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1、细胞的统一性与多样性 BASIC KNOWLEDGE OF THE CELLBASIC KNOWLEDGE OF THE CELL第二章第二章 内容提要内容提要基本概念基本概念原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞病毒病毒第一节第一节 基本概念基本概念一一 细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位结构单位结构单位代谢与功能单位代谢与功能单位 生长与发育单位生长与发育单位遗传单位，具有发育的全能性遗传单位，具有发育的全能性讨论讨论1 1 细胞是生命活动的基本单位，细胞是生命活动的基本单位， 你如何理解你如何理解“基本基本”？个体个体细胞细胞组织组织器官器官病毒病毒2 细胞是生命活动的基本单位，
2、细胞是生命活动的基本单位，有没有反证？有没有反证？充分充分必要必要最小最小二二 细胞的共性细胞的共性细胞膜细胞膜两种核酸两种核酸核糖体核糖体分裂分裂相似的化学组成相似的化学组成讨论讨论3 各种细胞器中，各种细胞器中， 为什么只有核糖体才作为细胞共性？为什么只有核糖体才作为细胞共性？蛋白质蛋白质讨论讨论4 4 两种核酸作为细胞共性的理由？两种核酸作为细胞共性的理由？讨论讨论5 5 细胞膜作为细胞共性的理由？细胞膜作为细胞共性的理由？遗传与复制遗传与复制边界边界眼眼 虫虫钟形虫钟形虫三三 细胞的形态细胞的形态1 1 形态形态多种多样多种多样植植物物气气孔孔细细胞胞巨噬细胞巨噬细胞神经元细胞神经元细
3、胞2 2 细胞形态结构与功能的关系细胞形态结构与功能的关系功能决定形态结构？功能决定形态结构？形态结构决定功能？形态结构决定功能？讨论讨论6往往单个细胞独立生活，细往往单个细胞独立生活，细胞的功能决定形态多数与胞的功能决定形态多数与细细胞外沉积物胞外沉积物（如细胞壁）的（如细胞壁）的形状有关。形状有关。单细胞动物的形状与单细胞动物的形状与细胞骨细胞骨架架有关，如草履虫像鞋底状，有关，如草履虫像鞋底状，眼虫呈梭形且带有长鞭毛，眼虫呈梭形且带有长鞭毛，钟形虫呈袋状。钟形虫呈袋状。单细胞生物单细胞生物多细胞生物多细胞生物各种细胞具有结构和功能上各种细胞具有结构和功能上的分化，细胞形状与的分化，细胞形
4、状与细胞功细胞功能和细胞间的相互关系能和细胞间的相互关系有关。有关。如肌肉细胞呈梭形；红细胞如肌肉细胞呈梭形；红细胞为圆盘状；植物叶表皮的保为圆盘状；植物叶表皮的保卫细胞成半月形。卫细胞成半月形。高等动物的细胞离开有机体高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发生分散存在时，形状往往发生变化。如平滑肌细胞在体内变化。如平滑肌细胞在体内成梭形，而在离体培养时则成梭形，而在离体培养时则可成多角形。可成多角形。四四 细胞的大小细胞的大小大多数动植物细胞直径在大多数动植物细胞直径在2030m间间1 1 一般规律一般规律真核细胞的体积大于原核细胞真核细胞的体积大于原核细胞“细胞体积守恒定律细胞体积守
5、恒定律”典型细菌细胞典型细菌细胞12m 病毒病毒支原体支原体细菌细菌动植物细胞动植物细胞原生动物原生动物“1010倍规律倍规律”几几种种细细胞胞的的大大小小肺炎球菌肺炎球菌 0.2 x 0.1伤寒菌伤寒菌 2.4 x 0.5红细胞红细胞 7肝细胞肝细胞 20口腔上皮细胞口腔上皮细胞 75人卵人卵 120变形虫变形虫 100(m)精子头长约精子头长约45m，尾，尾长约长约55m。卵子直径约卵子直径约0.2mm。动动 物物 运运 动动神神 经经 元元 细细胞胞 。 如如 人人的的 坐坐 骨骨 神神经经 细细 胞胞 可可长达长达1m。长长鸵鸟蛋鸵鸟蛋卵黄直卵黄直径可达径可达5cm大大人卵与精子人卵与
6、精子差差最小最小的支原体只有的支原体只有0.1m。小小2 2 细胞大小分析细胞大小分析100种酶约占据种酶约占据50m每核糖体每核糖体1020 m表面积与体积关系表面积与体积关系核质比核质比物质交流与体积关系物质交流与体积关系小极限小极限（100 m ）限制因素）限制因素大极限大极限限制因素限制因素讨论讨论7 请用图和数字，说明表面积与体积关系请用图和数字，说明表面积与体积关系24446444表面积表面积体积体积=1.51=表面积表面积体积体积=22622231=1单位体积，占有3单位表面积1单位体积，占有1.5单位表面积1 13 35 51 15 min5 min讨论讨论8 请用实验请用实验
7、+图说明物质交流与体积关系图说明物质交流与体积关系第二节第二节 原核细胞原核细胞没没有有核核膜膜，因因而而没没有有真真正正的的细胞核。细胞核。遗遗传传物物质质集集中中在在一一个个没没有有明明确确界界限限的的区区域域，称称为为拟拟核核（nucleoid）。）。原核生物均为单细胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，原核生物均为单细胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢子。也有的产生孢子。prokaryotic cell一一 支原体支原体具具细细胞胞膜膜 无无细细胞胞壁壁，不不能能维维持持固固定定的的形形态态而而呈呈现现多多形性。形性。遗遗传传装装置置 信信息息量量小小，一一环环状状双双链链DNA（
8、仅仅有有大大肠肠杆杆菌菌的的五五分分之之一一），只只指指导导700种种蛋蛋白白质质合合成成.体体积积微微小小 一一个个体体细细胞胞最最小小不不能能小小于于100nm（100种种以以上上酶酶，核核糖糖体体）最最小小支支原原体体接接近近此此极极限限。大小通常为大小通常为0.10.3m，可通过滤菌器，可通过滤菌器.最小最简单细胞最小最简单细胞Mycoplasma pneumoniae无真正细胞核无真正细胞核;双链环状双链环状DNA；DNA分子通常裸露；分子通常裸露；遗遗 传传 信信 息息 量量 可可 编编 码码20003000种蛋白质；种蛋白质；DNA复复制制不不受受分分裂裂周周期期控控制制，复复制
9、制、转转录录、翻翻译无时、空限制译无时、空限制。二、细菌细胞二、细菌细胞自然界分布最广、个自然界分布最广、个体数量最多的有机体。体数量最多的有机体。最典型原核细胞最典型原核细胞淋病球菌淋病球菌肉毒梭菌肉毒梭菌弧弧形形霍霍乱乱菌菌三三 蓝藻细胞（蓝藻细胞（cyanobacteriumcyanobacterium） 光光合合作作用用类类似似于于高高等等植植物物（以以水水为为电电子子供供体体，放放出出O2）而而不不同同于于光光合合细细菌菌。无无叶叶绿绿体体，但但有有质质膜膜内内陷陷形形成成的捕光装置。的捕光装置。又称蓝细菌又称蓝细菌自养原核细胞自养原核细胞生活方式生活方式 单细胞生物。但有些蓝藻经常
10、以丝状的单细胞生物。但有些蓝藻经常以丝状的细胞群体细胞群体存在。存在。 如：属蓝藻门念珠藻类的发菜就是蓝藻如：属蓝藻门念珠藻类的发菜就是蓝藻的丝状体；做绿肥的红萍实际上是一种的丝状体；做绿肥的红萍实际上是一种固氮蓝藻与水生蕨类满江红的共生体。固氮蓝藻与水生蕨类满江红的共生体。 Cyanobacteria古细菌古细菌 讨论讨论9 9 你所知道的古细菌是什么，你所知道的古细菌是什么， 请你就其分类地位发表看法请你就其分类地位发表看法. .真细菌真细菌 古细菌古细菌 真核细胞真核细胞 环状环状DNADNA生活方式生活方式 形态结构形态结构 无核膜无核膜 含操纵子结构含操纵子结构DNADNA重复序列重
11、复序列 内含子内含子 核小体结构核小体结构 70S70S 80S 80S5SRNA5SRNA三三界界生生物物理理论论 第三节第三节 真核细胞真核细胞讨论讨论10 10 请比较真核细胞与原核细请比较真核细胞与原核细胞的膜系统的不同胞的膜系统的不同. .核膜核膜内膜系统内膜系统质膜质膜真核细胞真核细胞原核细胞原核细胞多功能性多功能性+生物膜体系生物膜体系一一 真核细胞结构体系真核细胞结构体系讨论讨论11 11 真核细胞的三大结构体系是指什么？真核细胞的三大结构体系是指什么？生物膜结构体系生物膜结构体系遗传信息结构遗传信息结构表达表达体系体系细胞骨架体系细胞骨架体系二二 原核细胞与真核细胞比较原核细
12、胞与真核细胞比较三大结构体系异同三大结构体系异同四个共性异同四个共性异同原核细胞与真核细胞基本特征比较，教材p36表2-2讨论讨论12 12 为了便于理解、记忆，为了便于理解、记忆， 请你想办法将那些项目归类请你想办法将那些项目归类真核细胞真核细胞原核细胞原核细胞核膜核膜内膜系统内膜系统质膜质膜+多功能性多功能性+遗传信息体系遗传信息体系细胞骨架体系细胞骨架体系DNA生物膜体系生物膜体系+量少量少,简单简单量多量多,复杂复杂原核细胞与真核细胞三大结构体系比较原核细胞与真核细胞三大结构体系比较真核细胞真核细胞原核细胞原核细胞+多功能性多功能性核糖体核糖体两种核酸两种核酸DNADNA和和RNARN
13、A细胞膜细胞膜80S量少量少,简单简单量多量多,复杂复杂70S分裂繁殖分裂繁殖无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂原核细胞与真核细胞四大共性比较原核细胞与真核细胞四大共性比较P37P37讨讨论论1313多多余余的的重重复复的的指指什什么么？“重复重复”“多余多余”DNADNA结构结构DNA数目数目信息量信息量内含子内含子特征特征基因组基因组原核原核细胞细胞真核真核细胞细胞组蛋白组蛋白复制、转录、翻译时空性复制、转录、翻译时空性翻译后加工翻译后加工少少多多12n环状环状线状线状1n2n无无有有无无有有无或少无或少有有有有无无无无有有原原核核细细胞胞与与真真核核细细胞胞遗遗传传体体系系比比较较第二节第
14、二节 病毒病毒核酸（核酸（DNA或或RNA）与蛋白质衣壳构成的）与蛋白质衣壳构成的复合体。为真病毒（复合体。为真病毒（viros）。）。亚病毒为仅由一个有感染性的亚病毒为仅由一个有感染性的RNA构成，如类病毒（构成，如类病毒（viroid）。）。prion仅由有感染性的蛋白质构成。仅由有感染性的蛋白质构成。流感病毒流感病毒 丝状有被膜丝状有被膜狂犬病毒狂犬病毒 子弹形子弹形烟草花叶病毒烟草花叶病毒 线形线形T4T4噬菌体噬菌体 蝌蚪形蝌蚪形 病病毒毒只只有有在在侵侵入入细细胞胞以以后后才才表表现现出出生生命命现现象象。病病毒毒的生活周期可分为两个阶段：的生活周期可分为两个阶段： 细胞外阶段细胞
15、外阶段 以成熟的病毒粒子形式存在。以成熟的病毒粒子形式存在。 细细胞胞内内阶阶段段 即即感感染染阶阶段段，在在此此阶阶段段中中进进行行复复制制和和繁繁殖殖。感感染染阶阶段段开开始始时时，病病毒毒的的遗遗传传物物质质由由衣衣壳壳中中释释放放出出来来，注注入入宿宿主主细细胞胞中中，然然后后在在病病毒毒核核酸酸信信息息的的指导控制下，形成新的病毒粒子。指导控制下，形成新的病毒粒子。5 5 生活史生活史反反转转录录病病毒毒的的生生活活史史思考练习题思考练习题1 1 为什么说细胞是生命活动的基本单位？为什么说细胞是生命活动的基本单位？2 2 细胞的四个共性及其作为共性的理由。细胞的四个共性及其作为共性的
16、理由。3 3 原核细胞与真核细胞概念。原核细胞与真核细胞概念。4 4 什么是原核细胞膜的多功能性？什么是原核细胞膜的多功能性？5 5 请比较真核细胞和原核细胞的三大结构体系。请比较真核细胞和原核细胞的三大结构体系。6 6 请比较真核细胞和原核细胞的膜系统。请比较真核细胞和原核细胞的膜系统。7 7 典型的细菌、动物和植物细胞的大小是多少？典型的细菌、动物和植物细胞的大小是多少？8 8 请举例或模型说明细胞物质交流与体积关系。请举例或模型说明细胞物质交流与体积关系。9 9 理解细胞体积大小的限制因素。理解细胞体积大小的限制因素。10 10 思考：细胞由简单到复杂的进化主要体现在哪些方面？思考：细胞
17、由简单到复杂的进化主要体现在哪些方面？11 11 virus, prokaryotic cell, eukaryotic cell, prokaryote virus, prokaryotic cell, eukaryotic cell, prokaryote ，eukaryote, eukaryote, nanobiologynanobiologyTHE ENDTHE ENDTHANK YOUTHANK YOU膜膜内内侧侧具具电电子子传传递递链链与与氧氧化化磷磷酸酸化化酶系（酶系（线粒体功能线粒体功能）；）；白喉杆菌的中膜体白喉杆菌的中膜体内膜含酶与核糖体共同合成与分泌蛋白质（内膜含酶与核糖
18、体共同合成与分泌蛋白质（内质网与高尔内质网与高尔基体功能基体功能）；）；细菌细胞膜细菌细胞膜 多功能性多功能性一一些些行行光光合合作作用用的的原原核核生生物物质质膜膜内内褶褶形形成成结结合合有有色色素素的的内内膜（膜（叶绿体功能叶绿体功能），与捕光反应有关；），与捕光反应有关；一些革兰氏阳性细菌内膜内陷成中膜体，与一些革兰氏阳性细菌内膜内陷成中膜体，与DNA复制的支复制的支持和分裂时持和分裂时DNA分配有关分配有关由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等在结构上形成了一个连续线粒体、叶绿体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的体系，称为的体系，称为内膜系统内膜系统。内膜系统将细胞质分隔成不。内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化（同的区域，即所谓的区隔化（compartmentalization）。）。区隔化是细胞的区隔化是细胞的高等性状高等性状，它不仅使细胞内表面积增，它不仅使细胞内表面积增加了数十倍，各种生化反应能够有条不紊地进行，而加了数十倍，各种生化反应能够有条不紊地进行，而且细胞代谢能力也比原核细胞大为提高。且细胞代谢能力也比原核细胞大为提高。内膜系统内膜系统
