《细胞生物学基础》课件第二章

细胞生物学基础第二章细胞基本知识概要

第一节细胞的基本概念

一、细胞是生命活动的基本单位

1.细胞是构成有机体的基本单位有机体除了最低等的类型（病毒）以外，都是由细胞构成的。单细胞有机体的个体就是一个细胞，一切生命活动都由这一个细胞来承担；多细胞有机体是由许多形态和功能不同的细胞组成，在整体中，各个细胞进行分工并各自行使特定的功能，同时，细胞间又存在着结构上和功能上的密切联系，它们相互依存，彼此协作，共同保证有机体进行正常的生命活动。

第一节细胞的基本概念2.细胞是代谢和功能的基本单位在有机体的一切代谢活动与执行功能过程中，细胞都呈现出一个独立的、有序的、自我调节的代谢体系，生物体的一切生命活动都是以细胞为单位来实现的。3.细胞是有机体生长和发育的基础有机体的生长与发育是依靠细胞的增殖、分化与凋亡来实现的，因此不管这些过程如何的复杂，细胞仍是生长与发育的基础。4.细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性每一个细胞，不论单细胞生物或多细胞生物的细胞，结构简单或复杂的细胞，低等生物或高等生物的细胞，未分化或分化的细胞，性细胞或体细胞都包含着全套的遗传信息，这就说明它们具有遗传的全能性。第一节细胞的基本概念二、细胞的基本共性1.具有细胞膜所有的细胞表面均有由一层脂类和蛋白质组成的生物膜，称为细胞膜（cellmembrane）。细胞膜的存在，使细胞与周围环境保持相对的独立性，并形成相对稳定的细胞内环境。在细胞与周围环境进行物质交换和信号传递过程中起着决定的作用。2.具有DNA或RNA细胞内最重要的物质就是遗传物质DNA。在真核细胞中，DNA被包裹在细胞核内，而原核细胞的DNA是裸露的，没有核膜包裹，称为拟核。DNA是遗传信息的载体，能够被转录成RNA，进行蛋白质的合成。第一节细胞的基本概念3.具有核糖体一切细胞内均存在着合成蛋白质的基本结构体——核糖体，包括最简单的支原体都含有核糖体。核糖体是合成蛋白质的机器，在细胞遗传信息的传递中起重要的作用。4.以一分为二的方式进行分裂所有细胞均以一分为二的分裂方式进行增殖。为保证新产生的子细胞具有与亲代相似的遗传性，细胞在分裂前遗传物质都要复制，并在分裂时均等分配给每个子细胞。第一节细胞的基本概念三、细胞的大小和形态1.细胞的大小生物体中各种细胞的大小相差悬殊。大的如鸵鸟蛋的卵细胞，直径可达5cm，而最小的支原体只有0.1m。但不论动物种类的差异多大，同一器官或组织的细胞大小是在一个恒定的范围之内。大象与小鼠的体格大小悬殊，但二者同一器官或组织的细胞大小却无明显差异。器官的总体积与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系可称之为“细胞体积的守恒定律”。2.细胞的形态细胞的形态有球形、星形、扁平、立方形、长柱形、梭形等。形态的多样性与细胞的功能特点和分布位置有关。如起支撑作用的网状细胞呈星形，在血液中活动的白细胞多呈球形，能收缩的肌细胞呈长梭形或长圆柱状，具有接受刺激和传导冲动的神经细胞则多突起。一般规律是，细胞的分化程度越高，其形态与功能的相关性就越强。第一节细胞的基本概念四、细胞的一般结构和化学成分细胞作为一个形态整体，结构紧密，完成了生长、发育、分化和生理活动等一系列过程，它的一般结构分为细胞膜、细胞质和细胞核（或类核）。其中细胞质包括细胞器、细胞质溶液、细胞骨架。细胞是由多种化学物质组成的，这些物质可以分为两大类：无机物和有机物。无机化合物主要是水和无机盐。其中水是最主要的成分，约占细胞物质总含量的70～80%。细胞中的所有反应都是在水中进行的，所以水是细胞生命活动的介质。有机化合物含有蛋白质、糖类、脂类、核酸等。

第二节原核细胞与真核细胞一、原核细胞原核细胞（prokaryoticcell）主要特征是没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁。这类细胞最基本的特点可以概括为两点：（1）遗传的信息量小，遗传信息载体仅为一个环状DNA；（2）细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器与细胞核膜。原核细胞的体积一般很小，直径由0.2至10m不等。原核细胞也有质膜，其结构和化学组成与真核相似，但其脂膜外侧有一层坚固的细胞壁，主要由蛋白质和多糖组成，具有维持细胞形态和保护的作用。自然界中由原核细胞构成的生物称为原核生物（prokaryotes）。原核生物中常见的有支原体、衣原体、细菌和蓝藻等。第二节原核细胞与真核细胞1.最小、最简单的细胞——支原体支原体（mycoplasma）是目前发现的最小最简单的细胞，直径一般是0.1～0.3m，是介于病毒和细菌之间的单细胞生物，营寄生生活。支原体没有细胞壁，有磷脂和蛋白质构成的细胞膜，形态多样。胞质内有分散的环状DNA分子，无蛋白质结构，更无核膜包围。核糖体是胞内唯一可见的细胞器（图2-1）。支原体没有鞭毛，无活动能力，可以通过分裂法繁殖，也有进行出芽增殖的。第二节原核细胞与真核细胞图2-1支原体模式图（引自翟中和，2000）

第二节原核细胞与真核细胞2.细菌和蓝藻（1）细菌细胞

细菌（bacteria）是原核生物的主要代表，细菌根据外形分为3种形态：球状或椭圆形称为球菌，杆状或圆柱形称为杆菌，螺旋形或弧形称为螺旋菌。绝大多数细菌的直径大小在0.5～5.0m之间，当然还有极少的巨型细菌。图2-2细菌模式图（引自翟中和，2000）第二节原核细胞与真核细胞（2）蓝藻细胞

蓝藻（blue-greenalgae）又称蓝细菌，是一类含有叶绿素a、具有放氧性光合作用的原核生物。大多生于淡水，少数生于海洋中，蓝藻能适应多种环境，在腐烂物质、污水中常有很多蓝藻。蓝藻有单细胞的，也有多细胞长丝状的（如头发菜），其体积比其它原核细胞大得多，直径一般在10m左右。和细菌一样，蓝藻细胞没有核，只有一个环状双链DNA分子，蓝藻细胞表面都有胶质外鞘，易被碱性染料着色，鞘对于蓝藻抵抗不利环境很重要。由于蓝藻能进行光合作用，细胞质内分布大量的光合片层和光合色素，如蓝色体（图2-3）。第二节原核细胞与真核细胞图2-3蓝藻细胞模式图（引自翟中和，2000）第二节原核细胞与真核细胞二、真核细胞与原核细胞一样，所有的真核细胞(eukaryoticcell)都含有核糖体并有质膜包裹。但真核细胞比原核细胞复杂得多，它有一个由核膜包围的典型的细胞核，这样在细胞内部就分为细胞核和细胞质两大部分。核内具有结构复杂的染色质（chromatin）和核仁（nucleolus）；在细胞质中除核糖体外，还具有许多细胞器，像内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。真核细胞中最大最重要的细胞器是细胞核，直径约5m，DNA分子呈线状而不是环状，包含着细胞的遗传信息。

第二节原核细胞与真核细胞

1.真核细胞的基本结构真核细胞是以生物膜的进一步分化为基础，使细胞内部构建成许多更为精细的具有专门功能的结构单位。（1）细胞膜细胞表面的一层膜，为一层单位膜，又称为质膜。（2）细胞核

细胞中由膜围成的主要细胞器是细胞核。核表面有双层构成的核被膜，核内含有由DNA和蛋白质构成的染色体，染色体的数目因物种不同而不同，但各物种都有自己固定的染色体数。核内还含有一个至数个小球结构，称为核仁。第二节原核细胞与真核细胞（3）细胞质

在质膜与核被膜之间的原生质为细胞质，各种细胞器均存在于细胞质中。细胞质中主要的细胞器有：①线粒体除一些厌氧原生动物外，真核细胞均含有由双层膜围成的与能量代谢有关的线粒体。线粒体的主要作用是合成ATP。②叶绿体

植物细胞中与光合作用有关的双层膜小体，称为叶绿体。其主要作用是将光能转化成化学能，它和线粒体均称为能量转化细胞器。③高尔基体由成摞的扁囊和小泡组成，与细胞的分泌活动和溶酶体的形成有关。④内质网由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构，分为糙面内质网和光面内质网两种类型。⑤溶酶体动物细胞中含有多种酸性水解酶的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内的消化作用。

第二节原核细胞与真核细胞2.植物细胞与动物细胞的比较构成动物与植物有机体的细胞的结构基本相似，最明显的是细胞含有由膜围成的细胞核，另外含有由膜围成的细胞器，如线粒体、内质网及高尔基体等（如图2-4）。其中内质网、高尔基体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。动物细胞的表面没有细胞壁，仅是一层单位膜。细胞内有一个明显可见的细胞核，被两层膜包裹着。动物细胞具有的结构，植物细胞基本都有，但是植物细胞还含有一些独特的结构，包括细胞壁、液泡与叶绿体及其它质体（表2-1）。液泡是由膜包围的封闭结构，内部是水溶液，溶有盐、糖与色素等物质，溶液的浓度可以达到很高的程度。液泡是植物细胞的代谢库，起调节细胞内环境的作用；液泡的另一个作用可作为渗透压计，使细胞保持膨胀的状态。

第二节原核细胞与真核细胞图2-4植物细胞与动物细胞比较的模式图第二节原核细胞与真核细胞表2-1动物细胞与植物细胞的比较第二节原核细胞与真核细胞三、原核细胞与真核细胞的区别表2-2原核细胞与真核细胞的区别第三节非细胞形态的生命体——病毒

一、病毒的形态、结构和类型1.病毒的形态人们在电镜下观察到许多病毒的形态，把病毒分为五种形态：①球形：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：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒，人类流感病毒有时也可形成丝形；③弹形：形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。④砖形：如痘病毒、天花病毒等；⑤蝌蚪形：由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体（图2-5）。第三节非细胞形态的生命体——病毒图2-5病毒的各种结构第三节非细胞形态的生命体——病毒

2.病毒的结构病毒的大小一般在10～30nm之间，没有细胞结构，却有其自身特有的结构，整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。核酸内芯只含一个DNA分子或一个RNA分子。从来没有两种核酸同时存在于一种病毒的情况。这是病毒不同于所有其他生物的一个突出特征。完整的具有感染力的病毒体叫病毒粒子。病毒粒子有两种：一种是不具被膜的裸露病毒粒子；另一种是在核衣壳外面有被膜包围所构成的包膜病毒粒子。寄生在植物体内的类病毒和拟病毒结构更简单，只具RNA，没有蛋白质。3.病毒的类型病毒种类繁多，依其寄生的宿主不同，大体分为细菌病毒（又称为噬菌体）、植物病毒和动物病毒三大类。病毒各有一定的宿主范围，对感染的宿主具有专一性，每种病毒只能感染一种或少数亲缘较接近的生物种类，例如烟草镶嵌病毒只能寄生于烟草；狂犬病毒仅能感染哺乳动物。

第三节非细胞形态的生命体——病毒二、病毒的增殖过程1.病毒对细胞的侵染病毒能否侵染细胞决定于病毒表面的识别结构与特异性的敏感细胞接触时，能否发生互补结合，这是病毒增殖的第一步。但有一种病毒比较特殊，就是痘病毒，它能吸附在任何细胞的任何部位，而不需要特殊的受体。多数动物病毒主要是被细胞以“主动吞引”的方式“吞”入细胞的。噬菌体侵染细胞时，仅将核酸注入细胞，衣壳不进入细胞。病毒进入细胞后，在细胞蛋白水解酶的作用下，衣壳被裂解，释放出核酸，多数DNA病毒的核酸转移到核内进行复制与转录，RNA病毒的核酸则是在胞质内进行复制与转录的。

第三节非细胞形态的生命体——病毒2.病毒核酸的复制、转录和翻译病毒进入宿主细胞后，衣壳裂解释放出核酸物质。病毒核酸能够以自身为模板，利用宿主细胞的代谢系统进行一系列的复制或反转录，进而转录出病毒mRNA，带有遗传信息的mRNA与宿主细胞的核糖体相结合，按病毒的遗传信息，译制病毒的结构蛋白质，这些结构蛋白质和复制的病毒核酸为子代病毒的装配提供了物质基础。在上述过程中，病毒核酸还能够以自身为模板，译制出“早期蛋白质”，它能够关闭宿主细胞的基因调控，抑制宿主细胞本身的核酸的复制、转录以及翻译，使宿主细胞不能按自身的遗传特性进行代谢，而是由病毒核酸所携带的遗传信息所控制。第三节非细胞形态的生命体——病毒3.病毒的装配、成熟和释放大多数的DNA病毒的核酸是在细胞核内复制的，蛋白质是在细胞质中合