细胞生物学-细胞基本知识.ppt

第二章细胞基本知识概要Chapter2Basicknowledgeofcell 第一节细胞的基本概念 细胞是生命活动的基本单位 所有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 细胞是生物体形态结构的基本单位 细胞是生物体代谢的基本单位 细胞是生物体生理功能的基本单位 细胞是生物体疾病发生 发展的基本单位 细胞是生长发育的基本单位细胞分裂 细胞数目增加细胞生长 细胞体积增加细胞分化 细胞种类增加 发育 生长 细胞是遗传的基本单位 全能性 生物个体中 每个细胞都包含有全套的遗传信息 都有分化为各类细胞或发育为完整个体的潜能 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体系 细胞能进行自我调控 繁殖和传留后代 细胞的基本共性 所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜 即细胞膜 cellmembrane 所有的细胞都含有两种核酸 即DNA与RNA 与蛋白质组成遗传装置 细胞的基本共性 所有细胞中都有蛋白质合成的机器 核糖体 ribosome 所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂 细胞具有相似的化学组成 元素 生物小分子 生物大分子 被质膜包裹在细胞内的所有生活物质称为原生质 protoplasm 包括细胞核和细胞质 植物细胞质膜的外面还有一层细胞壁 在离体条件下细胞壁很容易被酶水解掉 脱去细胞壁的细胞就称为原生质体 protoplast 第二节原核细胞与古核细胞 生物界的基本类群 上个世纪60年代 H Ris提出原核细胞 prokaryoticcell 真核细胞 eukaryoticcell 的概念 生物界由此分成原核生物 prokaryote 和真核生物 eukaryote 两大类群 近年 通过对生活在极端环境中的古细菌的研究 发现了区别上述两类细胞的古核生物 archaeon 这样生物界就可分为三界 原核生物 真核生物和古核生物 原核生物 原核细胞古核生物 古核细胞真核生物 真核细胞 原核细胞 prokaryoticcell 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 核糖体是其唯一的细胞器 原核细胞 prokaryoticcell 主要代表 支原体 mycoplast 目前发现的最小 最简单 可独立生活的细胞 衣原体 立克次氏体 细胞内寄生 细菌 放线菌 蓝藻又称蓝细菌 Cyanobacteria 原核细胞 prokaryoticcell 支原体 可通过滤菌器 无细胞壁 分裂增殖 能在体外生长 也能寄生在细胞内 原核细胞 prokaryoticcell 细菌 可分为 球菌 杆菌和螺旋菌 弧形菌 直径0 5 5 m之间 原核细胞 prokaryoticcell 大肠杆菌 淋病球菌 肉毒梭菌 弧形霍乱菌 细菌的表面结构 原核细胞 prokaryoticcell 细胞壁 cellwall 机械强度高 对细胞起保护作用革兰氏阴性菌 G 和革兰氏阳性菌 G 的主要差别在细胞壁上 原核细胞 prokaryoticcell 革兰氏染色 1884年由丹麦人革兰 ChristianGram 发明的 经染色处理后 呈红色的是G 呈紫色的 是G 着色性质的不同是因为细胞壁结构的不同 G G 原核细胞 prokaryoticcell G 的细胞壁中壁酸含量高达90 G 的细胞壁中壁酸含量只有5 青霉素的主要作用是抑制壁酸的合成 原核细胞 prokaryoticcell 细菌的表面结构 细胞膜 磷脂双分子层和蛋白质组成 膜蛋白有受体 酶等 能完成真核细胞膜性细胞器的大部分功能 中膜体 间体 细胞膜内折形成 扩大了膜面积 荚膜 保护作用 细菌细胞的拟核与基因组 拟核 DNA分子聚集的区域 不规则 无核膜 基因组 一条环状的DNA分子 线状DNA 多条DNA 半保留复制 复制 转录 翻译没有在空间上分隔 可同时进行 原核细胞 prokaryoticcell 质粒 plasmid 是细菌核区DNA外 可进行自主复制的遗传因子 环状的双链DNA 遗传信息量2 200个基因 常常赋予细胞对抗生素的抗性 质粒DNA可以整合到核区DNA中 质粒常用作基因重组与基因转移的载体 原核细胞 prokaryoticcell 细菌的质粒 约含5000 50000个 部分附着在细胞膜内侧 大部分游离于细胞质中 沉降系数为70S 小亚单位 30S 对四环素 链霉素敏感 大亚单位 50S 对红霉素 氯霉素敏感 原核细胞 prokaryoticcell 细菌的核糖体 原核细胞 prokaryoticcell 细菌的内生孢子 细菌的增殖 直接分裂 又称芽孢 是对不良环境有强抵抗力的休眠体 分裂中的链球菌 分裂中的大肠杆菌 原核细胞 prokaryoticcell 蓝藻 蓝细菌 产氧光合自养的原核生物 原核细胞 prokaryoticcell 蓝藻 蓝细菌 产氧光合自养的原核生物 光合作用 含有叶绿素a 藻胆素等 光系统 以水为电子供体 放出O2 原核细胞 prokaryoticcell 蓝藻 蓝细菌 产氧光合自养的原核生物 类囊体是光合作用的场所 核区含多个拷贝的环状DNA 增殖是直接分裂 古核细胞 古细菌archaeobacteria 古核生物 又称古细菌 archaeobacteria 已经发现几百种 如盐细菌 硫氧化细菌 嗜热细菌 产甲烷菌类等 进化中与真核细胞更为密切 古核细胞 古细菌archaeobacteria 细胞壁成分 与真核细胞相同 青霉素等抗菌素不能抑制其生长 DNA与基因结构 具有内含子与重复序列 核小体结构 具有组蛋白和类核小体结构 核糖体 与真核细胞类似 且蛋白质合成不受抑制原核生物的抗菌素抑制 5srRNA的分子进化分析 与真核生物类似 古核细胞 古细菌archaeobacteria 目前的研究证据显示 古细菌与真核细胞在进化关系上较原核细胞更为密切 古细菌包括3类不同的细菌 极端嗜盐细菌 嗜酸嗜热细菌和产甲烷细菌 PCR 多聚酶链反应 中所使用的Taq酶就是从T aquaticus嗜热细菌中分离到的 第三节真核细胞 真核细胞的基本结构体系 生物膜系统 细胞骨架系统 遗传信息表达的结构系统 生物膜结构体系 真核细胞 eukaryoticcell 生物膜结构系统 面 成分 脂质 蛋白质 以生物膜为基本结构基础构建各种相对独立的细胞器 完成各种化学反应 完成物质的跨膜运输 信息与能量的传递 细胞骨架系统 真核细胞 eukaryoticcell 细胞骨架系统 线 成分 蛋白质结构 由特异的结构蛋白装配成的网架系统 对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用 与细胞内大分子的运输 细胞的运动 细胞器的位移有关 参与细胞信息的传递 基因表达 蛋白质合成 细胞的分裂 分化等重要的细胞活动 遗传信息表达结构系统 图1 22 遗传信息表达结构系统 真核细胞 eukaryoticcell 遗传信息表达系统 点 以核酸 DNA RNA 及蛋白质为主要成分 包括细胞核和核糖体 通过遗传物质的复制 使细胞分裂时保持遗传物质的连续传递 通过基因的选择性表达 控制细胞的活动 细胞的网络化结构 代谢网络 metabolicnetwork 运输网络 transportnetwork 生物膜网络 biomembranenetwork 细胞骨架网络 cytoskeletonnetwork 信号转导网络 signaltransductionnetwork 真核细胞 eukaryoticcell 真核细胞 eukaryoticcell 真核细胞 eukaryoticcell 真核细胞 eukaryoticcell 真核细胞 eukaryoticcell 真核细胞与原核细胞的比较 真核细胞与原核细胞的比较 细胞大小与结构特征 细胞核 细胞器 细胞骨架 细胞壁 核糖体 细胞大小 遗传装置 DNA形状与大小 核小体 DNA重复序列 内含子 真核细胞与原核细胞的比较 基因及其表达调控 调控方式 时空关系 加工与修饰 细胞周期与分裂方式 无丝分裂 有丝分裂 进化中的地位 出现年代 植物细胞与动物细胞的比较 植物细胞与动物细胞的比较 植物细胞与动物细胞的比较 细胞壁 液泡 叶绿体 其他 第四节非细胞形态的生命体 病毒 病毒 virus 核酸分子 DNA或RNA 与蛋白质构成的核酸 蛋白质复合体 非细胞的生命体 引起鼻咽癌的eb病毒 个体微小 20 200nm之间 可通过滤菌器 大多数病毒必须用电镜才能看见 结构简单 核酸 蛋白质衣壳 含DNA或RNA 没有含两种核酸的病毒 专营细胞内寄生生活 分子水平的寄生 病毒的结构 由核酸 DNA或RNA 芯和蛋白质衣壳 capsid 构成 称核衣壳 nucleocapsid 基因组小 少的只含有3个基因 多可达300个 衣壳 蛋白质外壳 保护核酸 决定抗原性 某些种类的病毒衣壳内含有少数几种酶分子 主要与病毒核酸的复制有关 囊膜 主要成分为脂类与蛋白质 脂类通常来自于宿主细胞的核膜或质膜 包膜蛋白通常由病毒基因编码 帮助病毒识别宿主细胞 病毒只有在侵入细胞以后才表现出生命现象 生活周期可分为两个阶段 细胞外阶段 以成熟的病毒粒子形式存在 细胞内阶段 即感染阶段 进行复制和组装 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 病毒的基本类型 真病毒 euvirus 核酸与蛋白组成亚病毒 subvirus 仅由核酸或蛋白组成类病毒 viroid 小分子环状RNA朊病毒 prion 感染性蛋白质 真病毒的分类 根据寄生的宿主不同 病毒可分为 动物病毒 植物病毒 细菌病毒 即噬菌体 烟草花叶病毒 根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类 DNA病毒与RNA病毒 反转录病毒 类病毒 仅为一裸露的RNA分子 无衣壳蛋白 不能像病毒那样感染细胞 只有当植物细胞受到损伤 失去膜屏障 才能在供体植株与受体植株间传染 蛋白质感染因子 仅由感染性的蛋白质亚基构成Prusiner1982年发现于患羊瘙痒病 scrapie 的仓鼠 命名为prion 因此获1997年诺贝尔奖 prion PrP 由Prnp基因编码 位于人20号 小鼠2号染色体 这种蛋白质存在于神经元和神经胶质细胞表面 可能起信号转导作用 正常Prnp基因产物为PrPc蛋白 对蛋白酶很敏感 具有致病作用的是PrPSc蛋白 PRION PrPC PrPSC PrPSc与PrPc一级结构相同 PrPc具有43 的 螺旋 3 的 折叠 而PrPsc具有34 螺旋 43 的 折叠