细胞的分子基础和基本概念

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 细胞的起源和进化；细胞的起源和进化；第三节第三节 细胞的分子基础。细胞的分子基础。细胞（细胞（cell)-是是生物体形态结生物体形态结构和生命活动构和生命活动的基本单位。的基本单位。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构成生物有机体的基本结构单位；细胞是构成生物有机体的基本结构单位；细胞是代谢与功能的基本单位；细胞是代谢与功能的基本单位；细胞是生物有机体生长发育的基本单位细胞是生物有机体生长发育的基本单位;细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；没有细胞就没有完全的生命。没有细胞就没有完全的生命。基本特点：基本特点：体积小，结构简单，体积小，结构简单，细胞内没有分化为以膜为基细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜；细胞核膜；遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNADNA构成。构成。常见代表：常见代表：有支原体，细菌，放线菌，蓝绿藻等有支原体，细菌，放线菌，蓝绿藻等 真核细胞的形态大小真核细胞的形态大小 真核细胞的基本结构 以脂质及蛋白质成分为基础的以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系生物膜结构系统统 以核酸（以核酸（DNA或或RNA）与蛋白质为主要成分）与蛋白质为主要成分的的遗传信息表达系统遗传信息表达系统 由特异蛋白分子装配构成的由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统细胞骨架系统 核糖体核糖体与胞质溶胶与胞质溶胶原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别（见课本（见课本p14）自学 元素元素 化合物化合物 生物小分子生物小分子 生物大分子生物大分子 水和无机盐水和无机盐 有机小分子有机小分子水：水：占细胞总量的占细胞总量的70%70%左右左右主要作用：主要作用：是无机离子和各种大分子物质的天然溶剂是无机离子和各种大分子物质的天然溶剂 参与细胞各种代谢活动参与细胞各种代谢活动 水能吸收热量，防止细胞内温度的剧烈变水能吸收热量，防止细胞内温度的剧烈变 化，保护作用化，保护作用 维持细胞内外的离子及酸碱平衡维持细胞内外的离子及酸碱平衡存在方式：存在方式：游离水和结合水游离水和结合水 无机盐：无机盐：以离子的状态存在以离子的状态存在 阳离子：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Mg2+等。等。阴离子：阴离子：Cl-、SO42-、PO43-等。等。作用：作用：单糖 脂肪酸 氨基酸 核苷酸1、单糖单糖：单糖单糖：构成寡糖和多糖的基本单位，：构成寡糖和多糖的基本单位，通式通式：（：（CH2O）n，n为整数，从为整数，从3到到7 种类种类：（五碳糖，（五碳糖，C5H10O5）包括核糖和脱氧核）包括核糖和脱氧核 糖，是核酸的组成部分。糖，是核酸的组成部分。：六碳糖，（：六碳糖，（C6H12O6）包括葡萄糖，）包括葡萄糖，是细胞的能源物质。是细胞的能源物质。Six-carbon sugars 2、脂肪酸：、脂肪酸：CH3(CH2)nCOOH软脂酸软脂酸 16碳酸碳酸硬脂酸硬脂酸 18碳酸碳酸3 3、氨基酸：是构成蛋白质的基本单位，组成蛋白质的氨、氨基酸：是构成蛋白质的基本单位，组成蛋白质的氨基酸由基酸由2020种。种。核酸nucleic acid 蛋白质protein 糖类sugars 脂肪fat 核酸的结构组成核酸的结构组成 核酸的分类核酸的分类 DNADNA DNA DNA的三级结构的三级结构 DNADNA的性质的性质 DNADNA的功能的功能 RNARNA 核核 酸酸 的的 结结 构构 组组 成成核酸核酸 nucleic acid核苷酸核苷酸 nucleotide核苷核苷 nucleoside磷酸磷酸 phosphate嘌呤碱嘌呤碱 purine base（A、G）或或 嘧啶碱嘧啶碱 pyrimidine base（C、T、U）（碱基（碱基 base）核糖核糖 ribose 或或 脱氧核糖脱氧核糖 deoxyribose（戊糖（戊糖 amyl sugar）组成核酸的戊糖有两种。组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为所含的糖为-D-2-脱氧核糖；脱氧核糖；RNA所含的糖则为所含的糖则为-D-核糖。核糖。OHHOHHOHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHHOHHD-核糖D-2-脱氧核糖戊糖戊糖:核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖(1)(1)碱基碱基糖之间是糖之间是糖苷键糖苷键(2)(2)糖糖磷磷酸之间是磷酸之间是磷酸酯键酸酯键 核苷酸核苷酸 各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成RNA和和DNA合成的直接原料。合成的直接原料。在体内能量代谢中的作用在体内能量代谢中的作用：ATP能量能量“货币货币”UTP参加糖的互相转化与合成参加糖的互相转化与合成CTP参加磷脂的合成参加磷脂的合成GTP参加蛋白质和嘌呤的合成参加蛋白质和嘌呤的合成第二信使第二信使cAMP ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下：它的结构如下：O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷(ATP)AMPADPATP 在所有的细胞中，经常会发现在所有的细胞中，经常会发现,核苷酸单体中的磷酸在核苷酸单体中的磷酸在AMP和和GMP中很容易被酯化，形成环中很容易被酯化，形成环状的状的cAMP和和cGMP。它们的环。它们的环状磷酯键是一个高能键状磷酯键是一个高能键.cAMP(3,5-环腺嘌呤核苷一磷环腺嘌呤核苷一磷酸酸)和和 cGMP(3,5-环鸟嘌呤核环鸟嘌呤核苷一磷酸苷一磷酸)的主要功能是作为细的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。胞之间传递信息的信使。由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链；链；由核糖核苷酸聚合而成的则称为由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。链。SugarPhosphate135 在多聚核苷酸中，两个核苷酸之间形成的磷酸二酯在多聚核苷酸中，两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为键通常称为35磷酸二酯键。磷酸二酯键。多聚核苷酸链一端的多聚核苷酸链一端的C5带有一个自由磷酸基，称为带有一个自由磷酸基，称为5-磷酸端（常用磷酸端（常用5-P表示）；另一端表示）；另一端C3带有自由的带有自由的羟基，称为羟基，称为3-羟基端（常用羟基端（常用3-OH表示）。表示）。多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是链时，必须注明它的方向是53或是或是35。OHO-O OCH2 TO=PO-35OHOHO-O OCH2 GO=PO-35OHO OCH2OHOH AO=POO-35351PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA脱氧核糖核酸（DNA）Deoxyribonucleic Acid核糖核酸（RNA）Ribonucleic Acid。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息，分子量一般都很大。DNA为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构。DNA主要存在于细胞核、线粒体、叶绿体、质粒和DNA病毒。1）概念概念就是指就是指4种种脱氧脱氧核苷酸的连接及其排列序，核苷酸的连接及其排列序，表示了该表示了该DNA分子的化学构成分子的化学构成。DNA的碱的碱基顺序就是基顺序就是 DNA的一级结构。的一级结构。DNADNA的一级结构的一级结构定义：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。定义：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。（1）由两条相互平行但方向相反多核苷酸链围）由两条相互平行但方向相反多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕构成的右手螺旋结构；绕同一中心轴相互缠绕构成的右手螺旋结构；（2）两链间的碱基遵循碱基互补配对原则想配）两链间的碱基遵循碱基互补配对原则想配对，对，AT；GC.（3）碱基对的排列顺序多种多样，且蕴含着遗）碱基对的排列顺序多种多样，且蕴含着遗传信息。传信息。C-GT-ANIHDNA的分类：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNAA型B型Z型MiMaMaMiMiMaDNA DNA 变性（变性（denaturationdenaturation）当溶液中的当溶液中的DNADNA分子处在分子处在高温高温或或高高pHpH值值条件下条件下,DNA,DNA分分 子中维持双螺旋互补的碱基对之间氢键断裂子中维持双螺旋互补的碱基对之间氢键断裂,DNA,DNA双链立刻双链立刻解离成两条单链解离成两条单链,形成无规则线团形成无规则线团,因而发生性质改变（如因而发生性质改变（如黏度下降，沉降速度增加，黏度下降，沉降速度增加，紫外吸收增加紫外吸收增加等）这一过程被等）这一过程被称为称为DNADNA变性。变性。DNADNA复性（复性（renaturationrenaturation）变性变性DNADNA只要消除变性条件只要消除变性条件(温度温度,pH),pH)，两，两条裂解的单链又可按碱基互补原则条裂解的单链又可按碱基互补原则,重重新形成原来的双螺旋结构，这一过程新形成原来的双螺旋结构，这一过程称为复性称为复性,或称为或称为DNADNA杂交。杂交。