細(xì)胞的分子基礎(chǔ)幻燈片

1、1第三章第三章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞的分子基礎(chǔ) molecular basis of cellmolecular basis of cell第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞的小分子物質(zhì)細(xì)胞的小分子物質(zhì)2細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)：原生質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)：原生質(zhì)( (protoplasmprotoplasm) ) -又稱生命物質(zhì)又稱生命物質(zhì); ; 組成原生質(zhì)的化學(xué)元素：必需元素組成原生質(zhì)的化學(xué)元素：必需元素; ; 微量元素微量元素( (0.01%0.01%) )大量元素大量元素( (99.99%99.99%) )有機(jī)化合物有機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物化合

2、物化合物3核酸核酸( (nucleic acidnucleic acid) )糖類糖類( (carbohydratescarbohydrates) )脂類脂類( (lipidlipid) )維生素維生素( (vitaminvitamin) )蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (proteinprotein) )無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽( (inorganic saltinorganic salt) )水水( (waterwater) )有機(jī)化合物有機(jī)化合物( (organic organic compoundcompound) )無(wú)機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物( (inorganic inorganic compoundcompou

3、nd) )生生命命的的物物質(zhì)質(zhì)基基礎(chǔ)礎(chǔ)4一一. 水水5 水是原生質(zhì)最基本的物質(zhì)，是構(gòu)成原生質(zhì)中水是原生質(zhì)最基本的物質(zhì)，是構(gòu)成原生質(zhì)中最多的一項(xiàng)最多的一項(xiàng); ; 水是生命活動(dòng)中最重要的介質(zhì)水是生命活動(dòng)中最重要的介質(zhì); ; 水在細(xì)胞中的存在形式水在細(xì)胞中的存在形式: :自由水自由水( (9595) )和結(jié)和結(jié)合水合水( (5 5) )；活細(xì)胞的含水量不低于；活細(xì)胞的含水量不低于7575。 水的特有屬性：水的特有屬性： 1. 1. 水分子是偶極子；水分子是偶極子； 2. 2. 水分子間可形成氫鍵；水分子間可形成氫鍵； 3. 3. 水分子可解離為離子；水分子可解離為離子；6二二. 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽7 以離

4、子狀態(tài)存在；占細(xì)胞總量的以離子狀態(tài)存在；占細(xì)胞總量的1%1%以下以下; ; 在細(xì)胞中的作用在細(xì)胞中的作用: : 1 1).).構(gòu)成生物體某些結(jié)構(gòu)的重要成分構(gòu)成生物體某些結(jié)構(gòu)的重要成分; ; 2 2).).酶、激素或者維生素的重要成分；酶、激素或者維生素的重要成分； 3 3).).參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸和信號(hào)傳導(dǎo)參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸和信號(hào)傳導(dǎo); ; 4 4).).與細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的調(diào)節(jié)有關(guān)；構(gòu)成生物體與細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的調(diào)節(jié)有關(guān)；構(gòu)成生物體的緩沖系統(tǒng)；的緩沖系統(tǒng)； 主要的陰離子有主要的陰離子有clcl、popo4 4和和hcohco3 3，其中，其中磷酸根離子在細(xì)胞代謝活動(dòng)中最為重要：磷酸根離子在細(xì)

5、胞代謝活動(dòng)中最為重要： ：在細(xì)胞的能量代謝中起著關(guān)鍵作用；：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：是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的組成成分；成分； ：調(diào)節(jié)酸堿平衡：調(diào)節(jié)酸堿平衡; ; 8 陽(yáng)離子在細(xì)胞中的作用：陽(yáng)離子在細(xì)胞中的作用：鈣調(diào)素、肌動(dòng)球蛋白、鈣調(diào)素、肌動(dòng)球蛋白、atpatp酶酶caca2+2+硝酸還原酶、黃嘌呤氧化酶硝酸還原酶、黃嘌呤氧化酶momo2+2+肽酶肽酶coco2+2+酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶cucu2+2+肽酶肽酶mnmn2+2+葉綠素、磷酸酶、葉綠素、磷酸酶、nana+ +-k-k+ +泵泵mgmg2+2+

6、維持膜電位、參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成維持膜電位、參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成k k+ +維持膜電位維持膜電位nana+ +血紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物酶和鐵蛋白的血紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物酶和鐵蛋白的成分成分fefe2+2+或或fefe3+3+在細(xì)胞中的作用在細(xì)胞中的作用離子種類離子種類9三三. 有機(jī)小分子有機(jī)小分子( (一一).).糖類糖類10 由由c c、h h、o o三種元素組成三種元素組成; ; 通式通式：( (chch2 2o o) )n n或或c cn n( (h h2 2o o) )n n; ; 1 1. .糖的分類糖的分類: : 1 1).).單糖：戊糖和己糖；單糖：戊糖

7、和己糖； 2 2).).低聚糖低聚糖( (寡糖寡糖) )； 3 3).).多糖多糖; ;11 多糖多糖 淀粉淀粉; ; 糖原；糖原； 纖維素；幾丁質(zhì)等；纖維素；幾丁質(zhì)等； 2 2. .糖的作用糖的作用: : 結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)成分; ; 生物體內(nèi)的能量來(lái)源生物體內(nèi)的能量來(lái)源; ; 中間代謝產(chǎn)物中間代謝產(chǎn)物; ; 信息分子信息分子; ; 解毒作用解毒作用; ; 潤(rùn)滑保護(hù)作用潤(rùn)滑保護(hù)作用; ;12三三. .有機(jī)小分子有機(jī)小分子( (二二).).脂類脂類13 脂類的構(gòu)成：脂肪酸脂類的構(gòu)成：脂肪酸+ +醇醇 酯及其衍生物酯及其衍生物( (即即脂肪和類脂以及其他一些物質(zhì)的總稱脂肪和類脂以及其他一些物質(zhì)的總稱)

8、 )。 脂類的性質(zhì)：脂類不溶于水，只溶于非極性脂類的性質(zhì)：脂類不溶于水，只溶于非極性的有機(jī)溶劑。的有機(jī)溶劑。 1 1. .脂肪：一分子甘油脂肪：一分子甘油 + + 三分子脂肪酸三分子脂肪酸 = = 甘油三脂肪酸酯甘油三脂肪酸酯( (甘油三酯甘油三酯);); 2 2. .類脂：包括磷脂、糖脂與甾醇類類脂：包括磷脂、糖脂與甾醇類( (固醇類固醇類);); 3 3. .固醇類：包括膽固醇、膽汁酸和固醇類激素固醇類：包括膽固醇、膽汁酸和固醇類激素等等; ;141516 低聚糖低聚糖( (寡糖寡糖) ) 二糖二糖: : 乳糖乳糖= =葡萄糖葡萄糖+ +半乳糖半乳糖 蔗糖蔗糖= =葡萄糖葡萄糖+ +果糖果

9、糖 麥芽糖麥芽糖= =葡萄糖葡萄糖+ +葡萄糖葡萄糖 寡糖鏈：作為細(xì)胞膜的成分之一；寡糖鏈：作為細(xì)胞膜的成分之一；1718直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉支鏈淀粉淀粉淀粉糖原糖原1920一個(gè)脂肪分子的結(jié)構(gòu)【甘油三硬脂酸酯】一個(gè)脂肪分子的結(jié)構(gòu)【甘油三硬脂酸酯】( (示飽和脂肪酸示飽和脂肪酸) )21一個(gè)脂肪分子的結(jié)構(gòu)甘油三亞油酸酯一個(gè)脂肪分子的結(jié)構(gòu)甘油三亞油酸酯( (示不飽和脂肪酸示不飽和脂肪酸) )22磷脂酸：甘油磷脂酸：甘油+ +脂肪酸脂肪酸+ +磷酸磷酸23卵磷脂卵磷脂磷脂：甘油磷脂：甘油+ +脂肪酸脂肪酸+ +磷酸磷酸+ +含氮堿含氮堿24磷脂分子模型磷脂分子模型25膽固醇膽固醇26膽固醇分子結(jié)

10、構(gòu)膽固醇分子結(jié)構(gòu)( (a a) )及其在細(xì)胞膜中的位置及其在細(xì)胞膜中的位置( (b b) )27 4 4. .脂類的功能：脂類的功能： 能量的儲(chǔ)存；能量的儲(chǔ)存； 生物膜的骨架；生物膜的骨架； 電與熱的絕緣體；電與熱的絕緣體； 信號(hào)傳遞；信號(hào)傳遞； 酶的激活劑；酶的激活劑； ( (三三).).氨基酸氨基酸 ( (四四).).核苷酸（詳見后述）核苷酸（詳見后述）28第三章第三章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞的分子基礎(chǔ) molecular basis of cellmolecular basis of cell第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞的大分子物質(zhì)細(xì)胞的大分子物質(zhì)29一一. 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (一一).).蛋白質(zhì)的分子

11、組成單位蛋白質(zhì)的分子組成單位氨基酸氨基酸30亮氨酸亮氨酸親水性的親水性的絲氨酸絲氨酸疏水性的疏水性的31一一. 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (二二).).蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)3233 1. 1. 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 化學(xué)鍵：包括肽鍵，二硫鍵；化學(xué)鍵：包括肽鍵，二硫鍵； 氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序；氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序； 2 2. . 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)： 化學(xué)鍵：氫鍵；化學(xué)鍵：氫鍵； 類型：類型：1 1).).螺旋螺旋; ; 2 2).).片層折疊片層折疊; ; 3 3).).膠原三股螺旋膠原三股螺旋; ;34 3 3. . 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)

12、的三級(jí)結(jié)構(gòu)： 化學(xué)鍵：氫鍵，二硫鍵；疏水鍵，離化學(xué)鍵：氫鍵，二硫鍵；疏水鍵，離子鍵；子鍵； 在各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步盤在各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步盤曲或折疊形成的三維空間結(jié)構(gòu)。曲或折疊形成的三維空間結(jié)構(gòu)。 4 4. . 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)： 化學(xué)鍵：非共價(jià)鍵；化學(xué)鍵：非共價(jià)鍵； 具有二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的具有二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過次級(jí)鍵的組合而形成的空間結(jié)構(gòu)。多肽鏈通過次級(jí)鍵的組合而形成的空間結(jié)構(gòu)。35the primary structure the primary structure of proteinof protein36胰島素分子的一級(jí)

13、結(jié)胰島素分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)( (示二硫鍵示二硫鍵) )37 frederick sangerfrederick sanger bornborn: :13 august 13 august 19181918, , rendcombe rendcombe, , united kingdomunited kingdom affiliation at the affiliation at the time of the award: time of the award: university of university of cambridge, cambridge, cambridge, united

14、 cambridge, united kingdomkingdom3839 frederick sangerfrederick sanger bornborn: :13 august 13 august 19181918, , rendcombe rendcombe, , united kingdomunited kingdom affiliation at the affiliation at the time of the awardtime of the award: : university of university of cambridgecambridge, , cambridg

15、ecambridge, , united united kingdomkingdom40 paul bergpaul berg bornborn: :30 june 192630 june 1926, , new yorknew york, , ny ny, , usa usa affiliation at the affiliation at the time of the awardtime of the award: : stanford university, stanford university, stanfordstanford, , ca ca, , usa usa41 wal

16、ter gilbertwalter gilbert bornborn: :21 march 21 march 1932, boston1932, boston, , ma ma, , usausa affiliation at the affiliation at the time of the awardtime of the award: : harvard universityharvard university, , biological biological laboratorieslaboratories, , cambridgecambridge, , ma ma, , usau

17、sa4243alpha helix of secondary structurealpha helix of secondary structure44pleated sheet of secondary structurepleated sheet of secondary structure45膠原三股螺旋膠原三股螺旋( (from schmid,1982from schmid,1982) )a a：原膠原分子的螺旋：原膠原分子的螺旋; ; b b：三個(gè)原膠原分子：三個(gè)原膠原分子相互扭旋而形成的三股螺旋相互扭旋而形成的三股螺旋46tertiary structuretertiary str

18、ucture47quaternary structurequaternary structure4849一一. 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (三三).).蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能50 蛋白質(zhì)的功能：蛋白質(zhì)的功能： 結(jié)構(gòu)功能；結(jié)構(gòu)功能； 運(yùn)輸和傳導(dǎo)功能；運(yùn)輸和傳導(dǎo)功能； 收縮和運(yùn)動(dòng)功能；收縮和運(yùn)動(dòng)功能； 免疫保護(hù)和防御功能；免疫保護(hù)和防御功能； 運(yùn)輸和儲(chǔ)存功能；運(yùn)輸和儲(chǔ)存功能； 調(diào)節(jié)功能；調(diào)節(jié)功能； 遺傳調(diào)控功能；遺傳調(diào)控功能； 其他功能；其他功能；51二二. 核酸核酸( (一一).).核酸的化學(xué)組成和分子核酸的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)52核酸的水解及其產(chǎn)物核酸的水解及其產(chǎn)物531 1. .戊糖戊糖ribos

19、ome & deoxyribosomeribosome & deoxyribosome54552 2. .含氮堿基含氮堿基 1).1).嘌呤堿基嘌呤堿基( (purine basepurine base) )56575859602 2. .含氮堿基含氮堿基 2 2).).嘧啶堿基嘧啶堿基( (pyrimidine basepyrimidine base) )61626364653 3. .核苷核苷( (nucleosidenucleoside) ) 戊糖戊糖 + + 含氮堿基含氮堿基66戊糖及其核苷的形成戊糖及其核苷的形成674 4. .核苷酸和多核苷酸核苷酸和多核苷酸 1).1).核苷酸核苷

20、酸( (nucleotidenucleotide) )戊糖戊糖 + + 含氮堿基含氮堿基 + + 磷酸磷酸 或或 ( (核苷核苷 + + 磷酸磷酸) )68697071參與構(gòu)成參與構(gòu)成dnadna和和rnarna的堿基、核苷及相應(yīng)的核苷酸的堿基、核苷及相應(yīng)的核苷酸724 4. .核苷酸和多核苷酸核苷酸和多核苷酸 2 2).).各種核苷酸各種核苷酸73dampdamp的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)74dadpdadp的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)75datpdatp的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)7677784 4. .核苷酸和多核苷酸核苷酸和多核苷酸 3 3).).多核苷酸多核苷酸( (polynucleotidepolynucleotide) )

21、79804 4. .核苷酸和多核苷酸核苷酸和多核苷酸 4 4).).環(huán)核苷酸環(huán)核苷酸( (cyclic cyclic nucleotidenucleotide) )campcamp( (cyclic adenosine cyclic adenosine monophosphatemonophosphate) )cgmpcgmp( (cyclic guanosine cyclic guanosine monophosphatemonophosphate) )8182示環(huán)核苷酸的形成示環(huán)核苷酸的形成834 4. .核苷酸和多核苷酸核苷酸和多核苷酸 5 5).).dnadna和和rnarna的比較的

22、比較( (seesee：p p2727) )84二二. 核酸核酸( (二二).).structure of deoxyribo-structure of deoxyribo-nucleic acidnucleic acid，dnadna85 1.1.b b型型dnadna( (b-dnab-dna) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): : 在相對(duì)濕度為在相對(duì)濕度為92%92%時(shí)所得到的時(shí)所得到的dnadna纖維纖維; ; 雙螺旋模型的依據(jù)雙螺旋模型的依據(jù): : 1 1).).chargaffchargaff( (1949-19511949-1951) )等的化學(xué)分析等的化學(xué)分析, ,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn): : . t + c

23、= a + g. t + c = a + g； . . a = ta = t； . . g = cg = c； . . a + t g + ca + t g + c； 2 2).).x x射線衍射的研究射線衍射的研究: :86 rosalind franklin rosalind franklin ( (25 july 25 july 192016 april 1958192016 april 1958) )和改和改變歷史的變歷史的5151號(hào)照片。號(hào)照片。87 maurice hugh maurice hugh frederick wilkinsfrederick wilkins bornbo

24、rn: : 15 december 15 december 19161916, , pongaroa, new pongaroa, new zealandzealand dieddied: : 5 october 2004 5 october 2004, , londonlondon, , united united kingdomkingdom affiliation at the time of affiliation at the time of the awardthe award: : london london universityuniversity, , london lond

25、on, , united kingdomunited kingdom88 maurice maurice hugh hugh frederick frederick wilkins in wilkins in 1999199989 maurice hugh frederick wilkinswith a plaque maurice hugh frederick wilkinswith a plaque celebrating his achievementscelebrating his achievements, , at strand campus at strand campus, ,

26、 kings collegekings college, , london london, , c.1999. permission c.1999. permission maurice hugh frederick wilkinsmaurice hugh frederick wilkins90 19531953年年4 4月月2525日，英國(guó)著名的科學(xué)期日，英國(guó)著名的科學(xué)期刊刊自然自然雜志發(fā)表了沃森、克里克的一篇雜志發(fā)表了沃森、克里克的一篇優(yōu)美精煉的短文，宣告了優(yōu)美精煉的短文，宣告了dnadna分子雙螺旋結(jié)分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的誕生。這一期雜志還發(fā)表了富蘭克構(gòu)模型的誕生。這一期雜志還發(fā)表了富蘭克

27、琳和威爾金斯的兩篇論文，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和數(shù)琳和威爾金斯的兩篇論文，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和數(shù)據(jù)分析支持了沃森、克里克的論文。據(jù)分析支持了沃森、克里克的論文。 這一年，沃森年僅這一年，沃森年僅2525歲，克里克也只歲，克里克也只有有3737歲，尚未獲得博士學(xué)位。歲，尚未獲得博士學(xué)位。9192由克里克夫由克里克夫人和美術(shù)家人和美術(shù)家奧迪勒設(shè)計(jì)奧迪勒設(shè)計(jì)的的dnadna示意圖示意圖93in stockholm for their nobel prizes, december 1962in stockholm for their nobel prizes, december 1962: :maurice wilkin

28、s, john steinbeck, john kendrew, maurice wilkins, john steinbeck, john kendrew, maxmaxperutz, francis crick, and james d watson.perutz, francis crick, and james d watson. 94nobel prize winners, december 1962nobel prize winners, december 1962：mauricemauricewilkins, max perutz, francis crick, john ste

29、inbeck,wilkins, max perutz, francis crick, john steinbeck,james d watson, john kendrew james d watson, john kendrew ( (upi/bettmanupi/bettman) )permission: corbis.permission: corbis.95 max ferdinand max ferdinand perutzperutz bornborn: : 19 may 1914 19 may 1914, , vienna, austriavienna, austria died

30、died: : 6 february 2002 6 february 2002, , cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom affiliation at the time affiliation at the time of the awardof the award: : mrc mrc laboratory of laboratory of molecular biologymolecular biology, , cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom96 joh

31、n cowdery john cowdery kendrewkendrew bornborn: : 24 march 1917 24 march 1917, , oxfordoxford, , united united kingdomkingdom dieddied: : 23 august 1997 23 august 1997, , cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom affiliation at the time of affiliation at the time of the awardthe award: : mr

32、c mrc laboratory of laboratory of molecular biologymolecular biology, , cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom979899收藏于紐約科學(xué)博物館的收藏于紐約科學(xué)博物館的dnadna模型模型100 james dewey james dewey watsonwatson bornborn: : 6 april 1928 6 april 1928, , chicagochicago, , il il, , usa usa affiliation at the affi

33、liation at the time of the awardtime of the award: : harvard universityharvard university, , cambridgecambridge, , ma ma, , usausa101 francis harry francis harry compton crickcompton crick bornborn: : 8 june 1916 8 june 1916, , northamptonnorthampton, , united united kingdomkingdom dieddied: : 28 ju

34、ly 2004 28 july 2004, , san diegosan diego, , ca ca, , usa usa affiliation at the time of affiliation at the time of the awardthe award: : mrc mrc laboratory of laboratory of molecular biologymolecular biology, , cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom102103104 煙草花葉病毒煙草花葉病毒( (tobacco mosa

35、ic tobacco mosaic virus, tmvvirus, tmv) )的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型。模型。 富蘭克林逝世之后富蘭克林逝世之后, ,英國(guó)生物化學(xué)家克魯英國(guó)生物化學(xué)家克魯格繼續(xù)并且完成她的格繼續(xù)并且完成她的這一研究課題。這一研究課題?？唆敻窈髞?lái)榮獲了克魯格后來(lái)榮獲了19821982年諾貝爾化學(xué)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。獎(jiǎng)。105 aaron klug aaron klug bornborn: : 11 august 11 august 1926, zelvas1926, zelvas, , lithuanialithuania affiliation at the affiliation a

36、t the time of the awardtime of the award: : mrc laboratory of mrc laboratory of molecular biology, molecular biology, cambridgecambridge, , united united kingdomkingdom106107108109110111 2 2. .a-dnaa-dna和和z-dnaz-dna: : a-dnaa-dna：是在相對(duì)濕度為：是在相對(duì)濕度為75%75%時(shí)所得時(shí)所得到的到的dnadna纖維纖維；1121131.81.8-9-90.380.38-30-

37、301212左左2 2- -1.21.20.340.34363610.010.0右右2.32.3+19+190.230.2333.633.610.710.7右右螺旋的大致直徑螺旋的大致直徑bpbp與螺旋軸之間的角度與螺旋軸之間的角度bpbp之間的距離之間的距離每對(duì)每對(duì)bpbp的旋度的旋度每圈的每圈的bpbp螺旋方向螺旋方向z zb ba adnadna的結(jié)構(gòu)形式及特征比較的結(jié)構(gòu)形式及特征比較114二二. 核酸核酸( (三三).).structure of ribonucleic structure of ribonucleic acidacid，rnarna115 1. mrna1. mrna

38、( (messenger rnamessenger rna) ) 2. rrna2. rrna( (ribosomal rnaribosomal rna) ) 3. trna3. trna( (transfer rnatransfer rna) ) 4. microrna4. microrna( (mirnamirna) ) 5. ribozyme5. ribozyme116與各種蛋白質(zhì)結(jié)與各種蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體；合形成核糖體；80%80%90%90%原核原核: :5s, 5s, 16s,23s;16s,23s;真核真核: :5s, 5s, 5.8s, 5.8s, 18s,28s18s,28

39、s100010001200kd1200kda a單鏈單鏈, ,線形線形; ;局部可形成局部可形成雙螺旋形或雙螺旋形或發(fā)夾形；發(fā)夾形；rrnarrna識(shí)別活化的氨基識(shí)別活化的氨基酸，并與之合成酸，并與之合成為氨酰為氨酰- -trnatrna；識(shí)別密碼子；識(shí)別密碼子；轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸至核轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸至核糖體上；糖體上；5%5%10%10%4s4s25kda25kda單鏈；二級(jí)單鏈；二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)三葉草形形; ;三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒呈倒“l(fā) l”形形; ;trnatrna轉(zhuǎn)錄遺傳信息轉(zhuǎn)錄遺傳信息dnadna；合成蛋白；合成蛋白質(zhì)的模板；質(zhì)的模板；1%1%5%5%6s6s25s25s1501502000k

40、d2000kda a單鏈單鏈, ,線形線形; ;部分可呈環(huán)部分可呈環(huán)狀、發(fā)夾狀狀、發(fā)夾狀; ;mrnamrna功能功能含量比例含量比例沉降系數(shù)沉降系數(shù)分子質(zhì)量分子質(zhì)量形態(tài)特征形態(tài)特征三種主要三種主要rnarna的比較的比較117118119 核酶核酶( (ribozymeribozyme)-)-rnarna催化劑催化劑 19811981年年, ,t.r.cecht.r.cech和和s.altmans.altman發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：四膜蟲四膜蟲rrnarrna的前體物能在沒有任何蛋白質(zhì)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)生成熟的參與下進(jìn)行自我加工，產(chǎn)生成熟的rrnarrna產(chǎn)產(chǎn)物。這種加工

41、方式稱為自我剪接物。這種加工方式稱為自我剪接( (self self splicingsplicing) )。 具有催化活性的具有催化活性的rnarna普遍存在于原核普遍存在于原核和真核生物中。一個(gè)典型的例子核糖體的肽和真核生物中。一個(gè)典型的例子核糖體的肽基轉(zhuǎn)移酶?；D(zhuǎn)移酶。 對(duì)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念提出對(duì)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念提出了新的挑戰(zhàn)。了新的挑戰(zhàn)。120 sidney altmansidney altman bornborn: : 7 may 1939 7 may 1939, , montrealmontreal, , canada canada affiliation at

42、the affiliation at the time of the awardtime of the award: : yale universityyale university, , new havennew haven, , ct ct, , usausa121 thomas r. cechthomas r. cech bornborn: : 8 december 8 december 19471947, , chicago chicago, , il, il, usausa affiliation at the affiliation at the time of the award

43、time of the award: : university of university of coloradocolorado, , boulder boulder, , coco, , usa usa122123第三章第三章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞的分子基礎(chǔ) molecular basis of cellmolecular basis of cell第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組裝細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組裝124 一、細(xì)胞的組裝層次：一、細(xì)胞的組裝層次： 細(xì)胞的小分子有機(jī)物的形成：包括堿基、氨細(xì)胞的小分子有機(jī)物的形成：包括堿基、氨基酸、葡萄糖、軟脂酸形成；基酸、葡萄糖、軟脂酸形成； 大分子組裝：包括大分子組

44、裝：包括dnadna、rnarna、蛋白質(zhì)、多糖、蛋白質(zhì)、多糖組裝；組裝； 細(xì)胞的高級(jí)結(jié)構(gòu)組裝：細(xì)胞膜、核糖體、染細(xì)胞的高級(jí)結(jié)構(gòu)組裝：細(xì)胞膜、核糖體、染色體、微管、微絲等組裝；色體、微管、微絲等組裝； 具有空間結(jié)構(gòu)和生物功能細(xì)胞器的組裝：如具有空間結(jié)構(gòu)和生物功能細(xì)胞器的組裝：如細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等；細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等； 細(xì)胞組裝：有各種不同的細(xì)胞器組裝成完整細(xì)胞組裝：有各種不同的細(xì)胞器組裝成完整的細(xì)胞。的細(xì)胞。125 二、細(xì)胞的可能組裝方式：二、細(xì)胞的可能組裝方式： 模板組裝：模板組裝：指由模板指導(dǎo)，在一系列酶的催指由模板指導(dǎo)，在一系列酶的催化下，合成新的、與模板完全

45、相同的分子?；?，合成新的、與模板完全相同的分子。dnadna和和rnarna的分子組裝就屬于此類；的分子組裝就屬于此類； 酶效應(yīng)組裝：酶效應(yīng)組裝：指相同的單體分子在不同的酶指相同的單體分子在不同的酶系作用下，生成不同的產(chǎn)物。如以葡萄糖為原料系作用下，生成不同的產(chǎn)物。如以葡萄糖為原料既可合成纖維素，也可合成淀粉，就看進(jìn)入哪條既可合成纖維素，也可合成淀粉，就看進(jìn)入哪條酶促反應(yīng)途徑；酶促反應(yīng)途徑； 自組裝：自組裝：指生物大分子借助本身的力量自行指生物大分子借助本身的力量自行裝配成高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種組裝也需要一種稱為分子裝配成高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種組裝也需要一種稱為分子伴侶的蛋白介導(dǎo)，如核小體的組裝就需要核質(zhì)素

46、伴侶的蛋白介導(dǎo)，如核小體的組裝就需要核質(zhì)素的介導(dǎo)。的介導(dǎo)。126第四章第四章 細(xì)胞的進(jìn)化及其細(xì)胞的進(jìn)化及其基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) cellular evolution and basic cellular evolution and basic constructionconstruction第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞的起源與進(jìn)化細(xì)胞的起源與進(jìn)化127 無(wú)機(jī)小分子無(wú)機(jī)小分子( (如如coco2 2、h h2 2o o) ) 有機(jī)小分子有機(jī)小分子( (如如g g、aaaa) ) 生物大分子生物大分子( (prpr、dnadna、rnarna) ) ( (3434億年前，具細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)億年前，具細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)

47、、rnarna) ) 原始細(xì)胞原始細(xì)胞 原核細(xì)胞原核細(xì)胞 ( (約約1515億年前億年前) ) 真核細(xì)胞真核細(xì)胞128129第四章第四章 細(xì)胞的進(jìn)化及其細(xì)胞的進(jìn)化及其基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) cellular evolution and basic cellular evolution and basic constructionconstruction第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一般特征細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一般特征130一一.細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位單位131 一、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位：一、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位： 一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體

48、的基本單位成有機(jī)體的基本單位; ; 細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位系，細(xì)胞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；具有遺傳的細(xì)胞是遺傳的基本單位；具有遺傳的全能性全能性; ; 沒有細(xì)胞就沒有完整的生命沒有細(xì)胞就沒有完整的生命; ;132 二、關(guān)于細(xì)胞概念的一些新思考：二、關(guān)于細(xì)胞概念的一些新思考： 第一，第一，細(xì)胞是物質(zhì)細(xì)胞是物質(zhì)( (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) )、能量與信息過程、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體；精巧結(jié)合的綜合體； 細(xì)胞能完成各種化學(xué)反應(yīng)；細(xì)胞能完成各種

49、化學(xué)反應(yīng)； 細(xì)胞需要并利用能量；細(xì)胞需要并利用能量； 第二，第二，細(xì)胞是多層次、非線性與多層面的復(fù)細(xì)胞是多層次、非線性與多層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系；雜結(jié)構(gòu)體系； 第三，第三，細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系；與自組織體系； 細(xì)胞細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；能進(jìn)行自我調(diào)控； 細(xì)胞能細(xì)胞能繁殖和傳留后代；繁殖和傳留后代；133細(xì)胞是物質(zhì)細(xì)胞是物質(zhì)( (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) )、能量與信、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體息過程精巧結(jié)合的綜合體134細(xì)胞需要和利用能量細(xì)胞需要和利用能量135細(xì)胞是多層次、非線性與多層細(xì)胞是多層次、非線性與多層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系136細(xì)胞

50、繁殖和傳留后代細(xì)胞繁殖和傳留后代137 三、細(xì)胞的基本共性：三、細(xì)胞的基本共性： 所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜; ; 所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即dnadna與與rnarna作為遺傳信息儲(chǔ)存、復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體作為遺傳信息儲(chǔ)存、復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體; ; 核糖體核糖體蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞器，毫無(wú)例外地蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞器，毫無(wú)例外地存在于一切細(xì)胞內(nèi)存在于一切細(xì)胞內(nèi); ; 所有細(xì)胞都是以一分為二的方式進(jìn)行分裂增所有細(xì)胞都是以一分為二的方式進(jìn)行分裂增殖，細(xì)胞分裂是生命繁衍的基礎(chǔ)和

51、保證。殖，細(xì)胞分裂是生命繁衍的基礎(chǔ)和保證。138 支原體支原體( (mycoplastmycoplast) )：目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡(jiǎn)目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡(jiǎn)單的細(xì)胞；單的細(xì)胞； ：0.010.01，是細(xì)菌的，是細(xì)菌的1/101/10，是真核，是真核細(xì)胞的細(xì)胞的100100萬(wàn)分之一；萬(wàn)分之一； 無(wú)核膜，含環(huán)狀雙螺旋無(wú)核膜，含環(huán)狀雙螺旋dnadna，多聚核糖體，多聚核糖體，700700多種蛋白質(zhì)；多種蛋白質(zhì)； 病毒病毒( (virusvirus) )：由一種核酸分子由一種核酸分子( (dnadna或或rnarna) )與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸- -蛋白質(zhì)復(fù)合體蛋白質(zhì)復(fù)合體; ; 類病毒類病

52、毒( (viroidviroid) )：僅由一條有感染的僅由一條有感染的rnarna構(gòu)成構(gòu)成; ; 朊病毒朊病毒( (prionprion) )：由由有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成; ; 病毒是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡(jiǎn)單的生命有機(jī)病毒是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡(jiǎn)單的生命有機(jī)體。體。139肺炎支原體肺炎支原體140衣原體衣原體chiamydia pneumoniaechiamydia pneumoniae梨子形的原體梨子形的原體(ebs)(ebs)；左：吸附在巨噬細(xì)胞表面；左：吸附在巨噬細(xì)胞表面； 右：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的衣原體圖片右：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的衣原體圖片141吸附在內(nèi)皮細(xì)胞表面的立克次氏體和細(xì)胞

53、吸附在內(nèi)皮細(xì)胞表面的立克次氏體和細(xì)胞內(nèi)包含立克次氏體的內(nèi)吞體內(nèi)包含立克次氏體的內(nèi)吞體142rnarna病毒與病毒與dnadna病毒病毒143構(gòu)成構(gòu)成: :核酸核酸+ +蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 非細(xì)胞形態(tài)非細(xì)胞形態(tài); ;不獲取能不獲取能量量; ;不對(duì)環(huán)境刺激反應(yīng)不對(duì)環(huán)境刺激反應(yīng)144朊病毒朊病毒(prion)(prion)145病毒在細(xì)胞內(nèi)的增殖病毒在細(xì)胞內(nèi)的增殖( (復(fù)制復(fù)制) )146病毒只有感染了細(xì)胞后，才會(huì)蘇醒，繁殖病毒只有感染了細(xì)胞后，才會(huì)蘇醒，繁殖147二二. 細(xì)胞的大小和形態(tài)細(xì)胞的大小和形態(tài)148=10=10-2-2mm=10=10-3-3mm=10=10-6-6mm=10=10-9-9mm

54、 =10=10-10-10mm149各種細(xì)胞的不同形態(tài)各種細(xì)胞的不同形態(tài)150三三. 細(xì)胞的數(shù)目細(xì)胞的數(shù)目151四四. 細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)152光鏡結(jié)構(gòu)光鏡結(jié)構(gòu)( (三部結(jié)構(gòu)三部結(jié)構(gòu)) )細(xì)胞膜細(xì)胞膜( (cell membranecell membrane) )細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)( (cytoplasmcytoplasm) )細(xì)胞核細(xì)胞核( (nicleusnicleus) )電鏡結(jié)構(gòu)電鏡結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)( (membranousmembranous structure structure) )非膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)( (nonmembranousnonmembranous struc

55、ture structure) ) 153核膜核膜核仁核仁染色質(zhì)染色質(zhì)(染色體染色體)核基質(zhì)核基質(zhì)核糖體核糖體中心體中心體微管、微絲、中間纖維微管、微絲、中間纖維細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞基質(zhì)核仁核仁染色質(zhì)染色質(zhì)(染色體染色體)核基質(zhì)核基質(zhì)細(xì)胞膜細(xì)胞膜線粒體線粒體高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體溶酶體微體微體(過氧化物酶體過氧化物酶體)核膜核膜非非膜膜相相結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)膜膜相相結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)線粒體線粒體高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中心體中心體細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞基質(zhì)質(zhì)膜質(zhì)膜細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜細(xì)胞膜電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下光鏡及電鏡下動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)分類光鏡及電鏡下動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)分類154電鏡下的人紅細(xì)胞膜電鏡下的人紅細(xì)胞膜單位膜單位膜( (7.57.5) )深色深色帶帶: :2 2淺色帶淺色帶: :3.53.5155真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖156第四章第四章 細(xì)胞的進(jìn)化及其細(xì)胞的進(jìn)化及其基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) cellular evolution an