPOHHOOH HHOHH5 OCH21 2 3 4 123456NNONH2NH2NNNN91234 5678OPHOOH HHOHHH5 OCH21 2 3 4 3 5 磷酸二酯键磷酸二酯键5 3 第82页/共174页DNA和和RNA在化学组成上的异同在化学组成上的异同 第83页/共174页一级结构：一级结构： DNA分子中脱氧核苷酸分子中脱氧核苷酸的排列顺序。的排列顺序。二级结构：二级结构： Watson和和 Crick提出的提出的 DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 2.DNA DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第84页/共174页Watson和和 Crick的的DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第85页/共174页DNA分子是由两条相互平行方向相反的多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。核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。 两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（则（A=T，G三三C）以氢键相连。）以氢键相连。 相邻碱基对旋转相邻碱基对旋转36，间距，间距0.34nm，一个，一个螺旋包含螺旋包含10个碱基旋转个碱基旋转360，螺距为，螺距为3.4nm。 DNA双螺旋结构比较稳定。双螺旋结构比较稳定。A-DNA（ 低湿度），低湿度）， B-DNA （高湿度）（高湿度） Z-DNA（左手螺旋）。（左手螺旋）。第86页/共174页NNNNHNHOOCH2POOHOOOCH2POOHOOPOOHONNNNHN HO3 3 5 5 H3 3 OOCH2POOHOOOCH2POOHOOPOOHONHNOOCH3HNNON5 5 第87页/共174页3.4nm含含10个碱基对个碱基对DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型第88页/共174页DNA的结构的结构 第89页/共174页DNA Models第90页/共174页 DNA的双螺旋结构易受环境因素特别的双螺旋结构易受环境因素特别是湿度所影响。是湿度所影响。 低湿度时呈低湿度时呈A型型A-DNA 高湿度时呈高湿度时呈B型型B-DNA 左手螺旋的左手螺旋的DNAZ-DNA 右手螺旋右手螺旋第91页/共174页 DNA的种类的种类 B型型 A型型 Z型型旋转方向旋转方向 右旋右旋 右旋右旋 左旋左旋核苷酸数核苷酸数/每圈每圈 10 10.9 12螺螺 距距 3.38 nm 3. 2 nm 4.46nmZ-DNA：磷酸骨架呈：磷酸骨架呈Z型曲折。型曲折。功能：主要存在基因组中，具有控制功能区功能：主要存在基因组中，具有控制功能区段，可能参与基因的调控，可能与基段，可能参与基因的调控，可能与基因重组有关。因重组有关。第92页/共174页DNA有三种主要构象：有三种主要构象：第93页/共174页第94页/共174页（2）DNA的功能的功能 DNA的主要功能是储存、复制和传递遗的主要功能是储存、复制和传递遗传信息。传信息。 DNA分子中只有四种核苷酸，但核苷分子中只有四种核苷酸，但核苷酸的数量巨大，随机排列组合，决定了酸的数量巨大，随机排列组合，决定了DNA分子的复杂性和多样性，也决定了分子的复杂性和多样性，也决定了遗传信息的多样性生物种类的多样性。遗传信息的多样性生物种类的多样性。第95页/共174页遗传信息的复制：遗传信息的复制：DNA分子中所携带分子中所携带的遗传信息通过复制传递给子代细胞，的遗传信息通过复制传递给子代细胞，复制是以亲代复制是以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程，新形成的子代的过程，新形成的子代DNA分子分子在碱基序列上与亲代在碱基序列上与亲代DNA分子完全相分子完全相同。同。第96页/共174页遗传信息的传递：遗传信息的传递：DNA分子所携带的分子所携带的遗传信息通过转录传递给遗传信息通过转录传递给RNA，再通，再通过翻译合成蛋白质，决定细胞的生物过翻译合成蛋白质，决定细胞的生物学行为。学行为。 第97页/共174页 RNA分子以单链形式存在，在部分区分子以单链形式存在，在部分区域折叠并按碱基互补配对原则形成双链域折叠并按碱基互补配对原则形成双链发夹结构。发夹结构。3.RNA RNA发夹结构模式图发夹结构模式图 第98页/共174页DNA和和RNA核苷酸结构成分的比较核苷酸结构成分的比较C TG AU同上同上同上同上 同同上上同上同上第99页/共174页DNA RNA戊戊 糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核核 糖糖碱碱 基基A 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) 腺苷酸（腺苷酸（AMP） 脱氧鸟苷酸（脱氧鸟苷酸（dGMP) 鸟苷酸（鸟苷酸（GMP）脱氧胞苷酸（脱氧胞苷酸（dCMP) 胞苷酸（胞苷酸（CMP）脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMP) 尿苷酸（尿苷酸（UMP） 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第100页/共174页RNA发夹结构模式图发夹结构模式图第101页/共174页动物细胞内主要含有的动物细胞内主要含有的RNA种类及功能种类及功能 种类种类细胞核与细胞核与细胞质细胞质细胞器细胞器（线粒体）（线粒体）功能功能核糖体核糖体RNArRNAmt rRNA核糖体的组成成分核糖体的组成成分信使信使RNAmRNAmt mRNA蛋白质合成模板蛋白质合成模板转运转运RNAtRNAmt tRNA转运氨基酸转运氨基酸不均一核不均一核RNARNAhnRNA成熟成熟mRNA的前体的前体小核小核RNAsnRNA参与参与hnRNA的剪接、的剪接、转运转运微微RNAmiRNA调节与生长发育有关的调节与生长发育有关的基因基因小核仁小核仁RNA核酶核酶snoRNA有酶活性的有酶活性的RNArRNA的加工与修饰的加工与修饰催化催化RNA剪接剪接第102页/共174页（1）信使核糖核酸）信使核糖核酸(message RNA，mRNA) 约占约占RNA总量的总量的1%5% mRNA指导特定蛋白质合成的过程称指导特定蛋白质合成的过程称为为翻译翻译 (translation)。 mRNA分子中每三个相邻的碱基组成分子中每三个相邻的碱基组成一个一个密码子密码子(codon)，由密码子确定蛋，由密码子确定蛋白质中氨基酸的排列顺序。白质中氨基酸的排列顺序。 第103页/共174页 原核细胞的原核细胞的mRNA为为多顺反子多顺反子(polycistron)，即一分子，即一分子RNA有时可携有时可携带几种蛋白质的遗传信息，能指导合成带几种蛋白质的遗传信息，能指导合成几种蛋白质。几种蛋白质。 真核细胞中的真核细胞中的mRNA是是单顺反子单顺反子(monocistron)，每分子，每分子RNA只携带一种只携带一种蛋白质遗传信息，只能作为一种蛋白质蛋白质遗传信息，只能作为一种蛋白质合成的模板。合成的模板。 第104页/共174页 mRNA在其在其5端和端和3端都各有一段由端都各有一段由30到数到数百个核苷酸组成的百个核苷酸组成的非翻译区非翻译区(untranslated region，UTR)，中间则是具有编码蛋白质功能，中间则是具有编码蛋白质功能的编码区。的编码区。 UTR是蛋白质翻译调控的重要靶点是蛋白质翻译调控的重要靶点之一。之一。第105页/共174页（2）核糖体）核糖体RNA（ribosome RNA，rRNA） rRNA是细胞内含量最多的是细胞内含量最多的RNA，占细胞，占细胞总总RNA的的80%90% 。原核生物核糖体（原核生物核糖体（70S） 大亚基：大亚基：50S 小亚基：小亚基：30S真核生物核糖体（真核生物核糖体（80S） 大大亚基：亚基：60S 小小亚基：亚基：40S第106页/共174页小亚基小亚基30S：16S rRNA +21种蛋白种蛋白质质 原核生物核糖体（原核生物核糖体（70S）大亚基大亚基50S：23S rRNA 5S rRNA +36种蛋白质种蛋白质第107页/共174页小亚基小亚基40S：18S rRNA +30种蛋白质种蛋白质 真核生物核糖体（真核生物核糖体（80S） 大亚基大亚基60S：28S rRNA 5.8S rRNA5S rRNA+49种蛋白质种蛋白质第108页/共174页含含 量：量：总总RNA的的5%10%。 结构特点：结构特点： 单链单链结构，部分折叠，整个分子结构结构，部分折叠，整个分子结构呈三叶呈三叶草形。草形。 3端有端有CCA三个碱基，与特定氨基酸结合。三个碱基，与特定氨基酸结合。 反密码环上的三个碱基组成反密码环上的三个碱基组成反密码子反密码子（anticodon），），与与mRNA上密码子互补结合，上密码子互补结合，参与蛋白质合成。参与蛋白质合成。功功 能：能：转运特定的氨基酸，参与蛋白质合成。转运特定的氨基酸，参与蛋白质合成。 转移核糖核酸（转移核糖核酸（transfer RNA, tRNA）第109页/共174页转运核糖核酸转运核糖核酸( (transfer RNA，tRNA） 第110页/共174页第111页/共174页mRNA tRNA rRNA细胞中含量细胞中含量5%10% 5%10% 80%90%分子量分子量（15) 1052X 106 ( 2.43) 104 (0.361.1) 106 大小悬殊大小悬殊 约有约有7080个单核苷酸个单核苷酸沉降系沉降系数数6S25S 4S 5.8S 、18S、28S结构特征结构特征存在场所存在场所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 细胞中的核糖体细胞中的核糖体功能作用功能作用三种三种RNA分子的结构特征和功能作用分子的结构特征和功能作用基本上呈线形，基本上呈线形，局部呈双链，局部呈双链，形成发夹式结形成发夹式结构。构。呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部结构，柄部3 3，有有CCACCA三个碱基，其三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，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。中央有三个碱基，为反密码子。线形，某些线形，某些节段可能成节段可能成双螺旋结构。双螺旋结构。转录转录DNA中的遗传中的遗传信息，并带到核糖信息，并带到核糖体上，作为合成蛋体上，作为合成蛋白质的模板。白质的模板。运输活化的氨基酸到核运输活化的氨基酸到核糖体上的糖体上的mRNA的特定的特定位点，特定的位点，特定的tRNA运输运输特定的氨基酸。特定的氨基酸。为蛋白质为蛋白质合成场所合成场所的核糖体的核糖体的组成成的组成成分。分。第112页/共174页组成：组成：长约长约70300nt。含量：含量：不及总不及总RNA的的1，但其拷贝，但其拷贝(copy)数多得惊人。数多得惊人。功能：功能：参与基因转录产物的加工（参与基因转录产物的加工（20多多种），富含尿苷酸种），富含尿苷酸U-snRNA ，与特异蛋，与特异蛋白结合成剪接体白结合成剪接体U-snRNP。 （4）小核）小核RNA（ small nuclear RNA snRNA）：第113页/共174页组成：组成：长约长约2125nt的非编码的非编码RNA，具，具有发夹结构。有发夹结构。功能：功能：抑制靶基因的蛋白质合成或促进抑制靶基因的蛋白质合成或促进靶细胞的靶细胞的mRNA降解，从而参与细胞分降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。化与发育的基因表达调控。（5）微小）微小RNA（ microRNA, miRNA）：第114页/共174页 miRNA的形成与作用机制的形成与作用机制 第115页/共174页 在在Dicer酶（双链酶（双链RNA专一性专一性RNA内切酶）内切酶）的作用下，的作用下，miRNA前体被剪切成前体被剪切成2125个核个核苷酸长度的成熟双链苷酸长度的成熟双链miRNA非对称基因沉非对称基因沉默复合物靶基因默复合物靶基因mRNA3端端UTR互补结合互补结合： miRNA通过抑制靶基因的蛋白质合成或促通过抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的使靶基因的mRNA降解，从而参与细胞分化降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。与发育的基因表达调控。第116页/共174页第117页/共174页组组 成：成：含含2930个核苷酸。个核苷酸。主要存在部位：主要存在部位：哺乳动物睾丸的生殖细哺乳动物睾丸的生殖细胞中胞中 。功功 能：能：参与基因的表达调节，发挥参与基因的表达调节，发挥RNA沉默（沉默（RNA silencing）效应）效应 。 （6）piRNA（Piwi-interacting RNA） 第118页/共174页 具有酶活性的具有酶活性的RNA分子。分子。 功功 能：能： 核酶的底物是核酶的底物是RNA分子，它们通过与分子，它们通过与序列特异性的靶序列特异性的靶RNA分子配对而发挥作分子配对而发挥作用。用。 （7）核酶（）核酶（ribozyme） 第119页/共174页 核酶（核酶（ribozyme）是一类有酶催化活）是一类有酶催化活性的性的RNA分子，具有自我剪切和催化功分子，具有自我剪切和催化功能，亦称能，亦称RNA催化剂。催化剂。 第120页/共174页 核酶是既能特异识别又能特异切割小核酶是既能特异识别又能特异切割小分子分子RNA的核酸内切酶，核酶的底物为的核酸内切酶，核酶的底物为RNA分子，其特异性序列通过碱基配对分子，其特异性序列通过碱基配对识别并结合靶识别并结合靶RNA，催化裂解靶，催化裂解靶RNA，抑制基因表达，特别是抑制某些有害基抑制基因表达，特别是抑制某些有害基因表达。因表达。 核酶作用具有高度专一性核酶作用具有高度专一性 。第121页/共174页动物细胞内含有的主要动物细胞内含有的主要RNA种类及功能种类及功能 第122页/共174页( (二二) ) 蛋白质表达遗传信息蛋白质表达遗传信息构成细胞的主要成分，约占细胞干重的构成细胞的主要成分，约占细胞干重的50 1.蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成 基本单位：基本单位：氨基酸氨基酸（amino acid）缩合缩合肽键肽键蛋白质蛋白质第123页/共174页蛋白质的基本单位蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸氨基酸的结构式氨基酸的结构式 第124页/共174页 一个氨基酸分子上的一个氨基酸分子上的羧基羧基与另一个氨与另一个氨基酸分子上的基酸分子上的氨基氨基经经脱水缩合形成肽键脱水缩合形成肽键，氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为肽（肽（peptide）。）。蛋白质分子是由许多氨蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成的基酸分子通过肽键，依次缩合而形成的多肽链多肽链。第125页/共174页CH2NCOOHHRH2N蛋白质的基本单位蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸（主要元素：（主要元素： C H O N ；少量的；少量的S）碱性的氨基碱性的氨基酸性的羧基酸性的羧基侧侧链链COOHRCH3N+ COO-HR两性化合物两性化合物两性电解质两性电解质第126页/共174页 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。从而组成蛋白质的基本结构。CH2NCHR1OOHCNCHR2OOHHHH2O第127页/共174页COCH2NHR1CNCHR2OOHHH2O肽键肽键CNCHR3OOHHHH2O 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。从而组成蛋白质的基本结构。第128页/共174页COCH2NHR1CNCHR2OHH2O肽键肽键CNCHR3OOHHH2O肽肽键键 蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依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。次缩合而形成多肽链。CNCOOHHRnH.侧侧链链侧侧链链侧侧链链侧侧链链主主链链H2NCOOH 由相同或不同的各个氨基酸，按照一定由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。从而组成蛋白质的基本结构。第129页/共174页 以独特的以独特的三维构象三维构象形式存在，蛋白质三维形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。氨基酸组分间相互作用的结果。 一级结构中氨基酸排列顺序的差异使蛋白质一级结构中氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。折叠成不同的高级结构。2. .蛋白质的分子结蛋白质的分子结构构 （1）蛋白质的一级结构）蛋白质的一级结构 氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序第130页/共174页v蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构：多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺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）序。（主键：肽键；副键：二硫键）第131页/共174页 肽链主链内的氨基酸残基之间有规则肽链主链内的氨基酸残基之间有规则地形成地形成氢键氢键相互作用的结果。相互作用的结果。 有两种主要的折叠形式：有两种主要的折叠形式： -螺旋和螺旋和-片层片层（2） 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构第132页/共174页v蛋白质的二级结构：蛋白质的二级结构： 在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）（氢键）第133页/共174页第134页/共174页 不同侧链间相互作用形成的，相互作不同侧链间相互作用形成的，相互作用的方式有用的方式有氢键、离子键和疏水键氢键、离子键和疏水键等。等。具有三级结构的蛋白即表现出具有三级结构的蛋白即表现出生物学活生物学活性性 。（3）蛋白质的三级结构）蛋白质的三级结构第135页/共174页v蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构：在二级结构的基础上再行折叠。在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）（氢键，酯键，离子键，疏水键）第136页/共174页肌红蛋白的三维结构肌红蛋白的三维结构 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构第137页/共174页 独立的三级结构的多肽链亚单位之间独立的三级结构的多肽链亚单位之间通过通过氢键等非共价键氢键等非共价键的相互作用，形的相互作用，形成更为复杂的空间结构。成更为复杂的空间结构。 （4）蛋白质的四级结构）蛋白质的四级结构第138页/共174页v蛋白质的四级结构：蛋白质的四级结构： 由两条或几条多肽链在各自三级结构由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上形成为蛋白质分子的结构亚基，的基础上形成为蛋白质分子的结构亚基，由若干亚基之间以非共价键形式而相互由若干亚基之间以非共价键形式而相互结合的复合体。（非共价键）结合的复合体。（非共价键）第139页/共174页蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构 第140页/共174页3.蛋白质的结构与功能之间的关系蛋白质的结构与功能之间的关系 蛋白质的功能取决于其结构蛋白质的功能取决于其结构( (或构象或构象) )，一级结构一级结构是蛋白质功能的基础，如果是蛋白质功能的基础，如果氨基酸的排列顺序发生变化，将会形成氨基酸的排列顺序发生变化，将会形成异常的蛋白质分子。一些常见蛋白仅在异常的蛋白质分子。一些常见蛋白仅在聚合成蛋白二聚体时，才能发挥功能。聚合成蛋白二聚体时，才能发挥功能。第141页/共174页 在活细胞内，蛋白质亚单位也只有组在活细胞内，蛋白质亚单位也只有组装成大的适当的超分子结构，如蛋白装成大的适当的超分子结构，如蛋白质复合物、酶复合物、核糖体、病毒质复合物、酶复合物、核糖体、病毒颗粒等，才能更好地完成生命活动过颗粒等，才能更好地完成生命活动过程。程。第142页/共174页 结构域（结构域（structural domains）是大是大分子蛋白质的结构组成单元。分子蛋白质的结构组成单元。组成一个结构域的氨基酸残基通常在组成一个结构域的氨基酸残基通常在40350之间。之间。通常通过结构域去推断某些蛋白质的功通常通过结构域去推断某些蛋白质的功能。能。具有相同结构域的蛋白具有类似功能。具有相同结构域的蛋白具有类似功能。第143页/共174页Src蛋白的结构域蛋白的结构域 第144页/共174页 活细胞内蛋白质功能的发挥与其构象的改变密切活细胞内蛋白质功能的发挥与其构象的改变密切相关。如相关。如磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化使蛋白质构象改变。使蛋白质构象改变。 蛋白质的磷酸化与去磷酸蛋白质的磷酸化与去磷酸左右其功能的发挥。左右其功能的发挥。 A. 蛋白质磷酸化与去磷酸蛋白质磷酸化与去磷酸化反应化反应 B. 蛋白激酶催化蛋白质磷蛋白激酶催化蛋白质磷酸化，可以提高也可以降低酸化，可以提高也可以降低蛋白质活性，这取决于磷酸蛋白质活性，这取决于磷酸化的位置和蛋白质的结构化的位置和蛋白质的结构第145页/共174页GTP结合蛋白形成分子开关结合蛋白形成分子开关 第146页/共174页4.4.酶是一类特殊类型的蛋白质酶是一类特殊类型的蛋白质酶的特点：酶的特点：高催化效率高催化效率高度专一性高度专一性高度不稳定性高度不稳定性 酶（酶（enzyme） ：由生物体细胞产：由生物体细胞产生的具有生的具有催化剂催化剂作用的蛋白质。作用的蛋白质。 第147页/共174页（三）多糖存在于细胞表面和细胞间质中（三）多糖存在于细胞表面和细胞间质中 简单而重复的单糖可聚合形成线形简单而重复的单糖可聚合形成线形或分支状大分子糖类，短链称为寡糖，或分支状大分子糖类，短链称为寡糖，长链称为多糖。长链称为多糖。 存在形式：存在形式：糖蛋白、蛋白聚糖、糖糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖。脂和脂多糖。第148页/共174页糖蛋白是共价结合糖的蛋白质。糖蛋白是共价结合糖的蛋白质。常见的连接方式：常见的连接方式：N一糖肽键一糖肽键O一糖肽键一糖肽键糖蛋白糖蛋白（glycoprotein）：第149页/共174页糖脂分为糖脂分为4类：类： 鞘糖脂鞘糖脂、甘油糖脂、磷酸多萜醇衍生、甘油糖脂、磷酸多萜醇衍生糖脂、类固醇衍生糖脂。糖脂、类固醇衍生糖脂。哺乳动物细胞哺乳动物细胞中主要存在的是鞘糖脂。中主要存在的是鞘糖脂。 糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等复合糖主要存在于细胞膜表面和细胞间复合糖主要存在于细胞膜表面和细胞间质中。质中。v糖脂（糖脂（glycolipid）：）：是含有糖类的脂质是含有糖类的脂质。第150页/共174页 复合糖中糖链结构的复杂性提供了复合糖中糖链结构的复杂性提供了大量的信息，糖链在构成大量的信息，糖链在构成细胞抗原细胞抗原、细细胞识别胞识别、细胞黏附细胞黏附及及信息传递信息传递中起重要中起重要作用。如人类作用。如人类ABO血型抗原、免疫球血型抗原、免疫球蛋白等在发挥作用过程中均离不开其组蛋白等在发挥作用过程中均离不开其组成部分糖链的参与。成部分糖链的参与。功功 能：能：第151页/共174页一、原始细胞的形成；一、原始细胞的形成；二、原始细胞向真核细胞的演化；二、原始细胞向真核细胞的演化；三、单细胞生物向多细胞生物的进化。三、单细胞生物向多细胞生物的进化。 第三节第三节 细胞的起源与进化细胞的起源与进化第152页/共174页（一）地球上原始生命的诞生（一）地球上原始生命的诞生四个阶段：四个阶段：1、从无机小分子形成有机小分子物质；、从无机小分子形成有机小分子物质；2、从有机小分子形成生物大分子物质；、从有机小分子形成生物大分子物质；3、从生命大分子物质组成多分子体系；、从生命大分子物质组成多分子体系；4、从多分子体系演变为原始生命。从多分子体系演变为原始生命。 一、原始细胞的形成一、原始细胞的形成第153页/共174页1.从无机小分子形成有机小分子物质。从无机小分子形成有机小分子物质。原始大气物质原始大气物质有机小分子有机小分子雷电、紫外线雷电、紫外线火山爆发火山爆发2.从有机小分子物质形成生物大分子物质。从有机小分子物质形成生物大分子物质。有机小分子有机小分子生物大分子生物大分子进化、选择进化、选择聚合聚合3.从生物大分子物质组成多分子体系。从生物大分子物质组成多分子体系。4.从多分子体系演变为原始生命。从多分子体系演变为原始生命。 原始核酸蛋白质原始核酸蛋白质 长期进化核酸蛋白质微滴核酸蛋白质微滴生长分裂生长分裂原始新陈代谢原始新陈代谢原始生命原始生命第154页/共174页 1953年科学家米勒年科学家米勒(Stanley Miller)模模仿假想中的地球原始大气，在实验中证明仿假想中的地球原始大气，在实验中证明可产生生命之物质。可产生生命之物质。 第155页/共174页米勒在实验中米勒在实验中 第156页/共174页有机分子的自发形成有机分子的自发形成 以蛋白质为主体形成微球体以蛋白质为主体形成微球体 第157页/共174页米勒米勒(Miller)和尤里和尤里(Urey)的实验的实验 美国科学家米勒（美国科学家米勒（Miller）模型模仿原始）模型模仿原始地球条件，把原始地球地球条件，把原始地球表面的主要化学成分表面的主要化学成分CH4、NH3、H2和水和水蒸气封闭在无氧的玻璃蒸气封闭在无氧的玻璃容器中，并模拟闪电和容器中，并模拟闪电和降雨作用，一周后产生降雨作用，一周后产生了氨基酸有机酸和尿素了氨基酸有机酸和尿素等多种有机化合物。等多种有机化合物。 第158页/共174页1、具有自我复制能力的多聚体的形成、具有自我复制能力的多聚体的形成 核苷酸与氨基酸能各自聚合形成大的多聚体。核苷酸与氨基酸能各自聚合形成大的多聚体。多聚体的形成是原始细胞形成的关键步骤。多聚体的形成是原始细胞形成的关键步骤。 2、膜的出现与原始细胞的诞生、膜的出现与原始细胞的诞生 在生命出现前的原始液体表面，磷脂分子能自在生命出现前的原始液体表面，磷脂分子能自发地装配成包围发地装配成包围RNA和蛋白质的膜结构。和蛋白质的膜结构。 （二）原始细胞的形成（二）原始细胞的形成第159页/共174页以蛋白质为主体形成微球体以蛋白质为主体形成微球