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第二章细胞的统一性与多样性第一节细胞的基本概念一、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：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能力；3.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。如何理解细胞是生命活动基本单位？（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（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（三）细胞是有机体生长与发育的基础（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性（五）没有细胞就没有完整的生命二、细胞的共性1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。●细胞能够进行自我增殖和遗传细胞能够以一分为二的分裂方式进行增殖，动植物细胞、细菌细胞都是如此。●细胞都能进行新陈代谢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。●细胞都具有运动性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。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内最重要的物质就是遗传物质DNA。现有的研究表明，在生命的进化过程中，最早的遗传物质是RNA而不是DNA，也就是说先出现RNA，后逐渐进化形成DNA。证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的证据是什么?■细胞都具有核糖体所有类型的细胞（除红细胞外），包括最简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。第二节原核细胞Prokaryoticcell•没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核(nucleoid)。•DNA为裸露的环状双螺旋分子，通常没有结合蛋白，没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型。•原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞生物。一般以二分裂的方式繁殖，也有的产生孢子。一、支原体(mycoplasma)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。支原体具有细胞膜。它有一环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区(拟核),能指导合成700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没有鞭毛,无活动能力。一个细胞生存与增殖必须具备的结构？二、细菌(bacteria)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。可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。绝大多数细菌的直径在0.5—5μm之间。细菌细胞的基本特点: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结构和功能的细胞器与核膜。大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌1）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分。2）细胞膜中膜体（mesosome）或间体，中膜体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率，其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶,为细胞提供呼吸酶，有拟线粒体（Chondroid）之称，此外还可能与DNA的复制有关。3）细胞质与核质体由于没有核膜，因此DNA的复制、RNA的转录与蛋白的质合成可同时进行4）质粒(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）荚膜：许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜（capsule），荚膜对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。三、蓝藻又称蓝细菌Cyanobacteria，是最简单的自养生物。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。DNA分子环状，但遗传信息量很大，可与高等植物相比。第三节真核细胞具有核膜，由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化(compartmentalization)。区隔化使细胞内表面积增加了数十倍，代谢能力增强。一、生物膜体系①基本作用是为细胞提供保护。②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。③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扰。2）遗传信息表达结构系统(geneticexpressionsystem)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。3）细胞骨架系统(cytoskeletonicsystem)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微管、微丝和中间纤维。细胞骨架系统的主要作用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作用;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。CytoskeletalFunctions二、细胞的大小一般而言，真核细胞大于原核细胞，高等动物的卵细胞大于体细胞，最小的细胞是支原体，直径只有100纳米。最大的细胞是鸟类的卵细胞。2.1细胞下限lowerlimit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DNA与RNA、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所需要的酶，这些在支原体细胞内已基本具备。支原体是最小最简单的细胞。2.2细胞上限upperlimit器官的大小主要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系有人称之为“细胞体积的守恒定律”。细胞最大体积的极限与什么因素有关？细胞的体积受什么因素控制？1）细胞的相对表面积与体积的关系；2）细胞的核与质之间有一定的比例关系；3）细胞内物质的交流与细胞体积的关系。数百微米直径的细胞应被认为是上限思考题：1鸡蛋是一个细胞吗？2真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题?三、细胞形态结构与功能的关系草履虫眼虫钟形虫植物气孔细胞植物薄壁细胞木材中的导管人类红细胞巨噬细胞神经元细胞举例说明细胞的形态与功能相适应。细胞及细胞器的计量单位微米(μm)和纳米(nm)四、真核细胞与原核细胞的比较功能上的共同点∶结构上的共同点:都是生命的基本结构单位；都有细胞膜；都能进行分裂；都有DNA和RNA；都能遗传。都有核糖体区别原核细胞真核细胞大小1~10μm10~100μm细胞核无核膜包围，称为拟核有双层的核膜形状环状DNA分子线性DNA分子数目一个基因连锁群2个以上基因连锁群染色体组成DNA裸露或结合少量蛋白质DNA同组蛋白和非组蛋白结合DNA序列无或很少有重复序列有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工；蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂和减数分裂，少数出芽生殖。内膜无独立的内膜有，分化成各种细胞器鞭毛构成鞭毛蛋白微管蛋白光合与呼吸酶分布质膜线粒体和叶绿体核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）营养方式吸收，有的行光合作用吸收，光合作用，内吞细胞壁肽聚糖，蛋白质，脂多糖，脂蛋白植物细胞具有纤维素壁综合原核细胞和真核细胞的特点，二者的根本区别可归纳为下面两条：第一，细胞膜系统的分化与演变真核细胞以膜分化为基础，分化为结构更精细，功能更专一的单位——各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。第二，遗传信息量大与遗传装置的复杂化真核细胞的遗传信息可达上万个基因，并具重复序列，染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状DNA分子，细菌只有几千个基因。第四节非细胞形态的生命体——病毒及其与细胞的关系1病毒是比细胞更小的生命体①个体微小，可通除滤菌器，大多数必须用电镜才能看见；②仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；③专营细胞内寄生生活；④具有受体连结蛋白（receptorbindingprotein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。脊髓灰质炎病毒球形病毒烟草花叶病毒线形病毒痘病毒砖形病毒狂犬病毒子弹形病毒有被膜T4噬菌体蝌蚪形病毒流感冒病毒丝状有被膜的病毒流感病毒粒子2病毒的生活史病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖（复制）。病毒的生活史包括五个基本过程∶吸附(absorption):病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。侵入(penetration):病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。复制(replication):病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系进行复制和表达。成熟(maturation):一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的外壳蛋白，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。释放(release):病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。动物病毒进入细胞主要的三种方式流感病毒的吞入式侵入冠状病毒的出芽释放电子显微镜观察的患者SARS病毒冠状病毒进入细胞SARS的新涵义Smileandremainsmile同舟共济、战胜非典作业：一、填空题1、所有细胞的表面均有由磷脂和蛋白质构成的细胞膜；所有的细胞都含有2种核酸；所有细胞都以二分裂方式增殖；所有细胞内均存在蛋白质生物合成的机器核糖体。2、病毒是迄今发现的最的、最的专性内寄生的生物。3、病毒核酸是病毒的唯一的贮存场所，是病毒的单位；病毒蛋白质构成病毒的，具有作用。4、病毒的增殖一般可分为、和三个阶段。5、原核细胞的遗传信息量，遗传信息载体仅由一个状的构成，细胞内没有专门的和，其细胞膜具有性。6、一个细胞生存与增殖必须具备的结构为、、和催化酶促反应所需要的酶。7、病毒的抗原性是由来决定的。8、原核细胞和真核细胞核糖体的沉降系数分别为和。9、细菌细胞表面主要是指和及其特化结构、和等。10、真核细胞亚显微水平的三大基本结构体系是、和。11、目前发现的最小最简单的细胞是，直径只有。12、细胞的与的相关性和一致性是很多细胞的共同特点。二、选择题1在病毒与细胞起源的关系上，下面的（）观战越来越有说服力。A、生物大分子→病毒→细胞B、生物大分子→细胞和病毒C、生物大分子→细胞→病毒D、都不对2、SARS病毒是（）。A、DNA病毒B、RNA病毒C、类病毒D、朊病毒3、原核细胞的呼吸酶定位在（）。A、细胞质中B、质膜上C、线粒体内膜上D、类核区内4、在英国引起疯牛病的病原体是（）。A、朊病毒（prion）B、病毒（Virus）C、立克次体D、支原体5、逆转录病毒是一种（）。A、双链DNA病毒B、单链DNA病毒C、双链RNA病毒D、单链RNA病毒三、判断题1、病毒是仅由一种核酸和蛋白质构成的核酸蛋白质复合体。（）2、细胞的体积有大小不同，但各种细胞核的大小常悬殊不大。（）3、所有细胞的表面均有由磷酯双分子层和镶嵌蛋白质构成的生物膜即细胞膜。（）4、细菌的DNA复制、RNA转录与蛋白质的翻译可