00细胞及其分子基础细胞0五.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,10 十一月 2026,00细胞及其分子基础细胞0五,一.细胞的基本概念：,(,一,),.,细胞是生命活动的基本单位,细胞是构成有机体的基本单位；,细胞是代谢与功能的基本单位；,细胞是有机体生长发育的基本单位；,细胞是遗传的基本单位；,没有细胞就没有完整的生命。,(,二,),.细胞的基本共性：,所有细胞的化学组成相似；,所有细胞都有,脂质-蛋白质,体系的生物膜；,所有细胞都有由,DNA,-,RNA,构成的遗传装置；,所有细胞都有合成蛋白质的机器-,核糖体,；,所有细胞都以一分为二的方式分裂。,(,三,),.原核细胞与真核细胞：,最小的细胞是支原体,1.原核细胞,(prokaryotic cell),:不含核膜等膜性细胞器的细胞，原核生物包括古(原)细菌和真细菌两类。,真细菌包括绝大多数的原核生物，如,蓝细菌(,cyanobacteria,),和,细菌(,bacteria,),。,拟核/荚膜/中间体/质粒,2.古核细胞,(archaeon),:,即古细菌，是生活在地球上特殊环境下的细菌，有,盐细菌(,halobacteria,),、,硫氧化菌(,sulfolobus,),、,热原质体(,thermoplasma,),和,产甲烷菌,等。,古核细胞的形态结构和遗传结构装置与原核细胞相似，但一些分子的进化特征更接近真核细胞。如,细胞壁不是由含壁酸的肽聚糖构成、古核细胞的核糖体不受抑制真细菌的抗生素的影响、有组蛋白参与构成的核小体、含有,DNA,重复序列、含有内含子、含有与真核细胞序列结构相似的,5s rRNA,。,3.真核细胞,(eukaryotic cell),：含有核膜等膜性结构的细胞器和细胞骨架的细胞。,大量,单细胞生物,(如,原生生物,原生动物,和,单细胞藻类,)和,全部多细胞生物,(,一切动植物,)均为真核细胞。,4.细胞大小：,支原体细胞直径约,0.1-0.3m,；细菌细胞直径约,1-2m,；高等动植物细胞直径约,20-30m,；原生动物细胞直径,约数百到数千微米,。,5.原核细胞和真核细胞的比较:,.结构与功能的比较：,特 征,原核细胞,真核细胞,细胞质膜,有,有,核膜,无,有,染色体,常为一个闭合环状DNA，DNA不与组蛋白结合,开放线状的DNA，DNA与组蛋白结合，可形成光镜下可见的染色体,核仁,无,有,线粒体,无,有,内质网,无,有,高尔基体,无,有,溶酶体,无,有,核糖体,70S,80S,光合作用结构,细菌有菌色素，蓝藻有叶绿素a,植物叶绿体含叶绿素a和b,核外DNA,细菌有裸露的质粒DNA,线粒体DNA，叶绿体DNA,细胞壁,主要成分是氨基糖和壁酸,植物细胞壁含纤维素和果胶，真菌为几丁质,细胞骨架,无,有,增值方式,无丝分裂,有丝分裂为主,.遗传装置与基因表达方式的比较：,特 征,原核细胞,真核细胞,DNA信息量,少,多,DNA分子数,1,2个以上,DNA分子结构,环状,线状,基因组数,1n,2n，多n,基因数,几千,几万,大量的重复DNA序列,无,有,基因中的内含子,无,有,DNA与组蛋白的结合,无或少量与类组蛋白结合,与5种组蛋白结合,核小体-染色质-染色体,无,有,DNA复制的明显周期性,无,有,基因表达的调控,主要以操纵子方式调控,复杂性，多层次性,转录与翻译的时空关系,转录和翻译同时同地进行,核内转录，胞质内翻译,转录后和翻译后大分子加工与修饰,无,有,差别：,细胞壁,液泡,叶绿体,植物细胞与动物细胞,6.细胞与病毒：,真病毒(,virus,蛋白质,+,一种核酸),类病毒(,viroid,仅含有,RNA,),朊病毒(,prion,仅含有蛋白质),二.细胞的分子基础：,原生质,:,构成生命的所有元素。,对生物大分子的结构、功能及其调控网络的分析是了解细胞结构与细胞生命活动的基础。,生物大分子,:,蛋白质、核酸和聚糖。,(一).生物小分子：,构建细胞的单元,1,.无机化合物：,（,1,）,水,：是良好的溶剂；具有高比热。,（,2,）,无机盐,：调节成分；结构成分。,2,.有机小分子：,构成生物大分子的亚单位,（,1,）,糖,功能：.营养物质；.能源储备；,.运输信号；.受体成分。,复合糖,：糖蛋白（N-糖肽键、O-糖肽键）和糖脂,(,2).,脂肪酸,：CH,3,（CH,2,）,n,COOH,一般含一个羧基，该羧基可电离，易形成酯和酰胺。,功能:营养物质和能源物质；,膜组分。,(,3).,氨基酸,：以R基的极性不同分为：,分类：非极性R基氨基酸；,不带电荷的极性R基氨基酸；,带正电荷的R基氨基酸（碱性）；,带负电荷的R基氨基酸（酸性）。,功能：作为结构成分形成蛋白质；,作为能源物质。,(4).,核苷酸,:,含三个基团戊糖、含氮碱基、磷酸1-3,二.生物大分子：,执行细胞的特定功能,1.,核酸,：,.脱氧核糖核酸(,deoxyribonucleic acid,DNA,),组成:脱氧核糖核苷酸以,3,5磷酸二酯键,相连,结构:,Watson,和,Crick,的,DNA,双螺旋结构要点,反向平行的右手双螺旋(直径2,nm,螺距 3.4,nm,每圈10,bp,)；,碱基互补(,AT,；,GC,)；,侧链碱基随机排列(4,n,),链上的大沟是转录因子作用的位点。,功能:储存和传递遗传信息。,(2).,核糖核酸,(,ribonucleic acid,RNA),组成：核糖核苷酸以3,5磷酸二酯键相连,来源：源于,DNA,的转录。,种类：,编码,RNA,：,mRNA,非编码,RNA,:,tRNA,(转运,RNA,)、,rRNA,(核糖体,RNA,)、,snRNA,(核小,RNA,)、,核酶、,miRNA,(小,RNA,)、s,iRNA,(小干扰,RNA,)、,smRNA,(小修饰性,RNA,)、,lncRNA,(微小非编码,RNA,),.信使,RNA(messenger RNA，mRNA,),结构:直线单链。,含量:占全部,RNA,的1%-5%,寿命:几分钟(原核细胞)或几小时,(真核细胞)。,功能:遗传信息从,DNA,传递至蛋白,质的中间体。,特点:三个连续的碱基为一个密码,子。真核生物,mRNA,的两端被,修饰，5端含7-甲基鸟嘌呤，,3端含多聚腺苷酸。,.核糖体,RNA(ribosomal RNA,rRNA),结构：单链内折成多臂环。,含量：占总,RNA,的80%-90%,寿命：几个小时。,类型：真核生物5,S,、5.8,S,、18,S,和28,S,；,原核生物5,S,、16,S,和23,S,。,功能：与一些蛋白结合构成蛋白质合成的场所,.,转运,RNA(transfer RNA,tRNA),结构:单链内折成三叶草结构。,含量:占总,RNA,的5%-10%,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提供,原料运输工具。,特点:3端含三个碱基,5CCA 3,为氨基酸臂,结合氨基酸;,D,环,与氨酰,tRNA,合成酶结合;反密,码子环;假氢尿嘧啶环。,.,snRNA(small nuclear RNA),分布：细胞核中,大小：约70-300个核苷酸长,种类：20种以上，多富含尿嘧啶,(U),功能：参与基因转录产物的加工,剪接,(splicing),.,miRNA:microRNA,是一类长约19-25,nt,的非编码,RNA,，由其70-90,nt,的具发卡结构的前体经,Dicer,酶加工而成。,Dicer,Initiation Step,ATP,ATP,ADP+ppi,ADP+ppi,DICER,KINASE,RdRP,.,siRNA(short interfering RNA):,dsRNA,22nt siRNAs,target,mRNA,secondary,siRNAs,amplification,processing,degradation,recognition,copying,+,processing,spreading,.lncRNA,:其基因占哺乳动物基因组序列的4-9%，初始转录本为大于,200nt,的,RNA,分子，存在于细胞核或细胞质中。,功能：调控基因表达（转录水平或转录后水平）。,例如，引起基因组印记和染色质失活（包括,X,染色体失活）。,.核酶:发现于原生动物四膜虫核仁附近的具有酶活性的,RNA,。参与r,RNA,前体的切割,。有锤头状核酶和发卡状核酶等。,2.,蛋白质,：,组成:氨基酸以肽键相连而成的直线结构。,结构:,一级结构,:以肽键为主键的多肽链中氨基酸的排列顺序,(,N,端,C,端),二级结构,:指肽链上相邻氨基酸残基间主要靠氢键维持重,复有序的空间结构有,-螺旋,(-角蛋白),、,-折,叠,(免疫球蛋白轻链),三股螺旋,为胶原蛋白独有,.,蛋白质三级结构,:,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,以疏水键、酯键、氢键、离子键和二硫键维持。,蛋白质只有在三级结构的基础上才具有活性。,蛋白质四级结构,:,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)亚基间常以氢键、疏水键和离子键相连。,.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,结构。,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,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,结构受到破坏，蛋白质的天然生物活性丧失,其他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:,功能取决于其结构,螺旋-环-螺旋、亮氨酸拉链、二聚体、复合体等。磷酸化及去磷酸化修饰等。,.,酶,:具有催化功能的蛋白质或核酸。,酶的特性:高度的催化效能；,高度的专一性；,高度的不稳定性。,.蛋白质折叠:分子伴侣,(molecular chaperone),.蛋白质的功能：,.催化功能（蛋白酶）,.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）,.机械支持（胶原蛋白）,.免疫保护（抗体）,.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）,3.,多糖,:,存在于细胞膜表面和细胞间质，构成生物信息的来源。,(1)糖蛋白,(glycoprotein):,共价结合糖的蛋白质,糖链和肽链的连接有两种方式,N,-糖肽键,和,O,-糖肽键,两种。,N,-糖肽键是指糖碳原子上的羟基与肽链上的天冬酰胺的酰胺基脱水缩合形成糖苷键。,N,-糖肽键连接的糖均含5糖核心结构,2个-,N,-乙酰葡萄糖胺,(GlcNAC),+,3个甘露糖,(Man),。,O,-糖肽键是指糖碳原子上的羟基与肽链上的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸等氨基酸上的羟基脱水缩合而成。,O,-糖肽键连接的糖链短，但种类多，多见的是-,N,-乙酰半乳糖胺与丝氨酸或苏氨酸的羟基相连形成,O,-糖链。,有的糖蛋白只含,N,-糖链；有的糖蛋白只含,O,-糖链；但有些糖蛋白既含,N,-糖链，又含,O,-糖链。,(2)糖脂,(glycolipid):,有鞘糖脂、甘油糖脂、磷酸多萜醇衍生糖脂和类固醇衍生糖脂四类。,糖基磷脂酰肌醇化,(GPI),蛋白,