高中生物竞赛课件细胞生物学-第2章-细胞的统一性与多样性.ppt
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1、翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学细胞生物学第第2章章 细胞的统一性与多样性细胞的统一性与多样性 Chapter 2 The Universal Features and Diversity of Cells第一节第一节 细胞的基本特征细胞的基本特征一、细胞是生命活动的基本单位一、细胞是生命活动的基本单位(一)细胞是构成有机体的基本单位(一)细胞是构成有机体的基本单位 人体内的细胞大约分为人体内的细胞大约分为200 多种不同的类型多种不同的类型,成年人大约含有成年人大约含有1014 个个细胞,刚出生的婴儿约细胞,刚出生的婴儿约由由21012 个细胞组成;个细胞组成;人的大脑是由人的大脑是
2、由1012 个细个细胞构成的复杂体系胞构成的复杂体系Cell is the basic unit of life(二)细胞是代谢与功能的基本单位(二)细胞是代谢与功能的基本单位细胞的生命活动:细胞的生命活动:以物质代谢为基础以物质代谢为基础以能量代谢(以能量代谢(ATPATP)为动力)为动力以信息调控为机制以信息调控为机制有机体一切代谢活动均以细胞为基础有机体一切代谢活动均以细胞为基础(二)细胞是代谢与功能的基本单位(二)细胞是代谢与功能的基本单位(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁l 单细胞生物的繁殖表现为细单细胞生物的繁殖表现为细胞胞一分为二一分
3、为二l 多细胞生物依靠细胞分裂形多细胞生物依靠细胞分裂形成特殊形式的成特殊形式的生殖细胞生殖细胞孢子或配子孢子或配子l 孢子萌发或配子结合为合子孢子萌发或配子结合为合子,是下一代生命的开始,是下一代生命的开始l 细胞核中的遗传信息指导下细胞核中的遗传信息指导下一代生命的构建一代生命的构建(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁鲸和人鲸和人SRYSRY基因基因序列高度相似,其蛋白质组成差异很小序列高度相似,其蛋白质组成差异很小(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁色素细胞表面受体色素细胞表面受体KitKit突变,导
4、致色素沉积出现紊乱突变,导致色素沉积出现紊乱(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁(四)细胞是有机体生长与发育的基础(四)细胞是有机体生长与发育的基础有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、分化与凋亡来实现的有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、分化与凋亡来实现的(五)细胞具有全能性,可以产生新的同样的有机体(五)细胞具有全能性,可以产生新的同样的有机体(五)细胞具有全能性,可以产生新的同样的有机体(五)细胞具有全能性,可以产生新的同样的有机体(六)细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点(六)细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点 生命是经过漫长的进化,由生
5、命是经过漫长的进化,由非生命的物质形成的非生命的物质形成的 含有遗传物质的原始细胞的含有遗传物质的原始细胞的形成,标志着生命的出现形成,标志着生命的出现(六)细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点(六)细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点前寒武纪前寒武纪3434亿年前:单细胞原核生物亿年前:单细胞原核生物2020亿年前:单细胞真核藻类亿年前:单细胞真核藻类8 8亿年前亿年前: :多细胞生物多细胞生物迄今在南非发现的迄今在南非发现的3434亿年前微体生亿年前微体生物化石(行光合作用的蓝细菌)物化石(行光合作用的蓝细菌)(六)细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点(六)细胞是生命起源的归宿,是生
6、物进化的起点(七)关于细胞概念的一些新思考(七)关于细胞概念的一些新思考 细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系 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,具有自组装能力的自组织体系细胞是高度有序的,具有自组装能力的自组织体系二、细胞的基本共性 相似的化学组成相似的化学组成 脂蛋白体系的生物膜脂蛋白体系的生物膜 相同的遗传装置相同的遗传装置 蛋白质合成机器蛋白质合成机器核糖体核糖体 一分为二的分裂方式一分为二的分裂方式具有细胞壁和叶绿体具有细胞壁和叶绿体对于某些生物来说却
7、遇到了分类上的困难:对于某些生物来说却遇到了分类上的困难:眼虫眼虫(Euglena)有有叶绿体叶绿体却无却无细胞壁细胞壁;细菌和真菌虽有细菌和真菌虽有细胞壁细胞壁但无但无叶绿体叶绿体;支原体既无支原体既无叶绿体叶绿体也无也无细胞壁细胞壁。地球上的地球上的200万余种生物:万余种生物:一切生物一切生物动物界动物界植物界植物界没有细胞壁和叶绿体没有细胞壁和叶绿体早早期期营养方式营养方式运动能力运动能力细胞结构细胞结构细胞的进化演变细胞的进化演变Chatton(1925年年)把细胞中无把细胞中无由膜包围的细胞核由膜包围的细胞核的生的生物称为物称为原核生物原核生物(prokaryote) 。自从原核生
8、物概念提出之后,自从原核生物概念提出之后,H. Ris则把由含有则把由含有由核被膜包围的核由核被膜包围的核的细胞构成的生物称为的细胞构成的生物称为真核生物真核生物(eukaryote)。代表性原核生物:代表性原核生物:支原体支原体(mycoplasma)、细菌细菌(bacterium)和和蓝细菌蓝细菌(cyanobacterium)等等 第二节第二节 原核细胞与古核细胞原核细胞与古核细胞一、原核细胞 没有典型核结构没有典型核结构 包括支原体、衣原体、立克包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝次氏体、细菌、放线菌与蓝藻等藻等 大部分原核细胞主要遗传物大部分原核细胞主要遗传物质仅为一个环
9、状质仅为一个环状DNA 细胞内没有以膜为基础的各细胞内没有以膜为基础的各种细胞器,也没有细胞核膜种细胞器,也没有细胞核膜 细胞体积一般很小,直径由细胞体积一般很小,直径由0.2 至至 10 m 不等不等二、最小最简单的细胞支原体 最简单的原核细胞,直径为最简单的原核细胞,直径为0.10.3 m 具有细胞质膜,但没有细胞壁具有细胞质膜,但没有细胞壁 唯一的细胞器是核糖体唯一的细胞器是核糖体 具感染性,可在培养基上培养具感染性,可在培养基上培养 培养细胞很容易被支原体污染,污染源主要是血清培养细胞很容易被支原体污染,污染源主要是血清衣原体(革兰氏阴性)直径衣原体(革兰氏阴性)直径0.2-0.3m
10、,能通过滤菌,能通过滤菌膜。有细胞壁,在寄主细胞内生活,有摄能寄生物膜。有细胞壁,在寄主细胞内生活,有摄能寄生物(energe parasite)之称。砂眼衣原体起初被认为是大型之称。砂眼衣原体起初被认为是大型病毒,病毒,1956年,我国微生物学家汤飞凡等人首次分离年,我国微生物学家汤飞凡等人首次分离到沙眼病原体。到沙眼病原体。立克次氏体(革兰氏阴性)的细胞较大,有细胞壁,立克次氏体(革兰氏阴性)的细胞较大,有细胞壁,无滤过性,合成能力较强,且不形成包涵体无滤过性,合成能力较强,且不形成包涵体三、原核细胞的两个代表类群细菌与蓝藻细菌与蓝藻三、原核细胞的两个代表类群(一)细菌细胞(一)细菌细胞绝
11、大多数细菌的直径大小在绝大多数细菌的直径大小在0.55.0 m 之间之间绝大多数细菌有明显的核区称类核(绝大多数细菌有明显的核区称类核(nucleoid),主要由一个环状),主要由一个环状DNA 分子盘绕而成(分子盘绕而成(DNA分子裸露,没有内含子,具有重叠基因。除了核糖体外,没有类似真核细胞的细胞器。除了核糖体外,没有类似真核细胞的细胞器。细胞壁细胞壁主要成分是肽聚糖,由主要成分是肽聚糖,由N-乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元,以乙酰胞壁酸构成双糖单元,以(1-4)糖苷)糖苷键连接成大分子。键连接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽侧链,相邻聚糖纤维之间的短肽通过乙酰胞壁
12、酸分子上有四肽侧链,相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥(革兰氏阳性菌)或肽键(革兰氏阴性菌)桥接起来,形成了肽聚糖片层。肽桥(革兰氏阳性菌)或肽键(革兰氏阴性菌)桥接起来,形成了肽聚糖片层。革兰氏阳性菌细胞壁厚约革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm,有,有15-50层肽聚糖片层,每层厚层肽聚糖片层,每层厚1nm,含,含20-40的磷壁酸。革兰氏阴性菌细胞壁厚约的磷壁酸。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm,仅,仅2-3层肽聚糖,另外还有脂多糖、细菌层肽聚糖,另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。外膜和脂蛋白。青霉素通过抑制肽聚糖合成来抑菌,青霉素通过抑制肽聚糖合成来抑菌,革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌对其敏感对其
13、敏感原核细胞的质膜具有单位膜的典型特征,厚约原核细胞的质膜具有单位膜的典型特征,厚约810nm。能进行物质交换并含有丰富的酶系来执。能进行物质交换并含有丰富的酶系来执行多种功能。行多种功能。某些原核生物的质膜在有的部位发生某些原核生物的质膜在有的部位发生内褶,形成间体内褶,形成间体(mesosome) (革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌更明显更明显与细胞呼吸和分裂有关与细胞呼吸和分裂有关)。大多数原核生物没有恒定大多数原核生物没有恒定的内膜系统的内膜系统,没有分区化,没有分区化(原核细胞区别于真核细原核细胞区别于真核细胞的重要特征之一胞的重要特征之一)。)。间体间体质膜内为细胞质和拟核,质膜内为细胞质
14、和拟核,多数多数在质膜外还有一层在质膜外还有一层硬的细胞壁。硬的细胞壁。原核细胞的形态和结构比较简单原核细胞的形态和结构比较简单细菌的复制、转录和翻译同时进行细菌的复制、转录和翻译同时进行核糖体核糖体约含约含500050000个。部分附着在细胞膜内侧,大部分个。部分附着在细胞膜内侧,大部分游离于细胞质中。沉降系数为游离于细胞质中。沉降系数为70S。由大亚单位。由大亚单位(50S)与小亚单与小亚单位位(30S)组成。小亚单位对四环素与链霉素敏感,大亚单位对组成。小亚单位对四环素与链霉素敏感,大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。红霉素与氯霉素敏感。细菌的荚膜具有保护作用细菌的荚膜具有保护作用(抵抗吞噬及
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