细胞生物学细胞的统一性和多样性学习教案

1、会计学1第一页，共76页。1、一切有机体由细胞构成、一切有机体由细胞构成(guchng)，细胞是构成，细胞是构成(guchng)有机体的基本单位有机体的基本单位 只只有有病病毒毒是是非非细细胞胞(xbo)形形态态的的生生命命体体第1页/共76页第二页，共76页。第2页/共76页第三页，共76页。2、细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞、细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞 是代谢与功能的基本单位。是代谢与功能的基本单位。 细胞表现为严格有序的、自动控制的代谢系统，细胞表现为严格有序的、自动控制的代谢系统，这是由细胞自这是由细胞自 身的装置及其协调性决定的。身的装置及其协调性决定的。3、

2、细胞是有机体生长与发育的基础。、细胞是有机体生长与发育的基础。4、细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。、细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。5、没有细胞就没有完整的生命。、没有细胞就没有完整的生命。 任何破坏细胞结构的完整性，都不能实现细胞完整任何破坏细胞结构的完整性，都不能实现细胞完整的生命活动。的生命活动。 如如10个基因在试管里都能表达，若同样个基因在试管里都能表达，若同样10个基因个基因在细胞内，它们能否表达及表达的程序将受细胞内环境在细胞内，它们能否表达及表达的程序将受细胞内环境在时间在时间(shjin)和空间上严格控制。和空间上严格控制。第3页/共76页第四页，共76页。第

3、4页/共76页第五页，共76页。第5页/共76页第六页，共76页。三、细胞的大小三、细胞的大小(dxio)及体积的恒及体积的恒定定 细胞最为典型的特点是在一个极小的体积中形成极为复杂(fz)而又高度组织化的结构。典型的原核细胞的平均大小在110m之间，而真核细胞的直径平均为330m，一般为1020m 。 细胞(xbo)体积的守恒定律 器官的大小主要决定于细胞(xbo)的数量，与细胞(xbo)的数量成正比，而与细胞(xbo)的大小无关，这种现象称之为细胞(xbo)体积的守恒定律。第6页/共76页第七页，共76页。细胞细胞(xbo)及细胞及细胞(xbo)器的计量单位器的计量单位 有两种计量细胞有两

4、种计量细胞(xbo)大小的单位，微米大小的单位，微米(m)和纳米和纳米(nm)。1m等于等于10-6m， 1nm等于等于10-9m。使用电子显微镜后又提出埃。使用电子显微镜后又提出埃(angstrom，)为超显微结构的计量单位，为超显微结构的计量单位， 1埃埃()=0.1纳米，但并不常用。较大的细胞纳米，但并不常用。较大的细胞(xbo)器通常用器通常用m表示，如细胞表示，如细胞(xbo)核的直径大约核的直径大约是是5-10m，而线粒体的长度大约是，而线粒体的长度大约是2m。DNA的宽度为的宽度为2 nm。第7页/共76页第八页，共76页。第8页/共76页第九页，共76页。核苷酸核苷酸 核酸核酸

5、氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 脂肪酸脂肪酸 脂质脂质单糖单糖(dn tn) 多糖多糖第9页/共76页第十页，共76页。细胞内没有分化为以膜为基础细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门的具有专门(zhunmn)结构与结构与功能的细胞器和细胞核膜。功能的细胞器和细胞核膜。无典型的细胞核，体积小，仅无典型的细胞核，体积小，仅0.2-10um。第10页/共76页第十一页，共76页。一、支原体一、支原体 目前发现的最小、最简单的细胞，直径一般为目前发现的最小、最简单的细胞，直径一般为0.10.3um。DNA以环状双螺旋形式较均匀地分布在细胞内，无以环状双螺旋形式较均匀地分布在细胞内，无核区。核区。指导合成指

6、导合成700多种蛋白质。多种蛋白质。具有一分为二的分裂方式，区别于病毒。具有一分为二的分裂方式，区别于病毒。许多支原体能寄生在细胞内繁殖许多支原体能寄生在细胞内繁殖(fnzh)。无细胞壁无细胞壁,形态可随机变化。形态可随机变化。自身不能合成长链脂肪酸或不饱各脂肪酸，须培养自身不能合成长链脂肪酸或不饱各脂肪酸，须培养基提供。基提供。注：细胞生存与增殖必要条件：细胞膜、核酸和核注：细胞生存与增殖必要条件：细胞膜、核酸和核糖体。糖体。如：拟胸膜肺炎病原体、呼吸道病、关节炎、尿道如：拟胸膜肺炎病原体、呼吸道病、关节炎、尿道炎等。炎等。 第11页/共76页第十二页，共76页。第12页/共76页第十三页，

7、共76页。支原体支原体(mycoplasma) (mycoplasma) ：目前：目前(mqin)(mqin)发现的最简单、发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是惟一一种没有细胞壁的原体积最小的原核细胞，也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞。核细胞。第13页/共76页第十四页，共76页。第14页/共76页第十五页，共76页。大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)第15页/共76页第十六页，共76页。第16页/共76页第十七页，共76页。（2）细菌细胞表面的结构）细菌细胞表面的结构a细胞膜细胞膜 双层，由磷脂和蛋白质组成，具半透性和不对称双层，由磷脂和蛋白质组成，具半透性和不对称性。性。功能（多功

8、能性）：选择性地物质运输；细胞膜含有功能（多功能性）：选择性地物质运输；细胞膜含有丰富的酶系，执行丰富的酶系，执行(zhxng)重要的代谢功能。重要的代谢功能。b中膜体中膜体 又称间质体或质膜体，由细胞膜内陷形成，可能又称间质体或质膜体，由细胞膜内陷形成，可能起起DNA复制的支点作用。细胞分裂时，先形成两个中复制的支点作用。细胞分裂时，先形成两个中膜体，然后核物质一分为二。膜体，然后核物质一分为二。c细胞壁细胞壁 主要成分为肽聚糖。主要成分为肽聚糖。d荚膜荚膜 为位于细胞壁表面的一层粘液物质，主要是由葡为位于细胞壁表面的一层粘液物质，主要是由葡萄糖和与葡萄糖醛酸组成的聚合物。作用：细胞免受萄糖

9、和与葡萄糖醛酸组成的聚合物。作用：细胞免受干燥、保护病原菌免受细胞的吞噬和在营养缺乏时，干燥、保护病原菌免受细胞的吞噬和在营养缺乏时，为细菌提供营养。为细菌提供营养。e鞭毛鞭毛 由鞭毛蛋白的弹性蛋白构成。由鞭毛蛋白的弹性蛋白构成。第17页/共76页第十八页，共76页。（3）细菌细胞核糖体）细菌细胞核糖体 部分附在细胞内侧，大部分游离于细胞质中；部分附在细胞内侧，大部分游离于细胞质中； 核糖体与核糖体与mRNA形成多聚核糖体；形成多聚核糖体； 核糖体沉降系数为核糖体沉降系数为70S，由，由50S和和30S亚基组成亚基组成；（4）细菌细胞核外）细菌细胞核外DNA 即细菌内部的质粒，能自我即细菌内部

10、的质粒，能自我(zw)复制，并可整复制，并可整合到核合到核DNA中。如大肠杆菌性因子（中。如大肠杆菌性因子（f因子）、大肠因子）、大肠杆菌素因子（杆菌素因子（col因子）、抗药性因子（因子）、抗药性因子（r因子）等。因子）等。质粒常用作基因重组与基因转移的载体。质粒常用作基因重组与基因转移的载体。（5）细菌细胞内生孢子）细菌细胞内生孢子 细菌在不利环境或营养耗尽时，易生成内生孢子细菌在不利环境或营养耗尽时，易生成内生孢子，又称芽孢，它为细菌的休眠体，具有较强的抵抗，又称芽孢，它为细菌的休眠体，具有较强的抵抗力。力。第18页/共76页第十九页，共76页。细胞大得多，体积较大直径细胞大得多，体积较

11、大直径约约10m左右，甚至可达左右，甚至可达70m (颤藻颤藻)。第19页/共76页第二十页，共76页。Cyanobacteria第20页/共76页第二十一页，共76页。 第三节第三节 真核细胞基本知识概要真核细胞基本知识概要主要特点主要特点(tdin)：以生物膜为基础进一步：以生物膜为基础进一步分化，分化， 使细胞内部产生许多功能区室，使细胞内部产生许多功能区室， 它它们各自分工负责又相互协调和协作。们各自分工负责又相互协调和协作。两种主要类型：动物细胞和植物细胞。两种主要类型：动物细胞和植物细胞。第21页/共76页第二十二页，共76页。一、真核细胞基本一、真核细胞基本(jbn)结构体系结构

12、体系 真核细胞是三大基本真核细胞是三大基本(jbn)结构体系：结构体系：以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；统；以核酸（以核酸（DNA或或RNA）与蛋白质为主要成分）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统的遗传信息表达系统 ；由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。第22页/共76页第二十三页，共76页。第23页/共76页第二十四页，共76页。第24页/共76页第二十五页，共76页。第25页/共76页第二十六页，共76页。第26页/共76页第二十七页，共76页。二、细胞二、细胞(xbo)的大小及其分析的大小及其分析第

13、27页/共76页第二十八页，共76页。第28页/共76页第二十九页，共76页。 细胞(xbo)的形态结构与功能的具有一致性， 这是生物漫长进化过程的产物。1哺乳动物红细胞：体哺乳动物红细胞：体积很小，直径积很小，直径78m，形如圆盘，中间下凹，边形如圆盘，中间下凹，边缘较厚。它具有弹性和可缘较厚。它具有弹性和可塑性，在通过直径比它还塑性，在通过直径比它还小的毛细血管小的毛细血管(mo x xu un)时，可以改变时，可以改变形状，通过后仍恢复原形形状，通过后仍恢复原形。 第29页/共76页第三十页，共76页。2动物的分泌细胞，如腺细胞（内质网和高尔基动物的分泌细胞，如腺细胞（内质网和高尔基体发

14、达，核仁体发达，核仁(h rn)大）大）吸收表面：形成大量皱褶，内有大量线粒体，增吸收表面：形成大量皱褶，内有大量线粒体，增加跨膜运输的效率以及能量供应。加跨膜运输的效率以及能量供应。分泌表面：形成很多微绒毛，增加表面积，提高分泌表面：形成很多微绒毛，增加表面积，提高 分泌效率。分泌效率。第30页/共76页第三十一页，共76页。内质网：由一层单位膜形成的囊状、泡状和管状内质网：由一层单位膜形成的囊状、泡状和管状结构，由于靠近结构，由于靠近(kojn)(kojn)细胞的内侧，所以称为细胞的内侧，所以称为内质网。根据内质网上是否有核糖体，将它分为内质网。根据内质网上是否有核糖体，将它分为光面内质网

15、和糙面内质网。光面内质网和糙面内质网。 rER rER：合成合成(hchng(hchng) )蛋白质蛋白质的场所的场所 sER sER：合成合成(hchng(hchng) )脂肪的脂肪的场所场所第31页/共76页第三十二页，共76页。高尔基体高尔基体 分为顺面和反面。主要功能是将内质网上合成分为顺面和反面。主要功能是将内质网上合成的蛋白质进行加工的蛋白质进行加工(ji gng)、分类与包装，然后分、分类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定部位或分泌到细胞外。门别类地运送到细胞特定部位或分泌到细胞外。第32页/共76页第三十三页，共76页。第33页/共76页第三十四页，共76页。 精细胞精细胞:

16、 除了携带一套完整的单倍基因组，其他结除了携带一套完整的单倍基因组，其他结构装置主要保证其运动与进入卵内。即鞭毛构装置主要保证其运动与进入卵内。即鞭毛(binmo)和顶体和顶体(类似大溶酶体类似大溶酶体)。卵细胞卵细胞: 预先预先(yxin)储存大量的储存大量的mRNA、蛋、蛋白质与养料，致使细胞体积骤增。白质与养料，致使细胞体积骤增。3生殖细胞：生殖细胞：第34页/共76页第三十五页，共76页。四、原核细胞和真核细胞的比较四、原核细胞和真核细胞的比较(bjio)第35页/共76页第三十六页，共76页。第36页/共76页第三十七页，共76页。第37页/共76页第三十八页，共76页。原核细胞和真

17、核细胞的比较原核细胞和真核细胞的比较(bjio)第38页/共76页第三十九页，共76页。五、植物细胞与动物细胞的比较五、植物细胞与动物细胞的比较相同点：很多重要的细胞器和细胞结构，如相同点：很多重要的细胞器和细胞结构，如细胞膜，核膜细胞膜，核膜(h m)、染色质、核仁、染色质、核仁、线粒体、高尔基体等，具有一分为二的分线粒体、高尔基体等，具有一分为二的分裂方式。裂方式。不同点：植物有细胞壁、液泡、叶绿体等。不同点：植物有细胞壁、液泡、叶绿体等。第39页/共76页第四十页，共76页。第40页/共76页第四十一页，共76页。可由小液泡合并成大液泡。作用：（1）调节细胞内环境；（2）压力渗透计作用。

18、（3）叶绿体具有光合作用，为半自主性细胞器。第41页/共76页第四十二页，共76页。第42页/共76页第四十三页，共76页。液液 泡泡第43页/共76页第四十四页，共76页。第44页/共76页第四十五页，共76页。 对细菌的分子进化研究发现，在一类能够利用二氧化碳和氢气产生对细菌的分子进化研究发现，在一类能够利用二氧化碳和氢气产生甲烷的厌氧细菌以及生长在极浓的盐水中的盐细菌、可以在自然的煤甲烷的厌氧细菌以及生长在极浓的盐水中的盐细菌、可以在自然的煤堆里生长的嗜热细菌、在硫磺温泉中或是堆里生长的嗜热细菌、在硫磺温泉中或是(hu sh)海底火山区生长的海底火山区生长的嗜硫细菌等类群中，核糖体嗜硫细

19、菌等类群中，核糖体RNA（rRNA）的分子序列与一般细菌的）的分子序列与一般细菌的rRNA分子序列十分不同，其相差程度比一般细菌分子序列十分不同，其相差程度比一般细菌rRNA分子序列与真分子序列与真核生物（细胞中含有细胞核的生物）的核生物（细胞中含有细胞核的生物）的rRNA分子序列的差异还要大。分子序列的差异还要大。据此，科学家认为这些据此，科学家认为这些“不一般不一般”的细菌应该代表一个即不同于一般细的细菌应该代表一个即不同于一般细菌也不同于真核生物的生物类群，因此把它们称为古细菌（或古核生菌也不同于真核生物的生物类群，因此把它们称为古细菌（或古核生物），而把一般的细菌称为真细菌（或原核生物

20、）。物），而把一般的细菌称为真细菌（或原核生物）。原 核 细 胞(prokaryotic cell)古 核 细 胞(archaeobacteria)真 核 细 胞(eucaryotic cell)细 胞第45页/共76页第四十六页，共76页。第46页/共76页第四十七页，共76页。第47页/共76页第四十八页，共76页。古细菌、真细菌和真核生物古细菌、真细菌和真核生物(shngw)(shngw)主要特主要特征的比较征的比较古细菌真细菌真核生物核膜核膜无无无无有有细胞器细胞器无无无无有有核糖体核糖体70S（30S、50S）70S（30S、50S）80S（40S、60S）DNA环状，不与蛋白质结合

21、环状，不与蛋白质结合环状，不与蛋白质结合环状，不与蛋白质结合线状，与蛋白质结合线状，与蛋白质结合细胞分裂细胞分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂起始起始tRNA甲硫氨酰甲硫氨酰tRNA甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰tRNA甲硫氨酰甲硫氨酰tRNA5SrRNA有有5个螺旋区个螺旋区有有4个螺旋区个螺旋区有有5个螺旋区个螺旋区细胞壁细胞壁无胞壁酸无胞壁酸有胞壁酸有胞壁酸纤维素和果胶纤维素和果胶光合色素光合色素盐细菌含细菌视紫红盐细菌含细菌视紫红质质光合细菌含细菌叶绿光合细菌含细菌叶绿素素高等植物含叶绿素高等植物含叶绿素a、b能量代谢能量代谢化能无机营养（由甲化能无机营养（由甲烷等）烷等）

22、通过厌氧或有氧呼吸通过厌氧或有氧呼吸获能获能通过氧化磷酸化产通过氧化磷酸化产能能第48页/共76页第四十九页，共76页。第49页/共76页第五十页，共76页。一、病毒的基本知识一、病毒的基本知识病毒（病毒（virus）一个核酸）一个核酸(h sun)分子（分子（DNA或或RNA）与蛋白质构成的复合体。）与蛋白质构成的复合体。病毒是寄生物：没有独立的能量代谢与能量转病毒是寄生物：没有独立的能量代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料，能量化系统，必须利用宿主细胞结构、原料，能量与酶系统进行增殖。与酶系统进行增殖。类病毒（类病毒（viroid）由一个感染性）由一个感染性RNA组成组成朊病毒（

23、朊病毒（prion）又称蛋白质感染因子）又称蛋白质感染因子,仅有感染仅有感染性蛋白质组成性蛋白质组成 注：同一种病毒内两种核酸注：同一种病毒内两种核酸(h sun)不可兼不可兼得。得。第50页/共76页第五十一页，共76页。冠状病毒结构冠状病毒结构(jigu)模模式图式图: S：突起糖蛋白：突起糖蛋白 M： 膜糖蛋白膜糖蛋白E：小包膜蛋白：小包膜蛋白 HE： 血凝素脂酶糖蛋白血凝素脂酶糖蛋白;N： 核衣壳磷蛋白核衣壳磷蛋白 NC： 核衣壳核衣壳第51页/共76页第五十二页，共76页。第52页/共76页第五十三页，共76页。目前亚洲流行目前亚洲流行(lixng)的禽流感病毒基因组模拟图的禽流感病

24、毒基因组模拟图第53页/共76页第五十四页，共76页。第54页/共76页第五十五页，共76页。 RNA双链）双链）第55页/共76页第五十六页，共76页。第56页/共76页第五十七页，共76页。二、病毒二、病毒(bngd)的类型的类型(6类）类）DNA病毒病毒(bngd) 双链双链DNA+mRNA蛋白质蛋白质单链单链+DNA DNA +RNA 蛋白质蛋白质+RNA:指与指导合成的蛋白质在序列上完指与指导合成的蛋白质在序列上完全一致全一致 的的mRNA.第57页/共76页第五十八页，共76页。RNA病毒病毒(bngd) 1.双链双链RNA+mRNA蛋白质蛋白质2.单链单链+RNA -RNA +R

25、NA 蛋白蛋白质质3.单链单链-RNA +RNA 蛋白质蛋白质4.单链单链+RNA -DNADNA +mRNA蛋白质蛋白质(含反转录酶含反转录酶)第58页/共76页第五十九页，共76页。第59页/共76页第六十页，共76页。第60页/共76页第六十一页，共76页。四、病毒在细胞四、病毒在细胞(xbo)内的内的增殖增殖第61页/共76页第六十二页，共76页。病毒的增殖分为病毒的增殖分为4个基本过程个基本过程:1、病毒侵入细胞，病毒核酸的感染、病毒侵入细胞，病毒核酸的感染 病毒对细胞的感染决定于病毒蛋白外壳病毒对细胞的感染决定于病毒蛋白外壳(wi k)同同宿主细胞表面的受体能否特异结合，受体分子是

26、宿主宿主细胞表面的受体能否特异结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。特异性。 多数动物病毒主要以细胞吞饮作用的方式进入，多数动物病毒主要以细胞吞饮作用的方式进入，但有些有包膜的病毒，以其包膜与细胞融合的方式进但有些有包膜的病毒，以其包膜与细胞融合的方式进入，噬菌体仅将核酸注入细胞中。病毒进入细胞后，入，噬菌体仅将核酸注入细胞中。病毒进入细胞后，壳体被裂解。壳体被裂解。注：注：RNA病毒的核酸是在胞质内复制和转录。病毒的核酸是在胞质内复制和转录。 DNA病毒的核酸是在细胞核内复制和转录。病毒的核酸是在细胞核内复制和

27、转录。第62页/共76页第六十三页，共76页。2、病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成、病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成根据核酸类型根据核酸类型(lixng)分：分：DNA病毒（单、双链）病毒（单、双链） RNA病毒（单、双链）病毒（单、双链）单链单链DNA病毒分：侵染性病毒分：侵染性RNA病毒病毒 非侵染性非侵染性RNA病毒病毒 具逆转录酶的单链具逆转录酶的单链RNA病毒病毒 下面以双链下面以双链DNA病毒、单链病毒、单链RNA病毒与单链病毒与单链RNA肿瘤肿瘤病毒为例，叙述复制、转录病毒为例，叙述复制、转录(zhun l)和蛋白质的合成：和蛋白质的合成：第63页/共76页第六十四页，共76

28、页。（1）DNA病毒的复制、转录和蛋白病毒的复制、转录和蛋白(dnbi)质的合质的合成成 DNA病毒进入细胞后，在蛋白病毒进入细胞后，在蛋白(dnbi)水解酶的水解酶的作用下，壳体裂解，释放出作用下，壳体裂解，释放出DNA。 在病毒在病毒DNA指导下，首先翻译出指导下，首先翻译出“早期蛋白早期蛋白(dnbi)”。“早期蛋白早期蛋白(dnbi)”作用：关闭宿主细胞基因调控作用：关闭宿主细胞基因调控，抑制宿主细胞本身的核酸复制与转录，及蛋白，抑制宿主细胞本身的核酸复制与转录，及蛋白(dnbi)质的合成。质的合成。 起病毒特异性聚合酶的作用，以起病毒特异性聚合酶的作用，以病毒病毒DNA为模板复制新的

29、为模板复制新的DNA，并转录成，并转录成mRNA，与宿主核糖体结合，翻译病毒结构蛋白与宿主核糖体结合，翻译病毒结构蛋白(dnbi)。第64页/共76页第六十五页，共76页。第65页/共76页第六十六页，共76页。（3）RNA肿瘤病毒的复制、转录和蛋白质的合成肿瘤病毒的复制、转录和蛋白质的合成 RNA病毒进入细胞后，在酶的作用下，壳体裂解，病毒进入细胞后，在酶的作用下，壳体裂解，释放出释放出RNA。 以病毒以病毒RNA为模板，在反转录酶（本身具有为模板，在反转录酶（本身具有(jyu)）的作用下，反转录出）的作用下，反转录出DNA分子，与宿主细胞染色体的分子，与宿主细胞染色体的DNA结合，又以整合在细胞结合，又以整合在细胞DNA上的病毒上的病毒DNA为模