细胞基本结构PPT课件.ppt

STRUCTURES OF THE CELLSTRUCTURES OF THE CELL内容提要•第一节 细胞的基本概念及结构•第二节 真核细胞•一、基本结构•二、细胞的形状和大小•第三节 原核与古核细胞•一、细菌•二、支原体•三、衣原体与立克次氏体•四、蓝藻•五、古细菌•第四节 病毒•一、病毒的基本特征•二、病毒的形态和结构•三、病毒在细胞内的活动•四、类病毒第一节 细胞的基本概念及结构一 细胞定义： 细胞是生命活动的基本组成单位二 细胞特点：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 成人有机体细胞1014，刚出生婴儿2×1012，人大脑细胞10122.细胞是代谢与功能的基本单位，具有完整的代谢和调节体系，不同的细胞执行不同的功能3.具有自我复制的能力，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Ø三、细胞的基本共性三、细胞的基本共性1. 所有细胞有相似的化学组成•构成细胞的基本元素有：O、C、H、N、S、K、Ca、P、Mg等，其中前四种元素占90%以上•水约占细胞重量的75％-80％，其中游离水约95％，其余为结合水。

•细胞的无机物主要有水和无机盐，无机盐的含量约为1％，主要以离子形式存在 生命来自于水， 细胞中水的含量最高，通常占细胞总量75%～80%细胞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细胞中各主要成份的相对含量 2 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3 所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA.DNA是遗传信息复制、传递和基因转录的模板，RNA参与蛋白质的合成4 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5 所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂四、细胞的形状和大小1.单细胞生物的形态通常与细胞外沉积物有关2.高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关3.细胞骨架对于细胞形态的构建维持具有重要作用4.高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发生变化如平滑肌细胞在体内呈梭形，而在离体培养时则可成多角形草草履履虫虫一只草履虫每天大约能吞食一只草履虫每天大约能吞食4320043200个个细菌细菌，它对，它对污水污水有一定的净化作用有一定的净化作用 不同细菌不同细菌链球菌棒状杆菌葡萄球菌五、三类不同的细胞五、三类不同的细胞•真核细胞(eukaryotic cell)：具有核被膜nuclear envelope和核仁nucleolus。

•原核细胞(prokaryotic cell)：核区nuclear region没有核膜，称其为nucleoid、nuclear body、nucleoplasm、bacterial nucleus•古细菌(archaebacteria)，既不同于原核细胞也不同于真核细胞，属于生命的第三种形式第二节、真核细胞 Eukaryotic cell一、基本结构•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•1、原生质(protoplasm)： 1839 Purkinje用原生质一词指细胞的全部活性物质，从现代概念来说它包括质膜、细胞质和细胞核(或拟核)•2、质膜（plasma membrane）：是细胞表面的单位膜•3、细胞核：细胞核（nucleus） 是细胞内最重要的细胞器，核表面是由双层膜构成的核被膜（nuclear envelope），核内包含有由DNA和蛋白质构成的染色体（chromosome）。

核内1至数个小球形结构，称为核仁（nucleolus）细胞核中的原生质称为核质•4、细胞质（cytoplasm）：质膜与核被膜之间的原生质•5、细胞器(organelle)：具有特定形态和功能的显微或亚显微结构称为细胞器，如：endoplasmic reticulum、Golgi body、 lysosome、 mitochondrion、 chloroplast、cytoskeleton、centriole、microbody•6、细胞质基质（cytoplasmic matrix）细胞质中除细胞器以外的部分又称为或胞质溶胶（cytosol），其体积约占细胞质的一半Animal cellPlant cell植物细胞与动物细胞比较植物细胞与动物细胞比较细胞壁 液泡 叶绿体 植植物物薄薄壁壁细细胞胞人人类类红红细细胞胞巨巨噬噬细细胞胞神神经经元元细细胞胞细胞的网络化结构细胞的网络化结构①代谢网络（metabolic network）②运输网络（transport network）③生物膜网络（biomembrane network）④细胞骨架网络（cytoskeleton network）⑤信号转导网络（signal transduction network） 名称名称人卵人卵口腔上口腔上皮细胞皮细胞肝肝细胞胞红细胞胞变形虫形虫海胆卵海胆卵伤寒菌寒菌肺炎球菌肺炎球菌μm12075207100702.4x0.50.2x0.1大大多多数数动动植植物物细细胞胞直直径径在在20~30μm间间。

一一般般真真核核细细胞胞的的体体积积大大于于原原核核细细胞胞，，卵卵细细胞胞大大于于体体细细胞胞鸵鸵鸟鸟的的卵卵黄黄直直径径可可达达5cm；；支支原原体体只只有有0.1μm；；人的坐骨神经细胞可长达人的坐骨神经细胞可长达1m几种细胞的大小几种细胞的大小人卵与精子二二、 细胞的大小细胞的大小cytoskeleton network三 、细胞形态结构与功能的关系体积小，有利于血管中快速运行体积小表面积大，有利于细胞交换O2 和CO2吸收端分泌端分泌细胞的共同点：细胞呈极性第三节 原核细胞 Prokaryotic cell•没没有有核核膜膜，，遗遗传传物物质质集集中中在在一一个个没没有有明明确确界界限限的的低低电电子子密密度度区区，，称称为为拟核拟核(nucleoid)•DNA为为裸裸露露的的环环状状双双螺螺旋旋分分子子，，通通常常没没有有结结合合蛋蛋白白，，没没有有恒恒定定的的内内膜膜系统，核糖体为系统，核糖体为70S型•原原核核细细胞胞构构成成的的生生物物称称为为原原核核生生物物，，均均为为单单细细胞胞生生物物一一般般以以二二分分裂裂的的方式繁殖，也有的产生孢子方式繁殖，也有的产生孢子。

TEM image,Escherichia coli一、细菌•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大大肠肠杆杆菌菌淋淋病病球球菌菌肉肉毒毒梭梭菌菌弧弧形形霍霍乱乱菌菌1、细细胞胞壁壁：厚厚度度一一般般15-30nm主主要要成成分分是是肽肽聚聚糖糖，，由由N-乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺和和N-乙乙酰酰胞胞壁壁酸酸构构成成双双糖糖单单元元，，以以β（（1-4））糖糖苷苷键键连连接接成成大大分分子子N-乙乙酰酰胞胞壁壁酸酸分分子子上上有有四四肽肽侧侧链链，，相相邻邻聚聚糖糖纤纤维维之之间间的的短短肽肽通通过过肽肽桥桥（（革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌））或或肽肽键键（（革革兰兰氏氏阴阴性性菌菌））桥桥接接起起来来，，形形成成了了肽肽聚聚糖糖片片层层，，像像胶胶合合板板一一样样，，粘合成多层粘合成多层革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌细细胞胞壁壁厚厚约约20～～80nm，，有有15-50层层肽肽聚聚糖糖片片层层，，每每层层厚厚1nm，，含含20-40％％的的磷磷壁壁酸酸（（teichoic acid）），，有有的的还还具具有有少少量量蛋蛋白白质质。

革革兰兰氏氏阴阴性性菌菌细细胞胞壁壁厚厚约约10nm，，仅仅2-3层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白Gram negative bacterial cell wallGram positive bacterial cell wall•2、、细细胞胞膜膜：厚厚约约8~10nm，，外外侧侧紧紧贴贴细细胞胞壁壁，，通通常常不不形形成成内内膜膜系系统统一一些些行行光光合合作作用用的的原原核核生生物物，，质质膜膜具具有有与与捕捕光光反反应应有有关关的的内内褶褶一一些些革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌质质膜膜内内褶褶形形成成小小管管状状结结构构，，称称为为间间体体(mesosome) ，，因因其其与与DNA有有联联系系，，推推测测可能起可能起DNA复制的支点作用复制的支点作用•3、、拟拟核核：：没没有有核核膜膜，，DNA分分子子裸裸露露，，所所含含的的遗遗传传信信息息量量可编码可编码2000~3000种蛋白质，空间构建十分精简种蛋白质，空间构建十分精简白喉杆菌的间体白喉杆菌的间体•4、、核糖体核糖体：•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。

•细菌核糖体数量与细菌生理状态关系密切•沉降系数为70S•由大亚单位(50S)与小亚单位(30S)组成•30S的小亚单位对四环素与链霉素敏感，50S的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感•5、质粒质粒(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，遗传信息量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克隆载体克隆载体表达载体表达载体•6、荚荚膜膜：：细细菌菌最最外外表表的的一一层层多多糖糖类类 物物 质质 ，， 边边 界界 明明 显显 的的 称称 荚荚 膜膜（（capsule）），，如如肺肺炎炎球球菌菌，，边边界界不不明明显显的的称称粘粘液液层层（（slime layer），如葡萄球菌如葡萄球菌•功功能能：：抵抵御御不不良良环环境境；；保保护护自自身身不不受受吞吞噬噬；；选选择择性性的的粘粘附附到到特特定定细胞的表面上细胞的表面上Negative stained bacteria•7、、鞭鞭毛毛：：是是某某些些细细菌菌的的运运动动器器官官，，由由一一种种称称为为鞭鞭毛毛蛋蛋白白的的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。

弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛•8、菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜观察菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜观察与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，分为普通菌毛与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，分为普通菌毛和性菌毛两类前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者为和性菌毛两类前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物质有关中空管子，与传递遗传物质有关 •9、繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些细菌处于不利的环、繁殖：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，是对不良境，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10. 细菌内生芽孢：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 芽孢芽孢二、支原体 mycoplasma•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%，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。

•基因组为环状双链DNA，分子量小（仅有大肠杆菌的五分之一），合成与代谢很有限肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构（terminal structure），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 肺炎支原体肺炎支原体 肺炎支原体侵染仓鼠气管组织的TEM照片三、衣原体和立克次氏体•衣原体（Chlamydia）直径200nm-500nm，能通过滤菌膜•砂眼是衣原体引起的，由于能形成包含体，起初被认为是大型病毒，1956年，我国著名微生物学家汤飞凡及其助手张晓楼等人首次分离到沙眼的病原体•立克次氏体（Rickettsia）略大细胞壁结构类似于革兰氏阴性菌，酶系统不完全，合成能力较强，且不形成包涵体•必须在寄主细胞内生活，有摄能寄生物(energe parasite)之称•立克次氏体也是专性细胞内寄生的，大多数不能用人工培养基培养，须用鸡胚、敏感动物及动物组织细胞来培养立克次氏体衣原体（原体和始体） 立克次氏体原体原体(感染性感染性)→吸附吸附→吞噬体吞噬体(空泡空泡)→在吞噬体内形成始体（无感染性）在吞噬体内形成始体（无感染性）→二分二分裂繁殖裂繁殖→形成包涵体形成包涵体→在包涵体内成熟为原体在包涵体内成熟为原体→释放。

释放四、蓝藻•又称蓝细菌，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•体积比其它原核细胞大得多，直径约10μm左右，甚至可达70μm (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 ： 属 蓝 藻 门 念 珠 藻 类 的 发 菜 (nostoc commune var,flagtlliforme) 就是蓝藻的丝状体 Cyanobacteria五、古细菌（archaebacteria） •具有原核生物的某些特征，无核膜及内膜系统；•也有真核生物的特征，甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白•细胞壁不含肽聚糖•生活在极端环境中，如：产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌 极端温度、酸碱度和盐度下生存的菌种而且这是一种独立与其他物种的古菌种，历史久远，甚至可以在地壳深处找到他的踪迹 神奇的古细菌•各类生物能忍受的上限温度：•古细菌113℃•细菌90℃•真菌60℃•藻类55-60℃•原生动物56℃•维管束植物49℃•鱼类和其他水生脊椎动物38℃ 原核与真核细胞的区别原核与真核细胞的区别第四节 病 毒 Virus是一类非细胞形态的有机体，特征：①个体微小，可通过滤菌器，大多数病毒必须用电镜才能看见，一般在20~30nm之间；②核酸为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。

一、病毒的基本特征Lambda Bacteriophage DNA (TEM x153,000)二、病毒的结构二、病毒的结构l由由核核酸酸(DNA或或RNA)分分子子和和蛋蛋白白质质衣衣壳壳(capsid)所所构构成成，，称称核衣壳核衣壳(nucleocapsid)l各各种种病病毒毒所所含含的的遗遗传传信信息息量量不不同同，，少少的的只只含含有有3个个基基因因，，多的可达多的可达300个基因•有的病毒衣壳外面有被被膜膜(envelope)，来源于宿主细胞的质膜，被膜中含有病毒融合蛋白•组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒壳微粒(capsomer)•一 个 成 熟 有 感 染 性 的 病 毒 颗 粒 称 “病 毒 体”（virion）其装配形式有二二十十面面体体对对称称、、螺螺旋旋对称对称和复合对称复合对称三种类型Viruses病毒有五种形态：病毒有五种形态：•①球形 (Sphericity)：大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等；•②丝形 (Filament) ：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒，人类流感病毒有时也可形成丝形；•③弹形(Bullet-shape)：形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。

•④砖形 (Brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；•⑤蝌蚪形(Tadpole-shape)：由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体•其中其中①①为二十面体对称为二十面体对称; ②②、、 ③③为螺旋对称为螺旋对称; ④④、、 ⑤⑤复合对称复合对称•病毒只有在侵入细胞以后才表现出生命现象，生活周期可分为两个阶段：•细胞外阶段细胞外阶段，以成熟的病毒粒子形式存在；•细胞内阶段细胞内阶段，即感染阶段感染阶段，进行复制和繁殖；•根据寄生的宿主不同，病毒可分为：动动物物病病毒毒、、植物病毒、细菌病毒植物病毒、细菌病毒(即噬菌体即噬菌体)脊脊髓髓灰灰质质炎炎病病毒毒 球球形形病病毒毒腺腺病病毒毒球球状状病病毒毒烟烟草草花花叶叶病病毒毒 线线形形病病毒毒痘痘病病毒毒 砖砖形形病病毒毒狂狂犬犬病病毒毒 子子弹弹形形病病毒毒有被膜T T4 4噬噬菌菌体体 蝌蝌蚪蚪形形病病毒毒流流感感病病毒毒 丝丝状状有有被被膜膜的的病病毒毒埃埃博博拉拉病病毒毒 丝丝状状负链RNA病毒中国公布的非典冠状病毒三 病毒的增殖过程1.病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染 大多动物病毒进入细胞的主要方式“主动吞饮”，有些有包膜的，以其包膜与细胞质融合的方式进入细胞。

在蛋白水解酶的作用下，壳体被裂解释放核酸RNA病毒在细胞质内转录复制，DNA病毒进入细胞核复制转录2.病毒核酸的复制，转录与蛋白质合成uDNA病毒——细胞——DNA——细胞核——早期蛋白——子代病毒DNA——病毒mRNA——病毒结构蛋白——子代病毒uRNA病毒——细胞——病毒RNA侵染蛋白水解酶释放翻译复制转录组装翻译+RNA-RNA•可将病毒分为6类：1.双链±DNA→+mRNA→蛋白，如天花病毒2.单链+DNA→±DNA→+mRNA→蛋白，如细小DNA病毒3.双链±RNA→+mRNA→蛋白，如呼肠孤病毒4.单链+RNA→+mRNA→蛋白，如脊髓灰质炎病毒5.单链-RNA→+RNA→mRNA→ 蛋白质，如流感病毒6.单链+RNA→DNA→±DNA→+mRNA→蛋白，即逆转录病毒（retrovirus）•反转录病毒——细胞——病毒RNA——病毒DNA——宿主DNA——子代病毒RNA和ｍＲＮＡ——病毒蛋白——子代病毒（肿瘤）３病毒的组装、成熟和释放　病毒核酸和蛋白质在宿主细胞中合成组装成核壳，无包膜组装就是成熟的病毒；有包膜的病毒组装成核壳后需要穿过细胞膜释放，此时外包一层细胞质膜侵染脱衣酶反转录整合转录翻译组装三、类病毒•没有蛋白质外壳，仅为一裸露的RNA分子。

•不能像病毒那样感染细胞，只有当植物细胞受到损伤，失去了膜屏障，它们才能在供体植株与受体植株间传染•马铃薯锤管类病毒仅由一个含359个核苷酸单链环状RNA分子组成，链内有一些互补序列分子长约40~50nm，不能制造衣壳蛋白四、病毒的进化地位•无论是病毒还是类病毒都不具有独立进行生物合成的能力，它们都是细胞的寄生物，因此在进化上病毒的出现不可能早于细胞•病毒的前身很可能是在宿主染色体外独立进行复制的质粒(plasmid)–质粒既有DNA型的，也有RNA型的它与病毒一样具有专一的核苷酸序列作为复制的起始部位当质粒获得了为衣壳蛋白质编码的基因时，即意味着病毒出现了。