细胞生物学-细胞基本知识

原核细胞（prokaryotic cell)
细菌的核糖体
约含5000~50000个。 部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞 质中。沉降系数为70S。 小亚单位 (30S) 对四环素、链霉素敏感，大亚 单位(50S)对红霉素、氯霉素敏感。
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌的内生孢子
原核细胞（prokaryotic cell)
革兰氏染色：1884年由丹麦人革兰（Christian Gram）发明的，经染色处理后，呈红色的是G -， 呈紫色的，是G+。着色性质的不同是因为细胞 壁结构的不同。
G+ G-
原核细胞（prokaryotic cell)
G+的细胞壁中壁酸含量高达90%,G -的细胞壁 中壁酸含量只有5%，青霉素的主要作用是抑制 壁酸的合成。
●细胞是生长发育的基本单位 细胞分裂—细胞数目增加 生长 细胞生长---细胞体积增加
细胞分化---细胞种类增加---发育
●细胞是遗传的基本
单位（全能性）
生物个体中，每个细
胞都包含有全套的遗
传信息，都有分化为 各类细胞或发育为完 整个体的潜能。
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 ------细胞具有高度复杂性和组织性
（prokaryotic cell)真核细胞(eukaryotic cell)的概
念。生物界由此分成原核生物（prokaryote)和
真核生物(eukaryote)两大类群。
近年，通过对生活在极端环境中的古细菌的
研究，发现了区别上述两类细胞的古核生物
（archaeon) 。这样生物界就可分为三界----原
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌的表面结构
细胞膜：磷脂双分子层和蛋白质组成。膜蛋白 有受体、酶等，能完成真核细胞膜性细胞器的大
部分功能。
中膜体（间体）：细胞膜内折形成，扩大了膜
面积。
荚膜：保护作用
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌细胞的拟核与基因组
拟核：DNA分子聚集的区域，不规则，无核膜
古核细胞（古细菌archaeobacteria）
目前的研究证据显示：古细菌与真核细胞 在进化关系上较原核细胞更为密切。
古细菌包括 3 类不同的细菌 : 、极端嗜盐细
菌，嗜酸嗜热细菌和产甲烷细菌。
PCR（多聚酶链反应）中所使用的Taq酶
就是从T.aquaticus 嗜热细菌中分离到的。
第三节 真核细胞 真核细胞的基本结构体系
嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜（ cell
membrane）。
★所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与
RNA，与蛋白质组成遗传装置。
细胞的基本共性
★所有细胞中都有蛋白质合成的机器─核糖
体（ribosome）。
★所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行
分裂。
★细胞具有相似的化学组成----元素、生物小
分子、生物大分子
真核细胞(eukaryotic cell)
真核细胞(eukaryotic cell)
真核细胞(eukaryotic cell)
真核细胞与原核细胞的比较
真核细胞与原核细胞的比较
细胞大小与结构特征：细胞核，细胞器，细胞 骨架，细胞壁，核糖体，细胞大小 遗传装置：DNA形状与大小,核小体， DNA重
生物膜系统
细胞骨架系统 遗传信息表达的结构系统
真核细胞(eukaryotic cell)
生物膜结构体系
●生物膜结构系统（面）
成分：脂质、蛋白质
★以生物膜为基本结构基础构建各种相对独
立的细胞器
★完成各种化学反应
★完成物质的跨膜运输
★信息与能量的传递
Байду номын сангаас
真核细胞(eukaryotic cell)
第二章 细胞基本知识概要 Chapter 2 Basic knowledge of cell
第一节 细胞的基本概念
细胞是生命活动的基本单位 所有有机体都由细胞构 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
●细胞是生物体形态结构的基本单位 ●细胞是生物体代谢的基本单位 ●细胞是生物体生理功能的基本单位 ●细胞是生物体疾病发生、发展的基本单 位
prion (PrP)由Prnp基因编码，位于人20号、 小鼠 2号染色体。这种蛋白质存在于神经元 和神经胶质细胞表面，可能起信号转导作
用。正常Prnp基因产物为PrPc蛋白，对蛋白
酶很敏感，具有致病作用的是PrPSc蛋白。
•
PRION
PrPSC PrPC
PrPSc与PrPc一级结构相同，PrPc具有43%的α螺旋， 3%的β折叠，而PrPsc具有34%α螺旋，43%的β折叠。动 物被感染后，PrPSc蛋白堆积在脑组织中，形成不溶的 淀粉样蛋白沉淀，无法被蛋白酶分解，引起神经细胞
原核细胞（prokaryotic cell)
主要代表： ★支原体（mycoplast）——目前发现的最小、 最简单、可独立生活的细胞 ★衣原体、立克次氏体（细胞内寄生） ★细菌、放线菌 ★蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria）
原核细胞（prokaryotic cell)
支原体
可通过滤菌器，无细胞壁，分裂增殖，能 在体外生长，也能寄生在细胞内
核生物，真核生物和古核生物。
原核生物----原核细胞 古核生物----古核细胞 真核生物----真核细胞
原核细胞（prokaryotic cell)
原核细胞（prokaryotic cell)
基本特点： ★遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个 环状DNA构成 ★细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门 结构与功能的细胞器和细胞核膜 ★核糖体是其唯一的细胞器
古核细胞（古细菌archaeobacteria）
细胞壁成分：与真核细胞相同。青霉素等抗菌 素不能抑制其生长。 DNA与基因结构：具有内含子与重复序列 核小体结构：具有组蛋白和类核小体结构 核糖体：与真核细胞类似，且蛋白质合成不受 抑制原核生物的抗菌素抑制 5s rRNA的分子进化分析：与真核生物类似
★病毒的基本类型: 真病毒（euvirus)---核酸与蛋白组成 亚病毒（subvirus)--仅由核酸或蛋白组成
类病毒（viroid）--小分子环状RNA
朊病毒（prion) –感染性蛋白质
真病毒的分类： 根据寄生的宿主不同，病毒可分为： 动物病毒、植物病毒、细菌病毒(即噬菌体)。
烟草花叶病毒
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌 可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌） 直径0.5~5μm之间。
大 肠 杆 菌
淋 病 球 菌
肉 毒 梭 菌
弧 形 霍 乱 菌
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌的表面结构
细胞壁（cell wall）：机械强度高，对细 胞起保护作用 革兰氏阴性菌（G -）和革兰氏阳性菌 （G+）的主要差别在细胞壁上
---- 由核酸 (DNA 或 RNA) 芯和蛋白质衣壳 (capsid)构成，称核衣壳(nucleocapsid)。
----基因组小，少的只含有3个基因，多可达
300个。
衣壳：蛋白质外壳，保护核酸，决定抗原
性。某些种类的病毒衣壳内含有少数几种
酶分子，主要与病毒核酸的复制有关。
囊膜：主要成分为脂类与蛋白质。脂类通
基因组：一条环状的 DNA 分子（线状 DNA 、
多条DNA），半保留复制
复制、转录、翻译没有在空间上分隔，可同时
进行。
原核细胞（prokaryotic cell)
细菌的质粒
质粒 (plasmid) ：是细菌核区 DNA 外，可进行 自主复制的遗传因子，环状的双链 DNA ，遗 传信息量2~200个基因；常常赋予细胞对抗生 素的抗性。 质粒DNA可以整合到核区DNA中 质粒常用作基因重组与基因转移的载体。
凋亡（apoptosis）。
目前已知的人类PRION疾病主要有： • 克-雅二氏病（CJD）：自身PrP变异； • 变异型克-雅氏病（vCJD）：PRION感染； • GSS综合征：由Prnp基因缺陷； • 克鲁病（Kuru）：PRION感染； • 致死性家族性失眠症（FFI）：Prnp基因变异。
遗传信息表达结构系统
■ 遗传信息表达结构系统(图1-22)
●遗传信息表达系统（点）
以核酸（DNA、RNA）及蛋白质为主要成分，
包括细胞核和核糖体。
①通过遗传物质的复制，使细胞分裂时保持遗
传物质的连续传递
②通过基因的选择性表达，控制细胞的活动
真核细胞(eukaryotic cell)
细胞的网络化结构
常来自于宿主细胞的核膜或质膜。包膜蛋
白通常由病毒基因编码，帮助病毒识别宿
主细胞。
★病毒只有在侵入细胞以后才表现出生命现 象，生活周期可分为两个阶段：
----细胞外阶段，以成熟的病毒粒子形式存在
---- 细胞内阶段，即感染阶段，进行复制和组
装
★病毒在细胞内增殖（复制） ----病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染 ----病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成 ----病毒的装配、成熟与释放
★细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧
结合的综合体
----细胞完成各种化学反应
----细胞需要和利用能量 ----细胞参与大量机械活动 ----细胞对刺激作出反应
★细胞是高度有序的，具有自组装能力与
自组织体系
----细胞能进行自我调控
----繁殖和传留后代
细胞的基本共性
★所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶
复序列，内含子
真核细胞与原核细胞的比较
基因及其表达调控：调控方式，时空关系，加工 与修饰 细胞周期与分裂方式：无丝分裂、有丝分裂
进化中的地位：出现年代
植物细胞与动物细胞的比较
植物细胞与动物细胞的比较
植物细胞与动物细胞的比较
★细胞壁
★液泡
★叶绿体
★其他
第四节 非细胞形态的生命体----病毒
病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）
原核细胞（prokaryotic cell)
蓝藻（蓝细菌）：产氧光合自养的原核生物
类囊体是光合作 用的场所 核区含多个拷贝 的环状DNA 增殖是直接分裂
古核细胞（古细菌archaeobacteria）
古核生物：又称古细菌（archaeobacteria),已经发 现几百种。如盐细菌，硫氧化细菌，嗜热细菌， 产甲烷菌类等。进化中与真核细胞更为密切
●被质膜包裹在细胞内的所有生活物质称为 原生质(protoplasm)，包括细胞核和细胞质。 ●植物细胞质膜的外面还有一层细胞壁。 在离体条件下细胞壁很容易被酶水解掉， 脱去细胞壁的细胞就称为原生质体(protoplast)。
第二节 原核细胞与古核细胞
生物界的基本类群
上个世纪60年代，H.Ris提出原核细胞
细胞骨架系统
●细胞骨架系统（线）
成分：蛋白质
结构：由特异的结构蛋白装配成的网架系统
★对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用 ★与细胞内大分子的运输、细胞的运动、细胞器的位移有 关 ★参与细胞信息的传递、基因表达、蛋白质合成、细胞的 分裂、分化等重要的细胞活动
真核细胞(eukaryotic cell)
根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类： DNA病毒与RNA病毒（反转录病毒）
类病毒 ----仅为一裸露的RNA分子，无衣壳蛋白。 ----不能像病毒那样感染细胞，只有当植物细 胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植 株与受体植株间传染。
蛋白质感染因子 ----仅由感染性的蛋白质亚基构成 Prusiner 1982年发现于患羊瘙痒病（scrapie） 的仓鼠，命名为prion。因此获1997年诺贝尔 奖。
与蛋白质构成 的核酸-蛋白质复合体
------非细胞的生命体
引起鼻咽癌的 eb病毒
①个体微小，20~200nm之间，可通过滤菌器，
大多数病毒必须用电镜才能看见；
②结构简单：核酸+蛋白质衣壳
③含DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；
专营细胞内寄生生活----分子水平的寄生；
★病毒的结构
① 代谢网络（metabolic network）
② 运输网络（transport network）
③ 生物膜网络（biomembrane network）
④ 细胞骨架网络（cytoskeleton network）
⑤ 信号转导网络（signal transduction network）
真核细胞(eukaryotic cell)
又称芽孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体
细菌的增殖----直接分裂
分裂中的链球菌
分裂中的大肠杆菌
原核细胞（prokaryotic cell)
蓝藻（蓝细菌）：产氧光合自养的原核生物
原核细胞（prokaryotic cell)
蓝藻（蓝细菌）：产氧光合自养的原核生物
光合作用：含有 叶绿素a，藻胆素 等，光系统Ⅱ 以水为电子供体， 放出O2