細胞生物學-翟中和編-第2章-細胞的統(tǒng)一性與多樣性課件

第2章細胞的統(tǒng)一性與多樣性

Chapter2

TheUniversalFeaturesandDiversityofCells第2章細胞的統(tǒng)一性與多樣性

Chapter2The1本章主要內(nèi)容細胞的基本特征（重點）原核細胞與古核細胞真核細胞（重點、難點）非細胞形態(tài)的生命體——病毒本章主要內(nèi)容細胞的基本特征（重點）2人們喜歡用“生、老、病、死”這四個字來形容人的生命歷程。這是生命運行的基本規(guī)律。

人們喜歡用“生、老、病、死”這四個字來形容人的生命歷程。3細胞的發(fā)現(xiàn)細胞的發(fā)現(xiàn)4Thecelltheorystates:

1.Alllivingthingsororganismsaremadeofcellsandtheirproducts.2.Newcellsarecreatedbyoldcellsdividingintotwo.3.Cellsarethebasicbuildingunitsoflife.CelltheoryThecelltheorystates:Cellth5第一節(jié)細胞的基本特征一、細胞是生命活動的基本單位第一節(jié)細胞的基本特征一、細胞是生命活動的基本單位6（一）細胞是構成有機體的基本單位人體內(nèi)的細胞大約分為200多種不同的類型，成年人大約含有1014

個細胞，剛出生的嬰兒約由2×1012個細胞組成；人的大腦是由1012個細胞構成的復雜體系Cellisthebasicunitoflife（一）細胞是構成有機體的基本單位人體內(nèi)的細胞大約分為2007（二）細胞是代謝與功能的基本單位細胞的生命活動：以物質代謝為基礎以能量代謝（ATP）為動力以信息調(diào)控為機制有機體一切代謝活動均以細胞為基礎（二）細胞是代謝與功能的基本單位有機體一切代謝活動均以細胞為8（二）細胞是代謝與功能的基本單位（二）細胞是代謝與功能的基本單位9（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁單細胞生物的繁殖表現(xiàn)為細胞一分為二多細胞生物依靠細胞分裂形成特殊形式的生殖細胞——孢子或配子孢子萌發(fā)或配子結合為合子，是下一代生命的開始細胞核中的遺傳信息指導下一代生命的構建（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁單細胞生物的繁殖表現(xiàn)10（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁11鯨和人SRY基因序列高度相似，其蛋白質組成差異很小（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁鯨和人SRY基因序列高度相似，其蛋白質組成差異很?。ㄈ┘毎?2色素細胞表面受體Kit突變，導致色素沉積出現(xiàn)紊亂（三）細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁色素細胞表面受體Kit突變，導致色素沉積出現(xiàn)紊亂（三）細胞是13（四）細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎有機體的生長與發(fā)育是依靠細胞的分裂、分化與凋亡來實現(xiàn)的（四）細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎有機體的生長與發(fā)育是依靠細14（五）細胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機體（五）細胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機體15（五）細胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機體（五）細胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機體16（六）細胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點生命是經(jīng)過漫長的進化，由非生命的物質形成的含有遺傳物質的原始細胞的形成，標志著生命的出現(xiàn)（六）細胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點生命是經(jīng)過漫長的17（六）細胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點（六）細胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點18前寒武紀——34億年前：單細胞原核生物20億年前：單細胞真核藻類8億年前:多細胞生物迄今在南非發(fā)現(xiàn)的34億年前微體生物化石（行光合作用的藍細菌）（六）細胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點前寒武紀——迄今在南非發(fā)現(xiàn)的34億年前微體生（六）細胞是生命19（七）關于細胞概念的一些新思考細胞是多層次、非線性與多層面的復雜結構體系細胞是物質（結構）、能量與信息過程精巧結合的綜合體細胞是高度有序的，具有自組裝能力的自組織體系（七）關于細胞概念的一些新思考細胞是多層次、非線性與多層面的20二、細胞的基本共性相似的化學組成脂－蛋白體系的生物膜相同的遺傳裝置蛋白質合成機器——核糖體一分為二的分裂方式二、細胞的基本共性相似的化學組成21具有細胞壁和葉綠體對于某些生物來說卻遇到了分類上的困難：眼蟲(Euglena)有葉綠體卻無細胞壁;細菌和真菌雖有細胞壁但無葉綠體;支原體既無葉綠體也無細胞壁。地球上的200萬余種生物：一切生物動物界植物界沒有細胞壁和葉綠體早期營養(yǎng)方式運動能力細胞結構細胞的進化演變具有細胞壁和葉綠體對于某些生物來說卻遇到了分類上的困難：眼蟲22Chatton(1925年)把細胞中無由膜包圍的細胞核的生物稱為原核生物(prokaryote)。自從原核生物概念提出之后，H.Ris則把由含有由核被膜包圍的核的細胞構成的生物稱為真核生物(eukaryote)。代表性原核生物：支原體(mycoplasma)、細菌(bacterium)和藍細菌(cyanobacterium)等原核細胞與真核細胞概念的確立Chatton(1925年)把細胞中無由膜包圍的細胞核的生物23生物界兩類分類系統(tǒng)的比較生物界兩類分類系統(tǒng)的比較24第二節(jié)原核細胞與古核細胞第二節(jié)原核細胞與古核細胞25一、原核細胞沒有典型核結構包括支原體、衣原體、立克次氏體、細菌、放線菌與藍藻等大部分原核細胞主要遺傳物質僅為一個環(huán)狀DNA細胞內(nèi)沒有以膜為基礎的各種細胞器，也沒有細胞核膜細胞體積一般很小，直徑由0.2至10μm不等一、原核細胞沒有典型核結構26二、最小最簡單的細胞——支原體最簡單的原核細胞，直徑為0.1～0.3μm具有細胞質膜，但沒有細胞壁唯一的細胞器是核糖體具感染性，可在培養(yǎng)基上培養(yǎng)培養(yǎng)細胞很容易被支原體污染，污染源主要是血清二、最小最簡單的細胞——支原體最簡單的原核細胞，直徑為0.127三、原核細胞的兩個代表類群細菌與藍藻三、原核細胞的兩個代表類群細菌與藍藻28大腸桿菌淋病球菌肉毒梭菌霍亂弧菌三、原核細胞的兩個代表類群大腸桿菌淋病球菌肉毒梭菌霍亂弧菌三、原核細胞的兩個代表類群29（一）細菌細胞絕大多數(shù)細菌的直徑大小在0.5～5.0μm之間絕大多數(shù)細菌有明顯的核區(qū)稱類核（nucleoid），主要由一個環(huán)狀DNA分子盤繞而成除了核糖體外，沒有類似真核細胞的細胞器。（一）細菌細胞絕大多數(shù)細菌的直徑大小在0.5～5.0μm30（二）藍藻（二）藍藻31大多數(shù)原核細胞比較小，平均只有1~10m。枝原體、立克次體和鸚鵡熱菌最小只有0.1~0.3m。大的原核細胞如藍細菌中的顫藻(Oscilatoliaprinceps)，直徑可達60m。有的物種，細胞分裂后可連成鏈或絲，也有的形成群體。它們的繁殖方式一般為二分裂，也有的產(chǎn)生孢子，少數(shù)行出芽生殖。大多數(shù)原核細胞比較小、繁殖方式簡單大多數(shù)原核細胞比較小，平均只有1~10m。枝原體、立克次體32原核細胞的質膜具有單位膜的典型特征，厚約10nm。某些原核生物的質膜在有的部位發(fā)生內(nèi)褶，形成間體(mesosome)(與細胞呼吸和分裂有關)。大多數(shù)原核生物沒有恒定的內(nèi)膜系統(tǒng)，沒有分區(qū)化（原核細胞區(qū)別于真核細胞的重要特征之一）。間體質膜內(nèi)為細胞質和擬核，多數(shù)在質膜外還有一層硬的細胞壁。原核細胞的形態(tài)和結構比較簡單原核細胞的質膜具有單位膜的典型特征，厚約10nm。某些原核生33細菌鞭毛細菌莢膜原核生物的核糖體較小(70S)，直徑約15~20nm，其所含的RNA和蛋白質亦不同于真核細胞。有些細菌表面有莢膜、類似莢膜物質或其他表面物質等；有些還帶有鞭毛。細菌的莢膜具有抵抗吞噬及體液中殺菌物質的作用細菌的鞭毛極為纖細(Φ10~20μm)；其著生位置和數(shù)目是種的特征，對細菌分類具有重要意義；鞭毛是細菌的運動“器官”。原核細胞的形態(tài)和結構比較簡單細菌鞭毛細菌莢膜原核生物的核糖體較小(70S)，直徑約15~34細菌的復制、轉錄和翻譯同時進行細菌的復制、轉錄和翻譯同時進行35四、古核細胞（古細菌）古細菌又稱為古核生物（archaeon），常發(fā)現(xiàn)于極端特殊環(huán)境中古細菌形態(tài)多樣，具有細胞壁，染色為G＋或G－；細胞大小在0.1～15μm不等，分裂方式有二分分裂、出芽等多種古核生物細胞的形態(tài)結構與遺傳結構裝置和原核細胞相似，但有些分子進化特征更接近真核細胞四、古核細胞（古細菌）古細菌又稱為古核生物（archaeon36第三節(jié)真核細胞第三節(jié)真核細胞37一、真核細胞的基本結構體系1.以脂質及蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統(tǒng)一、真核細胞的基本結構體系1.以脂質及蛋白質成分為基礎的生38一、真核細胞的基本結構體系2.以核酸與蛋白質為主要成分的遺傳信息傳遞與表達系統(tǒng)一、真核細胞的基本結構體系2.以核酸與蛋白質為主要成分的遺39一、真核細胞的基本結構體系3.由特異蛋白質裝配構成的細胞骨架系統(tǒng)一、真核細胞的基本結構體系3.由特異蛋白質裝配構成的細胞骨40二、細胞的大小及其影響因素二、細胞的大小及其影響因素41細胞的體積受哪些因素影響？細胞的體積與相對表面積成反比核質比細胞內(nèi)物質的交流運輸核糖體的活性數(shù)百微米是上限卵細胞的體積為什么那么大？細胞的體積受哪些因素影響？細胞的體積與相對表面積成反比數(shù)百微42不同細胞的形態(tài)千差萬別：呈圓形、橢圓形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形，甚至不定形。一、細胞的形狀各類細胞結構、功能和所處環(huán)境不同形狀和大小千差萬別細胞的形態(tài)不同細胞的形態(tài)千差萬別：呈圓形、橢圓形、柱形、方形、多角形、43

單細胞原核生物往往是單個細胞獨立生活（即使成群體存在，細胞間的關系也不密切），每種生物的細胞往往有自己特有的形狀：如桿菌——桿狀球菌——球狀弧菌——圓弧狀；螺旋體——螺旋狀細胞的形態(tài)單細胞原核生物往往是單個細胞獨立生活（即使成44

單細胞動物或植物的細胞形狀更復雜：如草履蟲——鞋底狀；眼蟲——梭形且有長鞭毛；游撲蟲和鐘形蟲——袋狀；阿米巴——不定形等細胞的形態(tài)單細胞動物或植物的細胞形狀更復雜：如草履蟲——鞋底狀；眼45高等生物是多細胞有機體，其細胞多構成了組織，各種細胞發(fā)生了結構和功能上的分化：細胞的形狀往往與細胞執(zhí)行的功能及存在的位置有一定的關系。高等動物：肌肉細胞：長條形或長梭形紅細胞：雙面凹圓盤狀有利于O2和CO2氣體的交換利于收縮功能細胞的形態(tài)高等生物是多細胞有機體，其細胞多構成了組織，各種細胞發(fā)生了結46高等植物：篩管細胞：條形葉表皮保衛(wèi)細胞：半月形.以利于呼吸和蒸騰2個保衛(wèi)細胞圍成一個氣孔于植物莖部起支持和輸導作用細胞的形態(tài)高等植物：篩管細胞：條形葉表皮保衛(wèi)細胞：半月形.以利于呼吸和47細胞形態(tài)結構和功能的關系細胞形態(tài)結構和功能的關系48骨細胞成纖維細胞軟骨細胞脂肪細胞平滑肌細胞結締組織中的幾種細胞類型活細胞的形狀并不是固定不變的骨細胞成纖維細胞軟骨細胞脂肪細胞平滑肌細胞結締組織中的幾種細49

形態(tài)結構與功能的統(tǒng)一是生物體細胞的一個重要特征!上述細胞形狀是指活細胞在體內(nèi)時的形態(tài)，一旦細胞離開了有機體分散存在，形狀就要發(fā)生很大的變化。如平滑肌細胞：離體培養(yǎng)在體內(nèi)呈梭形離體培養(yǎng)時則呈多角形細胞的形態(tài)形態(tài)結構與功能的統(tǒng)一是生物體細胞的一個重要特征!50HbS細胞發(fā)生病變后，會發(fā)生形態(tài)結構上的變化：HbS細胞發(fā)生病變后，會發(fā)生形態(tài)結構上的變化：51細胞生物學-翟中和編-第2章-細胞的統(tǒng)一性與多樣性ppt課件52三、原核細胞與真核細胞的比較三、原核細胞與真核細胞的比較53原核細胞與真核細胞的共存定殖于小鼠回腸末端的分節(jié)絲狀菌與腸上皮細胞的相互作用，維持宿主的免疫功能原核細胞與真核細胞的共存定殖于小鼠回腸末端的分節(jié)絲狀菌與腸上54四、植物細胞與動物細胞的比較植物細胞細胞壁液泡葉綠體動物細胞溶酶體中心體四、植物細胞與動物細胞的比較植物細胞動物細胞55四、植物細胞與動物細胞的比較四、植物細胞與動物細胞的比較56盡管病毒不是細胞，然而

1.病毒的某些屬性與細胞又有一定的共同性（共同的遺傳基礎），研究病毒活動有助于對細胞活動機制的理解2.病毒是寄生性感染物，其宿主是細胞，病毒的活動與細胞有密切的關系第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體——病毒盡管病毒不是細胞，然而第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體——57第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體——病毒類病毒的電鏡圖片牛傳染性鼻氣管炎病毒的超微結構第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體——病毒類病毒的電鏡圖片牛傳染性58一、病毒的基本知識病毒很小，結構極其簡單。絕大部分病毒的大小只有20～200nm，可以通過細菌濾器。因此必須在電子顯微鏡下才能清楚地看到不同種類的病毒遺傳載體多樣性：不僅有DNA病毒，還有RNA病毒。這兩種病毒均有雙鏈和單鏈之分。但每一種病毒粒子中只含有DNA或RNA，而非二者兼有徹底的寄生性。必須要在細胞內(nèi)才能進行繁殖并表現(xiàn)出它們的基本生命活動病毒是以復制和裝配的方式進行增殖一、病毒的基本知識病毒很小，結構極其簡單。絕大部分病毒的大小59動物病毒植物病毒細菌病毒——噬菌體雙鏈DNA病毒單鏈DNA病毒雙鏈RNA病毒單鏈RNA病毒單鏈RNA病毒據(jù)宿主分據(jù)結構分據(jù)遺傳物質分病毒的分類真病毒類病毒蛋白質感染子蛋白外殼核酸芯子(核酸)(蛋白)動物病毒雙鏈DNA病毒據(jù)宿主分據(jù)結構分據(jù)遺傳物質分病毒的分60病毒的基本類型病毒的基本類型61病毒結構示意圖腺病毒呈20面體立體對稱，由DNA核心和衣殼組成皰疹病毒的衣殼呈20面體對稱，衣殼外包被一層脂雙層囊膜煙草花葉病毒的衣殼蛋白與內(nèi)部的基因組RNA相結合，病毒呈螺旋對稱病毒結構示意圖腺病毒呈20面體立體對稱，由DNA核心和62戊型肝炎病毒的冷凍電鏡圖片

A.病毒表面的衣殼蛋白B.病毒的內(nèi)剖圖病毒結構示例戊型肝炎病毒的冷凍電鏡圖片病毒結構示例631982年S.B.Prusiner在患羊搔癢病(scrapie)的羊體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質因子，是羊搔癢病的致病因子，它將其命名為prion(pr,protein;i,infectious;on,基本單位,蛋白質感染因子)，也有人譯為‘朊病毒’。蛋白質感染因子1.發(fā)現(xiàn):Prusiner因此獲得1997年諾貝爾獎！1982年S.B.Prusiner在患羊搔癢病(scrap64蛋白質感染子蛋白(prionprotein，PrP)由prp基因編碼（人：第20號染色體，小鼠：第2號染色體）。這種蛋白存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞表面上，其作用尚未查清，破壞小鼠的prp基因，小鼠的發(fā)育和行為未發(fā)現(xiàn)異常變化。2.蛋白質感染子蛋白蛋白質感染子蛋白(prionprotein，PrP)由pr65prp基因正常的表達產(chǎn)物并無致病作用，這種正常蛋白稱為PrPC蛋白，對蛋白酶很敏感。一旦基因突變，有一個氨基酸發(fā)生改變，PrPC蛋白發(fā)生了構象變化，就變成了具有致病作用的PrPSc蛋白?；蛲蛔儺a(chǎn)生PrPSc所引起的疾病是可以遺傳的。prp基因正常的表達產(chǎn)物并無致病作用，這種正常蛋白稱為PrP66PrPSc蛋白在構象上與正常蛋白PrPC不同：PrPC向PrPSc轉變實質上是螺旋向折疊的遷移轉變PrPSc的肽鏈中螺旋減少，而折疊增加！PrPSc蛋白在構象上與正常蛋白PrPC不同：PrPC向Pr67現(xiàn)已查明，羊搔癢病、瘋牛病、人的紋狀體脊髓變性病和腦軟化病都是由這種PrPSc蛋白引起的。PrPSc蛋白對蛋白質水解酶具有很強的抗性和高熱穩(wěn)定性，且紫外線和電離輻射不能使其喪失活性?，F(xiàn)已查明，羊搔癢病、瘋牛病、人的紋狀體脊髓變性病和腦軟化病都68增殖方式一個PrPSc分子一個PrPC分子+四個PrPSc分子如此倍增不已PrPSc誘導一個模板分子伴侶(molecularchaperone)當PrPSc分子積累到一定濃度時，就會損傷神經(jīng)元而發(fā)病3.蛋白質感染因子的復制和繁殖機制PrPSc二聚體蛋白質感染子本身不能復制增殖方式一個PrPSc分子一個PrPC分子+四個PrPSc分69二、病毒在細胞內(nèi)增殖病毒識別和侵入細胞病毒核酸的復制、轉錄與蛋白質的合成病毒的裝配、成熟與釋放在細胞核內(nèi)增殖的腺病毒二、病毒在細胞內(nèi)增殖病毒識別和侵入細胞在細胞核內(nèi)增殖的腺病毒70病毒在細胞內(nèi)的增殖過程病毒在細胞內(nèi)的增殖過程71電鏡超薄切片下的山羊痘病毒病毒在細胞內(nèi)的增殖電鏡超薄切片下的山羊痘病毒病毒在細胞內(nèi)的增殖72三、病毒與細胞在起源與進化中的關系三、病毒與細胞在起源與進化中的關系73本章小結細胞是一切生命活動的基本單位（涵義）細胞的基本共性細胞膜，兩種核酸（DNA與RNA），蛋白質合成機器——核糖體與一分為二的增殖方式細胞分為原核細胞、古核細胞與真核細胞三大類支原體是迄今發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細胞細菌與藍藻是原核細胞的兩個重要代表真核細胞的三大結構體系病毒是非細胞形態(tài)的生命體本章小結細胞是一切生命活動的基本單位（涵義）741.為什么說支原體可能是最小最簡單的細胞存在形式？2.Your