張改娜第2章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性

MainpointsCellbiology第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一、細(xì)胞是生命活動的基本單位二、細(xì)胞的基本特征三、細(xì)胞的形狀與大小第二節(jié)原核細(xì)胞和古核細(xì)胞一、原核細(xì)胞二、古核細(xì)胞第三節(jié)真核細(xì)胞的基本概要一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系二、動植物的區(qū)別三、真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的比較第四節(jié)病毒目前一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)衣藻（單細(xì)胞）1.一切有機(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。一、細(xì)胞是生命活動的基本單位第一節(jié)細(xì)胞的基本概念非細(xì)胞形態(tài)：病毒單細(xì)胞有機(jī)體；多細(xì)胞有機(jī)體成人的有機(jī)體大約含有1014個細(xì)胞；剛出生的嬰兒機(jī)體約有2×1012個細(xì)胞；1g哺乳動物的肝或腎組織大約含有2.5~3億個細(xì)胞。目前二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)2.細(xì)胞具有獨(dú)立的、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)胞內(nèi)與試管內(nèi)的生化反應(yīng)的根本不同點(diǎn)：目前三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)3.細(xì)胞是有機(jī)體生長和發(fā)育基本單位Humanfetaldevelopment.(a)At5weeks,肢體、眼睛、心臟等器官都是剛剛發(fā)育，onlyabout1cmlong；(b)胚胎繼續(xù)發(fā)育形成胎兒，Thisfetusis14weeksoldandabout6cmlong.(c)20周，Nowthefetusgrowstoabout30cminlength.

有機(jī)體的生長與發(fā)育是以細(xì)胞的增殖、分化為基礎(chǔ)，細(xì)胞凋亡也是發(fā)育不可缺少的因素，其與前者互補(bǔ)。目前四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)雞的孵化過程目前五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)4.細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性（totipotency)機(jī)體的每一個細(xì)胞都擁有相同的基因。

首次證明動物細(xì)胞具有全能性的實(shí)驗是：將蝌蚪（tadpole）的細(xì)胞核移植到去了核的未受精的蝌蚪的卵細(xì)胞中，結(jié)果該移植細(xì)胞發(fā)育成了一只會游泳的蝌蚪。Thisisanimalcloning.

在科學(xué)界尤其令人注目的動物克隆是1997年，Dolly羊的誕生，這是第一個用成年個體細(xì)胞克隆的動物。目前六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)

克隆技術(shù)不僅對胚胎學(xué)、發(fā)育遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)有重大意義，而且也有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力。首先克隆技術(shù)可用于器官移植，造福人類；也可改良物種，給畜牧業(yè)帶來好處。另外，克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，可大批量“復(fù)制”含有可產(chǎn)生藥物原料的轉(zhuǎn)基因動物，從而使克隆技術(shù)更好地為人類服務(wù)。我國有關(guān)科學(xué)家提出應(yīng)明確禁止克隆技術(shù)應(yīng)用于人類，否則將產(chǎn)生一系列倫理學(xué)、法律學(xué)等的災(zāi)難性問題。DollyandherdaughterTheprocessofcloningDollyIsthereanypracticalvaluetosuchtechnology?目前七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)5.沒有細(xì)胞就沒有完整的生命細(xì)胞是生命起源和進(jìn)化的基本單位。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)遭到破壞，就不能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞完整的生命活動。細(xì)胞核線粒體或葉綠體目前八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)二、Basicpropertiesofcells1.所有的細(xì)胞都有相似的化學(xué)組成。

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。糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸等化合物也被稱為生物分子(biomolecules)。目前九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)二、Basicpropertiesofcells2.脂－－蛋白體系的生物膜所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜。細(xì)胞膜的功能：形成相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，并通過細(xì)胞質(zhì)膜與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞，也是能量轉(zhuǎn)換的基地。目前十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)3.DNA—RNA的遺傳裝置所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。二、Basicpropertiesofcells目前十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)4.

作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器─核糖體，毫無例外地存在于一切細(xì)胞內(nèi)。5.

所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。6.

細(xì)胞都具有運(yùn)動性。所有細(xì)胞都具有一定的運(yùn)動性，包括細(xì)胞自身的運(yùn)動和細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)動。

二、Basicpropertiesofcells目前十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞目前十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞1)遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成；2)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。原核生物包括支原體、衣原體、立克次體、細(xì)菌與藍(lán)藻等多種龐大的家族。

原核細(xì)胞最基本的特點(diǎn)：TEMimage,Escherichiacoli

低電子密度區(qū),大腸桿菌的遺傳物質(zhì)，由于沒有核膜包圍，故稱擬核(nucleoid)。目前十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)肺炎支原體

肺炎支原體的一端有一種特殊的末端結(jié)構(gòu)（terminalstructure），能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細(xì)胞表面，與致病性有關(guān)。

目前十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)附著在內(nèi)皮細(xì)胞表面的立克次氏體和細(xì)胞內(nèi)包含立克次氏體的內(nèi)吞體。目前十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)一、支原體mycoplasma1.目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡單的原核細(xì)胞，也是唯一一種沒有細(xì)胞壁的原核細(xì)胞。2.直徑通常為0.1~0.3μm，可通過濾菌器。細(xì)胞膜中膽固醇含量較多，約占36%，凡能作用于膽固醇的物質(zhì)（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。目前十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)3.基因組是環(huán)狀雙螺旋DNA并且均勻地分布在細(xì)胞內(nèi)，沒有類似細(xì)菌的核區(qū)（擬核），能指導(dǎo)合成700多種蛋白質(zhì)。電鏡下支原體細(xì)胞中惟一可見的細(xì)胞器是核糖體，每個細(xì)胞中約有800一1500個。支原體感染細(xì)胞時，多吸附在細(xì)胞表面，或分散在細(xì)胞之間。目前十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)細(xì)胞體積的限制因素：

一個細(xì)胞生存與增殖所必需具備的裝置與機(jī)能是：細(xì)胞膜、遺傳信息載體DNA與RNA、進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的一定數(shù)量的核糖體以及催化主要酶促反應(yīng)所需要的酶。根據(jù)這些條件，一個細(xì)胞最小的直徑不能小于100nm，而支原體的直徑已經(jīng)接近這個極限。目前十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)為什么說支原體是最小最簡單的細(xì)胞？支原體的的結(jié)構(gòu)和機(jī)能極為簡單：細(xì)胞膜、遺傳信息載體DNA與RNA、進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的一定數(shù)量的核糖體以及催化主要酶促反應(yīng)所需要的酶。這些結(jié)構(gòu)及其功能活動所需空間不可能小于100nm。因此作為比支原體更小、更簡單的細(xì)胞，又要維持細(xì)胞生命活動的基本要求，似乎是不可能存在的，所以說支原體是目前發(fā)現(xiàn)最小、最簡單的細(xì)胞。目前二十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)一）細(xì)菌是在自然界分布最廣、個體數(shù)量最多的有機(jī)體?？煞譃椋呵蚓U菌和螺旋菌（弧形菌）。絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑在0.5~5μm之間。鞭毛中膜體莢膜二、原核細(xì)胞的典型代表——細(xì)菌和藍(lán)藻目前二十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)大腸桿菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍亂菌目前二十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)1.細(xì)菌細(xì)胞的核區(qū)與基因組

擬核：DNA分子裸露大腸桿菌低電子密度區(qū)為擬核目前二十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)B.復(fù)制中的兩個復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(diǎn)原核生物DNA雙向復(fù)制原核生物的DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯的特點(diǎn)？目前二十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)（1）細(xì)胞質(zhì)膜2.細(xì)菌的結(jié)構(gòu)1）外側(cè)緊貼細(xì)胞壁，進(jìn)行選擇性交換物質(zhì)；（磷脂雙分子層）2）膜上含多種酶，參與細(xì)菌多種代謝活動；

a.內(nèi)側(cè)含有電子傳遞和氧化磷酸化的酶系，執(zhí)行部分線粒體功能；

b.含有一些與核糖體一起執(zhí)行合成向外分泌蛋白的作用，類似內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體的功能。目前二十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)（2）中膜體

又稱間體或質(zhì)膜體(mesosome)，中膜體擴(kuò)大了細(xì)胞膜的表面積，提高了代謝效率；此外它與DNA的復(fù)制有關(guān)，可能起支點(diǎn)作用；白喉桿菌的間體目前二十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)（3）細(xì)胞壁：肽聚糖——所有細(xì)菌細(xì)胞壁共有成分G+細(xì)胞壁壁酸（teichoicacid）含量高達(dá)90%；G-細(xì)胞壁磷壁酸含量僅占5%，但其他成分較為復(fù)雜。青霉素抑制壁酸的合成Grampositivebacterialcellwallstructurediagram肽橋（G+）或肽鍵（G-）—氨基酸短肽β（1-4）糖苷鍵N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸目前二十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)染色：首先結(jié)晶紫染細(xì)菌（所有細(xì)菌都染成了紫色），革蘭氏碘液，來加強(qiáng)染料與菌體的結(jié)合，95％的酒精來脫色20～30秒鐘，復(fù)紅或沙黃復(fù)染1分鐘?！壳岸隧揬總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)包括：1.保持細(xì)胞外形；

2.保護(hù)作用（機(jī)械強(qiáng)度高）；

3.對物質(zhì)交換有一定作用；

4.存在抗原決定簇，與細(xì)菌的抗原性、致病性有關(guān)；細(xì)菌細(xì)胞壁的功能：目前二十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)并非所有細(xì)菌都有。細(xì)菌最外表的一層多糖類物質(zhì)，邊界明顯的稱莢膜（capsule），如肺炎球菌，邊界不明顯的稱粘液層（slimelayer），如葡萄球菌。功能：1）抵御不良環(huán)境；

2）保護(hù)自身不被細(xì)胞吞噬；

3）作為營養(yǎng)物質(zhì)；4）選擇性的粘附到特定細(xì)胞的表面上。Negativestainedbacteria4.莢膜目前三十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)5.

鞭毛：是某些細(xì)菌的運(yùn)動器官，由一種稱為鞭毛蛋白的彈性蛋白構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上不同于真核生物的鞭毛。目前三十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)6.菌毛：是菌體表面極細(xì)的蛋白纖細(xì)，須用電鏡觀察。

與細(xì)菌運(yùn)動無關(guān)；根據(jù)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，分為普通菌毛和性菌毛兩類，前者與細(xì)菌吸附和侵染宿主有關(guān)，后者為中空管子，與傳遞遺傳物質(zhì)有關(guān)。

特點(diǎn)是：細(xì)、短、直、硬、多。目前三十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)7.細(xì)菌細(xì)胞的核糖體含量：5000-50000個。分布：附著在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)/游離于細(xì)胞質(zhì)中。沉降系數(shù)——70S。組成：大亞單位(50S)與小亞單位(30S)組成；

大亞單位含有23SrRNA，5SrRNA與30多種蛋白質(zhì)，

對紅霉素與氯霉素敏感。小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質(zhì)，對四環(huán)素與鏈霉素敏感。目前三十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)8.細(xì)菌細(xì)胞核外DNA

細(xì)菌核區(qū)DNA以外的，可進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳因子，稱為質(zhì)粒（plasmid）。質(zhì)粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個基因，能進(jìn)行自我復(fù)制，有時能整合到核DNA中去。質(zhì)粒類型：嚴(yán)謹(jǐn)型和松弛型質(zhì)粒DNA在遺傳工程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。目前三十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)ThesporeofBacillusanthracis

某些細(xì)菌處于不利的環(huán)境，或耗盡營養(yǎng)時，形成內(nèi)生孢子，又稱芽孢，是對不良環(huán)境有強(qiáng)抵抗力的休眠體。

9.細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)生孢子枯草芽孢桿菌的芽孢在沸水中可存活1hr；傷風(fēng)芽孢桿菌芽孢可存活3hr；肉毒梭菌的芽孢可忍受6hr，即使在180℃的干熱中，仍可存活10分鐘。目前三十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)10、繁殖：以一分為二的方式繁殖。分裂中的鏈球菌分裂中的大腸桿菌目前三十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)

細(xì)菌細(xì)胞分裂的電鏡超薄切片圖目前三十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)1.光合作用類似于高等植物，而不同于光合細(xì)菌。沒有葉綠體，但有質(zhì)膜內(nèi)陷形成的捕光裝置。2.體積大：比其它原核細(xì)胞大得多，直徑約10μm左右，甚至可達(dá)70μm(顫藻)。3.遺傳信息量很大，可與高等植物相比。4.屬單細(xì)胞生物。但有些經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在。二、藍(lán)藻Cyanobacteria又稱藍(lán)細(xì)菌，是最簡單的自養(yǎng)植物。目前三十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)發(fā)菜藍(lán)藻念珠藻二、藍(lán)藻Cyanobacteria目前三十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)藍(lán)藻的結(jié)構(gòu)中心質(zhì)：遺傳物質(zhì)所在的場所，DNA分子環(huán)狀。光合片層：藻膽蛋白包括藻藍(lán)蛋白、異藻藍(lán)蛋白和藻紅蛋白細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁(似植物又似細(xì)菌的壁）與膠質(zhì)層藻膽蛋白體鞘目前四十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)藍(lán)藻污染目前四十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)總之：原核細(xì)胞：沒有由膜圍成的明確的細(xì)胞核、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、進(jìn)化地位原始的細(xì)胞。

目前四十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)三、古細(xì)菌（archaebacteria）

生活在極端環(huán)境中，如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌。具有原核生物的某些特征：無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；也有真核生物的特征：甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白。此外，細(xì)胞膜中的脂類是不可皂化的，細(xì)胞壁不含肽聚糖。目前四十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)根據(jù)5SrRNA的序列分析，真細(xì)菌，古細(xì)菌與真核生物的親緣關(guān)系如下：古細(xì)菌真核生物原核細(xì)菌目前四十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)極端嗜熱菌（themophiles）：能生長在90℃以上的高溫環(huán)境。極端嗜鹽菌（extremehalophiles）：生活在高鹽度環(huán)境中，鹽度可達(dá)25%，如死海和鹽湖中。極端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的環(huán)境中，往往也是嗜高溫菌，生活在火山地區(qū)的酸性熱水中，能氧化硫，硫酸作為代謝產(chǎn)物排出體外。極端嗜堿菌（alkaliphiles）：多數(shù)生活在鹽堿湖或堿湖、堿池中，生活環(huán)境pH值可達(dá)11.5以上，最適pH值8～10。產(chǎn)甲烷菌（metnanogens）：是嚴(yán)格厭氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同時釋放能量。CO2＋4H2→CH4＋2H2O＋能量如斯坦福大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的古細(xì)菌，最適生長溫度為100℃，80℃以下即失活；德國的斯梯特（K.Stetter）研究組在意大利海底發(fā)現(xiàn)的一族古細(xì)菌，能生活在110℃以上高溫中，最適生長溫度為98℃，降至84℃即停止生長；美國的J.A.Baross發(fā)現(xiàn)一些從火山口中分離出的細(xì)菌可以生活在250℃的環(huán)境中。嗜熱菌的營養(yǎng)范圍很廣，多為異養(yǎng)菌，其中許多能將硫氧化以取得能量。目前四十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)海底煙筒附近也具有古細(xì)菌目前四十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)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小時目前四十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)各類生物能忍受的上限溫度：古細(xì)菌113℃細(xì)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℃目前四十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)第三節(jié)、真核細(xì)胞Eukaryoticcell目前四十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)遺傳信息量大，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜大量單細(xì)胞生物的細(xì)胞均屬于真核細(xì)胞全部多細(xì)胞生物真核細(xì)胞構(gòu)成的有機(jī)體統(tǒng)稱真核生物。真核細(xì)胞目前五十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)夜光蟲目前五十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系生物膜系統(tǒng)：以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的；

遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)：

核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分細(xì)胞骨架系統(tǒng)：特異蛋白分子裝配構(gòu)成的。目前五十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)

生物膜體系的基本作用是為細(xì)胞提供保護(hù)。質(zhì)膜將整個細(xì)胞的生命活動保護(hù)起來，并進(jìn)行選擇性的物質(zhì)交換；核膜將遺傳物質(zhì)保護(hù)起來，使細(xì)胞核的活動更加有效；線粒體和葉綠體的膜將細(xì)胞的能量發(fā)生同其他的生化反應(yīng)隔離開來，更好地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

（一）生物膜系統(tǒng)目前五十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)

遺傳信息表達(dá)體系又稱為顆粒纖維結(jié)構(gòu)體系。包括①細(xì)胞核：DNA-蛋白質(zhì)形成的遺傳信息載體系統(tǒng)：多級包裝形成染色體，一級結(jié)構(gòu)是由核小體組成的串珠結(jié)構(gòu)，其直徑為10nm，又稱為10納米纖維。②核糖體：RNA-蛋白質(zhì)形成的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)。80S，直徑為15一25um顆粒結(jié)構(gòu)，由大小兩個亞基組成，它是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場所。

（二）遺傳信息表達(dá)體系（geneticexpressionsystem）目前五十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)

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)胞骨架體系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(yùn)輸和細(xì)胞器的移動來說又起交通動脈的作用。（三）細(xì)胞骨架系統(tǒng)目前五十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)《細(xì)胞生物學(xué)雜志》2006年05期

原核細(xì)胞骨架蛋白的結(jié)構(gòu)與功能陳曉燕

汪志平

楊靈勇

【摘要】：長期以來,人們認(rèn)為細(xì)胞骨架僅為真核生物所特有的結(jié)構(gòu),但近年來的研究發(fā)現(xiàn)它也存在于細(xì)菌等原核生物中。目前已經(jīng)在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的FtsZ、MreB和CreS依次與真核細(xì)胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌動蛋白絲及中間絲類似。FtsZ能在細(xì)胞分裂位點(diǎn)裝配形成Z環(huán)結(jié)構(gòu),并通過該結(jié)構(gòu)參與細(xì)胞分裂的調(diào)控;MreB能形成螺旋絲狀結(jié)構(gòu),其主要功能有維持細(xì)胞形態(tài)、調(diào)控染色體分離等;CreS存在于新月柄桿菌中,它在細(xì)胞凹面的細(xì)胞膜下面形成彎曲絲狀或螺旋絲狀結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)對維持新月柄桿菌細(xì)胞的形態(tài)具有重要作用?！咀髡邌挝弧浚赫憬髮W(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所

【關(guān)鍵詞】：細(xì)胞骨架

原核類似蛋白

結(jié)構(gòu)與功能

目前五十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)diameter

二、細(xì)胞的大小典型的原核細(xì)胞的平均大小在1~10μm之間，大多數(shù)動植物細(xì)胞直徑在20~30μm間。一般真核細(xì)胞的體積大于原核細(xì)胞，卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。幾種細(xì)胞的大小名稱人卵口腔上皮細(xì)胞肝細(xì)胞紅細(xì)胞變形蟲海膽卵肺炎球菌μm12075207100700.2x0.1目前五十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)人卵與精子二、細(xì)胞的大小b)細(xì)胞最大體積極限的限制因素

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"。那么限制細(xì)胞最大體積的極限的因素是什么呢？目前五十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)人卵與精子二、細(xì)胞的大小細(xì)胞的體積與相對表面積成反比關(guān)系，體積越大，表面積越小，細(xì)胞與周圍環(huán)境交換物質(zhì)的效力就越小。b)細(xì)胞最大體積極限的限制因素目前五十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)人卵與精子二、細(xì)胞的大小2.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，核所含的遺傳信息量是有限度的，能控制細(xì)胞質(zhì)的活動也是有限的；b)細(xì)胞最大體積極限的限制因素3.細(xì)胞體積很大，勢必影響細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)傳遞和交流的速度。目前六十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)三、細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性與一致性是很多細(xì)胞的共同特點(diǎn)。硅藻：單細(xì)胞植物目前六十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)1.都具有類似的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)；2.都以DNA作為遺傳物質(zhì)，并使用相同的遺傳密碼；3.都以一分為二的方式進(jìn)行細(xì)胞分裂；4.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)；5.代謝機(jī)制相同（如糖酵解和TCA循環(huán)）；6.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)膜上，真核位于線粒體膜）；7.光合作用機(jī)制相同（藍(lán)細(xì)菌與植物相比較）；8.膜蛋白的合成和插入機(jī)制相同；9.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）。四、原核生物與真核生物的比較（一）原核生物與真核生物的共性目前六十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞膜有（多功能性）有核膜無有染色體由一個環(huán)狀DNA分子構(gòu)成的單個染色體，DNA很少或不與蛋白質(zhì)結(jié)合2個染色體以上，染色體由線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成核仁無有線粒體無有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無有高爾基體無有溶酶體無有核糖體70S（50S與30S的大小亞單位）80S（60S與40S的大小亞單位）光合作用結(jié)構(gòu)藍(lán)藻含葉綠素a的膜層結(jié)構(gòu)，細(xì)菌有菌色素植物葉綠體具有葉綠素a與b核外DNA細(xì)菌具裸露的質(zhì)粒DNA線粒體DNA、葉綠體DNA細(xì)胞壁主要成分是氨基糖與壁酸植物細(xì)胞壁為纖維素和果膠細(xì)胞骨架無有細(xì)胞增殖方式無絲分裂有絲分裂1.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較（二）原核與真核細(xì)胞的區(qū)別目前六十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA量少多DNA分子數(shù)12個以上DNA分子結(jié)構(gòu)環(huán)狀線狀基因組數(shù)1n2n，多n基因數(shù)幾千大于幾萬大量“多余”的重復(fù)的DNA序列-+基因中插入內(nèi)含子-+DNA與組蛋白結(jié)合不與/與少量蛋白結(jié)合與5種蛋白結(jié)合與組蛋白以核小體及各級高級結(jié)構(gòu)構(gòu)成染色質(zhì)與染色體-+DNA復(fù)制的明顯周期性-+基因表達(dá)的調(diào)控主要以操縱子方式復(fù)雜、多層次性轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空關(guān)系轉(zhuǎn)錄翻譯同時進(jìn)行核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)翻譯，嚴(yán)格的階段性與區(qū)域性轉(zhuǎn)錄后與翻譯后大分子的加工與修飾-+2.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)的比較目前六十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)五、動植物細(xì)胞的主要區(qū)別細(xì)胞器動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞壁無有葉綠體無有液泡無有溶酶體有無圓球體、糊粉粒無有乙醛酸循環(huán)體無有通訊連接方式間隙連接胞間連絲中心體有無胞質(zhì)分裂方式收縮環(huán)細(xì)胞板目前六十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)植物細(xì)胞模式圖動物細(xì)胞模式圖目前六十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)第四節(jié)病毒Virus病毒（virus）：迄今發(fā)現(xiàn)的最小的、最簡單的專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的非細(xì)胞生物體，是僅由一種核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體。第二版P20,第三版P40目前六十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前六十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)病毒：RNA或DNA+蛋白質(zhì)類病毒：僅有一個感染性的RNA構(gòu)成，無蛋白外殼；朊病毒：僅有一個感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成；目前六十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)是一類非細(xì)胞形態(tài)的微生物，特征：①個體微小，可通過濾菌器，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見，一般在20~30nm之間；②核酸為DNA或RNA，沒有含兩種核酸的病毒；③專營細(xì)胞內(nèi)寄生生活；④具有受體連結(jié)蛋白(receptorbindingprotein)，與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。

一、病毒的基本特征目前七十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前七十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)二、病毒的結(jié)構(gòu)芯病毒體（virion）：一個成熟有感染性的病毒顆粒。目前七十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前七十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前七十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前七十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)煙草花葉病毒線形病毒目前七十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)流感冒病毒絲狀有被膜的病毒目前七十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)有被膜目前七十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前七十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前八十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)脊髓灰質(zhì)炎病毒球形病毒目前八十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)乙型肝炎病毒球形病毒目前八十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前八十三頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前八十四頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)痘病毒磚形病毒目前八十五頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)Viruses目前八十六頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)1.根據(jù)寄生的宿主不同，病毒可分為：

動物病毒；植物病毒；細(xì)菌病毒(即噬菌體)。三、病毒的分類：目前八十七頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)2.根據(jù)病毒所含的核酸的性質(zhì)將病毒分為2類：

雙鏈±DNADNA病毒

單鏈+DNA雙鏈±RNARNA病毒

單鏈RNA三、病毒的分類：目前八十八頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)目前八十九頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)2003年春在我國和世界20多個國家發(fā)生了一種傳染性病毒病，導(dǎo)致嚴(yán)重急性呼吸道綜合癥

（SARS），即我國所說的非典型肺炎。同年4月

16日，WHO正式確認(rèn)SARS病毒是SARS的病因，這是一種新型的冠狀病毒。冠狀病毒科（Coronaviridae）的病毒成員僅感染脊椎動物，可引起人和動物呼吸道消化道、肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生疾病。冠狀病毒粒子呈球狀，形似冠狀而得名。其直徑為60～220nm，有包膜。包膜上有2～3種糖蛋白。

目前九十頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)禽豬

甲流最明顯癥狀是最初出現(xiàn)類似普通流感癥狀，發(fā)熱，肌肉酸痛感明顯增強(qiáng)，伴隨有眼睛發(fā)紅、咳嗽、咽痛、眩暈、頭痛、腹瀉、嘔吐等癥狀或其中部分癥狀。

部分患者病情可迅速進(jìn)展，來勢兇猛，體溫超過39℃，甚至繼發(fā)嚴(yán)重肺炎，急性呼吸窘迫綜合征，肺出血，胸腔積液，全血細(xì)胞減少，腎功能衰竭，敗血癥、休克及Reye綜合征、呼吸衰竭及多器官損傷，導(dǎo)致死亡。目前九十一頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)病毒只有在侵入細(xì)胞以后才表現(xiàn)出生命現(xiàn)象。病毒的生活周期可分為兩個階段：細(xì)胞外階段，以成熟的病毒粒子形式存在；細(xì)胞內(nèi)階段，即感染階段，在此階段中進(jìn)行復(fù)制和繁殖。感染階段開始時，病毒的遺傳物質(zhì)由衣殼中釋放出來，注入宿主細(xì)胞中，然后在病毒核酸信息的指導(dǎo)控制下，形成新的病毒粒子。

病毒的形成不需要酶的參加，只要條件具備，便可完成自我裝配。四、病毒的感染：目前九十二頁\總數(shù)九十八頁\編于五點(diǎn)病毒的感染過程：1.吸附（adsorption）;2.侵入（penetration）：3.復(fù)制（replication）：4.成熟（maturation）：5.釋放（release）：

病毒對細(xì)胞的感染起始于病毒蛋白質(zhì)外殼同宿主細(xì)胞表面特殊的受體結(jié)合，受體分子是宿主細(xì)胞膜或細(xì)胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特異性。

病毒吸附到宿主細(xì)胞表面之后，將它的核酸注入到宿主細(xì)胞內(nèi)。病毒感染細(xì)菌時，用酶將細(xì)菌的細(xì)胞壁穿孔后注入病毒核酸；對動物細(xì)胞的感染，則是通過胞吞作用，病毒完全被吞入。

病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞后有兩種去向，一是病毒的遺傳物質(zhì)整合到宿主的基因組中，形成溶原性病毒；第二種情況是病毒DNA（或RNA）利用宿主的酶系進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)。

一旦病毒的基因進(jìn)行表達(dá)就可合成病毒裝配所需的蛋白質(zhì)外殼，并將病毒的遺傳物質(zhì)包裹起來，形成成熟的病毒顆粒

病毒顆粒裝配之后，它們就可從被感染的細(xì)胞中釋放出來進(jìn)入細(xì)胞外，并感染新的細(xì)胞。無包膜病毒釋放時要將被感染的細(xì)胞裂解，快速釋放；有包膜病毒通過