细胞的基本特征

组成细胞的化学物质是地球上最基本元素组成细胞的化学物质是地球上最基本元素细胞的组成成分包括小分子和大分子细胞的组成成分包括小分子和大分子大分子物质有大分子物质有多糖、蛋白质多糖、蛋白质和和核酸核酸 组成细胞的基本元素组成细胞的基本元素为什么生命的最基本元素是为什么生命的最基本元素是C、H、O、N、P、S？无机物无机物 水水:自由水自由水-主要存在形式，作为溶剂、介质；主要存在形式，作为溶剂、介质；结合水结合水-约约4-5%4-5%，结构组分。，结构组分。无机盐无机盐 气体：气体：O O2 2、COCO2 2、NONO等等 糖糖单糖：通式为（单糖：通式为（CH2OCH2O）n,n,最重要的是戊糖、葡萄糖最重要的是戊糖、葡萄糖多糖：糖原、淀粉多糖：糖原、淀粉有机物有机物功能：功能：.营养物质；营养物质；.能源储备；能源储备；.运输信号；运输信号；.受体成分。受体成分。脂肪酸（脂肪酸（fatty acidfatty acid）通式为通式为 CH3(CH)nCOOH,CH3(CH)nCOOH,以具有碳氢长链疏水端与羧以具有碳氢长链疏水端与羧基亲水端为特征。基亲水端为特征。饱和脂肪酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸功能：功能：营养物质和能源物质营养物质和能源物质 膜组分膜组分 氨基酸（氨基酸（amino acidamino acid）分子结构通式：分子结构通式：分类：分类：非极性非极性R R基氨基酸；基氨基酸；不带电荷的极性不带电荷的极性R R基氨基酸；基氨基酸；带正电荷的带正电荷的R R基氨基酸（碱性）；基氨基酸（碱性）；带负电荷的带负电荷的R R基氨基酸（酸性）。基氨基酸（酸性）。功能：功能：作为结构成分形成蛋白质；作为结构成分形成蛋白质；作为能源物质。作为能源物质。核苷酸（核苷酸（nucleotidenucleotide）碱基碱基嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱腺嘌呤（腺嘌呤（adenine,Aadenine,A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（guarnineguarnine,G,G）胞嘧啶（胞嘧啶（cytosine,Ccytosine,C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（thyminethymine,T,T）尿嘧啶（尿嘧啶（uraciluracil,U,U）戊糖戊糖核糖（核糖（riboseribose）脱氧核糖（脱氧核糖（dyoxyribosedyoxyribose）磷酸磷酸组成细胞的大分子物质组成细胞的大分子物质细胞大分子物质是细胞内：细胞大分子物质是细胞内：分子质量为分子质量为 10000-1000000 10000-1000000；结构复杂、功能多样；结构复杂、功能多样；由小分子氨基酸、核苷酸、单糖连接组成的多聚体。由小分子氨基酸、核苷酸、单糖连接组成的多聚体。DNADNA是由是由两条反向平行排列的多聚核两条反向平行排列的多聚核 苷酸链相互缠绕苷酸链相互缠绕而形成的双螺旋结构，磷酸、戊糖作为骨架处于外侧，而形成的双螺旋结构，磷酸、戊糖作为骨架处于外侧，碱基垂直于骨架，伸向内侧。碱基垂直于骨架，伸向内侧。A A与与T T间形成两个氢键；间形成两个氢键；G G与与C C间形成三个氢键。间形成三个氢键。每个螺旋包含每个螺旋包含1010个脱氧核苷酸，螺距位个脱氧核苷酸，螺距位3434A A。存在浅沟和深沟。存在浅沟和深沟。转运转运RNARNA（transfer transfer RNARNA，tRNAtRNA）结构：单链内折成结构：单链内折成三叶草结构三叶草结构。含量：占总含量：占总RNARNA的的5%-10%5%-10%寿命：几个小时。寿命：几个小时。功能：识别并携带活化的氨基酸至核糖体为蛋白质的合成功能：识别并携带活化的氨基酸至核糖体为蛋白质的合成 提供原料运输工具。提供原料运输工具。特点：特点：33端含三个碱基端含三个碱基55CCA 3CCA 3，为为氨基酸臂氨基酸臂，结合，结合 氨基酸；氨基酸；D D环环与氨酰与氨酰tRNAtRNA合成酶结合；合成酶结合；反密码子环反密码子环；假氢尿嘧啶环假氢尿嘧啶环。氨基酸臂氨基酸臂D D环环反密码子环反密码子环假氢尿嘧啶环假氢尿嘧啶环.核糖体核糖体RNARNA（ribosomal ribosomal RNARNA，rRNArRNA）结构：单链内折成多臂环。结构：单链内折成多臂环。含量：占总含量：占总RNARNA的的80%-90%80%-90%寿命：几个小时。寿命：几个小时。类型：真核生物类型：真核生物5 5S S、5.8S5.8S、18S18S和和2828S S；原核生物原核生物5 5S S、16S16S和和2323S S。功能：与一些蛋白结合并形成蛋白质合成的场所功能：与一些蛋白结合并形成蛋白质合成的场所 snRNAsnRNA（smallsmall nuclear RNA nuclear RNA）分布：细胞核中分布：细胞核中 大小：几百个核苷酸长大小：几百个核苷酸长 功能：剪接（功能：剪接（splicingsplicing）miRNAmiRNA（microRNAmicroRNA)大小：长约大小：长约212125nt25nt的非编码的非编码RNARNA。功能：抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的功能：抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的 mRNA mRNA降解，从而参与细胞分化与发育的基降解，从而参与细胞分化与发育的基 因表达调控因表达调控 。核酶（核酶（ribozymeribozyme）:有酶活性的有酶活性的RNARNA分子分子 功能：核酶的底物是功能：核酶的底物是RNARNA分子，它们通过与序列特异分子，它们通过与序列特异 性的靶性的靶RNARNA分子配对而发挥作用。分子配对而发挥作用。动物细胞内主要含有的动物细胞内主要含有的RNARNA种类及功能种类及功能 RNARNA种类种类存在部位存在部位功能功能mRNAmRNA细胞核与细胞质，线粒体细胞核与细胞质，线粒体(mtmt mRNA)mRNA)蛋白质合成模板蛋白质合成模板rRNArRNA细胞核与细胞质，线粒体细胞核与细胞质，线粒体(mtmt rRNArRNA)核糖体的组成成分核糖体的组成成分tRNAtRNA细胞核与细胞质，线粒体细胞核与细胞质，线粒体(mtmt tRNAtRNA)转运氨基酸，参与蛋转运氨基酸，参与蛋白质合成白质合成snRNAsnRNA细胞核细胞核参与参与mRNAmRNA前体的剪接、前体的剪接、加工加工snoRNAsnoRNA细胞核细胞核参与参与rRNArRNA的加工与修的加工与修饰饰miRNAmiRNA细胞核与细胞质细胞核与细胞质基因表达调节基因表达调节lncRNAlncRNA细胞核与细胞质细胞核与细胞质基因表达调节基因表达调节核酶核酶细胞核与细胞质细胞核与细胞质催化催化RNARNA剪接剪接蛋白质蛋白质组成：氨基酸以肽键相连而成的直线结构。组成：氨基酸以肽键相连而成的直线结构。结构：结构：一级结构：以一级结构：以肽键肽键为主键的多肽链中氨基酸的排列顺序为主键的多肽链中氨基酸的排列顺序 （N N端端C C端）。端）。二级结构：指肽链上相邻氨基酸残基间主要靠二级结构：指肽链上相邻氨基酸残基间主要靠氢键氢键维持维持 重复有序的空间结构重复有序的空间结构 有有-螺旋螺旋（如（如-角蛋角蛋 白），白），-折叠折叠（如免疫球蛋白轻链，三股螺（如免疫球蛋白轻链，三股螺 旋（为胶原蛋白独有）。旋（为胶原蛋白独有）。三级结构：在二级结构的基础上蛋白质分子进一步折叠、三级结构：在二级结构的基础上蛋白质分子进一步折叠、盘曲形成的接近球形的空间结构盘曲形成的接近球形的空间结构,以以疏水键、疏水键、酯键、氢键、离子键酯键、氢键、离子键和和二硫键二硫键维持。维持。蛋白质蛋白质 只有在三级结构的基础上才具有活性。只有在三级结构的基础上才具有活性。肌红蛋白的三维结构肌红蛋白的三维结构四级结构：由多条肽链组成的蛋白质，每条肽链都有其四级结构：由多条肽链组成的蛋白质，每条肽链都有其 独特的三级结构（也称亚基），亚基间常以独特的三级结构（也称亚基），亚基间常以 氢键、疏水键氢键、疏水键和和离子键离子键相连。相连。血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构 .蛋白质的变构和变性：蛋白质的变构和变性：构象：指取代基团当其单键旋转时可能形成的不同的立体构象：指取代基团当其单键旋转时可能形成的不同的立体 结构。结构。变构：当生物体内某些代谢物或调节剂（变构剂）使蛋白变构：当生物体内某些代谢物或调节剂（变构剂）使蛋白 质空间构象发生某种改变，以至该蛋白质的功能发质空间构象发生某种改变，以至该蛋白质的功能发 生减弱或增强的现象。生减弱或增强的现象。蛋白质变性：由于理化因素的强烈作用，使蛋白质的空间蛋白质变性：由于理化因素的强烈作用，使蛋白质的空间 结构受到破坏，蛋白质的天然生物活性丧失结构受到破坏，蛋白质的天然生物活性丧失,其他其他 理化性质也发生相应变化的现象。理化性质也发生相应变化的现象。.蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系:活细胞内蛋白质功能的发挥与其构象的改变密切相活细胞内蛋白质功能的发挥与其构象的改变密切相关。如磷酸化与去磷酸化使蛋白质构象改变。关。如磷酸化与去磷酸化使蛋白质构象改变。.酶：具有催化功能的蛋白质或核酸。酶：具有催化功能的蛋白质或核酸。酶的特性：高度的酶的特性：高度的催化效能催化效能；高度的高度的专一性专一性；高度的高度的不稳定性不稳定性。.蛋白质折叠蛋白质折叠:分子伴侣分子伴侣(molecular chaperone)(molecular chaperone)负责蛋白质正确折叠负责蛋白质正确折叠.蛋白质的功能：蛋白质的功能：.催化功能（蛋白酶）催化功能（蛋白酶）.运输和储存（血红蛋白、转铁蛋白）运输和储存（血红蛋白、转铁蛋白）.协调动作（肌肉收缩、染色体运动）协调动作（肌肉收缩、染色体运动）.机械支持（胶原蛋白）机械支持（胶原蛋白）.免疫保护（抗体）免疫保护（抗体）.产生和传递神经冲动（视紫红质）产生和传递神经冲动（视紫红质）.控制生长和分化（阻遏蛋白、神经生长因子）控制生长和分化（阻遏蛋白、神经生长因子）细胞的大小细胞的大小Measured in units of Measured in units of micrometers:micrometers:1um=101um=10-6-6 metermeter nanometers:nanometers:1nm=101nm=10-9-9 meter meterCell size is limited:Cell size is limited:nucleus/cytoplasm ratio;nucleus/cytoplasm ratio;surface area/volume ratio;surface area/volume ratio;细胞数目细胞数目细胞的形态细胞的形态细胞的一般结构细胞的一般结构 光学显微镜：细胞膜、细胞质、细胞核光学显微镜：细胞膜、细胞质、细胞核 电子显微镜：膜相结构与非膜相结构电子显微镜：膜相结构与非膜相结构 膜相结构：内质网、高尔基复合体、溶酶体、膜相结构：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、细胞核以及线粒体过氧化物酶体、细胞核以及线粒体 非膜相结构：核糖体、细胞骨架、核仁、染色质非膜相结构：核糖体、细胞骨架、核仁、染色质 细胞基质、核基质、中心体细胞基质、核基质、中心体