2013年细胞生物学辅导班讲义第二章细胞基本如果你有问题可以发邮件到wopop123@我们免费给你答疑第二章细胞基本知识概要（细胞的统一性和多样性）本章考点综述：1.基本概念：原核细胞真核细胞细胞体积守恒定律非膜相结构膜相结构成纤维细胞支原体2.基本原理：（1）细胞的共同特征（2）真核细胞的基本结构体系（3）原核细胞与真核细胞的异同点（4）动物细胞与植物细胞的异同点（5）病毒，支原体的基本知识本章知识内容概括：一.细胞是生命活动的基本单位1.细胞的基本特点（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（2）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（3）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，细胞具有遗传的全能性（5）没有细胞就没有完整的生命除了上述的认识外，我们还必须强调，病毒虽然是非细胞形态均生命体，但它们必须在细胞内才能表现基本的生命特征（繁殖与遗传）。
因此，就病毒而言，细胞是生命活动的基本单位这一概念也是完全合适的。
2.细胞结构的共性：（l）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。
细胞膜使细胞与周围环境保持相对的独立性，造成相对稳定的细胞内环境，并通过细胞膜与周围环境进行物质交换和信号传递。
在较高等的细胞内，细胞膜内陷演化为细胞的内膜体系，构建成各种以膜为基础的功能专一的细胞器。
（2）所有的细胞都有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。
而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即DNA或RNA作为遗传信息的载体。
（3）作为蛋白质合成的机器——核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内，是任何细胞（除个别非常特化的细胞外）不可缺少的基本结构，它们在翻译多肽链时，与mRNA形成多聚核糖体。
3.细胞功能的共性（1）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。
（2）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。
（3）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。
二．病毒1.病毒（Virus）是一类非细胞形态的介于生命与非生命形式之间的物质。
有以下主要特征：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（receptor binding protein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。
病毒的形态和结构：病毒的大小一般在10~30nm之间。
结构简单，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白质衣壳（capsid）所构成，称核衣壳（nucleocapsid），衣壳有保护病毒核酸不受酶消化的作用。
各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个基因，多的可达300个不同的基因。
病毒衣壳由一至几种蛋白组成，组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒（capsomer）。
病毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，核酸和蛋白质便可自我装配（self assembly）成病毒。
其装配形式有二十面体对称、螺旋对称和复合对称三种类型。
二十面体对称型的衣壳蛋白形成二十面体，核酸包在其中；螺旋对称型的衣壳蛋白与核酸呈螺旋形排列，核酸交织在其中；复合对称型为同时具有或不具有两种对称性形式的病毒2.病毒只能在细胞中复制（病毒复制过程）吸附（adsorption）：病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白质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蛋白质外壳，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。
3.病毒类型根据寄生的宿主不同，病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（即噬菌体）三大类。
根据病毒所含的核酸的性质和状态不同，可将病毒分为6类：1)双链±DNA→+mRNA→蛋白质，如天花病毒、T-偶数噬菌体。
2)单链+DNA→±DNA→+RNA→蛋白质,如细小DNA病毒。
3)双链±RNA→+mRNA→蛋白质，如呼肠孤病毒。
4)单链+RNA→－RNA→+RNA→蛋白质脊髓灰质炎病毒。
5)单链-RNA→+RNA→蛋白质，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。
6)单链+RNA→－DNA→±DNA→+mRNA→蛋白质，即逆转录病毒（retrovirus）又称RNA肿瘤病毒（oncornavirus）。
4.病毒与细胞进化上的关系现在，比较容易接受的观点是：生物大分子——细胞——病毒。
其依据主要有：1.所有病毒均为彻底的寄生性。
2.有些病毒的核酸与哺乳动物细胞DNA某些片段的碱基序列十分相似。
3.病毒可以看作是DNA与蛋白质或RNA与蛋白质形成的复合大分子，与细胞内核蛋白分子有相似之处。
三原核生物1.原核生物分类20世纪60年代，H.Ris提出将细胞分为两大类：原核细胞（prokaryotic cell）和真核细胞（eukaryotic cell）。
Prokaryotic cell，最基本的特点是：1)遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；2)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核膜。
包括支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与蓝藻等多种庞大的家族。
2.支原体是最小的细胞结构支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是唯一一种没有细胞壁的原核细胞。
支原体的大小介于细菌与病毒之间，一般直径为0．1～0．3Pm，能够通过滤菌器，并能独立生活。
原体形态多变，有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。
电镜下观察支原体的细胞膜为三层结构。
它有一环状双螺旋DNA并且均匀地分布在细胞内，没有类似细菌的核区（拟核），能指导合成750多种蛋白质。
电镜下支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800一1500个。
支原体感细胞时，多吸附在细胞表面，或分散在细胞之间。
支原体没有鞭毛，无活动能力，可以通过分裂法繁殖，也有进行出芽增殖的。
支原体是动物细胞培养的大敌，由于支原体寄生在细胞中，所以培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清。
支原体（mycoplasma）的大小通常为0.2~0.3μm，可通过滤菌器。
无细胞壁，不能维持固定的形态而呈现多形性。
细胞膜中胆固醇含量较多，约占36%，这对保持细胞膜的完整性是必需的，凡能作用于胆固醇的物质（如二性霉素B、皂素等）均可引起支原体膜的破坏而使支原体死亡。
3.细菌细菌细胞只具有原始形态的核，没有核膜，更没有核仁，结构简单，为了与真核细胞典型的核有所区别，称为核区或类核。
细菌细胞DNA主要盘绕在核区，细菌的核区实际主要由一个环状的DNA分子组成。
由于细菌基因的排列与DNA 有对应的结构关系，延用了真核细胞的染色体概念，又习惯地称之谓细菌染色体，然而它比真正的染色体结构简单得多，没有或只有极少的组蛋白与DNA结合。
正常情况下，一个细菌细胞内只有一个核区，在细菌处在生长增殖状态时，由于DNA的复制次数与细胞分裂次数并不同步，一个细胞内可以同时存在几个DNA分子，往往出现几个核区。
由于细菌细胞没有核膜把核与细胞质绝对的分开，DNA复制、RNA转录与蛋白质合成的结构装置没有在位置上截然分开，因此基因复制、转录与表达过程没有严格的时间上的阶段性与位置上的区域性。
（1）细胞壁细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。
主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元，以β（1-4）糖苷键连接成大分子。
N-乙酰胞壁酸分子上有四肽侧链，相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥（革兰氏阳性菌）或肽键（革兰氏阴性菌）桥接起来，形成了肽聚糖片层，像胶合板一样，粘合成多层。
肽聚糖中的多糖链在各物种中都一样，而横向短肽链却有种间差异。
革兰氏阳性菌细胞壁厚约20～80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含20-40％的磷壁酸（teichoic acid），有的还具有少量蛋白质。
革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，其他成分较为复杂，由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。
此外，外膜与细胞之间还有间隙。
肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都有抑菌或杀菌作用。
如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶，青霉素抑制转肽酶的活性，抑制肽桥形成。
细菌细胞壁的功能包括：保持细胞外形；抑制机械和渗透损伤（革兰氏阳性菌的细胞壁能耐受20kg/cm2的压力）；介导细胞间相互作用（侵入宿主）；防止大分子入侵；协助细胞运动和分裂。
脱壁的细胞称为细菌原生质体（bacterial protoplast）或球状体（spheroplast，因脱壁不完全），脱壁后的细菌原生质体，生存和活动能力大大降低。
（2）细胞膜是典型的单位膜结构，厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁，某些革兰氏阴性菌还具有细胞外膜。
通常不形成内膜系统，除核糖体外，没有其它类似真核细胞的细胞器，呼吸和光合作用的电子传递链位于细胞膜上。
某些行光合作用的原核生物（蓝细菌和紫细菌），质膜内褶形成结合有色素的内膜，与捕光反应有关。
某些革兰氏阳性细菌质膜内褶形成小管状结构，称为中膜体（mesosome）或间体，中膜体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率，有拟线粒体（Chondroid）之称，此外还可能与DNA的复制有关。
（3）细胞质与核质体细菌和其它原核生物一样，没有核膜，DNA集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或核质体（nuclear body）。
细菌一般具有1-4个核质体，多的可达20余个。
核质体是环状的双链DNA分子，所含的遗传信息量可编码2000～3000种蛋白质，空间构建十分精简，没有内含子。
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，而不像真核细胞那样这些生化反应在时间和空间上是严格分隔开来的。
