细胞基础知识

第二章细胞基本知识概要

第一节细胞的基本概念第二节非细胞形态的生命体—病毒及其与细胞的关系第三节原核细胞与真核细胞第四节真核细胞基本知识概要

甘肃农业大学细胞生物学第二章1第一节细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位细胞区别于无机界的主要特征：在结构上具有自我装配的能力；在生理活动中具有自我调节能力；在增殖上具有自我复制的能力。

这些特征也可以说是生命的特征，它们的丧失即意味着死亡。

甘肃农业大学细胞生物学第二章2在前人的著述中，对细胞的概念有着多种定义，最终认为“细胞是生命活动的基本单位”是具有概括性的概念，因此应从以下一些角度去认识细胞作为生命活动基本单位这一概念：

甘肃农业大学细胞生物学第二章31.一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位

甘肃农业大学细胞生物学第二章4高等动植物有机体由无数的功能与形态结构不同的细胞组成，成人的有机体大约含有1014个细胞，人的大脑是由1012的细胞构成的有机体。构成高等生物体的细胞虽然都是高度“社会化”的细胞，但它们保持着形态结构的独立性，每一个细胞具有自己完整的结构体系。2.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

细胞生命活动：以物质代谢为基础；以能量代谢（ATP）为动力；以信息调控为机制。

甘肃农业大学细胞生物学第二章5个体中不同组织的细胞形态3.细胞是有机体生长和发育的基础

甘肃农业大学细胞生物学第二章6精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎

甘肃农业大学细胞生物学第二章74.细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性植物单个的生殖细胞或体细胞，经人工培养与诱导可发育为完整的个体，是细胞全能性有力的证据之一近年来通过哺乳动物已分化的体细胞克隆而被诱导发育为个体的事实，将细胞全能性的研究推向新的高潮，从而可以概括的说，每一种细胞都有发育为个体的潜在能力

甘肃农业大学细胞生物学第二章81996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。2003.2.14.由于肺结核而被安乐死，它的标本于2003年4月9日陈列于苏格兰首都爱丁堡国家博物馆。

甘肃农业大学细胞生物学第二章9克隆羊制备原理细胞生物学第二章10从细胞分离出的任何结构，甚至是保存完好的细胞核与含有遗传信息的叶绿体和线粒体，都不能在体外培养持续生存，并作为生命活动的单位而存在举例：假如我们将10个基因放在试管里，只要条件充分满足它们都可复制与表达，但将10个基因放在细胞内能否表达则取决于细胞整体内环境在时间与空间上严格有序的控制

甘肃农业大学细胞生物学第二章115、没有细胞就没有完整的生命

甘肃农业大学细胞生物学第二章126.关于细胞概念的一些新思考细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系细胞是高度有序的、具有自组装与自组织能力的体系

甘肃农业大学细胞生物学第二章13化学组成上的共性——相似的化学组成组成细胞的基本元素—CHONPSCaK...组成细胞的生物大分子：核苷酸——核糖氨基酸——蛋白质脂肪酸——脂质单糖——多糖

甘肃农业大学细胞生物学第二章14二、细胞的基本共性

细胞结构上的共性所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜所有的细胞都有两种核酸：DNA和RNA，作为遗传信息复制与转录的载体作为合成蛋白质的机器—核糖体存在于一切细胞里，同时在翻译多肽链时与mRNA形成多聚核糖体

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细胞功能上的共性所有细胞的增殖都是以一分为二的方式进行分裂遗传物质在分裂前复制加倍，在分裂时均匀的分配到两个子细胞内，这是生命繁衍的基础与保证

甘肃农业大学细胞生物学第二章16细胞都能进行新陈代谢细胞内有机分子的合成和分解反应都是由酶催化的，即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞代谢包括物质代谢和能量代谢，这也是细胞的基本特性。

甘肃农业大学细胞生物学第二章17细胞都具有运动性所有细胞都具有一定的运动性，包括细胞自身的运动和细胞内的物质运动。

甘肃农业大学细胞生物学第二章18第二节非细胞形态的生命体

—病毒及其与细胞的关系

病毒的定义随着对病毒研究的不断深入，原先对病毒的定义不断地被修改，至今仍无一个科学而严谨的定义。但有一个基本的定义：病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒是由一种核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；它们只能在活细胞内专营性寄生，靠其宿主代谢系统的协助复制核酸、合成蛋白质等组分，然后进行装配得以繁殖；在离体条件下，以无生命的大分子状态长期存在并保持其侵染活性。

甘肃农业大学细胞生物学第二章19

病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：

DNA病毒与RNA病毒

病毒的多样性类病毒（viroid）——仅由感染性的RNA构成；朊病毒（prion）——仅由感染性的蛋白质亚基构成；

病毒的基本知识

甘肃农业大学细胞生物学第二章20病毒的个体特点形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌过滤器；无细胞构造；主要成分仅为核酸和蛋白质；

甘肃农业大学细胞生物学第二章21每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA；根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒与RNA病毒无产能酶系，也无蛋白质合成系统；不存在个体的生长； 细胞内专营性寄生；在离体条件下，以无生命的大分子存在。

甘肃农业大学细胞生物学第二章22病毒的结构包膜（囊膜，被膜；envelop）衣壳(capsid)核酸核酸结合蛋白}核衣壳(nucleocapsid)刺突（spike）衣壳粒(capsome)间质(tegument)

甘肃农业大学细胞生物学第二章23病毒有五种形态：①球形(Sphericity)：大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等；②丝形(Filament)：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒；脊髓灰质炎球形病毒（为二十面体对称）烟草花叶病毒线形病毒（为螺旋对称）流感冒病毒丝状有被膜的病毒

甘肃农业大学细胞生物学第二章24③弹形(Bullet-shape)：形似子弹头，如狂犬病病毒等。④砖形(Brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；⑤蝌蚪形(Tadpole-shape)：如噬菌体。

痘病毒砖形病毒（为复合对称）狂犬病毒子弹形病毒（为螺旋对称）T4噬菌体蝌蚪形病毒（为复合对称）

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病毒在细胞内增殖（复制）病毒侵入细胞---病毒核酸的侵染病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成病毒的装配、成熟与释放

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甘肃农业大学细胞生物学第二章27病毒在细胞内的增殖（复制）

甘肃农业大学细胞生物学第二章28病毒与细胞在起源与进化中的关系病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3种主要观点：

生物大分子→病毒→细胞

病毒

生物大分子细胞

生物大分子→细胞→病毒

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第三节原核细胞与古核细胞原核细胞

20世纪60年代，H.Ris提出将细胞分为两大类：原核细胞和真核细胞大肠杆菌

甘肃农业大学细胞生物学第二章30原核细胞的特点：①遗传信息量少（仅有一个环状DNA）②无核膜将遗传物质与细胞质分开

包括支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与蓝藻等多种庞大的家族。

甘肃农业大学细胞生物学第二章31为什么说支原体是最小最简单的细胞？

支原体很小，直径一般为0.1~0.3μm，仅为细菌的1/10，目前再没有发现比支原体更小更简单的细胞了。支原体尽管为细胞结构却几乎没有什么称得上结构复杂的装置，有细胞膜但是自身不能合成长链脂肪酸和不饱和脂肪酸；有DNA分子却没有细菌一样的核区，而是均匀的分散于细胞内；核糖体是在电子显微镜下唯一可见的细胞内结构；但是它具有细胞的基本形态结构和作为生命活动基本单位存在的特征：具有典型的细胞膜；环状的双螺旋DNA分子，能够指导合成700多种蛋白质；能在培养基上独立生长，以一分为二的方式分裂繁殖，这些都是与其体积、结构相似的立克次氏体及衣原体等所不具备的（它们都不能在培养基上独立生活，而必须在活细胞内寄生生活）。因此，可以说支原体是最小最简单的生命单位。

甘肃农业大学细胞生物学第二章32细菌（bacteria）主要来自对大肠杆菌（E.coli）的研究。细菌是原核细胞的典型代表，特点是：无典型的细胞核，有细胞壁，细胞质中除核糖体外无其它细胞器。细菌细胞的表面主要是指细胞膜、细胞壁及其特化结构：中膜体、荚膜与鞭毛等。

甘肃农业大学细胞生物学第二章33原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻细胞膜的主要功能是选择性的交换物质：吸收营养物质，排除代谢废物，并且有分泌与运输蛋白质的作用。中膜体又称间体或质膜体，由细胞膜内陷形成，每个细胞内有一个或多个中膜体，细胞分裂时先形成两个中膜体，然后核物质再一分为二。

甘肃农业大学细胞生物学第二章34荚膜是某些细菌表面的特殊结构，是位于细胞壁表面的一层松散的粘液物质，对细胞具有一定的保护作用，本身还可作为细胞的营养物质，在营养缺乏时能被细菌所利用。鞭毛是某些细菌的运动器官，是一种称为鞭毛蛋白的弹性蛋白所构成。

甘肃农业大学细胞生物学第二章35

细菌的结构

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甘肃农业大学细胞生物学第二章37细菌的鞭毛大肠杆菌的菌毛一分为二的分裂方式

甘肃农业大学细胞生物学第二章38肺炎支原体衣原体附着在内皮细胞表面的立克次氏体和细胞内包含立克次氏体的内吞体

甘肃农业大学细胞生物学第二章39

蓝藻（Blue-greenalgae）又称蓝绿藻或蓝细菌，是绿色植物中最原始的自养类型，含有兰色素、红色素、黄色素、叶绿素等，故不一定都是兰色。项圈藻

甘肃农业大学细胞生物学第二章40中心质：在光镜下可以观察到蓝藻细胞中央部位较周围原生质明亮，是遗传物质DNA所在部位，它相当于细菌的核区，称为中心质或中央体。光合（作用）片层：位于细胞质部分的同心环样的膜片层结构，上面规则地排列着直径约35nm左右的小体，称为藻胆蛋白体。

甘肃农业大学细胞生物学第二章41

甘肃农业大学细胞生物学第二章42古核细胞（古细菌）古细菌可能是细胞生存的最为原始的类型。古细菌是20世纪80年代出现的名称，是在特殊条件（高温、高盐）下生存的一类细菌。随着进化分子生物学和进化细胞生物学的兴起，设想古细菌可能在细胞起源与进化中有重要角色。近年研究发现，古核细胞与真核细胞曾在进化上有着共同历程。

甘肃农业大学细胞生物学第二章43

第四节真核细胞基本知识概要

甘肃农业大学细胞生物学第二章44真核细胞内的结构体系归纳起来可分为三大系统生物膜体系遗传信息表达体系细胞骨架体系一、以脂质和蛋白质成分为基础的生物膜结构系统主要功能：保证物质的交换与跨膜运输，信息与能量的传递和化学反应的进行。生物膜为生命的化学反应提供了表面，绝大多数酶定位在膜上，绝大多数生化反应在膜的表面进行；细胞内部由双层核膜将细胞分为两大结构与功能区域—细胞质与细胞核；在细胞质内以膜的分化为基础形成很多重要的细胞器，如叶绿体、线粒体、高尔基体、溶酶体等都为生物膜构建的封闭集团。

甘肃农业大学细胞生物学第二章45二、以核酸（DNA和RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息的表达载体主要功能：执行细胞的遗传信息储存与复制、核酸转录与蛋白质翻译的体系

甘肃农业大学细胞生物学第二章46三、由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架结构主要功能：对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用，细胞内大分子的运输，细胞的运动与细胞器的位移，细胞信息的传递、基因表达、蛋白合成、细胞分裂与分化等重要的生命活动都与细胞骨架关系密切

甘肃农业大学细胞生物学第二章47细胞的大小及分析

细胞的大小是怎样决定的呢？细胞的核质比与细胞大小有关，决定细胞上限。

因为一个细胞核内所含的遗传信息量是有限的，能控制细胞质的活动也是有限的，所以细胞质的体积不能无限增大。

甘肃农业大学细胞生物学第二章48原核细胞多在1—10或1—5μm，细菌多在3—4μm，支原体只有0.1μm。动物细胞多在（10—100μm，20—30μm，15—70μm）。最大的细胞要属鸵鸟卵细胞5cm。细胞的相对表面积与细胞大小有关。

细胞体积越大，相对表面积就越小，细胞与外界环境交换物质的能力就越小细胞内物质的交流与细胞大小有关。

细胞体积越大，就会影响物质传递与交流的速度，细胞内部的生命活动就不能灵敏的调控与缓冲

甘肃农业大学细胞生物学第二章49当细胞增大到一定程度时，质膜的表面积就不适应细胞进行内外物质的交换，细胞为了维持一个最佳的生存条件，必需维持最佳的表面积，从而限制了体积的无限增大。

甘肃农业大学细胞生物学第二章50细胞形态结构与功能的关系——相关性与一致性

符合生物漫长进化的过程

哺乳动物红细胞呈扁圆形，体积很小，内无核，无其他细胞器，这些都与红细胞交换O2和CO2的功能密切相关；

细胞质内的内质网与高尔基体必然很发达，因为要保证蛋白质高速度的合成与加工，供能的细胞器—线粒体的数量必然很多，而且分布在内质网附近，核仁的体积一般较大，因为要保证生产足够的核糖体。

甘肃农业大学细胞生物学第二章51

植物细胞与动物细胞的比较细胞器动物细胞植物细胞细胞壁无有叶绿体无有液泡无有溶酶体有无圆球体无有乙醛酸循环体无有通讯连接方式间隙连接胞间连丝中心体有无胞质分裂方式收缩环细胞板

甘肃农业大学细胞生物学第二章52植物细胞特有结构细胞壁：在细胞分裂过程中产生的，主要成分是果胶质，并且在细胞壁的间隙可以形成植物细胞