第二章細(xì)胞的分子基礎(chǔ)及基本概念

1、 第二章第二章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞的分子基礎(chǔ) 及基本概念及基本概念第一節(jié) 細(xì)胞的化學(xué)及分子組成無機(jī)化合物有機(jī)化合物水水無機(jī)鹽無機(jī)鹽蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸核酸酶酶糖類糖類脂類脂類生物大分子生物大分子一、水與無機(jī)鹽v（一）水是原生質(zhì)最基本的物質(zhì)v存在方式：游離水95；結(jié)合水5。隨著細(xì)胞的衰老，細(xì)胞的含水量逐漸下降，活細(xì)胞的含水量不低于75。v作用:溶解無機(jī)物、調(diào)節(jié)溫度、參加酶反應(yīng)、參與物質(zhì)代謝和形成細(xì)胞有序結(jié)構(gòu)。水之所以具有這么多的重要功能是和水的特有屬性分不開的：1.水分子是偶極子2.水分子間可形成氫鍵3.水分子可解離為離子（二）無機(jī)鹽v含量很少，約占1。鹽在細(xì)胞中解離為離子，離子的濃度除具有調(diào)節(jié)滲透

2、壓和維持酸堿平衡的作用外，還有許多重要的作用。v主要的陰離子有cl、po4和hco3，其中磷酸根離子在細(xì)胞代謝活動中最為重要：在細(xì)胞的能量代謝中起著關(guān)鍵作用；是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的組成成分；調(diào)節(jié)酸堿平衡。v主要的陽離子有：na+、k+、ca2+、mg2+、fe2+、fe3+、mn2+、cu2+、co2+、mo2+。陽離子在細(xì)胞中的作用離子種類在細(xì)胞中的作用fe2+或fe3+血紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物酶和鐵蛋白的成分na+維持膜電位k+維持膜電位、參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成mg2+葉綠素、磷酸酶、na+-k+泵mn2+肽酶cu2+酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶co2+肽酶mo2+硝酸還

3、原酶、黃嘌呤氧化酶ca2+鈣調(diào)素、肌動球蛋白、atp酶細(xì)胞中有機(jī)物達(dá)幾千種之多，主要由四大類分子所組成：蛋白質(zhì)、核酸、脂類和糖，這些分子約占細(xì)胞干重的90%以上。（一）蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)成分，而且更重要的是，生物專有的催化劑酶是蛋白質(zhì)，因此細(xì)胞的代謝活動離不開蛋白質(zhì)。1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二、細(xì)胞的有機(jī)分子二、細(xì)胞的有機(jī)分子 -氨基酸的通式氨基酸的通式 肽和肽鍵的形成肽和肽鍵的形成肽單位肽單位肽鍵肽鍵肽平面肽平面蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的主主要要層層次次一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)primary structureprimary structureseconda

4、ry structuresecondary structuretertiary structuretertiary structurequariernary structurequariernary structure超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 supersecondary structure supersecondary structurestructure domanstructure doman蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(primary structur

5、e)(primary structure)。這是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，。這是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它內(nèi)寓著決定蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。它內(nèi)寓著決定蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。例：例：牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)( () ) 螺旋螺旋（helixhelix）() 折疊折疊（-pleated sheet）() 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角（-turn）() 無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲（nonregular coil）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（secondary structuresecondary structure）指肽鏈）指肽鏈主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形

6、成氫鍵，沿某一主主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形成氫鍵，沿某一主軸盤旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象軸盤旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元主要有以下類型：單元主要有以下類型：特征特征：1 1、 每隔每隔3.63.6個個aaaa殘殘基 螺 旋 上 升 一 圈 ， 螺 距基 螺 旋 上 升 一 圈 ， 螺 距0.54nm;0.54nm; 2 、 螺旋體中所有氨基螺旋體中所有氨基酸殘基酸殘基r側(cè)鏈都伸向外側(cè)，側(cè)鏈都伸向外側(cè)，鏈中的全部鏈中的全部c=0 和和n-h幾幾乎都平行于螺旋軸乎都平行于螺旋軸; 3、每個氨基酸殘基的、每個氨基酸殘基的n-h與前面第四個氨基酸殘與前

7、面第四個氨基酸殘基的基的c=0形成氫鍵，肽鏈上形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。成。 螺旋（螺旋（helix）形成因素形成因素：與與amino acid組組成和排列順序直接相關(guān)。成和排列順序直接相關(guān)。多態(tài)性多態(tài)性：多數(shù)為右手（較穩(wěn)多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），亦有少數(shù)左手螺旋存定），亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)定在（不穩(wěn)定）；存在尺寸不同）；存在尺寸不同的螺旋。的螺旋。折疊（折疊（-pleated sheet-pleated sheet）特征特征：兩條或多兩條或多條伸展的多肽鏈條伸展的多肽鏈（或一條多肽鏈（或一條多肽鏈的若干肽段）側(cè)的若干肽段）側(cè)向集聚，通過相向集聚，通

8、過相鄰肽鏈主鏈上的鄰肽鏈主鏈上的n-hn-h與與c=oc=o之間有之間有規(guī)則的氫鍵，形規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即構(gòu)，即折疊折疊片。片。類別類別：平行平行 反平行反平行 轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（-turn-turn）特 征特 征 ： 多 肽多 肽鏈 中 氨 基 酸鏈 中 氨 基 酸殘基殘基n n的羰基的羰基上 的 氧 與 殘上 的 氧 與 殘基（基（n+3n+3）的）的氮 原 子 上 的氮 原 子 上 的氫 之 間 形 成氫 之 間 形 成氫 鍵 ， 肽 鍵氫 鍵 ， 肽 鍵回折回折1801800 0 。 無無規(guī)規(guī)則則卷卷曲曲示示意意圖圖無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三

9、級結(jié)構(gòu) 多肽鍵在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過側(cè)鏈基團(tuán)的相互多肽鍵在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過側(cè)鏈基團(tuán)的相互作用進(jìn)一步卷曲折疊，借助次級鍵維系使作用進(jìn)一步卷曲折疊，借助次級鍵維系使螺旋、螺旋、折疊片、折疊片、轉(zhuǎn)角等二級結(jié)構(gòu)相互配置而轉(zhuǎn)角等二級結(jié)構(gòu)相互配置而形成特定的構(gòu)象形成特定的構(gòu)象。三級結(jié)構(gòu)的形成使肽鏈中所有的原子都達(dá)到空間上的。三級結(jié)構(gòu)的形成使肽鏈中所有的原子都達(dá)到空間上的重新排布。重新排布。 肌肌紅紅蛋蛋白白三三級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)核糖核酸酶三級結(jié)構(gòu)示意圖核糖核酸酶三級結(jié)構(gòu)示意圖 n his12chis119lys41蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)是指由相同或不同的稱作亞基（四級結(jié)構(gòu)是指由相同或不

10、同的稱作亞基（subunitsubunit）的亞單位按照一定排布方式聚合而成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，維持的亞單位按照一定排布方式聚合而成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，維持四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范得華四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范得華力。亞基本身都具有球狀三級結(jié)構(gòu)，一般只包含一條多肽力。亞基本身都具有球狀三級結(jié)構(gòu)，一般只包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。 實例：實例：血紅蛋白血紅蛋白 煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)的自

11、我組裝煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)的自我組裝蛋白質(zhì)的分類 v蛋白質(zhì)的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迄今為止沒有一個理想的分類方法。著眼的側(cè)面不同，分類也就不同，例如從蛋白質(zhì)形狀上，可將它們分為球狀蛋白質(zhì)及纖維狀蛋白質(zhì)；從組成上可分為單純蛋白質(zhì)(分子中只含氨基酸殘基)及結(jié)合蛋白質(zhì)(分子中除氨基酸外還有非氨基酸物質(zhì)，后者稱輔基)；單純蛋白質(zhì)又可根據(jù)理化性質(zhì)及來源分為清蛋白(又名白蛋白，albumin)、球蛋白(globulin)、谷蛋白(glutelin)、醇溶谷蛋白(prolamine)、精蛋白(protamine)、組蛋白(histone)、硬蛋白(scleroprotein)等。結(jié)合蛋白又可按其輔基的

12、不同分為核蛋白(nucleoprotein)、磷蛋白(phosphoprotein)、金屬蛋白(metalloprotein)、色蛋白(chromoprotein)等。蛋白質(zhì)的分類v此外，還可以按蛋白質(zhì)的功能將其分為活性蛋白質(zhì)(如酶、激素蛋白質(zhì)、運輸和貯存蛋白質(zhì)、運動蛋白質(zhì)、受體蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)等)和非活性蛋白質(zhì)(如膠原、角蛋白等)兩大類。簡單蛋白質(zhì)分類簡單蛋白質(zhì)分類結(jié)合蛋白質(zhì)分類結(jié)合蛋白質(zhì)分類蛋白質(zhì)在生命活動中的作用： v1. 酶的催化作用，已知酶有2000多種；v2. 運輸和儲藏作用；v3. 激素的調(diào)節(jié)作用，肽類和氨基酸類、蛋白類；v4. 運動功能，肌肉收縮；v5. 結(jié)構(gòu)成分和機(jī)械支持物，

13、膠原蛋白和彈性蛋白；v6. 免疫功能，抗體（免疫球蛋白）；v7. 構(gòu)成生物膜，體現(xiàn)膜功能，膜蛋白、載體、受體；v8. 毒素的強(qiáng)調(diào)節(jié)作用，毒蛋白；v9. 與動物生長生殖相關(guān)，蛋白質(zhì)有功能大分子之稱。蛋白質(zhì)組學(xué)v隨著人類基因組計劃的實施和推進(jìn)，生命科學(xué)研究已進(jìn)入了后基因組時代。在這個時代，生命科學(xué)的主要研究對象是功能基因組學(xué)，包括結(jié)構(gòu)基因組研究和蛋白質(zhì)組研究等。由于基因是遺傳信息的攜帶者，而生命活動的執(zhí)行者卻是蛋白質(zhì)。因此，即使得到人類全部基因序列，也只是解決了遺傳信息庫的問題。人類揭示整個生命活動的規(guī)律，就必須研究基因的產(chǎn)物蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics），它是以細(xì)胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的存在

14、及其活動方式為研究對象?？梢哉f蛋白質(zhì)組研究的開展不僅是生命科學(xué)研究進(jìn)入后基因組時代的里程碑，也是后基因組時代生命科學(xué)研究的核心內(nèi)容之一。 蛋白質(zhì)組學(xué)v蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)就是指研究蛋白質(zhì)組的技術(shù)及這些研究得到的結(jié)果。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究試圖比較細(xì)胞在不同生理或病理條件下蛋白質(zhì)表達(dá)的異同，對相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行分類和鑒定。更重要的是蛋白質(zhì)組學(xué)的研究要分析蛋白質(zhì)間相互作用和蛋白質(zhì)的功能。 （二）核酸v是生物遺傳信息的載體分子。由核苷酸單體聚合而成。分為rna和dna兩大類。dna的主要構(gòu)象有三種：vb-dna：右手螺旋模型，每圈螺旋10個堿基，螺旋扭角為36度，螺距34a，堿基傾角為-2度。v

15、a-dna：右手螺旋，每圈螺旋10.9個堿基，螺旋扭角為33度，螺距32a，堿基傾角為13度。通過75%適度的b-dna經(jīng)x光衍射得到，尚不能肯定自然條件是否存在。vz-dna：左手螺旋，每圈螺旋12個堿基，堿基傾角為9度。確切功能未知，可能起調(diào)控作用。 二、核酸的組成成分二、核酸的組成成分核酸 nucleic acid核苷酸 nucleotide核苷 nucleoside磷酸 phosphate嘌呤堿 purine base 或 嘧啶堿 pyrimidine base（堿基 base）核糖 ribose 或 脫氧核糖脫氧核糖 deoxyribose （戊糖 amyl sugar）5 -磷酸核

16、苷酸的基本結(jié)構(gòu)磷酸核苷酸的基本結(jié)構(gòu)oo（n = a、g、c、u、t）hh(o)h1 2 nohch2hh5 4 3 po-ooo-基本堿基結(jié)構(gòu)和命名基本堿基結(jié)構(gòu)和命名嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶adenine (a)guanine (g)cytosine (c)uracil (u)thymine (t)dna的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（一）（一）dna的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)因為dna的脫氧核苷酸只在它們所攜帶的堿基上有區(qū)別，所以脫氧核苷酸的序列常被認(rèn)為是堿基序列堿基序列（base sequence)。通常堿基序列由dna鏈的53方向?qū)?。dna中有4種類型的核苷酸，有n個核苷酸組成的dna鏈中可能有的不同序列總數(shù)為4n。（

17、二）（二）dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，watson 和crick 提出。dna的雙螺旋模型特點的雙螺旋模型特點 兩條反向平行的多聚核苷酸鏈沿一個假設(shè)兩條反向平行的多聚核苷酸鏈沿一個假設(shè)的中心軸右旋相互盤繞而形成。的中心軸右旋相互盤繞而形成。 磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)。位于外側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)。鏈間堿基按鏈間堿基按at，gc配對（堿基配對原則配對（堿基配對原則，chargaff定律）定律） 螺旋直徑螺旋直徑2nm，相鄰堿基平面垂直距離，相鄰堿基平面垂直距離0.34nm,螺旋結(jié)構(gòu)每隔螺旋結(jié)

18、構(gòu)每隔10個堿基對（個堿基對（base pair, bp）重復(fù)一次，間隔為）重復(fù)一次，間隔為3.4nm 氫鍵氫鍵 堿基堆集力堿基堆集力 磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和組蛋白或正離子中和 堿基處于疏水環(huán)境中堿基處于疏水環(huán)境中dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義的意義 該模型揭示了該模型揭示了dna作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價值的是確認(rèn)了特征，最有價值的是確認(rèn)了堿基配對堿基配對原則，這原則，這是是是是dna復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。

19、該模型的是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是本世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠提出是本世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個生命科學(xué)定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。飛速發(fā)展的基石。rna的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu) rna分子中各核苷分子中各核苷之間的連接方式（之間的連接方式（3 -5 磷磷酸二酯鍵酸二酯鍵）和排列順序叫）和排列順序叫做做rna的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)ohohoh5 3 rna與與dna的差異的差異 dna rna糖糖 脫氧核糖脫氧核糖 核糖核糖堿基堿基 agct agcu 不含稀有堿基不含稀有堿基 含稀有堿基含稀有堿基rna的類

20、別的類別 信使信使rna（messenger rna，mrna）：在蛋白）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；質(zhì)合成中起模板作用； 核糖體核糖體rna（ribosoal rna，rrna）：與蛋白）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribosome）,核糖體是蛋白質(zhì)合成核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所；的場所； 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移rna（transfor rna，trna）：在蛋白質(zhì)）：在蛋白質(zhì)合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。rna催化劑v也叫核酶ribozyme。 vt.cech 1982發(fā)現(xiàn)四膜蟲rrna的前體物能在沒有任何蛋白質(zhì)參與下進(jìn)行自我加工，產(chǎn)生成熟的rrna產(chǎn)物。

21、這種加工方式稱為自我剪接(self splicing)。v后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，具有催化活性的rna不只存在于四膜蟲，而是普遍存在于原核和真核生物中。一個典型的例子核糖體的肽基轉(zhuǎn)移酶。核酶核酶v大部分核酶參加rna的加工和成熟，也有催化c-n鍵的合成。23srrna具肽酰轉(zhuǎn)移酶活性。vrna在dna復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯中均有一定的調(diào)控作用，與某寫物質(zhì)的運輸與定位有關(guān)。（三）酶與生物催化劑1.酶是蛋白質(zhì)性的催化劑，主要作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，增加了反應(yīng)物分子越過活化能屏障和完成反應(yīng)的概率。2.某些酶需要有一種非蛋白質(zhì)性的輔因子(cofactor)結(jié)合才能具有活性。輔因子可以是一種復(fù)雜的有機(jī)分子，也可以是

22、一種金屬離子，或者二者兼有。3.作用機(jī)制：在反應(yīng)中與底物暫時結(jié)合，形成了酶底物復(fù)合物。降低活化能。反應(yīng)完成后，酶分子迅即從酶底物復(fù)合物中解脫出來。4.作用特點：只催化熱力學(xué)允許的反應(yīng) ；只加快反應(yīng)速度，不改變反應(yīng)平衡點 ；對正逆反應(yīng)催化作用相同 ；降低反應(yīng)活化能 ；催化特點：v高效；v特異；v不穩(wěn)定性v可調(diào)，要求適宜的ph和溫度。調(diào)節(jié)方式：v競爭性抑制；v變構(gòu)調(diào)節(jié)；v共價調(diào)節(jié)。（四）糖類v單糖是細(xì)胞主要的能源以及構(gòu)成某些大分子物質(zhì)的原料。重要的五碳糖為核糖，重要的六碳糖為葡萄糖。葡萄糖不僅是能量代謝的關(guān)鍵單糖，而且是構(gòu)成多糖的主要單體。v多糖分為兩類：一類是營養(yǎng)儲備多糖，如：淀粉和糖原；另一類

23、是結(jié)構(gòu)多糖。如纖維素(cellulose)和幾丁質(zhì)(chitin)。營養(yǎng)貯備多糖淀粉、糖元結(jié)構(gòu)多糖纖維素、幾丁質(zhì)（五）脂 類v脂類包括：脂肪酸、中性脂肪、類固醇、蠟、磷酸甘油酯、鞘脂、糖脂、類胡蘿卜素等。難溶于水，而易溶于非極性有機(jī)溶劑。v1、中性脂肪(neutral fat) v甘油酯：脂肪酸同甘油酯化而形成。是動植物體內(nèi)脂肪的主要貯存形式。體與多余的碳水化合物可轉(zhuǎn)化為甘油酯貯存起來。營養(yǎng)缺乏時，可提供能量。 v蠟：脂肪酸同乙醇酯化形成 (如蜂蠟)。蠟的碳?xì)滏満荛L，熔點高于甘油酯。細(xì)胞中不含蠟質(zhì)，但有的細(xì)胞可分泌蠟質(zhì)。如：植物表皮細(xì)胞分泌的蠟?zāi)?；同翅目昆蟲的蠟腺、如高等動物外耳道的耵聹腺。v

24、2、磷脂：、磷脂：是構(gòu)成生物膜的基本成分，也是許多代謝途徑的參與者。分為甘油磷脂和鞘磷脂兩大類。v 3、糖脂：、糖脂：糖脂也是構(gòu)成細(xì)胞膜的成分，與細(xì)胞的識別和表面抗原性有關(guān)。 （六）萜類和類固醇類v這兩類化合物都是異戊二烯的衍生物。v主要的萜類化合物有胡蘿卜素和維生素a、e、k等。還有一種多萜醇磷酸酯，它是細(xì)胞質(zhì)中糖基轉(zhuǎn)移酶的載體。v類固醇類(steroids)化合物又稱甾類化合物，其中膽固醇是構(gòu)成膜的成分。另一些甾類化合物是激素類，如雌性激素、雄性激素、腎上腺激素等。 第二節(jié) 細(xì)胞的形成v從無機(jī)小分子產(chǎn)生有機(jī)小分子v從有機(jī)小分子生成生物大分子v由生物大分子演變到原始細(xì)胞細(xì)胞生命的起源與進(jìn)化

25、第三節(jié)第三節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞v沒有核膜，遺傳物質(zhì)集中在一個沒有明確界限的低電子密度區(qū)，稱為擬核(nucleoid)。vdna為裸露的環(huán)狀雙螺旋分子，通常沒有結(jié)合蛋白，沒有恒定的內(nèi)膜系統(tǒng)，核糖體為70s型。v原核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為原核生物，均為單細(xì)胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的產(chǎn)生孢子。tem image,escherichia coli一、原核細(xì)胞（一、原核細(xì)胞（prokaryotic cell）（一）細(xì)菌bacteriumv是在自然界分布最廣、個體數(shù)量最多的有機(jī)體。v可分為：球菌、桿菌和螺旋菌（弧形菌）。v絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑在0.55m之間。大腸桿菌大腸桿菌淋病球菌淋病球菌肉毒梭菌

26、肉毒梭菌弧形霍亂菌弧形霍亂菌（二）支原體 mycoplasmav大小通常為0.20.3m，可通過濾菌器。無細(xì)胞壁，不能維持固定的形態(tài)而呈現(xiàn)多形性。細(xì)胞膜中膽固醇含量較多，約占36%，凡能作用于膽固醇的物質(zhì)（如二性霉素b、皂素等）均可引起支原體膜的破壞而使支原體死亡。v基因組為環(huán)狀雙鏈dna，分子量小（僅有大腸桿菌的五分之一），合成與代謝很有限。肺炎支原體的一端有一種特殊的末端結(jié)構(gòu)（terminal structure），能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細(xì)胞表面，與致病性有關(guān)。 肺炎支原體 (三)衣原體和立克次氏體v衣原體（chlamydia）直徑200nm-500nm，能通過濾菌膜。立克次氏體（

27、rickettsia）略大。細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)類似于革蘭氏陰性菌，酶系統(tǒng)不完全，必須在寄主細(xì)胞內(nèi)生活，有攝能寄生物(energe parasite)之稱。v砂眼是衣原體引起的，由于能形成包含體，起初被認(rèn)為是大型病毒，1956年，我國著名微生物學(xué)家湯飛凡及其助手張曉樓等人首次分離到沙眼的病原體。v立克次氏體也是專性細(xì)胞內(nèi)寄生的，與衣原體的不同處在于其細(xì)胞較大，無濾過性，合成能力較強(qiáng)，且不形成包涵體。chlamydia pneumoniae associated with macrophages (raw cells). a. typical pear shaped ebs (arrows) are sh

28、own at the macrophage surface. b. intracellular ebs.（四）藍(lán)藻v又稱藍(lán)細(xì)菌，是最簡單的自養(yǎng)生物。它的光合作用類似于高等植物 ，而不同于光合細(xì)菌。沒有葉綠體，但有質(zhì)膜內(nèi)陷形成的捕光裝置。vdna分子環(huán)狀，但遺傳信息量很大，可與高等植物相比。v體積比其它原核細(xì)胞大得多，直徑約10m左右，甚至可達(dá)70bm (顫藻)。v屬單細(xì)胞生物，但有些藍(lán)藻經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在，如：屬藍(lán)藻門念珠藻類的發(fā)菜(nostoc commune var,flagtlliforme) 就是藍(lán)藻的絲狀體。 cyanobacteria（五）古細(xì)菌（archaebacteria

29、） v具有原核生物的某些特征，無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；v也有真核生物的特征，甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對氯霉素不敏感、rna聚合酶和真核細(xì)胞的相似、dna具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白。v此外，細(xì)胞膜中的脂類是不可皂化的，細(xì)胞壁不含肽聚糖。v生活在極端環(huán)境中，如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌。 v具有核膜，由膜圍成的各種細(xì)胞器，如核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等在結(jié)構(gòu)上形成了一個連續(xù)的體系，稱為內(nèi)膜系統(tǒng)。v內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞質(zhì)分隔成不同的區(qū)域，即所謂的區(qū)隔化(compartmentalization)。區(qū)隔化使細(xì)胞內(nèi)表面積增加了數(shù)十倍，代謝能力增強(qiáng)。二、真核細(xì)胞 eukaryotic

30、cellv1、原生質(zhì)(protoplasm)： 1839 purkinje用原生質(zhì)一詞指細(xì)胞的全部活性物質(zhì)，從現(xiàn)代概念來說它包括質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核(或擬核)。v2、質(zhì)膜（plasma membrane）：是細(xì)胞表面的單位膜。v3、細(xì)胞核：細(xì)胞核（nucleus） 是細(xì)胞內(nèi)最重要的細(xì)胞器，核表面是由雙層膜構(gòu)成的核被膜（nuclear envelope），核內(nèi)包含有由dna和蛋白質(zhì)構(gòu)成的染色體（chromosome）。核內(nèi)1至數(shù)個小球形結(jié)構(gòu)，稱為核仁（nucleolus）。細(xì)胞核中的原生質(zhì)稱為核質(zhì)。v4、細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）：質(zhì)膜與核被膜之間的原生質(zhì)。v5、細(xì)胞器(organelle)：

31、具有特定形態(tài)和功能的顯微或亞顯微結(jié)構(gòu)稱為細(xì)胞器，如：endoplasmic reticulum、golgi body、lysosome、mitochondrion、chloroplast、cytoskeleton、centriole、microbody。v6、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmic matrix）細(xì)胞質(zhì)中除細(xì)胞期以外的部分。又稱為或胞質(zhì)溶膠（cytosol），其體積約占細(xì)胞質(zhì)的一半。v細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能：a.為細(xì)胞內(nèi)各類生化反應(yīng)的正常進(jìn)行提供了相對穩(wěn)定的離子環(huán)境。b.許多代謝過程是在細(xì)胞基質(zhì)中完成的，如蛋白質(zhì)的合成；核苷酸的合成；脂肪酸合成；糖酵解；磷酸戊糖途徑；糖原代謝；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

32、c.供給細(xì)胞器行使其功能所需要的一切底物。d.控制基因的表達(dá)，與細(xì)胞核一起參與細(xì)胞的分化。e.參與蛋白質(zhì)的合成、加工、運輸、選擇性降解。animal cellplant cell二、細(xì)胞的形狀和大小v單細(xì)胞生物細(xì)胞的形態(tài)通常與細(xì)胞外沉積物或細(xì)胞骨架有關(guān)，如硅藻呈各種奇異的形態(tài)、草履蟲像鞋底。v高等生物細(xì)胞的形狀與細(xì)胞功能及細(xì)胞間的相互作用有關(guān)。如肌肉細(xì)胞呈梭形；紅細(xì)胞為圓盤狀；植物葉表皮的保衛(wèi)細(xì)胞成半月形，2個細(xì)胞圍成一個氣孔，以利于呼吸和蒸騰。v高等動物的細(xì)胞離開有機(jī)體分散存在時，形狀往往發(fā)生變化。如平滑肌細(xì)胞在體內(nèi)成梭形，而在離體培養(yǎng)時則可成多角形。草草 履履 蟲蟲眼眼 蟲蟲鐘形蟲鐘形蟲植

33、物氣孔細(xì)胞植物氣孔細(xì)胞植物薄壁細(xì)胞植物薄壁細(xì)胞木材中的導(dǎo)管木材中的導(dǎo)管人類紅細(xì)胞人類紅細(xì)胞巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞神經(jīng)元細(xì)神經(jīng)元細(xì)胞胞三、原核與真核細(xì)胞的區(qū)別三、原核與真核細(xì)胞的區(qū)別序號1.2.3.4.5.6.7.8.9.內(nèi) 容都具有類似的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)都以dna作為遺傳物質(zhì)，并使用相同的遺傳密碼都是以一分為二的方式進(jìn)行細(xì)胞分裂具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制，有類似的核糖體結(jié)構(gòu)代謝機(jī)制相同(如糖酵解和tca循環(huán))具有相同的化學(xué)能貯能機(jī)制，如atp合成酶(原核位于細(xì)胞質(zhì)膜，真核位于線粒體膜上)光合作用機(jī)制相同(藍(lán)細(xì)菌與植物相比較)膜蛋白的合成和插入機(jī)制相同都是通過蛋白酶體(蛋白質(zhì)降解結(jié)構(gòu))降解蛋白質(zhì)(古

34、細(xì)菌與真核細(xì)胞相比較)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的相同點原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的相同點 （一）概述v是一類非細(xì)胞形態(tài)的微生物，特征：v個體微小，可通過濾菌器，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見，一般在2030nm之間；v核酸為dna或rna，沒有含兩種核酸的病毒；v專營細(xì)胞內(nèi)寄生生活；v具有受體連結(jié)蛋白 (receptor binding protein)，與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。 一、病毒的基本特征四、病 毒 viruslambda bacteriophage dna (tem x153,000)（二）病毒的結(jié)構(gòu)l由核酸(dna或rna)芯和蛋白質(zhì)衣殼蛋白質(zhì)衣殼(capsid)所構(gòu)成，稱核

35、核衣殼衣殼(nucleocapsid)。l各種病毒所含的遺傳信息量不同，少的只含有3個基因，多的可達(dá)300個基因。v有的病毒衣殼外面尚有一層被膜被膜(envelope)，這層被膜是病毒粒子脫離細(xì)胞時，包被上的宿主細(xì)胞的質(zhì)膜，被膜中含有病毒融合蛋白，如流感病毒。病毒融合蛋白在病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞時起著關(guān)鍵作用。v組成病毒衣殼的亞單位稱殼微粒殼微粒(capsomer)。病毒的形成不需要酶的參加，只要條件具備，便可完成自我裝配。一個成熟有感染性的病毒顆粒稱“病毒體”（virion）。其裝配形式有二十面體對稱、螺旋對稱二十面體對稱、螺旋對稱和復(fù)合對稱復(fù)合對稱三種類型。virusesv病毒有五種形態(tài)：球形

36、(sphericity)：大多數(shù)人類和動物病毒為球形，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、皰疹病毒及腺病毒等；絲形 (filament) ：多見于植物病毒，如煙草花葉病病毒，人類流感病毒有時也可形成絲形；彈形(bullet-shape)：形似子彈頭，如狂犬病病毒等，其他多為植物病毒。磚形 (brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；蝌蚪形(tadpole-shape)：由一卵圓形的頭及一條細(xì)長的尾組成，如噬菌體。v其中其中為二十面體對稱為二十面體對稱; 、 為螺旋對稱為螺旋對稱; 、 復(fù)合復(fù)合對稱。對稱。脊髓灰質(zhì)炎病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒 球形病毒球形病毒煙草花葉病毒煙草花葉病毒 線形病毒線形病毒痘病毒痘病毒

37、磚形病毒磚形病毒狂犬病毒狂犬病毒 子彈形病子彈形病毒毒有被膜t4t4噬菌體噬菌體 蝌蚪形病蝌蚪形病毒毒流感冒病毒流感冒病毒 絲狀有被膜的病絲狀有被膜的病毒毒v病毒只有在侵入細(xì)胞以后才表現(xiàn)出生命現(xiàn)象。病毒的生活周期可分為兩個階段：v細(xì)胞外階段細(xì)胞外階段，以成熟的病毒粒子形式存在；v細(xì)胞內(nèi)階段細(xì)胞內(nèi)階段，即感染階段感染階段，在此階段中進(jìn)行復(fù)制和繁殖。感染階段開始時，病毒的遺傳物質(zhì)由衣殼中釋放出來，注入宿主細(xì)胞中，然后在病毒核酸信息的指導(dǎo)控制下，形成新的病毒粒子。v根據(jù)寄生的宿主不同，病毒可分為：動物病毒、植物病毒、動物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒細(xì)菌病毒(即噬菌體即噬菌體)v根據(jù)病毒所含的核酸的性質(zhì)和

38、狀態(tài)不同，可將病毒分為6類：1.雙鏈dna+mrna蛋白質(zhì)，如天花病毒、t-偶數(shù)噬菌體。2.單鏈+dnadna+rna蛋白質(zhì)，如細(xì)小dna病毒。3.雙鏈rna+mrna蛋白質(zhì)，如呼腸孤病毒。4.單鏈+rnarna+rna蛋白質(zhì)脊髓灰質(zhì)炎病毒。5.單鏈rna+rna+蛋白質(zhì)，如流感病毒、狂犬病毒。6.單鏈+rnadnadna+mrna蛋白質(zhì)，即逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）又稱rna腫瘤病毒 (oncornavirus)。反轉(zhuǎn)錄病毒的生活史反轉(zhuǎn)錄病毒的生活史（三）類病毒v沒有蛋白質(zhì)外殼，僅為一裸露的rna分子。v不能像病毒那樣感染細(xì)胞，只有當(dāng)植物細(xì)胞受到損傷，失去了膜屏障，它們才能在供體植株與受體植株間傳染。v馬鈴薯錘管類病毒僅由一個含359個核苷酸單鏈環(huán)狀rna分子組成，鏈內(nèi)有一些互補(bǔ)序列。分子長約4050nm，不能制造衣殼蛋白。四、病毒的進(jìn)化地位v無論是病毒還是類病毒都不具有獨立進(jìn)行生物合成的能力，它們都是細(xì)胞的寄生物，因此在進(jìn)化上病毒的出現(xiàn)不可能