细胞的概念和分子基础.ppt

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1、第二章细胞的概念和分子基础,Cell and Molecular Basis,学习的目的和要求,1.掌握原核细胞与真核细胞的异同；细胞的化学与分子组成；核酸、蛋白质的分子结构特点。 2.熟悉原核细胞和真核细胞的结构和功能特点；核酸、蛋白质分子的种类和生物学功能。 3.了解生命的分子起源、细胞的形成和进化；核酶和非编码调节性RNA 。,主要内容：,第一节 细胞的基本概念 第二节 细胞的分子基础 第三节 细胞的起源与进化,第一节 细胞的基本概念,一、细胞是生命活动的基本单位 二、原核细胞 三、真核细胞 四、非细胞生命形态病毒,一、细胞是生命活动的基本单位,细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位。,

2、 细胞是构成有机体的基本单位； 细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位； 细胞是有机体生长与发育的基础； 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 ； 没有细胞就没有完整的生命。,（一）细胞的概念,（二）细胞的分类,细胞分为三大类型,原核细胞 古核细胞 真核细胞,早期细胞分为两大类,原核细胞（prokaryotic cell） 真核细胞（eukaryotic cell）,1990年，生物界被划分为三个域,细菌域（bacteria） 古菌域（archaea） 真核域（eukarya）,Cell and Molecular Basis,原核细胞（prokaryotic cell） 真

3、核细胞（eukaryotic cell） 近20年研究,原核生物分为二大类型： 古细菌（archaeobacteria) 真细菌（eubacteria）,早期分为两大类：,生物三域分类的系统树,Cell and Molecular Basis,（1）结构简单 DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核环。 细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体（70S） （2）体积小：直径约为1到数个微米。,二、原核细胞,特点：,支原体（mycoplasma） 衣原体（chlamydia） 细菌（bacteria） 蓝藻又称蓝细菌（cyanobacterium）,主要代表：,大 小：通常为0.10.3m。 细胞膜：

4、由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁 。 DNA：呈环形双链，胞质内分散存在，指导约400种蛋白合成。,（一）支原体（mycoplasma）是最小最简单的细胞,肺炎支原体,支原体模型,（二）细菌 原核细胞的典型代表,细胞壁：位于细菌外表面，主要成分为肽聚糖。 细胞膜：由脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间体。 细胞质： DNA：环状分子，很少有重复序列，无内含子 。 质粒（plasmid）：能够独立于基因组DNA以外，自我复制的环状结构。,有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。,核糖体：大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。,Cell and Molecular Basis,细菌结构示意

5、图,Cell and Molecular Basis,葡萄球菌,弧形霍乱菌,具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜系统； 也有真核生物的特征：以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白。,（三）古细菌（archaebacteria）,一类很特殊的细菌，多生活在极端环境中，如高温、高盐环境。,还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。,代表性古细菌：,极端嗜热菌（themophiles）：能生

6、长在90以上的高温环境。 极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。 极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，生活在火山地区的酸性热水中。 极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值810。,在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌,美国加州金矿毒液中的耐酸细菌,红海盐滩上的耐盐细菌,三、 真核细胞,（一）真核细胞的形态与大小,形 态：多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关。 大 小：差异很大，与细胞类型有关 。,细胞的形态多种多样：

7、,球形、椭圆形、 立方形、扁平形、梭形、 星形、多角形等。,原核细胞直径平均： 110m； 真核细胞直径平均： 330m； 某些不同来源的细胞大小变化很大： 人卵细胞：直径0.1mm； 鸵鸟卵细胞：直径5cm; 同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小；,细胞的大小：,1m=102cm=103mm=106m=109nm=1010A0,差别大：,鸵鸟蛋1015cm,支原体0.1um,一般细胞：1020m之间（光镜）,黑龙江省大庆市全兴鸵鸟养殖场一只8岁的鸵鸟产下一枚2.44公斤巨蛋，比一般的鸵鸟蛋（1.2公斤至1.5公斤）大出很多，相当于40个普通鸡蛋的重量。,光学显微镜下的

8、三部结构 细胞膜（cell membrane） 细胞质（cytoplasm） 细胞核（nucleus）,细胞膜,细胞质,细胞核,（二）真核细胞的基本结构,动物细胞结构模式图,Cell and Molecular Basis,电镜下结构,膜相结构,非膜相结构,细胞膜,内质网,高尔基复合体,线粒体,溶酶体,过氧化氢体,核膜,核糖体,中心粒,微管,微丝,中等纤维,细胞质基质,核仁,染色质,核基质,电子显微镜下的两相结构,以脂质及蛋白质成分为基础的膜系统结构生物膜系统； 包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化氢体及核膜等。,真核细胞的基本结构特点：,以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息

9、表达系统结构遗传信息表达结构系统； 真核细胞储存信息的DNA是与蛋白质结合而存在，DNA与蛋白质结合与包装程度。决定了DNA复制和遗传信息的表达。 遗传信息的流向是由DNA RNA (mRNA) 蛋白质。 核糖体（ribosome）是合成蛋白质的机器 。,由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系细胞骨架系统。 由一系列纤维蛋白组成的网状结构系统，包括细胞骨架与核骨架。,细胞质溶胶 细胞质中除细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。,原核细胞与真核细胞的比较,特征,原核细胞,真核细胞,细胞大小,较小（110m）,较大（10100 m）,细胞核,无核仁和核膜,有核

10、仁和核膜,细胞器,无（除核糖体外）,有各种细胞器,核糖体,70S（50S+30S）,80S（60S+40S）,染色体,只有一条DNA，DNA裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合，染色体为单数。,有几条DNA，DNA与组蛋白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。,内膜系统,简单,复杂,细胞骨架,无,有微管，微丝，中间纤维,细胞壁,主要组分为肽聚糖,主要组分为纤维素,转录和翻译,出现在同一时间和地点（细胞质中）,出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）,细胞分裂,无丝分裂,有丝分裂和减数分裂,四、病 毒,在生物界中，病毒（virus）是唯一非细胞形态的生命体。 特点： 在活细胞内才能表现出它们的基本生

11、命活动。 在电子显微镜下才能看到。,结构:核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体； 分类：根据病毒的核酸类型可分两大类： DNA病毒 RNA病毒 更简单的： 类病毒（viroid）:仅由感染性的RNA构成； 朊病毒（prion）:仅由感染性的蛋白质亚基构成；,副流感病毒,乙肝病毒DNA模型图,美国疾控中心通过显微镜拍摄的照片展示了呈阴性反应的猪流感病毒,根据宿主不同：,动物病毒 植物病毒 细菌病毒 噬菌体,脊髓灰质炎病毒 球形病毒,烟草花叶病毒 线形病毒,T4噬菌体 蝌蚪形病毒,第二节 细胞的分子基础,一、生物小分子 二、生物大分子,细胞是生物体的形态结构和功能的基本单位。 原生质（prot

12、oplasm）构成细胞的物质。 组成原生质的化学元素有50多种。,组成原生质的基本元素： C .H .O. N 占90%； S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe占9% 微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等,细胞的成份,生物大分子,生物小分子,核酸 蛋白质 酶,无机化合物,水 无机盐,有机化合物,碳化合物 糖 脂肪酸 氨基酸 核苷酸,1 . 水 水在细胞中以两种形式存在： 游离水，约占95； 结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，约占45。 作用：溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。,一、生物小分子,（一）水和无机盐是细

13、胞内的无机化合物,水分子结构模型,2 . 无机盐 无机盐含量少，约占细胞总重的1 细胞中常见的无机离子包括两大类： 阴离子：主要的阴离子有Cl、PO4、HCO3 阳离子：主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+,无机盐的生理功能： （1）调节细胞渗透压，促使细胞吸水、排水 （2）调节pH值 （3）酶的活化剂和功能因子(辅酶和辅基) （4）某些有机物的组份 如磷酸 (PO4)、叶绿素（Mg）、血红素（Fe2）,有机小分子是分子量在1001000碳化合物 单糖 脂肪酸 氨基酸 核苷酸,（二）有机小分子是组成生物大分子的亚单位,结构

14、：由碳、氢、氧三种元素组成，所以又称为碳水化合物(carbohydrate) （CH2O）n 功能：糖是细胞的能源和多糖的亚基,1. 单糖,-D-葡萄糖 -D-葡萄糖,葡萄糖的开链结构,多糖淀粉,结构：有两个不同的部分组成 一端是疏水性的长烃链 另一端是亲水性的羧基(一COOH)功能：构成细胞膜的组分,2. 脂肪酸,结构：羧基 氨基,与同一个碳原子连接,3. 氨基酸,功能：蛋白质的亚单位,结构：含氮环化物 五碳糖 磷酸基团 功能：核酸的亚单位。,4. 核苷酸,氨基酸 氨基酸是蛋白质的亚基。 核苷酸 核苷酸是核酸的亚基。,二、生物大分子,生物大分子由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、

15、蛋白质和多糖。,核酸,脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）,核糖核酸(ribonucleic acid，RNA),分子量10 0001000 000 (一) 核酸携带遗传信息,生物大分子,1核酸的化学组成,核酸的基本单位,戊 糖,磷 酸,含氮有机碱,核 糖,脱氧核糖,嘧 啶：T U C,嘌 呤：A G,（碱基）,单核苷酸,核苷酸的组成单位,碱 基,嘧 啶,胞嘧啶 C cytosine,胸腺嘧啶 T thymine,碱 基,5 ,1,2 ,3 ,4 ,核糖,2 ,5 ,1,2 ,3 ,4 ,脱氧核糖,三个部分连接方式：,1、碱基与戊糖第1碳原子结合糖苷键,（C1、N

16、9 和C1、N1）化合物核苷,2、磷酸与核苷中的戊糖第5碳原子结合脂键,化合物核苷酸（脱氧核苷酸）,H2O,核 苷,H2O,单 核 苷 酸,核糖,脱氧,糖苷键,核 苷,酯 键,单 核 苷 酸,3,核苷酸的种类（按所含碱基分类）：,腺苷酸 AMP 鸟苷酸 GMP 胞苷酸 CMP 尿苷酸 UMP,核糖,脱氧核糖,脱氧腺苷酸 dAMP 脱氧鸟苷酸 dGMP 脱氧胞苷酸 dCMP 脱氧胸苷酸 dTMP,多核苷酸链的连接：,各个核苷酸中戊糖第5碳原子（C-5）的磷酸与另一个核苷酸戊糖第3碳原子（C-3）以磷酸二脂键相连，通过3 5磷酸二脂键首尾相接,多核苷酸链。,H2O,DNA和RNA在化学组成上的异同

17、,一级结构： DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。 二级结构： Watson和 Crick提出的 DNA双螺旋结构模型,Watson和 Crick的DNA双螺旋结构模型,DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。 两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三C）以氢键相连。 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3.4nm。 DNA双螺旋结构比较稳定。 A-DNA（ 低湿度）， B-DNA （高湿度） Z-DNA（左手螺旋）。,3.4nm,含10个碱基对,DNA双螺旋结构模型,DNA的结构,DNA Model

18、s,DNA的双螺旋结构易受环境因素特别是湿度所影响。 低湿度时呈A型A-DNA 高湿度时呈B型B-DNA 左手螺旋的DNAZ-DNA,右手螺旋,DNA的种类,B型 A型 Z型,旋转方向 右旋 右旋 左旋 核苷酸数/每圈 10 10.9 12 螺 距 3.38 nm 3. 2 nm 4.46nm,Z-DNA：磷酸骨架呈Z型曲折。,功能：主要存在基因组中，具有控制功能区,段，可能参与基因的调控，可能与基,因重组有关。,DNA有三种主要构象：,（2）DNA的功能,DNA的主要功能是储存、复制和传递遗传信息。 DNA分子中只有四种核苷酸，但核苷酸的数量巨大，随机排列组合，决定了DNA分子的复杂性和多样

19、性，也决定了遗传信息的多样性生物种类的多样性。,遗传信息的复制：DNA分子中所携带的遗传信息通过复制传递给子代细胞，复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，新形成的子代DNA分子在碱基序列上与亲代DNA分子完全相同。,遗传信息的传递：DNA分子所携带的遗传信息通过转录传递给RNA，再通过翻译合成蛋白质，决定细胞的生物学行为。,RNA分子以单链形式存在，在部分区域折叠并按碱基互补配对原则形成双链发夹结构。,3.RNA,RNA发夹结构模式图,DNA和RNA核苷酸结构成分的比较,C T,G A,同上 同上,同上,DNA,RNA,戊 糖,脱氧核糖 核 糖,碱 基,A G C T A G C U,

20、磷 酸,磷 酸,磷 酸,核苷酸种类,脱氧腺苷酸（dAMP) 腺苷酸（AMP） 脱氧鸟苷酸（dGMP) 鸟苷酸（GMP） 脱氧胞苷酸（dCMP) 胞苷酸（CMP） 脱氧胸苷酸（dTMP) 尿苷酸（UMP）,结 构,双 链 单 链,存在部位,主要存在细胞核中 主要存在细胞质中,功 能,储存，复制和传递遗传信息 与遗传信息表达有关,DNA与RNA的区别,RNA发夹结构模式图,动物细胞内主要含有的RNA种类及功能,（1）信使核糖核酸(message RNA，mRNA),约占RNA总量的1%5% mRNA指导特定蛋白质合成的过程称为翻译 (translation)。 mRNA分子中每三个相邻的碱基组成一

21、个密码子(codon)，由密码子确定蛋白质中氨基酸的排列顺序。,原核细胞的mRNA为多顺反子(polycistron)，即一分子RNA有时可携带几种蛋白质的遗传信息，能指导合成几种蛋白质。 真核细胞中的mRNA是单顺反子(monocistron)，每分子RNA只携带一种蛋白质遗传信息，只能作为一种蛋白质合成的模板。,mRNA在其5端和3端都各有一段由30到数百个核苷酸组成的非翻译区(untranslated region，UTR)，中间则是具有编码蛋白质功能的编码区。 UTR是蛋白质翻译调控的重要靶点之一。,（2）核糖体RNA（ribosome RNA，rRNA）,rRNA是细胞内含量最多的R

22、NA，占细胞总RNA的80%90% 。 原核生物核糖体（70S） 大亚基：50S 小亚基：30S 真核生物核糖体（80S） 大亚基：60S 小亚基：40S,小亚基30S：16S rRNA +21种蛋白质,原核生物核糖体（70S）,大亚基50S：23S rRNA,5S rRNA,+36种蛋白质,小亚基40S：18S rRNA +30种蛋白质,真核生物核糖体（80S）,大亚基60S：28S rRNA,5.8S rRNA,5S rRNA,+49种蛋白质,含 量：总RNA的5%10%。 结构特点： 单链结构，部分折叠，整个分子结构呈三叶草形。 3端有CCA三个碱基，与特定氨基酸结合。 反密码环上的三个

23、碱基组成反密码子（anticodon），与mRNA上密码子互补结合，参与蛋白质合成。 功 能：转运特定的氨基酸，参与蛋白质合成。, 转移核糖核酸（transfer RNA, tRNA）,转运核糖核酸(transfer RNA，tRNA）,mRNA tRNA rRNA,细胞中含量,5%10% 5%10% 80%90%,分子量,（15) 1052X 106 ( 2.43) 104 (0.361.1) 106 大小悬殊 约有7080个单核苷酸,沉降系数,6S25S 4S 5.8S 、18S、28S,结构特征,存在场所,细胞质或核糖体 细胞质或核糖体 细胞中的核糖体,功能作用,三种RNA分子的结构特征

24、和功能作用,基本上呈线形，局部呈双链，形成发夹式结构。,呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部3，有CCA三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。,线形，某些节段可能成双螺旋结构。,转录DNA中的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板。,运输活化的氨基酸到核糖体上的mRNA的特定位点，特定的tRNA运输特定的氨基酸。,为蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。,组成：长约70300nt。 含量：不及总RNA的1，但其拷贝(copy)数多得惊人。 功能：参与基因转录产物的加工（20多种），富含尿苷酸U-snRNA ，与特异蛋白结合成剪接体U-snRNP。,（4

25、）小核RNA（ small nuclear RNA snRNA）：,组成：长约2125nt的非编码RNA，具有发夹结构。 功能：抑制靶基因的蛋白质合成或促进靶细胞的mRNA降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。,（5）微小RNA（ microRNA, miRNA）：,miRNA的形成与作用机制,在Dicer酶（双链RNA专一性RNA内切酶）的作用下，miRNA前体被剪切成2125个核苷酸长度的成熟双链miRNA非对称基因沉默复合物靶基因mRNA3端UTR互补结合： miRNA通过抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的mRNA降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。,组 成：含2930个

26、核苷酸。 主要存在部位：哺乳动物睾丸的生殖细胞中 。 功 能：参与基因的表达调节，发挥RNA沉默（RNA silencing）效应 。,（6）piRNA（Piwi-interacting RNA）,具有酶活性的RNA分子。 功 能： 核酶的底物是RNA分子，它们通过与序列特异性的靶RNA分子配对而发挥作用。,（7）核酶（ribozyme）,核酶（ribozyme）是一类有酶催化活性的RNA分子，具有自我剪切和催化功能，亦称RNA催化剂。,核酶是既能特异识别又能特异切割小分子RNA的核酸内切酶，核酶的底物为RNA分子，其特异性序列通过碱基配对识别并结合靶RNA，催化裂解靶RNA，抑制基因表达，特

27、别是抑制某些有害基因表达。 核酶作用具有高度专一性 。,动物细胞内含有的主要RNA种类及功能,(二) 蛋白质表达遗传信息,构成细胞的主要成分，约占细胞干重的50,1.蛋白质的化学组成,基本单位：,氨基酸（amino acid）,蛋白质,蛋白质的基本单位氨基酸,氨基酸的结构式,一个氨基酸分子上的羧基与另一个氨基酸分子上的氨基经脱水缩合形成肽键，氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为肽（peptide）。蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成的多肽链。,H2N,蛋白质的基本单位,氨基酸,氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸,（主要元素： C H O N ；少量的S）,碱性的氨

28、基,酸性的羧基,侧链,COOH,R,两性化合物,两性电解质,由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。,H2O,肽键,H2O,由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。,肽键,蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。,侧链,侧链,侧链,侧链,主链,H2N,COOH,由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。,以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。,一级

29、结构中氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。,2.蛋白质的分子结构,（1）蛋白质的一级结构 氨基酸的排列顺序,蛋白质的一级结构： 多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）,肽链主链内的氨基酸残基之间有规则地形成氢键相互作用的结果。 有两种主要的折叠形式： -螺旋和-片层,（2） 蛋白质的二级结构,蛋白质的二级结构：,在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）,不同侧链间相互作用形成的，相互作用的方式有氢键、离子键和疏水键等。具有三级结构的蛋白即表现出生物学活性 。,（3）蛋白质的三级结构,蛋白质的三级结构：,在二

30、级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）,肌红蛋白的三维结构,蛋白质的三级结构,独立的三级结构的多肽链亚单位之间通过氢键等非共价键的相互作用，形成更为复杂的空间结构。,（4）蛋白质的四级结构,蛋白质的四级结构：,由两条或几条多肽链在各自三级结构的基础上形成为蛋白质分子的结构亚基，由若干亚基之间以非共价键形式而相互结合的复合体。（非共价键）,蛋白质的四级结构,血红蛋白的四级结构,3.蛋白质的结构与功能之间的关系,蛋白质的功能取决于其结构(或构象)，一级结构是蛋白质功能的基础，如果氨基酸的排列顺序发生变化，将会形成异常的蛋白质分子。一些常见蛋白仅在聚合成蛋白二聚体时，才能发挥功能。,

31、在活细胞内，蛋白质亚单位也只有组装成大的适当的超分子结构，如蛋白质复合物、酶复合物、核糖体、病毒颗粒等，才能更好地完成生命活动过程。,结构域（structural domains）是大分子蛋白质的结构组成单元。 组成一个结构域的氨基酸残基通常在40350之间。 通常通过结构域去推断某些蛋白质的功能。 具有相同结构域的蛋白具有类似功能。,Src蛋白的结构域,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。,蛋白质的磷酸化与去磷酸左右其功能的发挥。 A. 蛋白质磷酸化与去磷酸化反应 B. 蛋白激酶催化蛋白质磷酸化，可以提高也可以降低蛋白质活性，这取决于磷酸化的位

32、置和蛋白质的结构,GTP结合蛋白形成分子开关,4.酶是一类特殊类型的蛋白质,酶的特点：,高催化效率 高度专一性 高度不稳定性,酶（enzyme） ：由生物体细胞产生的具有催化剂作用的蛋白质。,（三）多糖存在于细胞表面和细胞间质中,简单而重复的单糖可聚合形成线形或分支状大分子糖类，短链称为寡糖，长链称为多糖。 存在形式：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖。,糖蛋白是共价结合糖的蛋白质。 常见的连接方式： N一糖肽键 O一糖肽键,糖蛋白（glycoprotein）：,糖脂分为4类： 鞘糖脂、甘油糖脂、磷酸多萜醇衍生糖脂、类固醇衍生糖脂。哺乳动物细胞中主要存在的是鞘糖脂。 糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖

33、等复合糖主要存在于细胞膜表面和细胞间质中。,糖脂（glycolipid）：是含有糖类的脂质。,复合糖中糖链结构的复杂性提供了大量的信息，糖链在构成细胞抗原、细胞识别、细胞黏附及信息传递中起重要作用。如人类ABO血型抗原、免疫球蛋白等在发挥作用过程中均离不开其组成部分糖链的参与。,功 能：,一、原始细胞的形成； 二、原始细胞向真核细胞的演化； 三、单细胞生物向多细胞生物的进化。,第三节 细胞的起源与进化,（一）地球上原始生命的诞生 四个阶段： 1、从无机小分子形成有机小分子物质； 2、从有机小分子形成生物大分子物质； 3、从生命大分子物质组成多分子体系； 4、从多分子体系演变为原始生命。,一、原

34、始细胞的形成,1.从无机小分子形成有机小分子物质。,原始大气物质,有机小分子,2.从有机小分子物质形成生物大分子物质。,有机小分子,生物大分子,3.从生物大分子物质组成多分子体系。,4.从多分子体系演变为原始生命。,原始核酸蛋白质,核酸蛋白质微滴,原始生命,1953年科学家米勒(Stanley Miller)模仿假想中的地球原始大气，在实验中证明可产生生命之物质。,米勒在实验中,有机分子的自发形成,以蛋白质为主体形成微球体,米勒(Miller)和尤里(Urey)的实验,美国科学家米勒（Miller）模型模仿原始地球条件，把原始地球表面的主要化学成分CH4、NH3、H2和水蒸气封闭在无氧的玻璃容

35、器中，并模拟闪电和降雨作用，一周后产生了氨基酸有机酸和尿素等多种有机化合物。,1、具有自我复制能力的多聚体的形成 核苷酸与氨基酸能各自聚合形成大的多聚体。多聚体的形成是原始细胞形成的关键步骤。 2、膜的出现与原始细胞的诞生 在生命出现前的原始液体表面，磷脂分子能自发地装配成包围RNA和蛋白质的膜结构。,（二）原始细胞的形成,以蛋白质为主体形成微球体,二、原核细胞向真核细胞的演化,一般认为，真核细胞是由原核细胞进化而来的 。 原始真核细胞大约在15亿年前在地球上出现 。,分化起源说认为，原核生物在长期的自然演化过程中，内部结构逐渐分化，功能不断完善，最终演变成了真核生物。,（一）分化起源说：,认

36、为真核细胞是通过若干不同种类的原核细胞生物结合共生而造成的，这些共生的原核生物与宿主细胞建立了紧密的相互依存的关系，同时在复制和遗传上建立了统一的协调的体系，这样的共生的组合就成为真核生物的祖先。,（二）内共生起源说：,三、单细胞生物向多细胞生物的进化,多细胞生物进化的早期由单细胞聚集成群体 在多细胞群体出现细胞的分化和协作,从聚集到分工单细胞生物向多细胞生物的进化,多细胞生物进化的早期由单细胞聚集成群体。 在多细胞机体内出现细胞的分工和协作。,团藻：较为原始的多细胞生物,多孔红海绵（Hymeniacidon sanguinea）,海绵动物的细胞分化较多，但身体各种机能或多或少是由独立活动的细

37、胞完成。,anticodon archaea archaebacteria bacteria cell membrane chlamydia codon cytoplasm cytosol deoxyribonucleic acid，DNA enzyme,中英文关键词对照,反密码子 古菌域 古细菌 细菌 细胞膜 衣原体 密码子 细胞质 细胞质溶胶 脱氧核糖核酸 酶,eukarya eukaryotic cell glycolipids glycoproteins message RNA， mRNA microRNA, miRNA mycoplasma nucleoid nucleus pept

38、ide plasmid prion,真核域 真核细胞 糖脂 糖蛋白 信使核糖核酸 微小RNA 支原体 拟核 细胞核 肽 质粒 朊病毒,prokaryotic cell protoplasm ribonucleic acid，RNA ribosome ribosome RNA， rRNA ribozyme RNA silencing small nuclear RNA, snRNA structural domains transfer RNA, tRNA viroid virus,原核细胞 原生质 核糖核酸 核糖体 核糖体RNA 核酶 RNA沉默 小核RNA 结构域 转运RNA 类病毒 病毒,Cell and Molecular Basis,小结:,细胞是生物体的结构和功能的基本单位。 原核细胞和真核细胞的区别。 细胞内的化学成分 ； 生物小分子：无机化合物（水、无机盐等）和有机化合物（碳化合物、糖、脂肪酸、氨基酸和核苷酸） 生物大分子：核酸、蛋白质、酶、糖等。,