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第二章 细胞基本知识概要

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第二章 细胞基本知识概要. 细胞的基本概念 非细胞形态的生命体--病毒及其与细胞的关系 原核细胞与古核细胞 真核细胞的基本知识概要. 第一节 细胞的基本概念. 一、细胞是生命活动的基本单位 一切有机体都由细胞构成,细胞是构成有机体的基本单位 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系,细胞是代谢与功能的基本单位 细胞是有机体生长与发育的基础 细胞是遗传的基本单位,细胞具有遗传的全能性 没有细胞就没有完整的生命. 二、细胞概念的一些新思考. 细胞是多层次非线性的复杂结构体系。 细胞是物质(结构)、能量与信息过程精巧结合的综合体。

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Presentation Transcript
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细胞的基本概念
  • 非细胞形态的生命体--病毒及其与细胞的关系
  • 原核细胞与古核细胞
  • 真核细胞的基本知识概要
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第一节 细胞的基本概念

一、细胞是生命活动的基本单位

  • 一切有机体都由细胞构成,细胞是构成有机体的基本单位
  • 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系,细胞是代谢与功能的基本单位
  • 细胞是有机体生长与发育的基础
  • 细胞是遗传的基本单位,细胞具有遗传的全能性
  • 没有细胞就没有完整的生命
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二、细胞概念的一些新思考
  • 细胞是多层次非线性的复杂结构体系。
  • 细胞是物质(结构)、能量与信息过程精巧结合的综合体。
  • 细胞是高度有序的,具有自装配与自组织能力的体系。
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三、细胞的基本共性
  • 所有细胞的表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白构成的细胞膜。
  • 所有的细胞都有DNA和RNA两种核酸,作为遗传信息复制与转录的载体。
  • 所有细胞内都有核糖体。
  • 所有细胞都以一分为二的方式进行分裂。
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第二节 非细胞形态的生命体-病毒及其与细胞的关系

一、病毒的基本知识

  • 个体微小,直径在20-30nm之间,能通过滤菌器,大多数病毒必须在电镜下才能看见。
  • 每个病毒仅含有一个核酸分子(DNA或者RNA),在一种病毒内两种核酸不能兼得。
  • 专营细胞内寄生生活。
  • 核壳体形式存在。
  • 有受体连结蛋白(receptor binding protein)
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类似病毒的更简单的生命体
  • 类病毒(viroid): 仅为一裸露的环状单链RNA分子,无衣壳蛋白,不能象病毒那样感染细胞。仅在高等植物中发现。
  • 朊病毒(prion):一种不含核酸的蛋白质侵然因子。主要引起人和动物的中枢神经疾病。
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二、病毒在细胞内的增殖(复制)

病毒的增殖过程:

1.病毒侵入细胞,病毒核酸的侵染 病毒首先吸附在细胞表面,以各种方式侵入细胞内部。

2.病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成 病毒解体后利用宿主细胞的代谢系统首先翻译“早期蛋白”,以关闭宿主的基因调控,抑制宿主自身的基因复制与转录,催化病毒的复制。

3.病毒的装配、成熟与释放 病毒的核酸与蛋白质在宿主细胞内分别合成,两者装配成壳体,无包膜的病毒装配就意味着成熟。

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病毒的增殖周期

从病毒侵入细胞到子代病毒的成熟释放称为一个增殖周期(或者复制周期),对于不同的病毒,其增殖周期长短不一。

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三、病毒与细胞在起源和进化中的关系
  • 生物大分子 病毒 细胞

病毒

  • 生物大分子

细胞

  • 生物大分子 细胞 病毒
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第三节 原核细胞与古核细胞
  • 真核细胞eukaryotic cell:具有核被膜nuclear envelope和核仁nucleolus。
  • 原核细胞prokaryotic cell:核区nuclear region没有核膜,称其为nucleoid、nuclear body、nucleoplasm、bacterial nucleus。
  • 古细菌archaebacteria,既不同于原核细胞也不同于真核细胞,属于生命的第三种形式。
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一、最小、最简单的细胞--支原体

为什么说支原体是最小最简单的细胞?

  • 支原体除了具有作为细胞必需的结构外,几乎没有称得上复杂的装置了。
  • 作为生命活动基本单位的细胞体积的最小极限直径不可能小于100nm,而现在发现的最小支原体细胞的直径已接近这个极限。
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二、原始细胞的代表--细菌
  • 分布最广、个体数量最多。
  • 可分为:球菌、杆菌和螺旋菌(弧形菌)。
  • 直径0.5~5μm之间。
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细菌细胞的结构与功能
  • 细菌细胞的核区与基因组
  • 细菌细胞表面结构

细胞膜、中膜体、细胞壁、荚膜、鞭毛

  • 细菌细胞的核糖体
  • 细菌细胞核外DNA
  • 细菌细胞内生孢子
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细菌细胞的核区与基因组

绝大多数细菌细胞有明显的核区(类核),主要由一个环状的DNA分子盘绕而成,核区四周是较浓密的胞质物质。

细菌基因组的基因复制、转录与表达过程没有严格的时间上的阶段性与位置上的区域性,在时间上和空间上是连续的。

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细菌细胞的表面结构
  • 细胞膜

典型的生物膜结构,主要功能是交换物质, 还具有多功能性。

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细菌细胞的表面结构
  • 中膜体

又称间体或质膜体,由细胞膜内陷形成。

中膜体与DNA有联系,推测可能起DNA复制的支点作用。细胞分裂时,先形成两个中膜体,然后核物质再一分为二。

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细菌细胞的表面结构
  • 细胞壁

位于细胞膜外的一层较厚、较坚韧并略具弹性的结构。所有细菌细胞壁都具有的共同成分是肽聚糖,由氨基糖和壁酸聚合而成。

细胞壁对细胞有保护作用,机械强度很高。细胞壁对物质的交换起部分调节作用,细胞壁的成分与抗原性、致病性及对病毒的敏感性均有关系。

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细菌细胞的表面结构
  • 荚膜

是位于细胞壁表面的一层松散的粘液物质,主要由葡萄糖和葡萄糖醛酸组成的聚合物。

荚膜对细胞有保护作用,如保护细胞免受干燥影响,保护病原菌免受细胞的吞噬。荚膜本身还可作为细胞的营养物质,在营养缺乏时能被细菌利用。

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细菌细胞的表面结构
  • 鞭毛

是某些细菌的运动器官,由鞭毛蛋白所构成。

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细菌细胞的核糖体
  • 细菌细胞的核糖体大部分游离于细胞质中,核糖体与mRAN形成多聚核糖体,是翻译肽链的结构。
  • 细菌核糖体的沉降系数为70S,由大亚单位(50S)与小亚单位(30S)组成,共含有50多种蛋白质。
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细菌细胞核外DNA
  • 是细菌核区DNA外能够自主复制的遗传因子,称为质粒(plasmid)。
  • 质粒在遗传工程中常用作基因重组与基因转移的载体。
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细菌细胞内生孢子
  • 某些细菌处于不利环境或耗尽营养时,细菌细胞内的重要物质,特别是DNA,积聚在细胞的一端,形成一种含水量较丰富的致密体,外被很厚的壁,即内生孢子。
  • 内生孢子能够帮助细菌度过恶劣的环境,可以在杀死普通细菌或营养型细菌的条件下依然存活。
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三、原核细胞与真核细胞的比较
  • 细胞膜系统的分化与演变 核与质的分化,再由细胞膜演变成内膜系统
  • 遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化 遗传信息量扩增,出现重复序列和染色体多倍性。遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性
  • 真核细胞的体积增大
  • 真核细胞内出现细胞骨架系统
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四、古核细胞(古细菌)

古细菌是一些生长在极端特殊环境中的细菌,最早发现的是产甲烷细菌类,1996年,对古核生物产甲烷球菌基因组全序列的测定已完成,为研究古核生物的分子进化奠定了良好的基础。

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古细菌可能是真核细胞的祖先的证据
  • 细胞壁的成分 古细菌细胞壁与真核细胞细胞壁一样不含肽聚糖;
  • DNA与基因组结构 古核细胞中存在重复序列与内含子;
  • 核小体结构 古核细胞具有组蛋白,而且能与DNA构建成类似核小体结构;
  • 核糖体 古核细胞类的核糖体含有60种以上的蛋白质,介于真核细胞与真细菌之间;
  • 5SrRNA 5SrRNA的分子进化分析表明古细菌与真核生物属同一类,其二级结构研究也说明很多古细菌与真核生物相似;
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第四节 真核细胞基本知识概要

真核细胞是遗传信息量大、结构相对复杂的细胞。

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一、真核细胞的基本结构体系
  • 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜系统;
  • 以核酸(DNA或RNA)与蛋白质为主要成分的遗传信息表达结构系统;
  • 由特异蛋白分子装配成的细胞骨架系统。
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二、细胞的大小及其分布

细胞体积的守恒定律:器官的大小主要决定于细胞的数量,与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关。

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细胞的体积受什么因素控制?
  • 细胞的体积与相对表面积成反比。
  • 体积不同的细胞的核差别不大,一个细胞核核能控制细胞质的量必有一定的限度,细胞的体积不能无限增大。
  • 细胞内物质的交流运输与细胞体积的关系。
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三、细胞形态结构与功能的关系

细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点,这是生物漫长进化过程的产物。

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