第二章-细胞的起源与进化和第三章课件

第二章 细胞的起源与进化 目前的观点认为，地球上目前的观点认为，地球上所有生物的细胞都来源于所有生物的细胞都来源于同一个祖同一个祖先先细胞。并认为这个祖先细胞是通细胞。并认为这个祖先细胞是通过过进化进化的方式产生的。的方式产生的。1 1 1 1、从分子到细胞、从分子到细胞、从分子到细胞、从分子到细胞2 2 2 2、从原核细胞到真核细胞、从原核细胞到真核细胞、从原核细胞到真核细胞、从原核细胞到真核细胞3 3 3 3、从单细胞生物到多细胞生物、从单细胞生物到多细胞生物、从单细胞生物到多细胞生物、从单细胞生物到多细胞生物细胞的起源与进化的细胞的起源与进化的三个阶段三个阶段：一、原始生命的诞生一、原始生命的诞生一、原始生命的诞生一、原始生命的诞生生命源自于海洋！生命源自于海洋！生命源自于海洋！生命源自于海洋！简单元素简单元素简单元素简单元素（C C C C、H H H H、O O O O）无机小分子无机小分子无机小分子无机小分子自然自然自然自然条件条件条件条件有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子核核核核 酸酸酸酸 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 原始生命原始生命原始生命原始生命界膜界膜界膜界膜包裹包裹包裹包裹多分子体系多分子体系多分子体系多分子体系第一节 细胞的起源二、细胞的发生二、细胞的发生二、细胞的发生二、细胞的发生（一）（一）多聚体的形成多聚体的形成 有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸肽键肽键磷酸二酯键磷酸二酯键多肽多肽多肽多肽RNARNARNARNA指导合成蛋白质指导合成蛋白质指导合成蛋白质指导合成蛋白质（二）（二）细胞膜的出现细胞膜的出现磷脂分子可以自装配，随机包含了核酸和蛋白磷脂分子可以自装配，随机包含了核酸和蛋白（三）（三）原始细胞的诞生原始细胞的诞生原始生命原始生命-原始细胞原始细胞-原核细胞（蓝藻）原核细胞（蓝藻）原原原原 始始始始 细细细细 胞胞胞胞包围细胞的包围细胞的包围细胞的包围细胞的细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜储存遗传信息的储存遗传信息的储存遗传信息的储存遗传信息的DNADNADNADNA指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的RNARNARNARNA制造蛋白质的制造蛋白质的制造蛋白质的制造蛋白质的核糖体核糖体核糖体核糖体原原原原 核核核核 细细细细 胞胞胞胞氧与代谢关系的变化氧与代谢关系的变化氧与代谢关系的变化氧与代谢关系的变化细胞膜内陷成细胞膜内陷成细胞膜内陷成细胞膜内陷成细胞器细胞器细胞器细胞器细胞核细胞核细胞核细胞核的出现的出现的出现的出现真真真真 核核核核 细细细细 胞胞胞胞第二节 细胞的进化是由一个核酸分子是由一个核酸分子(DNA(DNA或或RNA)RNA)与蛋白质构成的核酸与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体蛋白质复合体一、病毒一、病毒（virusvirus）是是是是非细胞非细胞非细胞非细胞形态的有机体形态的有机体形态的有机体形态的有机体细胞膜细胞膜RNARNA核糖体核糖体DNADNA（一）支原体（一）支原体（mycoplasmamycoplasma）：最小、最简单的细胞）：最小、最简单的细胞（二）细菌（二）细菌（bacteriumbacterium）中间体中间体细菌壁细菌壁DNADNA核糖体核糖体二、原二、原 核核 细细 胞胞光光镜镜下下结结构构细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核电电镜镜下下结结构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网内质网高尔基复合体高尔基复合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体核糖体中心粒中心粒微管微管微丝微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基本结构基本结构三、真核细胞三、真核细胞四、原核细胞与真核细胞的比较四、原核细胞与真核细胞的比较比较项目比较项目比较项目比较项目原核细胞原核细胞原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小较小较小(1-10 m)(1-10 m)较大较大(10-100 m)(10-100 m)细胞核细胞核无核膜和核仁，为拟核无核膜和核仁，为拟核有核膜和核仁，为真核有核膜和核仁，为真核DNADNA呈环状，位于细胞质中，不与呈环状，位于细胞质中，不与蛋白质结合蛋白质结合位于细胞核内，很长，与蛋白位于细胞核内，很长，与蛋白质结合构成染色体质结合构成染色体细胞壁细胞壁由肽聚糖构成由肽聚糖构成由纤维素构成（植物细胞）由纤维素构成（植物细胞）细胞器细胞器有核糖体，为有核糖体，为70S70S有内质网、高尔基复合体、溶有内质网、高尔基复合体、溶酶体、线粒体等，核糖体为酶体、线粒体等，核糖体为80S80S细胞质细胞质无细胞骨架，无胞质流动、胞无细胞骨架，无胞质流动、胞吞作用和胞吐作用，无中心粒吞作用和胞吐作用，无中心粒有细胞骨架，有胞质流动、胞有细胞骨架，有胞质流动、胞吞作用和胞吐作用，有中心粒吞作用和胞吐作用，有中心粒运动运动简单原纤维及鞭毛简单原纤维及鞭毛纤毛和鞭毛纤毛和鞭毛转录、翻译转录、翻译“同时同地同时同地”，连续进行，连续进行“异时异地异时异地”，转录在核内，转录在核内，翻译在细胞质内翻译在细胞质内细胞分裂细胞分裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂和减数分裂（具有丝分裂和减数分裂（具有丝有丝分裂器分裂器）第三章 细胞的基本特征1 1、细胞的分子基础、细胞的分子基础2 2、细胞的结构特征、细胞的结构特征3 3、细胞的生命特征、细胞的生命特征主要内容：主要内容：元元素素组组成成C C、H H、O O、N N、S S、P PClCl、K K、NaNa、CaCa、MgMg、FeFe其它微量元素其它微量元素分分子子组组成成小分子物质小分子物质大分子物质大分子物质无机小分子无机小分子有机小分子有机小分子水（细胞质量的水（细胞质量的70%70%）无机盐无机盐单糖单糖脂肪酸脂肪酸氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸核核 酸酸蛋白质蛋白质脂类脂类多糖多糖第一节 细胞的分子基础无机小分子无机小分子无机小分子无机小分子水水水水 细胞中含量最大（细胞中含量最大（70%70%），极性小分子，），极性小分子，良好溶剂，是细胞内生化反应的场所。良好溶剂，是细胞内生化反应的场所。游离水游离水游离水游离水结合水结合水结合水结合水无机盐无机盐无机盐无机盐以以以以离子离子形式存在形式存在形式存在形式存在种类种类种类种类阴离子：阴离子：阴离子：阴离子：ClCl-,SO,SO4 42-2-,PO,PO4 43-3-,HCO,HCO3-3-等等等等阳离子：阳离子：阳离子：阳离子：NaNa+,K,K+,Ca,Ca2+2+,Fe,Fe2+2+,Mg,Mg2+2+等等等等功能功能功能功能a a a a、维持细胞内外液的、维持细胞内外液的、维持细胞内外液的、维持细胞内外液的渗透压渗透压和和和和PHPH值值b b b b、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白质结合蛋白质（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或（如血红蛋白）或类脂类脂（如磷脂）（如磷脂）（如磷脂）（如磷脂）一、细胞的小分子物质一、细胞的小分子物质（一）单糖（一）单糖（一）单糖（一）单糖 (monosaccharide)(monosaccharide)(monosaccharide)(monosaccharide)通式通式通式通式(2 2)的正整数的正整数功能功能功能功能细胞细胞主要主要的营养的营养物质，组成简单多糖物质，组成简单多糖 动物细胞内动物细胞内-糖原糖原 植物细胞内植物细胞内-淀粉淀粉有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子能量贮存形式能量贮存形式有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子（二）脂肪酸（二）脂肪酸（二）脂肪酸（二）脂肪酸(fatty(fatty(fatty(fatty acid)acid)acid)acid)通式通式通式通式CHCHCHCH3 3 3 3(CH(CH(CH(CH2 2 2 2)n n n nCOOH COOH COOH COOH n n n n为为为为1020102010201020的偶数的偶数的偶数的偶数疏水性疏水性疏水性疏水性亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺亲水性，易形成酯和胺主要功能主要功能主要功能主要功能2 2 2 2、参与细胞膜的主要成分参与细胞膜的主要成分磷脂磷脂的组成的组成（兼性分子，同时具有疏水端和亲水端）（兼性分子，同时具有疏水端和亲水端）1 1、营养价值较高的营养物质、营养价值较高的营养物质（三）氨基酸（三）氨基酸（三）氨基酸（三）氨基酸(amino acid)(amino acid)(amino acid)(amino acid)碱性的氨基碱性的氨基碱性的氨基碱性的氨基侧链侧链侧链侧链酸性的羧基酸性的羧基酸性的羧基酸性的羧基2020种常见氨基酸参与合成蛋白质种常见氨基酸参与合成蛋白质共同结构共同结构共同结构共同结构含有氨基的有机酸，差别主含有氨基的有机酸，差别主要是要是R R侧链侧链的不同的不同主要功能主要功能主要功能主要功能有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子（四）核苷酸（四）核苷酸（四）核苷酸（四）核苷酸 (nucleotide)(nucleotide)(nucleotide)(nucleotide)核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸戊戊戊戊 糖糖糖糖核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖磷磷磷磷 酸酸酸酸含氮碱基含氮碱基含氮碱基含氮碱基嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子化学组分化学组分化学组分化学组分主要功能主要功能主要功能主要功能1 1、参与细胞内反应的能量传递、参与细胞内反应的能量传递2 2、构成核酸的基本单位，贮存、传递生物信息、构成核酸的基本单位，贮存、传递生物信息胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T T胞嘧啶胞嘧啶 C C 尿嘧啶尿嘧啶 U U鸟嘌呤鸟嘌呤 G G腺嘌呤腺嘌呤 A A单糖单糖单糖单糖氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸有有有有机机机机小小小小分分分分子子子子多糖多糖多糖多糖蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质核酸核酸核酸核酸生生生生物物物物大大大大分分分分子子子子糖苷键糖苷键肽键肽键磷酸二酯键磷酸二酯键二、细胞的大分子物质二、细胞的大分子物质蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键肽键，依次缩合而形成的多肽链，依次缩合而形成的多肽链肽肽 键键肽肽 键键侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链侧链主链主链（一）蛋白质（一）蛋白质（一）蛋白质（一）蛋白质 （proteinproteinproteinprotein）蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构1.1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(primary structure)(primary structure)具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以肽键为主键或二硫键为副键连接起来的线性多肽链2.2.2.2.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondary structure)(secondary structure)(secondary structure)(secondary structure)在一级结构的基础上，借在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间在氨基酸残基之间连接，使多肽链折曲的结构。分连接，使多肽链折曲的结构。分a-螺旋、-折叠片层、三股螺旋三种类型3.3.3.3.蛋白质的三级结构（蛋白质的三级结构（蛋白质的三级结构（蛋白质的三级结构（tertiary structuretertiary structuretertiary structuretertiary structure）在二级结构的基础上借在二级结构的基础上借氢键、酯键、离子键、疏水键再行折叠再行折叠4.4.蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(quaternary (quaternary structure)structure)2条以上呈独立三级结构的多肽链借氢键相互形成更复杂的空间结构血红蛋白血红蛋白 蛋白质的一、二、三级蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化。结构都是单条多肽链的变化。只有只有一条一条多肽链的蛋白质，多肽链的蛋白质，须在须在三级结构三级结构的水平才表现的水平才表现出生物活性。出生物活性。由由两条或多条两条或多条肽链构成肽链构成的蛋白质，必须构成的蛋白质，必须构成四级结四级结构构，方能表现出生物活性。，方能表现出生物活性。活性中心活性中心蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构1.1.蛋白质是细胞和组织的主要结构成分蛋白质是细胞和组织的主要结构成分2.2.作为载体，运输物质，传递化学信号作为载体，运输物质，传递化学信号3.3.参与收缩运动参与收缩运动4.4.调节免疫防御作用调节免疫防御作用5.5.作为酶催化生物体内各种化学反应作为酶催化生物体内各种化学反应蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能是生是生物遗传的物质基础物遗传的物质基础1 1、核酸的种类、核酸的种类脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）核核 糖糖 核核 酸（酸（RNARNA）DNADNA RNARNA戊戊 糖糖 脱氧核糖脱氧核糖 核核 糖糖结结 构构碱碱 基基A G C A G C T T A G C A G C U U双双 链链 单单 链链行使功能部行使功能部位位细胞核内细胞核内 细胞核外细胞核外功功 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（二）核酸（二）核酸（二）核酸（二）核酸 （nucleic acidnucleic acidnucleic acidnucleic acid）2 2、DNADNA的结构与功能的结构与功能二级结构：二级结构：WatsonWatson和和 CrickCrick提出的提出的DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型一级结构：一级结构：DNADNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序分子中脱氧核苷酸的排列顺序3.4nm3.4nm含含1 10 0个个碱碱基基对对3603601.DNA分子是由两条相互平行平行、方向相反相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=TA=T，G G三三C C）以氢键相连3.相邻碱基对旋转36，间距0.34nm，一个螺旋包含10个碱基旋转360，螺距为3.4nmDNADNA的功能的功能携带并传递遗传信息携带并传递遗传信息 RNARNA为单链，也可自身回折形成局部假双链。为单链，也可自身回折形成局部假双链。分分分分 类类类类信使信使 RNA,mRNARNA,mRNA转运转运 RNA,tRNARNA,tRNA核糖体核糖体 RNA,rRNARNA,rRNA3 3、RNARNA的结构与功能的结构与功能mRNA mRNA tRNA tRNA rRNArRNA细胞中含量细胞中含量5%10%5%10%5%10%5%10%最大，最大，80%80%以上以上分子量分子量大小悬殊大小悬殊 约有约有70807080个单核苷酸个单核苷酸 最最 大大结构特征结构特征 基本上呈线形，基本上呈线形，局部呈双链，形局部呈双链，形成发夹式结构成发夹式结构呈三叶草形，柄部和基部呈双呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部螺旋结构，柄部3 3有有CCACCA三个三个碱基，其相对端呈环形，称反碱基，其相对端呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为密码环，中央有三个碱基，为反密码子反密码子线形，某些节段线形，某些节段可能成双螺旋结可能成双螺旋结构构功能作用功能作用 转录转录DNADNA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mRNAmRNA的特定位的特定位点，特定的点，特定的tRNAtRNA运输特运输特定的氨基酸定的氨基酸蛋白质合成场蛋白质合成场所的核糖体的所的核糖体的组成成分组成成分三种三种三种三种RNARNARNARNA分子的结构特征和功能比较分子的结构特征和功能比较分子的结构特征和功能比较分子的结构特征和功能比较细胞由细胞由原生质原生质构成，其中不同构成，其中不同组分、结构按形态分为三类：组分、结构按形态分为三类：颗粒状颗粒状线状线状膜状膜状不同种类细胞大小、数目、形态存在差异，与功能相适应不同种类细胞大小、数目、形态存在差异，与功能相适应.第二节细胞的结构特征光镜、电镜下细胞结构分类光镜、电镜下细胞结构分类光光镜镜下下结结构构细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核电电镜镜下下结结构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网内质网高尔基复合体高尔基复合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体核糖体中心粒中心粒微管微管微丝微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 膜相结构的重要意膜相结构的重要意义义分隔细胞内各种不同功能的酶，将某一功能有分隔细胞内各种不同功能的酶，将某一功能有关的酶系统集中在一定区域内，使它们更为有关的酶系统集中在一定区域内，使它们更为有效的发挥功能活性，即膜相结构的效的发挥功能活性，即膜相结构的区域化作用区域化作用一、新陈代谢是细胞的基本生命特征一、新陈代谢是细胞的基本生命特征二、细胞是生命生长、发育和繁殖的基础二、细胞是生命生长、发育和繁殖的基础三、遗传性是细胞的重要生命特征三、遗传性是细胞的重要生命特征四、细胞生命的进化四、细胞生命的进化第三节 细胞的生命特征