細胞的統一性與多樣性第1頁，課件共90頁，創作于2023年2月第一節細胞的基本特征一、細胞是生命活動的基本單位二、細胞的基本共性第2頁，課件共90頁，創作于2023年2月一、細胞是生命活動的基本單位細胞是構成有機體的基本單位細胞是代謝與功能的基本單位細胞是有機體生長與發育的基礎細胞是繁殖的基本單位：細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性細胞是生命的起源和歸宿第3頁，課件共90頁，創作于2023年2月人體由200多種不同的細胞組成第4頁，課件共90頁，創作于2023年2月二、細胞的基本共性所有細胞都有相似的化學組成脂-蛋白體系的生物膜DNA-RNA遺傳裝置一分為二的分裂方式蛋白質合成機器-核糖體第5頁，課件共90頁，創作于2023年2月(一)所有細胞都有相似的化學組成基本元素和無機組成有機組成第6頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.基本元素和無機組成構成細胞的基本元素有：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等，其中前四種元素占90%以上；細胞的無機物主要有水和無機鹽；水約占細胞重量的75％-80％，其中游離水約95％，其余為結合水。無機鹽的含量約為1％，主要以離子形式存在。第7頁，課件共90頁，創作于2023年2月第8頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.有機組成細胞的有機物主要有蛋白質、核酸、脂類和糖，約占細胞干重的90%以上。一個細胞中約有104種蛋白質，分子數達1011。蛋白質是細胞的結構成分，也是細胞功能的實現者。生化反應的催化劑——酶是蛋白質。第9頁，課件共90頁，創作于2023年2月第10頁，課件共90頁，創作于2023年2月細胞中的糖類既有單糖，也有多糖。重要的五碳糖為核糖，重要的六碳糖為葡萄糖。細胞中的多糖有：營養儲備多糖，如淀粉、糖原；結構多糖，如纖維素、幾丁質。脂類包括：脂肪酸、中性脂肪、類固醇、蠟、磷酸甘油酯、鞘磷脂、糖脂、類胡蘿卜素等。脂類參與組成細胞膜和細胞通信，也是重要的能量儲備物質。第11頁，課件共90頁，創作于2023年2月（二）脂-蛋白體系的生物膜所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質構成的生物膜，即細胞膜。真核細胞中，細胞質膜內陷演化為細胞的內膜體系。第12頁，課件共90頁，創作于2023年2月（三）DNA-RNA遺傳裝置DNA是遺傳信息復制、傳遞和基因轉錄的模板，RNA參與蛋白質的合成；基因是編碼蛋白質多肽鏈或RNA的DNA序列。生物體全部基因序列及其間隔稱為基因組genome.原核生物的基因組大小約600Kb-9.5Mb，真核生物的約為3Mb-140000Mb。一個能夠獨立生存的細胞需要約500個基因。RNA參與蛋白質的合成，主要類型有：mRNA/tRNA/rRNA。第13頁，課件共90頁，創作于2023年2月第14頁，課件共90頁，創作于2023年2月第二節原核細胞與古核細胞一、原核細胞二、支原體—最小最簡單的細胞三、細菌和藍藻—原核細胞的兩個代表類群四、古核細胞（古細菌）第15頁，課件共90頁，創作于2023年2月生物界的基本類群第16頁，課件共90頁，創作于2023年2月一、原核細胞沒有核膜，DNA為裸露的環狀分子，通常沒有結合蛋白；沒有恒定的內膜系統，核糖體為70S型，通常稱為細菌（bacterium）；細胞體積小、繁殖快；細胞進化比較原始。第17頁，課件共90頁，創作于2023年2月二、最小最簡單的細胞——支原體基本特點結構最小最簡單的細胞第18頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.基本特點大小：0.2~0.3μm，可通過濾菌器、無細胞壁。細胞膜中膽固醇含量較多：約占36%，凡能作用于膽固醇的物質（如二性霉素B、皂素等）均可引起支原體膜的破壞而使支原體死亡。基因組：為環狀雙鏈DNA，分子量小，合成與代謝很有限，肺炎支原體寄生于細胞表面。二分裂繁殖，形態多樣。第19頁，課件共90頁，創作于2023年2月支原體（A）及其模式圖（B）2.結構第20頁，課件共90頁，創作于2023年2月3.最小最簡單的細胞一個細胞生存與增殖必須具備的結構裝置與機能是：細胞質膜、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，支原體細胞已經具備。從保證一個細胞生命活動運轉所必需的條件看，估計完成細胞功能至少需要100種酶，這些分子進行酶促反應所必須占有的空間直徑約50nm，加上核糖體（直徑約20-30nm），細胞質、核酸等。一個細胞體積的最小極限直徑不可能小于100nm，而現在發現的最小支原體細胞的直徑已經接近這個極限。第21頁，課件共90頁，創作于2023年2月三、細菌和藍藻—原核細胞的兩個代表類群第22頁，課件共90頁，創作于2023年2月（一）細菌細菌的基本結構細菌細胞的核區與基因組細菌細胞的表面結構細菌細胞的核糖體細菌細胞核外DNA細菌細胞內生孢子細菌的增殖菌毛第23頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.細菌的基本結構分布最廣、數量最多。分為：球菌、桿菌和螺旋菌（弧形菌）。直徑0.5~5μm之間。第24頁，課件共90頁，創作于2023年2月大腸桿菌淋球菌肉毒梭菌弧形霍亂菌第25頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.細菌細胞的核區與基因組又稱核質體、原核、擬核或核基因組。位于細胞質內，沒有核膜和核仁，沒有固定形態，結構也很簡單。主要物質是一個大型的反復折疊高度纏繞的環狀雙鏈DNA分子，長度為0.25～3.00mm，另外還含有少量的RNA和蛋白質。功能是存儲、傳遞和調控遺傳信息。正常情況下，每個細胞中只含有1個核，但由于核的分裂常在細胞分裂之前進行，加上細菌生長迅速，分裂不斷進行，故在一個菌體內，經常可以看到已經分裂完成的2個或4個核。細菌在一般情況下均為單倍體，只有在染色體復制時間內呈雙倍體。基因的復制與表達在時間與空間上是連續進行的。第26頁，課件共90頁，創作于2023年2月革蘭氏陽性菌（A）與革蘭氏陰性菌第27頁，課件共90頁，創作于2023年2月細菌的復制、轉錄和翻譯同時進行第28頁，課件共90頁，創作于2023年2月3.細菌細胞的表面結構細胞質膜中膜體細胞壁莢膜鞭毛第29頁，課件共90頁，創作于2023年2月（二）藍藻概述結構特征第30頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.概述又稱藍細菌，光合作用類似于高等植物，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，遺傳信息可與高等植物相比。體積大，直徑10μm左右，顫藻可達70μm。屬單細胞生物，有些以絲狀細胞群體存在，如：發菜。第31頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.結構特征中心質光合作用片層細胞質內含物細胞表面結構細胞分裂第32頁，課件共90頁，創作于2023年2月1）中心質相當于細菌的核區胞質與中心質之間沒有明確界限。DNA裸露，不與堿性蛋白結合，復制是連續的，不局限于某特定時間。DNA含量大，變動也很大。第33頁，課件共90頁，創作于2023年2月藍藻（圖2-7）第34頁，課件共90頁，創作于2023年2月2）光合作用片層位于藍藻細胞質部分的同心環樣的膜片層結構，上面規則地排列著直徑約35nm左右的小體，稱為藻膽蛋白體，它由幾種藻膽蛋白構成，其作用是將光能傳遞給葉綠素a，即：光能--->藻膽蛋白--->葉綠素a第35頁，課件共90頁，創作于2023年2月3）細胞質內含物藍藻淀粉、脂滴、藍藻顆粒、多磷酸酯體、多角體等。形態與細胞的生理狀態、細胞的發育、年齡和環境因素有關。第36頁，課件共90頁，創作于2023年2月4）細胞表面結構細胞外具主要由肽多糖組成的胞壁，并往往有粘質膠鞘或膠（膠質層）被包裹。細胞壁：纖維素、肽聚糖；氨基酸比例與G-菌類似。膠質層：易被堿性染料著色，可能是酸性粘多糖和果膠。鞘對于保護藍藻抵抗不利環境很重要。第37頁，課件共90頁，創作于2023年2月5）細胞分裂細胞以直接分裂增殖。分裂時，細胞中部的膜和內胞壁向內增生，將細胞一隔為二。①三向分裂,成單細胞群體，如微囊藻屬，或立方形群體，如立方形藻。②兩向分裂，成平板狀群體如平列藻屬，或假薄膜組織狀，如石囊藻屬。③單向分裂，成單細胞個體，或成絲狀的藍藻，如念珠藻目的種類。第38頁，課件共90頁，創作于2023年2月直接分裂第39頁，課件共90頁，創作于2023年2月四、古核細胞（古細菌）基本特征與真核細胞曾在進化上有過共同歷程第40頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.基本特征無核膜及內膜系統；以甲硫氨酸起始蛋白質合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、具有內含子和組蛋白。細胞膜中的脂類不可皂化，細胞壁不含肽聚糖。生活在極端環境中，如：產甲烷菌、極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌。第41頁，課件共90頁，創作于2023年2月海底煙筒附近也具有古細菌第42頁，課件共90頁，創作于2023年2月a:Aquificialespyrophilus；b:Pyrolobusfumarii；Pyrolobusfumarii可以生活在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℃的高溫中存活1小時。第43頁，課件共90頁，創作于2023年2月各類生物能忍受的上限溫度古細菌113℃細菌90℃真菌60℃藻類55-60℃原生動物56℃維管束植物49℃魚類和其他水生脊椎動物38℃第44頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.與真核細胞曾在進化上有過共同歷程主要證據進化系統樹第45頁，課件共90頁，創作于2023年2月1）主要證據（1）細胞壁成分與真核細胞相似，而非由含壁酸的肽聚糖構成，（2）DNA與基因結構：古細菌DNA中有重復序列的存在。多數古核細胞的基因組中存在內含子。（3）有類核小體結構：具有組蛋白，能與DNA構成類似核小體結構。（4）有類似真核細胞的核糖體：多數古細菌類的核糖體較真細菌有增大趨勢，抗生素同樣不能抑制古核細胞類的核糖體的蛋白質合成。（5）5SrRNA：古細菌與真核生物同屬一類，5SrRNA二級結構的研究也說明很多古細菌與真核生物相似。其他：氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA，肽鏈延長因子等分析，說明古細菌與真核生物在進化上的關系較真細菌類更密切。第46頁，課件共90頁，創作于2023年2月2）進化系統樹第47頁，課件共90頁，創作于2023年2月古細菌的細胞膜脂第48頁，課件共90頁，創作于2023年2月第三節真核細胞一、真核細胞的基本結構體系二、細胞的大小及其影響因素三、原核細胞與真核細胞的比較四、植物細胞與動物細胞的比較第49頁，課件共90頁，創作于2023年2月一、真核細胞的結構體系真核細胞的基本結構體系細胞器細胞質基質細胞的網絡化結構第50頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.真核細胞的基本結構體系以脂質及蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統；（細胞膜和內膜）以核酸（DNA或RNA）與蛋白質為主要成分的遺傳信息表達系統；（細胞核）由特異蛋白分子裝配構成的細胞骨架系統。（細胞質）：細胞質骨架和核骨架體系。第51頁，課件共90頁，創作于2023年2月第52頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.細胞器細胞器：細胞內特定的功能結構域，有兩類，一類是膜圍成的，構成內膜系統；另一類細胞器是沒有膜包圍的。細胞內主要的細胞器有：①內質網②高爾基體③溶酶體④胞內體⑤線粒體⑥葉綠體⑦超氧化物酶體⑧細胞骨架⑨中心體⑩核糖體第53頁，課件共90頁，創作于2023年2月3.細胞質基質維持細胞內相對穩定的離子環境。許多代謝過程是在細胞基質中完成的，如①蛋白質的合成；②核苷酸的合成；③脂肪酸合成；④糖酵解；⑤磷酸戊糖途徑；⑥糖原代謝；⑦信號轉導。供給細胞器行使其功能所需要的一切底物。控制基因的表達，與細胞核一起參與細胞的分化。參與蛋白質的合成、加工、運輸、選擇性降解。第54頁，課件共90頁，創作于2023年2月4.細胞的網絡化結構代謝網絡（metabolicnetwork）運輸網絡（transportnetwork）生物膜網絡（biomembranenetwork）細胞骨架網絡（cytoskeletonnetwork）信號轉導網絡（signaltransductionnetwork）第55頁，課件共90頁，創作于2023年2月二、細胞的大小及其影響因素細胞大小細胞形態細胞體積守恒定律第56頁，課件共90頁，創作于2023年2月1.細胞的大小大多數動植物細胞在20~30μm間；一般真核細胞的體積大于原核細胞；卵細胞大于體細胞。第57頁，課件共90頁，創作于2023年2月細胞的大小及其調控第58頁，課件共90頁，創作于2023年2月2.細胞形態單細胞生物的形態通常與細胞外沉積物有關。高等生物細胞的形狀與細胞功能及細胞間的相互作用有關。細胞骨架對于維持細胞形態具有重要作用。高等動物的細胞離開有機體分散存在時，形狀往往發生變化。如平滑肌細胞在體內成梭形，而在離體培養時則可成多角形。第59頁，課件共90頁，創作于2023年2月草履蟲眼蟲鐘形蟲植物氣孔細胞第60頁，課件共90頁，創作于2023年2月細胞形態結構與功能的關系細胞形態結構與功能的相關性是很多細胞的共同特點；紅細胞分泌細胞雄性生殖細胞與雌性生殖細胞第61頁，課件共90頁，創作于2023年2月木材中的導管人類紅細胞植物薄壁細胞巨噬細胞第62頁，課件共90頁，創作于2023年2月神經元細胞人卵與精子第63頁，課件共90頁，創作于2023年2月3.細胞體積守恒定律器官的大小主要決定于細胞的數量，與細胞數量成正比，而與細胞的大小無關，這就是所謂的“細胞體積的守恒定律”。細胞體積之守恒，主要受三個因素的影響：細胞體積與相對表面積成反比；細胞的核與質之間有一定的比例關系；細胞內物質的交流運輸與細胞體積有關。第64頁，課件共90頁，創作于2023年2月四、原核細胞與真核細胞的比較細胞基本特征的比較 遺傳結構裝置、基因表達及其調控的比較第65頁，課件共90頁，創作于2023年2月原核細胞與真核細胞基本特征的比較第66頁，課件共90頁，創作于2023年2月遺傳結構裝置、基因表達及其調控的比較特征原核細胞真核細胞DNA量（信息量）DNA分子數DNA分子結構基因組數基因數“多余”/“重復”DNA序列基因中插入內含子DNA與組蛋白結合核小體-染色質-染色體DNA復制的明顯周期性基因表達的調控轉錄與翻譯的時空關系轉錄/翻譯后大分子的加工與修飾細胞復制與分裂（DNA傳遞/分配）少1環狀1n幾千——不與/少量類組蛋白結合——主要以操縱子方式轉錄與翻譯同時同地—無絲分裂多2個以上線狀2n，多n幾萬十十與5種組蛋白結合十十復雜性，多層次性核內轉錄，細胞質內翻譯嚴格的階段性與區域性十有絲分裂，減數分裂第67頁，課件共90頁，創作于2023年2月定殖于小鼠回腸末端的分節絲狀菌第68頁，課件共90頁，創作于2023年2月四、植物細胞與動物細胞的比較第69頁，課件共90頁，創作于2023年2月細胞壁液泡葉綠體第70頁，課件共90頁，創作于2023年2月第四節病毒—非細胞形態的生命體一、病毒的基本知識二、病毒在細胞內增三、病毒與細胞在起源于進化中的關系第71頁，課件共90頁，創作于2023年2月一、病毒的基本知識病毒很小，結構簡單；病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質構成的核酸-蛋白質復合體；遺傳載體多樣性：DNA病毒/RNA病毒；單鏈/雙鏈病毒；徹底寄生性；病毒是以復制和裝配的方式進行增殖；亞病毒：類病毒（viroid）----僅由感染性的RNA構成；朊病毒（prion）----僅蛋白質亞基構成；第72頁，課件共90頁，創作于2023年2月第73頁，課件共90頁，創作于2023年2月第74頁，課件共90頁，創作于2023年2月病毒的基本類型第75頁，課件共90頁，創作于2023年2月病毒結構的示意圖第76頁，課件共90頁，創作于2023年2月戊型肝炎病毒的冷凍電鏡圖片第77頁，課件共90頁，創作于2023年2月牛傳染性鼻氣管炎病毒的超微結構第78頁，課件共90頁，創作于2023年2月類病毒的電鏡照片第79頁，課件共90頁，創作于2023年2月二、病毒在細胞內增病毒侵入細胞，病毒核酸的侵染病毒核酸的復制、轉錄與蛋白質的合成病毒的裝配、成熟與釋放第80頁，課件共90頁，創作于2023年2月第81頁，課件共90頁，創作于2023年2月第82頁，課件共90頁，創作于2023年2月三、病毒與細胞在起源與進化中的關系病毒是非細胞形態的生命體，它的主要生命活動必須要在細胞內實現。病毒與細胞在起源上的關系，目前存在3種主要觀點：生物大分子→病毒→細胞 病毒生物大分子細胞生物大分子→細胞→病毒第83頁，課件共90頁，創作于2023年2月在細胞核內增殖的腺病毒第84頁，課件共90頁，創作于2023年2月病毒在細胞中的增殖過程（圖2-18）第85頁，課件共90頁，創作于2023年2月電鏡超微切片下的山羊痘病毒（圖2-19）第86頁，課件共90頁，創作于2023年2月病毒的核酸類型及其代表科（表2-2）第87頁，課件共90頁，創作于2023年2月本章概要（一）細胞是一切生命活動的基本單位，包括以下幾個方面的涵義：（1）一切有機體都由細胞構成，細胞是構成有機體的形態結構單位。構成多細胞生物體的細胞雖然是“社會化”的細胞，但它們又保持著形態結構的獨立性，每一個細胞具有自己完整的結構體系。（2）細胞是有機體代謝與執行功能的基本單位，在細胞內的一切生化過程與試管內的生化過程的根本不同點，是細胞有嚴格自動控制的代謝體系，并且有保證完成生命過程有序性的獨立的結構裝置。（3）有機體的生長與發育是依靠細胞增殖、分化與凋亡來實現的。細胞是研究有機體生長與發育的基礎。（4）細胞是遺傳的基本單位，每一個細胞都具有遺傳的全能性（除少數特化細胞）。構成各種生物機體的細胞的種類繁多，結構與功能各異，但它們都具有基本共性：細胞膜，兩種核酸（DNA與RNA），蛋白質合成的機器——核糖體與一分為二的增殖方式，這些是