02 细胞的统一性与多样性201202.ppt

第二章细胞的统一性与多样性（UnityanddiversityoftheCell）,E-mail:ybsTel:3029960(O)2012.02,OrganelleMacromoleculesMolecules,OrganismSystemOrganTissueCell,第一节细胞的基本概念,细胞是生命活动的基本单位细胞的基本共性,第四节非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,第三节真核细胞,第二节原核细胞与古核细胞,第一节细胞的基本概念,细胞是生命活动的基本单位细胞的基本共性,一、细胞是生命活动的基本单位,1.一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。2.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。3.细胞是有机体生长与发育的基础。4.细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性。5.没有细胞就没有完整的生命。,6.细胞概念的一些新思考,(1)细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系：细胞具有高度复杂性和组织性。(2)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。(3)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。,哈布斯堡下颌（唇突）Hapsburgjaw(lip)哈布斯堡皇室包括奥地利皇室12781918，西班牙皇室15041700，神圣罗马帝国皇室14381806.,二、细胞的基本共性,1.所有的细胞都有相似的化学组成2.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。3.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。4.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。5.几乎所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。,17,细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位。一般认为：,1.细胞是由膜包围的原生质（protoplasm）团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流；2.是构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有机体生长发育的基础；3.是代谢与功能的基本单位，具有一套完整的代谢和调节体系；4.是遗传的基本单位，具有发育的全能性。,第二节原核细胞与古核细胞,原核细胞基本特点：1.遗传的信息量小，一个环状DNA构成。2.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）是最小最简单的细胞；细菌；蓝藻又称蓝细菌（cyanobacteria）。,一、原核细胞,19,支原体模式图,20,细菌模式图,21,大肠杆菌,淋病球细菌,弧形霍乱菌,大肠杆菌分裂,22,蓝藻模式图,天然螺旋藻,项圈藻,胶质鞘,光合作用片层,中心质,23,肺炎支原体,0.20.3m，细胞膜中胆固醇含量较多，占36%，凡能作用于胆固醇的物质（如二性霉素B、皂素等）均可引起支原体膜破坏而使支原体死亡。,肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构（terminalstructure），能使支原体粘附于呼吸道粘膜上皮细胞表面，与致病性有关。,24,衣原体Chlamydiapneumoniae梨子形的原体（EBs），左、吸附在巨噬细胞表面，右、进入细胞内部的原体衣原体（Chlamydia）很小，直径200nm-500nm，能通过细菌滤膜。,25,二、古细菌(archaebacteria),一类很持殊细菌，多生活在极端生态环境中。具有原核生物的某些特征,如无核膜及内膜系统。也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体介于真核细胞（7084）与真细菌（55）之间、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA中有重复序列、内含子并结合组蛋白；5SrRNA与真核生物同属一类。此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，不含胞壁酸。所以人们提出将古细菌从原核生物中分出，成为与原核生物（即真细菌）、真核生物并列的一类。,26,二、古细菌（archaebacteria）,极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90以上的高温环境。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100，80以下即失活。美国的J.A.Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。极端嗜酸菌、极端嗜碱菌、产甲烷菌。,27,光镜下结构,细胞膜,细胞质,细胞核,电镜下结构,膜相结构,非膜相结构,细胞膜,内质网,高尔基复合体,线粒体,溶酶体,过氧化氢体,核膜,核糖体,中心粒,微管,微丝,中等纤维,细胞质基质,核仁,染色质,核基质,第三节真核细胞,28,NuclearenvelopeChromatinNucleolusNuclearmatrix,29,真核细胞的基本结构体系,以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统。以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统。由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。,30,31,32,StructureandComplexityofEukaryoticCells,33,细胞的大小及其分析,各类细胞直径的比较,细胞和细胞组分的相对大小,34,原核细胞与真核细胞的比较,原核细胞,真核细胞,细胞大小,较小（110m）,较大（10100m）,细胞核,无核仁和核膜,有核仁和核膜,细胞器,有各种细胞器,核糖体,70S（50S+30S）,80S（60S+40S）,染色体,只有一条DNA，DNA裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合，染色体为单数。,有几条DNA，DNA与组蛋白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。,内膜系统,简单,复杂,细胞骨架,无,有微管，微丝,细胞壁,主要组分为肽聚糖,主要组分为纤维素,转录和翻译,出现在同一时间和地点（细胞质中）,出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）,细胞分裂,无丝分裂,有丝分裂和减数分裂,特征,无（除核糖体外）,35,Ahumanbeingismadeupofabout100trillion(1014)cellsThesecanbeclassifiedinabout200differentcellstypesCellsmayrangeindiameterfrom:140mm(ovum)to8mm.(redbloodcells,someneurons)(1mm=10-6m)Thelongestcellsareatypeofneurones(1m),10mm,1.8m,London-Paris,324Km,36,37,植物细胞与动物细胞的比较,38,39,动物细胞与植物细胞的比较,40,细胞进化,41,42,依据1970年马古里斯(L.Margulis)提出细胞内共生假说(endosymbiosishypothesis)，认为真核细胞是来自原核细胞纳入另一个细菌后的产物。,43,细胞结构与生物系统,传统分类法根据生物的营养方式、运动能力和细胞结构的特点，把生物划分为动物界和植物界。1970年C.Woese根据对16SrRNA核苷酸顺序的同源性比较，提出将生命划分为三界，即：真细菌（Eubacteria）、真核生物Eucaryotes、古细菌（Archaes）。1996年Bult领导的研究小组在Science上发表了詹氏甲烷球菌（Methanococcusjannaschii）的全基因组序列，进一步证明它既不是典型的细菌也不是典型的真核生物，而是介于两者之间的生命体，即生命的第三形式。,44,古核细胞,真细菌原核细胞,真核细胞,45,生命进化里程,如把宇宙产生到现在比喻为一年，那么：元月1日宇宙产生；5月1日银河系产生；9月9日太阳系出现；9月14日地球产生；9月24日原始生命；11月12日绿色植物；12月26日哺乳动物；31日22：30原始人；23:46北京猿人；23:5956”古罗马(春秋)；23:5958”雅马文化(宋代)；23:5959”欧洲文艺复兴（14-16世纪,元明清）,46,第四节非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,病毒的基本知识病毒在细胞内增殖（复制）病毒与细胞在起源与进化中的关系,47,一、病毒的基本知识,病毒（virus）:一个核酸分子（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。病毒的多样性类病毒（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。,48,49,T4噬菌体,病毒衣壳的排列方式,50,1982年SBPrusiner以叙利亚仓鼠为实验材料，发现羊瘙痒病（scrapie）的病原体是一种蛋白质，不含核酸，命名为prion，意即proteinnaceousinfectiononly，译为蛋白质感染因子或朊病毒，Prusiner因此项发现更新了医学感染的概念，获1997年的诺贝尔生理与医学奖。蛋白质感染因子的增殖既不是由于基因过分表达，也不是因翻译量增加，而是由于正常分子的构象发生转变造成的，所以亦称朊病毒。编码PrP蛋白的基因称为Prnp，该基因位于人第20号染色体的短臂，小鼠第2号染色体。,51,朊病毒（prion）,Prion的增殖,52,羊瘙痒病发现已有200年的历史，羊得了这种病就会浑身发痒，不断在坚硬物质上搓擦身体，最后死亡。它是一类传染性海绵状脑病（transmissiblespongiformencephalopathies，TSE）。疯牛病，即牛海绵状脑病（bovinespongiformencephalopathy，BSE）也属于此类疾病，发现于1986年，是由于牛被喂以由死羊骨粉制造的饲料而被感染，病牛脑内灰质及神经元都有典型的海绵状退化，出现淀粉样（amyloid）蛋白沉淀，与羊瘙痒病相似。同类型的prion也会使鹿、貂及猴子患病，人类也具有类似的疾病。,53,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。,54,55,病毒与细胞在起源与进化中的关系,病毒是非细胞形态