【教学课件】第二章细胞的统一性与多样性.ppt

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1、第二章第二章 细胞的统一性细胞的统一性与多样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第二节第二节 原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞第三节第三节 非细胞形态的生命体非细胞形态的生命体 病毒及其与细胞的关系病毒及其与细胞的关系1/9/20231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二、二、细胞的基本共性细胞的基本共性1/9/20232第三节第三节 非细胞形态的生命体非细胞形态的生命体 病毒及其与细胞的关系病毒及其与细胞的关系一、一、病毒的基本知识病毒的基本知识二、二、病毒在细胞内的增殖与装配病毒在细胞内的增殖与装配三、三、

2、病毒与细胞在起源与进化中的关系病毒与细胞在起源与进化中的关系1/9/20233第二节第二节 原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞一、一、原核细胞原核细胞（Prokaryotic cell）二、二、古核细胞古核细胞（Archaebacteria）三、三、真核细胞真核细胞（Eukaryotic cell）1/9/20234一、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1.一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位；一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位；2.细细胞胞具具有有独独立立的的、有有序序的的自自控控代代谢谢体体系系，细细胞胞是是代代谢谢与与功功能能的的基本单位

3、；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，细胞具有遗传的细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性全能性；5.没有细胞就没有完整的生命。没有细胞就没有完整的生命。1/9/20235二、细胞的基本共性二、细胞的基本共性1.相似的化学组成相似的化学组成基本元素：基本元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Na、Mg、Cl、Fe。构成细胞的构成细胞的生物小分子生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸、单糖核苷酸、氨基酸、脂肪酸、单糖 生物大分子生物大分子：核酸、蛋白质、脂类、多糖等核酸、蛋白质、脂类、多糖等1/9/202362.脂脂-蛋白体系的生

4、物膜，即蛋白体系的生物膜，即细胞膜细胞膜；3.DNA-RNA的遗传装置；的遗传装置；4.蛋白质合成的机器蛋白质合成的机器核糖体；核糖体；5.一分为二的分裂方式。一分为二的分裂方式。1/9/20237一、病毒的基本知识一、病毒的基本知识由核酸分子（由核酸分子（DNADNA或或RNARNA）与蛋白质构成的核酸）与蛋白质构成的核酸蛋白质复合体蛋白质复合体病毒的类型病毒的类型根据病毒的核酸类型根据病毒的核酸类型可分为两大类：可分为两大类：DNADNA病毒与病毒与RNARNA病毒病毒根据病毒的宿主范围根据病毒的宿主范围可分为三大类：动物病毒、植物病毒和细菌可分为三大类：动物病毒、植物病毒和细菌病毒（噬菌

5、体）病毒（噬菌体）类病毒（类病毒（viroidviroid）仅由感染性的仅由感染性的RNARNA构成；构成；朊病毒（朊病毒（prionprion）仅由感染性的蛋白质构成；仅由感染性的蛋白质构成；病毒的多样性病毒的多样性1/9/20238三、病毒与细胞在起源与进化三、病毒与细胞在起源与进化中的关系中的关系 病病毒毒是是非非细细胞胞形形态态的的生生命命体体，它它的的基基本本生生命命活活动动必必须须要要在在细细胞胞内内实实现现。病病毒毒与与细细胞胞在在起起源源上上的的关关系系，目目前前存存在在3 3种主要观点：种主要观点：1.生物大分子生物大分子病毒病毒细胞细胞 病毒病毒2.生物大分子生物大分子 细

6、胞细胞3.生物大分子生物大分子细胞细胞病毒病毒1/9/20239 第第3种观点越来越具有说服力：种观点越来越具有说服力：病毒是彻底寄生物，所以无细胞就无病毒；病毒是彻底寄生物，所以无细胞就无病毒；有些病毒的核酸与哺乳动物的有些病毒的核酸与哺乳动物的DNA某些片段的某些片段的碱基序列相似；碱基序列相似；病毒为核酸与蛋白质的复合物，与细胞内的核病毒为核酸与蛋白质的复合物，与细胞内的核蛋白分子相似；蛋白分子相似；反转录病毒的反转录病毒的LTR（长末端重复序列）与脊椎（长末端重复序列）与脊椎动物的相似。动物的相似。1/9/202310LTRLTR：长末端重复序列：长末端重复序列，不编码蛋白质，但含有启

7、动子，不编码蛋白质，但含有启动子，增强子等调控元件，使某些基因在增强子等调控元件，使某些基因在LTR强启动子和增强子强启动子和增强子的作用下被激活，启动基因的表达。的作用下被激活，启动基因的表达。转座子转座子（transponsn,简称简称Tn）,又称易位子，是指存在又称易位子，是指存在于染色体于染色体DNA上可以自主复制和位移的一段上可以自主复制和位移的一段DNA序列。序列。从从DNA到到DNA的转移称为的转移称为转座转座；从；从DNA到到RNA再到再到DNA的转移过程称为的转移过程称为反转座反转座。反转录转座子反转录转座子(retrotransposon或或retroposon)指通过指通

8、过RNA为中介，反转录成为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。这后进行转座的可动元件。这样的转座过程称为样的转座过程称为反转座作用反转座作用。1/9/202311l没没有有典典型型的的细细胞胞核核，即即没没有有核核膜膜将将遗遗传传物物质质与与细胞质隔开。细胞质隔开。一、原核细胞一、原核细胞l（一）基本特点（一）基本特点1.遗遗传传信信息息量量小小，遗遗传传信信息息载载体体仅仅由由一一个个环环状状DNA构成；构成；2.细细胞胞内内没没有有分分化化为为以以膜膜为为基基础础的的具具有有专专门门结结构构与功能的细胞器和细胞核；与功能的细胞器和细胞核；3.体积小，进化地位较原始，分布广，适应性强。

9、体积小，进化地位较原始，分布广，适应性强。（二）主要代表（二）主要代表1.支原体支原体*（mycoplast）目前发现的最小、最简单目前发现的最小、最简单 的细胞的细胞；2.2.细菌细菌3.3.蓝藻蓝藻又称蓝细菌（又称蓝细菌（CyanobacteriaCyanobacteria）1/9/202313三、真核细胞三、真核细胞（一）（一）真核细胞的基本结构体系真核细胞的基本结构体系（二）（二）真核真核细胞的大小细胞的大小（三）（三）原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较1/9/202314（一）真核细胞的基本结构体系（一）真核细胞的基本结构体系1.1.生物膜系统生物膜系统2.2.遗传信息

10、表达系统遗传信息表达系统3.3.细胞骨架系统细胞骨架系统1/9/202315（二）真核细胞的大小（二）真核细胞的大小各类细胞直径的比较各类细胞直径的比较细胞和细胞组分的相对大小细胞和细胞组分的相对大小支原体比最小的病毒大支原体比最小的病毒大10倍，细菌细胞比支原体大倍，细菌细胞比支原体大10倍，多数动植倍，多数动植物细胞比细菌大物细胞比细菌大10倍。倍。1/9/202316细胞体积的守恒定律细胞体积的守恒定律*l器官的大小主要决定于细胞的数量器官的大小主要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，把这种关系称为而与细胞的大小无关，把这种关系称为“细胞体积的守

11、恒细胞体积的守恒定律定律”。l限制细胞体积的因素：限制细胞体积的因素：1.细胞体积越大，相对表面积越小，与周围环境进行物质信细胞体积越大，相对表面积越小，与周围环境进行物质信息的交换能力越小；息的交换能力越小；2.细胞核内所含的遗传信息量是有限的，由它控制的细胞质细胞核内所含的遗传信息量是有限的，由它控制的细胞质的量也必须有一定限度；的量也必须有一定限度；3.细胞内物质从一端向另一端运输是有一定时间和空间的关细胞内物质从一端向另一端运输是有一定时间和空间的关系的，体积大影响细胞内的物质运输速度。系的，体积大影响细胞内的物质运输速度。（三）原核细胞与真核细胞的比较（三）原核细胞与真核细胞的比较1

12、.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2.原核细胞与真核细胞的遗传装置和基因表达的比原核细胞与真核细胞的遗传装置和基因表达的比较较3.植物细胞与动物细胞的比较植物细胞与动物细胞的比较1/9/202318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1/9/202319原核细胞与真核细胞的遗传装置和基因表达原核细胞与真核细胞的遗传装置和基因表达的比较的比较1/9/202320植物细胞与动物细胞植物细胞与动物细胞的比较的比较1.细胞壁细胞壁2.叶绿体叶绿体 3.液泡液泡 1/9/202321l是一些生长在是一些生长在极端环境极端环境中的细菌，又称原细中

13、的细菌，又称原细菌。菌。如产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌。如产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌。l与其它原核细胞相差甚远，与其它原核细胞相差甚远，与真核细胞与真核细胞在进在进化上化上更为相似更为相似。二、古核细胞（古细菌）二、古核细胞（古细菌）高温、高高温、高盐盐1/9/202322主要证据主要证据（1 1）细胞壁的成分细胞壁的成分；（2 2）古细菌）古细菌DNADNA中有重复序列和内含子的存在；中有重复序列和内含子的存在；（3）DNADNA与组蛋白形成类似与组蛋白形成类似核小体核小体结构；结构；（4 4）核糖体核糖体介于真核细胞与真细菌之间；介于真核细胞与真细菌之间；（5 5）5S rRNA

14、5S rRNA序列分析、二级结构与真核生物相似。序列分析、二级结构与真核生物相似。因因此此，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了加强。加强。1/9/202323克克隆隆羊羊“多多莉莉”的的诞诞生生，是是细细胞胞全全能能性性的的最最有力证据。有力证据。1/9/202324l病病毒毒有有五五种种形形态态：球球形形(Sphericity)：多多数数人人类类和和动动物物病病毒毒为为球球形形，如如脊脊髓髓灰灰质质炎炎病病毒毒、疱疱疹疹病病毒毒及及腺腺病病毒毒等等；丝丝形形(Filament)：多多见见于于植植物物病病毒毒，如如烟烟草草花花叶叶病病病病毒毒，人人类类流流感感病病

15、毒毒有有时时也也可可形形成成丝丝形形；弹弹形形(Bullet-shape)：形形似似子子弹弹头头，如如狂狂犬犬病病病病毒毒等等，其其他他多多为为植植物物病病毒毒。砖砖形形(Brick-shape)：如如痘痘病病毒毒、天天花花病病毒毒等等；蝌蝌蚪蚪形形(Tadpole-shape)：由由一一卵卵圆圆形形的的头头及及一一条条细细长长的的尾组成，如噬菌体。尾组成，如噬菌体。1/9/202325脊脊髓髓灰灰质质炎炎病病毒毒 球球形形病病毒毒1/9/202326烟烟草草花花叶叶病病毒毒 丝丝形形病病毒毒1/9/202327流流感感病病毒毒 丝丝状状有有被被膜膜的的病病毒毒1/9/202328狂狂犬犬病病

16、毒毒 子子弹弹形形病病毒毒有被膜1/9/202329痘痘病病毒毒 砖砖形形病病毒毒1/9/202330T T4 4噬噬菌菌体体 蝌蝌蚪蚪形形病病毒毒1/9/202331病毒的形态结构各异，有正二十面体对称（腺病毒）、有螺旋对称（植物病病毒的形态结构各异，有正二十面体对称（腺病毒）、有螺旋对称（植物病毒、流感病毒）、复杂对称结构（如毒、流感病毒）、复杂对称结构（如T4噬菌体）。噬菌体）。1/9/202332无细胞壁，具有多形性；无核区；具有典型的细胞膜，环状双螺旋无细胞壁，具有多形性；无核区；具有典型的细胞膜，环状双螺旋DNADNA作作为遗传信息的载体，核糖体与为遗传信息的载体，核糖体与mRNA

17、mRNA结合，指导合成结合，指导合成700700多种多种PrPr，以一分为，以一分为二的方式繁殖。二的方式繁殖。支支原原体体模模式式图图1/9/202333肺炎支原体肺炎支原体 肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构，能使支原体肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构，能使支原体粘附于呼吸道粘膜上皮细胞表面，与致病性有关。粘附于呼吸道粘膜上皮细胞表面，与致病性有关。1/9/202334l支原体直径为支原体直径为0.10.3m，除具有作为细胞必须的结，除具有作为细胞必须的结构外，几乎没有结构复杂的装置。构外，几乎没有结构复杂的装置。l细胞生存与增殖必须具备的结构装置：细胞生存与增殖必须具备的结构装置：

18、细胞膜，遗传细胞膜，遗传信息载体信息载体DNA与与RNA，核糖体及催化酶。，核糖体及催化酶。l推算这些物质都具有，一个细胞体积的最小极限直径推算这些物质都具有，一个细胞体积的最小极限直径不可能小于不可能小于100nm，而最小的支原体直径已接近这，而最小的支原体直径已接近这个极限。个极限。l因此，因此，支原体是最小、最简单的细胞支原体是最小、最简单的细胞*。1/9/202335细细 菌菌l是自然界中分布最广、个体数量最多的有机体。是自然界中分布最广、个体数量最多的有机体。l可分为：球菌、杆菌和螺旋菌。可分为：球菌、杆菌和螺旋菌。l绝大多数细菌的直径在绝大多数细菌的直径在0.55.0m之间。之间。

19、1/9/202336大大肠肠杆杆菌菌1/9/202337淋淋病病球球菌菌1/9/202338肉肉毒毒梭梭菌菌1/9/202339弧弧形形霍霍乱乱菌菌1/9/202340细菌细胞结构细菌细胞结构l由细胞膜、细胞质、细胞壁及特化结构：荚膜、由细胞膜、细胞质、细胞壁及特化结构：荚膜、鞭毛、中膜体等构成。鞭毛、中膜体等构成。典型的细菌细胞形态结构典型的细菌细胞形态结构 1/9/202341细菌的繁殖细菌的繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些细菌处于不利的：以二分裂的方式繁殖，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

20、的休眠体。良环境有强抵抗力的休眠体。分裂中的链球菌分裂中的链球菌分裂中的大肠杆菌分裂中的大肠杆菌1/9/202342l是最简单的光能自养生物。是最简单的光能自养生物。l无叶绿体无叶绿体，仅有结构简单的光合作用结构装置；，仅有结构简单的光合作用结构装置；l遗传物质遗传物质DNA是双链环状裸露的，遗传信息量很大。是双链环状裸露的，遗传信息量很大。项圈藻Anabaena Cyanobacteria1/9/202343典型的原核细胞的平均大小在典型的原核细胞的平均大小在110m之间，而真核细胞的直径平均为之间，而真核细胞的直径平均为330m，一般为，一般为1020m 1/9/202344动物细胞模式图

21、动物细胞模式图无细胞壁无细胞壁，但，但有中心体有中心体。植物细胞模式图植物细胞模式图有有细胞壁细胞壁，液泡液泡，叶绿体叶绿体。1/9/202345生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型由脂双分子层和镶嵌蛋白构成，双层脂分子以疏由脂双分子层和镶嵌蛋白构成，双层脂分子以疏水尾相对，极性头朝向膜外水向。水尾相对，极性头朝向膜外水向。1/9/202347病毒的生活史分为病毒的生活史分为5个基本过程：个基本过程：吸附吸附 侵染侵染 脱壳脱壳 生物合成生物合成 装配释放装配释放二、病毒的增殖与装配二、病毒的增殖与装配1/9/202348思思 考考 题题l1.如何理解如何理解“细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位”这一概念？这一概念？l2.为什么说支原体是最小、最简单的细胞为什么说支原体是最小、最简单的细胞？1/9/202349