细胞的分子基础和基本概念.ppt

第二章第二章 细胞的概念和分子基础细胞的概念和分子基础1 1可编辑版可编辑版本章内容本章内容第一节第一节 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。2 2可编辑版可编辑版细胞（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。第一节第一节 细胞的基本概念细胞的基本概念3 3可编辑版可编辑版一、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。4 4可编辑版可编辑版5 5可编辑版可编辑版二、原核细胞二、原核细胞 prokaryotic cellprokaryotic cell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6 6可编辑版可编辑版1.支原体是最小最简单的细胞支原体是最小最简单的细胞7 7可编辑版可编辑版2.细菌是典型代表细菌是典型代表8 8可编辑版可编辑版9 9可编辑版可编辑版三、真核细胞三、真核细胞真核细胞的形态大小真核细胞的形态大小1010可编辑版可编辑版三、真核细胞真核细胞的基本结构1111可编辑版可编辑版真核细胞的结构特点真核细胞的结构特点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统生物膜结构系统以核酸（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1212可编辑版可编辑版生物膜结构系统生物膜结构系统1313可编辑版可编辑版遗传信息表达系统遗传信息表达系统1414可编辑版可编辑版细胞骨架系统细胞骨架系统1515可编辑版可编辑版核糖体与胞质溶胶1616可编辑版可编辑版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）1717可编辑版可编辑版第二节 细胞的起源与进化自学1818可编辑版可编辑版第三节第三节 细胞的分子基础细胞的分子基础元素元素 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1919可编辑版可编辑版生物小分子生物小分子水和无机盐水和无机盐有机小分子有机小分子2020可编辑版可编辑版水：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 2121可编辑版可编辑版2222可编辑版可编辑版 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：维持细胞内的酸碱平衡和渗透压维持细胞内的酸碱平衡和渗透压维持细胞内的酸碱平衡和渗透压维持细胞内的酸碱平衡和渗透压.酶的辅助因子及一些功能蛋白质的组成部分酶的辅助因子及一些功能蛋白质的组成部分酶的辅助因子及一些功能蛋白质的组成部分酶的辅助因子及一些功能蛋白质的组成部分.2323可编辑版可编辑版2424可编辑版可编辑版有机小分子有机小分子单糖脂肪酸氨基酸核苷酸2525可编辑版可编辑版1、单糖：、单糖：单糖：构成寡糖和多糖的基本单位，单糖：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：戊糖戊糖（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。己糖己糖：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。有机小分子有机小分子2626可编辑版可编辑版2727可编辑版可编辑版Six-carbon sugars2828可编辑版可编辑版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2929可编辑版可编辑版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。3030可编辑版可编辑版3131可编辑版可编辑版生物大分子核酸nucleic acid蛋白质protein糖类sugars脂肪fat3232可编辑版可编辑版核酸的结构组成核酸的结构组成核酸的分类核酸的分类 DNA DNA DNA DNA的三级结构的三级结构 DNA DNA的性质的性质 DNA DNA的功能的功能 RNA RNA 一、核酸3333可编辑版可编辑版核核酸酸的的结结构构组组成成核酸核酸nucleicacid核苷酸核苷酸nucleotide核苷核苷nucleoside磷酸磷酸phosphate嘌呤碱嘌呤碱purinebase（A、G）或或嘧啶碱嘧啶碱pyrimidinebase（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amylsugar）3434可编辑版可编辑版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。戊糖戊糖:核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖3535可编辑版可编辑版(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 3636可编辑版可编辑版3737可编辑版可编辑版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核苷酸的衍生物核苷酸的衍生物3838可编辑版可编辑版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：（1 1）ATP(ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸腺嘌呤核糖核苷三磷酸)AMPADPATP3939可编辑版可编辑版 cAMP cAMP 和和 cGMP cGMP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-环环腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸)和和 cGMP(3,5-环环鸟鸟嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸)的的主主要要功功能能是是作作为为细细胞之间传递信息的信使。胞之间传递信息的信使。4040可编辑版可编辑版5 5 多聚核苷酸多聚核苷酸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。4141可编辑版可编辑版4242可编辑版可编辑版SugarPhosphate1354343可编辑版可编辑版多聚核苷酸的特点在在多多聚聚核核苷苷酸酸中中，两两个个核核苷苷酸酸之之间间形形成成的的磷磷酸酸二二酯酯键通常称为键通常称为35磷酸二酯键。磷酸二酯键。多多聚聚核核苷苷酸酸链链一一端端的的C5带带有有一一个个自自由由磷磷酸酸基基，称称为为5-磷磷酸酸端端（常常用用5-P表表示示）；另另一一端端C3带带有有自自由由的的羟基，称为羟基，称为3-羟基端（常用羟基端（常用3-OH表示）。表示）。多多聚聚核核苷苷酸酸链链具具有有方方向向性性，当当表表示示一一个个多多聚聚核核苷苷酸酸链时，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。4444可编辑版可编辑版4545可编辑版可编辑版OHO-O OCH2 TO=PO-35OHOHO-O OCH2 GO=PO-35OHO OCH2OHOH AO=POO-35351PPPOHATGpGpTpAOHpG-T-ApGTA4646可编辑版可编辑版4747可编辑版可编辑版核酸的分类脱氧核糖核酸（DNA）Deoxyribonucleic Acid核糖核酸（RNA）Ribonucleic Acid。4848可编辑版可编辑版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.脱氧核糖核酸（DNA）4949可编辑版可编辑版DNA的结构的结构1）概念概念就是指就是指4种脱氧核苷酸的连接及其排列序，种脱氧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5050可编辑版可编辑版DNA DNA 的二级结构的二级结构定义：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。指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。5151可编辑版可编辑版DNA双螺旋结构的要点（1）由由两两条条相相互互平平行行但但方方向向相相反反多多核核苷苷酸酸链链围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）两两链链间间的的碱碱基基遵遵循循碱碱基基互互补补配配对对原原则则想想配配对，对，AT；GC.（3）碱碱基基对对的的排排列列顺顺序序多多种种多多样样，且且蕴蕴含含着着遗遗传信息。传信息。5252可编辑版可编辑版5353可编辑版可编辑版5454可编辑版可编辑版C-GT-ANIH5555可编辑版可编辑版 DNA的分类：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNA5656可编辑版可编辑版A型B型Z型MiMaMaMiMiMa5757可编辑版可编辑版DNA 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。DNA的性质的性质5858可编辑版可编辑版5959可编辑版可编辑版DNA的性质的性质DNADNA复复 性性（renaturationrenaturation）变变 性性DNADNA只只要要消消除除变变性性条条件件(温温度度,pH),pH)，两两条条裂裂解解的的单单链链又又可可按按碱碱基基互互补补原原则则,重重新新形形成成原原来来的的双双螺螺旋旋结结构构，这这一一过过程程称为复性称为复性,或称为或称为DNADNA杂交。杂交。6060可编辑版可编辑版6161可编辑版可编辑版