細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性

第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性

細(xì)胞的基本概念

細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位

細(xì)胞概念的一些新思考

細(xì)胞的基本共性

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞

原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）

古細(xì)菌（Archaebacteria）

真核細(xì)胞基本知識(shí)概要非細(xì)胞形態(tài)的生命體

病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系

病毒的基本知識(shí)

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)系第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一.細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位

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)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)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(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有完整的生命細(xì)胞概念的一些新思考

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)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過(guò)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(dòng)；

細(xì)胞對(duì)刺激作出反應(yīng)；

細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；

繁殖和傳留后代；二.細(xì)胞的基本共性

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。

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。

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

所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞

原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）的區(qū)別

古細(xì)菌（Archaebacteria）1.基本特點(diǎn)：

沒(méi)有核膜，遺傳物質(zhì)集中在一個(gè)沒(méi)明確界限的低電子密度區(qū)，稱(chēng)為擬核(nucleoid)。

遺傳的信息量小，由一個(gè)環(huán)狀裸露DNA構(gòu)成；

細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專(zhuān)門(mén)結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。

核糖體為70S型一.原核細(xì)胞2.主要代表：

支原體（mycoplast）——最小最簡(jiǎn)單的細(xì)胞；

細(xì)菌

藍(lán)藻又稱(chēng)藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）

（一）支原體mycoplasma◆是最簡(jiǎn)單的原核細(xì)胞，直徑為0.1～0.3μm;◆具有細(xì)胞質(zhì)膜，但沒(méi)有細(xì)胞壁;◆環(huán)狀雙螺旋DNA，沒(méi)有擬核,分子量?。▋H有大腸桿菌的五分之一），合成與代謝很有限。能指導(dǎo)合成750多種蛋白質(zhì);◆唯一的細(xì)胞器是核糖體，每個(gè)細(xì)胞中約有800～1500個(gè);◆具感染性,可在培養(yǎng)基上培養(yǎng);◆培養(yǎng)細(xì)胞很容易被支原體污染,污染源主要是血清。ATypicalMycoplasmaCell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)。（二）細(xì)菌（三）藍(lán)藻三、古細(xì)菌（archaebacteria）?具有原核生物的某些特征，無(wú)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(duì)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(lèi)是不可皂化的，細(xì)胞壁不含肽聚糖。?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。古細(xì)菌在細(xì)胞起源中的地位

古細(xì)菌與真核細(xì)胞曾在進(jìn)化上有過(guò)共同歷程

主要證據(jù)

一些學(xué)者認(rèn)為真核細(xì)胞起源于古細(xì)菌主要證據(jù)（1）細(xì)胞壁成分與真核細(xì)胞相似，而非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(wàn)古霉素等對(duì)古細(xì)菌與真核細(xì)胞無(wú)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。多數(shù)古核細(xì)胞的基因組中存在內(nèi)含子。（3）有類(lèi)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(lèi)似核小體結(jié)構(gòu)。（4）有類(lèi)似真核細(xì)胞的核糖體：多數(shù)古細(xì)菌類(lèi)的核糖體較真細(xì)菌有增大趨勢(shì)，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(lèi)的核糖體的蛋白質(zhì)合成。（5）5SrRNA：根據(jù)對(duì)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(lèi)，而真細(xì)菌卻與之差距甚遠(yuǎn)。5SrRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究也說(shuō)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(zhǎng)因子等分析，也提供了以上類(lèi)似依據(jù)，說(shuō)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(lèi)更為密切。第三節(jié)真核細(xì)胞基本知識(shí)概要

真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系細(xì)胞的大小及其分析細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較一.真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系（一）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)

核膜雙層膜葉綠體線粒體細(xì)胞膜液泡單層膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體

（二）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)

染色體核糖體核仁

（三）由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)

微絲胞質(zhì)骨架微管中間絲微梁核纖層核骨架核基質(zhì)

二.細(xì)胞的大小及其分析

各類(lèi)細(xì)胞直徑的比較1.細(xì)胞大小和生物體大小的關(guān)系

同類(lèi)型細(xì)胞的體積一般是相近的,不依生物個(gè)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。

例外：某些不同來(lái)源的細(xì)胞大小變化很大,如人的卵細(xì)胞直徑只有0.1mm,而鴕鳥(niǎo)的卵細(xì)胞的直徑則有5cm.

2.細(xì)胞體積守恒定律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(wú)關(guān),把這種現(xiàn)象為“細(xì)胞體積的守恒定律”。

細(xì)胞維持體積相對(duì)恒定的因素A.細(xì)胞體積與群體器官的表面積成反比細(xì)胞越小,它的表面積與體積的比越大，又稱(chēng)為比表面積。B.細(xì)胞體積的大小受核質(zhì)比的制約VnNp=---------Vc-Vn細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系

c.細(xì)胞體積與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交流運(yùn)輸?shù)年P(guān)系

一些重要的分子在細(xì)胞內(nèi)的拷貝數(shù)很少，當(dāng)細(xì)胞體積增大時(shí)，這些分子的濃度就越來(lái)越稀釋?zhuān)恍┲匾纳磻?yīng)需要一定的濃度才能進(jìn)行，所以細(xì)胞內(nèi)分子濃度就成了細(xì)胞體積無(wú)限增大的一個(gè)限制因素。細(xì)胞不僅對(duì)其體積的增大有限制，而且對(duì)細(xì)胞變小也有限制。為什么？一個(gè)生活細(xì)胞要維持正常的獨(dú)立生活功能，最低限度需要500～1000種不同類(lèi)型的酶和蛋白質(zhì)。三.細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞腺細(xì)胞細(xì)胞體積大小與生命活動(dòng)的關(guān)系四.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

功能上的共同點(diǎn)∶結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn):都是生命的基本結(jié)構(gòu)單位都有細(xì)胞膜都能進(jìn)行分裂都有DNA和RNA都能遺傳都有核糖體若是從進(jìn)化上進(jìn)行比較，你能說(shuō)些什么？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

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的根本區(qū)別細(xì)胞膜系統(tǒng)的分化、演變。遺傳信息量與遺傳裝置的擴(kuò)增與復(fù)雜化的區(qū)別。真核細(xì)胞的體積比原核細(xì)胞大，并有復(fù)雜的骨架系統(tǒng)。五.植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較

細(xì)胞壁

液泡

葉綠體

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

病毒的基本知識(shí)

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)系一.病毒的基本知識(shí)

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；

類(lèi)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；

1.病毒的基本特征是一類(lèi)非細(xì)胞形態(tài)的微生物，特征：?①個(gè)體微小，可通過(guò)濾菌器，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見(jiàn)，一般在20~30nm之間；?②核酸為DNA或RNA，沒(méi)有含兩種核酸的病毒；?③專(zhuān)營(yíng)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。2.病毒的結(jié)構(gòu)

由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)衣殼(capsid)所構(gòu)成，稱(chēng)核衣(nucleocapsid)。包膜：由包膜小體形成，成分為脂類(lèi)與糖類(lèi)，對(duì)有機(jī)溶劑敏感。各種病毒所含的遺傳信息量不同，少的只含有3個(gè)基因，多的可達(dá)300個(gè)基因。3.病毒的形態(tài)4.病毒的類(lèi)型根據(jù)寄生的宿主不同分

動(dòng)物病毒植物病毒細(xì)菌病毒根據(jù)核酸類(lèi)型的不同分單鏈DNA病毒雙鏈DNA病毒單鏈RNA病毒雙鏈RNA病毒二.病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）1.病毒侵入細(xì)胞，病毒核酸的侵染吸附（細(xì)胞識(shí)別）主動(dòng)吞飲進(jìn)入殼體裂解釋放核酸

2.病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白合成主要類(lèi)型（1）含DNA分子的病毒病毒宿主病毒DNA進(jìn)入細(xì)胞核早期蛋白抑制宿主細(xì)胞復(fù)制病毒DNA復(fù)制DNAmRNAPr

裝配成新病毒粒子（2）RNA病毒增殖過(guò)程

病毒宿主病毒RNA進(jìn)入細(xì)胞核早期蛋白抑制宿主細(xì)胞復(fù)制病毒RNA復(fù)制RNAmRNAPr

裝配成新病毒粒子(3)引起細(xì)胞轉(zhuǎn)型的RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒宿主病毒RNADNA(cDNA)RNA

裝配成新病毒粒子

mRNA病毒結(jié)構(gòu)Pr

細(xì)胞癌變轉(zhuǎn)型蛋白

3.病毒的裝配、成熟與釋放核酸+蛋白核殼體囊膜無(wú)囊膜的立體對(duì)成型病毒，釋放速快。有囊膜的病毒，以出芽的方式外包細(xì)胞膜，逐步釋放。病毒的裝配類(lèi)型：二十面體對(duì)稱(chēng)、球形對(duì)稱(chēng)、螺旋對(duì)稱(chēng)三.病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系

病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動(dòng)必須要在細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)，病毒與細(xì)胞在起源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點(diǎn)：

生物大分子→病毒→細(xì)胞 病毒

生物大分子細(xì)胞

生物大分子→細(xì)胞