细胞基本知识概要

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1、第二章 细胞基本知识概要,第一节 细胞的基本概念,第二节 非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,第三节 原核细胞与古核细胞,第四节 真核细胞的基本知识概要,返回,细胞（cell)： 细胞是生命活动的基本单位。,由于已经证实： 构成有机体形态结构的基本单位 构成有机体代谢的基本单位。 构成有机体生长与发育的基本单位。 构成有机体遗传的基本单位。 构成有机体全能性的基本单位。,为什么这样说呢?,细胞的概念：,1.1 细胞和原生质的一般概念 1细胞 细胞是一切有机体的形态结构和生物活动的基本单位。它是由膜包围着的、能进行独立繁殖的最小原生质团。 2原生质 指细胞内所含的生活物质。它包括质膜、细胞质

2、和细胞核。 3细胞质 是细胞质膜内核膜外之间所包含的原生质。 4细胞器 凡是在光学和电子显微镜下能够分辨出的具有一定的形态特点，执行特定功能的结构，称细胞器。 5基质或细胞溶质 多相胶体液，内含水、大分子链、分子集合体、酶、代谢产物等。 6后成质 由细胞质分化出来的具有一定机能的衍生物，是活的物质。如纤毛、鞭毛等。 7异质 由原生质高度特化的物质，如角质、木栓质、木质素、纤维素等。 8副质 细胞代谢过程中形成的产物，如淀粉、糖原、卵黄粒、脂肪粒等。,贮藏物质：淀粉、糖原、卵黄粒、脂肪粒 分泌物质：油滴、乳液、分泌液,原生质：细胞膜、细胞质、细胞核后成质：纤毛、鞭毛、微绒毛、变形足异质：角质、木

3、栓质、木质素、纤维素,生活物质,副质,细胞,1.2 细胞概念的一些新思考,细胞是多层次非线性的复杂结构体系。 细胞是物质(结构)、能量与信息过程精巧结合的综合体。 细胞是高度有序的,具有自装配与自组织能力的体系。 。,All right！,1.3 细胞的基本共性,1.所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜,即细胞膜。2.所有的细胞都有两种核酸:即DNA与RNA,作为遗传信息复制与转录的载体。 3.作为蛋白质合成的机器一一核糖体。 4.所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂 。,1.4 细胞的超微结构,膜相结构：具有膜成份的细胞结构。非膜相结构：不具有膜成份的细胞结构。,1.

4、5 细胞的分子基础,生命是物质的，所有的细胞都是由水、蛋白质、糖类、脂类、核酸、盐类和各种微量的有机化合物所组成(表1-1)。蛋白质、糖类、核酸和脂类等化合物也被称为生物分子(biomolecules)。 1.水是细胞中最主要的成份 生命来自于水， 细胞中水的含量最高，通常占细胞总量70%80%(图1-6)。细胞中的所有反应都是在水中进行的，所以水是细胞生命的活动介质。,细胞中各主要成份的相对含量,水的功能,水在细胞中既是反应物也是溶剂。水分子参与了生命活动的一些重要反应，在大分子的合成过程中水是产物，而在分解反应中水是反应剂。 除了作为反应剂外，由于水是极性分子，所以是各种极性有机分子和离子

5、的最好溶剂，主要是靠氢键的形成使这些分子和离子得以溶解, 水的存在方式,细胞中的水以两种形式存在: 游离水和结合水。游离水是细胞代谢反应的溶剂; 结合水则是以氢键和蛋白质结合的水分子， 占细胞内全部水的4.5%，是原生质结构的一部分。,2 无机盐的作用,主要分为四大类 大分子的结构成分主要是C、H、N、O、P、S等； 各种酶反应所需的主要离子，包括Ca2+、Cu2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-等； 各种酶活性所需的基础微量元素，包括Co2+、Cu2+ 、Fe3+ 、Mn2+ 、Zn2+等； 某些生物需要的特殊微量元素，如碘、铯、溴等。 无机离子的功能有: 维持细胞内的pH和渗透压，以保持细

6、胞的正常生理活动; 同蛋白质或脂类结合组成具有特定功能的结合蛋白，参与细胞的生命活动；作为酶反应的辅助因子。,3 小分子有机小分子,细胞内有四类有机小分子:单糖、脂肪酸、氨基酸和核苷酸。 细胞内的有机小分子约占细胞总有机物的十分之一， 但却有许多不同的种类。 4.生物大分子 构成细胞的基本结构，并且执行细胞基本功能的巨大的、高度组织起来的生物分子称为生物大分子。细胞内有四种类型的生物大分子: 核酸、蛋白质、多糖，以及某些类型的脂类，前三种是由单体构成的多聚体。细胞内大约有3000种大分子。生物大分子的功能取决于构成它们亚单位的种类和排列顺序。,1.6细胞结构体系的组装,细胞是由化学物质物质组成

7、的。由于细胞的生命活动是高度有序的，所以细胞内的化学物质不可能杂乱无章地堆集在一起， 而是有规则地分级组装成复杂的细胞结构，如核糖体、细胞核、高尔基体和细胞骨架等。不仅如此，在多细胞有机体中，细胞要组成不同的组织，再由组织形成器官(图1-15)。,1.分级组装,由生物分子组装成细胞，可以粗略地分成四级 第一级是构成细胞的小分子有机物的形成，包括碱基、氨基酸、葡萄糖、软脂酸，这些构成了细胞的基石； 第二级由基石组装成生物大分子，包括DNA、RNA、蛋白质、多糖; 第三级由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构， 如细胞膜、核糖体、染色体、微管、微丝等; 第四级由生物大分子组装成具有空间结构和生物功

8、能的细胞器，如细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体等。 最后再由细胞器组成细胞,2.组装的机制,各种生物大分子到底如何组装成有功能的细胞结构和组织是当前细胞生物学所要研究的基本问题。 模板组装(template assembly)由模板指导,在一系列酶的催化下,合成新的、与模板完全相同的分子。 DNA和RNA的分子组装就属于此类。 酶效应组装(enzymatic assembly)相同的单体分子在不同的酶系作用下, 生成不同的产物。如以葡萄糖为原料既可合成纤维素,也可合成淀粉. 自体组装(self assembly)生物大分子借助本身的力量自行装配成高级结构。其实，这种组

9、装也需要一种称为分子伴侣的蛋白介导, 如核小体的组装就需要核质素的介导。 反应复合物的组装 随着分子生物学研究的深入，人们更多地注意反应复合物的组装及其在生命活动中的作用。如DNA复制的引发体(primosome)、RNA加工时形成的剪接体(splicesome)等都是蛋白质组装成的反应复合物。,2.1病毒的结构,1 病毒非细胞的生命体 细胞虽然是地球上主要的生命形式，但并非是惟一的生命形式，病毒也是生命体，但它却不具有细胞结构。 2 病毒是比细胞更小的生命体 病毒是19世纪末通过对疾病的研究发现的，无法用光学显微镜观察。病毒没有细胞结构，不能在体外独立生活。在电子显微镜下可观察到病毒颗粒的体

10、积大约在10100 nm 之间，比细胞小得多。病毒的结构简单，主要由两部分组成蛋白质外壳和遗传物质的核。病毒的遗传物质可以是DNA，也可是RNA，前者称为DNA病毒，后者称为RNA病毒。病毒的形态各异，有正二十面体的、有柱形的、也有丝状的。,2.2病毒的增殖,病毒虽然没有细胞结构，但它必须在细胞中才能表现出生命活动。所以 “细胞是生命活动的基本单位”与病毒的存在并不矛盾。,病毒的生活史 病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒的生活史包括五个基本过程,请简述病毒的生活史。,动画,病毒的生活史的5个过程,2.3朊病毒,1.病症 2.PrP 基因 蛋白质感染因子 3.

11、 PrP 基因突变 4.朊病毒特点 5.朊病毒增殖,病毒是非细胞形态的生命体,它的主要生命活动必须要在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系是人们很感兴趣的问题,目前存在3种主要观点:生物大分子一病毒一细胞病毒生物大分子 细胞生物大分子一细胞一病毒,2.4 病毒与细胞在起源和进化中的关系,原核细胞：没有膜包围细胞核的细胞。包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝藻等近20年来,大量的分子进化与细胞进化的研究说明,原核生物在极早的时候就演化成了两大类:称为古细菌(原细菌archaeobacteria)与真细菌(eubacteda)。古细菌可能是细胞生存的更为原始的类型。现在将古细菌称为古核

12、生物(archaeon),古核生物细胞的形态结构与遗传结构装置和原核细胞相似,但有些分子进化特征更接近真核细胞。有些生物学家建议将生物划分为原核生物、古核生物与真核生物三大界,将细胞相应分为三大类型:原核细胞、古核细胞与真核细胞。,第三节 原核细胞与古核细胞,3.1 支原体,支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞 又称霉形体，是最简单的原核细胞，支原体的大小介于细菌与病毒之间,直径为0.10.3 um, 约为细菌的十分之一, 能够通过滤菌器。支原体形态多变,有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。支原体具有细胞膜，但没有细胞壁。它有一环状双螺旋DNA，

13、没有类似细菌的核区(拟核), 能指导合成700多种蛋白质。支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有8001500个。支原体可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。 支原体没有鞭毛,无活动能力,可以通过分裂法繁殖，也有进行出芽增殖的。,3.2 细菌,细菌质膜参与DNA的复制与分配,3.3 原核细胞 原核细胞的特点 没有膜包围的细胞核，称类核。没有线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、溶酶体等细胞器。环状裸露DNA，不与蛋白质结合。有质粒DNA。核糖体70S。电子传递链和氧化磷酸化位于质膜上。细胞壁由肽聚糖组成。无丝分裂繁殖。营养主要靠吸收,真核细胞特有的特点,1.细胞分裂分为核分裂和细

14、胞质分裂，并且分开进行 2.DNA和蛋白质结合压缩成染色体结构，形成有丝分裂的结构 3.具有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构(如内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、胞内体等) 4.具有特异的进行有氧呼吸的细胞器(线粒体)和光合作用的细胞器(叶绿体) 5.具有复杂的骨架系统(包括微丝、中间纤维和微管) 6.有复杂的鞭毛和纤毛 7.具有小泡运输系统(胞吞作用和胞吐作用) 8.含有纤维素的细胞壁(如植物细胞) 9.利用微管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离 10.每个细胞中的遗传物质成双存在，二倍体分别来自于两个亲本 11.通过减数分裂和受精作用进行有性生殖,原核细胞与真核细胞比较

15、,原核细胞与真核细胞的相同点 1.都具有类似的细胞质膜结构 2.都以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码 3.都是以一分为二的方式进行细胞分裂 4.具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构 5.代谢机制相同(如糖酵解和TCA循环) 6.具有相同的化学能贮能机制，如ATP合成酶(原核位于细胞质膜，真核位于线粒体膜上) 7.光合作用机制相同(蓝细菌与植物相比较) 8.膜蛋白的合成和插入机制相同 9.都是通过蛋白酶体(蛋白质降解结构)降解蛋白质(古细菌与真核细胞相比较) 原核细胞与真核细胞的主要区别,常见几种药物的作用部位：,青霉素与万古霉素青霉素抑制肽聚糖的合成，链霉素抑制壁酸的合

16、成，影响细菌细胞壁有形成。对革兰氏阳性细菌有杀灭作用。 氯霉素、红霉素 作用于50S核糖体大亚基，抑制蛋白质的合成。 四环素 作用于30S核糖体小亚基，抑制蛋白质的合成。,3.4 古核细胞（古细菌）,古核生物(archamn)或称古细菌(archaebacteria)是20世纪80年代出现的名称。古细菌(又称原细菌)是一些生长在极端特殊环境中的细菌,过去把它们归属为原核生物是因为其形态结构、DNA结构及其基本生命活动方式与原核细胞相似。最早发现的是产甲烧细菌类,根据其16S rRNA核苷酸序列的同源性测定分析,它与其他原核细胞相差甚远;而其16S rRNA序列分析和其他一些分子生物学特征却与真核细胞更为近似。后来陆续又发现其他的古细菌,如盐细菌(halobacteria,生长在浓度大的盐水中)、热原质体(thermoplasma,生长在煤堆中)、硫氧化菌(sulfolobus,生长在硫磺温泉中)。,