分子生物学大学第二章

1、STRUCTURES OF THE CELLSTRUCTURES OF THE CELL 内容提要内容提要 一、细胞基本概念 二、真核细胞 三、原核细胞 四、病毒 一、细胞是生命活动的基本单位？ 第一节：细胞基本概念 二、细胞的形状 单细胞生物细胞的形态通常与单细胞生物细胞的形态通常与细胞外沉积物细胞外沉积物或或细细 胞骨架胞骨架有关，如硅藻呈各种奇异的形态、草履虫有关，如硅藻呈各种奇异的形态、草履虫 像鞋底。像鞋底。 高等生物细胞的形状与高等生物细胞的形状与细胞功能细胞功能及及细胞间的相互细胞间的相互 作用作用有关。如肌肉细胞呈梭形；红细胞为圆盘状；有关。如肌肉细胞呈梭形；红细胞为圆盘状；

2、植物叶表皮的保卫细胞成半月形，植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成个细胞围成 一个气孔，以利于呼吸和蒸腾。一个气孔，以利于呼吸和蒸腾。 草草 履履 虫虫 眼眼 虫虫 钟形钟形 虫虫 植物气孔细胞植物气孔细胞 植物薄壁细胞植物薄壁细胞 木材中的导管木材中的导管 人类红细胞人类红细胞 巨噬细胞巨噬细胞 神经元细胞神经元细胞 三、细胞大小 原核细胞110m，真核细胞1020m。不同细 胞的大小变化很大， 如人的卵细胞的直径只有 0.1mm，而鸵鸟的卵细胞的直径则有5cm。支原 体只有0.1m；人的坐骨神经细胞可长达1m。 人卵与精子 四、细胞体积的守恒定律四、细胞体积的守恒定律 同类型细胞的体

3、积一般是相近的，不依生物个体的同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的 大小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细大小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细 胞、肝细胞的大小基本相同。因此，器官的大小主胞、肝细胞的大小基本相同。因此，器官的大小主 要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与 细胞的大小无关，把这种现象称之为细胞体积的守细胞的大小无关，把这种现象称之为细胞体积的守 恒定律。恒定律。 细胞体积的限制性因素细胞体积的限制性因素： 1、体积与表面积关系 2、核物质 3、细胞内生物分子的浓度 4、细胞内物质的流通运输 5、细胞生命活动

4、必需的生物物质 五、细胞的物质组成五、细胞的物质组成 （一）水和无机盐 （二）有机分子 （三）酶与生物催化剂 （四）萜类和类固醇类（四）萜类和类固醇类 蛋白质蛋白质 核酸核酸 糖糖 脂脂 1、水是原生质最基本的物质 存在方式： 游离水95；结合水5。随着细胞的衰老，细 胞的含水量逐渐下降，活细胞的含水量不低于75 。 作用: 溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质 代谢和形成细胞有序结构。 2、无机盐 约占1。除具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作 用外，还有许多重要的作用。 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、 Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。 阴离子：Cl

5、、PO4和HCO3，其中磷酸根离子 在细胞代谢活动中最为重要：在细胞的能量代 谢中起着关键作用；是核苷酸、磷脂、磷蛋白 和磷酸化糖的组成成分；调节酸碱平衡。 阳离子在细胞中的作用 离子种类在细胞中的作用 Fe2+或Fe3+ 血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白 的成分 Na+维持膜电位 K+ 维持膜电位、参与蛋白质合成和某些酶促合 成 Mg2+叶绿素、磷酸酶、Na+-K+泵 Mn2+肽酶 Cu2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 Co2+肽酶 Mo2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶 Ca2+钙调素、肌动球蛋白、ATP酶 六、细胞的共性六、细胞的共性 1、细胞都具有选择透性的膜结构 2、细胞都具有遗传物质和

6、遗传体系 3、细胞都具有核糖体 4、细胞都能进行新陈代谢 5、细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂 6、细胞都具有运动性 ，包括细胞自身的运动和 细胞内的物质运动 第二节、真核细胞 Eukaryotic cell 一、基本结构 生物膜系统：生物膜系统：细胞膜与内膜细胞膜与内膜 遗传信息系统：遗传信息系统：细胞核和核糖体 细胞骨架系统：细胞骨架系统： 细胞膜骨架细胞膜骨架 细胞质骨架细胞质骨架 细胞核骨架细胞核骨架 Animal cell Plant cell 动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞 细胞壁细胞壁无无有有 叶绿体叶绿体无无有有 液泡液泡无无有有 溶酶体溶酶体有有无无 圆球体圆球体无无有

7、有 乙醛酸循环体乙醛酸循环体无无有有 通讯连接方式通讯连接方式间隙连接间隙连接胞间连丝胞间连丝 中心体中心体有有无无 胞质分裂方式胞质分裂方式收缩环收缩环细胞板细胞板 动物细胞与植物细胞的比较动物细胞与植物细胞的比较 第三节 原核细胞 Prokaryotic cell 没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的 低电子密度区，称为拟核低电子密度区，称为拟核(nucleoid)。 DNA为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋 白，没有恒定的内膜系统，核糖体为白，没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型。型。 原核细胞构成

8、的生物称为原核生物，均为单细胞原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞 生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢 子。子。 一、细菌 是在自然界分布最广、 个体数量最多的有机体。 可分为：球菌、杆菌和 螺旋菌（弧形菌）。 绝大多数细菌的直径在 0.55m之间。 TEM image,Escherichia coli 大肠杆菌大肠杆菌 淋病球菌淋病球菌 肉毒梭菌肉毒梭菌 弧形霍乱菌弧形霍乱菌 1、细胞壁细胞壁：厚度一般：厚度一般15-30nm。主要成分是肽聚糖。主要成分是肽聚糖。 2、细胞膜细胞膜： 厚约厚约810nm，外侧紧贴细胞壁。具多能性。一些革

9、兰，外侧紧贴细胞壁。具多能性。一些革兰 氏阳性菌质膜内褶形成小管状结构，称为间体氏阳性菌质膜内褶形成小管状结构，称为间体 (mesosome) ，因其与，因其与DNA有联系，推测可能起有联系，推测可能起DNA 复制的支点作用。复制的支点作用。 白喉杆菌的间体白喉杆菌的间体 3、拟核：无核膜，、拟核：无核膜，DNA分子裸露，所含的遗传信息分子裸露，所含的遗传信息 量可编码量可编码20003000种蛋白质，空间构建十分精简。种蛋白质，空间构建十分精简。 4、核糖体：部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细、核糖体：部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细 胞质中。约含胞质中。约含500050000个。沉降

10、系数个。沉降系数 为为70S。 5、质粒、质粒(plasmid) ： 除核区除核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子，外，可进行自主复制的遗传因子， 是裸露的环状是裸露的环状DNA分子，所含遗传信息量为分子，所含遗传信息量为 2200个基因，能进行自我复制，有时能整合到个基因，能进行自我复制，有时能整合到 核核DNA中去。质粒常用作基因重组与基因转移的中去。质粒常用作基因重组与基因转移的 载体。载体。 6、荚膜：荚膜：细菌最外表的一层细菌最外表的一层 多糖类物质，边界明显的称多糖类物质，边界明显的称 荚膜荚膜（capsule）。）。 功能：抵御不良环境；保护功能：抵御不良环境；保护 自身不受吞

11、噬；选择性的粘自身不受吞噬；选择性的粘 附到特定细胞的表面上。附到特定细胞的表面上。 Negative stained bacteria 7、鞭毛鞭毛：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛 蛋白的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的蛋白的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的 鞭毛。鞭毛。 8、菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜、菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜 观察。与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，观察。与细菌运动无关，根据形态、结构和功能， 分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与细菌吸附和分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与细菌吸附和 侵染宿主

12、有关，后者为中空管子，与传递遗传物侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物 质有关。质有关。 9、繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些细菌处于不、繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些细菌处于不 利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又称芽利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又称芽 孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。 分裂中的链球菌分裂中的链球菌分裂中的大肠杆菌分裂中的大肠杆菌 二、支原体 mycoplasma 为什么说支原体是最小最简单的细胞？为什么说支原体是最小最简单的细胞？ 肺炎支原体 三、蓝藻三、蓝藻 又称蓝细菌，是最简单的自养生物。它的光合作又称蓝细菌，是

13、最简单的自养生物。它的光合作 用类似于高等植物用类似于高等植物 ，而不同于光合细菌。没有叶，而不同于光合细菌。没有叶 绿体，但有质膜内陷形成的捕光装置。绿体，但有质膜内陷形成的捕光装置。 DNA分子环状，但遗传信息量很大，可与高等植分子环状，但遗传信息量很大，可与高等植 物相比。物相比。 体积比其它原核细胞大得多，直径约体积比其它原核细胞大得多，直径约10m左右，左右， 甚至可达甚至可达70bm (颤藻颤藻)。 Cyanobacteria 原核与真核细胞的区别？原核与真核细胞的区别？ （基本结构与遗传系统）（基本结构与遗传系统） 第四节 病 毒 Virus 判断病毒是细胞形态的生命体 吗？为什

14、么？ 病毒结构、生命活动特点病毒结构、生命活动特点 Lambda Bacteriophage DNA (TEM x153,000) 一、病毒的结构一、病毒的结构 由核酸由核酸(DNA或或RNA) 和和蛋白质衣壳蛋白质衣壳(capsid)所构所构 成。成。 且只带有且只带有DNA或或RNA。 各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个个 基因，多的可达基因，多的可达300个基因。个基因。 根据病毒所含的核酸的性质和状态不同，可将病毒 分为6类： 双链DNA+mRNA蛋白质，如天花病毒 单链+DNADNA+RNA蛋白质，如细小 DNA病毒。 3、双链RNA

15、+mRNA蛋白质，如呼肠孤病毒。 4、单链、单链+RNARNA+RNA蛋白质脊髓灰质蛋白质脊髓灰质 炎病毒。炎病毒。 5、单链、单链RNA+RNA+蛋白质，如流感病毒、狂蛋白质，如流感病毒、狂 犬病毒。犬病毒。 6、单链、单链+RNADNADNA+mRNA蛋白质，蛋白质， 即逆转录病毒（即逆转录病毒（retrovirus）又称）又称RNA肿瘤病毒肿瘤病毒 (oncornavirus)。 有的病毒衣壳外面尚有一层被膜被膜(envelope)，进入 宿主细胞时起着关键作用。 组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒壳微粒(capsomer)。病 毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，便可 完成自我装配。一个成熟有感染性的病毒颗粒称 “病毒体”（virion）。其装配形式有二十面体对二十面体对 称称、螺旋对称螺旋对称和复合对称复合对称三种类型。 Viruses 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 球形病毒球形病毒 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 线形病毒线形病毒 痘病毒痘病毒 砖形病毒砖形病毒 狂犬病毒狂犬病毒 子弹形病毒子弹形病毒 有被膜 T4T4噬菌体 噬菌体 蝌蚪形病毒蝌蚪形病毒 流感冒病毒流感冒病毒 丝状有被膜的病