细胞的基本概念.ppt

第三章 细胞的基本概念,Chapter 3 Basic Concept of The Cell,本章内容提要,第一节 细胞的基本特征,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,第三节 病毒,第四节 细胞的形状和大小,第五节 细胞的化学组成,第六节 细胞的能量代谢与生物催化剂,复习思考题,第一节 细胞的基本特征,定义：细胞是有膜包围的能独立进行繁殖的原生质团。,原生质(protoplasm)：指活细胞的全部活物质，包括质膜、细胞质和细胞核（或类核）。,细胞的结构组成图解：,细胞,第一节 细胞的基本特征,(2) 具有一层细胞质膜,(3) 具有一套完整的代谢机构,1. 细胞进行生命活动应具有的最基本的要素：,第一节 细胞的基本特征,枝原体(mycoplast)：最小0.1m，具备了进行生命活动最基本的三项要素。,病毒：体积小（多小于0.1m），缺少进行独立代谢的某些基因和机构（单独存在时不能自我繁殖，必须依赖于宿主细胞）。,第一节 细胞的基本特征,病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物，最多只能被称为“半生命” 。,枝原体是细胞！,2. 细胞区别于无机界的最主要的特性：, 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的能力； 在增殖上具有自我复制的能力。,这些特性也可以说是生命的特征，它们的丧失即意味着死亡。,第一节 细胞的基本特征,细胞是多层次非线性的复杂结构体系 细胞具有高度复杂性和组织性 细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体 细胞完成各种化学反应； 细胞需要和利用能量； 细胞参与大量机械活动； 细胞对刺激作出反应； 细胞是高度有序的，具有自组装能力与自组织体系。 细胞能进行自我调控； 繁殖和传留后代；,细胞概念的一些新思考,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,具有细胞壁和叶绿体,对于某些生物来说却遇到了分类上的困难：,眼虫(Euglena)有叶绿体却无细胞壁; 细菌和真菌虽有细胞壁但无叶绿体; 枝原体既无叶绿体也无细胞壁。,400余万种生物：,没有细胞壁和叶绿体,早期,营养方式运动能力细胞结构,根据进化地位、结构的复杂程度、遗传装置的类型与主要生命活动的方式等 H. Ris将细胞分为原核细胞（prokaryotic cell)和真核细胞(eukaryotic cell)。 原核细胞-原核生物 真核细胞-真核生物,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,枝原体的遗传物质分布于整个细胞中；细菌的遗传物质则集中在一个无明确界限的低电子密度的拟核(nucleoid)区中。 原核细胞中的DNA为裸露的直径2.5nm的环状双螺旋分子（长约几十nm）。,一、原核细胞 (Prokaryotic cells),1. 原核细胞最主要的特征是没有由膜包围的细胞核,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,拟核,原核细胞-细菌的电镜照片（示拟核）,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,细菌的三维模式图,大多数原核细胞比较小，平均只有110m。枝原体、立克次体和鹦鹉热菌最小只有0.10.3m。大的原核细胞如蓝细菌中的颤藻(Oscilatolia princeps)，直径可达60m。 有的物种，细胞分裂后可连成链或丝，也有的形成群体。它们的繁殖方式一般为二分裂，也有的产生孢子，少数行出芽生殖。,2. 大多数原核细胞比较小、繁殖方式简单,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,质膜内为细胞质和拟核，多数在质膜外还有一层硬的细胞壁。,枝原体(mycoplasma)的质膜外面没有细胞壁，为原生质体(protoplast)。如人体中的类胸膜炎球菌(pleuropneumonia-like organism)和植物细胞中的螺原体(spiroplasma, citrii)。,3. 原核细胞的形态和结构比较简单,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,螺原体(一种枝原体),类胸膜炎球菌,原核细胞的质膜具有单位膜的典型特征，厚约10nm。某些原核生物的质膜在有的部位发生内褶，形成间体(mesosome) (与细胞呼吸和分裂有关)。 大多数原核生物没有恒定的内膜系统，没有分区化（原核细胞区别于真核细胞的重要特征之一）。 原核生物的核糖体较小(70S)，直径约1520nm，其所含的RNA和蛋白质亦不同于真核细胞。,质膜是细胞进行生命活动的一种基本结构，质膜遭到破坏后任何细胞都不能存活。,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,细菌鞭毛,细菌荚膜,真核细胞最主要的特点是，细胞内由膜间隔成了许多功能区。,二、真核细胞 (eukaryotic cells),第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,其中，核膜、内质网、高尔基体在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。,内膜系统将细胞质分隔成了一些区间，即所谓的分区化(compartmentalization)。,最明显的是含有由膜围成的细胞核和细胞器（线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等）。,质膜、溶酶体和分泌泡均可看作是内膜系统的产物。,分区化是细胞进化高等的特征，它使细胞的代谢活动的效率比原核细胞大为提高。,线粒体和叶绿体则承担了一些特殊功能：氧化磷酸化作用主要集中在线粒体中进行；,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,植物细胞的光合作用则集中在叶绿体中进行。,细胞表面的一层单位膜，特称为质膜,真核细胞的主要结构有如下几种：,1. 质膜 (plasma membrane)：,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,核表面是由双层膜构成的核被膜(nuclear envelope)，核内包含有由DNA和蛋白质构成的染色质(chromatin)。分裂期染色质凝缩成短棒状，称为染色体(chromosome) 。,2. 细胞核,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,(nucleus),存在于质膜与核被膜之间的原生质称为细胞质，各种细胞器与细胞骨架均存在于细胞质中。 除膜围细胞器和细胞骨架外，细胞质的其余部分称为细胞质溶质(cytosol)或胞质溶胶（过去曾称为细胞质基质，cytoplasmic matrix)。,3. 细胞质,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,(cytoplasm),原核细胞与真核细胞的主要区别,两类细胞在结构、代谢和遗传活动上有很大的差异,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,古细菌,古细菌（archaebacteria）与真核细胞曾在进化上有过共同历程:,（1）细胞壁的成分:与真核细胞一样。 （2）DNA与基因结构：古细菌DNA中有重复序列的存在。存在内含子。 （3）有类核小体结构：古细菌具有组蛋白,有类似核小体结构。 （4）核糖体：介于真核细胞（70-84）与真细菌（55）之间。 （5）5S rRNA：古细菌与真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。5S rRNA二级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物相似。 除上述各点外，根据DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA 与肽链延长因子等分析，也提供了以上类似依据，说明古细菌与真核生物在进化上的关系较真细菌类更为密切。因此近年来，真核细胞起源于古细菌的观点得到了加强。,三、植物细胞与动物细胞,动物细胞的模式图,植物细胞的模式图,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,植物细胞与动物细胞的主要区别,第二节 原核细胞与真核细胞概念的确立,第三节 细胞的形状和大小,不同细胞的形态千差万别：呈圆形、椭圆形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形，甚至不定形。,一、细胞的形状,单细胞原核生物往往是单个细胞独立生活（即使成群体存在，细胞间的关系也不密切），每种生物的细胞往往有自己特有的形状：,如杆菌杆状 球菌球状 弧菌圆弧状； 螺旋体螺旋状,等,第四节 细胞的形状和大小,单细胞动物或植物的细胞形状更复杂：,如草履虫鞋底状；,第四节 细胞的形状和大小,眼虫梭形且有长鞭毛；,游扑虫和钟形虫袋状；,阿米巴不定形等,高等生物是多细胞有机体，其细胞多构成了组织，各种细胞发生了结构和功能上的分化：细胞的形状往往与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系。,高等动物：,肌肉细胞：长条形或长梭形,骨骼肌细胞,红细胞：双面凹圆盘状,有利于O2和CO2气体的交换,第四节 细胞的形状和大小,红血细胞,利于收缩功能,巨噬细胞,神经元细胞,骨细胞,成纤维细胞,软骨细胞,脂肪细胞,平滑肌细胞,第四节 细胞的形状和大小,结缔组织中的几种细胞类型,活细胞的形状并不是固定不变的,高等植物：,筛管细胞：条形,叶表皮保卫细胞：半月形,第四节 细胞的形状和大小,以利于呼吸和蒸腾,2个保卫细胞围成一个气孔,于植物茎部起支持和输导作用,形态结构与功能的统一是生物体细胞的一个重要特征!,活细胞在体内时的形态，与细胞离开有机体分散存在的形状差别极大,第四节 细胞的形状和大小,细胞发生病变后，也会发生形态结构上的变化：,镰刀型贫血病人的镰刀型红血细胞,正常红血细胞,如鸵鸟蛋的卵黄, 直径可达5cm； 枝原体却只有0.1m； 人的坐骨神经细胞可长达1 m。,二、细胞的大小,一般说来，真核细胞的体积要大于原核细胞，高等动物的卵细胞要大于体细胞。卵细胞是一种特殊类型的细胞（含有大量卵黄） 大多数动植物细胞：体积一般在2030m间。,生物体各种细胞的大小差别很大：,第四节 细胞的形状和大小,病毒(virus)尽管不是细胞，然而 病毒的某些属性与细胞又有一定的共同性(如具有共同的遗传基础)，研究病毒活动可获得一些有价值的资料，有助于对细胞活动机理的理解。 病毒是寄生性感染物，其宿主是细胞，病毒的活动与细胞有着密切的关系。,第四节 病毒,需在全面介绍细胞之前先对病毒进行概括性介绍。,真病毒 类病毒 蛋白质感染子,蛋白外壳 核酸芯子,(核酸),(蛋白),第三节 病毒,Prusiner获得1997年诺贝尔奖,几种病毒,脊髓灰质炎病毒,烟草花叶病毒,痘病毒,病毒的形态,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,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