细胞的统一性与多样性

高尔 基体
线粒体 液泡 核仁 核
核糖体
内质网
植物细胞与动物细胞的主要区别
要点
细胞壁 液泡
叶绿体 溶酶体
植物细胞
有 有 有 圆球体与糊粉粒
动物细胞
无 无 无 溶酶体
第四节 非细胞形态的生命体— 病毒
一、病毒的基本知识
• ①个体微小，20~30nm之间，可通过滤菌器， 大多数病毒必须用电镜才能看见；
RNA聚合酶和真核细胞的相似、具有内含子和组蛋白。 • 细胞膜中的脂类不可皂化，细胞壁不含肽聚糖。 • 生活在极端环境中，如：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极
端嗜热菌。
与真细菌差异
• （1）古细菌细胞壁不含肽聚糖，真细菌都 含有肽聚糖。
• （2）DNA中含有重复序列及内含子，真细 菌不含重复序列及内含子。
4. 细菌细胞的核糖体
是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体 核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。 附着于细胞膜或游离于胞质。
沉降系数为：70s，由50s（23、5S）大亚 基和 30s(16S) 小亚基构成。
功能：是细胞合成 蛋白质的机构。
• 核糖体： • 约含5000~50000个。 • 小亚单位(30S)对四环素、链霉素敏感，大亚
• ②含DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒； • ③专营细胞内寄生生活； • ④具有受体连结蛋白 (receptor binding protein) 。
•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。
● 细胞体积的守衡定律
器官的大小主要决定细胞的数量，与 细胞的数量成正比，而与细胞的大 小无关，把这种现象称之为“细胞 体积的守衡定律”。
三、原核细胞与真核细胞的比较
细胞核 细胞器
原核细胞
真核细胞
无核膜、无核仁、仅 有核膜、核仁、二个染 一个环状裸露DNA 色体以上
无细胞器，能量代谢 有细胞器，能量代谢和
Electron micrograph of a G+ cell wall.
细胞壁：主要成分是肽聚糖，由NAG和NAM双糖单 元以β（1-4）糖苷键连接成大分子。NAM上有四肽 侧链，相邻聚糖纤维间的短肽通过肽桥（Gram+） 或肽键（Gram-）桥接起来，形成了肽聚糖片层。
(2)细胞膜
由脂质双分子层与镶嵌的蛋白构 成的半透性膜，厚约8-10nm。
（二）蓝藻细胞
原核自养生物,可以进行光合作用
1. 形态特点
比一般原核细胞大很 多，直径在10um左 右，甚至可达70um (如颤藻)。蓝细菌 虽然属单细胞生物， 但有些蓝细菌经常 以丝状的细胞群体 存在(如发菜)。
2. 结构特点 胶质鞘 酸性粘多糖、果胶
细胞壁 纤维素、肽聚糖（G-）
DNA
环状 信息量大
这些特性也可以说是生命的特征，它们的 丧失即意味着死亡。
二、 细胞的基本共性
（一）相似的化学组成
基
无机、有机化合物
本
蛋白质＋脂类 生物膜
元
素
生物小分子 生物大分子 蛋白质＋核酸 遗传信息
特异蛋白质 细胞骨架
（二）脂－蛋白体系的生物膜
（三）相同的遗传装置 所有的细胞都有两种核酸；所有细胞 都含有蛋白合成机器—核糖体
和许多物质代谢在质 许多合成代谢在细胞器
膜上进行
中进行
核糖体
分布在细胞质中，沉 分布在内质网膜上或细
降系数为70S
胞质中，沉降系数为80S
四、植物细胞和动物细胞的比较
植 叶绿体
物 细胞核
细
胞 核糖体
模 线粒体
式
图
高尔基体
胞间连丝
质膜 内质网 细胞壁
内质网
动 物 细 胞 电 镜 照 片
细胞 壁 质体
一、原核细胞 原核细胞最主要的特征是
————没有由膜包围的细胞核 支原体的遗传物质分布于整个细胞中；细菌 的遗传物质则集中在一个无明确界限的低电子 密度的拟核(nucleoid)区中。
拟核 原核细胞-细菌的电镜照片（示拟核）
原核细胞中的DNA为裸露的直径2.5nm的 环状双螺旋分子（长约几十nm）。
细胞骨架
细胞核（或类核）
一、细胞是生命活动的基本单位
• （一）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机 体的基本单位
• （二）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
• （三）细胞是有机体生长与发育的基础 • （四）细胞是繁殖的基本单位，细胞具有遗传的全
能性 • （五）细胞是生命进化的起点
Viruses
• 病毒有五种形态：①球形 ：大多数人类和动物病 毒，如脊髓灰质炎病毒；②丝形 ：多见于植物病 毒，如烟草花叶病病毒；③弹形：形似子弹头， 如狂犬病病毒。④砖形 ：如痘病毒；⑤蝌蚪形： 如噬菌体。
• 其中①为二十面体对称; ②、 ③为螺旋对称; ④、 ⑤复合对称。
脊 髓 灰 质 炎 病 毒 球 形 病 毒
• （3）细胞膜中脂类与任何生物都不相同。
• （4）核糖体其及蛋白质介于真核细胞与真 细菌之间。
• （5）以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖 体对氯霉素不敏感、RNA 聚合酶和真核细 胞的相似。
海底烟筒附近也具有古细菌
• 各类生物能忍受的上限温度： • 古细菌113℃ • 细菌90℃ • 真菌60℃ • 藻类55-60℃ • 原生动物56℃ • 维管束植物49℃ • 鱼类和其他水生脊椎动物38℃
病毒：体积小（多小于Φ 0.1m），缺少 进行独立代谢的某些基因和机构（单独 存在时不能自我繁殖，必须依赖于宿主 细胞）。
病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感 染物，最多只能被称为“半生命” 。
2. 细胞区别于无机界的最主要的特性：
① 在结构上具有自我装配的能力； ② 在生理活动中具有自我调节的能力； ③ 在增殖上具有自我复制的能力。
• （2）细胞质膜：厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁。
一些行光合作用的原核生物，质膜具有与捕光反应有 关的内褶。一些革兰氏阳性菌质膜内褶形成小管状结 构，称为间体或中膜体 。
mesosome
（3）中膜体
中膜体的功能 （1）参与隔膜形成 （2）与核分裂有关 （3）类似线粒体功能
（4）类似高尔基体功能
单位(50S)对红霉素、氯霉素敏感。
5. 细菌细胞的内生孢子
又称芽孢，即不是细菌生活周期的必经阶 段，也不是细菌繁殖的一种形式，而是 一种生命形式，一种独立的休眠体。
•6. 细菌的增殖及其调控：以二分裂繁殖。某些细菌 处于不利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又 称芽孢。
分裂中的链球菌
分裂中的大肠杆菌
烟 草 花 叶 病 毒 线 形 病 毒
痘 病 毒 砖 形 病 毒
狂
犬
有被膜
无蛋白与之结合
核糖体 70S
光合片层 细胞质中的环状的单膜片状结构(绿色) ，
上有35nm的藻蛋白体(兰色)。
光合作用释放氧气
DNA（黄色） 多面体（紫色） 粘质鞘（深绿色） 还含有间体（橘色）
五、古细菌（archaebacterium）
• 细胞壁不含胞壁酸和D－氨基酸 • 无核膜及内膜系统； • 以甲硫氨酸起始蛋白质合成、核糖体对氯霉素不敏感、
• 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。
第二节 原核细胞与古核细胞
• 原核细胞没有核膜，DNA为裸露的环状分子，通 常没有结合蛋白。没有恒定的内膜系统，核糖体 为70S型，通常称为细菌（bacterium）。
• 古细胞（archaeal cell）形态上与原核细胞相似， 但并不意味着它们是最古老的细胞类型。
肺炎支原体
三、原核细胞的两个代表—细菌和蓝藻
1. 形态特点 0.5-5.0 μm
（一）细菌细胞
• 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。
杆状
球状
肉 毒 梭 菌
弧状
1. 细菌细胞的表面结构 （1）细胞壁
Electron micrograph of a G- cell wall.
• 2.细菌细胞的核区与基因组 • 拟核：DNA分子裸露，没有内含子，具有重
叠基因。
大肠杆菌 低电子密度区 为拟核
• 3. 细菌细胞的核外DNA • 质粒(plasmid) ：
• 除核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子； • 是裸露的环状DNA，遗传信息量2~200个基因； • 能进行自我复制，有时能整合到核DNA中去； • 质粒常用作基因重组与基因转移的载体。
细胞的ห้องสมุดไป่ตู้一性与多样性
第一节 细胞的基本特征
定义：细胞是有膜包围的能独立进行繁殖的原生质团。
原生质(protoplasm)：指活细胞的全部活物质， 包括质膜、细胞质和细胞核（或类核）。
质膜 细胞质(cytoplasm) 核质(nucleoplasm; karyoplasm) 核膜(nuclear envelope)
1. 细胞生命活动应具有的三要素：
(1) 具有一套基因组 控制细胞的遗传活动
(2) 具有一层细胞质膜
通过质膜与周围环 境进行物质和信息 交流
(3) 具有一套完整的代谢机构
使细胞能进 行独立的代 谢活动
支原体(mycoplast)：最小Φ 0.1m，具备了 进行生命活动最基本的三项要素。 枝原体是细胞！
沉降系数为：80s，由60s大亚基和30s 小亚基构成。
（三）细胞骨架系统 微丝为红色，微管为绿色
cytoskeleton network
二、细胞的大小及其影响因素
• 生物体各种细胞的大小差别很大：
• 如鸵鸟蛋的卵黄, 直径可达5cm； • 支原体却只有0.1m； • 人的坐骨神经细胞可长达1 m。 • 一般说来，真核细胞的体积要大于原核细胞，
Lambda Bacteriophage DNA (TEM x153,000)
• 有的病毒衣壳外面有被膜(envelope)，来源于宿主 细胞的质膜，被膜中含有病毒融合蛋白。
• 组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒(capsomer)。 • 一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”
（virion）。其装配形式有二十面体对称、螺旋对 称和复合对称三种类型。
（四）所有细胞都进行一分为二的分裂 方式
三类不同的细胞
• 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。
原核细胞构成的生物称为原核生物，为 单细胞生物
细菌的三 维模式图
二、最小最简单的细胞－支原体
最小的细胞，直径仅有0.1um,无细胞壁
的原核细胞
质膜
7nm
蛋白酶 50nm
核糖体 20nm
DNA、RNA 20nm
——————————
100nm
致病性：呼吸道病、胸膜肺炎、关节炎、 尿道炎
肺炎支原体侵染仓鼠气管组织的TEM照片
细胞的基本概念
细胞是： • 构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有
机体生长发育的基础； • 代谢与功能的基本单位，具有完整的代谢和调节体系，
不同的细胞执行不同的功能； • 遗传的基本单位，具有发育的全能性。
细胞的结构组成图解：
质膜外结构
细胞外基质 细胞壁
原生质体
质膜 细胞质溶质 细胞质 细胞器
荚膜
是某些细菌表面的特殊结构，位于细胞壁 表面，由一层松散的粘液物组成。
• 细菌最外表的一层多糖 类物质。
• 功能：抵御不良环境； 保护自身不受吞噬；选 择性的粘附到特定细胞 的表面上。
Negative stained bacteria
鞭毛
细菌的运动器官,由鞭毛蛋白构成，3万~6万 Dolton，不同种由不同球蛋白分子亚基构 成，有些含多糖、类脂等，为极好抗原。
高等动物的卵细胞要大于体细胞。[卵细胞是一 种特殊类型的细胞（含有大量卵黄）] • 大多数动植物细胞：体积一般在20~30m间。
人 卵 与 精 子
几种细胞的大小
名称 μm
人卵
口腔上 皮细胞
120 75
肝细胞 20
红细胞 7
变形虫 100
海胆卵 70
伤寒菌 肺炎球菌 2.4x0.5 0.2x0.1
第三节 真核细胞
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结构系统 • 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传 信息表达系统 • 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。
1. 生物膜系统： 8-10nm
2. 遗传信息表达系统 遗传信息载体———染色体
核仁
核糖体 附着于内质网或游离于胞质。