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第二章 细胞的统一性与多样性


第二章细胞的统一性与多样性
第一节 细胞的基本概念 本节学习目标: 掌握细胞的基本概念 掌握细胞生命活动的基本含义 知道细胞基本的共同的特点 1、细胞是生命活动的基本单位 一切有机体都是由细胞构成的,细胞是构成有机体的基本单位(形态与结构) 。 ? 细胞具有独立的、自控的、有序的代谢体系,细胞是代谢与功能的基本单 位。 ? 细胞是有机体生长、发育的基础 ? 细胞是遗传的

基本单位,细胞具有遗传的全能性 ? 细胞的完整性是生命体生命活动的前提 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 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; 2、细胞的基本共性 所有细胞都具有相似的化学组成 基本元素:无机、有机化合物: 生物小分子 生物大分子:蛋白质+脂类(生物膜) 蛋白质+核酸(遗传信息) 蛋白质+蛋白质(细胞骨架) 糖蛋白、糖脂 所有的细胞都具有细胞膜 ? 所有的细胞内都具有两种核酸 ? 具有核糖体 ? 细胞增殖的方式:二分裂法 ? 细胞都能进行新陈代谢 ? 细胞都具有运动性 第二节 原核细胞与古核细胞 (一)最小、最简单的细胞—支原体 定义:一类无细胞壁的原核生物,也是整个生物界尚能找到的能独立营养的最 小生物。 ? 特点:直径 150~300nm,在显微镜下勉强能看到。 没有细胞壁,有典型的细胞膜(10nm) 有一个环状的双螺旋 DNA;800~1500 个核糖体

700 多种蛋白质,有氧化型/发酵型的产能,DNA 复制转录翻译代谢的酶系 细胞的繁殖:二分法 为什么说支原体是最小、最简单的细胞? 一个细胞生存和增殖必备的结构装置:细胞膜 10nm;遗传信息载体 DNA 和 RNA、100 种酶 50nm、核糖体(10-20nm/核糖体) 。总计>100nm (二)原核细胞的代表--细菌和蓝藻 细菌的三种形态: 球菌 杆菌 螺旋菌(弧形菌) A、细菌的基本结构 1、细菌的核区与基因组 核区由一个环状的 DNA 分子盘绕而成。 基因组就是指这个环状的 DNA 分子 真核细胞的染色体与原核细胞的染色体的区别:真核细胞核内包含有由 DNA 和 蛋白质构成的染色体(chromosome) 。 2、细菌细胞的表面结构 ? 细胞膜 组成:磷脂双分子层(8~10nm) 功能:选择性的交换物质;执行许多代谢功能;向外分泌蛋白质; 细胞识别的 功能。 ? 中膜体(间体) :又称间体或质膜体,由细胞膜内陷形成。 功能:可能起 DNA 复制的支点作用 ? 细胞壁 组分:肽聚糖(此外脂多糖、磷壁酸) 功能:支持保护;与致病性、抗原性、对病 毒的敏感性有关 ? 荚膜:是位于细胞表面的一层松散的粘液物质 化学组成:葡萄糖醛酸和葡萄糖的聚合物、蛋白质 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。 ? 鞭毛:运动器官,由鞭毛蛋白组成 3、细菌细胞的核糖体: 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。由大亚单位(50S)与小亚单位(30S)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。 4 细菌细胞核外 DNA :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 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。 5、细菌细胞内生孢子(芽孢) :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,是对不良环境有强抵抗力的休眠体。 细菌的分裂方式:无丝分裂(直接分裂) B、蓝藻 又称蓝细菌。它的光合作用类似于高等植物,而不同于光合细菌。没有叶绿体, 但有质膜内陷形成的捕光装置(光合作用片层) 。

DNA 分子环状、裸露,连续复制。遗传信息可与高等植物相比。体积大,直径约 10um 左右,甚至可达 70um ( 颤藻)。属单细胞生物,但有些蓝藻经常以丝状的 细胞群体存在,如:发菜。 (三)古核细胞(古细菌) 古核细胞:是一些生长在极端特殊环境下的细菌。例如:嗜热细菌、嗜盐细菌、 硫氧化菌、产甲烷细菌类。 与原核细胞的相同点:无核膜及内膜系统;基因组为一环状 DNA 与真核细胞的相同点 细胞壁:与真核细胞的细胞壁完全一样。对青霉素、链霉素、万古霉素等以 抑制肽聚糖合成为抗菌机制的抗生素不敏感。 DNA 与基因结构:有重复序列;有内含子 核小体结构:有组蛋白,可以形成与真核细胞相似的核小体。 核糖体 对氯霉素、红霉素的敏感性: 原核:敏感 真核、古核:不敏感 组成核糖体的蛋白质 原核:55 种 真核:80 种 古核:60 种以上 古核细胞的进化地位: 形态结构、DNA 结构、基本生命活动方式、操纵子结构与原核细胞相似;rRNA 同源序列分析表明在分子生物学特征上,与真核生物相似。 推论:古核细胞比原核细胞更有可能是真核细胞的祖先。 真核细胞-真核生物: 单细胞生物 多细胞生物 古核细胞-古核生物 原核细胞-原核生物 细胞形态的生命有机体 病毒非细胞形态的生命有机体 将生物划分为三大界:原核生物、古核生物、真核生物

第三节、真核细胞
? a、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(颗粒纤维结 构体系) 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 ? b、细胞的大小及其分析 细胞体积守恒定律 对于不同的生物,无论其种的差异多大,同一器官与组织的细胞,其大小 总在一定的恒定范围之内,器官的大小主要决定于细胞的数量,与细胞数量成 正比,而与细胞的大小无关,这种关系称为细胞体积守恒定律。 影响细胞体积的因素

细胞体积与相对表面积成反比关系,细胞体积越大,其相对表面积越小, 细胞与周围环境交换物质的效力就越小。 核质比。 细胞内物质的交流运输与细胞体积有关,细胞内的物质从一端向另一端运 输或扩散是有时间与空间关系的。 (关键分子的浓度) ? c、细胞形态结构与功能的关系 红细胞 分泌细胞 生殖细胞 ? d、原核细胞与真核细胞的比较 1、原核细胞与真核细胞基本特征的比较 2、原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较 3、植物细胞与动物细胞的比较 细胞壁: 在细胞分裂过程中形成,现在分裂细胞之间形成胞间层,再在 胞间层与质膜之间形成初生壁。 ? 液泡 :植物细胞的代谢库,起调节细胞内环境的作用。 ? 叶绿体 :植物细胞内最重要、最普遍的质体,进行光合作用的细胞器。 研究人员分别研究生物 (A. 水稻 B. 硝化细菌 C. 蛔虫 D. 乳酸菌 E. 蓝 藻 F.玉米 G.酵母菌。 上述生物中由真核细胞构成的是(动物)____ 、 (植物)_____ 和(真菌) ____;由原核细胞构成的是_____ ,含有染色体的生物有 _____ ;某生物 细胞中仅有一环状 DNA 分子且必须在光照条件下才能生存,其最可能是 ______ 。 第四节 非细胞形态的生命体---病毒及其与细胞的关系 1、病毒的基本知识 病毒(virus)——核酸分子(DNA 或 RNA)与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体; 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 ? 病毒的多样性 ?类病毒(viroid)——仅由感染性的 RNA 构成; ?朊病毒(prion) ——仅由感染性的蛋白质亚基构成; 2、病毒在细胞内增殖(复制) 病毒侵入细胞,病毒核酸的侵染:吸附、侵入(感染细菌,细胞壁穿孔;感染 动物细胞,通过胞吞) ?病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成 (1)整合到宿主基因组中,形成溶原性病毒; (2)利用宿主的酶系进行复制表达 ?病毒的装配、成熟与释放 3、病毒与细胞在起源与进化中的关系 病毒是非细胞形态的生命体,它的主要生命活动必须要在细胞内实现。病毒与 细胞在起源上的关系,目前存在 3 种主要观点: ?生物大分子→病毒→细胞

病毒 ?生物大分子→ 细胞 ?生物大分子→细胞→病毒 作业 1.为什么说支原体是最小最简单的细胞存在形式? 2.比较原核细胞与真核细胞。


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