细胞与遗传基础-2

高职高专系列教材配套电子教案,细胞遗传,高等教育出版社,高等教育电子音像出版社,主编 ,（版）,高职高专系列配套电子教案 目录,绪论,第一章 .,第二章 细胞遗传.,第三章 .,第四章 .,第五章 .,第六章 .,第七章 .,第八章 .,第九章 .,第十章 .,第二章 细胞特性,第一节 细胞的基本概念,第二节 细胞的形状与大小,第三节 细胞的类型,了解生物体的基本结构，是认识生命现象的基础。而细胞是生命的基本结构单位和功能单位，是生命长期历史发展过程中出现的。对细胞的研究，一直是生命科学中的一个重要领,第四节 真核细胞知识概要,第一节 细胞基本概念,一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位,第二章 细胞特性,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,第一节 细胞基本概念,（1）细胞是构成一切生命有机体的基本结构单位 成人的有机体大约有1014个细胞，刚出生的婴儿有21012个细胞，1克动物的肝组织大约有2.53亿个细胞，人的大脑是由1012个细胞构成的复杂体系。人体大约有200多种不同类型的细胞 。,一、细胞是生命的基本单位,第二章 细胞特性,构成生命体的细胞，相互之间具有分工与协同的关系，同时，它们又保持着形态与结构的独立性，每个细胞具有一套自己完整的结构体系，构成有机体的基本结构单位。,第一节 细胞基本概念,细胞不仅是有机体的基本结构单位，也是生命活动的基本功 能单位，有机体的生长、发育、繁殖与进化都是以细胞为基础的。有机体的一切代谢活动都是在统一而复杂的细胞结构单位内进行的。 细胞在有机体的一切代谢活动和执行功能的过程中，呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的代谢体系。因此，我们可以把细胞看做是有机体代谢与执行功能的基本单位细胞既是构成统一机体的成员，受到机体整体活动的制约，又是生命活动的独立单位。,（2）细胞是一切有机体代谢与功能的基本单位,第二章 细胞特性,第一节 细胞基本概念,单细胞生物的机体仅由一个细胞构成，多细胞生物的机体往往是由一个细胞分裂、分化而来。细胞的增殖与分化是一切有机体生长和发育的基础，同时，细胞凋亡是生物生长发育不可缺少的平衡因素，与细胞的增殖、分化互补。有机体的生长与发育依靠细胞的分裂，细胞的增长，细胞的分化与凋亡来实现。,（3）细胞是有机体生长和发育的基础,第二章 细胞特性,第一节 细胞的基本概念,生物体的每一个细胞（除个别终末分化的细胞外），都含有全套的遗传信息，即全套的基因，具有遗传的全能性。单个的生殖细胞或体细胞，通过细胞克隆技术，可以发育为一个完整的生物个体，充分说明了细胞的全能性，每一个细胞都有发育为个体的潜在能力，细胞是遗传的基本单位。,（4）、细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性,第一章 物质结构 元素周期律,第一节 细胞基本概念,细胞只有保持其完整性，才能实现各项生命活动。如果破坏细胞结构的完整性，就不能实现细胞完整的生命活动，将细胞核及含有遗传信息的线粒体和叶绿体完好地从细胞中分离出来，在体外培养，都不能够持续生存，也就是说不能作为生命活动单位存在。,（5）没有细胞就没有完整的生命,第二章 细胞特性,第一节 细胞基本概念,组成细胞的物质称为原生质。原生质是细胞内生命物质的总称，包括核酸、蛋白质、糖类、脂类等。组成各种生物体的原生质，在化学元素的组成上极为相似，都含有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、钾(K)、铁(Fe)、钠(Na)、氯(CL)、镁(Mg)等元素 虽然构成各种生物体的细胞种类繁多，形态结构和功能各异，但细胞又有共同的基本点 。,二、细胞的基本共性,第二章 细胞特性,第一节 细胞基本概念,二、细胞的共性,第二章 细胞特性,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。,所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA,作为遗传信息复制与转录的载体。,作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地,存在于一切细胞内。,所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。,第一节 细胞基本概念,病毒是非细胞形态的生命体，是迄今发现的最小的、最简单的有机体。其形体极其微小（纳米级），只能用电子显微镜观察，基本形态为杆状（多为植物病毒）、球状（多为动物病毒）、蝌蚪状（微生物病毒）等。,三、非细胞形态的生命体病毒,第二章 细胞特性,第一节 细胞基本概念,三、病毒,第二章 细胞特性,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；,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,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；,第一节 细胞基本概念,三、病毒,第二章 细胞特性,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,第一节 细胞基本概念,每类病毒有其特定的宿主范围。根据宿主的不同，可分为脊椎动物（包括人类）病毒（近1000种），无脊椎动物（包括昆虫）病毒（1700种），植物病毒（6000余种），微生物病毒（噬菌体，近3000种）。,三、病毒,第二章 细胞特性,第二节 细胞的形状与大小,组成生命有机体的细胞形状多种多样，有圆形的如卵细胞、细菌中的球菌等；有杆状的如细菌中的杆菌；还有螺旋形的如螺旋菌；有梭形的如平滑肌细胞；有扁平状的如上皮细胞；有星芒形的如神经细胞；有呈管状的如植物的筛管细胞等等。,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,眼 虫,钟形虫,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,植物气孔细胞,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,人类红细胞,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,巨噬细胞,第二节 细胞的形状与大小,一、细胞的形状,第二章 细胞特性,神经元细胞,第二节 细胞的形状与大小,绝大多数的细胞体积很小，只有借助显微镜才能看见。 细胞的大小和它的功能是相适应的。细胞的大小不依生物体的大小而变化，同类型的细胞基本相似。,二、细胞的大小,第二章 细胞特性,第二节 细胞的形状与大小,二、细胞的大小,第二章 细胞特性,动植物细胞在2030m间；真核细胞体积大于原核细胞；卵细胞大于体细胞。,第二节 细胞的形状与大小,二、细胞的大小,第二章 细胞特性,几种细胞的大小,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,构成生物体的细胞可以分为两大类：原核细胞（prokaryotic cell）和真核细胞（eucaryotic cell）。 由原核细胞所构成的生物叫做原核生物（prokaryote）。 由真核细胞所构成的生物叫做真核生物(eukaryote)。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,一、原核细胞,（一）原核细胞的特点,原核细胞结构简单，体积比较小，没有典型的细胞核,原核细胞内含有DNA区域，但没有被核膜包围,原核细胞没有线粒体，内质网、高尔基复合体，溶酶体等以膜为基础的具有专门结构与功能的膜相细胞器，也没有微管，中心粒等非膜相结构，细胞质中含有大量的核糖体及一些细胞膜的特化结构，如间体。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,1支原体,目前发现的最小，最简单的细胞。支原体最外面是由磷脂和蛋白质分子所组成的质膜，质膜内的细胞质区域有一个环状的双螺旋DNA分子，散布于整个细胞内。另外，细胞质中还分布有很多核糖体、RNA以及细胞代谢所需要的酶。支原体能在适宜的培养基上独立生活。大多数的支原体以直接分裂的方式进行繁殖，现在许多研究表明，一些支原体是动物和人类疾病的病原体。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,1支原体,肺炎支原体侵染仓鼠气管组织的TEM照片,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,细菌（bacteria）是原核生物的典型代表，是自然界中分布最广，与人类关系极为密切的有机体，在大自然物质循环过程中处于极为重要的位置。依据其形态不同，细菌可分三种类型：球菌（Coccus）卵球状或椭圆形；杆菌 (Bacillus)杆状或圆柱状；螺旋菌(Spirillum)螺旋形或弧形。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,细菌的基本结构,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,大肠杆菌,淋病球菌,肉毒梭菌,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,1、细胞壁：主要成分是肽聚糖，由NAG和NAM双糖单元以（1-4）糖苷键连接成大分子。NAM上有四肽侧链，相邻聚糖纤维间的短肽通过肽桥（Gram+）或肽键（Gram-）桥接起来，形成了肽聚糖片层。革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm，有15-50层肽聚糖片层，含20-40的磷壁酸。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,细胞膜：厚约810nm，外侧紧贴细胞壁。一些行光合作用的原核生物，质膜具有与捕光反应有关的内褶。一些革兰氏阳性菌质膜内褶形成小管状结构，称为间体 。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,拟核：DNA分子裸露，没有内含子，具有重叠基因。核糖体：约含500050000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。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,荚膜（capsule）：细菌最外表的一层多糖类物质。功能：抵御不良环境；保护自身不受吞噬；选择性的粘附到特定细胞的表面上。鞭毛：细菌的运动器官，由鞭毛蛋白构成。,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,2细菌,菌毛：菌体表面极细的蛋白纤细，与运动无关。分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与吸附和侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物质有关。繁殖：以二分裂繁殖。某些细菌处于不利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又称芽孢。,分裂中的链球菌,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,蓝藻多呈蓝绿色，故又称蓝绿藻（blue green algae）比其它原核细胞大得多，是属于自养形的原核生物 。,结构与细菌很相似，主要不同之处有：（1）在细胞壁的外面还有一层胶质鞘（gelationous sheath）,主要成分是果胶酸和粘多糖。（2）在细胞质中有类囊体（thylakoid）,3蓝藻,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,（二）常见的原核生物,一、原核细胞,3蓝藻,第三节 细胞的类型,第二章 细胞特性,二、原核细胞与真核细胞的比较,第四节 真核细胞基本知识概要,真核细胞的结构基本相似， 在光镜下，真核细胞的一般结构分为细胞膜（call membrane）、细胞质（cytoplasm）和细胞核（nucleus）三部分。植物细胞在细胞膜之外，还存在细胞壁（cell wall）。真核细胞虽然结构复杂，但可以在亚显微结构水平上划分为三大基本结构体系：即生物膜结构系统；遗传信息表达系统；细胞骨架系统。,一、真核细胞的基本结构体系,第二章 细胞特性,第四节 真核细胞基本知识概要,在真核细胞中，存在着发达的生物膜系统（biomembrane system），它是围绕在细胞表面的质膜（plasma membrane）和细胞内膜系统（internal membrane system）的总称。细胞内膜系统是指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。,一、真核细胞的基本结构体系,第二章 细胞特性,（一）生物膜系统,第四节 真核细胞基本知识概要,细胞的内膜将细胞分隔成具有不同功能的区室，即细胞核和各种膜性细胞器。各区室相互间在物理和化学性质上均有区别。每一区室由封闭的选择性通透的膜构成边界，形成一个个亚细胞反应器。 具高度选择性的膜在这一容器中，保持着一套独特的酶，由此而赋予每一区室的特异性功能 细胞核是DNA和RNA的合成场所；线粒体（mitochondrion）主要供应细胞生命活动所需的能量；叶绿体(chloroplast)是绿色植物进行光合作用的场所;高尔基体（Golgi body）是合成物加工与运输的场所；溶酶体(lysosome)是细胞内的消化系统等。,一、真核细胞的基本结构体系,第二章 细胞特性,第四节 真核细胞基本知识概要,细胞遗传信息储存与复制、核酸转录与蛋白质的翻译，是由DNA蛋白质与RNA蛋白质复合体形成的遗传信息载体与表达系统执行和完成的。该系统主要包括位于细胞核内的染色质与核仁、细胞质中的核糖体等结构。DNA蛋白质与RNA蛋白质组成核仁，核仁的主要功能是rRNA的转录与核糖体亚单位的装配。核糖体是由rRNA与数十种蛋白质构成的颗粒结构，直径1525nm，是合成蛋白质的细胞器 。,一、真核细胞的基本结构体系,第二章 细胞特性,（二）遗传信息表达结构系统,第四节 真核细胞基本知识概要,细胞骨架（cell skeleton）系统是由一系列特异的结构蛋白装配而成的网架系统，普遍存在于真核细胞中。,一、真核细胞的基本结构体系,第二章 细胞特性,（三）细胞骨架系统,细胞质维持细胞内相对稳定的离子环境。完成重要的代谢过程，如蛋白质合成；核苷酸合成；脂肪酸合成；糖酵解；磷酸戊糖途径；糖原代谢；信号转导。供给细胞器行使其功能所需要的底物。控制基因的表达，参与细胞的分化。蛋白质的合成、加工、运输和选择性降解。,第四节 真核细胞基本知识概要,细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。 例如：红细胞为中央两面凹的扁圆形，体积很小，细胞内没有核，也没有其它的重要细胞器，主要由细胞膜包着血红蛋白。这些形态结构特点与红细胞交换O2与CO2的功能有密切关系。细胞体积小、呈圆形，有利于在血管内快速运行，同时，体积小，相对表面积大，有利于提高气体交换率。,二、细胞形态结构与功能的关系,第二章 细胞特性,第四节 真核细胞基本知识概要,植物细胞与动物细胞具有基本相同的结构体系与功能体系，但二者有着部分结构的差别。主要区别在于：植物细胞中具有细胞壁、液泡和叶绿体及其它质体，动物细胞没有。植物细胞在有丝分裂以后