3第三章 细胞的基本概念

第三章细胞的基本概念

主要内容：细胞的基本特征；原核细胞和真核细胞；非细胞性感染体；细胞的主要化学组成。

第一节细胞的基本特征

生物界的划分

经典分类学根据生物的营养方式，运动能力，细胞结构特点将一切生物划分为动物界、植物界（缺陷）。

如细菌和真菌无叶绿体但有细胞壁；眼虫有叶绿体但无细胞壁。

1937年，Chatton把细胞中不含有膜包围的细胞核的生物称为原核生物（prokaryote)，如细菌、蓝藻（蓝细菌）等。把含有由被摸包围的核的细胞称为真核细胞，由真核细胞构成的生物称为真核生物。

20世纪60年代Hans Ris (H. Ris)提出了原核细胞（procaryotic cell）和真核细胞（eucaryotic cell）的概念。

生物划分原核生物：由原核细胞构成的生物（细菌、古核生物）

真核生物：由真核细胞构成的生物（动物、植物、真菌等）

二、细胞的形状和大小

1.细胞的形状

●细胞的形状与功能和存在位置有关。

●红血细胞为双面凹的圆盘状，表面积大，有利于O2和CO2交换；

●具有伸缩能力的肌肉细胞呈长条形或长梭形；

●神经细胞具有传导作用，有很长的突起；

●保卫细胞呈半月形，两个半月形细胞围成一个气孔，以利于呼吸和蒸腾。

形态结构和功能的统一是生物体大多数细胞的重要特征。

2、细胞的大小

●生物体各种细胞体积差别很大。鸵鸟蛋卵黄，5 cm; 最小的支原体，0.1 um。大多数动

植物细胞的体积在20-30 um。一般来说，真核细胞〉原核细胞，高等动物卵细胞〉体细胞

●多细胞生物，细胞的大小与生物体体积无关。

●细胞体积的极限问题：细胞不可以无限制的小或者无限制的大。细胞的最小体积取决

于维持细胞独立生活所需的最基本成分所占的体积。如支原体。

◆细胞的最大体积是如何决定的呢？

①细胞的相对表面积与细胞大小有关。细胞的体积越大，其相对表面积就越小，细胞与周

围环境交换物质的效力就越小。

②细胞核质比与细胞大小有关，决定细胞的上限。一个细胞核所含的遗传信息量是有一定

的限度的，能控制细胞质的活动也是有限的。

③细胞内物质运输与细胞体积有关。细胞内的物质从一端到另一端运输或扩散是有时间和空间关系的，细胞体积过大，会影响物质传递与交流的速度，细胞内部的活动就难以灵敏地调控与缓冲。

三、细胞结构的有序性

细胞一词是由罗伯特.胡克（R. Hooke）于1665年提出的。

细胞（cell）：细胞是有膜包围的，能进行独立繁殖的最小原生质团，同时细胞是生命活动的基本结构和功能单位。

细胞的基本构成：

✧原生质（protoplasm）：是具有生命现象的细胞活物质，指构成细胞的全部生活物质，

包括核酸、蛋白、糖、脂质和无机盐等。

✧原生质体（protoplast）：由脂双层膜包围着原生质的活细胞。也有这样说的原生质体是

除去全部细胞壁的“细胞”，或是一个为脂膜所包围的裸露“细胞”。

✧细胞器（organelle）：细胞质中的在光学和电子显微镜下能够分辨出的，具有一定形态

特点，执行特定功能的结构，称为细胞器。如质体、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体、液泡等。

✧细胞质(cytoplasm)：细胞质是指细胞核与细胞膜之间的原生质。

✧细胞质中除细胞器和不溶性细胞骨架成分以外的、较为均质半透明的胶状物质称为细胞

质溶质或胞质溶胶（cytosol），内含有水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。

四、生命是细胞活动的属性

细胞进行生命活动的最基本要素：

①一套基因组；

②一层质膜，通过质膜与周围环境进行物质和信息的交流；

③一套完整的代谢系统。

细胞区别于无机界的最主要的特征：

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。

在生物界中目前发现的最小细胞要算是支原体，最小的支原体直径只有0.1um。

病毒：

●体积小（0.1um以下）

●缺少进行独立代谢的某些基因和机构，单独存在不能自我繁殖。

●不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物,它在细胞中的复制和装配是靠细胞的代谢

活动来完成的，本身没有独立活动的能力。

第二节原核细胞与真核细胞

一、原核细胞（procaryotic cell）

最主要特征是没有由膜包围的细胞核，遗传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中，这些区域与细胞质之间没有核膜隔开，所以一般把这种区域称为类核（nucleoid）又称拟核。原核细胞主要形态特征：

1、细胞膜：单位膜，约10nm厚，暗─亮─暗形式,某些原核生物的质膜在有的部位发生内褶，但不把细胞质分割成区；没有内膜系统。

2、类核：遗传物质集中区域，为一裸露环状DNA分子。

3、细胞质：没有内膜系统、细胞器（核糖体除外）。

4、细胞壁：肽聚糖，蛋白质，脂多糖，脂蛋白

二、真核细胞（eucaryotic cell）

（一）电镜下真核细胞结构：

1、质膜：即细胞膜,为暗─明─暗三层结构的单位膜。

2、细胞核：

a.核膜：双层膜

b.遗传物质：DNA＋组蛋白→核小体→染色质/染色体

c.核仁：一或多个核仁

d.核质：核基质，内有核骨架。

3、细胞质：存在于质膜与核被膜之间的原生质。

有各种细胞器：内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、中心粒、微体等。

4、细胞壁：主要由纤维素，木质素，交联聚糖等组成。

（二）真核细胞的三大结构体系：

1、生物膜系统：以膜脂和镶嵌蛋白质构成的膜系统;

2、遗传信息表达结构系统：DNA─pr RNA─pr；

信息表达包括DNA复制、转录与蛋白质翻译。

3、细胞骨架体系：（celluar skeleton system）

细胞骨架：微管、微丝及中间丝等构成的网架系统，由特异蛋白质分子装配而成。

（三）动物细胞和植物细胞结构上的差异

三、原核细胞与真核细胞的区别

原核细胞与真核细胞的差异主要有两方面：

结构与功能上的差异

遗传装置及基因表达方式的差异。

1、结构上的差异

Ａ：原核细胞没有膜包围的细胞核，而真核细胞的细胞核是有膜包围的;

Ｂ：真核细胞有内膜系统、及内膜系统演变的细胞器，原核生物没有内膜系统；

Ｃ：真核细胞普遍存在细胞骨架，原核细胞没有。

2、遗传装置及基因表达调控方式的差异：

Ａ.基因结构：

原核细胞DNA环状，一个，DNA裸露或与少量蛋白质结合；

真核细胞，核DNA线状，两个或多个，DNA与多种蛋白质结合成核小体结构。线粒体和叶绿体中的为环状裸露DNA 分子。

核DNA＋组蛋白→核小体→染色质（间期，结构疏松）或染色体（有丝分裂过程中呈凝集状态）。

Ｂ.基因表达调控：

原核细胞：DNA没有或很少重复序列。

真核细胞：DNA有重复序列，内含子（intron）与外显子（exon）相间排列。

内含子：DNA中不编码蛋白质的序列

外显子：DNA中编码蛋白质的序列