第二章 细胞基本知识概要(第3版略).ppt.Convertor.doc

第二章 细胞基本知识概要一、细胞的基本概念（p19）细胞是由膜包围的能独立进行繁殖的原生质团，是生命活动的基本单位。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。几个重要概念原生质(protoplasm)指活细胞的全部活物质,包括细胞质和细胞核(或类核)。细胞质(cytoplasm)指质膜以内，细胞核以外的原生质。核质(nucleoplasm,karyoplasm)指细胞核中的原生质。原生质体(protoplast)脱去细胞壁的细胞叫原生质体, 是一生物工程学的概念。如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质体。二、细胞的基本共性（p21）1、相似的化学组成。2、脂-蛋白体系的生物膜。3、RNA-DNA的装置。4、合成蛋白质的核糖体。5、一分为二的分裂方式。支原体(mycoplasma) 是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞。三、非细胞形态的生命体-病毒（p40）（一）病毒的概念病毒（virus） DNA或RNA+蛋白质类病毒（viroid） 感染性RNA朊病毒（prion） 感染性蛋白质（二）病毒的类型(6类）（p43）DNA病毒 双链DNA+mRNA蛋白质单链+DNA DNA +RNA 蛋白质+RNA:指与指导合成的蛋白质在序列上完全一致的mRNA.RNA病毒 1.双链RNA+mRNA蛋白质2.单链+RNA -RNA +RNA 蛋白质3.单链-RNA +RNA 蛋白质4.单链+RNA -DNADNA +mRNA蛋白质(含逆转录酶)转座子（transposon，transposable element）能将自身插入基因组新位置的DNA序列。转座（transposition）指转座子移到基因组中的新位点。逆转录病毒和反转录转座子以RNA 形式移动的转座子，反转录为DNA，然后插入基因组中某一新位点，这类转座子称为反录转座子(Retroposon，Retrotransposon)。逆转录病毒是其中的一种，能自由地侵染宿主细胞，具有转座子的特征，在插入位点产生短同向重复序列。运用PB转座因子研究新方法可以在大范围内快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理和药物靶点，从而发现、创新治疗手段和药物，也为人类疾病的基因治疗提供了新途径。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。（三）病毒的结构蛋白质-壳体(保护作用,抗原性)及核酸合为核壳包膜(包膜小体)(四）病毒的生活史1.吸附(absorption)2.侵入(penetration)3.复制(replication)4.成熟(maturation)5. 释放(release)(四)研究病毒的意义1、细胞起源2、了解疾病的发病机理3、基因治疗四、细胞的类型 1.原核细胞(prokaryotic cell)（p22）组成原核生物的细胞。主要特征是没有明显可见的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核，进化地位较低。细菌的细胞通常很小， 只有几个微米。细菌细胞的界膜， 即细胞质膜的外侧都是被一层坚硬的细胞壁包裹起来。细胞壁的厚度有15100 nm ，或更厚，有些细菌的表面还有一层荚膜。 原核细胞的细胞质膜是多功能的， 其最重要的功能就是运输作用， 包括营养物质的吸收、废物的排除、能量代谢等。细菌的细胞质膜往往会内陷折皱形成中膜体(mesosome)， 具有类似线粒体的作用， 故称为拟线粒体。细菌质膜还参与遗传物质的复制和分配，因为细菌没有细胞核，所以细菌的DNA在复制时只能结合在质膜上，然后进行细胞的分裂细菌没有细胞核结构， 仅为DNA与少量RNA或蛋白质结合物， 也没有核仁和有丝分裂器。E.coli的DNA是环状的，长为4.2106kb，约4000个基因。由于细菌没有核膜，DNA的转录与蛋白质合成没有空间的隔离，所以细菌的RNA转录与蛋白质翻译几乎是同步进行的，这是原核与真核生物的最主要的差别。细菌除了具有染色体DNA外，还有核外DNA，即质粒DNA。质粒是比染色体小的遗传物质，为环状的双链DNA， 常常赋予细胞对抗生素的抗性。 细菌体表还有菌毛和鞭毛。菌毛有两种，一种短而细，具有呼吸作用；另一种是数量少但细长的性纤毛，为雄性菌所特有。鞭毛是细菌的运动器官， 鞭毛蛋白的氨基酸组成与横纹肌中的肌动蛋白相似。古细菌(archaebacteria)（p29）一类特殊细菌，在系统发育上既不属真核生物，也不属原核生物。古细菌代表由一共同祖先而来的第三界生物，包括酸性嗜热菌，极端嗜盐菌及甲烷微生物。2.真核细胞（eucaryotic cell) （p31）以生物膜为基础进一步分化， 使细胞内部产生许多功能区室， 它们各自分工负责又相互协调和协作。动物细胞与植物细胞的比较植物细胞有细胞壁、叶绿体、液泡、圆球体、乙醛酸循环体，无溶酶体、中心体；通讯连接方式为胞间连丝，不是间隙连接；胞质分裂方式为细胞板，不是收缩环3.原核细胞与真核细胞的异同（p35）原核细胞真核细胞种类细菌、蓝藻、支原体、衣原体、立克次氏体动物细胞、植物细胞、真菌等细胞膜 有（多功能性）有细胞质除核糖体外无其他细胞器有内膜系统（内质网、高尔基体、溶酶体）、线粒体、叶绿体细胞核无，只有一个拟核，染色体结构简单有（核膜、染色体、核仁、核骨架），染色体结构复杂细胞骨架无有大肠杆菌、酿酒酵母、拟南芥、果蝇、蠕虫（秀丽隐杆线虫）、鼠、人为模式生物*原核细胞与真核细胞的相同点1.都具有类似的细胞质膜结构2.都以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码3.都是以一分为二的方式进行细胞分裂4.具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.具有相同的化学能贮能机制，如ATP合成酶(原核位于细胞质膜，真核位于线粒体膜上)7.光合作用机制相同(蓝细菌与植物相比较)8.膜蛋白的合成和插入机制相同9.都是通过蛋白酶体(蛋白质降解结构)降解蛋白质(古细菌与真核细胞相比较)核外DNA 细菌质粒DNA线粒体DNA、叶绿体DNA细胞壁主要成分为氨基糖与壁酸植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶增殖方式无丝分裂（直接分裂）有丝分裂为主光合作用结构叶绿素a的膜层结构(蓝藻）、菌色素（细菌）植物叶绿体有叶绿素a和b细胞大小1-10 um10-100 um真核细胞特有的特点1.细胞分裂分为核分裂和细胞质分裂，并且分开进行2.DNA和蛋白质结合压缩成染色体结构，形成有丝分裂的结构3.具有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构(如内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、胞内体等)4.具有特异的进行有氧呼吸的细胞器(线粒体)和光合作用的细胞器(叶绿体)5.具有复杂的骨架系统(包括微丝、中间纤维和微管)6.有复杂的鞭毛和纤毛7.具有小泡运输系统(胞吞作用和胞吐作用)8.含有纤维素的细胞壁(如植物细胞)9.利用微管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离 10.每个细胞中的遗传物质成双存在，二倍体分别来自于两个亲本11.通过减数分裂和受精作用进行有性生殖4. 真核细胞的基本结构体系（p31）生物膜系统、遗传信息表达系统、细胞骨架系统生物膜结构体系(biomembrane system)细胞内具有膜包被结构的总称, 包括细胞质膜、核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。另外，膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。遗传信息表达结构系统(genetic expression system)又称颗粒纤维结构系统，包括细胞核和核糖体。细胞核中的染色质是纤维结构，由DNA和组蛋白构成。核糖体是由RNA和蛋白质构成的颗粒结构，是细胞内合成蛋