细胞生物学课件.ppt

第二章 细胞的统一性与多样性,第一节 细胞的基本概念 一、细胞是生命活动的基本单位 细胞区别于无机界的主要特征：1.在结构上具有自我装配的能力；2.在生理活动中具有自我调节能力；3.在增殖上具有自我复制的能力。这些特征也可以说是生命的特征，它们的丧失即意味着死亡。,1,t课件,如何理解细胞是生命活动基本单位？,（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（二）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（三）细胞是有机体生长与发育的基础（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性（五）没有细胞就没有完整的生命,2,t课件,二、细胞的共性1 细胞的基本功能无论何种来源的细胞，都具有基本相似的功能。 细胞能够进行自我增殖和遗传 细胞能够以一分为二的分裂方式进行增殖，动植物细胞、细菌细胞都是如此。 细胞都能进行新陈代谢 细胞内有机分子的合成和分解反应都是由酶催化的，即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞代谢包括物质代谢和能量代谢，这也是细胞的基本特性。 细胞都具有运动性 所有细胞都具有一定的运动性，包括细胞自身的运动和细胞内的物质运动。,3,t课件,2 细胞的基本结构 细胞都具有选择透性的膜结构 细胞都具有一层界膜，将细胞内的环境与外环境隔开。膜有两个基本的作用，一是在细胞内外起障碍作用，即不允许物质随意进出细胞，二是要在细胞内构筑区室，形成各功能特区。,4,t课件, 细胞都具有遗传物质和遗传体系 细胞内最重要的物质就是遗传物质DNA。 现有的研究表明，在生命的进化过程中，最早的遗传物质是RNA而不是DNA，也就是说先出现RNA，后逐渐进化形成DNA。 证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的证据是什么?,5,t课件, 细胞都具有核糖体 所有类型的细胞（除红细胞外），包括最简单的支原体都含有核糖体。真核细胞和原核细胞的核糖体不仅功能相同，在结构上也十分相似，都是由大小两个亚基组成的，只不过原核细胞的核糖体比真核细胞的核糖体稍小一些。,6,t课件,第二节 原核细胞 Prokaryotic cell,7,t课件,没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核(nucleoid)。DNA为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋白，没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型。原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢子。,8,t课件,9,t课件,一、支原体(mycoplasma) 支原体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。 支原体具有细胞膜。 它有一环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区(拟核), 能指导合成700多种蛋白质。 支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体 支原体没有鞭毛,无活动能力。一个细胞生存与增殖必须具备的结构 ？,10,t课件,11,t课件,二、细菌(bacteria) 细菌是原核细胞的主要类群。是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。绝大多数细菌的直径在0.55m之间。细菌细胞的基本特点: 遗传信息量少，内部结构简单，特别是没有分化成以膜为基础的专门结构和功能的细胞器与核膜。,12,t课件,大肠杆菌,13,t课件,淋病球菌,14,t课件,肉毒梭菌,15,t课件,弧形霍乱菌,16,t课件,17,t课件,1）细胞壁主要成分是肽聚糖，肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成分 。2）细胞膜 中膜体（mesosome）或间体，中膜体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率，其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶,为细胞提供呼吸酶，有拟线粒体（Chondroid）之称，此外还可能与DNA的复制有关。3）细胞质与核质体由于没有核膜，因此DNA的复制、RNA的转录与蛋白的质合成可同时进行,18,t课件,4）质粒(plasmid) ：除核区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2200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核DNA中去。质粒常用作基因重组与基因转移的载体。,19,t课件,5）荚膜：许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜（capsule），荚膜对细菌的生存具有重要意义，细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境；保护自身不受白细胞吞噬；而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。,20,t课件,21,t课件,三、蓝藻,又称蓝细菌Cyanobacteria ，是最简单的自养生物。它的光合作用类似于高等植物 ，而不同于光合细菌。没有叶绿体，但有质膜内陷形成的捕光装置。DNA分子环状，但遗传信息量很大，可与高等植物相比。,22,t课件,23,t课件,第三节 真核细胞,具有核膜，由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化(compartmentalization)。区隔化使细胞内表面积增加了数十倍，代谢能力增强。,24,t课件,25,t课件,26,t课件,一、生物膜体系 基本作用是为细胞提供保护。 生物膜体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。 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。,27,t课件,28,t课件,2）遗传信息表达结构系统(genetic expression system) 该系统又称为颗粒纤维结构系统，包括细胞核和核糖体，以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。3）细胞骨架系统(cytoskeletonic system) 细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架的主要成分是微管、微丝和中间纤维。 细胞骨架系统的主要作用是维持细胞的一定形态。细胞骨架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的作用; 细胞骨架还将细胞内基质区域化；此外，细胞骨架还具有帮助细胞移动行走的功能。,29,t课件,30,t课件,Cytoskeletal Functions,31,t课件,二、细胞的大小,一般而言，真核细胞大于原核细胞，高等动物的卵细胞大于体细胞，最小的细胞是支原体，直径只有100纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。2.1细胞下限lower limit 一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能是：细胞膜、遗传信息载体DNA与RNA、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需要的酶，这些在支原体细胞内已基本具备。支原体是最小最简单的细胞 。,32,t课件,2.2 细胞上限upper limit 器官的大小主要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系有人称之为“细胞体积的守恒定律”。细胞最大体积的极限与什么因素有关？细胞的体积受什么因素控制？ 1）细胞的相对表面积与体积的关系； 2）细胞的核与质之间有一定的比例关系； 3）细胞内物质的交流与细胞体积的关系。 数百微米直径的细胞应被认为是上限,33,t课件,思考题： 1 鸡蛋是一个细胞吗？ 2 真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题?,34,t课件,三、细胞形态结构与功能的关系,35,t课件,草 履 虫,36,t课件,眼 虫,钟形虫,37,t课件,植物气孔细胞,38,t课件,植物薄壁细胞,39,t课件,木材中的导管,40,t课件,人类红细胞,41,t课件,巨噬细胞,42,t课件,神经元细胞,43,t课件,举例说明细胞的形态与功能相适应。,44,t课件,细胞及细胞器的计量单位 微米(m)和纳米(nm),45,t课件,46,t课件,四、 真核细胞与原核细胞的比较,功能上的共同点 结构上的共同点: 都是生命的基本结构单位；都有细胞膜； 都能进行分裂； 都有DNA和RNA； 都能遗传。 都有核糖体,47,t课件,48,t课件,综合原核细胞和真核细胞的特点，二者的根本区别可归纳为下面两条：第一，细胞膜系统的分化与演变 真核细胞以膜分化为基础，分化为结构更精细，功能更专一的单位各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。第二，遗传信息量大与遗传装置的复杂化 真核细胞的遗传信息可达上万个基因，并具重复序列，染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状DNA分子，细菌只有几千个基因。,49,t课件,第四节 非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,1 病毒是比细胞更小的生命体 个体微小，可通除滤菌器，大多数必须用电镜才能看见； 仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒； 专营细胞内寄生生活； 具有受体连结蛋白（receptor binding protein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。,50,t课件,51,t课件,脊髓灰质炎病毒 球形病毒,52,t课件,烟草花叶病毒 线形病毒,53,t课件,痘病毒 砖形病毒,54,t课件,狂犬病毒 子弹形病毒,有被膜,55,t课件,T4噬菌体 蝌蚪形病毒,56,t课件,流感冒病毒 丝状有被膜的病毒,57,t课件,流感病毒粒子,58,t课件,2 病毒的生活史 病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖（复制）。病毒的生活史包括五个基本过程吸附(absorption): 病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。侵入(penetration): 病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。,59,t课件,复制(replication): 病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系进行复制和表达。成熟(maturation): 一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的外壳蛋白，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。释放(release): 病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。,60,t课件,61,t课件,动物病毒进入细胞主要的三种方式,62,t课件,流感病毒的吞入式侵入,63,t课件,冠状病毒的出芽释放,64,t课件,电子显微镜观察的患者SARS病毒,65,t课件,冠状病毒进入细胞,66,t课件,SARS的新涵义,Smile and remain smile,67,t课件,同舟共济、战胜非典,68,t课件,作业：一、填空题 1、所有细胞的表面均有由 磷脂 和 蛋白质 构成的 细胞膜 ；所有的细胞都含有 2 种核酸；所有细胞都以 二分裂 方式增殖；所有细胞内均存在蛋白质生物合成的机器 核糖体 。2、病毒是迄今发现的最 的、最 的专性 内寄生的 生物。3、病毒核酸是病毒的 唯一的贮存场所，是病毒的 单位；病毒蛋白质构成病毒的 ，具有 作用。4、病毒的增殖一般可分为 、 和 三个阶段。5、原核细胞的遗传信息量 ，遗传信息载体仅由一个 状的 构成，细胞内没有专门的 和 ，其细胞膜具有 性。,69,t课件,6、一个细胞生存与增殖必须具备的结构为 、 、 和催化酶促反应所需要的酶。7、病毒的抗原性是由 来决定的。8、原核细胞和真核细胞核糖体的沉降系数分别为 和 。9、细菌细胞表面主要是指 和 及其特化结构 、 和 等。10、真核细胞亚显微水平的三大基本结构体系是 、 和 。11、目前发现的最小最简单的细胞是 ，直径只有 。12、细胞的 与 的相关性和一致性是很多细胞的共同特点。,70,t课件,二、选择题1在病毒与细胞起源的关系上，下面的（ ）观战越来越有说服力。A、生物大分子病毒细胞 B、生物大分子细胞和病毒C、生物大分子细胞病毒 D、都不对2、SARS病毒是（ ）。A、DNA病毒 B、RNA病毒 C、类病毒 D、朊病毒3、原核细胞的呼吸酶定位在（ ）。A、细胞质中 B、质膜上 C、线粒体内膜上 D、类核区内4、在英国引起疯牛病的病原体是（ ）。A、朊病毒（prion） B、病毒（Virus） C、立克次体 D、支原体5、 逆转录病毒是一种（ ）。A、双链DNA病毒 B、单链DNA病毒 C、双链RNA病毒 D、单链RNA病毒,71,t课件,三、判断题1、病毒是仅由一种核酸和蛋白质构成的核酸蛋白质复合体。（ ）2、细胞的体积有大小不同，但各种细胞核的大小常悬殊不大。 （ ）3、所有细胞的表面均有由磷酯双分子层和镶嵌蛋白质构成的生物膜即细胞膜。（ ）4、细菌的DNA复制、RNA转录与蛋白质的翻译可以同时进行，没有严格的时间上的阶段性与空间上的区域性。（ ）5、细菌的基因组主要是由一个环状DNA分子盘绕而成，特称为核区或拟核。（ ）6、原核细胞 与真核细胞相比，一个重要的特点就是原核细胞内没有细胞器。（ ）7、所有的细胞均具有两种核酸，即DNA和RNA。（ ）,72,t课件,五、简答题1简述细胞的共性？2为什么说支原体是最小、最简单的细胞？3谈谈你对细胞是生命活动的基本单位是如何理解的？4试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。,73,t课件,