【北京大學(xué)】醫(yī)學(xué)院-專業(yè)課程-《細(xì)胞生物學(xué)》第1章-細(xì)胞生物學(xué)緒論

【北京大學(xué)】名師講解全國特級教師江新歡博士教授《細(xì)胞生物學(xué)》第一章細(xì)胞緒論1、掌握有關(guān)細(xì)胞的幾個概念（細(xì)胞、原生質(zhì)、細(xì)胞器等）和幾個問題；2、了解細(xì)胞的共同特征；各種化學(xué)成分在細(xì)胞中的造形等；3、真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)特點，真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的主要區(qū)別。

本章學(xué)習(xí)重點：本章教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)細(xì)胞的基本概念第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞第三節(jié)真核細(xì)胞第四節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體------病毒及基與細(xì)胞的關(guān)系第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一、細(xì)胞是生命活動的基本單位二、原核細(xì)胞三、真核細(xì)胞四、非細(xì)胞生命形態(tài)——病毒

一、細(xì)胞是生命活動的基本單位

細(xì)胞是一切生命活動的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。①細(xì)胞是構(gòu)成有機體的基本單位；②細(xì)胞具有獨立完整的代謝體系，是代謝與功能的基本單位；③細(xì)胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)；④細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性；⑤沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。（一）細(xì)胞的概念（二）細(xì)胞的分類細(xì)胞分為三大類型原核細(xì)胞古核細(xì)胞真核細(xì)胞早期細(xì)胞分為兩大類原核細(xì)胞（prokaryoticcell）真核細(xì)胞（eukaryoticcell）1990年，生物界被劃分為三個域細(xì)菌域（bacteria）古菌域（archaea）真核域（eukarya）CellandMolecularBasis原核細(xì)胞（prokaryoticcell）真核細(xì)胞（eukaryoticcell）近20年研究,原核生物分為二大類型：古細(xì)菌（archaeobacteria)

真細(xì)菌（eubacteria）

早期分為兩大類：生物三域分類的系統(tǒng)樹

CellandMolecularBasis（1）結(jié)構(gòu)簡單★DNA為裸露的環(huán)狀分子，無膜包裹，形成擬核環(huán)。★細(xì)胞質(zhì)中無膜性細(xì)胞器，含有核糖體（70S）（2）體積?。褐睆郊s為1到數(shù)個微米。二、原核細(xì)胞特點：支原體（mycoplasma）衣原體（chlamydia）細(xì)菌（bacteria）藍藻又稱藍細(xì)菌（cyanobacterium）主要代表：大小：通常為0.1～0.3μm。細(xì)胞膜：由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，沒有細(xì)胞壁。DNA：呈環(huán)形雙鏈，胞質(zhì)內(nèi)分散存在，指導(dǎo)約400種蛋白合成。（一）支原體（mycoplasma）是最小最簡單的細(xì)胞肺炎支原體支原體模型（二）細(xì)菌原核細(xì)胞的典型代表細(xì)胞壁：位于細(xì)菌外表面，主要成分為肽聚糖。細(xì)胞膜：由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，有時可內(nèi)陷形成中間體。細(xì)胞質(zhì)：DNA：環(huán)狀分子，很少有重復(fù)序列，無內(nèi)含子。質(zhì)粒（plasmid）：能夠獨立于基因組DNA以外，自我復(fù)制的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。70S細(xì)菌核糖體50S大亞基30S小亞基

有的細(xì)菌還有夾膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)。核糖體：大部分游離于細(xì)胞質(zhì)中，小部分附著在細(xì)胞膜內(nèi)表面。CellandMolecularBasis細(xì)菌結(jié)構(gòu)示意圖CellandMolecularBasis葡萄球菌弧形霍亂菌☆具有原核生物的某些特征：無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；☆也有真核生物的特征：以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白。（三）古細(xì)菌（archaebacteria）

一類很特殊的細(xì)菌，多生活在極端環(huán)境中，如高溫、高鹽環(huán)境。

☆還具有既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞的特征：細(xì)胞膜中的脂類是不可皂化的；細(xì)胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質(zhì)為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

代表性古細(xì)菌：極端嗜熱菌（themophiles）：能生長在90℃以上的高溫環(huán)境。極端嗜鹽菌（extremehalophiles）：生活在高鹽度環(huán)境中，鹽度可達25%，如死海和鹽湖中。極端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的環(huán)境中，生活在火山地區(qū)的酸性熱水中。極端嗜堿菌（alkaliphiles）：多數(shù)生活在鹽堿湖或堿湖、堿池中，生活環(huán)境pH值可達11.5以上，最適pH值8～10。

在美國黃石公園的溫泉中存在一種嗜熱的古細(xì)菌

美國加州金礦毒液中的耐酸細(xì)菌紅海鹽灘上的耐鹽細(xì)菌三、真核細(xì)胞（一）真核細(xì)胞的形態(tài)與大小形態(tài)：多種多樣，常與細(xì)胞所處的部位及功能相關(guān)。大?。翰町惡艽螅c細(xì)胞類型有關(guān)。細(xì)胞的形態(tài)多種多樣：球形、橢圓形、立方形、扁平形、梭形、星形、多角形等。原核細(xì)胞直徑平均：1～10μm；真核細(xì)胞直徑平均：3～30μm；某些不同來源的細(xì)胞大小變化很大：人卵細(xì)胞：直徑0.1mm；鴕鳥卵細(xì)胞：直徑5cm;

同類型細(xì)胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大或縮?。患?xì)胞的大?。?m=102cm=103mm=106μm=109nm=1010A0

差別大：鴕鳥蛋－10~15cm支原體－0.1um一般細(xì)胞：10～20μm之間（光鏡）黑龍江省大慶市全興鴕鳥養(yǎng)殖場一只8歲的鴕鳥產(chǎn)下一枚2.44公斤巨蛋，比一般的鴕鳥蛋（1.2公斤至1.5公斤）大出很多，相當(dāng)于40個普通雞蛋的重量。光學(xué)顯微鏡下的三部結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜（cellmembrane）細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）細(xì)胞核（nucleus）

細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核（二）真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)動物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)CellandMolecularBasis電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)

電子顯微鏡下的兩相結(jié)構(gòu)

☆以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——生物膜系統(tǒng)；

包括細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、線粒體、溶酶體、過氧化氫體及核膜等。真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)特點：☆以核酸-蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——遺傳信息表達結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；

真核細(xì)胞儲存信息的DNA是與蛋白質(zhì)結(jié)合而存在，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合與包裝程度。決定了DNA復(fù)制和遺傳信息的表達。遺傳信息的流向是由DNA→RNA(mRNA)→蛋白質(zhì)。

核糖體（ribosome）是合成蛋白質(zhì)的機器。

☆由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架體系——細(xì)胞骨架系統(tǒng)。由一系列纖維蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括細(xì)胞骨架與核骨架。☆細(xì)胞質(zhì)溶膠

細(xì)胞質(zhì)中除細(xì)胞器和細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)之外的區(qū)域，協(xié)助完成物質(zhì)運輸、能量傳遞、信息傳遞等細(xì)胞活動。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小（1～10μm）較大（10～100μm）細(xì)胞核無核仁和核膜有核仁和核膜細(xì)胞器無（除核糖體外）有各種細(xì)胞器核糖體70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色體只有一條DNA，DNA裸露不與組蛋白和酸性蛋白結(jié)合，染色體為單數(shù)。有幾條DNA，DNA與組蛋白和酸性蛋白結(jié)合，有若干對染色體。內(nèi)膜系統(tǒng)簡單復(fù)雜細(xì)胞骨架無有微管，微絲，中間纖維細(xì)胞壁主要組分為肽聚糖主要組分為纖維素轉(zhuǎn)錄和翻譯出現(xiàn)在同一時間和地點（細(xì)胞質(zhì)中）出現(xiàn)在不同時間和地點（轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中）細(xì)胞分裂無絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂四、病毒在生物界中，病毒（virus）是唯一非細(xì)胞形態(tài)的生命體。

特點：★在活細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)出它們的基本生命活動。

★在電子顯微鏡下才能看到。結(jié)構(gòu):核酸分子與蛋白質(zhì)組成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；分類：根據(jù)病毒的核酸類型可分兩大類：

★DNA病毒

★RNA病毒

更簡單的：類病毒（viroid）:僅由感染性的RNA構(gòu)成；朊病毒（prion）:僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；副流感病毒乙肝病毒DNA模型圖

美國疾控中心通過顯微鏡拍攝的照片展示了呈陰性反應(yīng)的豬流感病毒根據(jù)宿主不同：動物病毒植物病毒細(xì)菌病毒—噬菌體脊髓灰質(zhì)炎病毒球形病毒煙草花葉病毒線形病毒T4噬菌體蝌蚪形病毒五、

細(xì)胞的基本概念（一）細(xì)胞是生命活動的基本單位1、一切有機體都由細(xì)胞構(gòu)成。細(xì)胞是構(gòu)成有機體的基本單位。2、細(xì)胞具有獨立的、有序的自控代謝體系。細(xì)胞是代謝與功能的基本單位。3、細(xì)胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)。4、細(xì)胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁，細(xì)胞具有遺傳的全能性。5、細(xì)胞是生命起源的歸宿，是生物進化的起點。沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。人體由200多種不同的細(xì)胞組成（二）細(xì)胞概念的一些新思考

1、細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性。2、細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體。細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng)細(xì)胞需要和利用能量細(xì)胞參與大量機械活動、細(xì)胞對刺激作出反應(yīng)。3、細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系；細(xì)胞能進行自我調(diào)控、繁殖和傳留后代。三、細(xì)胞的基本共性1、相似的化學(xué)組成（C、H、O、N、P、S等基本元素，氨基酸、核苷酸、脂質(zhì)和糖類等基本構(gòu)件。）2、脂-蛋白體系的生物膜3、相同的遺傳裝置（DNA儲存和傳遞遺信息，RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，核糖體。）4、一分為二的分裂方式第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞三類不同的細(xì)胞:1、原核細(xì)胞(prokaryoticcell)構(gòu)成原核生物(prokaryote)。核區(qū)(nuclearregion)沒有核膜包圍，稱其為類核(nucleoid)。2、古細(xì)菌(archaeobacteria)既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞，屬于生命的第三種形式。3、真核細(xì)胞(eukaryoticcell)構(gòu)成真核生物(eukaryote)。細(xì)胞核具有核被膜(nuclearenvelope)和核仁(nucleolus)。細(xì)胞質(zhì)中具有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體、溶酶體等）。生物界的基本類型：所有細(xì)胞起源于共同的祖先，然后原核細(xì)胞的祖先首先與古核細(xì)胞與真核細(xì)胞的共同祖先分離，接著古核細(xì)胞與真核細(xì)胞分離，形成了3種主要的細(xì)胞類型。一、原核細(xì)胞（prokaryoticcell）（一）基本特點基因組很小（106-107bp)，主要遺傳物質(zhì)僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成，細(xì)胞內(nèi)沒有以膜為基礎(chǔ)的細(xì)胞器，沒有細(xì)胞核膜。（二）主要代表1、支原體（mycoplast，又譯為霉形體）2、細(xì)菌（bacteria）3、藍藻又稱藍細(xì)菌（Cyanobacteria）1、支原體（mycoplast）支原體（A）及其模式圖（B）支原體（Mycoplast）

——目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞(1)直徑一般0.1~0.3μm，僅為細(xì)菌的1/10。(2)由細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體、內(nèi)含物、環(huán)狀雙螺旋DNA（但不形成

nuclearregion

）、RNA組成；基因組是迄今為止發(fā)現(xiàn)的能獨立生活的生物中最小的，由482個基因組成，其中最少必需基因256個；以一分為二的方式分裂繁殖。(3)具備了一個細(xì)胞生存與增殖所必須具備的結(jié)構(gòu)裝置與機能--------細(xì)胞質(zhì)膜，遺傳信息載體（DNA與RNA），一定數(shù)量的核糖體以及催化主要酶促反應(yīng)所需要的酶。(4)

很多支原體能寄生在其他細(xì)胞內(nèi)繁殖，而且不少是致病的病原體。如：擬胸膜肺炎病原體（PPLO），呼吸道、胸膜肺炎、關(guān)節(jié)炎與尿道炎等一些慢性病的病原體很多都是支原體，現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)多種植物支原體。2、細(xì)菌（bacteria）A、豬丹毒桿菌（G+）電鏡照片B、細(xì)菌結(jié)構(gòu)的模式圖(1)細(xì)菌細(xì)胞的核區(qū)與基因組只具有原始形態(tài)的核，即核區(qū)或類核；DNA量（信息量）少，DNA分子數(shù)為1，DNA分子結(jié)構(gòu)為環(huán)狀；基因組數(shù)為1n，基因數(shù)為幾千?；虻膹?fù)制與表達在時間與空間上是連續(xù)進行的。細(xì)菌的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行(2)細(xì)菌的表面結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁：主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸構(gòu)成雙糖單元，以β（1-4）糖苷鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側(cè)鏈，相鄰聚糖纖維之間的短肽通過肽橋（革蘭氏陽性菌）或肽鍵（革蘭氏陰性菌）橋接起來，形成了肽聚糖片層。革蘭氏陽性菌（A）與革蘭氏陰性菌（B）的細(xì)胞壁細(xì)胞膜：厚約8~10nm，外側(cè)緊貼細(xì)胞壁。一些行光合作用的原核生物，質(zhì)膜具有與捕光反應(yīng)有關(guān)的內(nèi)褶。一些革蘭氏陽性菌質(zhì)膜內(nèi)褶形成小管狀結(jié)構(gòu)，稱為間體。擬核：DNA分子裸露，沒有內(nèi)含子，具有重疊基因。核糖體：約含5000~50000個。部分附著在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，大部分游離于細(xì)胞質(zhì)中。沉降系數(shù)為70S。由大亞單位(50S)與小亞單位(30S)組成。小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素敏感，大亞單位對紅霉素與氯霉素敏感。它們大都通過干擾多肽鏈翻譯環(huán)節(jié)而發(fā)揮抑菌作用。質(zhì)粒(plasmid)：除核區(qū)DNA外，可進行自主復(fù)制的遺傳因子，是裸露的環(huán)狀DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個基因，能進行自我復(fù)制，有時能整合到核DNA中去。質(zhì)粒常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。莢膜（capsule）：細(xì)菌最外表的一層多糖類物質(zhì)。功能：抵御不良環(huán)境；保護自身不受吞噬；選擇性的粘附到特定細(xì)胞的表面上。鞭毛：細(xì)菌的運動器官，由鞭毛蛋白構(gòu)成。菌毛：是菌體表面的蛋白纖細(xì)，與細(xì)菌運動無關(guān)。分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細(xì)菌吸附和侵染宿主有關(guān)，后者為中空管子，與傳遞遺傳物質(zhì)有關(guān)。繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些細(xì)菌處于不利的環(huán)境，或耗盡營養(yǎng)時，形成內(nèi)生孢子，又稱芽孢，是對不良環(huán)境有強抵抗力的休眠體。3、藍藻又稱藍細(xì)菌（Cyanobacteria）

------最簡單的光能自養(yǎng)型生物之一主要特點：(1)核區(qū)常常含有多個拷貝的環(huán)狀DNA，所以藍藻中的許多株系是多倍體；(2)細(xì)胞中有許多內(nèi)含物，如脂滴、聚磷酸鹽顆粒、羧酶體（光合作用固定CO2的酶）、藍藻素（天冬氨酸和精氨酸的多聚體、儲存N元素）和氣泡（由多列排成柱狀的小氣泡組成，外被蛋白質(zhì)鞘，調(diào)節(jié)細(xì)胞在水中的位置）等。(3)繁殖：營養(yǎng)繁殖------直接分裂無性繁殖------產(chǎn)生孢子藍細(xì)菌的結(jié)構(gòu)，類囊體組成同心環(huán)繞的囊膜，是光合作用光反應(yīng)的場所。熒光顯微鏡下的絲狀藍藻魚腥藻：紅色顯示細(xì)胞中葉綠素的自發(fā)熒光，藍色顯示被標(biāo)記的細(xì)胞中的Ca2+二、古核細(xì)胞（古細(xì)菌，原細(xì)菌）

(archaeobacteria)近20年，大量的分子進化與細(xì)胞進化的研究表明，原核生物并不是統(tǒng)一的一大類，在極早的時候就演化為兩大類：古細(xì)菌與真細(xì)菌。古細(xì)菌是一些生長在極端特殊環(huán)境中的細(xì)菌，可能是細(xì)胞生存的更為原始的類型。如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌。A、古細(xì)菌的膜脂中，很多是由C-H鏈以醚鍵與甘油結(jié)合形成，C-H鏈通常由20C組成。B、古細(xì)菌的脂雙層膜，是由C20二乙醚組成，鑲嵌蛋白質(zhì)。C、嗜古細(xì)菌的膜是由膜蛋白和C40四乙醚組成的單層膜，十分堅硬，能對抗高溫。D、古細(xì)菌膜中常常含有一定量的非極性脂質(zhì)，它們是鯊烯的衍生物。古細(xì)菌的細(xì)胞膜脂各類生物能忍受的上限溫度（℃）古細(xì)菌113細(xì)菌90真菌60藻類55-60原生動物56維管束植物49魚類和其他水生脊椎動物38a:Aquificialespyrophilus；b:PyrolobusfumariiPyrolobusfumarii可以生活在90-113℃，pH4.0-6.5。其最適生存溫度為106℃，低于85℃和高于115℃則不生長，能在121℃的高溫中存活1h.

海底煙筒附近也具有古細(xì)菌古核生物細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)裝置與原核細(xì)胞相似，但有些分子進化特征更接近真核細(xì)胞。與原核細(xì)胞相似：沒有核膜，基因組結(jié)構(gòu)為一環(huán)狀DNA，通常含有操縱子結(jié)構(gòu)。有些特征更接近真核細(xì)胞：細(xì)胞壁不含肽聚糖，細(xì)胞膜中的脂類不可皂化。以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體含有60種以上蛋白質(zhì)，對抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成的抗生素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、DNA中存在內(nèi)含子，有重復(fù)序列，且和組蛋白構(gòu)成類似核小體的結(jié)構(gòu)。很多古細(xì)菌的5SrRNA二級結(jié)構(gòu)與真核生物相似。第三節(jié)真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系二、細(xì)胞的大小及其分析三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較(一)真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系1、生物膜系統(tǒng)2、遺傳信息表達結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3、細(xì)胞骨架系統(tǒng)1、基本結(jié)構(gòu)從形態(tài)學(xué)分為三部分：(1)質(zhì)膜（plasmolemma；plasmamembrane）。(2)細(xì)胞核（nucleus）：具有核被膜（nuclearenvelope）和核仁（nucleolus）。核仁是形成核糖體的結(jié)構(gòu)域（domain），呈小球狀。(3)細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）：包括細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix）/胞質(zhì)溶（cytosol）。肝細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)組分所占的體積百分比細(xì)胞質(zhì)成分體積百分比細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)54線粒體22粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)9光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體6細(xì)胞核6過氧化物酶體1溶酶體1內(nèi)體12、細(xì)胞器（organelle）：細(xì)胞器：細(xì)胞內(nèi)特定的功能結(jié)構(gòu)域，有兩類，一類是膜圍成的，構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem）。另一類細(xì)胞器是沒有膜包圍的。細(xì)胞內(nèi)主要的細(xì)胞器有：①endoplasmicreticulum；②Golgibody；Golgiapparatus；③lysosome、④endosome、⑤mitochondrion；⑥chloroplast；⑦peroxisome；⑧centriole；⑨ribosome。3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)維持細(xì)胞內(nèi)相對穩(wěn)定的離子環(huán)境。許多代謝過程是在細(xì)胞基質(zhì)中完成的，如①蛋白質(zhì)的合成；②核苷酸的合成；③脂肪酸合成；④糖酵解；⑤磷酸戊糖途徑；⑥糖原代謝；⑦信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。供給細(xì)胞器行使其功能所需要的一切底物?？刂苹虻谋磉_，與細(xì)胞核一起參與細(xì)胞的分化。參與蛋白質(zhì)的合成、加工、運輸、選擇性降解。(二)細(xì)胞的大小及其分析

各類細(xì)胞直徑的比較細(xì)胞類型直徑(μm)最小的病毒0.02支原體細(xì)胞0.1~0.3細(xì)菌細(xì)胞1~2動植物細(xì)胞20~30(10~50)原生動物細(xì)胞數(shù)百至數(shù)千各類細(xì)胞直徑的比較多細(xì)胞生物主要通過PI3K-mTOR-S6K及4E-BP調(diào)控細(xì)胞的體積PI3K:磷脂酰肌醇-3-羥激酶mTOR：蛋白激酶的一種S6K：活化核糖體蛋白S6（rpS6）的激酶4E-BP：翻譯起始因子AKT：蛋白激酶B（三）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較1、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較（教材P36：表2-2）2、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置、基因表達及其調(diào)控的比較。（教材P36：表2-3）

由表2-2和表2-3可知，真核細(xì)胞與原核細(xì)胞相比：細(xì)胞膜系統(tǒng)出現(xiàn)了分化與演變。真核細(xì)胞以內(nèi)膜系統(tǒng)的特化為基礎(chǔ)，首先分化為兩個獨立的部分------細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)；細(xì)胞質(zhì)又以內(nèi)膜系統(tǒng)為基礎(chǔ)分隔為結(jié)構(gòu)更精細(xì)、功能更專一的各種細(xì)胞器。遺傳信息量與遺傳裝置的擴增和基因表達的復(fù)雜化，編碼結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)與功能蛋白質(zhì)的基因數(shù)大增多。遺傳信重復(fù)序列與染色體多倍性的出現(xiàn)。遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯裝置和程序也相應(yīng)復(fù)雜化，真核細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯有嚴(yán)格的階段性與區(qū)域性。3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的相同點（1）都具有相似的細(xì)胞質(zhì)膜；（2）都以DNA為遺傳物質(zhì)，使用相同的遺傳密碼；（3）都以一分為二的方式進行細(xì)胞分裂而增殖；（4）具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄及翻譯機制，有類似的核糖體結(jié)構(gòu)；（5）部分代謝機制相同，如糖酵解與TCA循環(huán)；（6）具有相同的化學(xué)能儲能機制，如ATP合成（原核位于細(xì)胞質(zhì)膜，真核位于線粒體內(nèi)膜）；（7）光合作用機制相同，如藍細(xì)菌與植物；（8）膜蛋白的合成及插入機制相同；（9）都是通過蛋白酶體（蛋白質(zhì)降解結(jié)構(gòu)）降解蛋白質(zhì)，如古細(xì)菌與真核細(xì)胞。4、真核細(xì)胞特有，而原核細(xì)胞沒有的特點（1）細(xì)胞分裂分為核分裂與胞質(zhì)分裂，二者分開進行；（2）DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合壓縮包裝成染色體結(jié)構(gòu)；（3）具有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)；（4）具有特殊功能的細(xì)胞器，如線粒體和葉綠體；（5）具有細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)；（6）具有復(fù)雜的鞭毛和纖毛結(jié)構(gòu)（7）具有小泡運輸系統(tǒng)（胞吞和胞吐作用）（8）細(xì)胞壁含有纖維素，如植物細(xì)胞；（9）紡錘體參與細(xì)胞分裂和染色體分離；（10）遺傳物質(zhì)成對存在，二倍體分別來自兩個親本；（11）通過減數(shù)分裂和受精作用進行有性生殖。定殖于小鼠回腸末端的分節(jié)絲狀菌（如箭頭所示）與腸上皮細(xì)胞的相互作用。通過這種作用，能夠刺激宿主T輔助淋巴細(xì)胞Th17的增殖，分泌IL-17等細(xì)胞因子，加強宿主對致病菌的抵御能力。脊椎動物消化管中存在由數(shù)以百計的微生物組成的腸道菌群，宿主為它們提供棲息地和營養(yǎng)物質(zhì)，而菌群的定殖對宿主的正生命活動，尤其是免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育與維持必不可少。（四）植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較1、細(xì)胞壁2、液泡3、葉綠體動物細(xì)胞（A）植物細(xì)胞（B）植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的主要差異植物細(xì)胞具有動物細(xì)胞不具有的包括細(xì)胞壁、液泡、質(zhì)體、原球體、乙醛酸循環(huán)體等結(jié)構(gòu)；動物細(xì)胞具有植物細(xì)胞不具有的包括溶酶體、中心體等結(jié)構(gòu)。動物細(xì)胞的通訊連接方式為間隙連接，而植物的是胞間連絲。動、植物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂方式分別為收縮環(huán)和細(xì)胞板。KeyconceptsCellariseonlyfrompreexistingcellsEverycellhasgeneticinformationwhoseexpressionenablesitproduceallitscomponentsTheplasmamembraneconsistsofalipidbilayerthatseparatesthecellfromitsenvironment.Functionswithincellaremainlycarriedoutbyproteins,aloneorcomplexedwithotherproteins,RNA,orlipids.第四節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體

——病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系一、病毒的基本知識二、病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）三、病毒與細(xì)胞在起源與進化中的關(guān)系一、病毒的基本知識1、病毒（virus）

是核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體（真病毒）。還有一類為數(shù)極少的更簡單的生命體，稱為亞病毒，如類病毒、朊病毒。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。（一）病毒的基本特征1、個體微小、結(jié)構(gòu)極其簡單，可通過濾菌器，大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見，一般在20~30nm之間；2、遺傳載體的多樣性，含DNA或RNA，沒有含兩種核酸的病毒；3、徹底的寄生性；4、病毒以復(fù)制和裝配的方式進行增殖；5、具有受體連結(jié)蛋白(receptorbindingprotein)。

（二）病毒的結(jié)構(gòu)由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)衣殼(capsid)構(gòu)成，稱核衣殼(nucleocapsid)。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300個基因。LambdaBacteriophageDNA(TEMx153,000)有的病毒衣殼外面有被膜(envelope)，來源于宿主細(xì)胞的質(zhì)膜，被膜中含有病毒融合蛋白。組成病毒衣殼的亞單位稱殼微粒(capsomer)。一個成熟有感染性的病毒顆粒稱“病毒體”（virion）。其裝配形式有二十面體對稱、螺旋對稱和復(fù)合對稱三種類型。病毒結(jié)構(gòu)的示意圖A、腺病毒呈20面體立體對稱，由DNA核心和衣殼組成；B、皰疹病毒有衣殼呈20面體對稱，衣殼外包被一層脂雙層囊膜；C、煙草花葉病毒的衣殼蛋白與內(nèi)部的基因組RNA相結(jié)合，病毒呈螺旋對稱。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)部圖牛傳染鼻氣管炎病毒的超微結(jié)構(gòu)A、掃描電鏡下，可觀察到大量釋放到細(xì)胞外的病毒粒子。B、超薄切片樣品中，可以清晰地觀察到病毒內(nèi)電子密度的DNA核必，蛋白衣殼和囊膜等結(jié)構(gòu)。C、在負(fù)染色樣品中甚至可以分辨出組成病毒衣殼的衣粒結(jié)構(gòu)病毒有五種形態(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、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；③彈形(Bullet-shape)：形似子彈頭，如狂犬病病毒等。④磚形(Brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；⑤蝌蚪形(Tadpole-shape)：如噬菌體。根據(jù)其裝配形式，上述①~⑤中：

①為二十面體對稱②、③為螺旋對稱④、⑤復(fù)合對稱病毒的基本類型人類免疫缺陷病毒---HIV（1）嗜T淋巴細(xì)胞；（2）整合宿主細(xì)胞終身難以消除；（3）多變性，基因變異是愛滋病病毒致病能力增強之原因；（4）感染者潛伏期長、病死率高；（5）56度30分鐘就可以將其滅活；（6）基因組比已知的任何逆轉(zhuǎn)錄病毒基因都復(fù)雜。HIV有以下特點：脊髓灰質(zhì)炎病毒（球形病毒）煙草花葉病毒（線形病毒）痘病毒（磚形病毒）狂犬病毒（子彈形病毒）T4噬菌體（蝌蚪形病毒）流感冒病毒（絲狀有被膜的病毒）冠狀病毒：約有15個種，不僅感染人，也感染牛、豬、貓、狗等，可引起人和動物呼吸道、消化道、肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生疾病。SARS（severeacuterespiratotrysyndrome嚴(yán)重急性呼吸道綜合征，即我國所說的非典型肺炎）病毒是一種新型的冠狀病毒，已發(fā)現(xiàn)有十幾個變種。潛伏期2~7天，患者通常有高于38℃的發(fā)熱，并會伴有寒戰(zhàn)、頭痛、和肌肉痛等癥狀。2、病毒的多樣性（1）類病毒（viroid）：僅由感染性的RNA構(gòu)成。（2）朊病毒（prion）：僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成。類病毒沒有蛋白質(zhì)外殼，僅為一裸露的RNA分子。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。類病毒的電鏡圖片A、類病毒僅由環(huán)狀的RNA分子構(gòu)成，因為分子間部分堿基相互配對，其形狀呈棒狀。B、經(jīng)變性處理后，可觀察到環(huán)形的類病毒分子。如馬鈴薯錘管類病毒僅由一個含359個核苷酸單鏈環(huán)狀RNA分子組成，鏈內(nèi)有一些互補序列。分子長約40~50nm，不能制造衣殼蛋白。蛋白質(zhì)感染因子

------prion(朊病毒)

史坦利·布魯希納（StanleyB.Prusiner，美國）1982年發(fā)現(xiàn)于患羊瘙癢?。╯crapie）的倉鼠，命名為prion(朊病毒)。Prusiner因此于1997年獲得諾貝爾獎。prionprotein(簡稱PrP)由PrP基因編碼，位于人20號染色體，小鼠2號染色體。這種蛋白質(zhì)存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表面，可能起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。正常PrP基因產(chǎn)物為PrPC蛋白，對蛋白酶很敏感，具有致病作用的是PrPSc蛋白。prionPrPSc蛋白水解酶具有很強的抗性和高熱穩(wěn)定性，而且紫外線和電離輻射不能使用其喪失活性?，F(xiàn)已查明,羊瘙癢病,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。動物被感染后，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（apoptosis）。朊病毒(蛋白病毒)的復(fù)制和繁殖機制研究表明,朊病毒本身不能復(fù)制,其增殖方式是通過一個PrPSc分子與一個PrPC分子相結(jié)合,前者誘使后者轉(zhuǎn)變成PrPSc,從而形成了PrPSc二聚體,于是一個PrPSc分子就變成了2個PrPSc分子.2個PrPSc分子再以同樣的方式變?yōu)?個,如此倍增不已.病羊神經(jīng)組織的海綿狀損傷

變異型克-雅氏病(vCJD)病人大腦組織切片

(引自StanleyB.Prusiner1997)海綿狀病變及周圍的沉淀斑淀粉樣蛋白沉淀，短線表示50um。目前已知的人類PRION疾病主要有：克-雅二氏?。–reutzfeldt–Jakobdisease，CJD）：自身PrP蛋白發(fā)生變異引起的。變異型克-雅氏病（vCJD）：PRION感染。GSS綜合征（Gerstmann-StrausslerScheinkerdisease））：由Prnp基因缺陷引起?？唆敳。↘uru）：PRION感染。致死性家族性失眠癥（Fatalfamilialinsomnia，F(xiàn)FI）：Prnp基因變異。（三）病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）1、病毒侵入細(xì)胞，病毒核酸的侵染；2、病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋