齊魯醫(yī)學(xué)臨床細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)

1、第三章 細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。細(xì)胞具有獨(dú)立完整的代謝體系，是代謝與功能的基本單位。細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性。沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有完整的生命。(一)細(xì)胞的概念2021/9/301爪蟾的細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)，證明細(xì)胞核的全能性遺傳全能性：生物體中的每一個(gè)細(xì)胞都包含有全套的遺傳信息，都有分化為各類(lèi)細(xì)胞或發(fā)育為完整個(gè)體的潛能。2021/9/3022021/9/303 二、原核細(xì)胞2021/9/3042021/9/305大腸桿菌淋病球菌弧形霍亂菌肉毒梭菌2021/9/3062021/9/307三、真核細(xì)胞2021/9/3

2、081.細(xì)胞的形態(tài)： （一）真核細(xì)胞的形態(tài)與大小與功能相適應(yīng)2021/9/3092021/9/3010 2.細(xì)胞的大小大小變異范圍：人與動(dòng)物10100m, 大多數(shù)細(xì)胞直徑在1020m 人體最大的細(xì)胞：卵細(xì)胞，直徑100m人體最小的細(xì)胞；小淋巴細(xì)胞，直徑45m 生物界最大的細(xì)胞：鴕鳥(niǎo)卵細(xì)胞，直徑達(dá)12cm 生物界最小的細(xì)胞：支原體細(xì)胞，直徑0.lm2021/9/3011人卵與精子細(xì)胞體積的守恒定律 ：各類(lèi)細(xì)胞體積都相當(dāng)恒定，生物體器官的大小與細(xì)胞的數(shù)量成正比，而與細(xì)胞的大小無(wú)關(guān)。無(wú)論其種屬的差異有多大，同一器官的與組織的細(xì)胞大小通常在一個(gè)恒定的范圍內(nèi)。2021/9/3012光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)

3、細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過(guò)氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)（二）真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)2021/9/3013（三）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較2021/9/3014原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較特征 原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小（110m）較大（10100 m）膜相結(jié)構(gòu)無(wú)（除細(xì)胞膜外）有細(xì)胞骨架無(wú)，僅有骨架相關(guān)蛋白有染 數(shù)目色 形狀體 結(jié)構(gòu)單條（信息量小）環(huán)狀雙鏈DNA裸露不與組蛋白結(jié)合核糖體70S(50S+30S)80S(60S+40S)細(xì)胞核無(wú)核膜與核仁有核膜與核仁轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行（胞質(zhì)中）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，胞質(zhì)中翻譯細(xì)胞分裂無(wú)絲

4、分裂無(wú)絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂數(shù)條（信息量大）線狀雙鏈DNA與組蛋白結(jié)合形成染色質(zhì)2021/9/3015原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的共同點(diǎn)：1.都有細(xì)胞膜2.都有DNA和RNA3.都有核糖體參與蛋白質(zhì)合成4.都能以分裂方式進(jìn)行繁殖2021/9/3016四、病毒 生物界中，病毒（virus）是惟一的非細(xì)胞形態(tài)的生命體。特點(diǎn)：核酸分子與蛋白質(zhì)組成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體在活細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)出它們的基本生命活動(dòng)。在電子顯微鏡下才能看到。2021/9/3017第二節(jié) 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)原生質(zhì)組成細(xì)胞的物質(zhì)C、H、O、N（90%）S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe（9.9%）微量元素2021/9/3018細(xì) 胞生

5、物小分子無(wú)機(jī)小分子有機(jī)小分子單糖脂肪酸氨基酸核苷酸水無(wú)機(jī)鹽生物大分子核 酸蛋白質(zhì)多糖 2021/9/3019無(wú)機(jī)化合物1.水 細(xì)胞中含量最大（75%），極性小分子，是良好的溶劑，是細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)的場(chǎng)所。游離水結(jié)合水一、生物小分子2021/9/30202.無(wú)機(jī)鹽以離子形式存在。陽(yáng)離子：Na+,K+,Ca2+,Fe2+,Mg2+等陰離子：Cl-,SO42-,PO43-,HCO3-等功能a、維持細(xì)胞內(nèi)外液的滲透壓和PH值；b、與蛋白質(zhì)或脂類(lèi)結(jié)合，組成具有一定功能的結(jié)合蛋白質(zhì)（如血紅蛋白）或類(lèi)脂（如磷脂）。種類(lèi)2021/9/3021單糖脂肪酸氨基酸核苷酸有機(jī)小分子多糖蛋白質(zhì)核酸糖苷鍵肽鍵磷酸二酯鍵：有

6、機(jī)小分子是組成生物大分子的亞單位有機(jī)小分子生物大分子2021/9/3022（一）核 酸生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。核 酸脫氧核糖核酸（DNA）核 糖 核 酸（RNA）二 生物大分子核酸的種類(lèi)2021/9/3023糖苷鍵核苷酯 鍵核 苷 酸核苷酸(nucleotide)核苷酸戊 糖核糖脫氧核糖磷 酸堿 基嘧啶：嘌呤：1.化 學(xué) 組 成2021/9/302435磷酸二酯鍵532021/9/3025DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。Watson和 Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型二級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)：2.DNA的結(jié)構(gòu)與功能2021/9/3026 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型3.4nm含10個(gè)堿基對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

7、模型2021/9/3027DNA是遺傳物質(zhì)，其功能是-儲(chǔ)存，復(fù)制和傳遞遺傳信息。DNA的功能2021/9/3028 RNA為單鏈，可自身回折形成局部假雙鏈（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）。mRNA (信使RNA)tRNA (轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)rRNA (核糖體RNA)3.RNA的結(jié)構(gòu)與功能snRNA (小核RNA)miRNA (微小RNA)有酶活性的RNA (核酶)piRNA2021/9/3029 mRNA（信使RNA） tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA） rRNA（核糖體RNA）細(xì)胞中含量5%10% 5%10% 80%90%存在場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞質(zhì) 核糖體功能作用三種RNA分子的結(jié)構(gòu)特征和功能作用轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，并帶到核

8、糖體上，作為合成蛋白質(zhì)的模板。運(yùn)輸活化的氨基酸到核糖體上的mRNA的特定位點(diǎn)，特定的tRNA運(yùn)輸特定的氨基酸。為蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所的核糖體的組成成分。2021/9/30302021/9/3031（二）蛋白質(zhì)1.蛋白質(zhì)分子的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸20種它們結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：含有氨基的有機(jī)酸?；驂A性的氨基酸性的羧基側(cè)鏈兩性化合物兩性電解質(zhì)2021/9/30322.蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)由相同或不同的各個(gè)氨基酸，按照一定的排列順序，以特定的化學(xué)鍵方式連接，從而組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。肽 鍵肽 鍵 蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸分子通過(guò)肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。主鏈2021/9/3033蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)2

9、021/9/30341）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的種類(lèi)，數(shù)目和排列順序2021/9/30352）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，形成局部規(guī)則結(jié)構(gòu)，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結(jié)構(gòu)。（氫鍵）a-螺旋：肽鏈以右手螺旋盤(pán)繞而成的空心筒狀構(gòu)象。-折疊片層：一條肽鏈回折而成的平行排列構(gòu)象?？煞譃椋?021/9/30363）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再行折疊,形成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白即表現(xiàn)出生物學(xué)活性。2021/9/30374）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈亞基亞基氫鍵蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)2021/9/3038蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)2021/9/3039

10、生化遺傳病鐮形細(xì)胞貧血(sickle cell anemia)血紅蛋白6 GAGGTG，谷氨酸纈氨酸 發(fā)病機(jī)制：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)功能的基礎(chǔ)。 2021/9/3040（2）結(jié)構(gòu)域是大分子蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成單元組成一個(gè)結(jié)構(gòu)域的氨基酸殘基通常在40350之間。具有相同結(jié)構(gòu)域的蛋白具有類(lèi)似功能。通常通過(guò)結(jié)構(gòu)域去推斷某些蛋白質(zhì)的功能。Src蛋白的結(jié)構(gòu)域 2021/9/3041（3） 蛋白質(zhì)功能的發(fā)揮與其構(gòu)象的改變密切相關(guān)如磷酸化與去磷酸化使蛋白質(zhì)構(gòu)象改變,影響功能發(fā)揮。Cell and Molecular Basis2021/9/30423 蛋白質(zhì)的分類(lèi)外形纖維蛋白：球形蛋白

11、：角蛋白酶蛋白，免疫球蛋白功能調(diào)節(jié)蛋白：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：收縮蛋白：抗體蛋白：催化蛋白：胰島素血紅蛋白肌動(dòng)蛋白，肌球蛋白免疫球蛋白蛋白酶2021/9/3043 組成成分單純蛋白：結(jié)合蛋白：指單純由氨基酸組成的蛋白質(zhì)。（白蛋白，球蛋白，組蛋白）指單純蛋白和非蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)結(jié)合，非蛋白質(zhì)物質(zhì)稱(chēng)輔基。（核蛋白，糖蛋白，脂蛋白）2021/9/3044 大致分為三個(gè)階段：1、原始細(xì)胞的形成2、原核細(xì)胞到真核細(xì)胞的演化3、單細(xì)胞生物到多細(xì)胞生物第三節(jié) 細(xì)胞的起源和進(jìn)化2021/9/3045推斷的細(xì)胞起源與進(jìn)化時(shí)間表年代（距今）發(fā)生事件45億年地球誕生44億年海洋出現(xiàn)38億年原始生命出現(xiàn)35億年藍(lán)細(xì)菌形成15億年真核

12、細(xì)胞形成12億年多細(xì)胞生物出現(xiàn)2021/9/30462021/9/30471、從無(wú)機(jī)小分子形成有機(jī)小分子米勒實(shí)驗(yàn)2021/9/30482 從有機(jī)小分子形成生物大分子 蛋白質(zhì)（protien）有機(jī)小分子 核酸（nucleic acid）自我復(fù)制2021/9/3049 把氨基酸混合物倒在 160o-200o 的熱沙土或粘土上，隨著水分蒸發(fā)，氨基酸濃縮并化合，經(jīng) 0.53.0 小時(shí)，生成類(lèi)似蛋白質(zhì)的大分子。在 50o-60o 條件下，類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，可使單核苷酸聚合成多核苷酸。美國(guó)?？怂梗‵.Fox)合成生命大分子實(shí)驗(yàn)：2021/9/30503 從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系奧巴林團(tuán)聚體實(shí)驗(yàn)福克斯微球體假說(shuō)以蛋白質(zhì)為主體形成微球體2021/9/30514 多分子體系演變?yōu)樵忌壳盁o(wú)法在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證2021/9/3052（二）原始細(xì)胞形成的關(guān)鍵1、具有自我復(fù)制能力的多聚體的形成2、膜的出現(xiàn)與原始細(xì)胞的誕生 保持多核苷酸自我復(fù)制磷脂分子自發(fā)裝配成膜結(jié)構(gòu) 避免優(yōu)質(zhì)蛋白丟失2021/9/3053二 原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化，自然選擇的結(jié)果2021/9/3054 2021