第二章生命的基本单位细胞P21.PPT
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1、第二章 生命的基本单位细胞(P21),第一节 细胞的组成元素与生物分子 第二节 真核细胞的形态结构 第三节 染色体 第四节 细胞分裂、分化 第五节 细胞的衰老和凋亡 第六节 脱离正常轨道的细胞癌细胞,旨在从细胞的显微结构水平上了解生物的基本结构和活动规律。,细胞是生物最基本的结构单位和功能单位,是生命活动的 基础和具体体现。,一、生物体元素组成 二、生物分子特性 三、生物分子的种类及功能,第一节 细胞的组成元素与生物分子(P21),地球上大约200万种生物 共同的物质基础 在已知的百余种元素中,生命过程所必需的有27种,称为生物元素。生物体所采用的构成自身的元素,是经过长期的选择确定的。,一、
2、生物体的元素组成,第一节 细胞的组成元素与生物分子,生物元素:自然界容易得到,丰度较高,能满足生命过程需要。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,第一节 细胞的组成元素与生物分子,这些重要的化学元素对生命过程都有不可替代的作用,必需保持其代谢平衡。,主要生物元素:C、H、O、N,95%以上,原子序数8以内。它们和S、P、K、Na、Ca、Mg、Cl共11种元素,99%以上,称为常量元素,原子序数20以内。 16种元素称为微量元素(成人每日需要小于 100mg) ,包括B、F、Si、Cu、Zn、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Se、As、Ni、Sn、Mo,原子序数在53以内。,生物元素(27种),常
3、量元素(11种),微量元素(16种),(1)钙是骨骼、牙齿、细胞膜的重要成分。 细胞膜中的钙控制着各种营养素穿透细胞的作用; 血液的凝固、神经的兴奋、肌肉的收缩都离不开钙离子。 血浆钙离子下降-手足抽搐症和惊厥; 过量钙离子-心脏和呼吸衰竭,以及昏迷。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,缺镁的表现: 周身酸痛乏力,胃肠蠕动减弱,食欲减退和腹胀; 植物性神经功能紊乱。 冠心病人-严重的心律失常。 代谢平衡的失调-肥胖病、高胰岛素血症和葡萄糖耐受失调等糖代谢紊乱症,并且成为高血压、冠心病、糖尿病及其致命的血管并发病的共同发病基础。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(2)镁-许多酶的激活剂,保证细
4、胞的正常代谢功能,如氧化磷酸化酶、 ATP 酶。,(3)铁-合成血红蛋白、肌红蛋白。 铁缺乏-缺铁性贫血,面色苍白、头昏、乏力、心悸、气急等。 (4)锌-参与多种酶的组成,也是酶的活性所必需的,并且是蛋白质合成的必要元素。 锌缺乏-少年生长迟缓。 (5)钾-具有电化学效应。在保持体液的渗透压,酸碱平衡,形成膜电位及稳定生物大分子的胶体状态等方面有重要作用。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(8)硼-够促进花粉的萌发和花粉管的伸长,有利于受精作用。 缺少硼-花药和花丝萎缩,花粉发育不良。 过多-叶尖变黄。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(6)氟-骨骼和牙釉的成分,使骨晶体变大,坚硬并抗酸腐
5、蚀,以治疗骨质疏松症。 当水中氟含量达到每升2毫克-引起斑齿,牙釉无光,粉白色,严重时可产生洞穴。,(7)硒缺乏-克山病, 硒过多-引起疾病,如亚硒酸盐可引起白内障。,另一种不仅人体不需要,而且摄入微量也会使人出现病态或新陈代谢严重障碍。这些元素常称之为有害元素或有毒元素,例如汞、铅等。,非必需元素,一类是人体新陈代谢和生长发育并不需要,但摄入少量后不会产生严重病理现象的,如铝、铋等元素;,第一节 细胞的组成元素与生物分子,C是最基本的元素,适于形成共价键。碳原子非凡的成键能力和它的四面体构型,使它可以形成结构各异的生物分子骨架,形成核酸、糖类、脂肪等化合物构成了生物体生命活动的物质基础。,二
6、、生物分子特性,第一节 细胞的组成元素与生物分子,小分子(约50%) 生物大分子分子量一般在一万以上,有的高达1012 (约50%),第一节 细胞的组成元素与生物分子,生物大分子都是由小分子构件聚合而成的。 生物用少数几种生物元素(C、H、O、N、S、P)构成小分子构件,如氨基酸、核苷酸、单糖等,再构成复杂的生物大分子。 生物大分子具有多级结构层次。,典型细胞:,三、生物分子的种类及功能,第一节 细胞的组成元素与生物分子,大肠杆菌中生物分子组成成分,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(一)糖类:由碳氢氧三种元素组成的,分子式Cn(H2O)n 。 糖可分为单糖、寡糖、多糖、结合糖和衍生糖。 单糖
7、-不能水解为更小分子的糖,葡萄糖,果糖。 寡糖-26个单糖分子构成,双糖最普遍,蔗糖、乳糖、麦芽糖等。 多糖-多个单糖聚合,淀粉、糖原、纤维素、粘多糖等。 结合糖-糖链与蛋白质或脂类构成的复合分子,糖蛋白,糖脂等。 衍生糖-单糖衍生而来,糖胺、糖醛酸、氨基糖、糖醛酸、糖苷等。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,糖 植物干重的80%, 微生物干重的1030%, 动物干重的2%。 糖在植物体内起着重要的结构作用,而动物则用蛋白质和脂类代替,所以行动更灵活。动物中只有昆虫等少数采用多糖构成外骨骼,其形体大小受到很大限制。,鹿锹甲,第一节 细胞的组成元素与生物分子,葡萄糖 结构式,(二)氨基酸是蛋白质
8、的基本组成单位。存在于自然界的氨基酸有300余种,但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。 (三)蛋白质的分子结构可分为一级、二级、三级、四级结构四个层次,后三者统称为高级结构或空间构象。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,血红蛋白质的三级结构和四级结构,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(四)核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。包括两类:DNA,RNA 。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,信使RNA(mRNA) 核糖体RNA(rRNA) 转运RNA(tRNA),RNA:,两条链对应碱基呈配对关系 AT,GC (RNA中AU)。 螺旋直径 20A,螺
9、距 34A,每一螺距10 bp,DNA 双螺旋可以看作是 DNA 的二级结构,DNA 的三级结构的形成需要蛋白质帮助。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,(五)脂类可溶于有机溶剂而不溶于水。 (1)甘油三酯(通常称为油脂):常见的植物油、动物脂肪。 (2)磷脂和鞘酯:两者的成分中都有脂肪酸参与,形成“生物膜”。 (3)胆固醇。,第一节 细胞的组成元素与生物分子,一个甘油分子结合三个脂肪酸分子形成甘油三酯。,第二节 细胞的形态结构(P28),一、真核细胞的形态结构 二、细胞膜 三、细胞器 四、细胞核 五、原核细胞的形态结构,细胞是由膜包围的原生质团,是构成有机体的基本单位,具有自我复制的能力,是
10、有机体生长发育的基础;是代谢与功能的基本单位,具有一套完整的代谢和调节体系;是遗传的基本单位,具有发育的全能性。,一、真核细胞的形态结构,第二节 细胞的形态结构,真核细胞具有完整细胞核,其DNA与蛋白质结合,有膜包裹。电镜下可以看到:细胞膜、细胞核、骨架系统和细胞器包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物体、细胞核外膜等。,叶绿体,细胞壁,第二节 细胞的形态结构,第二节 细胞的形态结构,动物细胞结构,植物细胞结构,第二节 细胞的形态结构,由于结构、功能和所处的环境不同,各类细胞形态千差万别有圆形、椭圆形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形,甚至不定形。,不同形态的细胞,第二节 细胞的形态结构,第
11、二节 细胞的形态结构,几种细胞的大小,第二节 细胞的形态结构,细胞膜的结构。每个磷脂分子的两条脂肪酸碳氢链旋转速度高达1016次秒,而与周围磷脂分子换位速度达106次秒。,第二节 细胞的形态结构,二、细胞膜,质膜是循环和运动着的,生物膜是细胞膜和细胞内膜的统称。 细胞膜是包围在细胞质外周的一层界膜,又称质膜。 细胞内膜是在真核细胞内,除了质膜以外的其它膜结构。它们构成了许多细胞器的界膜。 内膜系统是由细胞内膜围成了各种细胞器,如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。在结构上形成了一个连续的体系。,第二节 细胞的形态结构,通过细胞膜从外界及时地吸取营养物质,同时要不断地排出其代谢产物
12、。 进出生物膜的方式: 单纯扩散 膜蛋白介导的跨膜运输,第二节 细胞的形态结构,(一)小分子物质的跨膜运输 1、膜的选择性通透和单纯扩散:顺浓度梯度自由扩散,它不需要消耗能量,一般来说分子量小、脂溶性强的非极性的分子如H2O 、CO2、O2、乙醇和尿素。 2、膜蛋白介导的跨膜运输:对一些极性相对较大的或带电的分子需要有膜蛋白的介导,这些蛋白称膜运输蛋白。 (二)大分子和颗粒物质的跨膜运输 真核细胞中一些大分子如蛋白质、多糖、多肽之类的物质的跨膜运输是通过细胞质膜的变形运动来完成的。,第二节 细胞的形态结构,细胞内吞,细胞外吐,内吞过程:转运小泡将质膜带人细胞内。 外吐过程:质膜的面积增大,如一
13、些外分泌细胞分泌消化酶时,可使细胞顶部质膜增大30倍。,第二节 细胞的形态结构,大分子和颗粒物质的跨膜运输,细胞质:是存在于质膜与核被膜之间的原生质。 细胞器:细胞中具有可辨认形态和能够完成特定功能的结构。 细胞质基质:除细胞器外,细胞质的其余部分。其体积约占细胞质的一半,是细胞进行新陈代谢的场所。 细胞骨架结构:细胞质基质中含有的微管、微丝和中间纤维等。,第二节 细胞的形态结构,三、细胞质与细胞器,(二)细胞器,内膜系统围成了各种细胞器,如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。 区隔化 面积扩大化(增加了数十倍),第二节 细胞的形态结构,1、线粒体 存在动植物细胞 双层单位膜套叠
14、而成 呈线状、粒状或短线状 直径约0.51.0m,一般长度为1.53m,大的线粒体可达到7m 细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所,被称做“细胞动力工厂” 内含少量的DNA,半自主性细胞器,第二节 细胞的形态结构,第二节 细胞的形态结构,2、内质网:由单位膜围绕形成的泡状、管状和扁囊状结构构成,它们相互连通,形成了膜的封闭管道系统。 粗面内质网 滑面内质网,第二节 细胞的形态结构,糙面内质网,光面内质网,植物细胞光合作用 由双层膜围成。 每个叶肉细胞含50200个叶绿体 直径约510m,厚为23m 叶绿体内有数十个圆柱形的基粒,在囊状结构的薄膜上,有进行光合作用的色素,这些色素可以吸收、传递
15、和转化光能。 叶绿体还有少量的DNA,是半自主性细胞器。,第二节 细胞的形态结构,3.叶绿体:,含rRNA和相关蛋白质,是蛋白质的合成场所。 由大小两个亚基构成,真核细胞糖核体的沉降系数为80S,小亚基为40S,大亚基为60S。 小亚基含有由一种18S的rRNA 和33种蛋白质; 大亚基含有5S、5.8S及 28S 三种rRNA和约49种蛋白质。,第二节 细胞的形态结构,4、核糖体:,由成摞的光滑的膜组成,由扁平膜囊、大泡和小泡3种膜状结构组成 是具有极性的膜性细胞器,它有两个面:形成面和成熟面 与细胞的分泌活动和溶酶体的形成有关,第二节 细胞的形态结构,5、高尔基体,高尔基体结构,第二节 细
16、胞的形态结构,一种单层膜的囊状小泡 直径约0.250.8m 含多种水解酶,如蛋白酶、脂酶、核酸酶、糖苷酶、磷酸酶等,分解摄人细胞内的大分子物质,第二节 细胞的形态结构,6、溶酶体,第二节 细胞的形态结构,存在于动物细胞和低等植物细胞中 每个中心体由两个互相垂直的三联微管组中心粒组成 位于动物细胞的中心部位 与细胞的有丝分裂有关,第二节 细胞的形态结构,7. 中心体,泡状结构 存在于植物细胞中,成熟的植物细胞液泡很大 液泡内含有有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素和蛋白质等成分,第二节 细胞的形态结构,8液泡,由微管、微丝和中间丝构成与细胞运动和维持细胞形态有关。,第二节 细胞的形态结构,细胞骨架
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