細(xì)胞基本知識概要

1、第二章 細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性,本章重點內(nèi)容,1．理解‘細(xì)胞是一切生命活動的基本單位’的涵義以及細(xì)胞的共性,2．深刻理解原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點，植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點,3．了解非細(xì)胞形態(tài)的生命體－－病毒的基本結(jié)構(gòu)及其與細(xì)胞的關(guān)系,第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念,一切有機體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機體的基本單位,一、細(xì)胞是生命活動的基本單位,細(xì)胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位,細(xì)胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

2、,細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性,沒有細(xì)胞就沒有完整的生命,二、細(xì)胞的基本共性,（一）細(xì)胞的分子基礎(chǔ),無機化合物,有機化合物,,水（占細(xì)胞總量70%～80% ）,無機鹽,,核苷酸,氨基酸,脂肪酸,單糖,,生物小分子,,核酸,蛋白質(zhì),脂質(zhì),多糖,,,,,,生物大分子,核蛋白,脂蛋白,糖蛋白,,組裝成細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)體系,,,,,,,復(fù)合物,,細(xì)胞中各主要成份的相對含量,（二）細(xì)胞的基本共性:,1.所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與

3、鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜,2.所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體,3.都含有核糖體－－蛋白質(zhì)合成的機器,4.所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂,非細(xì)胞形態(tài)的病毒只含有一種核酸,第二節(jié) 原核細(xì)胞和古核細(xì)胞,原核細(xì)胞（真細(xì)菌）,古核細(xì)胞（古細(xì)菌）,真核細(xì)胞,,細(xì)胞,許多的單細(xì)胞生物,所有的多細(xì)胞生物,,,單細(xì)胞生物,原核細(xì)胞,真核細(xì)胞,結(jié)構(gòu)上與真核細(xì)胞最主要的區(qū)別：沒有明顯可見的細(xì)胞核,同

4、時也沒有核膜和核仁,只有擬核；除核糖體外幾乎無其它細(xì)胞器,原核細(xì)胞（Prokaryotic Cells）,遺傳信息量少，由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成遺傳信息載體;內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單,特別是沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的專門結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。,原核細(xì)胞的基本特點:,主要代表：支原體（mycoplast）－－最小最簡單的細(xì)胞；細(xì)菌－－自然界分布最廣、與人關(guān)系最密切藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌－－最簡單的自養(yǎng)植物類型,一、支原體 （Mycoplasma）,

5、是目前發(fā)現(xiàn)最小、最簡單的細(xì)胞，體積為細(xì)菌的1/3，直徑為0.1～0.3 μm；,具有細(xì)胞膜，無細(xì)胞核；,環(huán)狀雙螺旋DNA，能指導(dǎo)合成700多種必需蛋白；,唯一的細(xì)胞器是核糖體，每個細(xì)胞中約有800～1500個；,具有感染性，其中不少是致病的病原體，尤其是一些慢性病的病原體；,肺炎支原體,典型的支原體細(xì)胞,二、細(xì)菌,是在自然界分布最廣、個體數(shù)量最多的有機體。絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑在0.5~5μm之間?？煞譃椋呵蚓?、桿菌和螺旋菌（弧形菌）。

6、,細(xì)菌大小形態(tài)的比較,大腸桿菌,淋病球菌,弧形霍亂菌,細(xì)菌的模式圖,細(xì)胞壁細(xì)胞膜莢膜中膜體,,表面結(jié)構(gòu),核外DNA：質(zhì)粒,鞭毛,中膜體,莢膜,鞭毛,核糖體,細(xì)胞膜,細(xì)胞壁,核區(qū)與DNA,DNA,核糖體,由于沒有核膜將核和細(xì)胞質(zhì)分開，DNA的復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成可以同時進(jìn)行,1. 細(xì)菌的核區(qū)和基因組,沒有核膜，遺傳物質(zhì)集中在一個沒有明確界限核區(qū)內(nèi)，也稱為擬核(nucleoid)；,DNA為裸露的環(huán)狀雙螺旋分子，通常沒有結(jié)合

7、蛋白；DNA的復(fù)制可以連續(xù)進(jìn)行，不像真核生物那樣僅在細(xì)胞分裂間期（S期）進(jìn)行DNA復(fù)制；,2. 細(xì)菌的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu),細(xì)胞膜細(xì)胞壁特化結(jié)構(gòu),鞭毛,中膜體,,莢膜,,1） 細(xì)胞膜　　　多功能性,最重要的功能就是物質(zhì)運輸和信號傳遞；,還具有真核細(xì)胞線粒體的部分功能；,2） 中膜體　　　間體或質(zhì)膜體(mesome),由細(xì)胞膜內(nèi)陷產(chǎn)生，每細(xì)胞含一到數(shù)個；,功能：推測在DNA復(fù)制過程中起支點作用；,3） 細(xì)胞壁,主要由肽聚糖組成的多層網(wǎng)狀分子

8、結(jié)構(gòu)；,功能：機械支撐；調(diào)節(jié)物質(zhì)交換；,青霉素通過抑制細(xì)胞壁的形成而抑制細(xì)菌生長,4） 莢膜　 capsule,是細(xì)胞壁表面的一層多糖類物質(zhì)；,功能：抵御不良環(huán)境；保護(hù)自身不受吞噬等 ；,5） 鞭毛　　是某些細(xì)菌的運動器官，由一種稱為鞭毛蛋白的彈性蛋白構(gòu)成,3、核糖體：　　唯一的細(xì)胞器,部分附著在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，大部分游離于細(xì)胞質(zhì)中；,每個細(xì)菌含有約5000~50000個；,沉降系數(shù)為70S，由大亞單位(50S)與小亞單位(30S)組成；,

9、30S的小亞單位對四環(huán)素、鏈霉素敏感，50S的大亞單位對紅霉素、氯霉素敏感（抑菌原因）,4、細(xì)菌細(xì)胞核外DNA：質(zhì)粒（plasmid）,裸露環(huán)狀DNA分子，含2～200基因，能自我復(fù)制；,在遺傳工程中作為基因重組和基因轉(zhuǎn)移的載體；,5、細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)生孢子　某些細(xì)菌處于不利的環(huán)境，或耗盡營養(yǎng)時，胞內(nèi)重要物質(zhì)形成一種含水量較豐富的致密體，又稱芽孢，是對不良環(huán)境有強抵抗力的休眠體。,細(xì)菌繁殖：以以一分為二的方式增殖（無絲分裂）,分裂中的鏈球菌,

10、分裂中的大腸桿菌,DNA以中膜體為支點復(fù)制成兩個DNA子環(huán),DNA隨中膜體一分為二，形成兩個核區(qū),細(xì)胞膜在兩個核區(qū)間凹陷，形成兩子細(xì)胞，最后形成細(xì)胞壁,,,三、藍(lán)藻,又稱藍(lán)細(xì)菌，是最簡單的自養(yǎng)生物?？蛇M(jìn)行類似于高等植物的光合作用，沒有葉綠體，但有光合片層進(jìn)行原始的光合作用；與光合細(xì)菌的光合作用機制不同；,環(huán)狀DNA分子，但遺傳信息量很大，可與高等植物相比；,體積比其它原核細(xì)胞大得多，直徑約10μm左右，甚至可達(dá)70μm (顫藻)。,屬單

11、細(xì)胞生物，但有些藍(lán)藻經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在，如：食用的‘發(fā)菜’(nostoc commune var,flagtlliforme) 就是藍(lán)藻的絲狀體。,藍(lán)藻　Cyanobacteria,藍(lán)藻的基本特征,中心質(zhì),光合片層,核糖體,細(xì)胞表面結(jié)構(gòu),細(xì)胞壁,膠質(zhì)層（鞘）,,,是遺傳物質(zhì)所在部位，無明確界限，相對于核區(qū),膜片層結(jié)構(gòu)，排列著藻膽蛋白體，負(fù)責(zé)將光能傳遞給葉綠素a，進(jìn)行光合作用,沉降系數(shù)70S(50S大亞基+30S小亞基),,保護(hù)作用

12、,細(xì)胞分裂,無絲分裂,原核細(xì)胞的共同特征：,無核膜，DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯可同時進(jìn)行；遺傳信息載體僅為一裸露的環(huán)狀DNA分子；除核糖體外，幾乎不存在其它復(fù)雜的細(xì)胞器；無細(xì)胞骨架；細(xì)胞以無絲分裂的方式增殖；,四、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較,主要表現(xiàn)為兩個基本差異：,一、生物膜系統(tǒng)的分化和演變。真核細(xì)胞形成了復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)，構(gòu)成各種功能獨立的細(xì)胞器，核膜將細(xì)胞分隔為核和質(zhì)兩個基本部分；,二、遺傳信息量和遺傳裝置的擴增與

13、復(fù)雜化。,以上兩種變化使真核細(xì)胞體積增大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，生命活動的時間和空間布局更加嚴(yán)格，細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)精密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)－－細(xì)胞骨架,具體基本特征的比較,特征,原核細(xì)胞,真核細(xì)胞,,細(xì)胞膜,有（多功能性）,有,核膜,有,無,染色體,一個裸露的環(huán)狀DNA；信息量小；無內(nèi)含子和重復(fù)序列,多個染色體，信息量大；具有內(nèi)含子和重復(fù)序列；線狀DNA與蛋白質(zhì)組成高度復(fù)雜的染色體和染色質(zhì),核仁,有,無,核糖體,70S(50S大亞基+30S小亞基),80S

14、(60S大亞基+40S小亞基),主要細(xì)胞器,有,無,核外DNA,質(zhì)粒DNA,線粒體和葉綠體DNA,細(xì)胞壁,主要成份為氨基糖和壁酸,動物細(xì)胞無；植物細(xì)胞中的主要成份為纖維素和果膠,細(xì)胞骨架,有,無,,大小,1～10μm,10～100μm,,特征,原核細(xì)胞,真核細(xì)胞,,DNA復(fù)制,無周期性，連續(xù)進(jìn)行,有周期性，在間期進(jìn)行,基因表達(dá)的時空關(guān)系,轉(zhuǎn)錄和翻譯同時同地進(jìn)行,核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)翻譯，有嚴(yán)格的階段性和區(qū)域性,基因表達(dá)調(diào)控,較簡單，主要以

15、操縱子方式,復(fù)雜性和多層次性,,,細(xì)胞增殖方式,無絲分裂,以有絲分裂為主,五、古核細(xì)胞（古細(xì)菌archaebacteria ）,是一些生長在極端特殊環(huán)境中的細(xì)菌，如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌。,幾種古細(xì)菌的形態(tài),在進(jìn)化上，古細(xì)菌雖然具有原核生物的某些特征，如無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)，但它與真核細(xì)胞可能具有更近的親緣關(guān)系；,進(jìn)化系統(tǒng)樹,真核生物,古核生物,原核生物,第三節(jié) 真核細(xì)胞,一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系,三大基本結(jié)構(gòu)體系,生物膜系統(tǒng)

16、,遺傳信息表達(dá)系統(tǒng),細(xì)胞骨架系統(tǒng),,,,包括細(xì)胞膜和各種細(xì)胞器膜；形成許多結(jié)構(gòu)與功能分區(qū)；進(jìn)行物質(zhì)運輸、信號傳遞、為生化反應(yīng)提供表面；,DNA與蛋白質(zhì)組成復(fù)合體，在核內(nèi)進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄；mRNA運輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中指導(dǎo)核糖體翻譯蛋白質(zhì)；核仁在核內(nèi)主要負(fù)責(zé)核糖體亞單位的裝配；,包括核骨架和胞質(zhì)骨架，由一些特異蛋白構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系；主要對細(xì)胞形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理布局起支架作用，也與胞內(nèi)大分子運輸、細(xì)胞分裂等相關(guān),二、細(xì)胞大小及其分析,表2-1 各

17、類細(xì)胞直徑的比較(見課本P33),典型的原核細(xì)胞的平均大小在1～10μm之間，而高等植物細(xì)胞的直徑平均為10～100μm，一般為20～30μm,鴕鳥的卵黃直徑可達(dá)5cm；雞卵細(xì)胞3～4cm;人的坐骨神經(jīng)細(xì)胞可長達(dá)1m。,在高等動植物中，不同類型細(xì)胞的大小變化雖很大， 但是， 同類型細(xì)胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細(xì)胞、肝細(xì)胞的大小基本相同。,因此，器官的大小主要決定于細(xì)胞的數(shù)量,與細(xì)胞的數(shù)

18、量成正比,而與細(xì)胞的大小無關(guān),把這種現(xiàn)象為“細(xì)胞體積的守恒定律”,? 細(xì)胞的計量單位,細(xì)胞大小的計量單位，一般都用微米計算。自使用電子顯微鏡后又提出埃(Angstrom, Å)為超顯微結(jié)構(gòu)計量單位?，F(xiàn)在常用的國際單位是納米(nanometre)。 1毫米=1000微米 (μm) 1微米=1000納米(nm） =10000埃(Å)

19、1納米(nm)=10埃,三、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,千變?nèi)f化的細(xì)胞形態(tài),草履蟲,眼 蟲,鐘形蟲,植物氣孔細(xì)胞,植物薄壁細(xì)胞,人類紅細(xì)胞,人卵細(xì)胞與精細(xì)胞,巨噬細(xì)胞,神經(jīng)元細(xì)胞,細(xì)胞的形態(tài)是漫長進(jìn)化的產(chǎn)物，它與細(xì)胞的功能是密切相關(guān)的：遵循結(jié)構(gòu)與功能相一致的規(guī)律,紅細(xì)胞扁圓形、體積小，有利于在血管內(nèi)快速運行和氣體交換；,神經(jīng)細(xì)胞細(xì)長，有利于信息傳遞；,精細(xì)胞具有能運動的鞭毛、體積小，有利于受精；,卵細(xì)胞儲藏了大量養(yǎng)分供胚胎發(fā)育，因此體積

20、大、圓形；,四、植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較,具有基本相同的結(jié)構(gòu)體系和功能體系：,很多重要的細(xì)胞器，如：細(xì)胞膜、核膜、染色質(zhì)、核仁、線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、微管、微絲等，形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能都一樣；,動物細(xì)胞模式圖,核膜核質(zhì)核仁,細(xì)胞核,,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),過氧化物酶體,高爾基復(fù)合體,微管(細(xì)胞骨架),中心粒,核糖體,線粒體,溶酶體,光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì),微絲,高爾基復(fù)合體,葉綠體,光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),液泡,微管(細(xì)胞骨架),細(xì)

21、胞質(zhì),核糖體,核膜核質(zhì)核仁,,細(xì)胞核,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),細(xì)胞膜,線粒體,細(xì)胞壁,過氧化物酶體,胞間連絲,膜泡,植物細(xì)胞模式圖,不同之處：分別具有各自特有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器,高等動物細(xì)胞所特有的結(jié)構(gòu)：,中心體,溶酶體,高等植物細(xì)胞所特有的結(jié)構(gòu)：,細(xì)胞壁,葉綠體,液泡,,,在有絲分裂時形成星射線,細(xì)胞內(nèi)的消化作用,纖維素和果膠質(zhì),進(jìn)行光合作用的能量加工廠,調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境和保持細(xì)胞的滲透壓,本章小結(jié),1．細(xì)胞是一切生命活動的基本單位（5方面

22、的涵義）；,3．介紹了支原體、細(xì)菌和藍(lán)藻三種典型的原核生物；,2．介紹非細(xì)胞形態(tài)的生命體－－病毒；,4．原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較；,5．真核細(xì)胞的三大基本結(jié)構(gòu)體系以及動植物細(xì)胞的比較；,思考題,為什么說支原體可能是最小最簡單的細(xì)胞？,?細(xì)胞維持體積相對恒定的因素,體積同相對表面積的關(guān)系,細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵分子的濃度,,體積最大，細(xì)胞相對表面積減小，從而降低了細(xì)胞與外界物質(zhì)交換的效率,一些重要的分子隨細(xì)胞體積增大而越來越稀釋，影響生化反應(yīng)，所以限

23、制細(xì)胞體積無限增大,第四節(jié) 病 毒 Virus,?非細(xì)胞形態(tài)的生命體,　是最小最簡單的有機體必須寄生于生物細(xì)胞內(nèi)才能繁殖，是不完全的生命體,核酸 (nucleic acid),噬菌體(細(xì)菌病毒),蛋白質(zhì)外殼 -- 殼體(capsid),核殼體,Viruses Structures,,,,所占比例大，可保護(hù)核酸，也決定病毒的抗原性,所占比例小，是病毒的最主要的成份：感染單位,包膜 (envelope)：脂質(zhì)與蛋白,存在于有些病毒的核殼

24、之外,每個病毒僅含一個核酸分子，即一個DNA或一個RNA分子（與細(xì)胞的根本區(qū)別之一）；,個體微小，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見，一般在20～30nm之間；,一、病毒的基本知識,病毒的增殖稱復(fù)制，不同于細(xì)胞一分為二的增殖方式；,類病毒(viroid)：僅由一個有感染性的RNA分子構(gòu)成,朊病毒Prion: 僅由有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成(如：瘋牛病),,類似病毒的生命體：,病毒類型： DNA病毒和RNA病毒,形態(tài)：立體對稱型和螺旋對稱型,二、病毒

25、的生活史,從病毒入侵細(xì)胞到子代病毒的成熟釋放稱為一個復(fù)制周期，它包含以下幾個過程：,１. 吸附(absorption): 病毒是否能特異性吸附于細(xì)胞表面，決定于病毒蛋白外殼是否能特異識別宿主細(xì)胞表面的受體。,2. 侵入(penetration): 病毒吸附到宿主細(xì)胞表面之后，將它的核酸注入到宿主細(xì)胞內(nèi)。其中病毒感染細(xì)菌時，只將核酸注入細(xì)胞，殼體不進(jìn)入；而病毒對動物細(xì)胞的感染，則是通過胞吞作用，將病毒完全吞入細(xì)胞內(nèi),4. 成熟(matur

26、ation): 一旦病毒的基因進(jìn)行表達(dá)就可合成病毒裝配所需的外殼蛋白，并將病毒的遺傳物質(zhì)包裹起來，形成成熟的病毒顆粒。,5. 釋放(release): 病毒的核酸和外殼蛋白裝配成病毒顆粒后，它們就可從被感染的細(xì)胞中釋放出來進(jìn)入細(xì)胞外，并感染新的細(xì)胞。有些病毒釋放時要將被感染的細(xì)胞裂解，有些則是通過分泌的方式進(jìn)入到細(xì)胞外。,３.復(fù)制(replication): 病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞后利用宿主的酶系統(tǒng)進(jìn)行核酸的復(fù)制和外殼蛋白的表達(dá)；,吸附侵入

27、復(fù)制成熟釋放,T4噬菌體侵染大腸桿菌E.coli,,三、病毒與細(xì)胞在起源和進(jìn)化中的關(guān)系,病毒與細(xì)胞在起源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點：?生物大分子→病毒→細(xì)胞　　　　　病毒?生物大分子 細(xì)胞?生物大分子→細(xì)胞 → 病毒,,有說服力,課后作業(yè)：有何依據(jù)？,一個生活細(xì)胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度需要500～1000種不同類型的酶和蛋白質(zhì)。,■ 細(xì)胞不僅對其體積的增大有限