細(xì)胞生物學(xué)第二章_細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性

1、第二章,細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性,1、 Why are cells the basic units of life?,A. The cell is the structural unit of life, All organisms is make up of cells.,B.The cell is the functional unit of organisms. All metabolic activity is based on cells.,C. The cell is the foundation of reproduce, and the bridge of inheritance.

2、,D. The cell is the growing and developing basis of life,Human fetal development. (a)At 5 weeks, limb buds, eyes, the heart, the liver and rudiments of all other organs have started to develop in the embryo, which is only about 1cm long. (b)Growth and development of the offspring, now called a fetus

3、, continue during the second trimester. This fetus is 14 weeks old and about 6cm long. (c)The fetus in this photograph is 20 weeks old. Now the fetus grows to about 30cm in length.,E. Cell (nucleus) is totipotent, which can create a new organism of the same type,As a general rule, the cells of a mul

4、ticellular organism all contain the same set of genes. For animals, the first evidence that even highly specialized cell carry a full complement of genes was verified by the experiment of tadpole nuclei transplanting into unfertilized egg that had been deprived of its own nucleus. Some can develop s

5、wimming tadpoles. This is animal cloning. An especially dramatic example of animal cloning was reported in 1997. Dolly the first animal ever cloned from a cell derived from an adult.,2. 細(xì)胞的基本功能和特性,雖然細(xì)胞學(xué)說是根據(jù)光學(xué)顯微鏡對不同類型的細(xì)胞進(jìn)行形 態(tài)觀察得出的結(jié)論，但是它們在結(jié)構(gòu)和功能上的相似性甚至超 過形態(tài)上的相似性。,2.1 細(xì)胞的基本功能,無論何種來源的細(xì)胞，都具有基本相似的功能。, 細(xì)胞能夠

6、進(jìn)行自我增殖和遺傳細(xì)胞能夠以一分為二的分裂 方式進(jìn)行增殖，動植物細(xì)胞、細(xì)菌細(xì)胞都是如此。, 細(xì)胞都能進(jìn)行新陳代謝 細(xì)胞內(nèi)有機(jī)分子的合成和分解反應(yīng) 都是由酶催化的，即細(xì)胞的代謝作用是由酶控制的。細(xì)胞代 謝包括物質(zhì)代謝和能量代謝，這也是細(xì)胞的基本特性。, 細(xì)胞都具有運動性,所有細(xì)胞都具有一定的運動性，包括細(xì)胞自身的運動和細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運動。,2.2 細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的相似性,不同類型的細(xì)胞不僅具有功能上的相似性，而且還具有結(jié)構(gòu)上的相似性。, 細(xì)胞都具有選擇透性的膜結(jié)構(gòu),細(xì)胞都具有一層界膜，將細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境與外環(huán)境隔開。膜有 兩個基本的作用，一是在細(xì)胞內(nèi)外起障礙作用，即不允許物 質(zhì)隨意進(jìn)出細(xì)胞，二是要在細(xì)胞內(nèi)

7、構(gòu)筑區(qū)室，形成各功能特 區(qū)。,被質(zhì)膜包裹在細(xì)胞內(nèi)的所有生活物質(zhì)稱為原生質(zhì)(protoplasm)，包括細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)(cell plasma)。,植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的一個重要差別是在植物細(xì)胞質(zhì)膜的外面還 有一層細(xì)胞結(jié)構(gòu)，即細(xì)胞壁。在離體條件下細(xì)胞壁很容易被酶水 解掉，脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞就稱為原生質(zhì)體(protoplast)。, 細(xì)胞都具有遺傳物質(zhì)和遺傳體系,細(xì)胞內(nèi)最重要的物質(zhì)就是遺傳物質(zhì)DNA。,現(xiàn)有的研究表明，在生命的進(jìn)化過程中，最早的遺傳物 質(zhì)是RNA而不是DNA，也就是說先出現(xiàn)RNA，后逐漸進(jìn)化形 成DNA。,由于DNA儲存遺傳信息較之RNA更穩(wěn)定，復(fù)制更精確，并且易于 修復(fù)，所以它取代R

8、NA成為遺傳信息的主要載體。為了保證遺 傳信息的準(zhǔn)確傳遞，RNA被保留下來，專司遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和 指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。所以， 無論是原核生物還是真核生物都 具有DNA和RNA。不過，少數(shù)原始生命形式的病毒， 仍然保留 RNA作為遺傳信息的載體。, 細(xì)胞都具有核糖體,所有類型的細(xì)胞，包括最簡單的支原體都含有核糖體。真核 細(xì)胞和原核細(xì)胞的核糖體不僅功能相同，在結(jié)構(gòu)上也十分相 似，都是由大小兩個亞基組成的，只不過原核細(xì)胞的核糖體 比真核細(xì)胞的核糖體稍小一些。, Cells are able to respond to stimuli via surface receptors that sense c

9、hanges in the chemical environment.,Cells within plant or animal respond to stimuli less obviously than single-celled protist. But they respond. They posses receptors that interact with substances in the environment in highly specific ways. For example, the receptor on the cell surface can respond t

10、o hormones and growth factors.,3. 細(xì)胞的形態(tài),細(xì)胞具有多種多樣的形態(tài)(圖1-2)， 有球形、桿狀、星形、多角形、梭 形、圓柱形等。多細(xì)胞生物體， 依 照細(xì)胞在各種組織和器官中所承擔(dān) 的不同功能， 分化形成了各種不同 的形狀。這些不同的形狀一方面取決 于對功能的適應(yīng)， 另一方面亦受細(xì) 胞的表面張力、胞質(zhì)的粘滯性、細(xì)胞 膜的堅韌程度， 以及微管和微絲骨 架等因素的影響。,圖1-2 不同的細(xì)胞形態(tài),舉例說明細(xì)胞的形態(tài)與功能是相關(guān)的。,3.1 細(xì)胞的大小及體積的恒定,細(xì)胞最為典型的特點是在一個極小的 體積中形成極為復(fù)雜而又高度組織化 的結(jié)構(gòu)。典型的原核細(xì)胞的平均大小

11、在110m之間，而真核細(xì)胞的直徑 平均為330m，一般為1020m (圖1-3)。,圖1-3 典型的原核、真核、病毒和分子的大小, 細(xì)胞體積的守恒定律,不同細(xì)胞的大小變化很大， 如人的卵細(xì)胞的直徑只有0.1mm， 而鴕鳥的 卵細(xì)胞的直徑則有5cm。但是， 同類型細(xì)胞的體積一般是相近的，不依生 物個體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細(xì)胞、肝細(xì)胞的 大小基本相同。因此，器官的大小主要決定于細(xì)胞的數(shù)量，與細(xì)胞的數(shù)量 成正比，而與細(xì)胞的大小無關(guān)，把這種現(xiàn)象稱之為細(xì)胞體積的守恒定律。, 限制細(xì)胞體積大小的因素, 體積同表面積的關(guān)系,以球形細(xì)胞為例(體內(nèi)的細(xì)胞并非都是球形)，計算體積同表面 積

12、的關(guān)系(圖1-4)。,圖1-4 細(xì)胞體積與表面積間的關(guān)系,結(jié)果表明，球形細(xì)胞增大，其體積 增加的比例要比表面積增加得多。 這樣，當(dāng)細(xì)胞增大到一定程度時， 質(zhì)膜的表面積就不適應(yīng)細(xì)胞進(jìn)行內(nèi) 外物質(zhì)的交換，細(xì)胞為了維持一個 最佳的生存條件，必需維持最佳的 表面積，從而限制了體積的無限增大。, 細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵分子的濃度,一些重要的分子在細(xì)胞內(nèi)的拷貝數(shù)是很少的，當(dāng)細(xì)胞體積增 大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應(yīng) 需要一定的濃度才能進(jìn)行，所以細(xì)胞內(nèi)分子濃度就成了限制 細(xì)胞體積無限增大的另一個因素。,真核細(xì)胞的體積一般是原核細(xì)胞的1000倍，真核細(xì)胞如何解決細(xì)胞內(nèi)重要分子的濃度問題?, 酶蛋白質(zhì)

13、種類的限制,細(xì)胞不僅對體積的增大有限制，而且對體積的減少也有限 制。一個生活細(xì)胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度 需要5001000種不同類型的酶和蛋白質(zhì)，這是目前在支 原體(mycoplasma)中所發(fā)現(xiàn)的酶和蛋白質(zhì)的量。而支原體 是目前所知最小原核細(xì)胞，很顯然，細(xì)胞體積最小化受制 于維持細(xì)胞生命活動所需的酶和蛋白質(zhì)種類的最低限度。,3.2 細(xì)胞及細(xì)胞器的計量單位,有兩種計量細(xì)胞大小的單位，微米(m)和 納米(nm)。使用電子顯微鏡后又提出埃 (angstrom，)為超顯微結(jié)構(gòu)的計量單位， 1埃()=0.1納米，但并不常用。較大的細(xì) 胞器通常用m表示，如細(xì)胞核的直徑大約 是5-10m，而線

14、粒體的長度大約是2m。 DNA的寬度為2 nm(圖1-5)。,圖1-5 幾種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的大小,4. 細(xì)胞的分子基礎(chǔ),生命是物質(zhì)的，所有的細(xì)胞都是由水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、 核酸、鹽類和各種微量的有機(jī)化合物所組成(表1-1)。蛋白質(zhì) 、糖類、核酸和脂類等化合物也被稱為生物分子(biomolecules)。,表1-1 細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成,4.1 水是細(xì)胞中最主要的成份,生命來自于水， 細(xì)胞中水的含量最高，通常占細(xì)胞總量70%80% (圖1-6)。細(xì)胞中的所有反應(yīng)都是在水中進(jìn)行的，所以水是細(xì)胞生 命的活動介質(zhì)。,圖1-6 細(xì)胞中各主要成份的相對含量,相鄰水分子間的關(guān)系是靠氫鍵維系的（圖1-7）。,相鄰

15、水分子間的關(guān)系是靠氫鍵維系的(圖1-7)， 這種氫鍵賦予水分子哪些獨特的性質(zhì)， 對于生活細(xì)胞有什么重要性?,圖1-7 水分子中的氫鍵, 水的功能,水在細(xì)胞中既是反應(yīng)物也是溶劑。 水分子參與了生命活動的一些重要 反應(yīng)，在大分子的合成過程中水是 產(chǎn)物，而在分解反應(yīng)中水是反應(yīng)劑。,除了作為反應(yīng)劑外，由于水是極性 分子，所以是各種極性有機(jī)分子和 離子的最好溶劑，主要是靠氫鍵的 形成使這些分子和離子得以溶解 (圖1-8)。,圖1-8 水的溶劑作用, 水的存在方式,細(xì)胞中的水以兩種形式存在: 游離水和結(jié)合 水。游離水是細(xì)胞代謝反應(yīng)的溶劑; 結(jié)合水 則是以氫鍵和蛋白質(zhì)結(jié)合的水分子， 占細(xì) 胞內(nèi)全部水的4.5

16、%，是原生質(zhì)結(jié)構(gòu)的一部分。,4.2 無機(jī)鹽, 無機(jī)鹽的作用分類,主要分為四大類, 大分子的結(jié)構(gòu)成分主要是C、H、N、O、P、S等； 各種酶反應(yīng)所需的主要離子，包括Ca2+、Cu2+、Mg2+、 K+、Na+、Cl-等； 各種酶活性所需的基礎(chǔ)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、銫、溴等, 無機(jī)離子的功能有: 維持細(xì)胞內(nèi)的pH和滲透壓，以保持細(xì) 胞的正常生理活動; 同蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合組成具有特定功能的 結(jié)合蛋白，參與細(xì)胞的生命活動；作為酶反應(yīng)的輔助因子。,4.3 小分子有機(jī)小分子,細(xì)胞內(nèi)有四類有機(jī)小分子: 單糖、脂肪酸、氨基

17、酸和核苷酸。 細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)小分子約占細(xì)胞總有機(jī)物的十分之一， 但卻有 許多不同的種類。, 糖類,糖是細(xì)胞的營養(yǎng)物，包括單糖、二糖、低聚糖(26個糖)和 多糖(由幾百到幾千個單糖分子組成)，其中多糖屬于生物大 分子,單純的多糖由許多葡萄糖殘基組成，在動物細(xì)胞內(nèi)主要是糖 原，在植物細(xì)胞內(nèi)主要是淀粉。它們是細(xì)胞內(nèi)貯存的營養(yǎng)物 質(zhì)，提供細(xì)胞代謝所需的能源(圖1-9)。,圖1-9 相同的單糖構(gòu)成不同的多糖, 脂,脂肪酸是脂的主要成分。細(xì)胞內(nèi)幾乎所有的脂肪酸分子都是通 過它們的羧酸基團(tuán)與其它分子共價連接。各種脂肪酸的碳?xì)滏?長度及所含碳碳雙鍵的數(shù)目和位置的不同，決定了它們不同 的化學(xué)特性。,脂肪酸是營養(yǎng)價

18、值較高的營養(yǎng)物，按重量比計算， 脂肪酸分 解產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于葡萄糖所產(chǎn)生能量的兩倍。脂肪酸在細(xì) 胞內(nèi)最重要的功能是構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu),除了脂肪酸外，細(xì)胞內(nèi)還有其他一些脂類（圖1-10）。,圖1-10 細(xì)胞內(nèi)六類不同的脂, 核苷酸,核苷酸是組成核酸的基本單位，每個核苷酸分子由一個戊糖 (核糖或脫氧核糖)、一個含氮堿基(嘧啶或嘌呤)和一個磷酸 脫水縮合而成(圖1-10)。, 氨基酸,細(xì)胞內(nèi)主要有20種氨基酸，它們的差別主要是R側(cè)鏈不同，決 定了氨基酸不同的化學(xué)性質(zhì)。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位 ，蛋白質(zhì)是長的線性的氨基酸多聚體，這些氨基酸通過一個氨 基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基之間形成的肽鍵而首尾相

19、連 ，構(gòu)成多肽鏈(圖1-12)。,圖1-12 兩個氨基酸之間通過脫水形成肽鍵,4.4 生物分子的功能分類,細(xì)胞中的有機(jī)分子，根據(jù)它們在細(xì)胞代謝活動中的作用可分為 四種不同類型。, 生物大分子,構(gòu)成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，并且執(zhí)行細(xì)胞基本功能的巨大的、高 度組織起來的生物分子稱為生物大分子。細(xì)胞內(nèi)有四種類型 的生物大分子: 核酸、蛋白質(zhì)、多糖，以及某些類型的脂類， 前三種是由單體構(gòu)成的多聚體。細(xì)胞內(nèi)大約有3000種大分子。 生物大分子的功能取決于構(gòu)成它們亞單位的種類和排列順序。, 多糖(polysaccharides),多糖是細(xì)胞的重要支持材料，是細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分。,糖同蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白。,蛋白

20、質(zhì)的糖基化不僅對蛋白分子的理化性質(zhì)有很大影晌， 而且對蛋白質(zhì)的生物功能也有很大影響。在迄今已知的 上千種蛋白質(zhì)中，50以上是糖基化的。許多糖蛋白具有 酶、激素、抑制劑等各不相同的生物活性，相當(dāng)一部分糖 蛋白，其分子中糖鏈?zhǔn)菍崿F(xiàn)生物功能所必需的，去除或破 壞糖鏈會使它們失去生物功能。,蛋白質(zhì)的糖基化對蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)有哪些影晌？, 核糖核酸與脫氧核糖核酸,脫氧核糖核酸即是DNA分子，是遺傳物質(zhì)， 只有一種類型， 其結(jié)構(gòu)是雙螺旋的(圖1-13)。,圖1-13 DNA的結(jié)構(gòu),RNA即是核糖核酸， 種類較多， 有tRNA、rRNA、mRNA，還有 一些存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的小分子RNA，它們具有在不

21、同 的功能， 在某些病毒中也是遺傳物質(zhì), 蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)行使各種生物功能的生物大分子，估計在一 個典型哺乳動物細(xì)胞中有10,000種不同的蛋白質(zhì)執(zhí)行著不同 的功能(表1-2)。,表1-2 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的某些功能,組成蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件只是20種氨基酸。為什么蛋白質(zhì)卻具有如此廣泛的功能?,近年來的研究發(fā)現(xiàn)，很多大的蛋白質(zhì)分子都是由兩個或兩個以 上結(jié)合緊密的功能區(qū)域構(gòu)成的，這種區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域(domain)， 結(jié)構(gòu)域在功能上具有半獨立性，它可與不同的因子結(jié)合。圖1- 14顯示了從馬肌細(xì)胞中分離的磷酸甘油酸激酶(phosphoglycer ate kinase)結(jié)晶的結(jié)構(gòu)域，這兩個結(jié)構(gòu)域通過一

22、個鉸鏈連接起 來。,圖1-14 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域,5、 細(xì)胞的類型和結(jié)構(gòu)體系,細(xì)胞分為兩大類: 原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。,6.1 原核細(xì)胞,原核細(xì)胞(prokaryotic cell)是組成原核生物的細(xì)胞。 原核生物分為兩大系: 古細(xì)菌(archaebacteria)和真 細(xì)菌(bacteria， 或eubacteria)。, 細(xì)菌(bacteria),細(xì)菌是原核細(xì)胞的主要類群。細(xì)菌 細(xì)胞的基本特點是: 遺傳信息量少 ， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單， 特別是沒有分 化成以膜為基礎(chǔ)的專門結(jié)構(gòu)和功能 的細(xì)胞器與核膜(圖1-16)。,圖1-16 典型的細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu), 細(xì)菌的細(xì)胞通常很小， 只有幾個微米。細(xì)菌細(xì)胞的界

23、膜， 即細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)都是被一層堅硬的細(xì)胞壁包裹起來。細(xì)胞 壁的厚度有15100 nm ，或更厚，有些細(xì)菌的表面還有一層 莢膜。, 原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜是多功能的，其最重要的功能就是運 輸作用， 包括營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、廢物的排除、能量代謝等。 細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜往往會內(nèi)陷折皺形成中膜體(mesosome)， 具 有類似線粒體的作用， 故稱為擬線粒體。,細(xì)菌質(zhì)膜還參與遺傳物質(zhì)的復(fù)制和分配，因為細(xì)菌沒有細(xì)胞核，所以細(xì)菌的DNA在復(fù)制時只能結(jié)合在質(zhì)膜上，然后進(jìn)行細(xì)胞的分裂(圖1-17)。,圖1-17 細(xì)菌質(zhì)膜參與DNA的復(fù)制與分配, 細(xì)菌沒有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)， 僅為DNA與少量RNA或蛋白質(zhì)結(jié)合 物， 也沒有核仁

24、和有絲分裂器。E.coli的DNA是環(huán)狀的， 長為4.2106kb，約4000個基因。由于細(xì)菌沒有核膜， DNA的轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)合成沒有空間的隔離，所以細(xì)菌的 RNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯幾乎是同步進(jìn)行的，這是原核與真 核生物的最主要的差別。細(xì)菌除了具有染色體DNA外，還 有核外DNA，即質(zhì)粒DNA。質(zhì)粒是比染色體小的遺傳物質(zhì)， 為環(huán)狀的雙鏈DNA， 常常賦予細(xì)胞對抗生素的抗性。, 細(xì)菌體表還有菌毛和鞭毛。菌毛有兩種，一種短而細(xì)，具 有呼吸作用；另一種是數(shù)量少但細(xì)長的性纖毛，為雄性菌 所特有。鞭毛是細(xì)菌的運動器官， 鞭毛蛋白的氨基酸組成 與橫紋肌中的肌動蛋白相似。, 藍(lán)藻,遺傳物質(zhì)的所在部位為中心質(zhì)，

25、DNA含量比原核生物大。 最簡單的光能自養(yǎng)生物之一，僅有十分簡單的光合作用裝置。 光合作用片層上附有藻膽蛋白體，將光能傳遞給葉綠素。僅含葉綠素a，屬于原始低效的光合作用，可放出氧氣，不同于光合細(xì)菌。 細(xì)胞內(nèi)有豐富的內(nèi)含物。 細(xì)胞脂膜外有細(xì)胞壁和一層角膠質(zhì)層，膠質(zhì)層也稱鞽。 細(xì)胞體積較其他原核細(xì)胞大，常以單細(xì)胞，群體，絲狀體等形式存在。依靠分裂進(jìn)行繁殖。, 支原體(mycoplasma) 支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最簡單、體積 最小的原核細(xì)胞，也是惟一一種沒有細(xì)胞壁的原核細(xì)胞(圖1-18),圖1-18. 支原體的形態(tài)結(jié)構(gòu),是目前發(fā)現(xiàn)的最小，最簡單的細(xì)胞，具備了細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)，并具有作為生命活動基本單

26、位存在的主要特征。 具有細(xì)胞生存所需要的最低數(shù)量的蛋白，約700多種。 以一分為二的方式進(jìn)行繁殖。 維持細(xì)胞基本生命活動細(xì)胞直徑最小的極限不能小于100納米，支原體已經(jīng)接近該極限,5.2 真核細(xì)胞的兩種主要類型:動物細(xì)胞和植物細(xì)胞,真核細(xì)胞的主要特點是以生物膜為基礎(chǔ)進(jìn)一步分化， 使細(xì) 胞內(nèi)部產(chǎn)生許多功能區(qū)室， 它們各自分工負(fù)責(zé)又相互協(xié)調(diào) 和協(xié)作。動物細(xì)胞是真核細(xì)胞的主要類型之一(圖1-19)。,圖1-19 動物細(xì)胞模式圖,真核細(xì)胞中另一主要類型是植物細(xì)胞(圖1-20)。,圖1-20 植物細(xì)胞模式圖,動物細(xì)胞具有的結(jié)構(gòu)，植物細(xì)胞基本都有， 但是植物細(xì)胞還 有一些獨特的結(jié)構(gòu)， 包括細(xì)胞壁、質(zhì)體、中

27、央液泡等（表1-3）,表1-3 動物細(xì)胞與植物細(xì)胞的比較,5.3 真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)體系,將真核細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)體系歸納起來可分為三大系統(tǒng):生物膜 結(jié)構(gòu)體系、遺傳信息表達(dá)結(jié)構(gòu)體系、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)體系。, 生物膜結(jié)構(gòu)體系 (圖1-21),圖1-21 生物膜結(jié)構(gòu)體系, 遺傳信息表達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(圖1-22),圖 1-22 遺傳信息表達(dá)體系, 細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)體系,細(xì)胞骨架是由蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)搭建起的骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 包括細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞核骨架。細(xì)胞骨架系統(tǒng)的主要作 用是維持細(xì)胞的一定形態(tài)，使細(xì)胞得以安居樂業(yè)。細(xì)胞 骨架對于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸和細(xì)胞器的移動來說又起交通 動脈的作用; 細(xì)胞骨架還將細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)區(qū)域化；此外， 細(xì)胞

28、骨架還具有幫助細(xì)胞移動行走的功能。細(xì)胞骨架的 主要成分是微管、微絲和中間纖維。,5.4 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的比較,表1-4 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的相同點,都具有類似的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu),都以DNA作為遺傳物質(zhì)，并使用相同的遺傳密碼,都是以一分為二的方式進(jìn)行細(xì)胞分裂,具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制，有類似的核糖體結(jié)構(gòu),代謝機(jī)制相同(如糖酵解和TCA循環(huán)),具有相同的化學(xué)能貯能機(jī)制，如ATP合成酶(原核位于細(xì)胞質(zhì)膜， 真核位于線粒體膜上),光合作用機(jī)制相同(藍(lán)細(xì)菌與植物相比較,膜蛋白的合成和插入機(jī)制相同,都是通過蛋白酶體(蛋白質(zhì)降解結(jié)構(gòu))降解蛋白質(zhì)(古細(xì)菌與真核細(xì) 胞相比較),表1-5 真核細(xì)胞特有的特

29、點,細(xì)胞分裂分為核分裂和細(xì)胞質(zhì)分裂，并且分開進(jìn)行,DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合壓縮成染色體結(jié)構(gòu)，形成有絲分裂的結(jié)構(gòu),具有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)(如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶 體、乙醛酸循環(huán)體、胞內(nèi)體等),具有特異的進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞器(線粒體)和光合作用的細(xì)胞器(葉綠體),具有復(fù)雜的骨架系統(tǒng)(包括微絲、中間纖維和微管),有復(fù)雜的鞭毛和纖毛,具有小泡運輸系統(tǒng)(胞吞作用和胞吐作用),含有纖維素的細(xì)胞壁(如植物細(xì)胞),利用微管形成的紡錘體進(jìn)行細(xì)胞分裂和染色體分離,每個細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)成雙存在，二倍體分別來自于兩個親本,通過減數(shù)分裂和受精作用進(jìn)行有性生殖,6 病毒非細(xì)胞的生命體,細(xì)胞雖然是地球

30、上主要的生命形式，但并非是惟一的生命 形式，病毒也是生命體，但它卻不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,6.1 病毒是比細(xì)胞更小的生命體,病毒是19世紀(jì)末通過對疾病的研究發(fā)現(xiàn)的，無法用光學(xué)顯微鏡 觀察。病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能在體外獨立生活。在電子顯微 鏡下可觀察到病毒顆粒的體積大約在10100nm 之間，比細(xì)胞 小得多。病毒的結(jié)構(gòu)簡單，主要由兩部分組成蛋白質(zhì)外殼和 遺傳物質(zhì)的核。病毒的遺傳物質(zhì)可以是DNA，也可是RNA，前者 稱為DNA病毒，后者稱為RNA病毒。病毒的形態(tài)各異，有正二十 面體的、有柱形的、也有絲狀的(圖1-23)。,圖1-23 常見病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu),6.2 病毒的生活史,病毒不僅沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而且

31、也不能獨立生存，只能在活細(xì) 胞中進(jìn)行增殖。病毒的生活史包括五個基本過程(圖1-24),圖1-24 病毒的生活史,單細(xì)胞生物進(jìn)化成人類 地球生物進(jìn)化有十大奇跡,1多細(xì)胞生物,在漫長的歲月里，地球上的生命從肉眼看不見的單 細(xì)胞生物進(jìn)化成今天的藻類菌類植物、動物甚至人 類，這期間經(jīng)歷了一次又一次奇跡般的重大突破。 科學(xué)家們認(rèn)為，在生物的進(jìn)化過程中，有十個環(huán)節(jié) 特別值得研究和關(guān)注。英國新科學(xué)家雜志上。,在6億年前，單細(xì)胞生物完成了向多細(xì)胞生物的進(jìn)化過程。 不同的細(xì)胞有機(jī)組合在一起，彼此合作，形成了后來復(fù)雜 生物的基礎(chǔ)。這件事聽起來容易，但實際上，現(xiàn)在不少國 家的研究人員都試圖重復(fù)當(dāng)年單細(xì)胞的最初組合過程，目 前還沒有人完全獲得成功。,2 眼睛,在距今五億四千三百萬年前，三葉蟲身上長出了地球生物 的第一只眼睛。此前的一些生物體有感光細(xì)胞，但眼睛不 僅要感知光線，還需要有一個能聚焦光線形成圖像的晶狀 體才行。一旦有了晶狀體，生物的視覺效果就從1%驟然上 升到100%。經(jīng)測算，從感光細(xì)胞進(jìn)化到復(fù)雜的眼睛，大概 需要50萬年。,3 大腦,大腦顯然是生物進(jìn)化的巨大成就。研究表明，大腦首先是 用來解決食物問題的，它可以辨別食物是否有毒。科學(xué)家 發(fā)現(xiàn)，大腦和嘴巴的距離很近。另外，有了大腦，就有了 記憶。即使是頭腦簡單的昆蟲，在記憶的幫助下，也可對 環(huán)境的變化