翟中和第3版1 細(xì)胞概況

第一章細(xì)胞概況

細(xì)胞的基本概念

非細(xì)胞形態(tài)的生命體 ——病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系

原核細(xì)胞、古核細(xì)胞與真核細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞的基本概念1.細(xì)胞是生命活動的基本單位2.細(xì)胞的基本共性第二節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體

—病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系

1.病毒的基本知識2.病毒的進(jìn)化地位

第三節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞

1.原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）2.真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）3.古核細(xì)胞（古細(xì)菌）（Archaebacteria）1.細(xì)胞是生命活動的基本單位

一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位

細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位

細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性

沒有細(xì)胞就沒有完整的生命2.細(xì)胞的基本共性

所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜。

所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。

作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器─核糖體，毫無例外地存在于一切細(xì)胞內(nèi)。

所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。1.病毒的基本知識

病毒（virus）:核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu) 成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：

DNA病毒與RNA病毒

病毒的多樣性）

類病毒（viroid）——僅由一個有感染性的RNA構(gòu)成；

朊病毒（蛋白質(zhì)感染因子

prion）——僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；病毒（Virus）病毒（Virus）是一類非細(xì)胞形態(tài)的介于生命與非生命形式之間的物質(zhì)。有以下主要特征：①個體微小，可通過除濾菌器，大多數(shù)必須用電鏡才能看見；②僅具有一種類型的核酸，或DNA或RNA，沒有含兩種核酸的病毒；③專營細(xì)胞內(nèi)寄生生活；④具有受體連結(jié)蛋白（receptorbindingprotein），與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。病毒衣殼的排列方式病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)（一）病毒的大小一般在10~30nm之間。結(jié)構(gòu)簡單，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白質(zhì)衣殼（capsid）所構(gòu)成，稱核衣殼（nucleocapsid），衣殼有保護(hù)病毒核酸不受酶消化的作用。各種病毒所含的遺傳信息量不同，少的只含有3個基因，多的可達(dá)300個不同的基因。病毒的多樣性一個成熟有感染性的病毒顆粒稱“病毒體”（Virion）。電鏡觀察有五種形態(tài)；①球形（Sphericity）：大多數(shù)人類和動物病毒為球形，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、禽流感病毒、皰疹病毒及腺病毒等；②絲形（Filament）：多見于植物病毒，如煙草花葉病病毒，人類流感病毒有時也是絲形；③彈形（Bullet-shape）：形似子彈頭，如狂犬病毒、皰疹性口炎病毒等，其他多為植物病毒。④磚形（Brick-shape）：如天花病毒、牛痘苗病毒等；⑤蝌蚪形（Tadpole-shape）：由一卵圓形的頭及一條細(xì)長的尾組成，如噬菌體。禽流感病毒圖解

禽流感病毒藍(lán)色部分就是H5N1型禽流感病毒，下面的紅色部分則是正在遭受攻擊的健康細(xì)胞脊髓灰質(zhì)炎病毒煙草花葉病毒皰疹性口炎病毒人類天花病毒（圖中深染的顆粒）

T4噬菌體絲狀有被膜的病毒（流感病毒）類病毒僅由一個有感染性的RNA構(gòu)成，它們不能像病毒那樣感染細(xì)胞，只有當(dāng)植物細(xì)胞受到損傷，失去了膜屏障，它們才能在供體植株與受體植株間傳染。例如，馬鈴薯錘管類病毒僅由一個含359個核苷酸的單鏈環(huán)狀RNA分子組成，鏈內(nèi)有一些互補(bǔ)序列。分子長約40~50nm，不能制造衣殼蛋白。朊病毒發(fā)現(xiàn)：1982年S．B．Prusiner以敘利亞倉鼠為實(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)羊瘙癢?。╯crapie）的病原體是一種蛋白質(zhì)，不含核酸，命名為prion，意即ProteinnaceousInfectionONly，譯為蛋白質(zhì)感染因子或朊病毒，Prusiner因此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)更新了醫(yī)學(xué)感染的概念，獲1997年的諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。

性質(zhì)：一種結(jié)構(gòu)變異的蛋白質(zhì)，對高溫和蛋白酶均具有較強(qiáng)的抵抗力。它能轉(zhuǎn)變細(xì)胞內(nèi)的此類正常的蛋白PrPC（cellularprionprotein），使PrPC發(fā)生結(jié)構(gòu)變異，變?yōu)榫哂兄虏∽饔玫腜rPSc（scrapie-associatedprionprotein）。羊瘙癢病一、羊得了這種病就會渾身發(fā)癢，不斷在堅硬物質(zhì)上搓擦身體，最后死亡。它是一類傳染性海綿狀腦病（transmissiblespongiformencephalopathies，TSE）。二、瘋牛病，即牛海綿狀腦?。╞ovinespongiformencephalopathy，BSE）也屬于此類疾病，發(fā)現(xiàn)于1986年，是由于牛被喂以由死羊骨粉制造的飼料而被感染，病牛腦內(nèi)灰質(zhì)及神經(jīng)元都有典型的海綿狀退化，出現(xiàn)淀粉樣（amyloid）蛋白沉淀。三、與羊瘙癢病相似，同類型的prion也會使鹿、貂及猴子患病，人類也具有類似的疾病。病羊神經(jīng)組織的海綿狀損傷病變大腦組織切片

（左:海綿狀病變及周圍的沉淀斑；右:淀粉樣蛋白沉淀）編碼PrP蛋白的基因位于人第20號染色體的短臂PrPc的高級結(jié)構(gòu)中具有43%的α螺旋，極少的β折疊（3%），而PrPsc具有34%α螺旋，43%的β折疊。動物被感染后，發(fā)生錯誤折疊的PrPsc蛋白堆積在腦組織中，形成不溶的淀粉樣蛋白沉淀，無法被蛋白酶分解，引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡。目前已知的人類PRION疾病1.

克-雅二氏?。–JD）：1920年發(fā)現(xiàn)于六例患者，大多發(fā)生于60歲以上的人，是自身PrP蛋白發(fā)生變異引起的。2.

變異型克-雅氏?。╲CJD）：患者都處于以往CJD未曾出現(xiàn)的年齡段，為十幾歲至三十歲的年輕人，是由于取食病牛產(chǎn)品而感染?；颊呤紫瘸霈F(xiàn)憂郁癥的病狀，繼而不能行走，并呈現(xiàn)精神障礙等癡呆癥狀，最后死亡。3.

GSS綜合征：是一種遺傳的的慢性腦病，由Prnp基因缺陷引起，PrP蛋白的102位亮氨酸被脯氨酸取代或117位的纈氨酸被丙氨酸取代。4.

克魯?。↘uru）：發(fā)現(xiàn)于新幾內(nèi)亞一個叫Fore的部落，當(dāng)?shù)厝朔Q作kuru，意即顫抖。病人大多數(shù)是婦女及小孩，病癥有言語含糊及無意識地狂笑，最后不省人事并死亡。一名美國醫(yī)生D.C.Gajdusek到了當(dāng)?shù)兀l(fā)現(xiàn)那里的婦女及小孩具有吃死者尸體的習(xí)慣，結(jié)果受到感染。5.

致死性家族性失眠癥（FFI）：也是一種遺傳性疾病，Prnp基因變異，PrP蛋白178位的天冬酰胺被天冬氨酸取代?；颊叩闹饕Y狀是失眠，并有CJD的癥狀。對于蛋白質(zhì)感染因子引起的疾病，目前尚沒有有效的治療措施。這類蛋白具有很強(qiáng)的抵抗力，對抗生素和消毒劑不敏感，134-138℃持續(xù)1h的病牛腦組織勻漿，以及10%福爾馬林固定過的病羊腦組織，仍有感染性。據(jù)報道，自1996年以來，共有106人得了瘋牛病，其中僅有七人還活著。3.病毒的進(jìn)化地位（一）來源：質(zhì)粒？無論是病毒還是類病毒都不具有獨(dú)立進(jìn)行生物合成的能力，它們都是細(xì)胞的寄生物，因此在進(jìn)化上病毒的出現(xiàn)不可能早于細(xì)胞。病毒的前身很可能是在宿主染色體外獨(dú)立進(jìn)行復(fù)制的質(zhì)粒（plasmid）。質(zhì)粒既有DNA型的，也有RNA型的。它與病毒相似之處主要在于，它具有專一的核苷酸序列作為復(fù)制的起始部位。但它又不同于病毒，不能制造蛋白質(zhì)外殼，不能像病毒一樣從一個細(xì)胞傳遞到另一個細(xì)胞。當(dāng)DNA質(zhì)粒獲得了為衣殼蛋白質(zhì)編碼的基因時，即意味著病毒出現(xiàn)了。3.病毒的進(jìn)化地位（二）對生物進(jìn)化的影響：病毒能在種間傳遞核酸序列，因而它在生物進(jìn)化上起著重要作用。由于病毒核酸往往可同宿主染色體重組，所以病毒核酸就有可能連接上一小段宿主染色體，一同傳遞到另一種細(xì)胞或有機(jī)體中。更有甚者，病毒DNA整合到宿主染色體中，變成了宿主基因組的一部分，這部分DNA稱為前病毒（provirus）。通過病毒在宿主細(xì)胞基因組間傳遞DNA序列的過程稱為DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)（DNAtransduction）。在生物工程和分子生物學(xué)研究中常通過這種途徑來轉(zhuǎn)導(dǎo)目的基因。1.原核細(xì)胞基本特點(diǎn)：遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成；

細(xì)胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能

的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。主要代表：

支原體（mycoplast）——目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞；

衣原體和立克次氏體

細(xì)菌

藍(lán)藻支原體支原體的大小通常為0.2~0.3μm，可通過濾菌器。無細(xì)胞壁，不能維持固定的形態(tài)而呈現(xiàn)多形性，其基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA，分子量?。▋H有大腸桿菌的五分之一）。衣原體和立克次氏體衣原體（Chlamydia）很小，直徑200nm-500nm，能通過細(xì)菌濾膜。立克次氏體（Rickettsia）略大，大多不能通過濾菌膜。它們都有DNA和RNA，有革蘭氏陰性細(xì)菌特征的含肽聚糖的細(xì)胞壁，但酶系統(tǒng)不完全，必須在寄主細(xì)胞內(nèi)生活，有攝能寄生物(energeparasite)之稱。

衣原體左：吸附在巨噬細(xì)胞表面；右：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的衣原體，立克次氏體附著在內(nèi)皮細(xì)胞表面的立克次氏體和細(xì)胞內(nèi)包含立克次氏體的內(nèi)吞體

2.真核細(xì)胞

2.1真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系2.2細(xì)胞的大小及其分析2.3原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較2.1真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；

以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)

由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)。

2.2細(xì)胞的大小及其分析

各類細(xì)胞直徑的比較細(xì)胞和細(xì)胞組分的相對大小2.3原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

2.3.1原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較2.3.2原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達(dá)的比較2.3.3植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較2.3.1原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較2.3.2原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達(dá)的比較

2.3.3植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較

細(xì)胞壁

液泡

葉綠體

3.古細(xì)菌

古細(xì)菌（archaebacteria）:一些生長在極端特殊環(huán)境中的細(xì)菌，如鹽細(xì)菌，產(chǎn)甲烷細(xì)菌等。所棲息的環(huán)境和地球發(fā)生的早期有相似之處，如：高溫、缺氧等，以前把它們歸屬于原核細(xì)胞，現(xiàn)認(rèn)為其很可能是真核細(xì)胞的祖先。

主要證據(jù)

進(jìn)化系統(tǒng)樹主要證據(jù)（1）細(xì)胞壁的成分與真核細(xì)胞一樣，而非由含壁酸的肽聚糖構(gòu)成，（2）DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌DNA中有重復(fù)序列的存在。此外，多數(shù)古核細(xì)胞的基因組中存在內(nèi)含子。（3）有類核小體結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌具有組蛋白，而且能與DNA構(gòu)建成類似核小體結(jié)構(gòu)。（4）有類似真核細(xì)胞的核糖體：多數(shù)古細(xì)菌類的核糖體較真細(xì)菌有增大趨勢，含有60種以上蛋白，介于真核細(xì)胞（70～84）與真細(xì)菌（55）之間?？股赝瑯硬荒芤种乒藕思?xì)胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成。（5）5SrRNA：根據(jù)對5SrRNA的分子進(jìn)化分析，認(rèn)為古細(xì)菌與真核生物同屬一類，而真細(xì)菌卻與之差距甚遠(yuǎn)。5SrRNA二級結(jié)構(gòu)的研究也說明很多古細(xì)菌與真核生物相似。

除上述各點(diǎn)外，根據(jù)DNA