電子科大細(xì)胞生物學(xué)第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性演示文稿

電子科大細(xì)胞生物學(xué)第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有52頁\編輯于星期四優(yōu)選電子科大細(xì)胞生物學(xué)第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性現(xiàn)在是2頁\一共有52頁\編輯于星期四掌握細(xì)胞基本概念、基本共性掌握原核細(xì)胞與真核細(xì)胞、動物細(xì)胞與植物細(xì)胞比較理解真核細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)體系、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系掌握病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系本章學(xué)習(xí)要求現(xiàn)在是3頁\一共有52頁\編輯于星期四

細(xì)胞的基本概念原核細(xì)胞、古核細(xì)胞與真核細(xì)胞非細(xì)胞形態(tài)的生命體

——病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系本章主要教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)在是4頁\一共有52頁\編輯于星期四第一節(jié)細(xì)胞的基本概念細(xì)胞是生命活動的基本單位細(xì)胞概念的一些新思考細(xì)胞的基本共性現(xiàn)在是5頁\一共有52頁\編輯于星期四一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。細(xì)胞具有獨(dú)立、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位。細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性。沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。一、細(xì)胞是生命活動的基本單位現(xiàn)在是6頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是7頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是8頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是9頁\一共有52頁\編輯于星期四細(xì)胞是多層次、非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系

細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝與自組織能力的體系。

細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控

繁殖和傳留后代細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體

細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng)

細(xì)胞需要和利用能量

細(xì)胞參與大量機(jī)械活動

細(xì)胞對刺激作出反應(yīng)二、細(xì)胞概念的一些新思考現(xiàn)在是10頁\一共有52頁\編輯于星期四相似的化學(xué)組成:三、細(xì)胞的基本共性脂-蛋白體系的生物膜DNA-RNA的遺傳裝置蛋白質(zhì)合成機(jī)器─核糖體一分為二的分裂方式基本元素：C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg等生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸、單糖生物分子：核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖生物大分子：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、糖脂、磷脂等現(xiàn)在是11頁\一共有52頁\編輯于星期四原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）古細(xì)菌（Archaebacteria）第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞現(xiàn)在是12頁\一共有52頁\編輯于星期四一、原核細(xì)胞遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成；細(xì)胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。1、基本特點(diǎn)：（Prokaryoticcell）現(xiàn)在是13頁\一共有52頁\編輯于星期四支原體（mycoplast）——目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞，直徑，僅為細(xì)菌的1/10。細(xì)菌：直徑1-2um藍(lán)藻，又稱藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）

2、主要代表：現(xiàn)在是14頁\一共有52頁\編輯于星期四支原體模式圖直徑現(xiàn)在是15頁\一共有52頁\編輯于星期四直徑1-2um現(xiàn)在是16頁\一共有52頁\編輯于星期四壁酸壁厚度壁層次對青霉素敏感程度革蘭氏陽性菌高厚不清楚敏感革蘭氏陰性菌低薄清楚不敏感細(xì)菌細(xì)胞壁成分：肽聚糖由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸與四、五個氨基酸短肽聚合而成的多層網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是17頁\一共有52頁\編輯于星期四某些細(xì)菌的表面還有特殊結(jié)構(gòu)——莢膜莢膜：位于細(xì)胞壁表面的一層松散的粘液物質(zhì)。莢膜的成分因不同菌種而異，主要是由葡萄糖與葡萄糖醛酸組成的聚合物，也有含多肽與脂質(zhì)。

現(xiàn)在是18頁\一共有52頁\編輯于星期四質(zhì)粒細(xì)菌染色體大腸桿菌模式圖細(xì)菌細(xì)胞有“染色體”外質(zhì)粒。質(zhì)粒DNA雙鏈現(xiàn)在是19頁\一共有52頁\編輯于星期四藍(lán)藻細(xì)胞壁：除了有與高等植物一樣的纖維素成分外，還有與細(xì)菌相似的肽聚糖?，F(xiàn)在是20頁\一共有52頁\編輯于星期四

古細(xì)菌一詞出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代：指那些生長在極端特殊環(huán)境中的細(xì)菌，又稱原細(xì)菌。如產(chǎn)甲烷細(xì)菌、嗜熱、鹽細(xì)菌。古細(xì)菌與真核細(xì)胞曾在進(jìn)化上有過共同歷程。

主要證據(jù)：

進(jìn)化系統(tǒng)樹：有些生物學(xué)家建議將生物劃分為原核生物、古核生物和真核生物三大界，將細(xì)胞相應(yīng)分為三大類型：原核細(xì)胞、古核細(xì)胞和真核細(xì)胞。

二、古細(xì)菌（Archaebacteria）現(xiàn)在是21頁\一共有52頁\編輯于星期四（1）細(xì)胞壁的成分與真核細(xì)胞一樣，而不是由含壁酸的肽聚糖構(gòu)成，因此抑制壁酸合成的鏈霉素，抑制肽聚糖前體合成的環(huán)絲氨酸，抑制肽聚糖合成的青霉素與萬古霉素等對真細(xì)菌類有強(qiáng)的抑制生長作用，而對古細(xì)菌與真核細(xì)胞卻無作用。（2）DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌DNA中有重復(fù)序列的存在。此外，多數(shù)古核細(xì)胞的基因組中存在內(nèi)含子。主要證據(jù)現(xiàn)在是22頁\一共有52頁\編輯于星期四（3）有類核小體結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌具有組蛋白，而且能與DNA構(gòu)建成類似核小體結(jié)構(gòu)。（4）有類似真核細(xì)胞的核糖體：多數(shù)古細(xì)菌類的核糖體較真細(xì)菌有增大趨勢，含有60種以上蛋白，介于真核細(xì)胞（70～84）與真細(xì)菌（55）之間?？股赝瑯硬荒芤种乒藕思?xì)胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成?，F(xiàn)在是23頁\一共有52頁\編輯于星期四（5）5SrRNA：根據(jù)對5SrRNA的分子進(jìn)化分析，認(rèn)為古細(xì)菌與真核生物同屬一類，而真細(xì)菌卻與之差距甚遠(yuǎn)。5SrRNA二級結(jié)構(gòu)的研究也說明很多古細(xì)菌與真核生物相似。除上述各點(diǎn)外，根據(jù)DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA與肽鏈延長因子等分析，也提供了以上類似依據(jù)，說明古細(xì)菌與真核生物在進(jìn)化上的關(guān)系較真細(xì)菌類更為密切。現(xiàn)在是24頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是25頁\一共有52頁\編輯于星期四1、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)。由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)。第三節(jié)真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）現(xiàn)在是26頁\一共有52頁\編輯于星期四細(xì)胞類型直徑大小(um)最小的病毒0.02支原體細(xì)胞0.1-0.3細(xì)菌細(xì)胞1-2動植物細(xì)胞20-30(10-50)原生動物細(xì)胞數(shù)百至數(shù)千2、細(xì)胞的大小及其分析某些不同來源的同類細(xì)胞的大小變化很大，如人的卵細(xì)胞的直徑只有0.2mm，而鴕鳥的卵細(xì)胞的直徑則有5cm?，F(xiàn)在是27頁\一共有52頁\編輯于星期四但是，來自不同物種的多數(shù)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)。細(xì)胞體積守恒定律現(xiàn)在是28頁\一共有52頁\編輯于星期四細(xì)胞的體積與相對表面積成反比關(guān)系，細(xì)胞體積越大，其相對表面積就越小，細(xì)胞與周圍環(huán)境交換物質(zhì)的效力就越小。不論細(xì)胞體積大小相差多大，但各種細(xì)胞核的大小懸殊卻不大。細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流運(yùn)輸與細(xì)胞體積有關(guān)，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)從一端向另一端運(yùn)輸或擴(kuò)散是有時間與空間關(guān)系的。

現(xiàn)在是29頁\一共有52頁\編輯于星期四3、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系如：紅細(xì)胞與其功能：細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性和一致性是很多細(xì)胞的共同特點(diǎn)，在分化程度較高的細(xì)胞中更為明顯。各類分泌細(xì)胞與其功能：精子、卵細(xì)胞與其功能：現(xiàn)在是30頁\一共有52頁\編輯于星期四原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達(dá)的比較植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較4、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較現(xiàn)在是31頁\一共有52頁\編輯于星期四特征真核細(xì)胞原核細(xì)胞細(xì)胞膜有有（多功能）核膜有無染色體兩個以上染色體，染色體由線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合組成由一個環(huán)狀的DNA分子構(gòu)成的單個“染色體”，DNA很少與蛋白質(zhì)結(jié)合核仁有無線粒體有無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有無高爾基體有無溶酶體有無核糖體80S（包括60S和40S的大小亞單位）70S（包括50S和30S的大小亞單位）光合作用結(jié)構(gòu)植物葉綠體具有葉綠素a和b(動物細(xì)胞無葉綠體,不能進(jìn)行光合作用)藍(lán)藻含有葉綠素a的膜層結(jié)構(gòu)，細(xì)菌具有菌色素核外DNA線粒體DNA，葉綠體DNA細(xì)菌具有裸露的質(zhì)粒DNA細(xì)胞壁動物細(xì)胞無細(xì)胞壁，植物有細(xì)胞壁（主要成分為纖維素和果膠），真菌為幾丁質(zhì)主要成分為氨基糖與壁酸細(xì)胞骨架有無細(xì)胞增殖方式以有絲分裂（間接分裂）為主，減數(shù)分裂無絲分裂（直接分裂）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較現(xiàn)在是32頁\一共有52頁\編輯于星期四特征真核生物原核生物DNA量（信息量）多少DNA分子數(shù)2個以上1個DNA分子結(jié)構(gòu)線狀環(huán)狀基因組數(shù)2n，多n1n基因數(shù)目幾萬幾千大量“多余”的重復(fù)DNA序列有-基因組結(jié)構(gòu)緊密性較松散更緊密，有些基因間甚至無間隔基因中插入內(nèi)含子+-DNA與組蛋白結(jié)合與5種組蛋白結(jié)合不與或與少量類組蛋白結(jié)合核小體-染色質(zhì)-染色體+-DNA復(fù)制的明顯周期性+-基因表達(dá)調(diào)控復(fù)雜性，多層次性主要以操縱子方式轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空關(guān)系核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，質(zhì)內(nèi)翻譯，具有嚴(yán)格的階段性與區(qū)域性轉(zhuǎn)錄與翻譯同時同地進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后與翻譯后大分子的加工與修飾+-原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達(dá)的比較現(xiàn)在是33頁\一共有52頁\編輯于星期四植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較植物細(xì)胞有細(xì)胞壁、液泡、葉綠體；動物細(xì)胞無。現(xiàn)在是34頁\一共有52頁\編輯于星期四病毒的基本知識病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系第四節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體——病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系病毒既有DNA，也有RNA嗎？討論現(xiàn)在是35頁\一共有52頁\編輯于星期四病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：

DNA病毒與RNA病毒病毒的多樣性類病毒（viroid）——僅由感染性的RNA構(gòu)成朊病毒（prion）——僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成一、病毒的基本知識現(xiàn)在是36頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是37頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是38頁\一共有52頁\編輯于星期四RetrovirusesareinfectiousparticlesconsistingofanRNAgenomepackagedinaproteincapsid,surroundedbyalipidenvelope.Thislipidenvelopecontainspolypeptidechainsincludingreceptorbindingproteinswhichlinktothemembranereceptorsofthehostcell,initiatingtheprocessofinfection.RetrovirusescontainRNAasthehereditarymaterialinplaceofthemorecommonDNA.InadditiontoRNA,retrovirusparticlesalsocontaintheenzymereversetranscriptase(orRNAse),whichcausessynthesisofacomplementaryDNAmolecule(cDNA)usingvirusRNAasatemplate.

Whenaretrovirusinfectsacell,itinjectsitsRNAintothecytoplasmofthatcellalongwiththereversetranscriptaseenzyme.ThecDNAproducedfromtheRNAtemplatecontainsthevirallyderivedgeneticinstructionsandallowsinfectionofthehostcelltoproceed.

現(xiàn)在是39頁\一共有52頁\編輯于星期四Adenovirus現(xiàn)在是40頁\一共有52頁\編輯于星期四HIV-(HumanImmunodeficiencyVirus)現(xiàn)在是41頁\一共有52頁\編輯于星期四二、病毒在細(xì)胞內(nèi)的增殖（復(fù)制）病毒能在細(xì)胞外增殖嗎？討論現(xiàn)在是42頁\一共有52頁\編輯于星期四病毒侵入細(xì)胞病毒核酸在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、合成病毒蛋白質(zhì)病毒裝配、成熟與釋放病毒增殖（復(fù)制）過程分三步：現(xiàn)在是43頁\一共有52頁\編輯于星期四病毒表面識別結(jié)構(gòu)與敏感細(xì)胞表面受體發(fā)生特異吸附，之后以如下方式侵入細(xì)胞：主動吞飲：多數(shù)病毒用此方式，需能量。病毒包膜與敏感細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合。病毒僅將核酸注入被感染的細(xì)胞內(nèi)，殼體不進(jìn)入細(xì)胞：如噬菌體。1、病毒侵入細(xì)胞現(xiàn)在是44頁\一共有52頁\編輯于星期四核酸復(fù)制類型病毒所帶的酶病毒舉例DNA病毒雙鏈DNA皰疹病毒、腺病毒、痘病毒、多瘤病毒、虹病毒單鏈DNA細(xì)小DNA病毒RNA病毒雙鏈RNA轉(zhuǎn)錄酶呼腸孤病毒侵染性單鏈RNA（+）小RNA病毒非侵染性單鏈RNA（-）轉(zhuǎn)錄酶粘液病毒、副粘液病毒、彈狀病毒等逆轉(zhuǎn)錄病毒單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄病毒2、病毒核酸復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)合成（1）病毒核酸復(fù)制類型現(xiàn)在是45頁\一共有52頁\編輯于星期四病毒進(jìn)入細(xì)胞后，在宿主細(xì)胞蛋白水解酶（脫衣酶）作用下，病毒殼體裂解，釋放DNA。DNA進(jìn)入細(xì)胞核，由病毒DNA指導(dǎo)合成“早期蛋白”。早期蛋白關(guān)閉宿主細(xì)胞的基因調(diào)控，抑制宿主細(xì)胞本身的核酸復(fù)制與轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)合成。另一種“早期蛋白”具有病毒特異聚合酶活性，可催化DNA復(fù)制新的病毒DNA，并轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，病毒mRNA與宿主細(xì)胞核糖體結(jié)合翻譯出子代病毒結(jié)構(gòu)蛋白。（2）病毒核酸復(fù)制過程（舉例）1）雙鏈DNA病毒復(fù)制：現(xiàn)在是46頁\一共有52頁\編輯于星期四在病毒自身攜帶的逆轉(zhuǎn)錄酶作用下，逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，之后整合到宿主細(xì)胞染色體DNA上→病毒mRNA→病毒蛋白質(zhì)。2）單鏈RNA病毒復(fù)制：以病毒RNA作模板先合成“早期蛋白”，后者一方面抑制宿主細(xì)胞DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄，另一方面催化病毒RNA復(fù)制出新的病毒RNA，同時又轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，進(jìn)而合成子代病毒結(jié)構(gòu)蛋白。3）逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制：現(xiàn)在是47頁\一共有52頁\編輯于星期四皰疹病毒是一種典型的有包膜的立體對稱型DNA病毒：A：經(jīng)負(fù)染色的病毒粒子，可見核殼體之外包被著包膜；B：經(jīng)超薄切片的病毒粒子，結(jié)構(gòu)層次清晰，中央為DNA核心，電子密度很大，中間層為蛋白殼體，外層為脂蛋白的包膜；C：用冷凍蝕刻技術(shù)制備的病毒粒子，由于包膜的磷脂雙分子層被揭開，可以見到鑲嵌在包膜上的糖蛋白分子基團(tuán)；D：掃描電鏡下可以觀察到大量釋放到細(xì)胞表面的成熟的病毒粒子?，F(xiàn)在是48頁\一共有52頁\編輯于星期四

腺病毒是典型的無包膜的立體對稱型DNA病毒，它們是在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制與裝配的。圖中顯示已裝配好的腺病毒在核內(nèi)呈晶格樣排列?，F(xiàn)在是49頁\一共有52頁\編輯于星期四辛德畢斯病毒（SbV）是典型的有包膜病毒，由正20面體對稱的核殼和脂蛋白包膜兩部分組成。圖示SbV出芽成熟和釋放的各個階段。現(xiàn)在是50頁\一共有52頁\編輯于星期四ProcessbywhichretrovirusesuseahostcelltoreplicateRetrovirusescontainviralRNAandseveralcopiesofreverse