電子科大細胞生物學第二章細胞的統(tǒng)一性與多樣性演示文稿

電子科大細胞生物學第二章細胞的統(tǒng)一性與多樣性演示文稿本文檔共52頁；當前第1頁；編輯于星期三\6點14分優(yōu)選電子科大細胞生物學第二章細胞的統(tǒng)一性與多樣性本文檔共52頁；當前第2頁；編輯于星期三\6點14分掌握細胞基本概念、基本共性掌握原核細胞與真核細胞、動物細胞與植物細胞比較理解真核細胞基本結(jié)構(gòu)體系、細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系掌握病毒及其與細胞的關(guān)系本章學習要求本文檔共52頁；當前第3頁；編輯于星期三\6點14分

細胞的基本概念原核細胞、古核細胞與真核細胞非細胞形態(tài)的生命體

——病毒及其與細胞的關(guān)系本章主要教學內(nèi)容本文檔共52頁；當前第4頁；編輯于星期三\6點14分第一節(jié)細胞的基本概念細胞是生命活動的基本單位細胞概念的一些新思考細胞的基本共性本文檔共52頁；當前第5頁；編輯于星期三\6點14分一切有機體都由細胞構(gòu)成，細胞是構(gòu)成有機體的基本單位。細胞具有獨立、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位。細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎。細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性。沒有細胞就沒有完整的生命。一、細胞是生命活動的基本單位本文檔共52頁；當前第6頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第7頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第8頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第9頁；編輯于星期三\6點14分細胞是多層次、非線性的復雜結(jié)構(gòu)體系

細胞具有高度復雜性和組織性細胞是高度有序的，具有自組裝與自組織能力的體系。

細胞能進行自我調(diào)控

繁殖和傳留后代細胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體

細胞完成各種化學反應

細胞需要和利用能量

細胞參與大量機械活動

細胞對刺激作出反應二、細胞概念的一些新思考本文檔共52頁；當前第10頁；編輯于星期三\6點14分相似的化學組成:三、細胞的基本共性脂-蛋白體系的生物膜DNA-RNA的遺傳裝置蛋白質(zhì)合成機器─核糖體一分為二的分裂方式基本元素：C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg等生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸、單糖生物分子：核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖生物大分子：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、糖脂、磷脂等本文檔共52頁；當前第11頁；編輯于星期三\6點14分原核細胞（Prokaryoticcell）真核細胞（Eukaryoticcell）古細菌（Archaebacteria）第二節(jié)原核細胞與古核細胞本文檔共52頁；當前第12頁；編輯于星期三\6點14分一、原核細胞遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成；細胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細胞器和細胞核膜。1、基本特點：（Prokaryoticcell）本文檔共52頁；當前第13頁；編輯于星期三\6點14分支原體（mycoplast）——目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細胞，直徑，僅為細菌的1/10。細菌：直徑1-2um藍藻，又稱藍細菌（Cyanobacteria）

2、主要代表：本文檔共52頁；當前第14頁；編輯于星期三\6點14分支原體模式圖直徑本文檔共52頁；當前第15頁；編輯于星期三\6點14分直徑1-2um本文檔共52頁；當前第16頁；編輯于星期三\6點14分壁酸壁厚度壁層次對青霉素敏感程度革蘭氏陽性菌高厚不清楚敏感革蘭氏陰性菌低薄清楚不敏感細菌細胞壁成分：肽聚糖由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸與四、五個氨基酸短肽聚合而成的多層網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。本文檔共52頁；當前第17頁；編輯于星期三\6點14分某些細菌的表面還有特殊結(jié)構(gòu)——莢膜莢膜：位于細胞壁表面的一層松散的粘液物質(zhì)。莢膜的成分因不同菌種而異，主要是由葡萄糖與葡萄糖醛酸組成的聚合物，也有含多肽與脂質(zhì)。

本文檔共52頁；當前第18頁；編輯于星期三\6點14分質(zhì)粒細菌染色體大腸桿菌模式圖細菌細胞有“染色體”外質(zhì)粒。質(zhì)粒DNA雙鏈本文檔共52頁；當前第19頁；編輯于星期三\6點14分藍藻細胞壁：除了有與高等植物一樣的纖維素成分外，還有與細菌相似的肽聚糖。本文檔共52頁；當前第20頁；編輯于星期三\6點14分

古細菌一詞出現(xiàn)在20世紀80年代：指那些生長在極端特殊環(huán)境中的細菌，又稱原細菌。如產(chǎn)甲烷細菌、嗜熱、鹽細菌。古細菌與真核細胞曾在進化上有過共同歷程。

主要證據(jù)：

進化系統(tǒng)樹：有些生物學家建議將生物劃分為原核生物、古核生物和真核生物三大界，將細胞相應分為三大類型：原核細胞、古核細胞和真核細胞。

二、古細菌（Archaebacteria）本文檔共52頁；當前第21頁；編輯于星期三\6點14分（1）細胞壁的成分與真核細胞一樣，而不是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菌類有強的抑制生長作用，而對古細菌與真核細胞卻無作用。（2）DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細菌DNA中有重復序列的存在。此外，多數(shù)古核細胞的基因組中存在內(nèi)含子。主要證據(jù)本文檔共52頁；當前第22頁；編輯于星期三\6點14分（3）有類核小體結(jié)構(gòu)：古細菌具有組蛋白，而且能與DNA構(gòu)建成類似核小體結(jié)構(gòu)。（4）有類似真核細胞的核糖體：多數(shù)古細菌類的核糖體較真細菌有增大趨勢，含有60種以上蛋白，介于真核細胞（70～84）與真細菌（55）之間。抗生素同樣不能抑制古核細胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成。本文檔共52頁；當前第23頁；編輯于星期三\6點14分（5）5SrRNA：根據(jù)對5SrRNA的分子進化分析，認為古細菌與真核生物同屬一類，而真細菌卻與之差距甚遠。5SrRNA二級結(jié)構(gòu)的研究也說明很多古細菌與真核生物相似。除上述各點外，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與肽鏈延長因子等分析，也提供了以上類似依據(jù)，說明古細菌與真核生物在進化上的關(guān)系較真細菌類更為密切。本文檔共52頁；當前第24頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第25頁；編輯于星期三\6點14分1、真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系

以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎的生物膜結(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系統(tǒng)。由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)。第三節(jié)真核細胞（Eukaryoticcell）本文檔共52頁；當前第26頁；編輯于星期三\6點14分細胞類型直徑大小(um)最小的病毒0.02支原體細胞0.1-0.3細菌細胞1-2動植物細胞20-30(10-50)原生動物細胞數(shù)百至數(shù)千2、細胞的大小及其分析某些不同來源的同類細胞的大小變化很大，如人的卵細胞的直徑只有0.2mm，而鴕鳥的卵細胞的直徑則有5cm。本文檔共52頁；當前第27頁；編輯于星期三\6點14分但是，來自不同物種的多數(shù)同類型細胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小基本相同。因此，器官的大小主要決定于細胞的數(shù)量，與細胞的數(shù)量成正比，而與細胞的大小無關(guān)。細胞體積守恒定律本文檔共52頁；當前第28頁；編輯于星期三\6點14分細胞的體積與相對表面積成反比關(guān)系，細胞體積越大，其相對表面積就越小，細胞與周圍環(huán)境交換物質(zhì)的效力就越小。不論細胞體積大小相差多大，但各種細胞核的大小懸殊卻不大。細胞內(nèi)物質(zhì)的交流運輸與細胞體積有關(guān)，細胞內(nèi)的物質(zhì)從一端向另一端運輸或擴散是有時間與空間關(guān)系的。

本文檔共52頁；當前第29頁；編輯于星期三\6點14分3、細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系如：紅細胞與其功能：細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性和一致性是很多細胞的共同特點，在分化程度較高的細胞中更為明顯。各類分泌細胞與其功能：精子、卵細胞與其功能：本文檔共52頁；當前第30頁；編輯于星期三\6點14分原核細胞與真核細胞基本特征的比較原核細胞與真核細胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達的比較植物細胞與動物細胞的比較4、原核細胞與真核細胞的比較本文檔共52頁；當前第31頁；編輯于星期三\6點14分特征真核細胞原核細胞細胞膜有有（多功能）核膜有無染色體兩個以上染色體，染色體由線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合組成由一個環(huán)狀的DNA分子構(gòu)成的單個“染色體”，DNA很少與蛋白質(zhì)結(jié)合核仁有無線粒體有無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有無高爾基體有無溶酶體有無核糖體80S（包括60S和40S的大小亞單位）70S（包括50S和30S的大小亞單位）光合作用結(jié)構(gòu)植物葉綠體具有葉綠素a和b(動物細胞無葉綠體,不能進行光合作用)藍藻含有葉綠素a的膜層結(jié)構(gòu)，細菌具有菌色素核外DNA線粒體DNA，葉綠體DNA細菌具有裸露的質(zhì)粒DNA細胞壁動物細胞無細胞壁，植物有細胞壁（主要成分為纖維素和果膠），真菌為幾丁質(zhì)主要成分為氨基糖與壁酸細胞骨架有無細胞增殖方式以有絲分裂（間接分裂）為主，減數(shù)分裂無絲分裂（直接分裂）原核細胞與真核細胞基本特征的比較本文檔共52頁；當前第32頁；編輯于星期三\6點14分特征真核生物原核生物DNA量（信息量）多少DNA分子數(shù)2個以上1個DNA分子結(jié)構(gòu)線狀環(huán)狀基因組數(shù)2n，多n1n基因數(shù)目幾萬幾千大量“多余”的重復DNA序列有-基因組結(jié)構(gòu)緊密性較松散更緊密，有些基因間甚至無間隔基因中插入內(nèi)含子+-DNA與組蛋白結(jié)合與5種組蛋白結(jié)合不與或與少量類組蛋白結(jié)合核小體-染色質(zhì)-染色體+-DNA復制的明顯周期性+-基因表達調(diào)控復雜性，多層次性主要以操縱子方式轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空關(guān)系核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，質(zhì)內(nèi)翻譯，具有嚴格的階段性與區(qū)域性轉(zhuǎn)錄與翻譯同時同地進行轉(zhuǎn)錄后與翻譯后大分子的加工與修飾+-原核細胞與真核細胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達的比較本文檔共52頁；當前第33頁；編輯于星期三\6點14分植物細胞與動物細胞的比較植物細胞有細胞壁、液泡、葉綠體；動物細胞無。本文檔共52頁；當前第34頁；編輯于星期三\6點14分病毒的基本知識病毒在細胞內(nèi)增殖（復制）病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系第四節(jié)非細胞形態(tài)的生命體——病毒及其與細胞的關(guān)系病毒既有DNA，也有RNA嗎？討論本文檔共52頁；當前第35頁；編輯于星期三\6點14分病毒（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)成一、病毒的基本知識本文檔共52頁；當前第36頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第37頁；編輯于星期三\6點14分本文檔共52頁；當前第38頁；編輯于星期三\6點14分RetrovirusesareinfectiousparticlesconsistingofanRNAgenomepackagedinaproteincapsid,surroundedbyalipidenvelope.Thislipidenvelopecontainspolypeptidechainsincludingreceptorbindingproteinswhichlinktothemembranereceptorsofthehostcell,initiatingtheprocessofinfection.RetrovirusescontainRNAasthehereditarymaterialinplaceofthemorecommonDNA.InadditiontoRNA,retrovirusparticlesalsocontaintheenzymereversetranscriptase(orRNAse),whichcausessynthesisofacomplementaryDNAmolecule(cDNA)usingvirusRNAasatemplate.

Whenaretrovirusinfectsacell,itinjectsitsRNAintothecytoplasmofthatcellalongwiththereversetranscriptaseenzyme.ThecDNAproducedfromtheRNAtemplatecontainsthevirallyderivedgeneticinstructionsandallowsinfectionofthehostcelltoproceed.

本文檔共52頁；當前第39頁；編輯于星期三\6點14分Adenovirus本文檔共52頁；當前第40頁；編輯于星期三\6點14分HIV-(HumanImmunodeficiencyVirus)本文檔共52頁；當前第41頁；編輯于星期三\6點14分二、病毒在細胞內(nèi)的增殖（復制）病毒能在細胞外增殖嗎？討論本文檔共52頁；當前第42頁；編輯于星期三\6點14分病毒侵入細胞病毒核酸在細胞內(nèi)復制、轉(zhuǎn)錄、合成病毒蛋白質(zhì)病毒裝配、成熟與釋放病毒增殖（復制）過程分三步：本文檔共52頁；當前第43頁；編輯于星期三\6點14分

病毒表面識別結(jié)構(gòu)與敏感細胞表面受體發(fā)生特異吸附，之后以如下方式侵入細胞：主動吞飲：多數(shù)病毒用此方式，需能量。病毒包膜與敏感細胞的細胞膜發(fā)生融合。病毒僅將核酸注入被感染的細胞內(nèi)，殼體不進入細胞：如噬菌體。1、病毒侵入細胞本文檔共52頁；當前第44頁；編輯于星期三\6點14分核酸復制類型病毒所帶的酶病毒舉例DNA病毒雙鏈DNA皰疹病毒、腺病毒、痘病毒、多瘤病毒、虹病毒單鏈DNA細小DNA病毒RNA病毒雙鏈RNA轉(zhuǎn)錄酶呼腸孤病毒侵染性單鏈RNA（+）小RNA病毒非侵染性單鏈RNA（-）轉(zhuǎn)錄酶粘液病毒、副粘液病毒、彈狀病毒等逆轉(zhuǎn)錄病毒單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄病毒2、病毒核酸復制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)合成（1）病毒核酸復制類型本文檔共52頁；當前第45頁；編輯于星期三\6點14分病毒進入細胞后，在宿主細胞蛋白水解酶（脫衣酶）作用下，病毒殼體裂解，釋放DNA。DNA進入細胞核，由病毒DNA指導合成“早期蛋白”。早期蛋白關(guān)閉宿主細胞的基因調(diào)控，抑制宿主細胞本身的核酸復制與轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)合成。另一種“早期蛋白”具有病毒特異聚合酶活性，可催化DNA復制新的病毒DNA，并轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，病毒mRNA與宿主細胞核糖體結(jié)合翻譯出子代病毒結(jié)構(gòu)蛋白。（2）病毒核酸復制過程（舉例）1）雙鏈DNA病毒復制：本文檔共52頁；當前第46頁；編輯于星期三\6點14分在病毒自身攜帶的逆轉(zhuǎn)錄酶作用下，逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，之后整合到宿主細胞染色體DNA上→病毒mRNA→病毒蛋白質(zhì)。2）單鏈RNA病毒復制：以病毒RNA作模板先合成“早期蛋白”，后者一方面抑制宿主細胞DNA復制與轉(zhuǎn)錄，另一方面催化病毒RNA復制出新的病毒RNA，同時又轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，進而合成子代病毒結(jié)構(gòu)蛋白。3）逆轉(zhuǎn)錄病毒復制：本文檔共52頁；當前第47頁；編輯于星期三\6點14分皰疹病毒是一種典型的有包膜的立體對稱型DNA病毒：A：經(jīng)負染色的病毒粒子，可見核殼體之外包被著包膜；B：經(jīng)超薄切片的病毒粒子，結(jié)構(gòu)層次清晰，中央為DNA核心，電子密度很大，中間層為蛋白殼體，外層為脂蛋白的包膜；C：用冷凍蝕刻技術(shù)制備的病毒粒子，由于包膜的磷脂雙分子層被揭開，可以見到鑲嵌在包膜上的糖蛋白分子基團；D：掃描電鏡下可以觀察到大量釋放到細胞表面的成熟的病毒粒子。本文檔共52頁；當前第48頁；編輯于星期三\6點14分

腺病毒是典型的無包膜的立體對稱型DNA病毒，它們是在細胞核內(nèi)復制與裝配的。圖中顯示已裝配好的腺病毒在核內(nèi)呈晶格樣排列。本文檔共52頁；當前第49頁；編輯于星期三\6點14分辛德畢斯病毒（SbV）是典型的有包膜病毒，由正20面體對稱的核殼和脂蛋白包膜兩部分組成。圖示SbV出芽成熟和釋放的各個階段。本文檔共52頁；當前第50頁；編輯于星期三\6點14分ProcessbywhichretrovirusesuseahostcelltoreplicateRetrovirusescontainviralRNAandsev