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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2.1细胞的基本概念细胞的基本概念2.2非细胞形态生命体非细胞形态生命体 病毒病毒2.3原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞2.4真核细胞基本知识真核细胞基本知识2.12.22.32.4作业作业2.1.1 如何理解细胞的基本概念如何理解细胞的基本概念2.1.2 细胞概念的一些新思考细胞概念的一些新思考2.1.3 细胞的化学组成细胞的化学组成2.1.4 细胞的基本共性细胞的基本共性2.1.12.1.22.1.32.1.42.1 细胞的基本细胞的基本概念概念植植物物界界PLANTAE(Multicellular,eukaryotic)动动物物界
2、界ANIMALIA(Multicellular,eukaryotic)真真菌菌界界FUNGI(Multicellular,eukaryotic)原生生物界原生生物界PROTISTA(eukaryotic,unicellularand multicellular)真细菌真细菌EUBACTERIA(Unicellular,prokaryotic)古细菌或原细菌古细菌或原细菌ARCHAEBACTERIA(Unicellular,prokaryotic)The order and organisation of lifeEnvironmentOrganismTissueProtoplasm(cell)
3、NucleusChromosomeGeneNeedham(1936):“Order and Life”什么是细胞？什么是细胞？细胞是由哪些物质组成的？细胞是由哪些物质组成的？细胞有那些特点？细胞有那些特点？细胞概念的演变：细胞概念的演变：细胞是极小的封闭状小室；细胞是极小的封闭状小室；细胞是由细胞膜包围的一团原生质，细胞是由细胞膜包围的一团原生质，分化为细胞核与细胞质；分化为细胞核与细胞质；细胞是有机体形态结构的基本单位；细胞是有机体形态结构的基本单位；细胞是形态与生理的基本单位；细胞是形态与生理的基本单位；细胞是组成有机体的结构与功能的单细胞是组成有机体的结构与功能的单位；位；现在普遍接受的
4、细胞概念：现在普遍接受的细胞概念：细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位。如何理解这一概念？如何理解这一概念？2.1.1 细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位1.一切有机体都是由细胞构成的，细胞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；是构成有机体的基本单位；2.细胞具有独立的、有序的自控代谢体细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位；系，细胞是代谢与功能的基本单位；3.细胞是有机体生长与发育的基础；细胞是有机体生长与发育的基础；4.细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性；传的全能性；5.没有细胞就没
5、有完整的生命。没有细胞就没有完整的生命。2.1.2 细胞概念的一些新思考细胞概念的一些新思考细胞是多层次非线形的复杂结构细胞是多层次非线形的复杂结构体系；体系；细胞是物质（结构）、能量与信细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体；息过程精巧结合的综合体；细胞是高度有序的、具有自主装细胞是高度有序的、具有自主装配与自组织能力的体系；配与自组织能力的体系；2.1.3 细胞的化学组成细胞的化学组成细胞是一种复杂的物理细胞是一种复杂的物理化化学系统，其化学组成可从两方面来学系统，其化学组成可从两方面来分析：分析：从化学从化学元素组成元素组成上分析；上分析；从从物质组成物质组成上分析。上分析。
6、元素元素组成：组成：自然界中有自然界中有100多种化学元素，对构建多种化学元素，对构建细胞必需的元素只有约细胞必需的元素只有约22种。其中：种。其中：C、H、O、N 约占约占90%；S、P、Na、Ca、K、Cl、Mg、Fe约占约占9%；B、Si、V、Mn、Co、Cu、Zn、Mo约占约占1%。物质组成物质组成水水无机盐类无机盐类蛋白质蛋白质多糖多糖脂类脂类核酸核酸一些有机化合物一些有机化合物（如细胞代谢的中间（如细胞代谢的中间产物和维生素）产物和维生素）细胞中各主要成分的相对含量细胞中各主要成分的相对含量生命来自于水，细胞中水的含量最生命来自于水，细胞中水的含量最高，通常占细胞总量高，通常占细胞
7、总量70%80%。细胞。细胞中的所有反应都是在水中进行的，所以中的所有反应都是在水中进行的，所以水是细胞生命的活动介质。水是细胞生命的活动介质。水在细胞生命系统中保持稳定的液水在细胞生命系统中保持稳定的液态，具有许多重要的态，具有许多重要的功能功能。1.各种生物都有保持其细胞恒定水分的机制；各种生物都有保持其细胞恒定水分的机制；2.水是生命的基本溶剂，细胞的所有生命反应水是生命的基本溶剂，细胞的所有生命反应都是在水溶液中进行的，水环境是细胞代谢都是在水溶液中进行的，水环境是细胞代谢的基本条件；的基本条件；3.细胞质是以蛋白质为主的胶体系统，胶体的细胞质是以蛋白质为主的胶体系统，胶体的形成需要水
8、的结合，同时水是细胞质胶体结形成需要水的结合，同时水是细胞质胶体结构的分散介质；构的分散介质；4.水是细胞膜形成的条件；水是细胞膜形成的条件；5.细胞中的水有结合水和自由水之分，结合水细胞中的水有结合水和自由水之分，结合水约占全部水分的约占全部水分的4.5%。无机盐类是细胞生命所必需的条件无机盐类是细胞生命所必需的条件，在细胞中在细胞中常以离子形式存在常以离子形式存在，或溶于细胞液中或溶于细胞液中，或与蛋白质或与蛋白质、脂类和其他分子特异结合脂类和其他分子特异结合，从而对细胞的生命过程从而对细胞的生命过程发挥重要作用发挥重要作用。根据其作用根据其作用，可分为四大类可分为四大类：大分子的结构成分
9、大分子的结构成分：主要是主要是 C、H、N、O、P、S等等；各种酶反应所需的主要离子各种酶反应所需的主要离子，包括包括 Ca2+、Cu2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-等；等；各种酶活性所需的基础微量元素，包括各种酶活性所需的基础微量元素，包括 Co2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Zn2+等；等；某些生物需要的特殊微量元素某些生物需要的特殊微量元素，如如I、Se、Br等等。无机盐类在细胞生命活动中的无机盐类在细胞生命活动中的主要功能主要功能有：有：1.维持细胞内的维持细胞内的pH和渗透压，以保持和渗透压，以保持其正常的生理活动；其正常的生理活动；2.离子与细胞内的细胞器和生物大分子离子与
10、细胞内的细胞器和生物大分子结合组成具有特定功能的结合蛋白，结合组成具有特定功能的结合蛋白，参与细胞生命活动，并可作为酶反应参与细胞生命活动，并可作为酶反应的辅助因子。的辅助因子。某些阳离子在细胞中的作用某些阳离子在细胞中的作用离子种类离子种类在细胞中的作用在细胞中的作用Fe2+或或Fe3+血红细胞、细胞色素、过氧化血红细胞、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白的组成成分物酶和铁蛋白的组成成分Na+维持膜电位维持膜电位K+参与蛋白质合成和某些酶促合参与蛋白质合成和某些酶促合成成Mg2+叶绿素、磷酸酶、叶绿素、磷酸酶、Na+-K+泵泵Mn2+肽酶肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶
11、Co2+肽酶肽酶Mo2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶Ca2+钙调素、肌动球蛋白、钙调素、肌动球蛋白、ATP酶酶蛋白质是表达生命的物质，其首蛋白质是表达生命的物质，其首要意义是生命物质。要意义是生命物质。各种蛋白质的元素组成很近似，各种蛋白质的元素组成很近似，都含有都含有 C、H、O、N，多半还含多半还含 S，有的还含有的还含 P、Fe、Cu、I 等。等。蛋白质的结构基础蛋白质的结构基础蛋白质的分类蛋白质的分类蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构蛋白质的结构1.氨基酸的化学结构通式；氨基酸的化学结构通式；2.肽键结构；肽键结构；3.螺旋与螺旋与折叠等折
12、叠等4.蛋白质的一级结构；蛋白质的一级结构；5.蛋白质的二级结构；蛋白质的二级结构；6.蛋白质的三级结构；蛋白质的三级结构；7.蛋白质的四级结构。蛋白质的四级结构。蛋白质的分类蛋白质的分类按功能分按功能分；按分子构造分按分子构造分；结合蛋白结合蛋白；免疫球蛋白免疫球蛋白；按功能分：按功能分：结构蛋白：结构蛋白：动态蛋白：动态蛋白：包括组成细胞基本结构的蛋白质；包括组成细胞基本结构的蛋白质；包括细胞外的胶原蛋白、软骨、包括细胞外的胶原蛋白、软骨、骨、角蛋白等；骨、角蛋白等；包括酶、激素、血色素等。包括酶、激素、血色素等。细胞内蛋白质的某些功能细胞内蛋白质的某些功能功能功能举例举例 结构材料结构材
13、料 胶原、角蛋白胶原、角蛋白 运动运动 肌动蛋白、肌球蛋白肌动蛋白、肌球蛋白 营养储存营养储存 酪蛋白、铁蛋白酪蛋白、铁蛋白 基因调控基因调控 lac 操纵子操纵子 免疫作用免疫作用 抗体抗体 电子转移电子转移 细胞色素细胞色素 激素激素 胰岛素、生长激素胰岛素、生长激素 物质运输物质运输 Na+-K+泵泵 信号转导信号转导 乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体 渗透压调节渗透压调节 血清白蛋白血清白蛋白 毒素毒素 白喉和霍乱毒素白喉和霍乱毒素 酶酶(催化作用催化作用)氧化还原酶、连接酶等氧化还原酶、连接酶等按分子构造分：按分子构造分：纤维蛋白：纤维蛋白：球状蛋白：球状蛋白：其肽链或朝长度延伸或螺旋盘旋，
14、肽其肽链或朝长度延伸或螺旋盘旋，肽链靠氢键维系在一起并形成薄片状或链靠氢键维系在一起并形成薄片状或纤维状；纤维状；含含螺旋多，多肽折叠的紧密，内部螺旋多，多肽折叠的紧密，内部几乎无空穴可容水分子。几乎无空穴可容水分子。结合蛋白是含有非蛋白成分或辅结合蛋白是含有非蛋白成分或辅基的蛋白质，可分为四类：基的蛋白质，可分为四类：色蛋白：具有颜色；色蛋白：具有颜色；糖蛋白：由糖与蛋白质共价连接而成；糖蛋白：由糖与蛋白质共价连接而成；脂蛋白：含脂的蛋白质；脂蛋白：含脂的蛋白质；核蛋白：与核蛋白：与DNA紧密结合，有组蛋白和紧密结合，有组蛋白和非组蛋白两类。非组蛋白两类。免疫球蛋白为由网状内皮组织产免疫球蛋
15、白为由网状内皮组织产生的抗体，抵御外部侵染，简称生的抗体，抵御外部侵染，简称Ig。蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构与功能的关系:留给同学们自学。留给同学们自学。多糖是由大量的单糖单位构成多糖是由大量的单糖单位构成，可多可多至成千上万个单糖。至成千上万个单糖。在自然界中已发现在自然界中已发现200多种单糖，但多种单糖，但仅有少数的单糖可构成单糖。仅有少数的单糖可构成单糖。多糖在细胞内的作用多糖在细胞内的作用多糖的分类多糖的分类多糖在细胞内的作用：多糖在细胞内的作用：1.作为细胞的结构和支持成分作为细胞的结构和支持成分2.3.4.2.作为储存在细胞内的能源物质作为储存在细胞内的能源物质如纤维素
16、构成植物细胞壁；如纤维素构成植物细胞壁；几丁质构成节肢动物的外壳；几丁质构成节肢动物的外壳；。淀粉；淀粉；糖原。糖原。多糖的分类：多糖的分类：从功能上分从功能上分从结构上分从结构上分结构多糖：结构多糖：营养多糖：营养多糖：如纤维素、甘露聚糖、几丁质、如纤维素、甘露聚糖、几丁质、透明质酸、粘肽等；透明质酸、粘肽等；如淀粉、糖原、副淀粉等；如淀粉、糖原、副淀粉等；同聚多糖：同聚多糖：异聚多糖：异聚多糖：由相同的单糖所组成，如纤维由相同的单糖所组成，如纤维素、淀粉、糖原、副淀粉等；素、淀粉、糖原、副淀粉等；由不同的单糖所组成，如透明由不同的单糖所组成，如透明质酸等。质酸等。脂类的分类：脂类的分类：脂
17、肪酸脂肪酸可皂化脂可皂化脂非皂化脂非皂化脂中性脂中性脂甘油磷脂甘油磷脂神经鞘脂神经鞘脂糖脂糖脂萜类萜类类固醇类固醇脂类微溶于水，易溶于非极性的有机脂类微溶于水，易溶于非极性的有机溶剂中，在细胞中的主要作用有：溶剂中，在细胞中的主要作用有：作为细胞的结构成分作为细胞的结构成分，尤其是膜结构；尤其是膜结构；作为在细胞内储存的能源物质；作为在细胞内储存的能源物质；作为甾类激素和某些酶或维生素的组分作为甾类激素和某些酶或维生素的组分。细胞中几种主要脂类化合物的分布细胞中几种主要脂类化合物的分布脂类名称脂类名称化合物代表化合物代表在细胞中的分布在细胞中的分布脂肪酸脂肪酸油酸、棕榈酸、硬脂酸油酸、棕榈酸、
18、硬脂酸 胞质溶胶胞质溶胶(cytosol)、线线粒体、含脂肪种子中的乙粒体、含脂肪种子中的乙醛酸循环体醛酸循环体中性脂肪中性脂肪植物油、动物油脂植物油、动物油脂细胞中储备的脂肪细胞中储备的脂肪磷脂磷脂磷脂酰乙醇胺、磷脂酰磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇膜膜鞘脂鞘脂鞘磷脂鞘磷脂膜膜糖脂糖脂脑苷脂、节苷脂脑苷脂、节苷脂膜膜类固醇类固醇胆固醇胆固醇膜膜萜萜类胡萝卜素类胡萝卜素植物胞质溶质、叶绿体植物胞质溶质、叶绿体核酸是细胞内的遗传物质，担负核酸是细胞内的遗传物质，担负着储存、复制、表达遗传信息的功能，着储存、复制、表达遗传信息的功能，对于对于DNA复
19、制和蛋白质合成的认识是复制和蛋白质合成的认识是理解细胞机能的关键。理解细胞机能的关键。这部分内容将在以后的章节中重这部分内容将在以后的章节中重点讲解。点讲解。细胞内除了上面介绍的无机成分和细胞内除了上面介绍的无机成分和生物大分子物质外，还有许多的有机小生物大分子物质外，还有许多的有机小分子，包括：分子，包括：磷酸核苷磷酸核苷环磷酸核苷环磷酸核苷吡啶核苷酸吡啶核苷酸维生素维生素2.1.4 2.1.4 细胞的基本共性细胞的基本共性1.所有的细胞表面都有由磷酸双分子层与所有的细胞表面都有由磷酸双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜；镶嵌蛋白质构成的生物膜；2.所有的细胞都有两种核酸：所有的细胞都有两种核酸
20、：DNA和和RNA作为遗传信息复制与转录的载体；作为遗传信息复制与转录的载体；3.核糖体存在于一切细胞中，以作为合成核糖体存在于一切细胞中，以作为合成蛋白质的机器；蛋白质的机器；4.所有细胞的增殖都以一分为二的方式进所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂，遗传物质在分裂前复制加倍，行分裂，遗传物质在分裂前复制加倍，在分列时均匀地分配到两个子细胞内，在分列时均匀地分配到两个子细胞内，这是生命繁衍的基础与保证。这是生命繁衍的基础与保证。2.2 非细胞形态生命体非细胞形态生命体病毒及其与细胞的关系病毒及其与细胞的关系病毒的基本知识病毒的基本知识病毒在细胞内的增殖（复制）病毒在细胞内的增殖（复制）病
21、毒与细胞在起源和进化中的关系病毒与细胞在起源和进化中的关系2.2.12.2.22.2.3（此段内容请大家自学）（此段内容请大家自学）2.2.1 病毒的基本知识病毒的基本知识病毒是迄今发现的最小、最简单的病毒是迄今发现的最小、最简单的有机体，是非细胞形态的生命体，但必有机体，是非细胞形态的生命体，但必须在细胞内才能表现他们的基本生命活须在细胞内才能表现他们的基本生命活动。动。病毒具备生命活动的最基本特征病毒具备生命活动的最基本特征（复制与遗传），但不具备细胞的形态（复制与遗传），但不具备细胞的形态结构，是不完全的生命体。绝大多数的结构，是不完全的生命体。绝大多数的病毒只有在电镜下才能看到。病毒只
22、有在电镜下才能看到。迄今已发现的非细胞形态的生命体：迄今已发现的非细胞形态的生命体：病毒病毒(virus)：由一个核酸分子由一个核酸分子(DNA或或RNA)与蛋白质构成的核酸蛋白复与蛋白质构成的核酸蛋白复合体。合体。朊病毒朊病毒(prion)：比病毒比病毒(virus)更简单，更简单，仅由有感染性的蛋白质构成。仅由有感染性的蛋白质构成。1980年年发现，目前对其知之甚少。发现，目前对其知之甚少。类病毒类病毒(viroid)：类似病毒类似病毒(virus)的生的生命体，仅由一个由感染性的命体，仅由一个由感染性的RNA构成。构成。根据病毒的核酸类型可以将其分为根据病毒的核酸类型可以将其分为DNA病
23、毒病毒与与RNA病毒病毒。病毒的基本特点（也是与细胞的最病毒的基本特点（也是与细胞的最根本区别之一）：根本区别之一）：在一种病毒粒体内在一种病毒粒体内，两种核酸两种核酸(DNA与与 RNA)不能兼得。不能兼得。病毒的核酸复制类型病毒的核酸复制类型核酸复制类型核酸复制类型病毒所带的酶病毒所带的酶 病毒的科病毒的科双链双链DNA疱疹病毒、腺病毒、多瘤疱疹病毒、腺病毒、多瘤病毒、痘病毒、虹病毒病毒、痘病毒、虹病毒单链单链DNA细小细小DNA病毒病毒双链双链RNA转转 录录 酶酶呼肠孤病毒呼肠孤病毒侵染性单链侵染性单链RNA小小RNA病毒病毒非侵染性单链非侵染性单链RNA转转 录录 酶酶粘液病毒、副粘
24、液病毒、粘液病毒、副粘液病毒、弹状病毒等弹状病毒等逆转病毒单链逆转病毒单链RNA逆转录酶逆转录酶逆转病毒逆转病毒病病毒毒的的化化学学组组成成核核 酸酸蛋蛋 白白 质质其他成分其他成分DNARNA外壳蛋白外壳蛋白酶蛋白酶蛋白运动蛋白运动蛋白糖蛋白糖蛋白多胺多胺脂类脂类金属离子金属离子水水病毒的形态结构：病毒的形态结构：动物病毒形态动物病毒形态植物病毒形态植物病毒形态细菌病毒形态细菌病毒形态立体对称型立体对称型螺旋对称型螺旋对称型球状球状杆状杆状线状线状分枝状二联体分枝状二联体常见病毒的形态与结构常见病毒的形态与结构2.2.2 病毒在细胞内的增殖病毒在细胞内的增殖（复制复制）病毒病毒侵入侵入细胞，
25、病毒核酸的细胞，病毒核酸的侵染侵染；病毒核酸的病毒核酸的复制复制、转录与蛋白质的合成；病毒的病毒的装配装配、成熟成熟与与释放释放。病毒的生活史病毒的生活史2.3 原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞 概念与特点概念与特点 最小、最简单的细胞支原体最小、最简单的细胞支原体 原核细胞的两个代表原核细胞的两个代表 原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较 古核细胞（古细菌）古核细胞（古细菌）2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.5原核细胞：没有典型的细胞膜，即没有核膜将原核细胞：没有典型的细胞膜，即没有核膜将其遗传物质与细胞质分离。其遗传物质与细胞质分离。真核细胞：是遗传信息量大、
26、结构相对复杂的真核细胞：是遗传信息量大、结构相对复杂的细胞。细胞。原核生物：由原核细胞构成的有机体，几乎所原核生物：由原核细胞构成的有机体，几乎所有的原核生物均由单个原核细胞构成，包有的原核生物均由单个原核细胞构成，包括古细菌（原细菌，现又称为古核生物）括古细菌（原细菌，现又称为古核生物）和真细菌。和真细菌。真核生物：由真核细胞构成的有机体，包括大真核生物：由真核细胞构成的有机体，包括大量的单细胞生物或原生生物（如原生动物量的单细胞生物或原生生物（如原生动物与一些单细胞藻类）以及全部的多细胞生与一些单细胞藻类）以及全部的多细胞生物（一切动植物）。物（一切动植物）。2.3.1 概念与特点概念与特
27、点原核细胞的最基本特点：原核细胞的最基本特点：1.遗传的信息量小，遗传信息载体仅遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状由一个环状DNA构成；构成；2.细胞内没有分化为以膜为基础的具细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。核膜。2.3.2 支原体支原体支原体是目前发现的最简单、体支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是唯一的一种积最小的原核细胞，也是唯一的一种没有细胞壁的原核细胞。没有细胞壁的原核细胞。支支原原体体的的形形态态结结构构又称霉形体，是最简单的原核细胞，支原体又称霉形体，是最简单的原核细胞，支原体的大小介于细菌与病毒
28、之间的大小介于细菌与病毒之间，直径为直径为0.1-0.3m，约为细菌的十分之一，能通过滤菌器。支原体形约为细菌的十分之一，能通过滤菌器。支原体形态多变，有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清态多变，有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。支原体其结构。支原体具细胞膜具细胞膜，但，但无细胞壁无细胞壁。它。它有一有一环状双螺旋环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区没有类似细菌的核区（拟核）（拟核）,能指导合成能指导合成700多种蛋白质。支原体细胞中多种蛋白质。支原体细胞中唯一唯一可见的细胞器是核糖体可见的细胞器是核糖体（每个细胞中约有（每个细胞中约有8001500个）个）。支原体可以在培养基上培养，也
29、能在支原体可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。寄主细胞中繁殖。支原体支原体没有鞭毛没有鞭毛，无活动能力无活动能力，可以，可以通过分通过分裂法繁殖裂法繁殖，也有进行出芽增殖也有进行出芽增殖的。的。2.3.3 原核细胞的两个代表原核细胞的两个代表 细菌与蓝藻细菌与蓝藻细菌细胞细菌细胞蓝藻细胞蓝藻细胞细菌细胞细菌细胞从形态上分从形态上分从进化上分从进化上分球球 菌：球状或椭圆形菌：球状或椭圆形杆杆 菌：杆状或园柱形菌：杆状或园柱形 直径直径0.5-5m螺旋菌：螺旋形或弧形螺旋菌：螺旋形或弧形巨型菌：巨型菌：直径直径 5m原细菌原细菌(古细菌古细菌)真细菌真细菌Bacterial Cell St
30、ructure Nucleoid DNA Cell wall Plasma membrane RibosomesOuter membrane CapsuleFlagella Pili 细菌细胞的增殖方式细菌细胞的增殖方式蓝藻细胞蓝藻细胞又叫蓝细菌，是最简单的自养植物类型又叫蓝细菌，是最简单的自养植物类型之一，能进行与高等植物相似的光合作用，之一，能进行与高等植物相似的光合作用，但与光合细菌的光合作用机制不同。但与光合细菌的光合作用机制不同。蓝藻无光合作用细胞器，仅有一些光合蓝藻无光合作用细胞器，仅有一些光合作用结构装置。作用结构装置。蓝藻与原核细胞一样，是一个环状蓝藻与原核细胞一样，是一个环状
31、DNA分子，但遗传信息量大，其细胞直径也大，分子，但遗传信息量大，其细胞直径也大，约约10m左右。左右。关于关于蓝藻细胞蓝藻细胞的基本特征的基本特征，请大家自己，请大家自己总结。总结。2.3.4 原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的最根本原核细胞与真核细胞的最根本区别区别原核细胞与真核细胞差异的重大原核细胞与真核细胞差异的重大标志标志原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞基本特征基本特征的比较的比较原核细胞与真核细胞的原核细胞与真核细胞的遗传结构装置遗传结构装置和基因表达和基因表达的比较的比较原核细胞与真核细胞的原核细胞与真核细胞的主要差别主要差别原核细胞与真核细
32、胞的原核细胞与真核细胞的相同点相同点真核细胞所特有的真核细胞所特有的特点特点原核细胞与真核细胞的最根本区别原核细胞与真核细胞的最根本区别:细胞膜系统的分化与演变细胞膜系统的分化与演变遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化真核细胞以膜系统的分化为基础，首真核细胞以膜系统的分化为基础，首先分化为两个独立的部分先分化为两个独立的部分核与质；细核与质；细胞质内又以膜系统为基础分隔为结构更精胞质内又以膜系统为基础分隔为结构更精细、功能更专一的单位细、功能更专一的单位各种细胞器。各种细胞器。由于真核细胞结构与功能的复杂化，由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应随之扩增
33、，即编码结构蛋遗传信息量相应随之扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多。白与功能蛋白的基因数首先大大增多。真核细胞区别于原核细胞的重大标志：真核细胞区别于原核细胞的重大标志：细胞内部结构与职能的分工；细胞内部结构与职能的分工；遗传信息重复序列与染色体多倍性的遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现；出现；遗传装置与基因表达的复杂化与多层遗传装置与基因表达的复杂化与多层次化；次化；真核细胞内遗传信息的转录与翻译有真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性。严格的阶段性与区域性。原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞与真核细胞基本特征的比较特征特征原核细胞原核细胞真核细胞真核细
34、胞细胞膜细胞膜有（多功能性）有（多功能性）有有核膜核膜无无有有染色体染色体由一个环状由一个环状DNA分子构成的单个染分子构成的单个染色体，色体，DNA不或很少与蛋白质结合不或很少与蛋白质结合2个染色体以上个染色体以上，染色体由线状染色体由线状DNA与蛋白质结合组成与蛋白质结合组成核仁核仁无无有有线粒体线粒体无无有有内质网内质网无无有有高尔基体高尔基体无无有有溶酶体溶酶体无无有有核糖体核糖体70S（包括（包括50S与与30S的大小亚单位）的大小亚单位）80S（包括包括60S与与40S大小亚单位）大小亚单位）光合作用结构光合作用结构蓝藻含有叶绿素蓝藻含有叶绿素a的膜层结构，细菌的膜层结构，细菌具有
35、菌色素具有菌色素植物叶绿体具有叶绿素植物叶绿体具有叶绿素a与与b 核外核外DNA细菌具有裸露的质粒细菌具有裸露的质粒DNA线粒体线粒体DNA，叶绿体，叶绿体DNA细胞壁细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸主要成分是氨基糖与壁酸动物细胞无细胞壁，植物细胞动物细胞无细胞壁，植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶壁的主要成分为纤维素与果胶细胞骨架细胞骨架无无有有细胞增殖方式细胞增殖方式无丝分裂（直接分裂）无丝分裂（直接分裂）以有丝分裂（间接分裂）为主以有丝分裂（间接分裂）为主原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较特征特征原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞D
36、NA量（信息量）量（信息量）少少多多DNA分子数分子数1个以上个以上DNA分子结构分子结构环状环状线状线状基因组数基因组数1n2n，多，多n基因数基因数几千几千大于几万，十万大于几万，十万大量大量”多余多余”的的”重复重复”的的DNA序列序列-+基因中插入内含子基因中插入内含子-+DNA与组蛋白结合与组蛋白结合不或与少量类组蛋白结合不或与少量类组蛋白结合与种组蛋白结合与种组蛋白结合DNA与组蛋白以核小体及各级高级结与组蛋白以核小体及各级高级结构构成染色质与染色体构构成染色质与染色体-+DNA复制的明显周期性复制的明显周期性-+基因表达的调控基因表达的调控主要以操纵子形式主要以操纵子形式复杂性，
37、多层次性复杂性，多层次性转录与翻译的时空关系转录与翻译的时空关系转录与翻译同时同地进行转录与翻译同时同地进行核内转录，细胞质内翻核内转录，细胞质内翻译；严格的阶段性与区译；严格的阶段性与区域性域性转录后与翻译后大分子的加工与修饰转录后与翻译后大分子的加工与修饰-+细胞复制与分裂（细胞复制与分裂（DNA传递与分配）传递与分配）无丝分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂有丝分裂，减数分裂原核细胞与真核细胞的主要差别原核细胞与真核细胞的主要差别要点要点原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞大小大小大多数很小大多数很小(110 m)大多数较大大多数较大(10100m)细胞核细胞核无膜包围，称为拟核无膜包围，称为拟核
38、有双层膜包围有双层膜包围染色体染色体形状形状环状环状DNA分子分子核中的为线性核中的为线性DNA分子；线粒体和叶绿体中的分子；线粒体和叶绿体中的为环状为环状DNA分子分子数目数目一个基因连锁群一个基因连锁群个或多个基因连锁群个或多个基因连锁群组成组成DNA裸露或结合少量蛋白质裸露或结合少量蛋白质核核DNA同组蛋白结合；线粒体和叶绿体中的同组蛋白结合；线粒体和叶绿体中的DNA裸露裸露DNA序列序列无或很少重复序列无或很少重复序列有重复序列有重复序列基因表达基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工在核中合成和加工；蛋白质在细胞质中合成蛋白质在细胞质中合成细胞
39、分裂细胞分裂二分或出芽二分或出芽有丝分裂或减数分裂有丝分裂或减数分裂内膜内膜无独立的内膜无独立的内膜有，分化成细胞器有，分化成细胞器细胞骨架细胞骨架无无普遍存在普遍存在运动细胞器运动细胞器由鞭毛蛋白丝构成简单鞭毛由鞭毛蛋白丝构成简单鞭毛由微管构成纤毛和鞭毛由微管构成纤毛和鞭毛呼吸作用和光合呼吸作用和光合作用酶的分布作用酶的分布质膜质膜线粒体和叶绿体（植物）线粒体和叶绿体（植物）核糖体核糖体70S(50S+30S)80S(60S+40S)营养方式营养方式吸收，有的行光合作用吸收，有的行光合作用吸收，光合作用，内吞吸收，光合作用，内吞细胞壁细胞壁肽聚糖肽聚糖，蛋白质蛋白质，脂多糖脂多糖，脂蛋白脂蛋
40、白植物细胞具有纤维素壁植物细胞具有纤维素壁原核细胞与真核细胞的相同点原核细胞与真核细胞的相同点序号序号 内内 容容都具有类似的细胞质膜结构都具有类似的细胞质膜结构都以都以DNA为遗传物质，并使用相同的遗传密码为遗传物质，并使用相同的遗传密码都以一分为二的方式进行细胞分裂都以一分为二的方式进行细胞分裂具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构代谢机制相同（如糖酵解和代谢机制相同（如糖酵解和TCA循环）循环）具有相同的化学能储能机制，如具有相同的化学能储能机制，如ATP合成酶（原核位于细胞合成酶（原核位于细胞质膜上，真核位于线粒体膜上）
41、质膜上，真核位于线粒体膜上）光合作用机制相同（蓝细菌与植物相比较）光合作用机制相同（蓝细菌与植物相比较）膜蛋白的合成和插入机制相同膜蛋白的合成和插入机制相同都是通过蛋白酶体（蛋白质降解结构）降解蛋白质（古细菌都是通过蛋白酶体（蛋白质降解结构）降解蛋白质（古细菌与真核细胞相比较）与真核细胞相比较）真核细胞所特有的特点真核细胞所特有的特点序号序号 内内 容容细胞分裂分为核分裂和细胞质分裂，并且分开进行细胞分裂分为核分裂和细胞质分裂，并且分开进行DNA和蛋白质结合压缩成染色体结构，形成有丝分裂的结构和蛋白质结合压缩成染色体结构，形成有丝分裂的结构具有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构（如内质网、高尔基具
42、有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构（如内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、内体等）体、溶酶体、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、内体等）具有特异的进行有氧呼吸的细胞器（线粒体）和光合作用的具有特异的进行有氧呼吸的细胞器（线粒体）和光合作用的细胞器（叶绿体）细胞器（叶绿体）具有复杂的骨架系统（包括微丝、中间纤维和微管）具有复杂的骨架系统（包括微丝、中间纤维和微管）有复杂的鞭毛和纤毛有复杂的鞭毛和纤毛具有小泡运输系统（胞吞作用和胞吐作用）具有小泡运输系统（胞吞作用和胞吐作用）含有纤维素的细胞壁（如植物细胞）含有纤维素的细胞壁（如植物细胞）利用微管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离利用微
43、管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离10每个细胞中的遗传物质成双存在每个细胞中的遗传物质成双存在，二倍体分别来自于两个亲本二倍体分别来自于两个亲本11通过减数分裂和受精作用进行有性生殖通过减数分裂和受精作用进行有性生殖2.3.5 古核细胞（古细菌）古核细胞（古细菌）是上世纪是上世纪80年代出现的名称，指一年代出现的名称，指一些生长在极端特殊环境中的细菌。些生长在极端特殊环境中的细菌。古细菌古细菌(archaebacteria)与真核细胞与真核细胞曾在进化上有过共同历程。曾在进化上有过共同历程。主要证据主要证据 进化系统树进化系统树主要证据主要证据 细细胞胞壁壁的的成成分分与与真真核核细细胞胞
44、一一样样，而而非非由由含含壁壁酸酸的的肽肽聚聚糖糖构构成成，因因此此抑抑制制壁壁酸酸合合成成的的链链霉霉素素，抑抑制制肽肽聚聚糖糖前前体体合合成成的的环环丝丝氨氨酸酸，抑抑制制肽肽聚聚糖糖合合成成的的青青霉霉素素与与万万古古霉霉素素等等对真细菌类有强的抑制生长作用，而对古细菌与真核细胞却无作用。对真细菌类有强的抑制生长作用，而对古细菌与真核细胞却无作用。DNA与基因结构：古细菌与基因结构：古细菌DNA中有重复序列的存在。此外，多数古核细胞的基因组中有重复序列的存在。此外，多数古核细胞的基因组中存在内含子。中存在内含子。有类核小体结构：古细菌具有组蛋白，而且能与有类核小体结构：古细菌具有组蛋白，
45、而且能与DNA构建成类似核小体结构。构建成类似核小体结构。有有类类似似真真核核细细胞胞的的核核糖糖体体：多多数数古古细细菌菌类类的的核核糖糖体体较较真真细细菌菌有有增增大大趋趋势势，含含有有60种种以以上上蛋蛋白白，介介于于真真核核细细胞胞(7084)与与真真细细菌菌(55)之之间间。抗抗生生素素同同样样不不能能抑抑制制古古核核细细胞类的核糖体的蛋白质合成。胞类的核糖体的蛋白质合成。5 5S rRNA：据据对对5S rRNA的的分分子子进进化化分分析析，认认为为古古细细菌菌与与真真核核生生物物同同属属一一类类，而而真真细细菌与之差距甚远。菌与之差距甚远。5S rRNA二级结构的研究也说明很多古
46、细菌与真核生物相似。二级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物相似。除除上上述述各各点点外外，根根据据DNA聚聚合合酶酶分分析析，氨氨基基酰酰tRNA合合成成酶酶的的作作用用，起起始始氨氨基基酰酰tRNA 与与肽肽链链延延长长因因子子等等分分析析，也也提提供供了了以以上上类类似似依依据据，说说明明古古细细菌菌与与真真核核生生物物在在进进化化上上的的关关系系较较真真细细菌菌类类更更为为密密切切。因因此此近近年年来来，真真核核细细胞胞起起源源于于古古细细菌菌的的观观点点得得到到了加强。了加强。The three kingdomsof organisms are related through com
47、mon sequences of their ribosomal RNAs.Their lineage depicts a view of how all life on earth,from simple bacteria to complex mammals,evolved from a common,single-celled progenitor.2.4 真核细胞基本知识概要真核细胞基本知识概要2.4.1 真核细胞的基本结构体系真核细胞的基本结构体系2.4.2 细胞的大小及其分析细胞的大小及其分析2.4.3 细胞形态结构与功能的关系细胞形态结构与功能的关系2.4.4 植物细胞与动物细胞
48、的比较植物细胞与动物细胞的比较2.4.1 真核细胞的基本结构体系真核细胞的基本结构体系以脂质及蛋白质成分为基础的以脂质及蛋白质成分为基础的生物生物膜结构系统膜结构系统；以核酸以核酸(DNA或或RNA)与蛋白质为与蛋白质为主要成分的主要成分的遗传信息表达系统遗传信息表达系统；由特异蛋白分子装配构成的由特异蛋白分子装配构成的细胞骨细胞骨架系统架系统。三种结构体系的共同点三种结构体系的共同点不论是生物膜的厚度，遗传信息不论是生物膜的厚度，遗传信息表达体系颗粒与纤维结构的大小，还表达体系颗粒与纤维结构的大小，还是骨架纤维的直径都是在是骨架纤维的直径都是在 520m的的尺度范围，即是纳米级尺度。尺度范围
49、，即是纳米级尺度。2.4.2 细胞的大小及其分析细胞的大小及其分析各类细胞直径的比较各类细胞直径的比较 细胞类型细胞类型直径大小直径大小(m)最小的病毒最小的病毒 0.02 支原体细胞支原体细胞 0.1 0.3 细菌细胞细菌细胞 12 动植物细胞动植物细胞 2030(1050)原生动物细胞原生动物细胞 数百至数千数百至数千几种细胞的大小几种细胞的大小细胞名称细胞名称大小大小(m)人卵人卵120变形虫变形虫100海胆卵海胆卵70肝细胞肝细胞20红细胞红细胞7伤寒菌伤寒菌2.4 0.5流感菌流感菌0.5 0.2肺炎球菌肺炎球菌 0.2 0.12.4.3 细胞形态结构与功能的关系细胞形态结构与功能的
50、关系细胞的形态细胞的形态结构与功能的关系结构与功能的关系细胞的形态细胞的形态尽管各类细胞都具一些共同的属性，尽管各类细胞都具一些共同的属性，但不同的细胞由于其结构、功能和所处的但不同的细胞由于其结构、功能和所处的环境不同环境不同，因而便产生了多种多样的形态因而便产生了多种多样的形态。有有球形（或圆形：球菌、卵细胞）、椭球形（或圆形：球菌、卵细胞）、椭圆形、柱形、圆柱形、方形、星形（神经圆形、柱形、圆柱形、方形、星形（神经细胞）、多角形（如在离体培养时的平滑细胞）、多角形（如在离体培养时的平滑肌细胞）、扁形、杆状、梭形（如在体内肌细胞）、扁形、杆状、梭形（如在体内的平滑肌细胞）、不定形等。的平滑