細(xì)胞的基本概念

細(xì)胞的基本概念第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二本章內(nèi)容提要第一節(jié)細(xì)胞的基本特征第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第三節(jié)病毒第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小第五節(jié)細(xì)胞的化學(xué)組成第六節(jié)細(xì)胞的能量代謝與生物催化劑復(fù)習(xí)思考題第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)細(xì)胞的基本特征定義：細(xì)胞是有膜包圍的能獨(dú)立進(jìn)行繁殖的原生質(zhì)團(tuán)。質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)核質(zhì)(nucleoplasm;karyoplasm)

核膜(nuclearenvelope)原生質(zhì)(protoplasm)：指活細(xì)胞的全部活物質(zhì)，包括質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核（或類核）。第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)原生質(zhì)體細(xì)胞質(zhì)質(zhì)膜細(xì)胞核（或類核）細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)細(xì)胞骨架細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞壁細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成圖解：細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞的基本特征第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二(2)具有一層細(xì)胞質(zhì)膜(3)具有一套完整的代謝機(jī)構(gòu)(1)具有一套基因組1.細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)應(yīng)具有的最基本的要素：使細(xì)胞能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動(dòng)通過質(zhì)膜與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和信息交流控制細(xì)胞的遺傳活動(dòng)第一節(jié)細(xì)胞的基本特征第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二枝原體(mycoplast)：最小Φ0.1m，具備了進(jìn)行生命活動(dòng)最基本的三項(xiàng)要素。病毒：體積小（多小于Φ0.1m），缺少進(jìn)行獨(dú)立代謝的某些基因和機(jī)構(gòu)（單獨(dú)存在時(shí)不能自我繁殖，必須依賴于宿主細(xì)胞）。第一節(jié)細(xì)胞的基本特征病毒不是細(xì)胞，只是具有部分生命特征的感染物，最多只能被稱為“半生命”。枝原體是細(xì)胞！第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二2.細(xì)胞區(qū)別于無機(jī)界的最主要的特性：①在結(jié)構(gòu)上具有自我裝配的能力；②在生理活動(dòng)中具有自我調(diào)節(jié)的能力；③在增殖上具有自我復(fù)制的能力。這些特性也可以說是生命的特征，它們的喪失即意味著死亡。第一節(jié)細(xì)胞的基本特征第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系

細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體

細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng)；

細(xì)胞需要和利用能量；

細(xì)胞參與大量機(jī)械活動(dòng)；

細(xì)胞對(duì)刺激作出反應(yīng)；細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；

繁殖和傳留后代；細(xì)胞概念的一些新思考第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立具有細(xì)胞壁和葉綠體對(duì)于某些生物來說卻遇到了分類上的困難：眼蟲(Euglena)有葉綠體卻無細(xì)胞壁;細(xì)菌和真菌雖有細(xì)胞壁但無葉綠體;枝原體既無葉綠體也無細(xì)胞壁。400余萬種生物：一切生物動(dòng)物界植物界沒有細(xì)胞壁和葉綠體早期營(yíng)養(yǎng)方式運(yùn)動(dòng)能力細(xì)胞結(jié)構(gòu)第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二根據(jù)進(jìn)化地位、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、遺傳裝置的類型與主要生命活動(dòng)的方式等H.Ris將細(xì)胞分為原核細(xì)胞（prokaryoticcell)和真核細(xì)胞(eukaryoticcell)。原核細(xì)胞-----原核生物真核細(xì)胞-----真核生物第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二枝原體的遺傳物質(zhì)分布于整個(gè)細(xì)胞中；細(xì)菌的遺傳物質(zhì)則集中在一個(gè)無明確界限的低電子密度的擬核(nucleoid)區(qū)中。原核細(xì)胞中的DNA為裸露的直徑2.5nm的環(huán)狀雙螺旋分子（長(zhǎng)約幾十nm）。一、原核細(xì)胞(Prokaryoticcells)1.原核細(xì)胞最主要的特征是沒有由膜包圍的細(xì)胞核第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二擬核原核細(xì)胞-細(xì)菌的電鏡照片（示擬核）第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立細(xì)菌的三維模式圖第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二大多數(shù)原核細(xì)胞比較小，平均只有1~10m。枝原體、立克次體和鸚鵡熱菌最小只有0.1~0.3m。大的原核細(xì)胞如藍(lán)細(xì)菌中的顫藻(Oscilatoliaprinceps)，直徑可達(dá)60m。有的物種，細(xì)胞分裂后可連成鏈或絲，也有的形成群體。它們的繁殖方式一般為二分裂，也有的產(chǎn)生孢子，少數(shù)行出芽生殖。2.大多數(shù)原核細(xì)胞比較小、繁殖方式簡(jiǎn)單第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二質(zhì)膜內(nèi)為細(xì)胞質(zhì)和擬核，多數(shù)在質(zhì)膜外還有一層硬的細(xì)胞壁。枝原體(mycoplasma)的質(zhì)膜外面沒有細(xì)胞壁，為原生質(zhì)體(protoplast)。如人體中的類胸膜炎球菌(pleuropneumonia-likeorganism)和植物細(xì)胞中的螺原體(spiroplasma,citrii)。3.原核細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立螺原體(一種枝原體)類胸膜炎球菌第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二原核細(xì)胞的質(zhì)膜具有單位膜的典型特征，厚約10nm。某些原核生物的質(zhì)膜在有的部位發(fā)生內(nèi)褶，形成間體(mesosome)(與細(xì)胞呼吸和分裂有關(guān))。大多數(shù)原核生物沒有恒定的內(nèi)膜系統(tǒng)，沒有分區(qū)化（原核細(xì)胞區(qū)別于真核細(xì)胞的重要特征之一）。原核生物的核糖體較小(70S)，直徑約15~20nm，其所含的RNA和蛋白質(zhì)亦不同于真核細(xì)胞。質(zhì)膜是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的一種基本結(jié)構(gòu)，質(zhì)膜遭到破壞后任何細(xì)胞都不能存活。第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立細(xì)菌鞭毛細(xì)菌莢膜第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二真核細(xì)胞最主要的特點(diǎn)是，細(xì)胞內(nèi)由膜間隔成了許多功能區(qū)。二、真核細(xì)胞(eukaryoticcells)第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立其中，核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體在結(jié)構(gòu)上形成了一個(gè)連續(xù)的體系，稱為內(nèi)膜系統(tǒng)。內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞質(zhì)分隔成了一些區(qū)間，即所謂的分區(qū)化(compartmentalization)。最明顯的是含有由膜圍成的細(xì)胞核和細(xì)胞器（線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等）。質(zhì)膜、溶酶體和分泌泡均可看作是內(nèi)膜系統(tǒng)的產(chǎn)物。第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二分區(qū)化是細(xì)胞進(jìn)化高等的特征，它使細(xì)胞的代謝活動(dòng)的效率比原核細(xì)胞大為提高。線粒體和葉綠體則承擔(dān)了一些特殊功能：氧化磷酸化作用主要集中在線粒體中進(jìn)行；第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立植物細(xì)胞的光合作用則集中在葉綠體中進(jìn)行。第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞表面的一層單位膜，特稱為質(zhì)膜真核細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)有如下幾種：1.質(zhì)膜

(plasmamembrane)：第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二核表面是由雙層膜構(gòu)成的核被膜(nuclearenvelope)，核內(nèi)包含有由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的染色質(zhì)(chromatin)。分裂期染色質(zhì)凝縮成短棒狀，稱為染色體(chromosome)。2.細(xì)胞核核仁核孔染色質(zhì)內(nèi)膜外膜第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立(nucleus)第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二存在于質(zhì)膜與核被膜之間的原生質(zhì)稱為細(xì)胞質(zhì)，各種細(xì)胞器與細(xì)胞骨架均存在于細(xì)胞質(zhì)中。除膜圍細(xì)胞器和細(xì)胞骨架外，細(xì)胞質(zhì)的其余部分稱為細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)(cytosol)或胞質(zhì)溶膠（過去曾稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，cytoplasmicmatrix)。3.細(xì)胞質(zhì)第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立(cytoplasm)第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別兩類細(xì)胞在結(jié)構(gòu)、代謝和遺傳活動(dòng)上有很大的差異第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立要點(diǎn)原核細(xì)胞真核細(xì)胞大小大多數(shù)很小(1~10m)大多數(shù)較大(10~100m)細(xì)胞核無膜包圍的細(xì)胞核,為擬核有雙層膜包圍的細(xì)胞核染色體形狀環(huán)狀DNA分子核DNA為線性分子；線粒體和葉綠體DNA為環(huán)狀分子數(shù)目1個(gè)基因連鎖群2個(gè)或多個(gè)基因連鎖群組成DNA裸露或結(jié)合少量蛋白質(zhì)核DNA同組蛋白結(jié)合;線粒體和葉綠體中的DNA裸露DNA序列無或很少重復(fù)序列有重復(fù)序列內(nèi)膜無獨(dú)立的內(nèi)膜有,分化成細(xì)胞器細(xì)胞骨架無普遍存在運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器由鞭毛蛋白絲構(gòu)成簡(jiǎn)單鞭毛由微管構(gòu)成纖毛和鞭毛光合酶的分布質(zhì)膜線粒體和葉綠體（植物）核糖體70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）細(xì)胞壁肽聚糖,蛋白質(zhì),脂多糖,脂蛋白植物細(xì)胞具有纖維素壁基因表達(dá)RNA和蛋白質(zhì)在同一區(qū)間合成RNA在核中合成和加工;蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中合成營(yíng)養(yǎng)方式吸收,有的行光合作用吸收,光合作用,內(nèi)吞細(xì)胞分裂二分裂或出芽增殖有絲分裂或減數(shù)分裂第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二古細(xì)菌古細(xì)菌（archaebacteria）與真核細(xì)胞曾在進(jìn)化上有過共同歷程:

（1）細(xì)胞壁的成分:與真核細(xì)胞一樣。（2）DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌DNA中有重復(fù)序列的存在。存在內(nèi)含子。（3）有類核小體結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌具有組蛋白,有類似核小體結(jié)構(gòu)。（4）核糖體：介于真核細(xì)胞（70-84）與真細(xì)菌（55）之間。（5）5SrRNA：古細(xì)菌與真核生物同屬一類，而真細(xì)菌卻與之差距甚遠(yuǎn)。5SrRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究也說明很多古細(xì)菌與真核生物相似。

除上述各點(diǎn)外，根據(jù)DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA與肽鏈延長(zhǎng)因子等分析，也提供了以上類似依據(jù)，說明古細(xì)菌與真核生物在進(jìn)化上的關(guān)系較真細(xì)菌類更為密切。因此近年來，真核細(xì)胞起源于古細(xì)菌的觀點(diǎn)得到了加強(qiáng)。第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二三、植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞的模式圖植物細(xì)胞的模式圖第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的主要區(qū)別第二節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立要點(diǎn)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞溶酶體圓球體與糊粉粒溶酶體葉綠體有無液泡有無細(xì)胞壁有無第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)細(xì)胞的形狀和大小不同細(xì)胞的形態(tài)千差萬別：呈圓形、橢圓形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形，甚至不定形。一、細(xì)胞的形狀各類細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和所處環(huán)境不同形狀和大小千差萬別第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二單細(xì)胞原核生物往往是單個(gè)細(xì)胞獨(dú)立生活（即使成群體存在，細(xì)胞間的關(guān)系也不密切），每種生物的細(xì)胞往往有自己特有的形狀：如桿菌——桿狀球菌——球狀弧菌——圓弧狀；螺旋體——螺旋狀等第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二單細(xì)胞動(dòng)物或植物的細(xì)胞形狀更復(fù)雜：如草履蟲——鞋底狀；第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小眼蟲——梭形且有長(zhǎng)鞭毛；游撲蟲和鐘形蟲——袋狀；阿米巴——不定形等第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二高等生物是多細(xì)胞有機(jī)體，其細(xì)胞多構(gòu)成了組織，各種細(xì)胞發(fā)生了結(jié)構(gòu)和功能上的分化：細(xì)胞的形狀往往與細(xì)胞執(zhí)行的功能及存在的位置有一定的關(guān)系。高等動(dòng)物：肌肉細(xì)胞：長(zhǎng)條形或長(zhǎng)梭形骨骼肌細(xì)胞紅細(xì)胞：雙面凹圓盤狀有利于O2和CO2氣體的交換第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小紅血細(xì)胞利于收縮功能第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二巨噬細(xì)胞第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二神經(jīng)元細(xì)胞第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二骨細(xì)胞成纖維細(xì)胞軟骨細(xì)胞脂肪細(xì)胞平滑肌細(xì)胞第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小結(jié)締組織中的幾種細(xì)胞類型活細(xì)胞的形狀并不是固定不變的第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二高等植物：篩管細(xì)胞：條形葉表皮保衛(wèi)細(xì)胞：半月形第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小以利于呼吸和蒸騰2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍成一個(gè)氣孔于植物莖部起支持和輸導(dǎo)作用第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一是生物體細(xì)胞的一個(gè)重要特征!活細(xì)胞在體內(nèi)時(shí)的形態(tài)，與細(xì)胞離開有機(jī)體分散存在的形狀差別極大如平滑肌細(xì)胞：離體培養(yǎng)在體內(nèi)呈梭形離體培養(yǎng)時(shí)則呈多角形第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞發(fā)生病變后，也會(huì)發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)上的變化：鐮刀型貧血病人的鐮刀型紅血細(xì)胞正常紅血細(xì)胞第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二如鴕鳥蛋的卵黃,直徑可達(dá)5cm；枝原體卻只有0.1m；人的坐骨神經(jīng)細(xì)胞可長(zhǎng)達(dá)1m。二、細(xì)胞的大小一般說來，真核細(xì)胞的體積要大于原核細(xì)胞，高等動(dòng)物的卵細(xì)胞要大于體細(xì)胞。[卵細(xì)胞是一種特殊類型的細(xì)胞（含有大量卵黃）]大多數(shù)動(dòng)植物細(xì)胞：體積一般在20~30m間。生物體各種細(xì)胞的大小差別很大：第四節(jié)細(xì)胞的形狀和大小第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二病毒(virus)盡管不是細(xì)胞，然而①病毒的某些屬性與細(xì)胞又有一定的共同性(如具有共同的遺傳基礎(chǔ))，研究病毒活動(dòng)可獲得一些有價(jià)值的資料，有助于對(duì)細(xì)胞活動(dòng)機(jī)理的理解。②病毒是寄生性感染物，其宿主是細(xì)胞，病毒的活動(dòng)與細(xì)胞有著密切的關(guān)系。第四節(jié)病毒需在全面介紹細(xì)胞之前先對(duì)病毒進(jìn)行概括性介紹。第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二動(dòng)物病毒植物病毒細(xì)菌病毒——噬菌體DNA病毒RNA病毒據(jù)宿主分據(jù)結(jié)構(gòu)分據(jù)遺傳物質(zhì)分病毒的分類真病毒類病毒蛋白質(zhì)感染子蛋白外殼核酸芯子(核酸)(蛋白)第三節(jié)病毒Prusiner獲得1997年諾貝爾獎(jiǎng)雙鏈DNA單鏈DNA雙鏈RNA侵染性單鏈RNA（+）非侵染性單鏈RNA（-）反轉(zhuǎn)錄病毒單鏈RNA第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二幾種病毒第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二脊髓灰質(zhì)炎病毒第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二煙草花葉病毒第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二痘病毒第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二病毒的形態(tài)第43頁，共49頁，