普通生物學第1章：細胞

1第1章細胞2第1章細胞細胞是生命存在的基本形式,是一切生命活動的基礎(chǔ).一切生物(除病毒外)都離不開細胞這一生命的基本形態(tài).細胞是生命活動賴以進行的基礎(chǔ).地球上的多細胞生物是由單細胞生物進化而來的.31.1細胞的生命物質(zhì)1.1.1細胞的元素組成自然界130(106)種元素,生物體約25(60)種,其中C、H、O、N、P、S、Ca、Na、K、Cl、Mg、Fe占99.55%，是生物的必需元素。含量最高的必需元素其他必需元素偶然存在的元素碳（C）18.0磷（P）1.1000錳（Mn）痕量釩（V）痕量氫（H）10.0硫（S）0.2500鈷（Co）痕量鉬（Mo）痕量氮（N）3.0鈣（Ca）2.0000銅（Cu）痕量鋰（Li）痕量氧（O）65.0鉀（K）0.3500鋅（Zn）痕量氟（F）痕量鈉（Na）0.1500硒（Se）痕量溴（Br）痕量氯（Cl）0.1500鎳（Ni）痕量硅（Si）痕量鎂（Mg）0.0500砷（As）痕量鐵（Fe）

0.0040鋇（Ba）痕量碘（I）0.000441.1.2細胞的分子組成1.1.2.1水和無機鹽（1）水約占細胞的65%~90%，水的重要性與水分子的特性密切相關(guān)。（a）水是極性分子內(nèi)聚力→形成水流表面張力→水黽立足附著力→大分子結(jié)合5（1）水（b）水的比熱大

——使細胞的溫度和代謝速率保持穩(wěn)定。（c）水是光合作用的原料。（d）固態(tài)水比液態(tài)水比重低

——保證水生生物正常生活。6（2）無機鹽以離子狀態(tài)存在。主要功能如下：調(diào)節(jié)細胞的滲透壓（如氣孔開合）和pH值。酶的活化和調(diào)節(jié)因子，Mg2+、Ca2+。合成有機物的原料，PO3-4是磷脂、核苷酸的原料，Mg2+是合成葉綠素和磷酸酶的原料。71.1.2.2糖類/糖類化合物(carbohydrates)占植物有機體干重的80%,人和動物2%,微生物10~20%;主要成分C、H、O單糖雙糖多糖五碳糖/戊糖：核糖、脫氧核糖、核酮糖六碳糖/己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖麥芽糖（2分子葡萄糖脫水而成，糖苷鍵）蔗糖（1分子葡萄糖+1分子果糖）乳糖（1分子葡萄糖+1分子半乳糖）淀粉（α-葡萄糖）糖原（α-葡萄糖）纖維素（β-葡萄糖）粘多糖/蛋白多糖幾丁質(zhì)（乙酰氨基葡萄糖）透明質(zhì)膠磷酸軟骨素肝素8

二糖的合成葡萄糖葡萄糖果糖9淀粉、糖原和纖維素等多糖的結(jié)構(gòu)101.1.2.3脂類/脂類化合物（lipids）組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能差別很大。共性：不溶于水，易溶于非極性有機溶劑。生物學功能：生物膜的重要組成部分儲存能量的分子構(gòu)成生物體表面的保護層保溫作用VA、VD、睪丸酮、腎上腺皮質(zhì)激素、前列腺素等，是重要的活性物質(zhì)11脂類的分類中性脂肪/甘油酯類脂室溫下為固態(tài)的稱為脂,為液態(tài)的稱為油磷脂類固醇萜類蠟卵磷脂腦磷脂絲氨磷脂膽固醇植物固醇性激素VD腎上腺皮質(zhì)激素（β胡蘿卜素、VE、VK)12類固醇、β—胡蘿卜素、維生素A和視黃醛131.1.2.4蛋白質(zhì)（protein）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（1）蛋白質(zhì)組成的基本結(jié)構(gòu)——氨基酸(aminoacids)20種，脂肪族、芳香族和雜環(huán)氨基酸3大類。氨基酸通式：R-CH(NH2)-COOH,14（2）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類和它們相互連接的線性順序.

如-leu-Asp-Ala-Val-Arg-Gly-Ser-肽鍵(peptidebond):兩個氨基酸分子,由一個分子的羧基(-COOH)和另一個分子的氨基(-NH2)失去1分子水后形成的化學鍵(酰胺鍵)由2個氨基酸組成的化合物叫二肽由3個氨基酸組成的化合物叫三肽以此類推,多肽(polypeptide)/多肽鏈在蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)中,氨基酸數(shù)目的不同、種類的不同、以及排列順序的不同，就決定了各種蛋白質(zhì)（功能）的不同。16（3）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要指蛋白質(zhì)在鏈內(nèi)通過氫鍵形成向右旋轉(zhuǎn)的α-螺旋,以及在鏈間通過氫鍵形成的β-折疊.此外，還有β—轉(zhuǎn)角、β—發(fā)夾、Ω—環(huán)等。

17（4）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再次折疊、盤繞而形成的更加復雜的立體構(gòu)象。（5）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)指由兩個或多個三級結(jié)構(gòu)單位(亞基)通過次級鍵（離子鍵、疏水鍵、氫鍵、范德華力等）結(jié)合而成的空間構(gòu)象。191.1.2.5核酸（nucleicacid）脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）1、核酸的化學組成核酸的基本組成單位——核苷酸（nucleotide）核苷酸堿基戊糖磷酸嘌呤堿(2種)嘧啶堿(2種)核糖脫氧核糖20DNA與RNA在化學組成上的區(qū)別DNARNA4種脫氧核苷酸堿基腺嘌呤（adenine，A）鳥嘌呤（guanine，G）胞嘧啶（cytosine，C）胸腺嘧啶（thymine，T）4種核苷酸堿基腺嘌呤（adenine，A）鳥嘌呤（guanine，G）胞嘧啶（cytosine，C）尿嘧啶（uracil，U）脫氧核糖核糖磷酸磷酸212、DNA的結(jié)構(gòu)（1）DNA的一級結(jié)構(gòu)指通過3’,5’-磷酸二脂鍵連接起來的4種脫氧核苷酸在分子中的排列順序.22（2）DNA的二級結(jié)構(gòu)DNA兩條反向互補的單鏈以堿基互補配對原則所形成的螺旋結(jié)構(gòu).DNA二級結(jié)構(gòu)的三種形式23（3）DNA的三級結(jié)構(gòu)指DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu).243、RNA 的結(jié)構(gòu)由4種核苷酸以3’,5’-磷酸二脂鍵連接而成的線形分子，以單鏈形式存在，但能自身回折，形成許多雙螺旋區(qū)域。251.2細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能1.2.1細胞的形態(tài)和大小

圓形立方形扁平形柱形橢圓形矩形梭形長筒形星形等26神經(jīng)細胞單極細胞雙極細胞多極細胞27人類血液細胞28導管細胞291.2.1細胞的形態(tài)和大小大多數(shù)細胞直徑在幾到幾十微米之間，支原體細胞：100nm；鴕鳥卵細胞直徑：75mm；神經(jīng)細胞：直徑：100m；長：1m301.2.2原核細胞定義：只有細胞質(zhì),而沒有以膜為界的可見細胞核和細胞器的細胞.

支原體、細菌、藍藻等——原核生物（prokaryote)支原體電子顯微照片原核細胞真核細胞代表生物支原體、細菌和藍藻（藍細菌）原生生物、植物、動物和真菌1）細胞核沒有真正的細胞核有核膜、核仁和核質(zhì)組成的細胞核2）細胞器沒有（線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等）細胞器有（線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等）細胞器3）細胞壁肽聚糖纖維素、半纖維素、木質(zhì)素4)核糖體70S（由50S和30S兩個亞基組成）80S（由60S和40S兩個亞基組成）5)染色體僅有一條裸露雙鏈DNA有兩條以上的染色體，DNA與蛋白質(zhì)相結(jié)合6)核DNA環(huán)狀，存在于細胞質(zhì)中線狀，存在于細胞核中7）核外DNA有些細胞有質(zhì)粒有線粒體DNA和葉綠體DNA8）RNA與蛋白質(zhì)合成RNA沒有內(nèi)含子；DNA轉(zhuǎn)錄與翻譯都在細胞質(zhì)中進行RNA有內(nèi)含子和外顯子；DNA轉(zhuǎn)錄為RNA在細胞核中進行，蛋白質(zhì)的合成（翻譯）在細胞質(zhì)中進行9）細胞骨架無細胞骨架有細胞骨架10）細胞分裂二分裂，無絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂原核細胞與真核細胞的主要區(qū)別321.2.3

生物膜（biomembrane)

真核細胞中的細胞膜、細胞器膜與核膜總稱為生物膜。1.2.3.1

生物膜的結(jié)構(gòu)三夾板/三明治模型

脂筏模型(lipidraftsmodel)

流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)33流動鑲嵌模型的要點①磷脂雙分子層有序排列，構(gòu)成了膜的基本結(jié)構(gòu)。各種蛋白或附于膜表面、或嵌于膜中，或貫穿于膜雙分子層，也有糖類與膜脂或膜蛋白結(jié)合構(gòu)成糖脂和糖蛋白附著在膜的外側(cè)。②磷脂分子和蛋白質(zhì)分子可在膜的水平或垂直方向自由地流動和變化，具有流動性。③膜蛋白在膜上的排列具不對稱性。④膜的有序性、流動性和不對稱性對于生物膜適應(yīng)膜內(nèi)外的變化、選擇透性及物質(zhì)的跨膜運輸、電子傳遞和信號傳導等均具有重要意義。341.2.3.2生物膜的功能351.2.3.2生物膜的功能1、物質(zhì)跨膜運輸1）被動運輸（passivetransport)

物質(zhì)順著濃度梯度由高濃度向低濃度運動,運動的動力來自于濃度差,不需要細胞提供能量.（a）自由擴散(freediffusion)：不帶電極性小分子；脂溶性分子；

361）被動運輸（passivetransport)（b）協(xié)助擴散(facilitateddiffusion)/易化擴散是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)（氨基酸、葡萄糖、金屬離子等）借助細胞膜上的膜蛋白的幫助，順濃度梯度或電化學濃度梯度（不消耗ATP）的跨膜運輸方式。372）主動運輸（activetransport）物質(zhì)從低濃度向高濃度流動的跨膜運輸方式,這一過程既需要膜蛋白的幫助又消耗能量，同時對所運輸?shù)奈镔|(zhì)具有選擇性和特異性.Na+—K+泵（離子泵，ionpump）ATP酶383）（細胞）內(nèi)吞作用（endocytosis)由質(zhì)膜下的微絲通過收縮,造成質(zhì)膜內(nèi)陷,將細胞外的固體顆粒或液體包入,并從質(zhì)膜上脫落到細胞內(nèi)形成一個泡,這樣的過程就稱為內(nèi)吞作用.胞飲胞吞394）（細胞）外排作用/胞吐作用(exocytosis)402、信息跨膜傳遞／細胞通訊

（１）細胞通訊的方式

①直接通訊：指信號分子從相鄰細胞之間的連接通道由一個細胞進入另一細胞所進行的通訊聯(lián)系方式。②間接通訊：指細胞產(chǎn)生的信號分子分泌到細胞外，經(jīng)擴散或血液運輸?shù)桨屑毎?，并與靶細胞受體結(jié)合，再通過一定機理把信息傳遞入靶細胞，產(chǎn)生相應(yīng)生理效應(yīng)。這種方式可分長距離通訊和短距離通訊。（２）信號分子在細胞間與細胞內(nèi)進行信息傳遞的某些化學分子，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子等統(tǒng)稱為信號分子。它們都是通過與特異受體結(jié)合而引起靶細胞反應(yīng)的。（3）信號受體

存在于細胞膜或胞內(nèi)的，能與激素、神經(jīng)遞質(zhì)、藥物等信號分子（配體）結(jié)合，進而激活細胞內(nèi)一系列生物化學反應(yīng)，使細胞對外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)效應(yīng)的特殊生物大分子（通常為蛋白質(zhì)），稱之為受體。412、信息跨膜傳遞／細胞通訊（4）信號轉(zhuǎn)導機制信號分子進入細胞直接作用：信號分子的一部分同受體結(jié)合，另一部分穿過質(zhì)膜進入細胞內(nèi)引起生物學效應(yīng)。信號分子的觸發(fā)作用：信號分子同受體結(jié)合后，通過某種越膜控制與膜內(nèi)側(cè)的微管、微絲系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系從而調(diào)節(jié)細胞的分裂、生長、運動與識別。通過第二信使發(fā)揮作用：信號分子與受體結(jié)合后，激活質(zhì)膜內(nèi)某些成分，產(chǎn)生第二信使，并將其攜帶的信息傳入細胞內(nèi)，啟動一系列反應(yīng)，進而產(chǎn)生生物學效應(yīng)。42（4）信號轉(zhuǎn)導機制第二信使轉(zhuǎn)導431.2.4

細胞連接（celljunction）1、植物細胞間的連接

依靠黏性多糖和胞間連絲加以連接.442、動物細胞間的連接1）緊密連接（tightjunction）/不通透連接（impermeablejunction）通過特殊的跨膜蛋白成串排列形成網(wǎng)絡(luò)狀脊嵌入相鄰細胞，使相鄰細胞緊緊連在一起。452）錨定連接（anchoringjunction）/斑塊連接（plaque-bearingjunction）

是指通過細胞間粘著蛋白和細胞膜內(nèi)側(cè)的斑塊及細胞骨架體系的相互作用，將相鄰兩細胞連接在一起的細胞連接方式。根據(jù)斑塊的不同有分為2大類。①黏合連接（adherentjunction）在質(zhì)膜的胞質(zhì)面附著有肌動蛋白纖維（斑塊），通過細胞間鈣黏著蛋白和細胞內(nèi)的肌動蛋白相互作用，將兩個細胞連接起來。鈣黏著蛋白肌動蛋白462）錨定連接（anchoringjunction）/斑塊連接（plaque-bearingjunction）

②橋粒（desmosome）在質(zhì)膜的胞質(zhì)面附著有中間纖維（斑塊），并通過中間纖維與細胞內(nèi)的細胞骨架系統(tǒng)相錨定，這種連接方式就稱為橋粒。

中間纖維鈣黏著蛋白473）間隙連接（gapjunction）/通訊連接（communicatingjunction）通過連接子將兩個相鄰細胞連接起來的一種連接方式，細胞間有間隙，連接子是由6個膜蛋白亞單位形成的管狀通道。允許小分子的物質(zhì)直接通過這種間隙通道從一個細胞流向另一個細胞。48幾種連接的比較491.3細胞增殖與分化

1.3.1細胞周期（cellcycle）是指連續(xù)分裂的細胞從一次分裂結(jié)束開始到下一次分裂終止所經(jīng)歷的全過程。細胞周期間期分裂期G1期DNA合成前期S期DNA合成期G2期DNA合成后期又稱M期，細胞一分為二時間變化小持續(xù)時間變化大根據(jù)分裂能力將真核細胞分為3類★持續(xù)分裂細胞/周期性細胞（骨髓干細胞）★終端分化細胞（紅細胞、神經(jīng)細胞，肌肉細胞）★休眠細胞/G0細胞（免疫淋巴細胞、肝臟和腎細胞）511.3.2細胞分裂（celldivision）1.3.2.1無絲分裂（amitosis）

特點：不出現(xiàn)紡錘體和染色體;核膜、核仁不消失.521.3.2.2有絲分裂（miosis）特點：出現(xiàn)紡錘絲和染色體.過程：分為：前期，中期，末期，后期.531.3.2.3減數(shù)分裂和有絲分裂的區(qū)別課堂討論：減數(shù)分裂的生物學意義。541、概念：是指同源細胞（如受精卵）分裂后的未定型細胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特性上出現(xiàn)差異的過程。2、本質(zhì)：特定細胞的特定基因在一定時間、空間表達的結(jié)果，是細胞對化學環(huán)境變化的一種反應(yīng)。1.3.3細胞分化（celldifferentiation）551.3.3細胞分化（celldifferentiation）3、細胞分化相關(guān)基因組織特異性基因（tissue-specificgenes/奢侈基因（luxurygenes）是指不同細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。如肌肉細胞中的肌動蛋白基因、紅細胞中的血紅蛋白基因等。看家基因(house-keepinggene)/管家基因/持家基因維持細胞最低限度功能所不可少的基因。這類基因在所有類型的細胞中都進行表達，因為這些基因的產(chǎn)物對于維持細胞的基本結(jié)構(gòu)和代謝功能是必不可少的。如組蛋白基因、核糖體蛋白基因、