new-2-第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性(第四版-2016-17-02)

第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性（基本知識概要）第一節(jié)細(xì)胞的基本特征第二節(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

——病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系（序）////本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)（▼）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、細(xì)胞的基本共性(▼)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(jìn)化中的關(guān)系第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞（▼）

一、原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）二、最小最簡單的細(xì)胞---支原體（mycoplast）三、原核細(xì)胞的兩個代表類群：細(xì)菌和藍(lán)藻四、古核細(xì)胞（古細(xì)菌）（Archaebacteria）一、細(xì)胞是生命活動的基本單位（本質(zhì)屬性）

（一）細(xì)胞是有機(jī)體構(gòu)成的基本單位。不管是單細(xì)胞生物體、細(xì)胞集合體、多細(xì)胞生物體，一切生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位。

（二）細(xì)胞是代謝與功能的基本單位。

有機(jī)體的所有代謝活動最終要靠細(xì)胞完成（例：人（圖2-1）），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。（三）

細(xì)胞是生物體生長發(fā)育的基礎(chǔ)。（四）

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，細(xì)胞核中的遺傳信息指導(dǎo)下一代生命的構(gòu)建。（五）

細(xì)胞是生命起源的歸宿，是生物進(jìn)化的起點(diǎn)。細(xì)胞是生命起源和進(jìn)化的基本單位，沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。（六）關(guān)于細(xì)胞概念的一些思考（※）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：具有高度復(fù)雜性和自組織性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 （1）細(xì)胞可完成各種化學(xué)反應(yīng)； （2）細(xì)胞需要和利用能量，具備產(chǎn)生、利用能量的機(jī)制； （3）細(xì)胞參與大量機(jī)械活動； （4）細(xì)胞對刺激作出反應(yīng)；3、細(xì)胞是高度有序的，是具有自組裝能力的自組織體系。

（1）細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；（2）繁殖和傳留后代；

二、細(xì)胞的基本共性

（一）所有的細(xì)胞相似的化學(xué)組成（二）脂-蛋白體系的生物膜：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。（三）相同的遺傳裝置：所有的細(xì)胞都含有兩種核酸，即以DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。（四）所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂（五）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)。病毒的基本知識病毒的基本結(jié)構(gòu)及其多樣性

舉例（圖2-14）病毒（virus）類群——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)病毒的核酸類型劃分為兩大類：

DNA病毒與RNA病毒根據(jù)宿主感染范圍劃分：動物病毒；植物病毒；細(xì)菌病毒（噬菌體）

根據(jù)核殼體形態(tài)劃分：立體對稱、螺旋對稱亞病毒（subvirus）：結(jié)構(gòu)比病毒更簡單，約幾十種。類病毒（viroid）—僅由感染性的RNA構(gòu)成,通常只感染植物，如馬鈴薯紡錘塊莖類病毒；朊病毒（prion）——僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；二、病毒在細(xì)胞內(nèi)的增殖過程（病毒的復(fù)制）（簡圖▼）（一）病毒識別和侵入細(xì)胞--病毒核酸的侵染（HIV入侵關(guān)鍵分子）（二）病毒核酸的復(fù)制（圖示）、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成。

1、DNA病毒雙鏈DNA病毒的復(fù)制；

噬菌體（單鏈DNA病毒）的復(fù)制

；

2、RNA病毒ssRNA(Single-StrandedRibonucleicAcid)病毒的復(fù)制；雙鏈RNA病毒的復(fù)制

；3、反轉(zhuǎn)錄病毒（三）病毒的裝配、成熟與釋放：

出芽（囊膜病毒,皰疹病毒）或細(xì)胞崩解（無囊膜病毒，腺病毒）

☆病毒復(fù)制的特點(diǎn)▼；

☆病毒的特征總結(jié)▼

病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系

病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動必須要在細(xì)胞內(nèi)實現(xiàn)。病毒與細(xì)胞在起源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點(diǎn)：生物大分子→病毒→細(xì)胞 病毒生物大分子細(xì)胞生物大分子→細(xì)胞→病毒一、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，主要細(xì)胞器是70s的核糖體。均為單細(xì)胞生物（主要代表：支原體、細(xì)菌、藍(lán)藻）。數(shù)量少于真核生物。

分布廣泛。二、最小最簡單的細(xì)胞---支原體（mycoplast）

支原體是目前發(fā)現(xiàn)的能夠獨(dú)立生活的最小最簡單的細(xì)胞三、原核細(xì)胞的兩個代表類群：細(xì)菌和藍(lán)藻

細(xì)菌

藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）

四、古核細(xì)胞（古細(xì)菌,

Archaebacteria）第三節(jié)真核細(xì)胞基本知識概要

一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系二、細(xì)胞的大小及其影響因素三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較四、動物細(xì)胞與植物細(xì)胞的比較真核細(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)。

二、細(xì)胞的大小及其影響因素（返回目錄）

1、各類細(xì)胞直徑的比較細(xì)胞和細(xì)胞組分的相對大小各類細(xì)胞直徑比較〈三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較（圖示）

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

小結(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較

小結(jié)四、植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較原核細(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

植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較細(xì)胞壁液泡葉綠體

古細(xì)菌

現(xiàn)在認(rèn)為：古細(xì)菌（archaebacteria）與真核細(xì)胞曾在進(jìn)化上有過共同歷程。

與真核細(xì)胞起源關(guān)系緊密的

主要證據(jù)

進(jìn)化系統(tǒng)樹主要證據(jù)（1）細(xì)胞壁：成分與真核細(xì)胞類似，而非由含壁酸的肽聚糖構(gòu)成，因此抑制壁酸合成的鏈霉素，抑制肽聚糖前體合成的環(huán)絲氨酸，抑制肽聚糖合成的青霉素與萬古霉素等對真細(xì)菌類有強(qiáng)的抑制生長作用，而對古細(xì)菌與真核細(xì)胞卻無作用。（2）質(zhì)膜：與真細(xì)菌和真核生物的膜都不同，烴鏈（C-H）以醚鍵與甘油結(jié)合，含有非極性脂質(zhì)。極端耐熱菌中的膜是由C40四乙醚組成的單層脂質(zhì)。（3）DNA與基因結(jié)構(gòu)：環(huán)狀DNA，有操縱子結(jié)構(gòu)，大多數(shù)基因中沒有內(nèi)含子、有多基因mRNA存在。//。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)建成類似核小體的結(jié)構(gòu)；tRNA、rRNA及部分編碼蛋白質(zhì)的基因中含有內(nèi)含子，RNA聚合酶為復(fù)雜多聚體，起始氨基酸為Met(細(xì)菌中為fMet)。//。還有古細(xì)菌特有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如tRNA的TΨC臂上無胸腺嘧啶）。（4）核糖體：70S，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，其中的RNA和蛋白的性質(zhì)類似真核細(xì)胞。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?？股赝瑯硬荒芤种乒藕思?xì)胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成。

除上述各點(diǎn)外，根據(jù)DNA聚合酶分析、氨基酰tRNA合成酶的作用，起始氨基酰tRNA與肽鏈延長因子分析等，也提供了類似依據(jù)，說明古細(xì)菌與真核生物在進(jìn)化上的關(guān)系較真細(xì)菌類更為密切。因此近年來，真核細(xì)胞起源于古細(xì)菌的觀點(diǎn)得到了加強(qiáng)。（細(xì)菌的結(jié)構(gòu)特征）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)與細(xì)胞體積控制mTOR(mammalianTagrgetofrapamycin)PI3K:磷脂酰肌醇-3-羥基酶phosphatidylinositol3-OH-kinaseAKT/PKB：蛋白激酶BS6K:核糖體蛋白s6（rpS6）的激酶PI3K-PKB(Akt)信號通路(效應(yīng)之一)成年人細(xì)胞數(shù)1014，新出生嬰兒細(xì)胞數(shù)2*1012，人的大腦約1012雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA、單鏈RNA。單鏈RNA病毒又分為侵染性RNA病毒，即正鏈RNA病毒；非侵染性RNA病毒，即負(fù)鏈RNA病毒。此外，還有病毒粒子中攜帶反轉(zhuǎn)錄酶的單鏈RNA病毒和復(fù)制過程中涉及反轉(zhuǎn)錄的，部分雙鏈DNA病毒。病毒核酸類型的7種形式：（↓）生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性生物大量人為滅絕四、細(xì)胞與原生質(zhì)細(xì)胞是由膜包圍的，能進(jìn)行獨(dú)立繁殖的最小原生質(zhì)團(tuán)，是生命活動的基本單位，是生物體最基本的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動單位。

Cellisthesmallest，membraneboundprotoplasmicbodycapableofindependentreproduction.

病毒（virus）多數(shù)在0.1μm以下，只有一層蛋白質(zhì)外殼和遺傳物質(zhì)DNA或RNA，無核糖體等細(xì)胞器，不能獨(dú)立繁殖，故不能算是細(xì)胞，有人稱其為“半生命”，只有部分生命特征。（↓）四、細(xì)胞與原生質(zhì)（續(xù)）原生質(zhì)（Protoplasm）：原生質(zhì)一詞最早是1839年P(guān)urkinje提出，指細(xì)胞內(nèi)所含有的生活物質(zhì)（構(gòu)成細(xì)胞的生活物質(zhì)），真核細(xì)胞包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。細(xì)胞質(zhì)（Cytoplasm）指質(zhì)膜以內(nèi)核以外的原生質(zhì)。它不是勻質(zhì)的，其結(jié)構(gòu)大體劃分為兩部分，一部分是有形結(jié)構(gòu)，稱為細(xì)胞器（Organelle），另一部分是可溶相，稱細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（Cytoplasmicmiatrix）。細(xì)胞器（Organelle）指存在于細(xì)胞中，用光鏡或電鏡能夠分辯出的，具有一定形態(tài)特點(diǎn)，并執(zhí)行特定功能的結(jié)構(gòu)。核糖體是細(xì)胞中最小的細(xì)胞器，但也有人提出tRNA才是最小的細(xì)胞器。細(xì)胞核也被認(rèn)為是一種細(xì)胞器，且是細(xì)胞中最大的細(xì)胞器。有人把細(xì)胞膜也看作是一種細(xì)胞器。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（Gytoplasmicmatrix），是細(xì)胞質(zhì)的可溶相，是作為細(xì)胞器的環(huán)境而存在的。細(xì)胞核（nucleus）：遺傳物質(zhì)的集中區(qū)域，在原核生物細(xì)胞稱擬核（nucleoid）或類核區(qū)。在細(xì)胞膜以外還有些結(jié)構(gòu)，如纖毛、鞭毛等細(xì)胞質(zhì)衍生物，現(xiàn)在觀點(diǎn)是把這些結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)，連細(xì)胞膜在內(nèi)，共稱為細(xì)胞表面（Cellsurface）。原核細(xì)胞是什么？

是一類沒有明確細(xì)胞核，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)化地位原始的細(xì)胞。種類較少，包括支原體、細(xì)菌、立克次氏體、放線菌和蘭綠藻等，全為單細(xì)胞或細(xì)胞群體。

經(jīng)典分類法：動物界、植物界現(xiàn)代分類法（Dodson1971）將地球上出現(xiàn)過的生物根據(jù)其進(jìn)化程度和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及遺傳裝置的類型，可以劃分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩大類。是HansRis在60年代提出來的。原核細(xì)胞和真核細(xì)胞稱為細(xì)胞世界的兩大家族。原核細(xì)胞（Prokaryoticcell）具有兩個基本特點(diǎn)：（1）遺傳信息量少（僅有一個環(huán)狀DNA）（2）無膜圍細(xì)胞器及核膜。

原核生物可算是現(xiàn)在地球上歷史最悠久的生物，其祖先大約在30—35億年以前就已出現(xiàn)。原核細(xì)胞→真核細(xì)胞的過度類型—甲藻，有核膜，但無核孔，稱中核細(xì)胞。（mesocaryoticcell）迄今已知的原核生物均為單細(xì)胞生物。二、最小最簡單的細(xì)胞—支原體（mycoplasma）

這是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡單的細(xì)胞，是介于病毒和細(xì)菌之間的一種微生物。直徑在0.1~0.3μm，可通過一般的細(xì)菌過濾器，生活在污水、土壤及許多動物體內(nèi)，是動物、植物、人的病原菌之一。有人將支原體歸為細(xì)菌，但它無細(xì)胞壁，具質(zhì)膜、核蛋白體，一個環(huán)狀DNA雙螺旋散布于整個細(xì)胞內(nèi)，不象細(xì)菌那樣集中成核區(qū)。最初發(fā)現(xiàn)的一種支原體是類胸膜肺炎病原菌，又稱為類胸膜肺炎球菌（Pleuro-pneumoniaLikeorganism）英文縮寫PPLO，現(xiàn)已分離出30多種支原體。

★

為何說支原體是最小的細(xì)胞？

三、原核細(xì)胞的兩個代表：

（一）細(xì)菌（bacteria，bacterium）

主要來自對大腸桿菌（E.coli）的研究。細(xì)菌是原核細(xì)胞的典型代表，無典型的細(xì)胞核，有細(xì)胞壁，細(xì)胞質(zhì)中除核糖體外無其它細(xì)胞器（圖2-4）。

1、細(xì)菌細(xì)胞的表面結(jié)構(gòu)（1）細(xì)胞壁（cellwall）：主要成分是肽聚糖（Peiptidoglyean）（亦稱膜素）和胞壁酸（teichoicacid），均為蛋白多糖。胞壁質(zhì)作用在于使細(xì)胞保持一定的外形和滲透壓，起保護(hù)作用，與致病性、病毒敏感性等相關(guān)，革蘭氏陽性菌（G+）不僅細(xì)胞壁厚（20-80nm），其中胞壁酸含量可達(dá)90%，G-則不同（圖2-5）。（2）細(xì)胞質(zhì)膜：基本結(jié)構(gòu)同真核細(xì)胞的膜，厚約10nm。但含有豐富的酶系，決定了較真核細(xì)胞的膜有更多的功能（具線粒體部分功能、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)部分功能、高爾基體部分功能等）。（3）中體（mesosome）：又叫中膜體、中間體、間體、質(zhì)膜體。是質(zhì)膜內(nèi)陷形成的。DNA常附在上面（核質(zhì)體）。推測，它有類似紡錘體的功能（指導(dǎo)細(xì)胞分裂）和線粒體的功能，與能量代謝有關(guān)。為DNA復(fù)制起支點(diǎn)作用。

有些細(xì)菌還有莢膜、鞭毛等附屬結(jié)構(gòu)，起保護(hù)作用或作為運(yùn)動器官。（↓）2、細(xì)菌細(xì)胞的核區(qū)與基因組核區(qū)（nucleararea）或擬核（nucleoid）：（一個）

裸露環(huán)狀DNA分子經(jīng)折疊而成類核區(qū)，無核膜和核仁，主要由一個連鎖群，無重復(fù)序列;DNA長約1200—1400μm（可稱細(xì)菌染色體），編碼2000-5000種蛋白質(zhì)。核區(qū)無強(qiáng)的孚爾根反應(yīng)（Feulgenreacton）DNA行半保留復(fù)制，在整個分裂周期連續(xù)進(jìn)行。DNA分子一端常附在質(zhì)膜或中體上，這有助于細(xì)胞分裂。復(fù)制與轉(zhuǎn)錄可在同一空間、時間內(nèi)進(jìn)行（圖2-6）。

一個復(fù)制子，?模型復(fù)制。(E.coli:基因組有4.2*106bp，包含2350個基因)3、核外DNA，亦稱質(zhì)粒（plasmid）是獨(dú)立于染色體以外的環(huán)狀裸露DNA分子，能自我復(fù)制，并能整合到類核DNA中去，還能在細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移，所以在遺傳工程中常用作基因轉(zhuǎn)移的載體。如大腸桿菌的性因子（f因子）、大腸桿菌素因子（col因子）、抗藥性因子（r因子）。4、細(xì)菌的核糖體（ribosome）：

約5千—5萬個/細(xì)菌，一部分附在質(zhì)膜上，多數(shù)游離在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70s（50s、30s兩個亞基）。5、細(xì)菌細(xì)胞的內(nèi)生孢子：一種含水豐富的、外被很厚的致密體。6、細(xì)菌細(xì)胞的增殖及調(diào)控：分裂方式：一分為二、出芽生殖等簡單分裂方式。包括：（1）細(xì)菌細(xì)胞的增殖

(2)細(xì)菌細(xì)胞的增殖調(diào)控

（↓藍(lán)藻）2、藍(lán)藻（Blue-greenalgae）--自養(yǎng)型細(xì)菌的代表

又稱藍(lán)綠藻或藍(lán)細(xì)菌，是綠色植物中最原始的自養(yǎng)類型，含有蘭色素、紅色素、黃色素、葉綠素等，故不一定都是蘭色。藍(lán)藻的體積是原核細(xì)胞中最大的，可達(dá)10μm，可以是單細(xì)胞，也可以是群體。分布在水、陸地、植物、木頭、石頭、動物上。如：顫藻直徑達(dá)70μm，食用的“發(fā)菜”也是藍(lán)藻的絲狀體，綠肥紅萍是一種固氮藍(lán)藻與水生蕨類滿江紅的共生體。藍(lán)藻的結(jié)構(gòu)：簡單，包括以下六部分主要結(jié)構(gòu)。中心質(zhì)或中央體（Centralbody）：光鏡下明亮，是遺傳物質(zhì)所在部位，相當(dāng)于核區(qū)；光合作用片層（類囊體）：同心環(huán)樣的膜片層，僅含葉綠素α和類胡蘿卜素；

細(xì)胞膜：

細(xì)胞壁：與G-細(xì)菌細(xì)胞壁的成分相似，

又有纖維素成分（類似于植物）。細(xì)胞分裂：一分為二。異形胞/異胞體：氮源不足時產(chǎn)生，個體

大，厚壁、缺少光系統(tǒng)Ⅰ，合成

固氮酶，將N2還原為NH3。一種

特別的藍(lán)藻細(xì)胞的適應(yīng)形式。表面結(jié)構(gòu)：最外層的膠質(zhì)層，為

酸性粘多糖和果膠質(zhì)，又稱鞘。

圖2-7藍(lán)藻A、藍(lán)藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；B、熒光顯微鏡下的絲狀藍(lán)藻—魚腥藻

第三節(jié)真核細(xì)胞基本知識概要

真核細(xì)胞（EukaryoticCell）種類繁多：從原生動物到人，從綠藻到高等植物。大約在12—16億年前在地球上出現(xiàn)，是具有典型細(xì)胞核和核膜、核仁，體積較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，進(jìn)化程度較高的一類細(xì)胞?？梢允菃渭?xì)胞（原生動物和單細(xì)胞藻類、草履蟲、變形蟲），也可以是多細(xì)胞生物（幾乎包括所有的動、植物），成年人約有1014個細(xì)胞，新生兒約有2×1012個細(xì)胞。一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

真核細(xì)胞的典型結(jié)構(gòu)可歸納為如下：

1、體積較大：直徑在10—100μm，多數(shù)20~30μm。

2、細(xì)胞核：遺傳物質(zhì)DNA、RNA、蛋白質(zhì)結(jié)合在一起成為染色質(zhì)，由核膜包繞，在細(xì)胞分裂期可凝集成染色體，并成對存在。細(xì)胞核中還有核仁存在。

3、具有典型的細(xì)胞質(zhì)：故其轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯在不同時間和地點(diǎn)進(jìn)行。

4、內(nèi)膜系統(tǒng)：將細(xì)胞劃分為許多功能區(qū)，大大提高細(xì)胞代謝的活動效率

5、細(xì)胞骨架系統(tǒng)：

6、具有多種細(xì)胞器

7、生殖方式多樣：有絲分裂、減數(shù)分裂、無絲分裂

8、細(xì)胞壁：植物細(xì)胞有，其組成成分為纖維素。（↓）上述真核細(xì)胞雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可在亞顯微結(jié)構(gòu)水平上劃分為三大基本結(jié)構(gòu)體系：生物膜系統(tǒng)、遺傳信息傳遞與表達(dá)系統(tǒng)、細(xì)胞骨架系統(tǒng)。（一）生物膜系統(tǒng)以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)構(gòu)建而成，包括細(xì)胞表面的細(xì)胞質(zhì)膜及其相關(guān)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的膜性細(xì)胞器、細(xì)胞核膜，等。細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞核膜將細(xì)胞分割成兩個相對獨(dú)立的代謝空間。（二）遺傳信息傳遞與表達(dá)系統(tǒng)以核酸（DNA、RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分構(gòu)建而成。傳遞：以核小體作為基本單位，借助于DNA聚合酶、染色體完成；表達(dá)：以RNA作為表達(dá)主體，借助于RNA聚合酶、核糖體、核仁完成。（三）細(xì)胞骨架系統(tǒng)由特異的纖維蛋白質(zhì)分子裝配而成，包括細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞核骨架。（↓）

綜合原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的特點(diǎn)，二者的根本區(qū)別可歸納為兩個方面：

第一，細(xì)胞膜系統(tǒng)的分化與演變

真核細(xì)胞以膜分化為基礎(chǔ)，分化為結(jié)構(gòu)更精細(xì)，功能更專一的單位——各種膜圍細(xì)胞器，使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)與職能發(fā)生了明確的分工。而原核細(xì)胞無此情況。

第二，遺傳信息量大與遺傳裝置的復(fù)雜化

真核細(xì)胞的遺傳信息可達(dá)上萬個基因，并具重復(fù)序列，染色體功能具二倍性或多倍性。原核細(xì)胞為單倍性。僅為一條環(huán)狀DNA分子，細(xì)菌只有幾千個基因。此外，遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯有嚴(yán)格地階段性與區(qū)域性，原核細(xì)胞則不具備這些。假如，真核細(xì)胞是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能專一與自動化程度較高的“工廠”，那么，原核細(xì)胞就象結(jié)構(gòu)簡單、職能上卻是多面手的“作坊”。前者固然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但在特定條件下，原核細(xì)胞卻比真核細(xì)胞有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

動、植物細(xì)胞之差別

動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞壁無有質(zhì)體（葉綠體）無有中心體有無溶酶體有無圓球體無有糊粉粒無有（種子中）過氧化物酶體有有乙醛酸循環(huán)體無有線粒體多少有絲分裂有星體形成無星體形成靠分裂溝收縮靠紡錘體中心部位形成隔膜

此外，植物細(xì)胞在有絲分裂后，細(xì)胞體積的增長和成熟過程較之動物細(xì)胞要明顯的多。還有，相鄰植物細(xì)胞間有一層膠狀物粘合，稱中層或胞間層，在相鄰兩細(xì)胞間的壁上，有原生質(zhì)絲相連，稱胞間連絲（Plasmodesmata）。二、細(xì)胞的大小及影響因素計量單位及其換算：細(xì)胞大?。@微結(jié)構(gòu)）常以μm作單位。由于電鏡的使用，現(xiàn)把國際單位納米（Nanometre，nm）和埃（A，Angstrom）作為超微結(jié)構(gòu)的度量單位。1m=100cm=1000mm=106μm（micrometer）；1mm=1000μm；1μm=1000nm；1nm=10A。1、各類細(xì)胞直徑的比較生物體各種細(xì)胞的體積差別很大，既使同一個細(xì)胞，培養(yǎng)過程中也隨生理狀態(tài)不同表現(xiàn)出差異。一般講來，真核細(xì)胞大于原核細(xì)胞，植物細(xì)胞大于動物細(xì)胞，高等動物的卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。原核細(xì)胞：1—10或1—5μm。細(xì)菌多在3—4μm，支原體只有0.1μm。動物細(xì)胞：（10—100μm，20—30μm，15—70μm）。

最大的細(xì)胞要屬鴕鳥卵，可達(dá)10cm，卵黃只有5cm。隆鳥卵直徑可達(dá)20cm。人體：卵細(xì)胞200μm（最大）；白血球4μm（最小）；

口腔粘膜上皮細(xì)胞75μm；骨細(xì)胞35μm；巨噬細(xì)胞25μm；

肝實質(zhì)細(xì)胞18—25μm；紅血細(xì)胞7μm。（↓）

*鳥類各種蛋被稱為卵細(xì)胞，實際上是指卵黃膜以內(nèi)的部分。其它部分是在卵通過輸卵管時外包上去的，是輸卵管和子宮形成的分泌物。通常，卵受精后孵出時已是多個細(xì)胞的幼胚（雞蛋可達(dá)32—64細(xì)胞），未受精卵可看作是一個細(xì)胞，此時處在第二次減數(shù)分裂期。

細(xì)胞體積的守恒定律：器官的總體積與細(xì)胞的數(shù)量成正比，而與細(xì)胞的大無關(guān)。如：牛、小鼠的腎細(xì)胞和肝細(xì)胞的大小基本相同。2、細(xì)胞體積的影響因素主要有3個方面影響因素：（1）蛋白質(zhì)與核糖體RNA的含量，其中核糖體的活性和蛋白質(zhì)是更為主要的影響因素。（2）細(xì)胞信號傳遞與細(xì)胞體大小的關(guān)系：網(wǎng)絡(luò)的改變會影響大?。赫{(diào)控動物細(xì)胞大小的信號傳遞途徑（3）其他因素：細(xì)胞內(nèi)代謝活躍程度、環(huán)境（水分、溫度）等。（↓）

細(xì)胞的大小是怎樣決定的呢？

現(xiàn)在認(rèn)為，一個細(xì)胞的體積有其最小極限，這一極限決定于得容納細(xì)胞獨(dú)立生活最基本的成份。有人這樣估算，一個能自由生活的細(xì)胞在正常情況下，至少要有150個大分子。假定每個大分子由500個氨基酸或核苷酸組成，則需75000個，這樣算來，細(xì)胞的直徑在理論上不會小于500A，再加上外包膜約200A，所以細(xì)胞在理論上是有下限的。同樣，細(xì)胞的體積也不能過大，數(shù)百微米的細(xì)胞可能是細(xì)胞大小的上限了。那么哪些因素制約著細(xì)胞大小的上限呢？（主要有三方面的因素）

（↓）決定細(xì)胞大小的三個方面因素：

首先，細(xì)胞的核質(zhì)比與細(xì)胞大小有關(guān)，決定細(xì)胞上限。每一種細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是一定的，能控制細(xì)胞質(zhì)的活動也是有一定限度的。因此細(xì)胞質(zhì)的體積不能無限增大，這樣就決定了細(xì)胞的大小。有些體積較大的細(xì)胞，則用多核的辦法來調(diào)節(jié)其核質(zhì)比例失調(diào)的矛盾，如橫紋肌細(xì)胞。

其次，細(xì)胞的相對表面積與細(xì)胞大小有關(guān)。細(xì)胞相對表面積與體積成反比關(guān)系，若體積過大，則相對表面積小，細(xì)胞與周圍環(huán)境交換物質(zhì)的能力勢必減弱。故細(xì)胞體積不會無限增大。最后，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流與細(xì)胞大小有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交流和信息傳遞是有時間和空間關(guān)系的，假如體積過大，則影響交流傳遞速度，細(xì)胞內(nèi)部生命活動就不能靈敏的調(diào)控與緩沖。（↓）3、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

細(xì)胞由于內(nèi)部構(gòu)造不同，生理功能各異，以及它們所處的環(huán)境條件有差別，故在形狀上發(fā)生著千差萬別的變化，可以說是千姿百態(tài)。主要有圓形、橢圓形、立方形、扁平形、棱形、星形、和多角形。另外還有一些細(xì)胞無固定形態(tài)。原核細(xì)胞的形態(tài)較固定、單一，如細(xì)菌，有球菌、桿菌、鏈球菌，就是以形狀不同而劃分的。在真核單細(xì)胞生物，有些形狀較固定，如草履蟲的形狀象草鞋底，有些藻類呈圓形或絲狀，但也有些無固定形狀，如變形蟲。在真核多細(xì)胞生物，當(dāng)細(xì)胞單獨(dú)存在時，稱游離細(xì)胞（freecell），形狀也較固定。當(dāng)細(xì)胞構(gòu)成組織，稱為組織細(xì)胞（tissuecell），組織細(xì)胞間發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能上的分化，故在形狀上表現(xiàn)出多樣，（↓）

細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性和一致性是多數(shù)細(xì)胞的共性。（舉例）

綜上所述，細(xì)胞形狀主要決定于細(xì)胞的功能性適應(yīng)和所處環(huán)境，同時也部分地受表面張力，原生質(zhì)的粘滯性，相鄰細(xì)胞的壓力及細(xì)胞膜的堅韌度所決定。值得一提的是，微管和微絲在細(xì)胞形狀維持方面起重要作用。喬治·沃克·布什：美國第43任總統(tǒng)。著名事件：911事件后的反恐怖戰(zhàn)爭

喬治·赫伯特·沃克·布什：

美國第41任總統(tǒng)，1924年6月12日生人。著名事件：1991年1月17日～2月28日的海灣戰(zhàn)爭?！p鏈DNA病毒的復(fù)制

▲雙鏈DNA病毒中的腺病毒、皰疹病毒和乳多孔病毒都在寄主細(xì)胞的核內(nèi)進(jìn)行基因組的復(fù)制和衣殼的裝配（見課本上P26圖2-17中腺病毒的裝配電鏡圖）；一些病毒的基因組復(fù)制基本上寄主細(xì)胞的核內(nèi)進(jìn)行，而衣殼的裝配卻在細(xì)胞漿內(nèi)。（P27圖2-19中山羊痘病毒的裝配完成示意圖）復(fù)制過程：病毒在胞漿內(nèi)脫殼后，DNA進(jìn)入核內(nèi)，在寄主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成mRNA，一部分基因組轉(zhuǎn)錄早期mRNA并轉(zhuǎn)譯早期蛋白質(zhì)，包括酶和T抗原等。T抗原即腫瘤抗原，能促進(jìn)細(xì)胞合成DNA。病毒DNA的復(fù)制依賴于細(xì)胞的核酸聚合酶，由此產(chǎn)生的子代DNA用于轉(zhuǎn)錄晚期mRNA，在胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)譯病毒的結(jié)構(gòu)蛋白（晚期蛋白），并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)，供裝配病毒粒子的衣殼。復(fù)制過程復(fù)雜，而且各病毒科間的差異很大。

噬菌體的復(fù)制---滾環(huán)復(fù)制▲

大腸桿菌的噬菌體：φX174，是一種單鏈環(huán)狀DNA噬菌體。?。┣秩爰闹?侵入的單鏈DNA稱為正鏈DNA。ⅱ）以正鏈DNA為模板、利用寄主細(xì)胞的DNA聚合酶復(fù)制出與之互補(bǔ)的負(fù)鏈DNA，然后形成雙鏈DNA。ⅲ）在DNA酶的作用下，正鏈DNA被切斷，它的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)被暴露出來。此時DNA聚合酶以負(fù)鏈DNA為摸板進(jìn)行復(fù)制，按堿基配對原理，把適當(dāng)?shù)拿撗鹾塑账峒又辽鲜霰槐┞兜慕Y(jié)構(gòu)部分。ⅳ）隨著復(fù)制的進(jìn)行像一條長尾巴似的被滾出去，所以這種方式叫滾環(huán)復(fù)制（圖示）。不斷的滾動，復(fù)制不斷重復(fù)，因而新合成的單股長鏈?zhǔn)且粭l重復(fù)的DNA環(huán)狀鏈條。ⅴ）由核酸內(nèi)切酶把大鏈條切成一節(jié)一節(jié)的線狀DNA，每一節(jié)都含有相同的堿基序列，最后由DNA連接酶將每一節(jié)的首尾相連，形成單鏈環(huán)狀DNA。ssRNA病毒的復(fù)制

▲有些ssRNA病毒，一旦病毒顆粒中的RNA進(jìn)入寄主細(xì)胞，就直接作為mRNA，翻譯出所編碼的蛋白質(zhì)，其中包括衣殼蛋白和病毒的RNA聚合酶。然后在病毒RNA聚合酶的作用下復(fù)制病毒RNA，最后病毒RNA和衣殼蛋白自我裝配成成熟的病毒顆粒。這類病毒很多，如ssRNA噬菌體、脊髓灰質(zhì)炎病毒、鼻病毒、TMV等。還有另一類ssRNA病毒，它們的復(fù)制特點(diǎn)是病毒顆粒中的ssRNA病毒為負(fù)鏈，進(jìn)入寄主后不能直接作為mRNA，而是先以負(fù)鏈RNA為模板由轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄出與負(fù)鏈RNA互補(bǔ)的RNA，再以這個互補(bǔ)RNA作為mRNA翻譯出遺傳密碼所決定的蛋白質(zhì)。這類病毒稱之為負(fù)鏈非侵染型病毒，如濾泡性口腔炎病毒、流感病毒、副流感病毒、萵苣壞死黃化病毒等。此外，還有一類特殊的ssRNA病毒即反轉(zhuǎn)錄病毒。該類病毒通常引起人和動物的腫瘤，其中包括造成人免疫性缺陷癥的愛滋病病毒、白血病病毒、肉瘤病毒等。在它們的髓核中攜帶反轉(zhuǎn)錄酶，能使RNA反向轉(zhuǎn)錄成DNA，豐富和發(fā)展了分子生物學(xué)的中心法則。其復(fù)制過程具有獨(dú)特性.（▼)雙鏈RNA病毒的復(fù)制

▲雙鏈RNA病毒有兩個特點(diǎn)，一是它的基因組為10-12條雙鏈RNA分子；二是它有雙層衣殼，而沒有囊膜。病毒的RNA-RNA聚合酶存在于髓核中，在該聚合酶的作用下病毒基因組轉(zhuǎn)錄正鏈RNA，它們自髓核逸出。它們既能作為mRNA，又能作為病毒基因組的模板；mRNA翻譯結(jié)構(gòu)蛋白、裝配內(nèi)層衣殼后，正鏈RNA進(jìn)入，并形成雙鏈RNA。然后又重復(fù)上述過程，最后獲得了外層衣殼。病毒的特征▲主要特點(diǎn)是：

①含有單一核酸（DNA或RNA）的基因組和蛋白質(zhì)外殼，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

②遺傳載體具多樣性；

③嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生性；

④以復(fù)制和裝配的方式增殖，而不是以二分裂方式增殖。遇到宿主細(xì)胞它會通過吸附，進(jìn)入、復(fù)制、裝配、釋放子代病毒而顯示典型的生命體特征。所以病毒是介于生物與非生物的一種原始的生命體。病毒繁殖的特點(diǎn)▲一、病毒的復(fù)制過程叫做復(fù)制周期。其大致可分為連續(xù)的五個階段：吸附、侵入、脫殼、病毒大分子的合成、病毒的裝配與釋放。二、利用寄主細(xì)胞的物質(zhì)和能量進(jìn)行病毒生物大分子的合成；三、復(fù)制周期短，繁殖效率高；四、反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制方式具特殊性（即：逆轉(zhuǎn)錄），豐富了遺傳信息傳遞的中心法則。光合（作用）片層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）同心環(huán)樣的膜片結(jié)構(gòu)。（2）藻膽蛋白體：直徑約35nm.

藻膽蛋白體的構(gòu)成：

藻蘭蛋白；異藻蘭蛋白（含藻藍(lán)素）；藻紅蛋白（藻紅素）（藻膽素的作用見葉綠體及其光合作用）。藻膽蛋白的作用：將光能傳遞給葉綠素a（3）葉綠素結(jié)構(gòu)簡單，只含有葉綠素a（高等植物同時含葉綠素a、b），故光合作用效率低?！恕⒄婧思?xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能比較▲1、生物膜系統(tǒng)的分化與演化：真核細(xì)胞以生物膜系統(tǒng)的分化演變?yōu)榛A(chǔ)，形成了核與質(zhì)、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)合成代謝等重要生命活動過程的結(jié)構(gòu)分區(qū)化和功能專一化，保障了生命活動的有序性、有效性、高效性，是細(xì)胞進(jìn)化過程的重大飛躍。（從進(jìn)化角度看細(xì)胞）2、遺傳信息與遺傳裝置的擴(kuò)增與復(fù)雜化：核膜的出現(xiàn)為遺傳物質(zhì)演化提供了微環(huán)境，實現(xiàn)了遺傳裝置與基因表達(dá)的復(fù)雜化與多層次化。復(fù)雜化：（1）DNA→核小體→染色質(zhì)（染色體）（2）遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化（表現(xiàn)在特殊結(jié)構(gòu)如內(nèi)含子、外顯子、重復(fù)序列、假基因等）多層次化：（1）分布區(qū)域的分開、轉(zhuǎn)錄與翻譯表達(dá)區(qū)域的分開;（2）基因表達(dá)調(diào)控的時空特點(diǎn)、多層次（水平）調(diào)控機(jī)制（例：轉(zhuǎn)錄前的基因重排、轉(zhuǎn)錄過程中的增強(qiáng)子作用、mRNA的拼接等）等3、細(xì)胞骨架的形成及動態(tài)特點(diǎn)，細(xì)胞骨架的出現(xiàn)，為細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)提供基礎(chǔ)和保障，提高了生命活動效率。（用動態(tài)的觀點(diǎn)看細(xì)胞）原核、真核細(xì)胞遺傳裝置與基因表達(dá)方式比較的總結(jié)一、核膜的出現(xiàn)為遺傳物質(zhì)演化提供了微環(huán)境，實現(xiàn)了遺傳裝置與基因表達(dá)的復(fù)雜化與多層次化。復(fù)雜化：（1）DNA→核小體→染色質(zhì)（染色體）（2）遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化（表現(xiàn)在特殊結(jié)構(gòu)如內(nèi)含子、外顯子、重復(fù)序列、假基因等）多層次化：（1）分布區(qū)域的分開、轉(zhuǎn)錄與翻譯表達(dá)區(qū)域的分開;

（2）基因表達(dá)調(diào)控的時空特點(diǎn)、多層次（水平）調(diào)控機(jī)制（例：轉(zhuǎn)錄前的基因重排、轉(zhuǎn)錄過程中的增強(qiáng)子作用、mRNA的拼接等）等二、進(jìn)化出了繁雜而嚴(yán)格有序的細(xì)胞增（繁）殖方式，保障遺傳物質(zhì)的準(zhǔn)確復(fù)制與有序分配。▲本章學(xué)習(xí)要求（▲）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）和幾個主要細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成方面。2、了解細(xì)胞的基本特征；各種化學(xué)組份在細(xì)胞中的存在形式等。3、掌握真、原核細(xì)胞、古核細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、差別及其特征比較,生命世界的三界劃分依據(jù)。4、理解并掌握病毒復(fù)制的特點(diǎn)----非細(xì)胞形態(tài)生命體（病毒）與細(xì)胞的關(guān)系，特別是雙鏈DNA病毒復(fù)制的特點(diǎn)、簡要過程。細(xì)胞與生命的關(guān)系？（▲）細(xì)胞是什么？細(xì)胞有哪些不同類型？不同細(xì)胞之間有什么相同點(diǎn)、不同點(diǎn)、特別點(diǎn)？細(xì)胞與生命之間存在什么樣的根本關(guān)系？不同生命體之間的細(xì)胞是怎樣的關(guān)系？。。。。。。為什么說支原體是最小的細(xì)胞？

一個細(xì)胞的生存與繁殖必須具備基本的裝置和機(jī)能：DNA、RNA、酶、基本膜結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)合成裝置與場所等。從這個角度看，支原體的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)能已簡單到極限，支原體的體積十分小，僅有不到0.3μm,作為細(xì)胞，其結(jié)構(gòu)中包涵了細(xì)胞膜（10nm）、遺傳信息DNA（基因組中有482個基因）和RNA、核糖體（800-1500個