分子生物学大学第二章.ppt
第二章 细胞的基本知识,内容提要,一、细胞基本概念二、真核细胞三、原核细胞四、病毒,一、细胞是生命活动的基本单位？,第一节：细胞基本概念,二、细胞的形状,单细胞生物细胞的形态通常与细胞外沉积物或细胞骨架有关，如硅藻呈各种奇异的形态、草履虫像鞋底。高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。如肌肉细胞呈梭形；红细胞为圆盘状；植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气孔，以利于呼吸和蒸腾。,草 履 虫,眼 虫,钟形虫,植物气孔细胞,植物薄壁细胞,木材中的导管,人类红细胞,巨噬细胞,神经元细胞,三、细胞大小原核细胞110m，真核细胞1020m。不同细胞的大小变化很大，如人的卵细胞的直径只有0.1mm，而鸵鸟的卵细胞的直径则有5cm。支原体只有0.1m；人的坐骨神经细胞可长达1m。,人卵与精子,四、细胞体积的守恒定律同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细胞的大小基本相同。因此，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，把这种现象称之为细胞体积的守恒定律。,细胞体积的限制性因素：1、体积与表面积关系 2、核物质 3、细胞内生物分子的浓度 4、细胞内物质的流通运输 5、细胞生命活动必需的生物物质,五、细胞的物质组成（一）水和无机盐（二）有机分子（三）酶与生物催化剂（四）萜类和类固醇类,蛋白质核酸糖脂,1、水是原生质最基本的物质 存在方式：游离水95；结合水5。随着细胞的衰老，细胞的含水量逐渐下降，活细胞的含水量不低于75。作用:溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。,2、无机盐,约占1。除具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作用外，还有许多重要的作用。阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。阴离子：Cl、PO4和HCO3，其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要：在细胞的能量代谢中起着关键作用；是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分；调节酸碱平衡。,阳离子在细胞中的作用,六、细胞的共性,1、细胞都具有选择透性的膜结构2、细胞都具有遗传物质和遗传体系3、细胞都具有核糖体,4、细胞都能进行新陈代谢5、细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂6、细胞都具有运动性，包括细胞自身的运动和 细胞内的物质运动,第二节、真核细胞 Eukaryotic cell,一、基本结构,生物膜系统：细胞膜与内膜遗传信息系统：细胞核和核糖体细胞骨架系统：,细胞膜骨架细胞质骨架细胞核骨架,Animal cell,Plant cell,动物细胞与植物细胞的比较,第三节 原核细胞 Prokaryotic cell,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。,一、细菌,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。,TEM image,Escherichia coli,大肠杆菌,淋病球菌,肉毒梭菌,弧形霍乱菌,1、细胞壁：厚度一般15-30nm。主要成分是肽聚糖。,2、细胞膜：厚约810nm，外侧紧贴细胞壁。具多能性。一些革兰氏阳性菌质膜内褶形成小管状结构，称为间体(mesosome)，因其与DNA有联系，推测可能起DNA复制的支点作用。,白喉杆菌的间体,3、拟核：无核膜，DNA分子裸露，所含的遗传信息量可编码20003000种蛋白质，空间构建十分精简。,4、核糖体：部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细 胞质中。约含500050000个。沉降系数 为70S。,5、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。,6、荚膜：细菌最外表的一层多糖类物质，边界明显的称荚膜（capsule）。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。,Negative stained bacteria,7、鞭毛：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。,8、菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜观察。与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与细菌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。,9、繁殖：以二分裂的方式繁殖，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，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,二、支原体 mycoplasma,为什么说支原体是最小最简单的细胞？,肺炎支原体,三、蓝藻,又称蓝细菌，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。体积比其它原核细胞大得多，直径约10m左右，甚至可达70bm(颤藻)。,Cyanobacteria,原核与真核细胞的区别？（基本结构与遗传系统）,第四节 病 毒 Virus,判断病毒是细胞形态的生命体吗？为什么？,病毒结构、生命活动特点,Lambda Bacteriophage DNA(TEM x153,000),一、病毒的结构,由核酸(DNA或RNA)和蛋白质衣壳(capsid)所构成。且只带有DNA或RNA。各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个基因，多的可达300个基因。,根据病毒所含的核酸的性质和状态不同，可将病毒分为6类：双链DNA+mRNA蛋白质，如天花病毒单链+DNADNA+RNA蛋白质，如细小DNA病毒。3、双链RNA+mRNA蛋白质，如呼肠孤病毒。,4、单链+RNARNA+RNA蛋白质脊髓灰质炎病毒。5、单链RNA+RNA+蛋白质，如流感病毒、狂犬病毒。6、单链+RNADNADNA+mRNA蛋白质，即逆转录病毒（retrovirus）又称RNA肿瘤病毒(oncornavirus)。,有的病毒衣壳外面尚有一层被膜(envelope)，进入宿主细胞时起着关键作用。组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒(capsomer)。病毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，便可完成自我装配。一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”（virion）。其装配形式有二十面体对称、螺旋对称和复合对称三种类型。,Viruses,脊髓灰质炎病毒 球形病毒,烟草花叶病毒 线形病毒,痘病毒 砖形病毒,狂犬病毒 子弹形病毒,有被膜,T4噬菌体 蝌蚪形病毒,流感冒病毒 丝状有被膜的病毒,二、病毒生活史病毒只有在侵入细胞以后才表现出生命现象。病毒的生活周期可分为两个阶段：1、细胞外阶段，以成熟的病毒粒子形式存在；,2、细胞内阶段，即感染阶段 在此阶段中进行复制和繁殖。感染阶段开始时，病毒的遗传物质由衣壳中释放出来，注入宿主细胞中，然后在病毒核酸信息的指导控制下，形成新的病毒粒子。根据寄生的宿主不同，病毒可分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒(即噬菌体),病毒生活史,三、病毒的进化地位,无论是病毒还是类病毒都不具有独立进行生物合成的能力，它们都是细胞的寄生物，因此在进化上病毒的出现不可能早于细胞。病毒的前身很可能是在宿主染色体外独立进行复制的质粒(plasmid)。,
