細(xì)胞生物學(xué)(第一章和第二章)

1、細(xì) 胞 生 物 學(xué) Cell Biology 問題問題1. 什么是細(xì)胞生物學(xué)？2. 細(xì)胞的概念及構(gòu)建單元？3. 原核與真核細(xì)胞的區(qū)別？第一章 緒 論 第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的概念與研究內(nèi)容 細(xì)胞生物學(xué)（cell biology)是研究細(xì)胞基本生命活動規(guī)律的科學(xué)，它在不同層次（顯微，亞顯微與分子水平）上以研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，細(xì)胞增殖、分化、衰老與凋亡，細(xì)胞信號傳遞，真核細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等為主要內(nèi)容。 第二章 細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念 一、細(xì)胞是生命活動的基本單位 (一)細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位 (二)細(xì)胞是代謝與功能的基本單位 (三)細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

2、 (四)細(xì)胞是遺傳的基本單位細(xì)胞的基本共性 1. 細(xì)胞膜 2. 細(xì)胞都有兩種核酸：即DNA與RNA 3. 核糖體存在于一切細(xì)胞內(nèi) 4. 細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行 分裂 二、原核細(xì)胞與古細(xì)菌 原核細(xì)胞 （prokaryotic cell） 原核生物 （prokaryote） 古細(xì)菌稱為古核生物(archaeon )，古核生物細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與遺傳結(jié)構(gòu)裝置和原核細(xì)胞相似，但有些分子進(jìn)化特征更接近真核細(xì)胞。 原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能，較真核細(xì)胞小。A general prokaryotic cell. 一、最小、最簡單的細(xì)胞支原體 二、原核細(xì)胞的兩個代表細(xì)菌和藍(lán)藻 （一） 細(xì)菌細(xì)胞 （二） 藍(lán)藻細(xì)胞

3、E. coli - Gram-negative, facultatively anaerobic, rod prokaryote; dividing. Note the fibrillar DNA nucleoid.Anabaena spp. - Gram-negative, oxygenic, photosynthetic, filamentous cyanobacterium (prokaryote). Note the larger cells in the filament called heterocysts which are involved in nitrogen fixing

4、.古核細(xì)胞（古細(xì)菌） Halobacterium spp. - rod, extreme halophilic aerobic or anaerobic archaea. Grows in high salinity (4 molar salt concentration). Formally the group called Archaebacteria or Archaeobacteria now called Archaea. 三、真核細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞卵細(xì)胞血細(xì)胞上皮細(xì)胞肌細(xì)胞視桿細(xì)胞形態(tài)、大小形態(tài)、大小真核細(xì)胞基本結(jié)構(gòu) （一）生物膜系統(tǒng) （二）遺傳信息表達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng) （三）細(xì)胞骨架系統(tǒng) Th

5、e cytoskeleton. (四)真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)層次劃分光鏡光鏡1. 細(xì)胞膜2. 細(xì)胞質(zhì)（漿）3. 細(xì)胞核電鏡電鏡1. 膜相結(jié)構(gòu)2. 非膜相結(jié)構(gòu)四、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較 植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較 Structure of an animal cell. Structure of a typical plant cell. Lily Parenchyma Cell (cross-section) (TEM x7,210). Liver Cell (TEM x9,400). 第二節(jié) 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)細(xì)胞的元素組成常量元素（主要元素）： C、H、O、N占90% S、P、CI、Ca、Na、K、Mg

6、占9.9%微量元素： Cu、Zn、Mn、Mo、Co、I、Fe占0.1%ok一、生物小分子 水：水： 細(xì)胞生物化學(xué)反應(yīng)的良好溶劑 調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞內(nèi)外的酸堿平衡 是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì) 吸收或散發(fā)熱、防止胞內(nèi)溫度劇變、保護(hù)細(xì)胞 無機(jī)鹽無機(jī)鹽 維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓與酸堿平衡。如鈉、氯、鉀、維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓，碳酸根離子、磷酸根離子等作為緩沖液，維持酸堿平衡。 作為酶的輔助因子 ， 如鎂離子等。 作為第二信使，調(diào)節(jié)代謝 ，如鈣離子等。 作為細(xì)胞物質(zhì)的結(jié)構(gòu)成分，如血紅蛋白中的鐵、磷脂中的磷、骨中的鈣和磷、甲狀腺素中的碘等。 維持細(xì)胞內(nèi)外電位差，保持可興奮性，如鈉、鉀、氯離子等在神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞中的變化。 單糖

7、：如葡萄糖是細(xì)胞的能源物質(zhì)； 五碳糖中的核糖和脫氧核糖是核酸的組成成分； 多形成糖蛋白和糖酯。 脂肪酸：重要的營養(yǎng)物質(zhì)、組成細(xì)胞膜的重要成分 核苷酸：核酸的組成單位 氨基酸：蛋白質(zhì)的組成單位有機(jī)小分子（分子量100-1000）蛋白質(zhì)的組成單位：氨基酸 H | H2N C COOH | R細(xì)胞內(nèi)有20種氨基酸，主要是R側(cè)鏈不同。 核酸的組成單位：核苷酸 核苷酸=堿基+戊糖+磷酸核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖嘌呤：腺嘌呤嘌呤：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤、鳥嘌呤(G)嘧啶：胞嘧啶嘧啶：胞嘧啶(C)、尿嘧啶、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶(T)堿基有五種堿基有五種： 腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G） 尿嘧啶（U） 胞

8、嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）OHH戊糖有兩種：戊糖有兩種： 核糖 脫氧核糖二、生物大分子（分子量1萬-百萬）1.多糖類：寡糖（蔗糖、麥芽糖和乳 糖），多糖（淀粉、糖元）2.脂類：脂肪，類脂（磷脂、糖脂和 類固醇）3.核酸核酸4.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸遺傳信息的載體核酸遺傳信息的載體細(xì)胞內(nèi)貯存、復(fù)制和傳遞遺傳信息的大分子物質(zhì)，又稱遺傳物質(zhì)。細(xì)胞中核酸分兩大類： 核糖核酸（核糖核酸（ RNA RNA ） 脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（ DNA DNA ）DNA與RNA組成上的比較: DNA RNA堿基 A、G、C、T A、G、C、U核糖 脫氧核糖 核糖磷酸 磷酸 磷酸DNA和RNA的組成單位是核苷酸，分別為

9、脫氧核糖核苷酸（4種）和核糖核苷酸（4種）。 核苷酸與核苷酸之間通過磷酸核苷酸與核苷酸之間通過磷酸 二酯鍵連接形成多核苷酸鏈二酯鍵連接形成多核苷酸鏈 （核酸的基本結(jié)構(gòu)）（核酸的基本結(jié)構(gòu)）|糖苷鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵：核苷酸與核苷核苷酸與核苷酸之間連接的酸之間連接的兩個磷酸酯鍵兩個磷酸酯鍵圖2-11 DNA雙鏈形成兩條兩條多核苷酸鏈反向平行多核苷酸鏈反向平行排列，脫氧核糖與磷酸殘排列，脫氧核糖與磷酸殘基排列在長鏈的外側(cè)，堿基排列在長鏈的外側(cè)，堿基位于長鏈內(nèi)側(cè)，堿基之基位于長鏈內(nèi)側(cè)，堿基之間以氫鍵相連接，連接規(guī)間以氫鍵相連接，連接規(guī)律是律是A A與與T T互補(bǔ)，形成兩個互補(bǔ)，形成兩個氫鍵即氫鍵即A

10、=TA=T；G G與與C C互補(bǔ)，形互補(bǔ)，形成成三個氫鍵即三個氫鍵即G G三三C C。1 1、DNADNA的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：由兩條平行但方向相反的由兩條平行但方向相反的多核苷酸鏈構(gòu)成；多核苷酸鏈構(gòu)成；磷酸和戊糖在外側(cè)，堿基磷酸和戊糖在外側(cè)，堿基在內(nèi)側(cè)遵循堿基互補(bǔ)配對原在內(nèi)側(cè)遵循堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行配對；則進(jìn)行配對；多核苷酸鏈上堿基序列蘊(yùn)多核苷酸鏈上堿基序列蘊(yùn)含著遺傳信息。含著遺傳信息。 （1 1）DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)：雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)： RNARNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu) 單鏈結(jié)構(gòu)或假雙鏈結(jié)構(gòu)（部分區(qū)域鏈內(nèi) 堿基配對形成）。 如rRNA和tRNA和結(jié)構(gòu)tRNA三葉草形反密碼子環(huán)反密碼子

11、環(huán)氨基酸臂氨基酸臂D環(huán)環(huán)T CG環(huán)環(huán)tRNA細(xì)胞中RNA的種類主要有三大類 作為信息載體即翻譯的模板作為信息載體即翻譯的模板 mRNA mRNA 作為翻譯的工具，攜帶氨基酸作為翻譯的工具，攜帶氨基酸t(yī)RNAtRNA 作為翻譯的機(jī)器，組成核糖體作為翻譯的機(jī)器，組成核糖體rRNArRNA注：m: messenger t: transfer r: ribosomal mRNA tRNA rRNA 含量 5-10% 5-10% 80-90%分子量 1x105 -2x106 3 x104 0.36 x108沉降系數(shù) 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S結(jié)構(gòu) 線形 三葉草形 線形、假雙鏈功能 信息

12、模板 攜帶氨基酸工具 形成核糖體細(xì)胞中rRNA、 tRNA、 mRNA三種RNA含量最多、在遺傳信息的傳遞和表達(dá)中作用突出，比較如下： 兩類核酸的比較兩類核酸的比較： DNA RNA 組成 脫氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì) 胞質(zhì)線粒體中少量 胞核核仁中少量 結(jié)構(gòu) 雙鏈 單鏈 雙螺旋結(jié)構(gòu) 三葉草形、線形、發(fā)夾形 功能 貯存遺傳信息 表達(dá)遺傳信息 傳遞遺傳信息 兩類核酸的比較兩類核酸的比較： DNA RNA 組成 脫氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì) 胞質(zhì)線粒體中少量 胞核核仁中少量 結(jié)構(gòu) 雙鏈 單鏈 雙螺旋結(jié)構(gòu) 三葉草形、線形、發(fā)夾形 功能 貯存遺傳信息 表達(dá)遺傳信息 傳遞遺傳信息小結(jié)小結(jié) 細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。 細(xì)胞生物學(xué)從分子、細(xì)胞