细胞的统一性与多样性说课稿

第二章细胞的统一性与多样性

细胞的基本概念

原核细胞与古核细胞

真核细胞非细胞形态的生命体 ——病毒及其与细胞的关系（一）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。除非细胞形态的生命体－病毒外，自然界的一切生物：动物、植物和微生物均由细胞构成。一、细胞是生命活动的基本单位第一节细胞的基本概念（二）细胞含有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功效的基本单位。细胞生命活动：-----以物质代谢为基础；-----以能量代谢（ATP）为动力；------以信息调控为机制。（三）细胞是有机体生长与发育的基础

---细胞的增殖、生长、分化与凋亡精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎（四）细胞是遗传的基本单位，含有遗传的全能性Dolly的标本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英国爱丁堡大学的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺结核而被安乐死，的标本于2003年4月9日陈列于苏格兰首都爱丁堡国家博物馆。多莉的出生与三只母羊有关，而多莉与提供细胞核的母羊最相似。遗传信息来自哪里？（五）没有细胞就没有完整的生命细胞的完整性是实现生命活动之必须，病毒即使是非细胞形态的生命体，但它们也必须在细胞中才干体现最基本的生命特性（繁殖和遗传）。（六）细胞概念的某些新思考细胞是物质（构造）、能量与信息过程精巧结合的综合体 细胞完毕多个化学反映；细胞需要和运用能量； 细胞参加大量机械活动；细胞对刺激作出反映；细胞是多层次非线性和多层面的复杂构造体系 细胞含有高度复杂性和组织性细胞是高度有序的，含有自组装能力与自组织能力的体系。 细胞能进行自我调控； 繁殖和传留后裔；细胞是物质（构造）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是多层次非线性与多层面的复杂构造体系细胞需要和运用能量三、细胞的基本共性

1、因此的细胞都有相似的化学构成--------分子统一。1、全部的细胞表面都有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的脂-蛋白体系的生物膜－－－－－－细胞膜。2、全部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－－－－DNA-RNA的遗传装置。3、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－－－－－－信息体现。4、全部细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。－繁殖后裔。20世纪60年代，出名细胞生物学家H.Ris把细胞划分为原核细胞和真核细胞两大类，由此延伸把整个生物界分为原核生物（prokaryote）和真核生物（eukaryote）；原核细胞最基本的特点：1）遗传信息量小，重要的遗传信息载体仅由一种环状DNA构成；2）细胞内没有分化出以膜为基础的含有专门构造与功效的细胞器和细胞核。原核细胞：涉及支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌、蓝藻等多个庞大的家族。第二节原核细胞与古核细胞（古细菌）原核生物分为：真细菌（eubacteria)和古细菌(archaeobacteria)真细菌重要代表：支原体（mycoplast）——最小最简朴的细胞；细菌蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria)古细菌又称古核生物（archaeon），它的细胞在形态上与原核细胞相似，但并不意味着它们是最古老的细胞类型。有些分子进化特性靠近真核细胞。一）支原体的基本特性支原体（mycoplast，又译为霉形体）是现在发现的最小最简朴的细胞，即使它们是极为简朴的生命体，却已含有了细胞的基本形态，并含有作为生命活动基本单位存在的重要特性。1、含有细胞的基本形态构造；2、能寄生生长；能在培养基上生活。3、环状双螺旋DNA；4、一分为二的方式分裂繁殖；5、含有细胞生存和繁殖需要的最小要素：细胞膜、遗传物质、核糖体和酶。一、最小、最简朴的细胞－支原体mycoplasma二）支原体独特性：1、大小已靠近细胞体积的极限100nm.2、无细胞壁，形态随意变化即含有多形态性；3、细胞膜厚约10nm，含有原核细胞所含有的多功效性；4、基因组是现在发现的能独立生活的生物中最小的：482个基因，其中最少必须基因256。核糖体约800-1500个，霉、酶100多个。支原体mycoplast的特例－TEM肺炎支原体侵染仓鼠气管组织的TEM照片

三）衣原体（chlamydia）比支原体复杂、也不同于细菌和病毒。它广泛寄生于人类、鸟类及哺乳动物如沙眼衣原体、肺炎衣原体、鹦鹉热肺炎衣原体等。但不能在培养基上生活。基本特性以下：1、体积约250-500nm，在光学显微镜下能够查见。2、含有DNA和RNA。3、含有细胞壁。4、含有某些酶类但不够完善，不能合成ATP、GTP，必须由宿主细胞提供，因而成为能量寄生物。

四）立克次氏体（Rickettsia）是一类专性寄生于真核细胞内,介于细菌与病毒之间,而靠近于细菌的一类原核生物。但不能在培养基上生活。①直径为0.3～1.2μm，在光学显微镜下清晰可见。②有细胞壁。③有DNA和RNA两种核酸，基因组很小。④含有不完整的产能代谢途径，大多只能运用谷氨酸和谷氨酰胺产能而不能运用葡萄糖或有机酸产能；

附：衣原体和立克次氏体附着在内皮细胞表面的立克次氏体和细胞内包含立克次氏体的内吞体

二、原核细胞的两个代表---细菌和蓝藻

一）、细菌细胞1）细菌是自然界分布最广、数量最多的有机体。2)直径约0.5~5μm，有球菌、杆菌和螺旋菌等。3)绝大多数细菌的。4）没有典型的核构造，仅有核区（环状DNA）。5）除核糖体外，没有类似真核细胞的细胞器。细菌的基本特性大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌三种形态的细菌：杆菌、球菌、螺旋菌（弧形菌）1、拟核和基因组（genome)1)细菌细胞含有原始形态的核：没有核膜，核仁，构造简朴；2)环状DNA分子裸露，没有内含子，含有重叠基因;3)DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译在拟核内同时进行，即基因的复制和体现在时间和空间上是持续的。大肠杆菌拟核－－－－低电子密度区为拟核细菌细胞的表面构造重要指细胞质膜、细胞壁及其特化构造：中膜体、荚膜和鞭毛。2、细菌细胞的表面构造2）细胞质膜：厚约8-10nm，外侧紧贴细胞壁，细菌细胞膜的明显特点之一是含有多重功效：含有正常细胞膜的物质交换等功效-半渗入膜；含有丰富的酶系，执行许多重要的代谢功效：如膜内侧含有电子传递和氧化磷酸化的酶系，能执行真核细胞线粒体的部分功效。某些酶与核糖体共同执行合成向外分泌蛋白质的功效；另外还含有细胞色素酶（如光合细菌）和细胞壁合成酶，相称于真核细胞的叶绿体，内质网和高尔基体部分功效。另外，近年发现细菌细胞质膜外侧有受体蛋白与酶等。（2）中膜体---细胞膜中的间体（Mesosome）由细胞质膜内陷形成，每个细胞一种或数个。它与DNA有联系，推测可能起DNA复制的起点作用。3）细胞壁：重要成分是肽聚糖，由N-乙酰氨基葡糖和N-乙酰胞壁酸与四五个氨基酸短链聚合而成的多层网状大分子构造。革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的细胞壁成分和构造差别明显，是细菌呈现革兰氏阳性反映与阴性反映的重要因素。A.阳性菌:壁厚20-80nm，层次不清，壁酸含量90﹪，对青霉素敏感。B.阴性菌：壁厚约10nm，层次较分明，壁酸含量5﹪，对青霉素不敏感。Grampositivebacterialcellwall革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含90％的胞壁酸（teichoicacid）。Grampositivebacterialcellwall革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，壁酸含量占5%,另外尚有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。4）荚膜（capsule）：细菌最外表的一层多糖类物质。重要是由葡萄糖和葡萄糖醛酸构成的聚合物。功效：抵抗不良环境；保护本身不受吞噬；选择性的粘附到特定细胞的表面上。Negativestainedbacteria5）鞭毛：细菌的运动器官，由鞭毛蛋白构成。3、细菌细胞的核糖体：约含5000~50000个，与mRNA形成多聚核糖体。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。由大亚单位(50S)与小亚单位(30S)构成。大亚单位含有23SrRNA，5SrRNA与30多个蛋白质。小亚单位含有16SrRNA与20多个蛋白质。小亚单位对四环素与链霉素敏感，大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。4、核外DNA---质粒(plasmid)：是核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子，是裸露的环状DNA分子，所含遗传信息量为2~200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核DNA中去。质粒惯用作基因重组与基因转移的载体。如：大肠杆菌性因子（F因子）、大肠杆菌素因子（col因子）、抗药因子（r因子）等。Plasmidchromosome5、细菌细胞内生孢子：又称芽孢，是某些细菌处在不利环境，或耗尽营养时含有强抵抗力的休眠体。6、繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些细菌处在不利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，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炭疽杆菌的芽孢二）、蓝藻细胞又称蓝细菌，是最简朴的光能自养型生物之一。它的光合作用类似于高等植物，而不同于光合细菌。但没有叶绿体，仅有质膜内陷形成的捕光装置（光合作用片层）。DNA分子环状、裸露，持续复制。遗传信息量很大，可与高等植物相比。体积大，直径约10μm左右，甚至可达70bμm(颤藻)。属单细胞生物，但有些蓝藻经常以丝状的细胞群体存在，如：发菜。Cyanobacteria三、古细菌（archaebacteria）

原核细胞在很早时候就演化为两大类：真细菌（eubacteria）和古细菌（archaebacteria），其中古细菌可能是更为原始的类型。古细菌又称古核生物（archaeon），其形态构造和遗传装置与原核生物相似，但有些分子进化特性更靠近真核生物。古细菌是一类生长在极端特殊环境中的细菌，命名于20世纪80年代，重要含有下列特点：无核膜及内膜系统；以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、含有内含子和组蛋白。细胞膜中的脂类不可皂化，细胞壁不含肽聚糖。极端环境中生活如：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌。（1）细胞壁成分与真核细胞相似，而非由含壁酸的肽聚糖构成，因此克制壁酸合成的链霉素，克制肽聚糖前体合成的环丝氨酸，克制肽聚糖合成的青霉素与万古霉素等对古细菌与真核细胞无作用。（2）DNA与基因构造：古细菌DNA中有重复序列的存在。多数古核细胞的基因组中存在内含子。（3）有类核小体构造：古细菌含有组蛋白，并且能与DNA构建成类似核小体构造。古细菌与真核细胞曾在进化上有过共同历程的重要证据（4）有类似真核细胞的核糖体：多数古细菌类的核糖体较真细菌有增大趋势，含有60种以上蛋白，介于真核细胞（70～84）与真细菌（55）之间。抗生素同样不能克制古核细胞类的核糖体的蛋白质合成。（5）5SrRNA：根据对5SrRNA的分子进化分析，认为古细菌与真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。5SrRNA二级构造的研究也阐明诸多古细菌与真核生物相似。除上述各点外，根据DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA与肽链延长因子等分析，也提供了以上类似根据，阐明古细菌与真核生物在进化上的关系较真细菌类更为亲密。a:Aquificialespyrophilus；b:Pyrolobusfumarii；Pyrolobusfumarii能够生活在90-113℃，pH4.0-6.5。其最适生存温度为106℃，低于85℃和高于115℃则不生长，能在121℃的高温中存活1小时第三节真核细胞（Eukaryoticcell）真核细胞的基本构造体系；细胞的大小及其分析；细胞的形态构造与功效关系；植物细胞与动物细胞的比较；原核细胞与真核细胞的比较。一、真核细胞的基本构造体系以生物膜为基础，在亚显微构造水平上真核细胞可划分为三大构造体系：1）以脂质和蛋白质为基础的生物膜构造体系；2）以核酸和蛋白质为重要成分的遗传信息体现系统。3）由特异蛋白质分子装配构成的细胞骨架系统。真核细胞的基本构造体系（一）生物膜构造系统质膜（plasmolemma；plasmamembrane）：构成细胞表面的重要成分，参加物质运输、能量转换、细胞识别、运动等。细胞核被膜（nuclearenvelope）：双层膜，将细胞分成两大构造和功效取：细胞质（cytoplasm）和细胞核（nuclear）细胞器膜：线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等不同构造和功效的细胞器。（二）遗传信息体现构造系统1、DNA-蛋白质与RNA-蛋白质复合体形成遗传信息载体与体现系统；2、DNA与组蛋白构成了染色质与染色体的基本构造—核小体（nucleosome）。3、核仁：重要由DNA-蛋白质与RNA-蛋白质构成，重要功效是rRNA的转录与核糖体亚单位的装配。核仁DNA重要是rDNA，是转录rRNA的摸板。4、核糖体由rRNA与数种蛋白质构成，是蛋白质合成的场合。（三）细胞骨架系统1、细胞骨架系统：是由一系列特异的构造蛋白装配而成的网架系统。分为胞质骨架和核骨架。2、胞质骨架：由微丝、微管与中档纤维等构成的网络体系。3、核骨架：涉及核纤层和核基质。二、细胞的大小及其分析细胞最大致积的极限与什么因素有关？细胞的体积受什么因素控制？1）细胞的体积与相对表面积成反比关系，细胞体积越大，其相对表面积就越小。2）普通来说，无论细胞体积差别多大，但细胞核的大小差别不大。3）细胞内物质的交流运输与细胞体积有关。各类细胞直径的比较细胞类型

直径大小（μm）最小的病毒

0.02支原体细胞

0.1～0.3细菌细胞

1～2动植物细胞

20～30（10～50）原生动物细胞

数百至数千细胞和细胞组分的相对大小细胞和细胞组分的相对大小三、细胞形态构造与功效的关系细胞的形态构造与其功效含有高度的有关性和一致性，这是生物漫长进化过程的产物。四、原核细胞与真核细胞的比较1、原核细胞与真核细胞最根本的区别：1)细胞膜系统的演化和分化；------核、质分化和质内细胞器的分化。2）遗传信息量和遗传装置的扩大和复杂化；--------重复序列和染色体多倍性。2、原核细胞与真核细胞构造与功效的比较（P36）3、原核细胞与真核细胞已成装置与基因体现的比较：（P37表）原核细胞与真核细胞基本特性的比较二）、原核细胞与真核细胞遗传构造装置和基因体现比较

五、植物细胞与动物细胞的区别图植物细胞与动物细胞植物细胞与动物细胞特征植物细胞动物细胞细胞壁有无液泡有无叶绿体有无中心体无有胞间连丝有植物细胞与动物细胞的区别动物细胞、植物细胞、细菌细胞细胞壁、液泡、叶绿体植物细胞特有构造：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发现：1892年俄国的植物病理学家D.Ivanovsky研究了烟草花叶病的病原,认为它是一种能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的“细菌”。1898年荷兰学者M.W.Berijerinck独立进行了烟草花叶病病原体的研究,初次提出其病原是一种“传染性的活性液体”或称“病毒”。从此,许多学者陆续发现了多个植物病毒、动物病毒和细菌病毒——噬菌体。进化树一、病毒的基本知识病毒（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能够将其分为两大类： 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；随着对病毒研究的不停进一步，原先对病毒的定义不停地被修改，至今仍无一种科学而严谨的定义。但有一种基本的定义：病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒是由一种核酸分子与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助复制核酸、合成蛋白质等组分，然后进行装配得以繁殖；在离体条件下，以无生命的大分子状态长久存在并保持其侵染活性。

病毒的定义DNA病毒与RNA病毒病毒的多样性蛋白质在病毒中所占比例很大，重要构成病毒的衣壳(capsid)。核衣壳(nucleocapsid)：由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白质构成。多个病毒所含的遗传信息量不同，少的只含