第二章細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位細(xì)胞是一切生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。第二章細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)第一節(jié)細(xì)胞的基本概念1①細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位；②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；③細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)；④細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性；⑤沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。①細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位；2原核細(xì)胞（prokaryoticcell）真核細(xì)胞（eukaryoticcell）近20年研究表明原核生物分為二大類型：古細(xì)菌（archaeobacteria)真細(xì)菌（eubacteria）20世紀(jì)60年代細(xì)胞生物學(xué)家H.Ris提出將細(xì)胞分為兩大類：原核細(xì)胞（prokaryoticcell）31、細(xì)菌域（bacteria）:支原體、衣原體、立克次體、細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻——真細(xì)菌2、古細(xì)菌域（archaea）：產(chǎn)甲烷菌、鹽桿菌、熱原質(zhì)體——古細(xì)菌3、真核域（eukarya）：真菌、植物、動(dòng)物1990年美國C.R.Woese將生物界分為三個(gè)域：1、細(xì)菌域（bacteria）:支原體、衣原體、立克次體、細(xì)4原核細(xì)胞古核細(xì)胞真核細(xì)胞目前普遍觀點(diǎn)仍然把古核細(xì)胞歸為原核細(xì)胞。一些學(xué)者建議將生物界的細(xì)胞分為三類：原核細(xì)胞一些學(xué)者建議將生物界的細(xì)胞分為三類：5細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)課件6遺傳的信息量小，DNA為裸露的環(huán)狀分子，環(huán)的直徑約為2.5nm，周長約幾十納米。細(xì)胞內(nèi)無分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器與細(xì)胞核膜。核糖體為70S型。二、原核細(xì)胞遺傳的信息量小，DNA為裸露的環(huán)狀分子，環(huán)的直徑約為2.5n7支原體（mycoplasma）衣原體（chlamydia）細(xì)菌（bacteria）藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌（cyanobacterium）主要代表：支原體（mycoplasma）主要代表：81、支原體――最小最簡單的細(xì)胞肺炎支原體直徑約為0.1~0.3μm,介于病毒和細(xì)菌之間的單細(xì)胞生物,沒有細(xì)胞壁。營寄生生活。1、支原體――最小最簡單的細(xì)胞肺炎支原體直9支原體的細(xì)胞膜由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，無細(xì)胞壁，胞質(zhì)內(nèi)呈環(huán)形的雙鏈DNA分子分散存在。核糖體為其唯一的細(xì)胞器。支原體與醫(yī)學(xué)關(guān)系密切，是肺炎、腦炎與尿道炎的病原體。支原體的細(xì)胞膜由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，無細(xì)胞壁，胞質(zhì)內(nèi)10細(xì)菌主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分構(gòu)成，有的細(xì)菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑大小在0.5～5μm之間。2、細(xì)菌是原核細(xì)胞的典型代表細(xì)菌結(jié)構(gòu)示意圖細(xì)菌主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分構(gòu)成，有11常見有桿菌、球菌、螺旋菌。常見有桿菌、球菌、螺旋菌。123、古細(xì)菌多生活于極端環(huán)境

3、古細(xì)菌多生活于極端環(huán)境

13具有原核生物的某些特征：無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；也有真核生物的特征：以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對(duì)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.具有原核生物的某些特征：無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；14還具有既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞的特征：細(xì)胞膜中的脂類是不可皂化的；細(xì)胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質(zhì)為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸。還具有既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞的特征：細(xì)胞膜中的脂類15二.真核細(xì)胞(eukaryoticcell)二.真核細(xì)胞(eukaryoticcell)16（一）真核細(xì)胞的形態(tài)與大小直徑多數(shù)在10μm～20μm

。1m=102cm=103mm=106μm=109nm（一）真核細(xì)胞的形態(tài)與大小1m=102cm=103mm=1017普爾基涅神經(jīng)元：在大腦里的1000億個(gè)神經(jīng)元中，普爾基涅神經(jīng)元是體積最大的。這些細(xì)胞是小腦皮層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)大師。普爾基涅神經(jīng)元：在大腦里的1000億個(gè)神經(jīng)元中，普爾基涅神經(jīng)18脂肪細(xì)胞的電子掃描圖脂肪細(xì)胞的電子掃描圖19光學(xué)顯微鏡下的三部結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜（cellmembrane）細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）細(xì)胞核（nucleus）

（二）真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核光學(xué)顯微鏡下的三部結(jié)構(gòu)（二）真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)20電子顯微鏡下的兩相結(jié)構(gòu)電子顯微鏡下的兩相結(jié)構(gòu)21電鏡下結(jié)構(gòu)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氧化物酶體核膜1、以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的膜相結(jié)構(gòu)體系——生物膜系統(tǒng)非膜相結(jié)構(gòu)電鏡下結(jié)構(gòu)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氧化22電鏡下結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)核膜核糖體核仁染色質(zhì)核基質(zhì)2、以核酸－蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)體系——遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)膜相結(jié)構(gòu)電鏡下結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)核膜核糖體核仁染色質(zhì)核基質(zhì)2、以核酸－蛋23電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)中心粒微管微絲中等纖維3、以特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架體系——細(xì)胞骨架系統(tǒng)電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)中心粒微管微絲中等纖維3、以特異24核糖體（核蛋白體）細(xì)胞質(zhì)溶膠4、核糖體與細(xì)胞質(zhì)溶膠均質(zhì)半透明液體，占細(xì)胞總體積一半，主要成分是蛋白質(zhì)（20％）。核糖體細(xì)胞質(zhì)溶膠4、核糖體與細(xì)胞質(zhì)溶膠均質(zhì)半透明液體，25①以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——生物膜系統(tǒng)；②以核酸-蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——遺傳信息表達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；③由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架體系——細(xì)胞骨架系統(tǒng)。④核糖體與細(xì)胞質(zhì)溶膠

真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系：①以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——生物膜系統(tǒng)；真核細(xì)26細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)課件27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（1～10μm）較大（10～100μm）細(xì)胞核無核仁和核膜有核仁和核膜細(xì)胞器無（除核糖體外）有各種細(xì)胞器核糖體70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色體只有一條DNA，DNA裸露不與組蛋白和酸性蛋白結(jié)合，染色體為單數(shù)。有幾條DNA，DNA與組蛋白和酸性蛋白結(jié)合，有若干對(duì)染色體。內(nèi)膜系統(tǒng)簡單復(fù)雜細(xì)胞骨架無有微管，微絲細(xì)胞壁主要組分為肽聚糖主要組分為纖維素轉(zhuǎn)錄和翻譯出現(xiàn)在同一時(shí)間和地點(diǎn)（細(xì)胞質(zhì)中）出現(xiàn)在不同時(shí)間和地點(diǎn)（轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中）細(xì)胞分裂無絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較特征原核細(xì)胞真28四、非細(xì)胞生命形態(tài)——病毒

病毒（virus）:核酸分子與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；根據(jù)核酸類型病毒可分為兩大類：DNA病毒與RNA病毒

類病毒（viroid）:僅由感染性的RNA構(gòu)成；

朊病毒（prion）:僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；四、非細(xì)胞生命形態(tài)——病毒29根據(jù)宿主不同:動(dòng)物病毒植物病毒細(xì)菌病毒（噬菌體）DNA病毒（乙肝、腺、乳頭瘤病毒）、RNA病毒（脊髓灰質(zhì)炎、流感病毒、HIV）、僅有RNA的類病毒、僅有蛋白質(zhì)的朊病毒。朊病毒土豆：類病毒根據(jù)宿主不同:動(dòng)物病毒DNA病毒（乙肝、腺、乳頭瘤病毒）、R30HIV脊髓灰質(zhì)炎乙肝病毒噬菌體H5N1禽流感病毒HIV脊髓灰質(zhì)炎乙肝病毒噬菌體H5N1禽流感病毒31艾滋病病毒粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)艾滋病病毒粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)32第二節(jié)細(xì)胞的起源與進(jìn)化細(xì)胞的起源包含三個(gè)方面：(1)與生命的起源相伴隨的原核細(xì)胞的起源；(2)原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的起源；(3)單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進(jìn)化第二節(jié)細(xì)胞的起源與進(jìn)化33一、原始細(xì)胞的形成（一）地球上原始生命的誕生四個(gè)階段：1、從無機(jī)小分子形成有機(jī)小分子物質(zhì)；原始大氣物質(zhì)＋雷電、火山爆發(fā)→簡單的有機(jī)小分子＋地殼表面的水體作用→含有機(jī)化合物的水溶液→大的水體或原始海洋中。現(xiàn)今普遍接受的觀點(diǎn)：生命起源于早期地球“溫暖小水池”的“有機(jī)湯”中。一、原始細(xì)胞的形成342、從有機(jī)小分子形成生物大分子物質(zhì)；單核苷酸→多核苷酸，氨基酸→多肽3、從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系；多肽－核酸－脂質(zhì)4、從多分子體系演變?yōu)樵忌６喾肿芋w系表面可能存在催化功能→各類單體的聚合＋產(chǎn)生更高級(jí)的原始蛋白和核酸→從無生命的海洋中攝取化學(xué)分子和能量→出現(xiàn)具有原始新陳代謝和遺傳特征(自復(fù)制)。2、從有機(jī)小分子形成生物大分子物質(zhì)；35米勒在實(shí)驗(yàn)中

C米勒在實(shí)驗(yàn)中C36（二）原始細(xì)胞的形成1、具有自我復(fù)制能力的多聚體的形成關(guān)于核苷酸與氨基酸多聚體(即核酸與蛋白質(zhì))的起源，普遍認(rèn)為是首先產(chǎn)生了能自我復(fù)制的RNA多聚體，然后在RNA指導(dǎo)下合成了蛋白質(zhì)。有催化能力的RNA即核酶的發(fā)現(xiàn)為這一觀點(diǎn)提供了有力證據(jù)。（二）原始細(xì)胞的形成372、膜的出現(xiàn)與原始細(xì)胞的誕生人們推斷在生命出現(xiàn)前的原始液體表面，磷脂分子能自發(fā)地裝配成包圍RNA與蛋白質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)，經(jīng)過自然選擇就形成了原始細(xì)胞。2、膜的出現(xiàn)與原始細(xì)胞的誕生38以蛋白質(zhì)為主體形成微球體

以蛋白質(zhì)為主體形成微球體39二、原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化原始細(xì)胞中出現(xiàn)了包圍細(xì)胞的細(xì)胞膜、儲(chǔ)存遺傳信息的DNA、指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的RNA和制造蛋白質(zhì)的核糖體，是原核細(xì)胞誕生的標(biāo)志。二、原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化40（一）分化起源說：認(rèn)為，原核生物在長期的自然演化過程中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸分化，功能不斷完善，最終演變成了真核生物。（一）分化起源說：認(rèn)為，原核生物在長期的自然演化過程中，內(nèi)部41（二）內(nèi)共生起源說：認(rèn)為真核細(xì)胞是通過若干不同種類的原核細(xì)胞生物結(jié)合共生而造成的，這些共生的原核生物與宿主細(xì)胞建立了緊密的相互依存的關(guān)系，這樣的共生的組合就成為真核生物的祖先。（二）內(nèi)共生起源說：認(rèn)為真核細(xì)胞是通過若干不同種類的原核細(xì)胞42三、單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進(jìn)化多細(xì)胞生物進(jìn)化的早期可能是由單細(xì)胞聚集成群體。細(xì)胞在向多細(xì)胞機(jī)體進(jìn)化過程中，另一個(gè)最重要的特點(diǎn)是出現(xiàn)細(xì)胞的分化，形成結(jié)構(gòu)和功能各異的不同組織，但又互相協(xié)調(diào)成為一個(gè)有機(jī)的整體。

三、單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進(jìn)化43從聚集到分工——單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進(jìn)化

從聚集到分工——單細(xì)胞生物向多細(xì)胞生物的進(jìn)化44團(tuán)藻：較為原始的多細(xì)胞生物，后代仍聚在一團(tuán)未曾分開而成的個(gè)體，但是在這團(tuán)細(xì)胞中，已有一定的分工（運(yùn)動(dòng)、光合作用）。團(tuán)藻：較為原始的多細(xì)胞生物，后代仍聚在一團(tuán)未曾分開而成的個(gè)體45第三節(jié)細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞是由生命物質(zhì)--原生質(zhì)（protoplasm）組成。組成細(xì)胞基本元素99.9%：C.H.O.N90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe.9.9%

微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等第三節(jié)細(xì)胞的分子基礎(chǔ)46細(xì)胞的成分生物大分子生物小分子無機(jī)化合物水無機(jī)鹽有機(jī)化合物碳化合物：糖脂肪酸氨基酸核苷酸核酸蛋白質(zhì)酶細(xì)胞的成分生物大分子生物小分子無機(jī)化合物水有機(jī)化合物碳化合47一、生物小分子（一）水和無機(jī)鹽是細(xì)胞內(nèi)的無機(jī)化合物水水在細(xì)胞中以兩種形式存在：一種是游離水，約占95％；另一種是結(jié)合水，通過氫鍵或其它鍵和蛋白質(zhì)結(jié)合，約占4％～5％一、生物小分子48水分子中的電荷分布是不對(duì)稱的，一側(cè)顯正電性，另一側(cè)顯負(fù)電性，從而表現(xiàn)出電極性，它既可以與蛋白質(zhì)中的正電荷結(jié)合，也可以與負(fù)電荷結(jié)合。水分子中的電荷分布是不對(duì)稱的，一側(cè)顯正電性，另一側(cè)顯49水在細(xì)胞中的主要作用：溶解無機(jī)物、調(diào)節(jié)溫度、參與酶反應(yīng)、參與物質(zhì)代謝以及形成細(xì)胞有序結(jié)構(gòu)。水在細(xì)胞中的主要作用：溶解無機(jī)物、調(diào)節(jié)溫度、參與酶50無機(jī)鹽無機(jī)鹽含量少，約占細(xì)胞總重的1％細(xì)胞中常見的無機(jī)離子包括兩大類：陰離子：主要有Cl－、SO42-、PO43－、HCO3－

陽離子：主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+

無機(jī)鹽51無機(jī)鹽的生理功能：（1）調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓（2）調(diào)節(jié)pH值（3）酶的活化劑和功能因子(輔酶和輔基)（4）某些有機(jī)物的組分：如核酸(PO43－)、葉綠素（Mg）、血紅素（Fe2＋）無機(jī)鹽的生理功能：52（二）有機(jī)小分子是組成生物大分子的亞單位有機(jī)小分子分子量是100～1000碳化合物單糖(monosacharide)脂肪酸(fattyacid)氨基酸(aminoacid)核苷酸(nucleotide)（二）有機(jī)小分子是組成生物大分子的亞單位53糖糖類主要由碳、氫、氧三種元素組成，故又稱碳水化合物(carbohydrate)分子式：（CH2O)n是細(xì)胞的能源和多糖的亞基糖糖類主要由碳、氫、氧三種元素組成，故又稱碳水化合物(c54脂肪酸脂肪酸分子組成：（R’COOH）一端是疏水性的長烴鏈另一端是親水性的羧基(一COOH)脂肪酸的分類：不飽和脂肪酸飽和脂肪酸脂肪酸55氨基酸氨基酸是蛋白質(zhì)的亞基。核苷酸核苷酸是核酸的亞基。氨基酸氨基酸是蛋白質(zhì)的亞基。56脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)核糖核酸(ribonucleicacid，RNA)二、生物大分子分子量10000～100000(一)核酸：遺傳信息攜帶者核酸脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，D571．核酸的化學(xué)組成核酸基本單位單核苷酸戊糖磷酸堿基核糖脫氧核糖嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ（含氮有機(jī)堿）1．核酸的化學(xué)組成核酸基本單位單核苷酸戊糖磷酸堿基核糖58NN123456嘧啶NNNN912345678嘌呤NNNNH2NONH2NNNN鳥嘌呤Gguanine腺嘌呤Aadenine堿基胞嘧啶Ccytosine胸腺嘧啶TthymineNOCH2ONONH2NNNN123456嘧啶NNNN912345678嘌呤NN59OOHHOHHOHHHOCH2H5

1

2

3

4

核糖2

OOHHOHHOHHHOCH2H5123460OOHHHHOHHHOCH2H5

1

2

3

4

脫氧核糖OOHHHHOHHHOCH2H5123461OPOHOHHOOOHHHHOHHHOCH2H5

1

2

3

4

H2O312456NONH2NHOPOHOHHOOOHHHHOHHHOCH2H51262OPOHOHHOOHHHOHHHOCH2H5

1

2

3

4

NNONH2123456糖苷鍵核苷OPOHOHHOOHHHOHHHOCH2H51263OPOHOHHOOHHHOHHHOCH2H5

1

2

3

4

NNONH2123456糖苷鍵核苷H2OOPOHOHHOOHHHOHHHOCH2H51264OPOHHOOHHHOHHOCH2H5

1

2

3

4

NNONH2123456糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸OPOHHOOHHHOHHOCH2H51265OPOHHOOHHHOHHOCH2H5

1

2

3

4

NNONH2123456OPOHHOOHHHOHHOCH2H51266單核苷酸種類：脫氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）脫氧鳥苷酸（dGMP)鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）單核苷酸種類：67有時(shí)磷酸可與核苷上2個(gè)羥基形成酯鍵，成為環(huán)化核苷酸，如環(huán)化腺苷酸cAMP。有時(shí)磷酸可與核苷上2個(gè)羥基形成酯鍵，成為環(huán)化核苷酸，如環(huán)化腺68OPOHHOOHHHOHHH5

OCH21

2

3

4

123456NNONH2NH2NNNN912345678OPOHHOOHHHOHHH5

OCH21

2

3

4

H2OOPOHHOOHHHOHHH5OCH21269OPOHHOOHHHOHH5

OCH21

2

3

4

123456NNONH2NH2NNNN912345678OPHOOHHHOHHH5

OCH21

2

3

4

3

5

磷酸二酯鍵5′3′OPOHHOOHHHOHH5OCH2123702.DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA分子中脫氧核苷酸或堿基的排列順序。二級(jí)結(jié)構(gòu)：Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型2.DNA71Watson和Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型①DNA分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷酸鏈圍繞著同一中心軸形成的右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。

②相鄰堿基對(duì)旋轉(zhuǎn)36°，間距0.34nm，一個(gè)螺旋包含10個(gè)堿基旋轉(zhuǎn)360°，螺距為3.4nm。

Watson和Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型72③兩條長鏈的堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A=T，G≡C）以氫鍵相連。④DNA雙螺旋的表面存在一個(gè)大溝（majorgroove）和一個(gè)小溝（minorgroove）。⑤DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。③兩條長鏈的堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A=T，G≡73NNNNHNHOOCH2POOHOOOCH2POOHOOPOOHO…NNNNHNHO3′5′H3′OOCH2POOHOOOCH2POOHOOPOOHO…NHNOOCH3HNNON5′NNNNHNHOOCH2POOHOOOCH2POOHOOPO743.4nm含10個(gè)堿基對(duì)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)模型75細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)課件76DNAModelsDNAModels77DNA有三種主要構(gòu)象：B-DNA：高濕度時(shí)A-DNA：低濕度時(shí)Z-DNA：DNA有三種主要構(gòu)象：78DNA的主要功能是儲(chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息。細(xì)胞或生物體的一套完整的單倍體遺傳物質(zhì)稱為基因組，它是所有染色體上全部基因和基因間的DNA的總和。DNA的主要功能是儲(chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息。79人類基因組DNA含有的堿基數(shù)為:2.91×109~3.1×109bp，基因的數(shù)目約為2～3萬個(gè)。DNA→RNA→蛋白質(zhì)復(fù)制人類基因組DNA含有的堿基數(shù)為:2.91×109803.RNADNA和RNA核苷酸結(jié)構(gòu)成分的比較核酸嘧啶嘌呤戊糖磷酸DNARNACTGAU同上同上同上同上3.RNADNA和RNA核苷酸結(jié)構(gòu)成分的比較核酸嘧啶嘌呤戊81DNARNA戊糖脫氧核糖核糖堿基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸種類脫氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）脫氧鳥苷酸（dGMP)鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）結(jié)構(gòu)雙鏈單鏈存在部位主要存在細(xì)胞核中主要存在細(xì)胞質(zhì)中功能儲(chǔ)存，復(fù)制和傳遞遺傳信息與遺傳信息表達(dá)有關(guān)DNA與RNA的區(qū)別DNA82RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)83（1）信使核糖核酸(messengerRNA,mRNA)約占RNA總量的1%～5%。mRNA指導(dǎo)特定蛋白質(zhì)合成的過程稱為翻譯(translation)。mRNA分子中每三個(gè)相鄰的堿基組成一個(gè)密碼子(codon)，由密碼子確定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。（1）信使核糖核酸(messengerRNA,mRNA)84原核細(xì)胞的mRNA為多順反子(polycistron)，即一分子RNA有時(shí)可攜帶幾種蛋白質(zhì)的遺傳信息，能指導(dǎo)合成幾種蛋白質(zhì)。真核細(xì)胞中的mRNA是單順反子(monocistron)，每分子RNA只攜帶一種蛋白質(zhì)遺傳信息，只能作為一種蛋白質(zhì)合成的模板。原核細(xì)胞的mRNA為多順反子(polycistron85

mRNA在其5′端和3′端都各有一段由30到數(shù)百個(gè)核苷酸組成的非翻譯區(qū)(untranslatedregion，UTR)，中間則是具有編碼蛋白質(zhì)功能的編碼區(qū)。UTR是蛋白質(zhì)翻譯調(diào)控的重要靶點(diǎn)之一。mRNA在其5′端和3′端都各有一段由30到數(shù)百個(gè)核86（2）核糖體RNA(ribosomeRNA，rRNA)

rRNA是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA，占細(xì)胞總RNA的80%～90%。原核生物核糖體（70S）

大亞基：23SrRNA5SrRNA+34種蛋白質(zhì)小亞基：16rSRNA+21種蛋白質(zhì)真核生物核糖體（80S）

小亞基：18SrRNA+30種蛋白質(zhì)大亞基：28、5.8S、5SrRNA

（2）核糖體RNA(ribosomeRNA，rRNA)87（3）轉(zhuǎn)移核糖核酸(transferRNA,tRNA)

（3）轉(zhuǎn)移核糖核酸(transferRNA,tRNA)88細(xì)胞的概念和分子基礎(chǔ)課件89mRNAtRNArRNA細(xì)胞中含量5%~10%5%~10%80%~90%沉降系數(shù)6S~25S4S5.8S、18S、28S結(jié)構(gòu)特征存在場所細(xì)胞質(zhì)或核糖體細(xì)胞質(zhì)或核糖體細(xì)胞中的核糖體功能作用三種RNA分子的結(jié)構(gòu)特征和功能作用基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)。呈三葉草形，柄部3，有CCA三個(gè)堿基，其相對(duì)端為反密碼環(huán)，有反密碼子。線形，某些節(jié)段可能成雙螺旋結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，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)。為核糖體的組成成分。mRNAtRNA90（4）snRNA（smallnuclearRNA,小核RNA）：分子相對(duì)較小，長約70～300nt。snRNA在細(xì)胞內(nèi)的含量雖不及總RNA的1％，但其拷貝(copy)數(shù)多得驚人。有20多種，十幾種富含尿苷酸(U)，且含量可高達(dá)總核苷酸的35％，稱為U-snRNA。U-snRNA的主要功能是參與基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工過程，與一些蛋白組成剪接體。（4）snRNA（smallnuclearRNA,小核91（5）miRNA（微小RNA）：

miRNA（MicroRNA）是一類長約19～25nt的非編碼RNA，其前體為70～90nt，具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)。（5）miRNA（微小RNA）：92核：miRNA基因→pri-miRNA→前體miRNA質(zhì)：前體miRNA→成熟miRNA→非對(duì)稱RISC復(fù)

合體→與靶基因UTR結(jié)合→發(fā)揮作用Drosha(RNaseⅢ家族的成員)＋RNA誘導(dǎo)基因沉默復(fù)合物Dicer酶（雙鏈RNA專一性RNA內(nèi)切酶）核：miRNA基因→pri-miRNA→前體miRNAD93基因組DNAmiRNA初級(jí)產(chǎn)物miRNA前體DroshaDicer成熟miRNA非對(duì)稱RISC復(fù)合體靶基因mRNA降解靶基因翻譯抑制RISCRNA誘導(dǎo)基因沉默復(fù)合物基因組DNAmiRNA初級(jí)產(chǎn)物miRNA前體DroshaDi94復(fù)合物通過與靶基因mRNA3’端UTR互補(bǔ)結(jié)合，抑制靶基因的蛋白質(zhì)合成或促使靶基因的mRNA降解，從而參與細(xì)胞分化與發(fā)育的基因表達(dá)調(diào)控。復(fù)合物通過與靶基因mRNA3’端UTR互補(bǔ)結(jié)合，抑95Dicer酶除了在miRNA形成過程中起重要作用之外，還可將一些外源雙鏈RNA加工成為22nt左右的siRNA(smallinterferenceRNA)。這些siRNA也能夠以序列同源互補(bǔ)的mRNA為靶點(diǎn)，通過促使特定基因的mRNA降解來高效、特異地阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，這種現(xiàn)象稱為RNA干擾(RNAinterference，RNAi)。Dicer酶除了在miRNA形成過程中起重要作用96（6）核酶：核酶（ribozyme）是一類有酶催化活性的RNA分子，具有自我剪切和催化功能，也稱為RNA催化劑。核酶是既能特異識(shí)別又能特異切割小分子RNA的核酸內(nèi)切酶，核酶的底物為RNA分子，其特異性序列通過堿基配對(duì)識(shí)別并結(jié)合靶RNA，催化裂解靶RNA，抑制基因表達(dá)，特別是抑制某些有害基因表達(dá)。（6）核酶：97動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要含有的RNA種類及功能種類細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器（線粒體）功能核糖體RNArRNAmtrRNA核糖體的組成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmttRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前體小核RNAsnRNA參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)微RNAmiRNA調(diào)節(jié)與生長發(fā)育有關(guān)的基因小核仁RNA核酶snoRNA有酶活性的RNArRNA的加工與修飾催化RNA剪接動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要含有的RNA種類及功能種類細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞98(二)蛋白質(zhì)遺傳信息的表達(dá)蛋白質(zhì)占細(xì)胞干重的50％以上。蛋白質(zhì)是展示DNA信息的最佳物質(zhì)，它不僅決定細(xì)胞的形狀和結(jié)構(gòu)，而且還擔(dān)負(fù)著許多重要的生理功能。(二)蛋白質(zhì)遺傳信息的表達(dá)蛋白質(zhì)占細(xì)胞干重的50％99CH2NCOOHHRH2N1.蛋白質(zhì)的組成

蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸20種氨基酸，它們結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：含有氨基的有機(jī)酸（主要元素：CHON；少量的S）堿性的氨基酸性的羧基側(cè)鏈COOHRCH3N+COO-HR兩性化合物兩性電解質(zhì)CH2NCOOHHRH2N1.蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的基本單100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)。CH2NCHR1OOHCNCHR2OOHHHH2O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101COCH2NHR1CNCHR2OOHHH2O肽鍵CNCHR3OOHHHH2O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)。COCH2NHR1CNCHR2OOHHH2O肽鍵CNCHR3102COCH2NHR1CNCHR2OHH2O肽鍵CNCHR3OOHHH2O肽鍵蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。CNCOOHHRnH……..側(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈主鏈H2NCOOH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)。COCH2NHR1CNCHR2OHH2O肽鍵CNCHR3OO1032.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：104蛋白質(zhì)的二級(jí)