第二章细胞的统一性与多样性

1、l要点综述要点综述:本章对细胞生物学的研究对象本章对细胞生物学的研究对象细胞进行了简要概括的介绍。在对细胞的细胞进行了简要概括的介绍。在对细胞的基本概念和共性了解的基础上，重点掌握基本概念和共性了解的基础上，重点掌握原核细胞和真核细胞的特点，进一步总结原核细胞和真核细胞的特点，进一步总结出真核细胞区别于原核细胞最显著的特点。出真核细胞区别于原核细胞最显著的特点。l对原核细胞特点的掌握要以细菌的结构为对原核细胞特点的掌握要以细菌的结构为例例,然后对照细菌然后对照细菌,了解支原体与蓝藻的结构了解支原体与蓝藻的结构特点和进化地位。特点和进化地位。l在对真核细胞基本结构体系掌握的前提下在对真核细胞基本

2、结构体系掌握的前提下,分析其大小的制约因素和形态结构与功能分析其大小的制约因素和形态结构与功能的相关性的相关性,对于病毒则作一般的了解。对于病毒则作一般的了解。复习思考题复习思考题第四节第四节 原核与真核细胞的比较原核与真核细胞的比较l一、细胞是生命活动的基本单位一、细胞是生命活动的基本单位l二、细胞概念的一些新思考二、细胞概念的一些新思考l三、细胞的基本共性三、细胞的基本共性(1)一切有机体都由细胞构成，细胞是一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的构成有机体的基本单位基本单位(2)细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位代谢

3、与功能的基本单位(3)细胞是有机体细胞是有机体生长与发育的基础生长与发育的基础(4)细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性全能性(5)没有细胞就没有完整的生命没有细胞就没有完整的生命返回1.细胞是多层次非线性的复杂细胞是多层次非线性的复杂结构体系结构体系 细胞具有高度复杂性和组织性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细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综综合体合体 细胞完成各种化学反应细胞完成各种化学反应； 细胞需要和利用能量细胞需要和利用能量； 细胞参与大量机械活动；细胞参与大量机械活动； 细胞对刺激作出反

4、应；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细胞能进行自我调控； 繁殖和传留后代繁殖和传留后代；返回返回返回返回返回返回由生物分子组装成细胞，大致分为由生物分子组装成细胞，大致分为4 4级：级：第一级是构成细胞的小分子有机物的形成；第一级是构成细胞的小分子有机物的形成；第二级是生物大分子的形成；第二级是生物大分子的形成；由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构元件及简单细胞由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构元件及简单细胞器的形成如细胞膜器的形成如细胞膜、核糖体核糖体、染色体染色体、微管微管、微丝等

5、；微丝等；复杂结构的细胞器形成。复杂结构的细胞器形成。( (如细胞核如细胞核、线粒体、叶绿体、内、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等）质网、高尔基体、溶酶体等）最终由细胞器形成细胞。最终由细胞器形成细胞。2.所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌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，即蛋白质构成的生物膜，即细胞膜细胞膜。3.所有的细胞都含有两种核酸：即所有的细胞都含有两种核酸：即DNADNA与与RNARNA 作为遗传信息复制与转录的载体。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作为蛋白质合成的机器核糖体核糖体，毫无例外地存，毫无例外地存在于一切细胞内

6、。在于一切细胞内。5.所有细胞的增殖都以所有细胞的增殖都以一分为二一分为二的方式进行分裂。的方式进行分裂。l概述概述l一、支原体一、支原体l二、细菌和蓝藻二、细菌和蓝藻l三、古核细胞（古细菌）三、古核细胞（古细菌）Chatton(1925年年)把细胞中把细胞中无无由膜包围的细胞核由膜包围的细胞核的生物的生物称为称为原核生物原核生物(prokaryote) 。根据外表特征分为根据外表特征分为6种类型，即细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克种类型，即细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。次氏体和衣原体。代表性原核生物：支原体代表性原核生物：支原体(mycoplasma)、细菌细菌(bac

7、terium)和蓝细菌和蓝细菌(cyanobacterium)等等选择题选择题l立克次氏体是（立克次氏体是（ ）lA.一类病毒一类病毒 B.一种细胞器一种细胞器lC.原核生物原核生物 D.真核生物真核生物l指出下列哪项属于原核生物（指出下列哪项属于原核生物（ ）lA. 病毒病毒 B.支原体支原体 C.灵芝灵芝 lD.疟原虫疟原虫 E.噬菌体噬菌体基本特点：基本特点： 1、遗传的信息量小遗传的信息量小，遗传信息载体仅由，遗传信息载体仅由一一个个裸露的裸露的环状环状DNADNA构成；构成； 2、细胞内细胞内没有没有分化为分化为以膜为基础以膜为基础的具有专门的具有专门结构与功能的结构与功能的细胞器和

8、细胞核膜细胞器和细胞核膜; ; 3、无细胞骨架无细胞骨架。返回（主要代表：主要代表：l 支原体（支原体（mycoplastmycoplast）目前发现的最小目前发现的最小最简单的细胞；最简单的细胞；l 细菌细菌l 蓝藻又称蓝细菌（蓝藻又称蓝细菌（CyanobacteriaCyanobacteria）l目前发现的目前发现的最小、最简单最小、最简单的细胞的细胞oror生命体，但已生命体，但已经具备了细胞的基本结构形态，并具有作为生命经具备了细胞的基本结构形态，并具有作为生命活动基本单位存在的主要特征。就是说它活动基本单位存在的主要特征。就是说它(1) (1) 具有一套基因组具有一套基因组返回l为什

9、么说支原体是最小、最简单的细胞？为什么说支原体是最小、最简单的细胞？l一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能是：一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能是：细细胞膜、遗传信息载体胞膜、遗传信息载体DNA与与RNA、进行蛋白质合成的一、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要的酶定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所要的酶,这些在这些在支原体细胞内已基本具备支原体细胞内已基本具备.从保证一个细胞生命活动运转从保证一个细胞生命活动运转所必需的条件，推算一个细胞体积的最小极限直径不可所必需的条件，推算一个细胞体积的最小极限直径不可能小于能小于100nm，而现在发现的最小支原体细胞

10、的直径已，而现在发现的最小支原体细胞的直径已接近此极限。接近此极限。l支原体支原体的体积很小，直径一般是的体积很小，直径一般是0.10.3um，仅为细菌的，仅为细菌的十分之一，细胞膜厚约十分之一，细胞膜厚约10nm，40多种酶（含多种酶（含G丙酮酸丙酮酸代谢所需的整套酶系），作为比支原体更小更简单的细代谢所需的整套酶系），作为比支原体更小更简单的细胞胞,又要维持细胞生命活动的基本要求又要维持细胞生命活动的基本要求,似乎是不可能存在似乎是不可能存在的的,所以说所以说支原体是最小、最简单的细胞支原体是最小、最简单的细胞.返回l（一）（一）.细菌细菌l细菌细菌是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以

11、二分裂方式是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。繁殖和水生性较强的原核生物。l类型：类型：球菌、杆菌、螺旋菌球菌、杆菌、螺旋菌（弧菌、螺菌、螺旋体）（弧菌、螺菌、螺旋体）l特征特征：l (1)无无典型核结构，有明显核区典型核结构，有明显核区(类核类核)；l (2)有细胞壁有细胞壁(肽聚糖肽聚糖)；l (3)有核糖体，无具膜细胞器；有核糖体，无具膜细胞器；l(4)有些具有有些具有荚膜、鞭毛荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢、性菌毛等。、菌毛、芽孢、性菌毛等。next细菌细胞形态细菌细胞形态Cncnc-micro 球菌球菌(Coccus) 杆菌杆菌(Bacillus)

12、螺旋菌螺旋菌(Spirlla) 其他形状的细菌其他形状的细菌a.球菌(coccus)Cncnc-micro单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌.单球菌（显微镜下示意图）单球菌(single coccus). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .双球菌（显微镜下示意图）双球菌(double coccus)上：显微镜效下：电镜照片 四联球菌(Micrococcus lactis)八叠球菌八叠球菌(Sarcina ureae)八叠球菌（显微镜下示意图）左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌葡

13、萄球菌(Staphylococcus aureus)链球菌链球菌（显微镜下示意图）链球菌（电镜照片）显微镜下的杆菌b.杆菌(bacillus) 大肠杆菌大肠杆菌c.螺旋菌（Spirlla) 弧菌 (vibrio) 螺菌(spirllum） 螺旋体(spirochaeta)显微镜下的螺旋菌显微镜下的螺旋菌 d.幽门螺旋菌幽门螺旋菌左：显微数码摄像左：显微数码摄像右：结构示意图右：结构示意图返回返回返回返回l仅具有原始形态的核，没有核膜和核仁故称为核仅具有原始形态的核，没有核膜和核仁故称为核区或类核。区或类核。l核区主要由一个环状的核区主要由一个环状的DNA分子形成丝状结构。分子形成丝状结构。（D

14、NA长达长达12001400um，遗传信息量达，遗传信息量达20003000种蛋白种蛋白）如大肠杆菌，其基因组由）如大肠杆菌，其基因组由4.2106核苷酸对组成，包含核苷酸对组成，包含2350个基因。个基因。l正常情况下，一个细菌细胞内只有一个核区。正常情况下，一个细菌细胞内只有一个核区。鞭毛菌毛性菌毛芽孢微荚膜荚膜粘液层糖被特殊构造细胞壁细胞膜间体核区内含物一般构造核糖体细胞壁细胞壁 细菌细胞壁（细菌细胞壁（cell wallcell wall）是位于细胞是位于细胞最外的一层（一般结构）厚实、坚韧的外被，最外的一层（一般结构）厚实、坚韧的外被，主要成分为主要成分为肽聚糖。肽聚糖。 革兰氏染色

15、1884年，丹麦医生年，丹麦医生C.Gram发明发明程序：（程序：（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（）脱色（95%乙醇乙醇1020S） （4 4）复染（蕃红）复染（蕃红30 30 60S 60S）结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（G+） 菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（G-）（微生物教材P10） ABBBAB AA（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S）革兰氏染色程序和结果革兰氏染色程序和结果（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液）媒染剂（碘液30

16、S） （3）脱色（）脱色（95%乙醇乙醇1020S）（4 4）复染（蕃红）复染（蕃红30 30 60S 60S）ABBBAB AA革革兰兰氏氏染染色色程程序序和和结结果果（2）媒染剂（碘液30S）（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S）（2 2）媒染剂（碘液）媒染剂（碘液30S30S） （3）脱色（）脱色（95%乙醇乙醇1020S）（4 4）复染（蕃红）复染（蕃红30 30 60S 60S）ABBBAB AA革革兰兰氏氏染染色色程程序序和和结结果果（3）脱色（）脱色（95%乙醇乙醇1020S）（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液）媒染剂（碘液30S） （3 3）脱色（）脱

17、色（95%95%乙醇乙醇10-20S10-20S）（4 4）复染（蕃红）复染（蕃红30 30 60S 60S）ABBBAB AA革兰氏染色程序和结果（4）复染（蕃红30 60S）A：革兰氏阳性细菌G+B：革兰氏阴性细菌G为什么？（1）初染（结晶紫）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（）脱色（95%乙醇乙醇1020S）（4 4）复染（蕃红）复染（蕃红30 30 60S 60S）肽聚糖肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸细胞质膜细胞质膜NAM：N-乙酰胞壁酸 NAG：N-乙酰葡糖胺肽脂多糖类脂AO-特异性外链脂蛋白外膜细胞壁的结构（ G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较）革兰氏阳

18、性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G）为什么通过革兰氏染色为什么通过革兰氏染色G+呈兰色，呈兰色，G-呈红色？呈红色？脱色剂脱色剂-95%乙醇为脂溶剂破坏乙醇为脂溶剂破坏G的外膜、肽聚糖层和的外膜、肽聚糖层和 细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞 中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。但在但在G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小， 由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保 持紫

19、色。持紫色。固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压等外力固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；的损伤；鞭毛生长和运动的支点；鞭毛生长和运动的支点；阻止大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；阻止大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。细菌细胞壁功能：细菌细胞壁功能：l（3）细胞膜）细胞膜：能选择性地控制细胞内、外的营能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送，并且有分泌与运输蛋白养物质和代谢产物的运送，并且有分泌与运输蛋白质的作用；质的作用；l是维持细胞

20、内正常渗透压的结构屏障；是维持细胞内正常渗透压的结构屏障；l是合成细胞壁和糖被有关成分的重要场所；是合成细胞壁和糖被有关成分的重要场所；l膜上含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢膜上含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢有关的酶系，是细胞的产能基地；有关的酶系，是细胞的产能基地；l是鞭毛基体的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动是鞭毛基体的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需的能量。所需的能量。（4）练习题l填空：中膜体是（填空：中膜体是（ ），又称（），又称（ ）l（5）荚膜：）荚膜：l成分：成分：葡萄糖和葡萄糖醛酸组成的聚合物葡萄糖和葡萄糖醛酸组成的聚合物l功能：功能：保护作用，其上大量极性基团

21、可保护菌体免保护作用，其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；防止噬菌体的吸附和裂解；免受宿主细受干旱损伤；防止噬菌体的吸附和裂解；免受宿主细胞的吞噬。胞的吞噬。l贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用。贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用。l细菌间的信息识别作用。细菌间的信息识别作用。l堆积代谢废物堆积代谢废物l作为透性屏障和离子交换系统，作为透性屏障和离子交换系统，l以保护细菌免受重金属离子的毒害。以保护细菌免受重金属离子的毒害。l表面附着作用。表面附着作用。(6)鞭毛（Flagellum)生长在某些细菌体表的长丝生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至

22、数条，具有，其数目为一至数条，具有运动功能。运动功能。观察鞭毛的方法观察鞭毛的方法: :染料沉积使染料沉积使之加粗后用显微镜观察之加粗后用显微镜观察: :常用常用电镜观察电镜观察细菌鞭毛显微镜照片细菌鞭毛显微镜照片鞭毛的类型鞭毛的结构电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）细菌鞭毛的类型两端单生单端从生单端单生周生两端丛生鞭毛丝结构图解：鞭毛蛋白亚基每周为每周为8-108-10个亚基个亚基 鞭毛蛋白亚基是一种球状蛋白，分子量鞭毛蛋白亚基是一种球状蛋白，分子量3-63-6万万鞭毛丝由直径鞭毛丝由直径 4.5nm 4.5nm 的鞭毛蛋白亚基沿央孔的鞭毛蛋白亚基沿央孔道（直径为道（直径为20nm20nm）螺旋状缭

23、绕而）螺旋状缭绕而成。成。l细菌的鞭毛与动物细胞的鞭毛主要区别细菌的鞭毛与动物细胞的鞭毛主要区别是（是（结构简单结构简单）和（）和（成分简单成分简单）菌毛（Pilus)（伞毛、纤毛、线毛）（伞毛、纤毛、线毛）功能：作为噬菌体的吸附位点作为噬菌体的吸附位点作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具鞭毛菌毛性毛糖被项目 鞭毛鞭毛 菌毛菌毛成成 分分大大 小小结结 构构数数 目目功功 能能着生处着生处菌菌 种种鞭毛蛋白鞭毛蛋白0.010.010.020.022 270um70um一般由一般由3 3股鞭毛蛋白链紧密绞股鞭毛蛋白链紧密绞成绳状成绳状1-1-数百根数百根运

24、动运动通过钩形鞘与细胞壁内的鞭通过钩形鞘与细胞壁内的鞭毛基体连接毛基体连接许多杆菌和少数球菌许多杆菌和少数球菌菌毛蛋白菌毛蛋白0.007-0.0090.007-0.0090.5-20um0.5-20um由菌毛蛋白亚基卷成由菌毛蛋白亚基卷成中空螺旋中空螺旋1-1-数百根数百根附着附着接合细胞质接合细胞质许多许多G G杆菌和球菌杆菌和球菌 细菌的鞭毛和菌毛的比较 性毛（性毛（pili,pili,单数单数piluspilus）构造和成分与菌毛相同，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。但比菌毛长。数量仅一至少数几根。数量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的

25、雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。鞭毛菌毛性毛糖被l约含约含500050000个核糖体；个核糖体；l核糖体的沉降系数为核糖体的沉降系数为70S（30S、50S）；）；l30S的小亚单位对四环素与链霉素敏感，的小亚单位对四环素与链霉素敏感， 50S的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。l例题：氯霉素抑菌是因其（例题：氯霉素抑菌是因其（ ）l抑制原核抑制原核70S核糖体肽基转移酶核糖体肽基转移酶l质粒质粒是裸露的环状是裸露的环状DNA分子，所含遗传分子，所含遗传信息量为信息量为2200个基因，能进行自我复制。个基

26、因，能进行自我复制。如：大肠杆菌性因子（如：大肠杆菌性因子（f因子）、大肠杆因子）、大肠杆菌素因子（菌素因子（col因子）、抗药因子（因子）、抗药因子（r因子）因子）等都是由质粒基因编码的。等都是由质粒基因编码的。质粒染色体质粒(circular covalently closed DNA )l某些细菌处于不利的环境，或耗尽营某些细菌处于不利的环境，或耗尽营养时，在细胞内就容易形成内生孢子养时，在细胞内就容易形成内生孢子（圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠构造），抗逆性强的休眠构造），又称又称芽孢芽孢。细菌芽孢构造的模式图 芽孢的结构芽孢的结构孢外壁芽孢

27、衣 皮层 芽孢质芽孢核区芽孢膜芽孢壁核心l能产芽孢的细菌种类很少，主要是革兰能产芽孢的细菌种类很少，主要是革兰氏阳性菌的两个属：好氧性的芽孢杆菌氏阳性菌的两个属：好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌属。属和厌氧性的梭菌属。l如如肉毒梭菌肉毒梭菌和和巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌。l芽孢的休眠能力很强。如在美国的一块芽孢的休眠能力很强。如在美国的一块有有2500万万4000万年历史的琥珀，至今从万年历史的琥珀，至今从其中蜜蜂肠道内可分离到有生命力的芽其中蜜蜂肠道内可分离到有生命力的芽孢。孢。（二）（二）(1)最简单原始的绿色植物之一，最简单原始的绿色植物之一，在原核细胞中体积最大在原核细胞中体积最大直径直

28、径10m；(2)是单细胞的，但可多细胞联是单细胞的，但可多细胞联合成群或丝状体；合成群或丝状体；(3)无典型核结构，有明显核区无典型核结构，有明显核区(中央体中央体)；(4)核糖体，无具膜细胞器；核糖体，无具膜细胞器；(5)外有细胞壁和胶质层；外有细胞壁和胶质层；(6)有光合片层有光合片层l蓝藻细胞模式图蓝藻细胞模式图 北极熊宁夏宁夏“发菜发菜”l（1）中心质）中心质l（2）光合作用片层）光合作用片层l（3）细胞质内含物：蓝藻淀粉、脂滴、蓝藻）细胞质内含物：蓝藻淀粉、脂滴、蓝藻颗粒体、多角体等。颗粒体、多角体等。l（4）细胞表面结构：细胞壁和一层胶质层）细胞表面结构：细胞壁和一层胶质层（易被碱

29、性染料染色，成分为酸性粘多糖和果（易被碱性染料染色，成分为酸性粘多糖和果胶质，可抵抗不利环境）胶质，可抵抗不利环境） 。l（5）异胞体（念珠藻和项圈藻）：具固氮功）异胞体（念珠藻和项圈藻）：具固氮功能。能。返回l是是20世纪世纪80年代从原核生物（细胞）中划分年代从原核生物（细胞）中划分出来的，研究证明，它比真细菌（原核生物）出来的，研究证明，它比真细菌（原核生物）更可能是真核生物的祖先。更可能是真核生物的祖先。嗜热古细菌嗜热古细菌嗜盐古细菌嗜盐古细菌主要证据主要证据（1 1）细胞壁的成分与真核细胞一样，而）细胞壁的成分与真核细胞一样，而非非由含由含壁酸的壁酸的肽聚糖肽聚糖构成构成（2 2）D

30、NADNA与基因结构：古细菌与基因结构：古细菌DNADNA中有中有重复序列重复序列的存在。此外，多数古核细胞的基因组中存在的存在。此外，多数古核细胞的基因组中存在内含子内含子。（3）有有类核小体结构类核小体结构：古细菌具有：古细菌具有组蛋白组蛋白，而，而且能与且能与DNADNA构建成类似核小体结构。构建成类似核小体结构。续：主要证据续：主要证据（4 4）有类似真核细胞的）有类似真核细胞的核糖体：大于核糖体：大于70S70S，有，有6060种以上种以上蛋白。蛋白。（5 5）5 5S SrRNArRNA：根据对：根据对5 5S SrRNArRNA的分子分析，认为古细菌与的分子分析，认为古细菌与真核

31、生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。5 5S SrRNArRNA二级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物二级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物相似。相似。简述古核细胞与真核细胞相似性体现在哪些方面？简述古核细胞与真核细胞相似性体现在哪些方面？（2011年华中师范大学考研题）年华中师范大学考研题）返回l一、真核细胞基本结构体系一、真核细胞基本结构体系l二、细胞大小与分析二、细胞大小与分析l三、细胞形态结构与功能的关系三、细胞形态结构与功能的关系l四、植物细胞与动物细胞的比较四、植物细胞与动物细胞的比较l以脂质及蛋白质成分为基础的以脂质及蛋白质成分为基

32、础的生物膜结构系统；生物膜结构系统；l以核酸（以核酸（DNADNA或或RNARNA）与蛋白质为主要成分的）与蛋白质为主要成分的遗传信息表遗传信息表达系统；达系统；l由特异蛋白分子装配构成的由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统细胞骨架系统. .l问题：阐述真核细胞三大结构体系及其之间的相关性。问题：阐述真核细胞三大结构体系及其之间的相关性。l1.1.各类细胞直径的比较各类细胞直径的比较l常用计量单位常用计量单位 1m103mm106m109nm（mm）1010（）1g103mg106g109ng（mg）1012pg（g）l无论种物的差异有多大，同一器官和组无论种物的差异有多大，同一器官和组织的织

33、的细胞体积大小倾向于在一个恒定的细胞体积大小倾向于在一个恒定的范围内。范围内。l细胞体积守恒定律细胞体积守恒定律：器官的大小主要决：器官的大小主要决定于定于细胞数量细胞数量，与数量成正比，与数量成正比；与细胞；与细胞体积大小无关。体积大小无关。l（1）细胞）细胞相对表面积相对表面积 体积与相对表面积呈反比，体积越小，相对表面体积与相对表面积呈反比，体积越小，相对表面积越大，细胞与外界物质交换效力越大。积越大，细胞与外界物质交换效力越大。l（2）细胞核细胞核(核质比例关系核质比例关系) 细胞质的量受细胞核所含遗传信息量的控制细胞质的量受细胞核所含遗传信息量的控制l（3）细胞内）细胞内物质物质的交

34、流的交流运输运输 较小体积利于胞内物质交流与运输较小体积利于胞内物质交流与运输骨骼肌细胞骨骼肌细胞红血细胞红血细胞保卫细胞保卫细胞骨细胞骨细胞结缔组织细胞结缔组织细胞卵细胞卵细胞精子精子视杆细胞视杆细胞神经神经细胞细胞立方上皮立方上皮柱状上皮柱状上皮神神经经元元细细胞胞l动物细胞：动物细胞：肌肉细胞是长条或梭形，适于收缩肌肉细胞是长条或梭形，适于收缩和伸展及附着；和伸展及附着；l神经细胞有很多分叉的突起，便于传导刺激；神经细胞有很多分叉的突起，便于传导刺激；l红细胞小并呈圆盘状，便于在血管中运动，体红细胞小并呈圆盘状，便于在血管中运动，体积小，相对表面积大，利于与周围环境交换气体；积小，相对表

35、面积大，利于与周围环境交换气体； l白细胞形状多变，便于吞噬异物；白细胞形状多变，便于吞噬异物；l大而圆的卵细胞，储存足够的营养物供受精大而圆的卵细胞，储存足够的营养物供受精后发育之用；具有鞭毛的精子细胞，适于在一后发育之用；具有鞭毛的精子细胞，适于在一定液体介质中游动，以便接近卵子，完成受精定液体介质中游动，以便接近卵子，完成受精作用；作用；l各类分泌细胞，多呈极性，有吸收表面和分各类分泌细胞，多呈极性，有吸收表面和分泌表面，在吸收表面膜形成大量褶皱，线粒体泌表面，在吸收表面膜形成大量褶皱，线粒体集中，以增加物质透膜速率和能量供应。在细集中，以增加物质透膜速率和能量供应。在细胞内部，内质网、

36、高尔基体、核糖体较多，核胞内部，内质网、高尔基体、核糖体较多，核仁较大。仁较大。l植物细胞：植物细胞：叶片的表皮细胞呈扁平状且叶片的表皮细胞呈扁平状且排列紧密，保卫细胞呈半月形，每两个一排列紧密，保卫细胞呈半月形，每两个一对在叶子表面形成一种气孔结构；对在叶子表面形成一种气孔结构；l叶肉组织中的栅栏组织细胞呈梭形或柱叶肉组织中的栅栏组织细胞呈梭形或柱形，内含丰富叶绿素，主要功能是进行光形，内含丰富叶绿素，主要功能是进行光合作用；合作用；l木质部中的导管细胞，韧皮部中的筛管木质部中的导管细胞，韧皮部中的筛管细胞呈长条性，起支持和输导作用。细胞呈长条性，起支持和输导作用。l二者的结构体系与功能体系

37、相同二者的结构体系与功能体系相同l但是各自有一些独特的细胞结构与但是各自有一些独特的细胞结构与细胞器细胞器第四节第四节 原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较 特 征 原核细胞 真核细胞 细胞膜 核膜 染色体 核仁 线粒体 内质网 高尔基体 溶酶体 核糖体 光合作用结构 核外 DNA 细胞壁 细胞骨架 细胞增殖（分裂）方式 有（多功能性） 无 由一个环状 DNA 分子构成的单个染色体，DNA 不与或很少与蛋白质结合 无 无 无 无 无 70S（包括 50S 与 30S 的大小亚单位） 蓝藻含有叶绿素 a 的膜层结构，细菌具有菌色素 细菌具有裸露的质粒 DNA 主要成分是氨基糖与壁酸

38、无 无丝分裂（直接分裂） 有 有 2 个染色体以上，染色体由线状 DNA 与蛋白质组成 有 有 有 有 有 80S（包括 60S 与 40S 的大小亚单位） 植物叶绿体具有叶绿素 a 与 b 线粒体 DNA，叶绿体 DNA 动物细胞无细胞壁，植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶 有 以有丝分裂（间接分裂）为主 特征 原核细胞 真核细胞 DNA 量（信息量） DNA 分子数 DNA 分子结构 基因组数 基因数 大量“多余”的“重复”的DNA 序列 基因中插入内含子 DNA 与组蛋白结合 DNA 与组蛋白以核小体及各级高级结构构成染色质与染色体 DNA 复制的明显周期性 基因表达的调控 转录与翻译的

39、时空关系 转录后与翻译后大分子的加工与修饰 细胞复制与分裂（DNA 传递与分配） 少 1 环状 1n 几千 不与或与少量类组蛋白结合 主要以操纵子方式 转录与翻译同时同地进行 无丝分裂 多 2 个以上 线状 2n，多 n 大于几万，十万 十 十 与 5 种组蛋白结合 十 十 复杂性，多层次性 核内转录，细胞质内翻译 严格的阶段性与区域性 十 有丝分裂，减数分裂 返回练习题l原核和真核细胞相比，共有的基本特征中，哪原核和真核细胞相比，共有的基本特征中，哪一条描述是不正确的（一条描述是不正确的（ ）?lA.都有细胞膜都有细胞膜lB.都有内质网都有内质网lC.都有核糖体都有核糖体lD.都有两种核酸都

40、有两种核酸DNA和和RNA练习题练习题l原核细胞的核由（原核细胞的核由（ ）的，）的， （ ）条）条DNA分子呈（分子呈（ ）结构组成。）结构组成。l裸露、裸露、1、环状、环状l原核生物细胞同真核生物细胞最主要的差别是原核生物细胞同真核生物细胞最主要的差别是（）l无核膜包裹的典型细胞核无核膜包裹的典型细胞核l一、病毒的基本知识一、病毒的基本知识l二、病毒在细胞内的增殖（复制）二、病毒在细胞内的增殖（复制）l三、病毒与细胞在起源和进化中的关系三、病毒与细胞在起源和进化中的关系SARS病毒病毒病毒是地球上存病毒是地球上存在的最简单的生命单位，它具备了生命在的最简单的生命单位，它具备了生命最重要的物

41、质基础最重要的物质基础-核酸和蛋白质核酸和蛋白质，具，具有生命的主要特征有生命的主要特征-繁殖和突变繁殖和突变。2.各种结构的病毒各种结构的病毒病毒（病毒（virusvirus）核酸分子（核酸分子（DNADNA或或RNARNA）与蛋白质构成的核）与蛋白质构成的核酸酸- -蛋白质复合体；蛋白质复合体；类病毒（类病毒（viroidviroid）仅由一个有感染性的仅由一个有感染性的RNARNA构成；构成；拟病毒（类类病毒）拟病毒（类类病毒）只含不具独立侵染性的只含不具独立侵染性的RNA组分；组分；朊病毒（朊病毒（prionprion） 仅由有感染性的蛋白质亚基（仅由有感染性的蛋白质亚基（蛋白质蛋白质

42、感染子感染子）构成；）构成；当当PrPSc分子积累到一定浓度时，就会损分子积累到一定浓度时，就会损伤神经元而发病伤神经元而发病由此可见，蛋白质感染子的增殖由此可见，蛋白质感染子的增殖既不是由于基既不是由于基因过分表达，也不是因翻译量增加因过分表达，也不是因翻译量增加，而仅仅是由于而仅仅是由于正常分子的构象发生转变正常分子的构象发生转变造成的。这种构象异常的造成的。这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子。蛋白质分子成了致病因子。这些错误折叠的蛋白聚集在脑内一些部位，这些错误折叠的蛋白聚集在脑内一些部位，导致溶酶体破裂，使组织破坏变成了空洞形状，导致溶酶体破裂，使组织破坏变成了空洞形状，如同海绵一样

43、。如同海绵一样。3.据以颗粒排列组据以颗粒排列组合方式合方式螺旋对称构型螺旋对称构型-立方对称构型立方对称构型-腺病毒腺病毒复合对称构型复合对称构型-T4噬菌体噬菌体返回中国公布的非典冠状病毒吸附吸附：病毒表面识别结构：病毒表面识别结构(pr)与易感细胞表面特异受与易感细胞表面特异受 体结合体结合 侵入侵入：病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染合成合成：病毒核酸的病毒核酸的复制复制、转录与蛋白质的合成、转录与蛋白质的合成病毒的病毒的装配、成熟与释放装配、成熟与释放以以T4T4噬菌体为例说明其增殖过程噬菌体为例说明其增殖过程( (复习微生物复习微生物6969页页) )。返回

44、1. 吸附吸附启动病毒感染的第一阶段启动病毒感染的第一阶段 如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种现象称为的增殖，这种现象称为自外裂解自外裂解（lysis from without）。）。2. 侵入和脱壳侵入和脱壳通过尾部刺突固着于细胞；尾部的酶水解通过尾部刺突固着于细胞；尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，鞘收缩，核酸通过中空的尾管压

45、入胞内，蛋白质外壳留在胞外。蛋白质外壳留在胞外。Bacteriophage T4 attacking an E. coli. Inset shows bacteriophage T4 injecting its DNA into E. coli.3. 生物大分子合成生物大分子合成病毒基因组病毒基因组进入胞内进入胞内 宿主细胞的代宿主细胞的代谢发生改变谢发生改变 病毒利用宿主的生物合病毒利用宿主的生物合成成机构、原料、能量机构、原料、能量，使病毒核酸表达和复制，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质产生大量的病毒蛋白质和核酸。和核酸。 核酸复制核酸复制 蛋白质合成蛋白质合成l(1)双链双链D

46、NA病毒为例病毒为例:DNA病毒侵入细胞病毒侵入细胞 脱脱 壳壳,释放释放DNADNADNA进入细胞核进入细胞核翻译翻译“早期蛋白早期蛋白”在其作用下进行新的在其作用下进行新的DNADNA的的复制与转录带有病毒遗传信息的复制与转录带有病毒遗传信息的mRNA mRNA mRNAmRNA与宿主细胞的核糖体结合翻译病毒的与宿主细胞的核糖体结合翻译病毒的结构蛋白。结构蛋白。l(2)单链单链RNA病毒为例病毒为例:RNA病毒侵入细胞病毒侵入细胞 脱脱 壳壳,释放释放RNARNARNA分子本身作模板分子本身作模板翻译翻译“早期早期蛋白蛋白”在其作用下进行新的在其作用下进行新的RNARNA的复制的复制, ,

47、同时转同时转录带有病毒遗传信息的录带有病毒遗传信息的mRNA mRNA mRNA mRNA 与宿主细胞与宿主细胞的核糖体结合翻译病毒的结构蛋白的核糖体结合翻译病毒的结构蛋白.新复制的新复制的RNARNA与翻译的病毒蛋白装配成子代病毒颗粒与翻译的病毒蛋白装配成子代病毒颗粒,(,(整整个过程在细胞质内进行个过程在细胞质内进行).).l(3)单链单链RNA肿瘤病毒为例肿瘤病毒为例:RNA病毒侵入细胞病毒侵入细胞 脱脱 壳壳,释放释放RNA病毒病毒RNARNA分子本身作模板分子本身作模板在反转录酶的在反转录酶的作用下作用下, ,反转录出病毒的反转录出病毒的DNADNA分子分子其能与宿主细胞染其能与宿主

48、细胞染色体的色体的DNADNA链结合链结合, ,再以病毒的再以病毒的DNADNA为模板为模板, ,转录新的病转录新的病毒毒RNARNA和病毒和病毒mRNA mRNA mRNA mRNA 与宿主细胞的核糖体结合与宿主细胞的核糖体结合翻译病毒的结构蛋白翻译病毒的结构蛋白.结果是结果是: :新复制的新复制的RNARNA与翻译与翻译的病毒蛋白装配成子代病毒颗粒的病毒蛋白装配成子代病毒颗粒, ,宿主细胞裂解宿主细胞裂解; ;或是或是导致细胞发生转型导致细胞发生转型, ,转化为肿瘤细胞转化为肿瘤细胞. .核酸复制与转录核酸复制与转录病毒基因组的表达与复制存在着强烈的时序性病毒基因组的表达与复制存在着强烈的

49、时序性病毒早期基病毒早期基因的表达因的表达 病毒基因组的病毒基因组的复制复制 病毒晚期基因病毒晚期基因的表达的表达 早期蛋白早期蛋白:l病毒核酸复制相关酶类、病毒核酸复制相关酶类、l调节病毒基因组表达的酶类、调节病毒基因组表达的酶类、l改变宿主细胞代谢的酶类等改变宿主细胞代谢的酶类等 晚期蛋白晚期蛋白:l结构蛋白结构蛋白l释放相关的酶类等释放相关的酶类等 病毒生物合成的第一步病毒生物合成的第一步是病毒是病毒mRNA的合成的合成病毒病毒DNA早期早期mRNA早期蛋白（酶等）早期蛋白（酶等）子代病毒子代病毒DNA晚期晚期mRNA病毒结构蛋白病毒结构蛋白子代病毒子子代病毒子双股双股DNA病毒病毒复制

50、复制宿主细胞宿主细胞转录酶转录酶单链正股单链正股RNARNA病毒病毒（-）ssRNA亲代病毒（亲代病毒（+）ssRNA早期蛋白早期蛋白（+）ssRNAdsRNA复制中间型复制中间型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（大量子代（+）ssRNA晚期蛋白晚期蛋白装配子代病毒装配子代病毒单股负股单股负股RNA病毒病毒病毒自身携带依赖病毒自身携带依赖RNA的的RNA多聚酶。多聚酶。亲代（亲代（-ssRNA）（+）mRNA蛋白质蛋白质（+）ssRNA子代（子代（-）sRNA子代病毒子代病毒多聚酶多聚酶逆转录病毒逆转录病毒病毒病毒RNA逆转录酶逆转录酶双股双股DNA整合至宿主细胞（前病毒）整合至宿主细

51、胞（前病毒）mRNA病毒病毒RNA结构蛋白结构蛋白装配子代病毒装配子代病毒RNA:DNA转录酶转录酶聚合酶聚合酶4. 装配装配新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟（称做病毒的装配，亦称成熟（maturation）。FDNA病毒：病毒：DNA复制在细胞核，蛋复制在细胞核，蛋白质合成在细胞质，白质合成在细胞质，装配在细胞核装配在细胞核FRNA病毒：核酸病毒：核酸复制、蛋白质合成、复制、蛋白质合成、装配均在细胞质装配均在细胞质5. 释放释放成熟的子代成熟的子代 病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外外

52、 。病毒的释放标志病毒复制周期结束。病毒的释放标志病毒复制周期结束。 F大多数噬菌体都是以大多数噬菌体都是以裂解裂解细胞方式释放细胞方式释放 5. 释放释放成熟的子代成熟的子代 病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外外 。病毒的释放标志病毒复制周期结束。病毒的释放标志病毒复制周期结束。 F有包膜病毒以有包膜病毒以出芽出芽的方式释放的方式释放吸附吸附侵入侵入早期：病毒特异性酶的合成早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装配装配释放释放病毒大分子合成病毒大分子合成病毒病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在是非细胞

53、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，目前存在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3 3种主要观点：种主要观点：1. 生物大分子生物大分子病毒病毒细胞细胞 病毒病毒2. 生物大分子生物大分子 细胞细胞3. 生物大分子生物大分子细胞细胞病毒病毒l1、由于病毒的彻底寄生性，它必须要在细、由于病毒的彻底寄生性，它必须要在细胞内复制与增殖，才能表现其基本生命现胞内复制与增殖，才能表现其基本生命现象，没有细胞的存在也就无病毒繁殖。象，没有细胞的存在也就无病毒繁殖。l2、现已证明，有些病毒的核酸与哺乳动物、现已证明，有些病毒的核酸与哺乳动物细胞细胞DNA某些

54、片段的碱基序列十分相似。某些片段的碱基序列十分相似。l3、病毒可看作是、病毒可看作是DNA与蛋白质或与蛋白质或RNA与与蛋白质形成的复合大分子，与细胞内核蛋蛋白质形成的复合大分子，与细胞内核蛋白分子有相似之处。白分子有相似之处。l4.真核生物中真核生物中,尤其是脊椎动物中普遍存在尤其是脊椎动物中普遍存在的第二类反转录转座子的两端含有长末端的第二类反转录转座子的两端含有长末端重复序列重复序列,结构与整合于基因组上的反转录结构与整合于基因组上的反转录病毒十分相似病毒十分相似.两者可能有相同的起源两者可能有相同的起源.关于病毒的练习题关于病毒的练习题l以下关于病毒的描述哪些是正确的（以下关于病毒的描

55、述哪些是正确的（ ）lA.从进化的角度来看病毒是最原始的生命形式从进化的角度来看病毒是最原始的生命形式lB.RNA病毒都是反转录病毒病毒都是反转录病毒lC.一种病毒只含有一种核酸，要么是一种病毒只含有一种核酸，要么是DNA，要，要么是么是RNAlD.某些灭活的病毒可用来诱导细胞融合。某些灭活的病毒可用来诱导细胞融合。l一、名词解释一、名词解释larchaeobacteria 古细菌，原细菌古细菌，原细菌 lbacteriophage（phage） 噬菌体噬菌体 lbacterium 细菌细菌 lblue-green algae （Cyanobacteria） 蓝藻、蓝蓝藻、蓝细菌细菌 lcel

56、l 细胞细胞 lcell wall 细胞壁细胞壁lcytoplasm 细胞质细胞质 leukaryote 真核生物真核生物 leukaryotic cell 真核细胞真核细胞 lmesosome 中膜体、间体中膜体、间体 lmycoplasma 支原体支原体 lnucleold 类核、拟核类核、拟核 lplasmid 质粒质粒 lprion 朊病毒，朊病毒， lprokaryote 原核生物原核生物 lprokaryotic cell 原核细胞原核细胞 lprophage 原噬菌体原噬菌体 lprotoplasm 原生质原生质 lprotoplast 原生质体原生质体 lprovirus 前病毒前病毒 lrev