非细胞生物.与细胞生物docx.doc

一、 非细胞生物病毒病毒是一种具有细胞感染性的亚显微粒子，它实际上就是由一个保护性的外壳包裹的一段DNA或者RNA，借由感染的机制。这些简单的生物体可以利用宿主的细胞系统进行自我复制，1 但无法独立生长和复制。同时，也能在细胞外保持极强的生命力。病毒可以感染所有的具有细胞的生命体。第一个已知的病毒是烟草花叶病毒，由马丁乌斯贝杰林克于1899年发现并命名，2 如今已有超过5000种类型的病毒得到鉴定。3 研究病毒的科学被称为病毒学，是微生物学的一个分支。病毒由两到三个成份组成：病毒都含有遗传物质（RNA或DNA，只由蛋白质组成的朊病毒并不属于病毒4）；所有的病毒也都有由蛋白质形成的衣壳，用来包裹和保护其中的遗传物质；此外，部分病毒在到达细胞表面时能够形成脂质的包膜环绕在外。病毒的形态各异，从简单的螺旋形和正二十面体形到复合型结构。病毒颗粒大约是细菌大小的百分之一。5 病毒的起源目前尚不清楚，不同的病毒可能起源于不同的机制：部分病毒可能起源于质粒（一种环状的DNA，可以在细胞内复制并在细胞间进行转移），而其他一些则可能起源于细菌。病毒的传播方式多种多样，不同类型的病毒采用不同的方法。例如，植物病毒可以通过以植物汁液为生的昆虫，如蚜虫，来在植物间进行传播；而动物病毒可以通过蚊虫叮咬而得以传播。这些携带病毒的生物体被称为“载体”。流感病毒可以经由咳嗽和打喷嚏来传播；诺罗病毒则可以通过手足口途径来传播，即通过接触带有病毒的手、食物和水；轮状病毒常常是通过接触受感染的儿童而直接传播的；此外，艾滋病毒则可以通过性接触来传播。并非所有的病毒都会导致疾病，因为许多病毒的复制并不会对受感染的器官产生明显的伤害。一些病毒，如艾滋病毒，可以与人体长时间共存，并且依然能保持感染性而不受到宿主免疫系统的影响，即“病毒持续感染”（viral persistence）。6 但在通常情况下，病毒感染能够引发免疫反应，消灭入侵的病毒。而这些免疫反应能够通过注射疫苗来产生，从而使接种疫苗的人或动物能够终生对相应的病毒免疫。像细菌这样的微生物也具有抵御病毒感染的机制，如限制修饰系统。7抗生素对病毒没有任何作用，但抗病毒药物已经被研发出来用于治疗病毒感染。8二、细胞生物 古菌域 细菌域 真核域o 真菌界o 原生生物界o 植物界o 动物界细胞的基本结构和功能植物细胞結構细胞是生物体的构造和生理的基本单位，却不能因此认为所有的生物细胞都相同，即使在同一个个体内，也有因为分化而产生各式各样外观与功能不同的细胞，即使相同种类的细胞，也可能正在执行的生理工作也有差异，但是基本上彼此都有共同的基本构造。细胞壁分类在细菌、真菌、植物的生物，其组成的细胞都具有细胞壁（cell wall），而原生生物则有一部分的生物体具有此构造，但是动物没有。细胞壁是由细胞质的分泌物构成，在电子显微镜的发明之后，有许多的研究因此可以让人们知道，其成分与组成。而细胞壁可以保护细胞减少外界伤害、维持形状，并且避免因为水分过多而胀破。 植物细胞壁主要成分是纤维素，经过有系统的编织形成网状的外壁。可分为中胶层、初生细胞壁、次生细胞壁。中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间，最先形成的间隔，主要成份是果胶质（一种多糖类），随后在中胶层两侧形成初生细胞壁，初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成，如同一条一条的线以接近直角的方式排列，再以木质素等多糖类黏接。 真菌细胞壁则是由几丁质、纤维素等多糖类组成，其中几丁质是含有碳水化合物和氨，性柔软，有弹性，与钙盐混杂则硬化，形成节肢动物的外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体，有保护功能。 细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。细胞膜细胞膜（cell membrane）为细胞与环境之间以及胞器与细胞质之间的分界，能够调节物质的进出，而膜上的蛋白质有许多种类，有的可以适时协助物质进出，有的能够传递讯息，有的则负责防御（免疫系统）的功能。细胞膜（又称原生质膜）为细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生质膜普遍认为由磷脂质双层分子作为基本单位重复而成，其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及与膜蛋白结合的糖和糖脂。 原生质膜是细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。原生质膜通过其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性质，达到有选择性的，可调控的物质运输作用。 更详细的历史、微观构造请参考细胞膜。细胞质(Cytoplasm)细胞膜就像一个塑胶袋一样，装着满满的液状、胶体状的细胞质(cytoplasm)，可粗略分为细胞质基质和胞器。细胞质含有维持生命现象所需要的基本物质，例如糖类、脂质、蛋白质、与蛋白质合成有关的核糖核酸，因此也是整个细胞运作的主要场所，透过细胞膜外接收的讯息、细胞内部的物质，共同调节基因的表现，影响生理活动。另外，细胞质内部也有多种网状构造，称为细胞骨架(Cytoskeleton)，可以协助维持细胞形状，也能引导内部物质的移动，一些细胞骨架会于细胞分裂时，形成可以透过染色而观察的纺锤丝，有一些骨架更能帮助细胞运动。细胞核 (Nucleus)具有双层膜的胞器，细胞核是橾控整个细胞的控掣站，主要携带遗传物质(DNA)，包括染色体（Chromosomes，脱氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白质）、核糖核酸等，核膜上有许多小孔称做核孔，由数十种特殊的蛋白组成特别的构造，容许一些物质自由通过，但是分子量很大的核糖核酸、蛋白质就必须依赖这些蛋白辅助，以消耗能量的主动运输，来往于细胞质跟细胞核之间。细胞分裂的期间可以看到细胞核中最显著的构造核仁，其组成为核糖体RNA，以及合成核糖体所需的蛋白质。除核仁外，细胞核中还有许多其它核细胞器，如柯浩体（Cajal body), PML体等。 有趣的是，有些细胞为了执行特别的工作而没有细胞核：哺乳纲动物的红细胞，为了减少携带的氧气，被红细胞本身消耗，而成熟后就没有细胞核；植物则以筛管、导管、假导管为了运输功能，成熟后没有细胞核。内质网(Endoplasmic reticulum)有一部分的细胞核核膜会向细胞质延伸，形成许多相通的小管与囊袋，构成迷宫状的网络，称为内质网，部分内质网上附着著核糖体(Ribosomes)，称为粗面内质网(粗面内质网(Rough Endoplasmic reticulum)，其他的部分则称为平滑内质网(滑面内质网(Smooth Endoplasmic reticulum)。而平滑内质网上有特殊的酶系统，负责合成脂质，也能够氧化有毒物质以减低毒性，在肝脏协助可调节血糖，在肌肉细胞可储存许多钙离子协助肌肉收缩；粗面内质网则和蛋白质的合成有密切关联，附着在粗面内质网的核糖体所制造的蛋白质，主要运送到膜上，或是分泌出细胞之外。核糖体 (Ribosomes)负责合成蛋白质的胞器，由大、小两个次单元组成，次单元之中有核糖体RNA和核糖体特有的蛋白质，在细胞质中，接受细胞核的遗传讯息、细胞外的刺激讯息，以合成蛋白质，可分为游离核糖体(Free ribosomes)与附着核糖体(Bound ribosomes)，前者所制造之蛋白质专用于细胞质内部（不含胞器内部），后者则先经过内质网腔修饰，以小囊泡运输到高尔基体(Golgi apparatus)做进一步的分类与修饰，完成的蛋白质主要包装在胞器之中、运到膜上、或是运出细胞之外。核仁（nucleolus）是真核细胞间期核中最明显的结构。它位于细胞核中。为生殖做出了贡献，并聚集着核糖体。曾经集合的核糖体从细胞核中出来，进入细胞质。对核仁结构、动态和功能的研究,不仅为早期细胞学家所密切注意,而且在20世纪60年代发现核仁的重要功能以后,也一直受到各相关领域研究者的高度重视。在光镜下的染过色的细胞内,或者相差显微镜下的活细胞中,或者分离细胞的细胞核内,都容易看到核仁,它通常是单一的或者多个匀质的球形小体，呈中圆形或椭圆形的颗粒状结构，没有外膜。高尔基体 (Golgi bodies)高尔基体，是好几个扁平的囊袋相叠而成，而且有固定的方向性，彼此之间并不相通。主要负责蛋白质的修饰、分类与输送，从粗面内质网合成的蛋白质被包在小囊泡中首先送到高尔基体，在这里一些酶会将蛋白质修饰，例如加上一段特别的糖类标记，而许多脂质、糖类也会在这里合成并且修饰，随后再利用小囊泡(vesicles)往外运输。溶体 (Lysosomes)溶体，又称“溶酶体”是单层膜的囊状胞器，内部含有数十种从高尔基体送来的水解酶(hydrolytic enzymes)，这些酶（或是称做酵素）在弱酸的环境之下（通常为PH值5.0）能有效分解生命所需的有机物质，许多透过细胞吞噬的物质，会先形成食泡(Food vacuole)，然后跟溶体融合并且进行消化。另外溶体也对老旧、损坏的胞器和细胞质进行分解，产生的小分子随后可再次被细胞利用，一旦溶体破裂释放出水解酶，细胞就会被分解，许多细胞凋亡的程序都与溶体有关，例如：蝌蚪变成青蛙尾巴的消失、人类胚胎手指的形成。液泡（Vacuole）这是另一种囊状的单层膜胞器，在细胞中扮演不同角色，形状可大可小。通常植物的液泡较大。在原生动物，例如草履虫，液泡扮演伸缩泡的功能，将过多的水分收集并排出体外；大多数植物细胞液泡在细胞成熟后，占有大部分的细胞体积，可以储存水分、存放色素，有些种类植物的液泡更能够协助光合作用的进行，另外液泡也有一个很大的功能：协助细胞往大体积的方向演化同时，能够使得细胞质的表面积变大，有利物质交换。线粒体(Mitochondria)线粒体，又称“线粒体”之所以如此称呼，是因为在显微镜下有两类主要的外观，是一种双层膜的胞器，外膜平滑，内膜则朝内部形成皱折状的构造称为折襞，目的是为了增加生理作用的表面积，折襞之间充满基质，其中有许多的代谢反应进行。整个线粒体主要协助细胞呼吸(cellular respiration），并且产生细胞使用能量最直接的形式，三磷酸腺苷。特别的是线粒体有自己的遗传分子，与细胞核的遗传物质不同，只遗传到这个胞器的子代胞器，而不是子代细胞，能够让线粒体自我分裂增殖，制造本身需要的一些蛋白质，但是仍有一些调节控制的过程受到细胞核的影响，更重要的是，线粒体基因只在