细胞基本知识概要,教辅.ppt

,第一节 细胞的基本概念 重点 细胞是生命活动基本单位 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 原核细胞与古核细胞 第四节 真核细胞的基本知识概要 重点 原核细胞与真核细胞的比较 思考题,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 二、细胞概念的一些新思考 三、细胞的基本共性,第二节 非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,一、病毒的基本知识 二、病毒在细胞内增殖（复制） 三、病毒与细胞在起源与进化中的关系,第三节 原核细胞与古核细胞,一、最小最简单的细胞支原体 二、原核细胞的两个代表 细菌和蓝藻 三、古核细胞（古细菌）,细胞的分类 原核细胞的基本特点,一、细胞是生命活动的基本单位,一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。 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。 细胞是有机体生长与发育的基础。 细胞是遗传的基本单位，细胞具有 遗传的全能性。 没有细胞就没有完整的生命。,二、细胞概念的一些新思考, 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能力的体系。 细胞能进行自我调控； 繁殖和传留后代。,三、细胞的基本共性,（一）细胞的结构共性 1.细胞膜由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜 2.DNA与RNA遗传信息复制与转录的载体 3.核糖体蛋白质合成的场所 （二）细胞的功能共性 1.一分为二分裂增殖 2.新陈代谢 3.运动性(细胞骨架),上皮细胞在伤口部位增殖，运动迁移，进行组织修复,一个正在穿孔的肿瘤癌细胞运动,恶性黑色素细胞侵入机体正常组织,一、病毒的基本知识,（一)病毒（virus） 是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核算蛋白质复合体。 （二）主要特征 1.微小，多数病毒粒子的直径在100nm上下 ； 2.仅有一种核酸（DNA或RNA）； 3.细胞内寄生； 4.与敏感细胞表面受体连结而感染细胞。,（三）病毒的形态结构 核衣壳 病毒 包膜（非基本构造）：又类脂或脂蛋白构成 病毒的形态： 螺旋对称 二十面体对称 复合对称,核心DNA或RNA,约3300个基因 衣壳（capsid）蛋白质,1螺旋对称的代表烟草花叶病毒(TMV) 在病毒学发展史上有其独特的地位。它是发现最早、研究最深入和了解最清楚的一种病毒。,三类典型形态的病毒,2二十面体对称的代表腺病毒（Adenovirus） 是一种动物病毒，于1953年首次从手术切除的小儿扁桃体中分离到。它可侵染呼吸道、眼结膜和淋巴组织，是急性咽类、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性肺炎等的病原体。腺病毒的种类很多（80年代初已有80多种），它们的自然宿主有人、猴、牛、犬、鼠、鸟和蛙等多组。,3. 复合对称的代表T偶数噬菌体 大肠杆菌的T偶数（eventype）噬菌体共有三种，即T2、T4和T6，在自然界分布极广。它们是病毒学和分子遗传学研究中的极好材料。,（四）病毒的繁殖过程以噬菌体为例 五个阶段：吸附侵入增殖（复制与生物合成）成熟（装配）裂解（释放）。 凡在短时间内能连续完成这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体（virulentphage），反之则称为温和噬菌体（temperatephage）。烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性生活周期（lyticcycle）或增殖性生活周期（productivecycle）。,（1）吸附（adsorption） 当噬菌体与宿主细胞在水溶液中发生偶然碰撞后，如果尾丝的与宿主细胞表面的特异受体接触(有人发现是尾丝上的氨基与受体上的羧基间形成化学键的过程)，就可触发颈须把卷紧的尾丝散开。紧接着就附着在受体上，从而使刺突、尾板固着于细胞表面。据研究，一个细菌表面约有300个吸附位点。不同的噬菌体有不同的吸附位点例如，E.coliT3、T4、T7的吸附位点是脂多糖，T2和T6是脂蛋白。,侵入（Penetration）： 吸附后，尾板从尾丝中获得一个构型刺激，促使尾鞘中的144个亚基发生复杂的移位，并缩成原长的一半，由它把尾管推出并插入到细胞壁和膜中。在这一过程中，尾管端所携带的少量溶菌酶有助于局部细胞壁中肽聚糖的溶解。接着，头部的核酸即可通过尾管注入到宿主细胞中，而将蛋白质衣壳留在细胞壁外。从吸附到侵入的时间一般很短，在合适温度下，T4只需要15秒。如果有两种以上不同的噬菌体同时侵入一个宿主细胞，最后只有一种噬菌体得以增殖，且不影响其释放的子代噬菌体数量，这就称相互排斥；反之，如果被排斥的噬菌体能使增殖噬菌体的释放量减少，则称为抑制作用。,增殖（replication） 增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。首先，噬菌体以其核酸中的遗传信息向宿主细胞发出指令并提供“蓝图”，使宿主细胞的代谢系统按次序地逐一转向合成噬菌体的组分和“部件”，合成所需“原料”可通过宿主细胞原有核酸等的降解、代谢库内的贮存物或从环境中取得。一旦大批成套的“部件”已合成，则在细胞“工厂”里就进行突击装配，于是就产生了一大群大小相等的、成熟的子代噬菌体粒子。,噬菌体的成熟(maturity)过程实际上是其已合成的各部件的装配(assembly)过程。在T4噬菌体的装配过程中，约有30个不同的蛋白和至少47个基因参与。 主要步骤有：DNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA而形成头部尾丝和尾部的其他部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝。至此，一个个成熟的、大小相等的噬菌体粒子就装配完成了。,当宿主细胞内的大量子代噬菌体已成熟后，由于水解细胞膜的脂肪酶和水解细胞壁的溶菌酶的作用，从细胞内部促进了细胞的裂解，从而实现了噬菌体的释放(release)。大量噬菌体吸附在同一宿主细胞表面并释放大量的溶菌酶，最终因外在原因导致细胞裂解的现象为自外裂解。每一个宿主细胞裂解后所产生的子代噬菌体量称裂解量（burst size)。不同的噬菌体有不同的裂解量，例如，T2为150左右，T4约100，X174约1000，而f2则可高达10000左右。,HIV的增殖过程,病毒的繁殖过程,病毒的基本知识,常见的病毒 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。信息由蛋白直接到蛋白。,烟草花叶病毒,流感病毒,T4噬菌体,SARS,What Is SARS?,Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS 我国称为非典型肺炎, 国际称为严重急性呼吸综合征 SARS的致病原 SARS的传染病学特征,SARS的致病原,SARS经诊断是由冠形病毒引起的病毒病。冠状病毒粒子呈球状，形似冠状而得名。其直径为60220nm，有包膜。包膜上有23种糖蛋白。,膜蛋白M ，M蛋白的作用是出芽和病毒包膜的形成。 突起蛋白S ，S蛋白突起具有多方面的功能，它负责结合敏感细胞受体，诱导病毒包膜和细胞膜以及细胞之间的膜融合，作为主要抗原刺激机体产生中和抗体和介导细胞免疫反应。,WHO估计SARS的死亡率在4%,并且死亡的病人具有其他病症, 包括糖尿病、心脏病以及免疫功能下降; 96%感染SARS病毒的人能够自愈。病毒在从SARS自愈的人的血清中生长缓慢，说明人体可以针对病毒产生抗体; 得病人群: 青年居多, 16岁以下儿童极少, 死亡更少; 传染: SARS病毒主要是通过飞沫传染, 也包括接触传染。 病程可分为潜伏期和下呼吸道期。,三、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,原核细胞（没有核膜） 原核生物,细胞的分类,古核细胞(古细菌/原细菌) 古核生物,细菌(球菌、杆菌、螺旋菌),蓝藻,衣原体、立克次体、放线菌,支原体,真核细胞（典型细胞核） 真核生物,（单细胞/多细胞真核生物）,生命界,细胞,一、最小、最简单的细胞支原体 （Mycoplasma, the simplest & smallest cell ） 支原体的大小介于细菌与病毒之间，一般直径为0103m。 有一环状双螺旋DNA并且均匀地分布在细胞内，没有类似细菌的核区（拟核），能指导合成750多种蛋白质。 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。 支原体是动物细胞培养的大敌，由于支原体寄生在细胞中，所以培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清。,古核细胞 （古细菌，archaebacteria）,多生活在极端的生态环境中。 具原核生物某些特征，也有真核生物的特征，还有不同于原核生物和真核生物的特征。 与真核细胞曾在进化上有过共同历程可能是真核细胞的祖先。 主要证据 进化系统树,主要证据,（1）细胞壁成分与真核细胞相似。 （2）DNA与基因结构：古细菌DNA中有重复序列的存在。多数古核细胞的基因组中存在内含子。 （3）有类核小体结构：古细菌具有组蛋白，与DNA构建成类似核小体结构。 （4）有类似真核细胞的核糖体。 （5）5S rRNA：根据对5S rRNA的分析，认为古细菌与真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。 （6）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。,第四节 真核细胞的基本知识概要,一、真核细胞的基本结构体系 二、细胞的大小及其分析 三、细胞结构形态与功能的关系 四、原核细胞与真核细胞的比较 五、植物细胞与动物细胞的比较,一、真核细胞的基本结构体系,（一）生物膜结构系统细胞质膜、核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体（以脂质及蛋白质成分为基础） （二）遗传信息表达系统细胞核和核糖体（以核酸DNA或RNA与蛋白质为主要成分） （三）细胞骨架系统细胞质骨架和细胞核骨架（微管、微丝和中间纤维，由特异蛋白分子装配构成的）,二、细胞的大小及其分析,各类细胞直径的比较,细胞的大小及其分析,大多数动植物细直径在2030m。一般真核细胞的体积大于原核细胞，卵细胞大于体细胞。鸵鸟蛋的卵黄， 直径可达5cm ； 支原体只有0.1m；人的坐骨神经细胞可长达1m。,细胞体积的守恒定律,高级电子显微镜和X射线衍射（小于1nm） 超微结构：分子结构 扫描隧道显微镜（原子级） 原子、电子,细胞大小的分析,光学显微镜(1000.2um) 显微结构：组织、细胞,肉眼（0.1um） 器官、系统,电子显微镜（0.2um） 亚显微结构：细胞内部结构,细胞体积的守恒定律,高等的动、植物，无论其种的差异有多大，同一器官与组织的细胞大小是在一个恒定的范围之内，器官的大小主要取决于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞体积无关。,原核细胞与真核细胞的比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较 原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较,原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较,五、植物细胞与动物细胞的比较,动物体细胞的全能性克隆羊“Dolly”,细菌细胞的结构,生命界 生命分三界 真细菌 真核生物 古细菌,植物细胞的全能性,受精卵的全能性,基本特点： 遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；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和细胞核膜。 主要代表： 支原体（mycoplast）目前发现的最小最简单的细胞；它不具有细胞壁；遗传物质是核内均匀分布。 细菌 蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria）,原核细胞基本特点,细胞体积的限制因素： 一个细胞生存与增殖所必需具备的装置与机能是：细胞膜、遗传信息载体DNA与RNA、进行蛋白质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所需要的酶。 根据这些条件，一个细胞最小的直径不能小于100nm，而支原体的直径已经接近这个极限。,蓝藻（蓝细菌，cyanobacterium）,进行与高等植物类似的光合作用（以水为电子供体，放出O2）最简单的植物。 没有叶绿体，仅有简单的光合作用结构装置。 遗传物质是一个环状DNA分子，遗传信息量大 体积比其它原核细胞大得多，直径一般在10um 属单细胞生物，有些以丝状细胞群体存在， 如：发菜属蓝藻门念珠藻类（nostoc commune var.flagtlliforme）的丝状体； 红萍固氮蓝藻与水生蕨类满江红的共生体。,相同点,1.有类似的细胞质膜结构； 2.以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码； 3.以一分为二的方式进行细胞分裂增殖； 4.有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖 体结构； 5.代谢机制相同（如糖酵解和TCA循环）； 6.有相