細胞的統(tǒng)一性與多樣性

第二章細胞的統(tǒng)一性與多樣性

細胞的基本概念

細胞是生命活動的基本單位

細胞概念的一些新思考

細胞的基本共性

原核細胞與真核細胞

原核細胞（Prokaryoticcell）

古細菌（Archaebacteria）

真核細胞基本知識概要非細胞形態(tài)的生命體

病毒及其與細胞的關(guān)系

病毒的基本知識

病毒在細胞內(nèi)增殖（復(fù)制）

病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系第一節(jié)細胞的基本概念一.細胞是生命活動的基本單位

一切有機體都由細胞構(gòu)成，細胞是構(gòu)成有機體的基本單位

細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位

細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性

沒有細胞就沒有完整的生命細胞概念的一些新思考

細胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系

細胞具有高度復(fù)雜性和組織性

細胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體

細胞完成各種化學(xué)反應(yīng)；

細胞需要和利用能量；

細胞參與大量機械活動；

細胞對刺激作出反應(yīng)；

細胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

細胞能進行自我調(diào)控；

繁殖和傳留后代；二.細胞的基本共性

所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細胞膜。

所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA

作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。

作為蛋白質(zhì)合成的機器─核糖體，毫無例外地存在于一切細胞內(nèi)。

所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。第二節(jié)原核細胞與古核細胞

原核細胞（Prokaryoticcell）

原核細胞與真核細胞（Eukaryoticcell）的區(qū)別

古細菌（Archaebacteria）1.基本特點：

沒有核膜，遺傳物質(zhì)集中在一個沒明確界限的低電子密度區(qū)，稱為擬核(nucleoid)。

遺傳的信息量小，由一個環(huán)狀裸露DNA構(gòu)成；

細胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細胞器和細胞核膜。

核糖體為70S型一.原核細胞2.主要代表：

支原體（mycoplast）——最小最簡單的細胞；

細菌

藍藻又稱藍細菌（Cyanobacteria）

（一）支原體mycoplasma◆是最簡單的原核細胞，直徑為0.1～0.3μm;◆具有細胞質(zhì)膜，但沒有細胞壁;◆環(huán)狀雙螺旋DNA，沒有擬核,分子量?。▋H有大腸桿菌的五分之一），合成與代謝很有限。能指導(dǎo)合成750多種蛋白質(zhì);◆唯一的細胞器是核糖體，每個細胞中約有800～1500個;◆具感染性,可在培養(yǎng)基上培養(yǎng);◆培養(yǎng)細胞很容易被支原體污染,污染源主要是血清。ATypicalMycoplasmaCell肺炎支原體的一端有一種特殊的末端結(jié)構(gòu)（terminalstructure），能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細胞表面，與致病性有關(guān)。（二）細菌（三）藍藻三、古細菌（archaebacteria）?具有原核生物的某些特征，無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；?也有真核生物的特征，甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白。?此外，細胞膜中的脂類是不可皂化的，細胞壁不含肽聚糖。?生活在極端環(huán)境中，如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌。古細菌在細胞起源中的地位

古細菌與真核細胞曾在進化上有過共同歷程

主要證據(jù)

一些學(xué)者認為真核細胞起源于古細菌主要證據(jù)（1）細胞壁成分與真核細胞相似，而非由含壁酸的肽聚糖構(gòu)成，因此抑制壁酸合成的鏈霉素，抑制肽聚糖前體合成的環(huán)絲氨酸，抑制肽聚糖合成的青霉素與萬古霉素等對古細菌與真核細胞無作用。（2）DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細菌DNA中有重復(fù)序列的存在。多數(shù)古核細胞的基因組中存在內(nèi)含子。（3）有類核小體結(jié)構(gòu)：古細菌具有組蛋白，而且能與DNA構(gòu)建成類似核小體結(jié)構(gòu)。（4）有類似真核細胞的核糖體：多數(shù)古細菌類的核糖體較真細菌有增大趨勢，含有60種以上蛋白，介于真核細胞（70～84）與真細菌（55）之間?？股赝瑯硬荒芤种乒藕思毎惖暮颂求w的蛋白質(zhì)合成。（5）5SrRNA：根據(jù)對5SrRNA的分子進化分析，認為古細菌與真核生物同屬一類，而真細菌卻與之差距甚遠。5SrRNA二級結(jié)構(gòu)的研究也說明很多古細菌與真核生物相似。

除上述各點外，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與肽鏈延長因子等分析，也提供了以上類似依據(jù)，說明古細菌與真核生物在進化上的關(guān)系較真細菌類更為密切。第三節(jié)真核細胞基本知識概要

真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系細胞的大小及其分析細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

植物細胞與動物細胞的比較一.真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系（一）以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

核膜雙層膜葉綠體線粒體細胞膜液泡單層膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體

（二）以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)

染色體核糖體核仁

（三）由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)

微絲胞質(zhì)骨架微管中間絲微梁核纖層核骨架核基質(zhì)

二.細胞的大小及其分析

各類細胞直徑的比較1.細胞大小和生物體大小的關(guān)系

同類型細胞的體積一般是相近的,不依生物個體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小基本相同。

例外：某些不同來源的細胞大小變化很大,如人的卵細胞直徑只有0.1mm,而鴕鳥的卵細胞的直徑則有5cm.

2.細胞體積守恒定律器官的大小主要決定于細胞的數(shù)量,與細胞的數(shù)量成正比,而與細胞的大小無關(guān),把這種現(xiàn)象為“細胞體積的守恒定律”。

細胞維持體積相對恒定的因素A.細胞體積與群體器官的表面積成反比細胞越小,它的表面積與體積的比越大，又稱為比表面積。B.細胞體積的大小受核質(zhì)比的制約VnNp=---------Vc-Vn細胞表面積與體積的關(guān)系

c.細胞體積與細胞內(nèi)物質(zhì)交流運輸?shù)年P(guān)系

一些重要的分子在細胞內(nèi)的拷貝數(shù)很少，當(dāng)細胞體積增大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應(yīng)需要一定的濃度才能進行，所以細胞內(nèi)分子濃度就成了細胞體積無限增大的一個限制因素。細胞不僅對其體積的增大有限制，而且對細胞變小也有限制。為什么？一個生活細胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度需要500～1000種不同類型的酶和蛋白質(zhì)。三.細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

哺乳動物的紅細胞腺細胞細胞體積大小與生命活動的關(guān)系四.原核細胞與真核細胞的比較

功能上的共同點∶結(jié)構(gòu)上的共同點:都是生命的基本結(jié)構(gòu)單位都有細胞膜都能進行分裂都有DNA和RNA都能遺傳都有核糖體若是從進化上進行比較，你能說些什么？原核細胞與真核細胞基本特征的比較原核細胞與真核細胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達的比較

原核細胞與真核細胞的根本區(qū)別細胞膜系統(tǒng)的分化、演變。遺傳信息量與遺傳裝置的擴增與復(fù)雜化的區(qū)別。真核細胞的體積比原核細胞大，并有復(fù)雜的骨架系統(tǒng)。五.植物細胞與動物細胞的比較

細胞壁

液泡

葉綠體

第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體

—病毒及其與細胞的關(guān)系

病毒的基本知識

病毒在細胞內(nèi)增殖（復(fù)制）

病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系一.病毒的基本知識

病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；

類病毒（viroid）——僅由感染性的RNA構(gòu)成；

朊病毒（prion）——僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；

1.病毒的基本特征是一類非細胞形態(tài)的微生物，特征：?①個體微小，可通過濾菌器，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見，一般在20~30nm之間；?②核酸為DNA或RNA，沒有含兩種核酸的病毒；?③專營細胞內(nèi)寄生生活；?④具有受體連結(jié)蛋白(receptorbindingprotein)，與敏感細胞表面的病毒受體連結(jié)，進而感染細胞。2.病毒的結(jié)構(gòu)

由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)衣殼(capsid)所構(gòu)成，稱核衣(nucleocapsid)。包膜：由包膜小體形成，成分為脂類與糖類，對有機溶劑敏感。各種病毒所含的遺傳信息量不同，少的只含有3個基因，多的可達300個基因。3.病毒的形態(tài)4.病毒的類型根據(jù)寄生的宿主不同分

動物病毒植物病毒細菌病毒根據(jù)核酸類型的不同分單鏈DNA病毒雙鏈DNA病毒單鏈RNA病毒雙鏈RNA病毒二.病毒在細胞內(nèi)增殖（復(fù)制）1.病毒侵入細胞，病毒核酸的侵染吸附（細胞識別）主動吞飲進入殼體裂解釋放核酸

2.病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白合成主要類型（1）含DNA分子的病毒病毒宿主病毒DNA進入細胞核早期蛋白抑制宿主細胞復(fù)制病毒DNA復(fù)制DNAmRNAPr

裝配成新病毒粒子（2）RNA病毒增殖過程

病毒宿主病毒RNA進入細胞核早期蛋白抑制宿主細胞復(fù)制病毒RNA復(fù)制RNAmRNAPr

裝配成新病毒粒子(3)引起細胞轉(zhuǎn)型的RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒宿主病毒RNADNA(cDNA)RNA

裝配成新病毒粒子

mRNA病毒結(jié)構(gòu)Pr

細胞癌變轉(zhuǎn)型蛋白

3.病毒的裝配、成熟與釋放核酸+蛋白核殼體囊膜無囊膜的立體對成型病毒，釋放速快。有囊膜的病毒，以出芽的方式外包細胞膜，逐步釋放。病毒的裝配類型：二十面體對稱、球形對稱、螺旋對稱三.病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系

病毒是非細胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動必須要在細胞內(nèi)實現(xiàn)，病毒與細胞在起源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點：

生物大分子→病毒→細胞 病毒

生物大分子細胞

生物大分子→細胞