細(xì)胞生物學(xué)第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、幾個(gè)重要的名詞概念細(xì)胞(cell)=細(xì)胞膜cellmembrane(或稱(chēng)質(zhì)膜plasmamembrane)+細(xì)胞質(zhì)cytoplasm+細(xì)胞核nucleus(或擬核nuleoid)原生質(zhì)protoplasm，現(xiàn)泛指細(xì)胞的基本組成物質(zhì)原生質(zhì)體protoplast，是“細(xì)胞”的同義詞，現(xiàn)常用來(lái)專(zhuān)指消除了細(xì)胞壁的植物細(xì)胞或細(xì)菌。內(nèi)膜系統(tǒng)endomembranesystem，細(xì)胞內(nèi)部的膜相結(jié)構(gòu)，包括許多細(xì)胞器的膜及核膜。第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三外質(zhì)ectoplasm細(xì)胞內(nèi)靠近質(zhì)膜的細(xì)胞質(zhì)部分內(nèi)質(zhì)endoplasm細(xì)胞內(nèi)靠近核膜的細(xì)胞質(zhì)部分細(xì)胞器cellorganelle，細(xì)胞質(zhì)中具有一定形態(tài)、固定化學(xué)組成和特定生理功能的結(jié)構(gòu)物。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)cytoplasmmatrixorCytomatrix(又稱(chēng)“胞質(zhì)溶膠”Cytosol)，是指細(xì)胞質(zhì)中除去細(xì)胞器以外的膠體液態(tài)部分。相對(duì)而言，人為劃分第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三細(xì)胞

細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、細(xì)胞的化學(xué)組成

C、H、O、N四元素占細(xì)胞組成元素的90%，其次K、Na、Ca、Mg、Cl、P、S、Fe等含量雖較少，但也是細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的。水占活細(xì)胞重量的85%，以游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)存在于細(xì)胞中。是細(xì)胞中無(wú)機(jī)鹽和生物分子的溶劑，也是原生質(zhì)膠體結(jié)構(gòu)的組分，還是代謝反應(yīng)的介質(zhì)。第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三活細(xì)胞去除水分的干物質(zhì)中，約90%是蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)和多糖類(lèi)這四類(lèi)生物大分子，它們分別由氨基酸、核苷酸、脂肪酸和單糖等生物小分子所構(gòu)成，這四類(lèi)生物大分子還常常相互組成核蛋白、脂蛋白、糖蛋白和糖脂等復(fù)合大分子，成為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物質(zhì)。第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三蛋白質(zhì)作用：結(jié)構(gòu)組分，生化催化劑（酶）、抗體、激素，調(diào)節(jié)遺傳信息表達(dá)和代謝生理。核酸作用：遺傳信息的載體、貯存和傳遞。脂類(lèi)作用：生物膜的主要組分，細(xì)胞代謝能量的主要貯存形式。多糖類(lèi)作用：細(xì)胞壁的主要組分，重要貯存物質(zhì)，細(xì)胞表面的抗原。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)作用：維持細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓平衡以及細(xì)胞生理過(guò)程中的離子濃度條件。第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、細(xì)胞的大小和形狀研究層次界限觀察工具常用計(jì)量單位單位換算解剖學(xué)水平0.1mm以上肉眼、擴(kuò)大鏡

毫米mm

10-3米

顯微水平（細(xì)胞水平）0.2—100μm光學(xué)顯微鏡

微米μm

10–6米

亞微（超微）水平1—200nm電子顯微鏡

納米nm埃

?10-9米10-10米

分子水平1nm以下

高分辨的電鏡、掃描隧道顯微鏡

第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一般細(xì)胞皆是顯微水平觀察的對(duì)象，但細(xì)胞內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)都必須在電鏡下才能看清楚。最大細(xì)胞：未受精的鴕鳥(niǎo)蛋的卵黃部分（Φ=5cm）—特大的卵細(xì)胞最小細(xì)胞：擬胸膜肺炎支原體PPLO（Φ=0.1μm），與某些大中型病毒的體積相當(dāng)。鳥(niǎo)蛋中的卵細(xì)胞之所以顯著偏大，∵鳥(niǎo)是“卵生”的，其卵細(xì)胞中必須貯藏大量的mRNA和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（卵黃質(zhì)），才能保證其胚胎的正常發(fā)育。第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一般細(xì)胞的體積小，其實(shí)并非缺點(diǎn)而是優(yōu)點(diǎn)：

①有相對(duì)較大的表面積，有利于與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，可保持細(xì)胞內(nèi)旺盛的新陳代謝；

②有利于細(xì)胞核內(nèi)的遺傳指令可對(duì)細(xì)胞質(zhì)中各種生理活動(dòng)進(jìn)行有效地控制；③有利于細(xì)胞中各類(lèi)物質(zhì)的迅速運(yùn)輸傳遞。但是，細(xì)胞體積也不能無(wú)限度地偏小，據(jù)研究推算細(xì)胞要維持獨(dú)立生存繁殖，其直徑必須達(dá)0.1微米以上。

質(zhì)膜

75?×2=150?

最起碼的DNA.RNA=200?+必要的核糖體、酶和底物

=650?1000?=0.1μm因此可見(jiàn),直徑為0.1μm的支原體應(yīng)該是目前所發(fā)現(xiàn)的最小最簡(jiǎn)單的細(xì)胞。第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三注意！！！細(xì)胞的大小與生物體的大小并無(wú)直接關(guān)系。生物體的生長(zhǎng)主要是由細(xì)胞數(shù)量的增多，而不是靠細(xì)胞體積的增大。細(xì)胞的形狀呈多樣性，并往往是與其功能密切相關(guān)的，這是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果。

例：肌肉細(xì)胞——長(zhǎng)梭形——收縮、伸展運(yùn)動(dòng)；

血紅細(xì)胞——扁圓盤(pán)形——?dú)怏w交換，快速運(yùn)行。

神經(jīng)細(xì)胞——細(xì)長(zhǎng)纖維狀軸突——傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)；（植物葉表皮的）保衛(wèi)細(xì)胞——半月形——迅速開(kāi)啟和關(guān)閉氣孔，有利葉面呼吸和蒸騰第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

原核細(xì)胞prokaryoticcell，原核生物prokaryote：細(xì)菌、藍(lán)藻、衣原體、支原體、立克茨體、螺旋體等；真核細(xì)胞eukaryoticcell，真核生物eukaryote：真菌、藻類(lèi)、原生生物、高等植物、高等動(dòng)物。第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的共同點(diǎn)：⒈相似的遺傳系統(tǒng)，都具有DNA和RNA，遺傳密碼基本相同，而且DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)譯皆類(lèi)似；⒉都具有質(zhì)膜，均由脂質(zhì)雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)（即所有細(xì)胞必須具有的基本特征）構(gòu)成的生物膜（電鏡下呈“單位膜”）；⒊相似的生物合成代謝體系，其核糖體的基本結(jié)構(gòu)和功能皆相同；⒋均以一分為二的方式分裂增殖。第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三因此，直徑僅0.1μm的支原體被稱(chēng)為細(xì)胞,而與其體積相近的大中型病毒卻不被認(rèn)為是細(xì)胞。∵

1、病毒無(wú)質(zhì)膜；2、每個(gè)病毒僅有一種核酸；3、病毒中無(wú)核糖體等代謝合成體系；4、病毒增殖不靠分裂，而是在宿主細(xì)胞中復(fù)制、組裝及釋放。∴病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，必須完全寄生在宿主細(xì)胞之中才能生存。第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三古核生物（古核細(xì)胞、古細(xì)菌）：產(chǎn)甲烷球菌、嗜鹽細(xì)菌、熱原質(zhì)體、硫氧化菌等。曾被歸屬于原核生物，是因其也無(wú)核膜，僅具環(huán)狀DNA，并含有操縱子。但目前認(rèn)為應(yīng)歸并為有別于原核生物、真核生物的第三界，并認(rèn)為其更可能是真核細(xì)胞的祖先。理由是：①其細(xì)胞壁成分與真核細(xì)胞的相似；②DNA中有重復(fù)序列，基因中有內(nèi)含子；③有組蛋白與DNA組成類(lèi)似于核小體結(jié)構(gòu)；④其核糖體對(duì)抗生素的反應(yīng)類(lèi)似于真核細(xì)胞；⑤其5srRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)與真核細(xì)胞的相似。第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小（1—10μm）較大（10—100μm）細(xì)胞核無(wú)核膜、核仁（被稱(chēng)為“擬核”）有核膜和核仁染色體一條環(huán)形DNA分子，極少或不結(jié)合組蛋白多條線狀，DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)纖維第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三基因組數(shù)1n

2n或多nDNA序列沒(méi)有或極少重復(fù)序列，基因中無(wú)內(nèi)含子有重復(fù)序列，基因中有內(nèi)含子核外DNA細(xì)菌中具有質(zhì)粒DNA具線粒體、葉綠體DNA線粒體無(wú)有葉綠體無(wú)，但蘭藻的光合膜層含葉綠素a有、含葉綠素a和b高爾基體無(wú)有第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無(wú)有溶酶體無(wú)有中心體無(wú)有紡錘體無(wú)有細(xì)胞骨架無(wú)有核糖體70s80s細(xì)胞分裂無(wú)絲分裂有絲分裂DNA復(fù)制連續(xù)進(jìn)行僅在s期進(jìn)行復(fù)制第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)譯基因表達(dá)調(diào)控原生質(zhì)環(huán)流細(xì)胞壁鞭毛結(jié)構(gòu)

在同一空間和時(shí)間操縱子方式調(diào)控?zé)o由肽聚糖、壁酸構(gòu)成簡(jiǎn)單，單絲，由鞭毛蛋白構(gòu)成

轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，轉(zhuǎn)譯在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)雜的多層次調(diào)控有由纖維素、果膠質(zhì)構(gòu)成（植物細(xì)胞）（9+2）結(jié)構(gòu)，由微管蛋白構(gòu)成

第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三從進(jìn)化上看，真核細(xì)胞比原核細(xì)胞更高級(jí)，主要體現(xiàn)于三個(gè)方面：（1）生物膜的分化使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜高級(jí)化。內(nèi)膜系統(tǒng)的出現(xiàn)，使核和質(zhì)形成兩大區(qū)域，并形成由內(nèi)膜包圍構(gòu)成的多種細(xì)胞器，從而保證了細(xì)胞中各種物質(zhì)代謝過(guò)程之間的互不干擾，有秩序地進(jìn)行。因此各個(gè)區(qū)域分工明確精細(xì)，職能專(zhuān)一化。（2）遺傳物質(zhì)和遺傳結(jié)構(gòu)裝置的增多和復(fù)雜化。從而使得遺傳信息傳遞更穩(wěn)定，基因轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)譯有嚴(yán)格的階段性與區(qū)域性，基因表達(dá)調(diào)控有多層次性。第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）具有了龐大復(fù)雜的細(xì)胞骨架系統(tǒng)，對(duì)維持細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)多種生理功能有十分重要的作用。但在原核細(xì)胞中尚未發(fā)現(xiàn)有細(xì)胞骨架系統(tǒng)。第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三當(dāng)然，盡管真核細(xì)胞從進(jìn)化上比原核細(xì)胞高級(jí)，但對(duì)不利環(huán)境的適應(yīng)性反倒不如原核細(xì)胞，這是為什么呢？其實(shí)，大有大的優(yōu)勢(shì)，而小也有小的好處，俗話說(shuō)：“小船好轉(zhuǎn)舵”。原核細(xì)胞小而簡(jiǎn)單，特別是它的基因表達(dá)調(diào)控方式簡(jiǎn)單，就有利于在極端不利環(huán)境下快速調(diào)整和應(yīng)變，這正是自然界中原核生物數(shù)量多于真核生物的根本原因。第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三五、真核細(xì)胞亞微結(jié)構(gòu)基本構(gòu)型亞細(xì)胞水平的三大基本結(jié)構(gòu)體系（1）蛋白質(zhì)與核酸構(gòu)建的遺傳信息結(jié)構(gòu)體系（染色體、核仁、核糖體）（2）蛋白質(zhì)與脂質(zhì)構(gòu)建的膜相結(jié)構(gòu)體系（細(xì)胞膜、核膜、各種細(xì)胞器膜）（3）蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)構(gòu)建的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)體系第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三

雙膜：核、線粒體、葉綠體

單膜：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、液泡、圓球體、微體等膜相結(jié)構(gòu)：質(zhì)膜、內(nèi)膜第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三

顆粒結(jié)構(gòu)：核糖體、中心體、基體