一、細胞是生物結構和功效基本單位細胞是組成生物有機體基本單位新陳代謝基本單位生長發育基本單位遺傳基本單位第一節細胞基本概念沒有細胞就沒有完整生命細胞專題知識講座第1頁依據細胞進化程度：細胞原核細胞（prokaryoticcell）真核細胞（eukaryoticcell）細胞專題知識講座第2頁從原核細胞到真核細胞演進特征：有有細胞壁（主要成份為肽聚糖），結構簡單，無核膜包圍細胞核，只有擬核，只含有核糖體，無膜性細胞器。主要代表：細菌、支原體、放線菌和藍綠藻。二、原核細胞細胞專題知識講座第3頁1.支原體(mycoplasma):已知最小細胞，直徑0.1-0.3um細胞膜DNA核糖體細胞質原核生物細胞專題知識講座第4頁肺炎支原體

細胞專題知識講座第5頁Figure1-14aMolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第6頁2.細菌（bacteria)中間體擬核細胞膜細胞壁核糖體

原核生物細胞專題知識講座第7頁Figure1-18aMolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第8頁TEMimage,Escherichiacoli細胞專題知識講座第9頁大腸桿菌細胞專題知識講座第10頁淋病球菌細胞專題知識講座第11頁肉毒梭菌細胞專題知識講座第12頁弧形霍亂菌細胞專題知識講座第13頁名稱人卵口腔上皮細胞肝細胞紅細胞變形蟲海膽卵傷寒菌肺炎球菌μm12075207100702.4x0.50.2x0.1大多數動植物細胞直徑在20~30μm間。幾個細胞大小人卵與精子（一）真核細胞大小二、真核細胞細胞專題知識講座第14頁細胞膜細胞質細胞核光鏡下結構（二）真核細胞基本結構（cellmembrane)(cytoplasm)(nucleus)從原核細胞到真核細胞演進細胞專題知識講座第15頁3、細胞骨架系統：包含細胞質骨架和核骨架。4、核糖體和細胞質溶膠：核糖體：蛋白質合成場所。細胞質溶膠在細胞質中除內膜系統和細胞骨架等結構外，其余則為可溶性細胞質溶膠。真核細胞結構特點1.生物膜系統：是指以生物膜為基礎而形成膜性結構或細胞器.2、遺傳信息存放與表示系統：DNA和蛋白質細胞專題知識講座第16頁Animalcell細胞專題知識講座第17頁Figure1-30MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第18頁酵母菌細胞專題知識講座第19頁細胞專題知識講座第20頁單細胞真核生物:草履蟲(像鞋底)細胞專題知識講座第21頁眼蟲(介于動物和植物之間)

鐘形蟲單細胞真核生物(擁有明確細胞核)

細胞專題知識講座第22頁Figure1-47MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第23頁Figure1-48MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第24頁Figure1-53MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)細胞專題知識講座第25頁

原核細胞與真核細胞主要區分原核細胞真核細胞細胞核無核膜和核仁有核膜和核仁細胞膜有（多功效性）有細胞器

僅有核糖體（70S）有核糖體（80S）等各種細胞器

細胞骨架

無有微絲和微管等線粒體

無有內膜系統

無有且復雜細胞專題知識講座第26頁沉降系數或稱沉降單位(S)（Sredberyunit,S）：大分子或顆粒物質在單位力場下沉降速度。沉降單位與該顆粒或分子大小、形狀、密度相關。

人細胞質核糖體為80S，

細菌核糖體為70S。細胞專題知識講座第27頁

特征原核細胞真核細胞

DNA分子

僅有一條環狀DNA，DNA裸露，不與組蛋白結合。基因結構特點

轉錄與翻譯

同時進行（在胞質中）轉錄在核內，轉譯在胞質中。

無有

細胞分裂方式

無絲分裂以有絲分裂為主

有2條以上線狀DNA分子，DNA與組蛋白和部分酸性蛋白結合，以核小體及各級結構組成染色質與染色體。無內含子，無大量DNA重復序列。有內含子，有大量DNA重復序列。轉錄與翻譯后大分子加工與修飾細胞專題知識講座第28頁三古核生物（古細菌）：如：嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌、產甲烷菌等。細胞專題知識講座第29頁海底煙筒附近存在有古細菌細胞專題知識講座第30頁a:Aquificialespyrophilus；b:Pyrolobusfumarii；Pyrolobusfumarii能夠生活在90-113℃，pH4.0-6.5。其最適生存溫度為106℃，低于85℃和高于115℃則不生長，能在121℃高溫中存活1小時。細胞專題知識講座第31頁古核生物特點：

生存在極度特殊，非普通生物所能生存高溫或高鹽等環境中。

（一）、類似原核生物（細胞）特點，如：１、無核膜；２、環狀ＤＮＡ；３、經常含有操縱子結構（二）、類似真核細胞特點，如：１、ＤＮＡ中有重復序列存在，多數有內含子；２、有組蛋白能與ＤＮＡ構建成類似核小體結構；３、5SrRNA堿基序列與真核細胞近似。（三）、核糖體蛋白質種類介于原核細胞（55種）和真核細胞（70-84種）之間（60各種）。細胞專題知識講座第32頁Figure1-21MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience)生物三域分類系統樹細胞專題知識講座第33頁

細胞形成與進化細胞專題知識講座第34頁1、簡單有機小分子產生有機小分子：氨基酸、核苷酸、脂肪酸＄第二節細胞起源和進化一、原始細胞形成（一）地球上原始生命誕生細胞專題知識講座第35頁細胞專題知識講座第36頁2、生物大分子形成

氨基酸

蛋白質（protien）有機小分子核苷酸核酸（nucleicacid）從分子到細胞進化4、多分子體系演變為原始生命3、生物大分子物質組成多分子體系原始核酸蛋白質核酸蛋白質微滴原始生命長久進化生長分裂原始新陳代謝細胞專題知識講座第37頁（二）原始細胞形成從分子到細胞進化1、含有自我復制能力多聚體形成多聚體形成是原始細胞形成關鍵步驟2、膜出現與原始細胞誕生保持多核苷酸自我復制磷脂分子自發裝配成膜結構防止優質蛋白丟失細胞專題知識講座第38頁二、原核細胞向真核細胞演化普通認為，真核細胞是由原核細胞進化而來原始真核細胞大約在15億年前在地球上出現1、分化起源說原核細胞

真核細胞內部結構分化自然選擇2、內共生起源說真核細胞是由原始厭氧菌后代吞入了需氧菌逐步演化而來細胞專題知識講座第39頁三、單細胞生物到多細胞生物進化在多細胞集體內出現細胞分工和協作多細胞生物進化早期由單細胞聚集成群體細胞專題知識講座第40頁多細胞生物兩個基本特點：1.細胞產生了特化2.細胞之間相互協作，組成一個相互協調統一體。

上皮組織（epitheliatissue）結締組織（connectivetissue)動物細胞血液（blood）神經組織（nervetissue）肌肉組織（muscletissue）從單細胞生物到多細胞生物發展細胞專題知識講座第41頁宏量元素：C、H、O、N、S、P——90%以上微量元素：Na、K、Ca、Cl、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li原生質（protoplasm）：組成細胞物質。第三節細胞分子基礎

細胞專題知識講座第42頁Figure2-3MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)Theabundanceofsomechemicalelementsinthenonlivingworld(theEarth’scrust)comparedwiththeirabundancesinthetissuesofananimal.

Theabundanceofeachelementisexpressedasapercentageofthetotalnumberofatomspresentincludingwater.Thus,becauseoftheabundanceofwater,morethan60%ofatomsinalivingorganismarehydrogenatoms.Therelativeabundanceofelementsissimilarinalllivingthings.細胞專題知識講座第43頁原生質

無機化合物水無機鹽有機化合物糖類（單體）脂類蛋白質核酸生物小分子生物大分子原生質（protoplasm）：組成細胞物質。細胞專題知識講座第44頁Table2-2MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第45頁1.水（water）：占細胞總量75％~80％存在方式：游離水——95%，溶劑結合水——5%，細胞組成成份（一）無機化合物

一、生物小分子細胞專題知識講座第46頁生物小分子結構與功效2.無機鹽：含量極少，約占細胞干重2％~5%。主要陰離子：Cl－、SO42－、PO43－和HCO3－；主要陽離子：Na+、K+、Ca+、Mg2+、Fe2+、Fe3+

3.有機小分子：單糖；脂肪酸；氨基酸；核苷酸。細胞專題知識講座第47頁有機小分子：單糖；脂肪酸；氨基酸；核苷酸。生物大分子：多糖；結合脂類；蛋白質；核酸。(二)有機化合物生物小分子結構與功效細胞專題知識講座第48頁

單糖六碳糖：如葡萄糖，是細胞內能源物質。五碳糖：核糖脫氧核糖是核酸組成成份寡糖

多糖1.糖類分子式：(CH2O)nn=3~7——碳水化合物生物小分子結構與功效：含3~十幾個糖分子糖原淀粉

細胞專題知識講座第49頁

生物小分子結構與功效2.脂類功效：

脂類包含：脂肪酸、類固醇、磷脂、糖脂等。特點：難溶于水，而易溶于有機溶劑。

①脂肪酸：以甘油三酯或脂肪形式儲存，貯存能量；②磷脂：是組成生物膜基本成份。細胞膜主要成份能量儲存形式信號分子（類固醇，維生素D，PIP2:IP3,DAG）細胞專題知識講座第50頁（一）核酸攜帶遺傳信息核糖核酸（RNA）：與遺傳信息表示相關脫氧核糖核酸（DNA）：是遺傳物質二、生物大分子核酸（nucleicacid）種類細胞專題知識講座第51頁1.核酸化學組成核酸組成單位核苷酸戊糖磷酸含氮堿基β-D-核糖β-D-2-脫氧核糖嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ攜帶遺傳信息核酸細胞專題知識講座第52頁嘧啶嘌呤胞嘧啶C

胸腺嘧啶T尿嘧啶U鳥嘌呤G腺嘌呤A堿基攜帶遺傳信息核酸細胞專題知識講座第53頁脫氧核糖磷酸攜帶遺傳信息核酸核糖細胞專題知識講座第54頁糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸核苷酸分子結構：細胞專題知識講座第55頁Figure2-28MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第56頁2.DNA結構與功效DNA分子中脫氧核苷酸排列次序。Watson和Crick提出DNA雙螺旋結構模型。

二級結構：一級結構：（1）DNA分子結構:

基本組成單位是脫氧核糖核酸。含ATGC四種堿基。攜帶遺傳信息核酸細胞專題知識講座第57頁（2）DNA結構特征：⑴DNA分子由兩條脫氧核糖核苷酸鏈組成，兩條鏈逆向平行⑵堿基位于內側，磷酸和戊糖位于外側⑶堿基之間進行互補配對，A=TC≡G且A+G=T+C⑷堿基平面垂直于螺旋中心軸，螺旋一周包含10個堿基，螺距3.4nm攜帶遺傳信息核酸細胞專題知識講座第58頁DNA雙螺旋結構模型3.4nm含10個堿基對360°細胞專題知識講座第59頁AG3′5′3′TC5′DNA雙鏈形成細胞專題知識講座第60頁DNA三種主要構象

細胞專題知識講座第61頁儲存、復制和傳遞遺傳信息。（3）DNA功效：DNA→

RNA→蛋白質攜帶遺傳信息核酸細胞專題知識講座第62頁攜帶遺傳信息核酸3.RNA結構與功效RNA分子結構:基本組成單位是核糖核酸。含AUGC四種堿基。RNA為單鏈，但有可本身回折形成局部發夾結構。細胞專題知識講座第63頁RNAmRNA（信使RNA）：攜帶遺傳信息，作為蛋白質合成模板.tRNA（轉運RNA）：運輸活化氨基酸.

rRNA（核糖體RNA）：是核糖體組成成份.2.RNA種類與功效：攜帶遺傳信息核酸snRNA(小核RNA，參加基因轉錄產物加工過程）miRNA,siRNA(小RNA，小干擾RNA，參加細胞分化與發育基因表示調控）細胞專題知識講座第64頁tRNA分子結構模式反密碼子氨基酸連接位置反密碼環細胞專題知識講座第65頁攜帶遺傳信息核酸核酶核酶（ribozyme）：是含有酶活性RNA。細胞專題知識講座第66頁

mRNAtRNArRNA細胞中含量1%~5%5%~10%80%~90%分子量大小懸殊分子量最小(0.36~1.1)×10674~95個核苷酸沉降系數6S~25S

4S5.8S18S28S結構特征存在場所胞核、質或核糖體細胞質或核糖體核糖體功效作用三種RNA分子結構特征和功效作用基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發夾式結構。

呈三葉草形線形，一些節段可能呈雙螺旋結構。作為合成蛋白質模板運輸活化氨基酸到核糖體上為核糖體組成成份細胞專題知識講座第67頁DNA

RNA戊糖脫氧核糖核糖堿基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸結構雙鏈單鏈存在部位主要在細胞核主要在細胞質功能儲存、復制和傳遞與遺傳信息表示遺傳信息相關DNA與RNA區分dAMP、dGMPAMP、GMP、dCMP、dTMPCMP、UMP核苷酸種類細胞專題知識講座第68頁Figure2-26MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第69頁Figure2-27MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第70頁1.蛋白質（protein）分子化學組成蛋白質基本單位——氨基酸（aminoacid)組成蛋白質氨基酸有20種，結構共同特點：含有堿性氨基（-NH2）和酸性羧基（-COOH），為兩性電解質。（二）蛋白質表示遺傳信息生物大分子結構與功效細胞專題知識講座第71頁R側鏈——酸性羧基堿性氨基氨基酸——兩性電解質COO-_NH3+細胞專題知識講座第72頁Figure3-2MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第73頁2.蛋白質分子結構由遺傳信息表示蛋白質蛋白質分子是由許多氨基酸分子經過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。肽鍵氨基端（N端）羧基端（C端）細胞專題知識講座第74頁+-H2O甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鍵形成NHHNH細胞專題知識講座第75頁Figure3-1MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第76頁Figure3-1(part1of2)MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第77頁Figure3-1(part2of2)MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience)細胞專題知識講座第78頁蛋白質一級結構蛋白質一級結構：指多肽鏈中氨基酸排列次序。主要化學鍵：肽鍵，有些蛋白質還包含二硫鍵。細胞專題知識講座第79頁牛核糖核酸酶一級結構二硫鍵蛋白質一級結構細胞專題知識講座第80頁蛋白質二級結構蛋白質二級結構：是在一級結構基礎上，肽鏈主鏈內氨基酸殘基之間有規則地形成氫鍵相互作用結果。主要形式：即α-螺旋和β-片層折疊結構。主要化學鍵：

氫鍵

細胞專題知識講座第81頁

-螺旋細胞專題知識講座第82頁

-折疊細胞專題知識講座第83頁細胞專題知識講座第84頁蛋白質三級結構蛋白質三級結構：不一樣側鏈間相互作用形成，是在二級結構基礎上深入折疊形成。主要化學鍵：氫鍵、離子鍵、疏水作用和VanderWaals力。細胞專題知識講座第85頁蛋白質四級結構蛋白質四級結構：每條獨立三級結構多肽鏈組成蛋白質亞基，若干亞基經過非共價鍵而相互連接形成復合體。（非共價鍵）亞基之間結協力主要是：疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。普通而言，蛋白質分為兩類纖維蛋白：排列成長線或片多肽鏈，如膠原蛋白球蛋白：折疊成球形多肽鏈，如血紅蛋白細胞專題知識講座第86頁蛋白質分子結構細胞專題知識講座第87頁Motif：基序，是蛋白質超二級結構，為蛋白質幾個二級結構及其連接尤其穩定排列，也簡稱折疊（fold）Elementofstructureorpatternthatrecursinmanycontexts.Specifically,asmallstructuraldomainthatcanberecognizedinavarietyofprotei