《细胞生物学》PPT课件.ppt
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1、第二章第二章 细胞的统一性与多样性细胞的统一性与多样性第一节第一节 细胞的基本概念细胞的基本概念 一、一、细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位 细胞区别于无机界的主要特征:细胞区别于无机界的主要特征:细胞区别于无机界的主要特征:细胞区别于无机界的主要特征:1.1.在结构上具有自我装配的能力;在结构上具有自我装配的能力;在结构上具有自我装配的能力;在结构上具有自我装配的能力;2.2.在生理活动中具有自我调节能力;在生理活动中具有自我调节能力;在生理活动中具有自我调节能力;在生理活动中具有自我调节能力;3.3.在增殖上具有自我复制的能力。
2、在增殖上具有自我复制的能力。在增殖上具有自我复制的能力。在增殖上具有自我复制的能力。这些特征也可以说是生命的特征,它们的丧失即意味着死亡。这些特征也可以说是生命的特征,它们的丧失即意味着死亡。这些特征也可以说是生命的特征,它们的丧失即意味着死亡。这些特征也可以说是生命的特征,它们的丧失即意味着死亡。如何理解细胞是生命活动基本单位?如何理解细胞是生命活动基本单位?n n(一)一切有机体都由细胞构成,细胞是构成(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有机体的基本单位n n(二)细胞具有独立的、有序的自控代谢体系,(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细
3、胞是代谢与功能的基本单位n n(三)细胞是有机体生长与发育的基础(三)细胞是有机体生长与发育的基础n n(四)细胞是遗传的基本单位,细胞具有遗传(四)细胞是遗传的基本单位,细胞具有遗传的全能性的全能性n n(五)没有细胞就没有完整的生命(五)没有细胞就没有完整的生命二、细胞的共性二、细胞的共性1 1 1 1 细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能无论何种来源的细胞,都具有基本相似的功能。无论何种来源的细胞,都具有基本相似的功能。无论何种来源的细胞,都具有基本相似的功能。无论何种来源的细胞,都具有基本相似的功能。细胞能够进行细胞能够进行细胞能够进行细胞能够进行自我增殖和遗传自我
4、增殖和遗传自我增殖和遗传自我增殖和遗传 细胞能够以细胞能够以细胞能够以细胞能够以一分为二一分为二一分为二一分为二的分的分的分的分裂方式进行增殖,动植物细胞、细菌细胞都是如此。裂方式进行增殖,动植物细胞、细菌细胞都是如此。裂方式进行增殖,动植物细胞、细菌细胞都是如此。裂方式进行增殖,动植物细胞、细菌细胞都是如此。细胞都能进行细胞都能进行细胞都能进行细胞都能进行新陈代谢新陈代谢新陈代谢新陈代谢 细胞内有机分子的合成和分解反细胞内有机分子的合成和分解反细胞内有机分子的合成和分解反细胞内有机分子的合成和分解反应都是由酶催化的,即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞应都是由酶催化的,即细胞的代谢作用是由酶控
5、制的。细胞应都是由酶催化的,即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞应都是由酶催化的,即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞代谢包括物质代谢和能量代谢,这也是细胞的基本特性。代谢包括物质代谢和能量代谢,这也是细胞的基本特性。代谢包括物质代谢和能量代谢,这也是细胞的基本特性。代谢包括物质代谢和能量代谢,这也是细胞的基本特性。细胞都具有细胞都具有细胞都具有细胞都具有运动性运动性运动性运动性 所有细胞都具有一定的运动性,包括所有细胞都具有一定的运动性,包括所有细胞都具有一定的运动性,包括所有细胞都具有一定的运动性,包括细胞自身的运动和细胞内的物质运动。细胞自身的运动和细胞内的物质运动。细胞自身的运动和细胞内的
6、物质运动。细胞自身的运动和细胞内的物质运动。2 细胞的基本结构 细胞都具有选择透性的膜结构 细胞都具有一层界膜,将细胞内的环境与外环境隔开。膜有两个基本的作用,一是在细胞内外起障碍作用,即不允许物质随意进出细胞,二是要在细胞内构筑区室,形成各功能特区。细胞都具有遗传物质和遗传体系细胞都具有遗传物质和遗传体系细胞都具有遗传物质和遗传体系细胞都具有遗传物质和遗传体系 细胞内最重要的物质就是遗传物质细胞内最重要的物质就是遗传物质细胞内最重要的物质就是遗传物质细胞内最重要的物质就是遗传物质DNADNADNADNA。现有的研究表明,在生命的进化过程中,最早的现有的研究表明,在生命的进化过程中,最早的现有
7、的研究表明,在生命的进化过程中,最早的现有的研究表明,在生命的进化过程中,最早的遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质是RNARNARNARNA而不是而不是而不是而不是DNADNADNADNA,也就是说先出现,也就是说先出现,也就是说先出现,也就是说先出现RNARNARNARNA,后,后,后,后逐渐进化形成逐渐进化形成逐渐进化形成逐渐进化形成DNADNADNADNA。证明最早的遗传物质是证明最早的遗传物质是证明最早的遗传物质是证明最早的遗传物质是RNARNARNARNA而不是而不是而不是而不是DNADNADNADNA的证据是什的证据是什的证据是什的证据是什么么么么?细胞都具有核糖体细胞都具有核
8、糖体细胞都具有核糖体细胞都具有核糖体 所有类型的细胞(所有类型的细胞(所有类型的细胞(所有类型的细胞(除红细胞外除红细胞外除红细胞外除红细胞外),包括最简),包括最简),包括最简),包括最简单的支原体都含有核糖体。真核细胞和原核细单的支原体都含有核糖体。真核细胞和原核细单的支原体都含有核糖体。真核细胞和原核细单的支原体都含有核糖体。真核细胞和原核细胞的核糖体不仅功能相同,在结构上也十分相胞的核糖体不仅功能相同,在结构上也十分相胞的核糖体不仅功能相同,在结构上也十分相胞的核糖体不仅功能相同,在结构上也十分相似,都是由大小两个亚基组成的,只不过原核似,都是由大小两个亚基组成的,只不过原核似,都是由
9、大小两个亚基组成的,只不过原核似,都是由大小两个亚基组成的,只不过原核细胞的核糖体比真核细胞的核糖体稍小一些。细胞的核糖体比真核细胞的核糖体稍小一些。细胞的核糖体比真核细胞的核糖体稍小一些。细胞的核糖体比真核细胞的核糖体稍小一些。第二节 原核细胞 Prokaryotic cell没没有有核核膜膜,遗遗传传物物质质集集中中在在一一个个没没有有明明确确界界限限的的低电子密度区,称为低电子密度区,称为拟核拟核(nucleoid)。DNADNA为为裸裸露露的的环环状状双双螺螺旋旋分分子子,通通常常没没有有结结合合蛋蛋白,没有恒定的内膜系统,核糖体为白,没有恒定的内膜系统,核糖体为70S70S型。型。原
10、原核核细细胞胞构构成成的的生生物物称称为为原原核核生生物物,均均为为单单细细胞胞生生物物。一一般般以以二二分分裂裂的的方方式式繁繁殖殖,也也有有的的产产生生孢孢子。子。一、支原体一、支原体(mycoplasma)(mycoplasma)支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞,也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞细胞,也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞细胞,也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞细胞,也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞。支原体具有细胞膜。支原体具有细胞膜。支原体具有细胞
11、膜。支原体具有细胞膜。它有一环状双螺旋它有一环状双螺旋它有一环状双螺旋它有一环状双螺旋DNADNADNADNA,没有类似细菌的核区,没有类似细菌的核区,没有类似细菌的核区,没有类似细菌的核区(拟核拟核拟核拟核),),),),能指导合成能指导合成能指导合成能指导合成700700700700多种蛋白质。多种蛋白质。多种蛋白质。多种蛋白质。支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体 支原体没有鞭毛支原体没有鞭毛支原体没有鞭毛支原体没有鞭毛,无活动能力。无活动能力。无活动能力。无活动能力。一个细胞生存
12、与增殖必须具备的结构一个细胞生存与增殖必须具备的结构?n n二、细菌二、细菌(bacteria)(bacteria)n n细菌是原核细胞的主要类群。是在自然界分布细菌是原核细胞的主要类群。是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。最广、个体数量最多的有机体。n n可分为:球菌、杆菌和螺旋菌(弧形菌)。可分为:球菌、杆菌和螺旋菌(弧形菌)。n n绝大多数细菌的直径在绝大多数细菌的直径在0.55m0.55m之间。之间。n n细菌细胞的基本特点细菌细胞的基本特点:遗传信息量少,内部结遗传信息量少,内部结构简单,特别是没有分化成以膜为基础的专门构简单,特别是没有分化成以膜为基础的专门结构和功能的细胞器
13、与核膜。结构和功能的细胞器与核膜。大大肠肠杆杆菌菌淋淋病病球球菌菌肉肉毒毒梭梭菌菌弧弧形形霍霍乱乱菌菌1 1)细胞壁)细胞壁)细胞壁)细胞壁主要成分是肽聚糖,肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成主要成分是肽聚糖,肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成主要成分是肽聚糖,肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成主要成分是肽聚糖,肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成分分分分 。2 2)细胞膜)细胞膜)细胞膜)细胞膜 中膜体(中膜体(中膜体(中膜体(mesosomemesosome)或间体)或间体)或间体)或间体,中膜体扩大了细胞膜的表,中膜体扩大了细胞膜的表,中膜体扩大了细胞膜的表,中膜体扩大了细胞膜的表面积,提高了代谢
14、效率,其中含有细胞色素和琥珀酸脱面积,提高了代谢效率,其中含有细胞色素和琥珀酸脱面积,提高了代谢效率,其中含有细胞色素和琥珀酸脱面积,提高了代谢效率,其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶氢酶氢酶氢酶,为细胞提供呼吸酶,有为细胞提供呼吸酶,有为细胞提供呼吸酶,有为细胞提供呼吸酶,有拟线粒体(拟线粒体(拟线粒体(拟线粒体(ChondroidChondroid)之之之之称,此外还可能与称,此外还可能与称,此外还可能与称,此外还可能与DNADNA的复制有关。的复制有关。的复制有关。的复制有关。3 3)细胞质与核质体)细胞质与核质体)细胞质与核质体)细胞质与核质体由于没有核膜,因此由于没有核膜,因此由于没有核
15、膜,因此由于没有核膜,因此DNADNA的复制、的复制、的复制、的复制、RNARNA的转录与蛋白的的转录与蛋白的的转录与蛋白的的转录与蛋白的质合成可同时进行质合成可同时进行质合成可同时进行质合成可同时进行 4)质质粒粒(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分子,所含遗传信息量为2200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。5 5)荚膜荚膜荚膜荚膜:许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质,边界明显的称为物质,边界明显的称为荚膜荚膜荚膜荚膜(capsulecapsule),荚膜
16、对荚膜对荚膜对荚膜对细菌的生存具有重要意义,细菌不仅可利用荚膜细菌的生存具有重要意义,细菌不仅可利用荚膜细菌的生存具有重要意义,细菌不仅可利用荚膜细菌的生存具有重要意义,细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境;保护自身不受白细胞吞噬;而且抵御不良环境;保护自身不受白细胞吞噬;而且抵御不良环境;保护自身不受白细胞吞噬;而且抵御不良环境;保护自身不受白细胞吞噬;而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上,表现出对能有选择地粘附到特定细胞的表面上,表现出对能有选择地粘附到特定细胞的表面上,表现出对能有选择地粘附到特定细胞的表面上,表现出对靶细胞的专一攻击能力。靶细胞的专一攻击能力。靶细胞的专一攻击能力。靶细胞的专
17、一攻击能力。三、蓝藻三、蓝藻n n又又称称蓝蓝细细菌菌Cyanobacteria,是是最最简简单单的的自自养养生生物物。它它的的光光合合作作用用类类似似于于高高等等植植物物,而而不不同同于于光光合合细细菌菌。没没有有叶叶绿绿体体,但但有有质质膜内陷形成的捕光装置。膜内陷形成的捕光装置。n nDNA分分子子环环状状,但但遗遗传传信信息息量量很很大大,可可与与高等植物相比高等植物相比。第三节第三节 真核细胞真核细胞n n具具具具有有有有核核核核膜膜膜膜,由由由由膜膜膜膜围围围围成成成成的的的的各各各各种种种种细细细细胞胞胞胞器器器器,如如如如核核核核膜膜膜膜、内内内内质质质质网网网网、高高高高尔尔
18、尔尔基基基基体体体体、线线线线粒粒粒粒体体体体、叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体、溶溶溶溶酶酶酶酶体体体体等等等等在在在在结结结结构构构构上上上上形形形形成成成成了了了了一一一一个个个个连续的体系,称为内膜系统。连续的体系,称为内膜系统。连续的体系,称为内膜系统。连续的体系,称为内膜系统。n n内内内内膜膜膜膜系系系系统统统统将将将将细细细细胞胞胞胞质质质质分分分分隔隔隔隔成成成成不不不不同同同同的的的的区区区区域域域域,即即即即所所所所谓谓谓谓的的的的区区区区隔隔隔隔化化化化(compartmentalization)(compartmentalization)。区区区区隔隔隔隔化化化化使使使使细细
19、细细胞胞胞胞内内内内表表表表面面面面积积积积增增增增加加加加了了了了数十倍,代谢能力增强。数十倍,代谢能力增强。数十倍,代谢能力增强。数十倍,代谢能力增强。一、生物膜体系一、生物膜体系 基本作用是为细胞提供保护。基本作用是为细胞提供保护。生物膜体系为细胞提供较多的质膜表面,使细生物膜体系为细胞提供较多的质膜表面,使细胞内部结构区室化。胞内部结构区室化。为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道,为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道,保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。扰。2)遗传信息表达结构系统遗传信息表达结构系统遗传信息表达结构系统遗传信息表
20、达结构系统(genetic expression system)(genetic expression system)该系统又称为颗粒纤维结构系统,包括细胞核和核糖体,该系统又称为颗粒纤维结构系统,包括细胞核和核糖体,该系统又称为颗粒纤维结构系统,包括细胞核和核糖体,该系统又称为颗粒纤维结构系统,包括细胞核和核糖体,以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。3 3)细胞骨架系统细胞骨架系统细胞骨架系统细胞骨架系统(cytoskeletonic system)(cytoskeletonic system
21、)细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构,细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构,细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构,细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构,包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架的主要成分是包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架的主要成分是包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架的主要成分是包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架的主要成分是微管、微管、微管、微管、微丝和中间纤维。微丝和中间纤维。微丝和中间纤维。微丝和中间纤维。细胞骨架系统的细胞骨架系统的细胞骨架系统的细胞骨架系统的主要作用主要作用主要作用主要作用是维持细胞的一定形态。细胞骨是维持细胞
22、的一定形态。细胞骨是维持细胞的一定形态。细胞骨是维持细胞的一定形态。细胞骨架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的作用作用作用作用;细胞骨架还将细胞内基质区域化;此外,细胞骨架还细胞骨架还将细胞内基质区域化;此外,细胞骨架还细胞骨架还将细胞内基质区域化;此外,细胞骨架还细胞骨架还将细胞内基质区域化;此外,细胞骨架还具有帮助细胞移动行走的功能。具有帮助细胞移动行走的功能。具有帮助细胞移动行走的功能。具有帮助细胞移动行走的功能。Cy
23、toskeletal Functions二、细胞的大小二、细胞的大小 一般而言,真核细胞大于原核细胞,高等动物的一般而言,真核细胞大于原核细胞,高等动物的一般而言,真核细胞大于原核细胞,高等动物的一般而言,真核细胞大于原核细胞,高等动物的卵细胞大于体细胞,最小的细胞是支原体,直径只卵细胞大于体细胞,最小的细胞是支原体,直径只卵细胞大于体细胞,最小的细胞是支原体,直径只卵细胞大于体细胞,最小的细胞是支原体,直径只有有有有100100纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。2.12.1细胞下限细胞下限细胞下限细
24、胞下限lower limitlower limit 一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能是:细胞膜、遗传信息载体是:细胞膜、遗传信息载体是:细胞膜、遗传信息载体是:细胞膜、遗传信息载体DNADNA与与与与RNARNA、进行蛋白、进行蛋白、进行蛋白、进行蛋白质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所需要的酶,这些在支原体细胞内已基本
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