1、第二章 細胞的統一性與多樣性,第一節 細胞的基本概念 一、細胞是生命活動的基本單位 細胞區別于無機界的主要特征： 1.在結構上具有自我裝配的能力； 2.在生理活動中具有自我調節能力； 3.在增殖上具有自我復制的能力。 這些特征也可以說是生命的特征，它們的喪失即意味著死亡,1,如何理解細胞是生命活動基本單位,一）一切有機體都由細胞構成，細胞是構成有機體的基本單位 （二）細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位 （三）細胞是有機體生長與發育的基礎 （四）細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性 （五）沒有細胞就沒有完整的生命,2,二、細胞的共性 1 細胞的基本功能 無論何種

2、來源的細胞，都具有基本相似的功能。 細胞能夠進行自我增殖和遺傳 細胞能夠以一分為二的分裂方式進行增殖，動植物細胞、細菌細胞都是如此。 細胞都能進行新陳代謝 細胞內有機分子的合成和分解反應都是由酶催化的，即細胞的代謝作用是由酶控制的。細胞代謝包括物質代謝和能量代謝，這也是細胞的基本特性。 細胞都具有運動性 所有細胞都具有一定的運動性，包括細胞自身的運動和細胞內的物質運動,3,2 細胞的基本結構 細胞都具有選擇透性的膜結構 細胞都具有一層界膜，將細胞內的環境與外環境隔開。膜有兩個基本的作用，一是在細胞內外起障礙作用，即不允許物質隨意進出細胞，二是要在細胞內構筑區室，形成各功能特區,4,細胞都具有遺

3、傳物質和遺傳體系 細胞內最重要的物質就是遺傳物質dna。 現有的研究表明，在生命的進化過程中，最早的遺傳物質是rna而不是dna，也就是說先出現rna，后逐漸進化形成dna。 證明最早的遺傳物質是rna而不是dna的證據是什么,5,細胞都具有核糖體 所有類型的細胞（除紅細胞外），包括最簡單的支原體都含有核糖體。真核細胞和原核細胞的核糖體不僅功能相同，在結構上也十分相似，都是由大小兩個亞基組成的，只不過原核細胞的核糖體比真核細胞的核糖體稍小一些,6,第二節 原核細胞 prokaryotic cell,7,沒有核膜，遺傳物質集中在一個沒有明確界限的低電子密度區，稱為擬核(nucleoid)。 dn

4、a為裸露的環狀雙螺旋分子，通常沒有結合蛋白，沒有恒定的內膜系統，核糖體為70s型。 原核細胞構成的生物稱為原核生物，均為單細胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的產生孢子,8,9,一、支原體(mycoplasma) 支原體是目前發現的最簡單、體積最小的原核細胞，也是惟一一種沒有細胞壁的原核細胞。 支原體具有細胞膜。 它有一環狀雙螺旋dna，沒有類似細菌的核區(擬核), 能指導合成700多種蛋白質。 支原體細胞中惟一可見的細胞器是核糖體 支原體沒有鞭毛,無活動能力。 一個細胞生存與增殖必須具備的結構 ,10,11,二、細菌(bacteria) 細菌是原核細胞的主要類群。是在自然界分布最廣、個體數

5、量最多的有機體。 可分為：球菌、桿菌和螺旋菌（弧形菌）。 絕大多數細菌的直徑在0.55m之間。 細菌細胞的基本特點: 遺傳信息量少，內部結構簡單，特別是沒有分化成以膜為基礎的專門結構和功能的細胞器與核膜,12,大腸桿菌,13,淋病球菌,14,肉毒梭菌,15,弧形霍亂菌,16,17,1）細胞壁 主要成分是肽聚糖，肽聚糖是革蘭陽性菌細胞壁的主要成分 。 2）細胞膜 中膜體（mesosome）或間體，中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，其中含有細胞色素和琥珀酸脫氫酶,為細胞提供呼吸酶，有擬線粒體（chondroid）之稱，此外還可能與dna的復制有關。 3）細胞質與核質體 由于沒有核膜，因此

6、dna的復制、rna的轉錄與蛋白的質合成可同時進行,18,4）質粒(plasmid) ：除核區dna外，可進行自主復制的遺傳因子，是裸露的環狀dna分子，所含遺傳信息量為2200個基因，能進行自我復制，有時能整合到核dna中去。質粒常用作基因重組與基因轉移的載體,19,5）莢膜：許多細菌的最外表還覆蓋著一層多糖類物質，邊界明顯的稱為莢膜（capsule），莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵御不良環境；保護自身不受白細胞吞噬；而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現出對靶細胞的專一攻擊能力,20,21,三、藍藻,又稱藍細菌cyanobacteria ，是最簡單的自養生物。它的光

7、合作用類似于高等植物 ，而不同于光合細菌。沒有葉綠體，但有質膜內陷形成的捕光裝置。 dna分子環狀，但遺傳信息量很大，可與高等植物相比,22,23,第三節 真核細胞,具有核膜，由膜圍成的各種細胞器，如核膜、內質網、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等在結構上形成了一個連續的體系，稱為內膜系統。 內膜系統將細胞質分隔成不同的區域，即所謂的區隔化(compartmentalization)。區隔化使細胞內表面積增加了數十倍，代謝能力增強,24,25,26,一、生物膜體系 基本作用是為細胞提供保護。 生物膜體系為細胞提供較多的質膜表面，使細胞內部結構區室化。 為細胞內的物質運輸提供了特殊的運輸通道，保

8、證了各種功能蛋白及時準確地到位而又互不干擾,27,28,2）遺傳信息表達結構系統(genetic expression system) 該系統又稱為顆粒纖維結構系統，包括細胞核和核糖體，以核酸與蛋白質為主要成分構建而成。 3）細胞骨架系統(cytoskeletonic system) 細胞骨架是由蛋白質與蛋白質搭建起的骨架網絡結構，包括細胞質骨架和細胞核骨架。細胞骨架的主要成分是微管、微絲和中間纖維。 細胞骨架系統的主要作用是維持細胞的一定形態。細胞骨架對于細胞內物質運輸和細胞器的移動來說又起交通動脈的作用; 細胞骨架還將細胞內基質區域化；此外，細胞骨架還具有幫助細胞移動行走的功能,29,30

9、,cytoskeletal functions,31,二、細胞的大小,一般而言，真核細胞大于原核細胞，高等動物的卵細胞大于體細胞，最小的細胞是支原體，直徑只有100納米。最大的細胞是鳥類的卵細胞。 2.1細胞下限lower limit 一個細胞生存與增殖必須具備的結構裝置與機能是：細胞膜、遺傳信息載體dna與rna、進行蛋白質合成的一定數量的核糖體以及催化主要酶促反應所需要的酶，這些在支原體細胞內已基本具備。支原體是最小最簡單的細胞,32,2.2 細胞上限upper limit 器官的大小主要決定于細胞的數量，與細胞的數量成正比，而與細胞的大小無關，這種關系有人稱之為“細胞體積的守恒定律”。細

10、胞最大體積的極限與什么因素有關？細胞的體積受什么因素控制？ 1）細胞的相對表面積與體積的關系； 2）細胞的核與質之間有一定的比例關系； 3）細胞內物質的交流與細胞體積的關系。 數百微米直徑的細胞應被認為是上限,33,思考題： 1 雞蛋是一個細胞嗎？ 2 真核細胞的體積一般是原核細胞的1000倍，真核細胞如何解決細胞內重要分子的濃度問題,34,三、細胞形態結構與功能的關系,35,草 履 蟲,36,眼 蟲,鐘形蟲,37,植物氣孔細胞,38,植物薄壁細胞,39,木材中的導管,40,人類紅細胞,41,巨噬細胞,42,神經元細胞,43,舉例說明細胞的形態與功能相適應,44,細胞及細胞器的計量單位 微米(

11、m)和納米(nm,45,46,四、 真核細胞與原核細胞的比較,功能上的共同點 結構上的共同點: 都是生命的基本結構單位；都有細胞膜； 都能進行分裂； 都有dna和rna； 都能遺傳。 都有核糖體,47,48,綜合原核細胞和真核細胞的特點，二者的根本區別可歸納為下面兩條：第一，細胞膜系統的分化與演變 真核細胞以膜分化為基礎，分化為結構更精細，功能更專一的單位各種膜圍細胞器，使細胞內部結構與職能分工。而原核細胞無此情況。第二，遺傳信息量大與遺傳裝置的復雜化 真核細胞的遺傳信息可達上萬個基因，并具重復序列，染色體功能具二倍性或多倍性。原核細胞為單倍性。僅為一條環狀dna分子，細菌只有幾千個基因,49

12、,第四節 非細胞形態的生命體病毒及其與細胞的關系,1 病毒是比細胞更小的生命體 個體微小，可通除濾菌器，大多數必須用電鏡才能看見； 僅具有一種類型的核酸，或dna或rna，沒有含兩種核酸的病毒； 專營細胞內寄生生活； 具有受體連結蛋白（receptor binding protein），與敏感細胞表面的病毒受體連結，進而感染細胞,50,51,脊髓灰質炎病毒 球形病毒,52,煙草花葉病毒 線形病毒,53,痘病毒 磚形病毒,54,狂犬病毒 子彈形病毒,有被膜,55,t4噬菌體 蝌蚪形病毒,56,流感冒病毒 絲狀有被膜的病毒,57,流感病毒粒子,58,2 病毒的生活史 病毒不僅沒有細胞結構，而且也不

13、能獨立生存，只能在活細胞中進行增殖（復制）。病毒的生活史包括五個基本過程 吸附(absorption): 病毒對細胞的感染起始于病毒蛋白外殼同宿主細胞表面特殊的受體結合，受體分子是宿主細胞膜或細胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特異性。 侵入(penetration): 病毒吸附到宿主細胞表面之后，將它的核酸注入到宿主細胞內。病毒感染細菌時，用酶將細菌的細胞壁穿孔后注入病毒核酸；對動物細胞的感染，則是通過胞吞作用，病毒完全被吞入,59,復制(replication): 病毒核酸進入細胞后有兩種去向，一是病毒的遺傳物質整合到宿主的基因組中，形成溶原性病毒；第二種情況是病毒dna(或rna)利用

14、宿主的酶系進行復制和表達。 成熟(maturation): 一旦病毒的基因進行表達就可合成病毒裝配所需的外殼蛋白，并將病毒的遺傳物質包裹起來，形成成熟的病毒顆粒。 釋放(release): 病毒顆粒裝配之后，它們就可從被感染的細胞中釋放出來進入細胞外，并感染新的細胞。有些病毒釋放時要將被感染的細胞裂解，有些則是通過分泌的方式進入到細胞外,60,61,動物病毒進入細胞主要的三種方式,62,流感病毒的吞入式侵入,63,冠狀病毒的出芽釋放,64,電子顯微鏡觀察的患者sars病毒,65,冠狀病毒進入細胞,66,sars的新涵義,smile and remain smile,67,同舟共濟、戰勝非典,6

15、8,作業： 一、填空題 1、所有細胞的表面均有由 磷脂 和 蛋白質 構成的 細胞膜 ；所有的細胞都含有 2 種核酸；所有細胞都以 二分裂 方式增殖；所有細胞內均存在蛋白質生物合成的機器 核糖體 。 2、病毒是迄今發現的最 的、最 的專性 內寄生的 生物。 3、病毒核酸是病毒的 唯一的貯存場所，是病毒 的 單位；病毒蛋白質構成病毒的 ，具有 作用。 4、病毒的增殖一般可分為 、 和 三個階段。 5、原核細胞的遺傳信息量 ，遺傳信息載體僅由一個 狀的 構成，細胞內沒有專門的 和 ，其細胞膜具有 性,69,6、一個細胞生存與增殖必須具備的結構為 、 、 和催化酶促反應所需要的酶。 7、病毒的抗原性是

16、由 來決定的。 8、原核細胞和真核細胞核糖體的沉降系數分別為 和 。 9、細菌細胞表面主要是指 和 及其特化結構 、 和 等。 10、真核細胞亞顯微水平的三大基本結構體系是 、 和 。 11、目前發現的最小最簡單的細胞是 ，直徑只有 。 12、細胞的 與 的相關性和一致性是很多細胞的共同特點,70,二、選擇題 1在病毒與細胞起源的關系上，下面的（ ）觀戰越來越有說服力。 a、生物大分子病毒細胞 b、生物大分子細胞和病毒 c、生物大分子細胞病毒 d、都不對 2、sars病毒是（ ）。 a、dna病毒 b、rna病毒 c、類病毒 d、朊病毒 3、原核細胞的呼吸酶定位在（ ）。 a、細胞質中 b、質膜上 c、線粒體內膜上 d、類核區內 4、在英國引起瘋牛病的病原體是（ ）。 a、朊病毒（prion） b、病毒（virus） c、立克次體 d、支原體 5、 逆轉錄病毒是一種（ ）。 a、雙鏈dna病毒 b、單鏈dna病毒 c、雙鏈rna病毒 d、單鏈rna病毒,71,三、判斷題 1、病毒是僅由一種核酸和蛋白質構成的核酸蛋白質復合體。（ ） 2、細胞的體積有大小不同，但各種細胞核的大小常懸殊不大。 （ ） 3、所有細胞的表面均有由磷酯雙分子層和鑲