细胞生物学细胞基本知识概要

细胞基本知识概要一、为什么说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。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。6、细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体；细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系；细胞是高度有序的，具有自组装与自组织能力的体系。二、细胞的基本共性。1、具有选择性的膜结构。2、具有遗传物质。3、具有核糖体。4、能够进行自我复制与遗传。5、都能进行新成代谢。细胞都具有运动性。（PPT上）1、所有细胞都有相似的化学组成。基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg等）生物小分子（核苷酸、氨基酸、脂肪酸与单糖）大分子复合物（核算、蛋白质、脂质和多糖）三大基本结构体系（遗传结构信息体系、膜结构体系、细胞骨架结构体系）2、脂—蛋白体系的生物膜。细胞表面均有由磷脂双分子层和镶嵌蛋白质构成的脂—蛋白体系生物膜。3、DNA—RNA的遗传装置。细胞含有两种核酸即DNA和RNA作为遗传信息的复制和转录的载体。（非细胞形态生命体病毒只含一种核酸）4、蛋白质合成的机器—核糖体。5、一分为二的分裂方式。（教材上）三、病毒的特性。1、个体微小，在电子显微镜下才能看见。2、不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。3、一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。4、严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。5、大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。6、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。（病毒微生物学PPT）四、病毒的分类。根据宿主范围：分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）根据核酸种类：双链DNA、分为DNA病毒单链DNA、单链RNA、RNA病毒双链RNA每个病毒仅会有一个核酸分子，即一个DNA分子或一个RNA分子。在一个病毒内两种核酸不能兼得，这是与细胞得最根本得区别之一。核酸是遗传信息得唯一储存场所，是病毒得感染单位。五、病毒的结构。衣壳，由蛋白质构成。壳体具有保护核酸的作用，病毒的抗原性也是由壳体蛋白所决定；衣壳与核酸构成病毒的核衣壳；有些病毒在核壳之外还有包膜，其主要成分为脂质与蛋白。在包膜表面具有包膜小体，主要成分为糖蛋白，有识别的功能，具有一定的抗原性。（病毒蛋白质：在病毒中所占比例很大，构成病毒的壳体。壳体作用：①与核酸构成核壳体（核壳），有保护核酸的作用；②壳体蛋白决定病毒的抗原性。包膜：在核壳之外，有包膜机构，成分：脂质与蛋白质；有包膜的病毒对有机溶剂很明感，易灭活。包膜表面有包膜小体：成分：糖蛋白类，有识别作用，并具有一定的抗原性。病毒的包膜与细胞膜在结构、功能上都有很大差异。）六、病毒的增殖。概述：病毒的增殖与细胞一分为二的增值方式完全不一样，且必须在活细胞内进行。病毒增殖过程首先是病毒侵入细胞，病毒核酸“篡夺”细胞DNA的代谢过程的“指导”地位，利用宿主细胞的全套代谢机构，以病毒核酸为模板，进行病毒核酸的复制与转录，并翻译病毒蛋白质，然后组装成新一代的病毒颗粒，最后从细胞中释放出来，再感染别的细胞，开始下一轮的周期。过程：1、病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染。2、病毒核酸的复制、转录和蛋白质的合成。3、病毒的组装、成熟与释放。病毒的增殖过程简述如下：1、侵入细胞，病毒核酸的侵染，病毒与细胞间的物理性吸附作用病毒表面与细胞表面识别机构受体之间的互相结合（特异性吸附作用）“主动吞饮作用”膜融合作用、核酸注入作用RNA病毒：核酸在胞质中复制、转录。DNA病毒：核酸进入核内复制、转录。2、病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成：双链DNA病毒单链DNA病毒双链RNA病毒单链RNA病毒（1）双链DNA病毒：进入细胞后脱衣酶蛋白质壳体裂解释放出DNA病毒DNA翻译“早期蛋白”，功能：①关闭宿主细胞的基因调控，抑制宿主细胞自身的核酸复制、转录、翻译②“病毒特异性”聚合酶病毒DNA新DNA病毒结构蛋白质组装新病毒（2）单链RNA病毒颗粒：RNA病毒进入细胞脱衣酶壳体裂解释放RNA模板早期蛋白抑制宿主细胞DNA复制、转录早期蛋白的功能：聚合酶作用下，病毒RNA新RNA分子mRNA翻译蛋白质（3）单链RNA肿瘤病毒RNA病毒进入细胞脱衣酶壳体裂解释放RNA模板病毒自带反转录酶病毒DNA分子整合（病毒DNA分子与宿主细胞DNA链结合）病毒DNA为模板转录新的病毒RNA、病毒mRNA病毒蛋白质（转型蛋白）①宿主的胞裂解②转化为肿瘤细胞3、病毒的装配、成熟与释放病毒的核酸与蛋白质在宿主细胞内分裂合成，装配成核壳体并释放。无包膜的病毒，释放速度很快，引起细胞崩解；又包膜的病毒，以出芽方式释放，逐步释放。七、病毒与细胞在起源与进化中的关系。主要观点：病毒是细胞的演化产物。（1）由于病毒的彻底寄生性，必须在细胞内增殖，所以只能是现有细胞后有病毒。（2）有些病毒的核酸与哺乳动物细胞DNA某些片段的序列十分相似。（3）病毒可以看做DNA与蛋白质或RNA与蛋白质的复合大分子，与细胞内核蛋白分子有相似之处。（4）真核生物中普遍存在的第二类反转录转座子的两端含有长末端重复序列（LTR）结构与整合于基因组上的反转录病毒十分相似。（个人思考：这个重复序列结构会不会是本来没有，是在进化过程中由病毒反转录进去的。）由此推论：病毒可能是细胞在特定条件下“抛出”的一个“病毒基因组”，或者是具有复制和转录能力的mRNA。这些游离的基因组只有回到他们原有的细胞内环境中才能进行复制与转录。原核细胞与古核细胞侵染性RNA病毒非侵染性RNA病毒逆转录酶的单链RNA病毒八、原核细胞的基本特征:没有典型的细胞核，无核膜。遗传的信息量小，主要的遗传信息仅由一个环状DNA构成。细胞内没有分化出以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器。④体积较小，直径0.2—10um。最小为100nm。⑤范畴较广，包括：支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与蓝藻等。九、支原体是目前发现的最小最简单的细胞。一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置和机能是：细胞质膜、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。一个细胞的最小极限直径不可能小于100nm。十、细菌细胞的结构。细菌细胞没有典型的核结构，但有明显的核区。除了核糖体没有类似真核细胞的细胞器。细菌细胞质膜是典型的生物膜结构，但它具有多功能性。1、细菌细胞的核区与基因组结构：一个环状DNA分子，长度1200－1400μm，2350个基因，Feulgen负反应，无组蛋白。复制特点：①一个复制子，一个复制起点；②双向复制方式，形成“θ”形状；③两个子环：一个系本分子链；新合成的互补链。④DNA复制时，DNA附在细菌质膜上作为支持点；⑤复制、转录、表达没有严格的时间上的阶段性与位置上的阶段性。2、细菌细胞的表面结构：细胞膜、细胞壁、特化结构。（1）细胞膜：结构：典型的生物膜;功能：吸收、分泌、排出、运输;多功能性：电子传递与氧化磷酸化——线粒体功能,内质网，高等基体功能。（2）中膜体：间体，质膜体：中膜体与DNA有联系（3）细胞壁：成分：肽聚糖乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸（青霉素抑菌作用：抑制壁酸，抑制胞壁形成）、短肽（4）荚膜：保护、营养（5）鞭毛：运动3、细菌细胞的核糖体：多聚核糖体：mRNA+核糖体（5，000－50，000个）70S核糖体50S大亚单位＋30S小亚单位4、细菌细胞核外DNA——质粒质粒：核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子；裸露的环状DNA分子，遗传信息量2－200个基因；f因子：大肠杆菌性因子；cof因子：大肠杆菌素因子；γ因子：抗药因子。细菌可以失去质粒DNA而无碍于正常代谢活动；可作为基因重组于基因转移的载体5、细菌细胞内生孢子——芽孢对不良环境有强抵抗力的休眠体。是某些细菌处于不利环境时形成的。十一、蓝藻细胞蓝细菌，属原核生物，是最简单的自养植物类型之一。能进行与高等植物类似的光合作用，与光合的菌的光合作用机制不一样，没有进行光合作用的专门的胞器——叶绿体。（1）中心质遗传物质DNA所在部位，相当于细菌的核区。DNA裸露。（2）光合（作用）片层：可进行原始的光合作用膜片层结构，排列着藻胆蛋白体：藻蓝蛋白；异藻蓝蛋白；藻红蛋白。（3）细胞质内含物：多是储存性的（4）细胞表面结构：纤维素，肽聚糖（5）细胞分裂主要靠细胞分裂，分裂时细胞中部向内生长出横隔壁，将中心质与原生质分为两半。有些蓝藻通过异胞体断裂而繁殖。十二、古细菌三域分类：原核生物、古核生物、真核生物。原核细胞、古核细胞、真核细胞古核生物是一些生长在极端特殊环境中的细菌。古细菌比真细菌更可能是真核细胞的祖先（其与真核细胞曾在进化上有过共同历程）。细胞壁成分与真细菌迥异，而与真核细胞相似，并非由含壁酸的肽聚糖构成基因组DNA序列中有编码内含子序列和重复序列具有组蛋白，而且能与DNA构建成类似核小体结构④有类似真核细胞的核糖体⑤5SrRNA及其二级结构分析表明古细菌与真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。⑥根据DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的作用分析，起始氨基酰tRNA与肽链延长因子等分析，表明它与真核细胞进化关系密切。十三、真核细胞真核细胞即包括大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），又包括全部多细胞生物（如一切动植物）的细胞。（一）真核细胞的基本结构体系以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构体系。以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系由蛋白质分子组装构成的细胞骨架体系。生物大分子的尺度均在5-20nm。（二）细胞大小。病毒（最小生命体、非细胞形态的生命体，0.02um），支原体细胞（最小的细胞，0.1-0.3um）细菌细胞（1-2um），动植物细胞（20-30um，最大可达1001um）细胞体积是有极限的：①细胞的体积与相对表面积成反比关系，细胞体积越大，其相对表面积就越小，细胞与周围环境交换物质的效率就越小。②有一种较为普遍的现象，不论细胞体积大小相差多大，但各种细胞核的大小相差却不大。③细胞内物质的交流运输与细胞体积有关，细胞体积越大，细胞内部物质的传递与交流速度相对较小。细胞的形态与功能总存在一定的相关性与一致性，细胞分化程度越高，该特点越明显。十四、原核细胞与真核细胞的比较两个基本区别：⑴真核细胞遗传信息量更大、遗传装置得以扩增、基因表达与调控方式更为复杂；基因组出现DNA重复序列、染色体呈多倍性。⑵以生物膜系统的分化与演变为基础，首先形成核膜浆细胞核与胞质分开，其次，内膜系统房室化形成各种细胞器，真核细胞内部结构独立并在职能上分工。特征原核细胞真核细胞细胞直径大小1-10um10-100um遗传装置与表达方式核结构散状分布或相对集中分布形成核区或拟核区，无核膜，无核仁等结构有明显的细胞核、核仁，核膜完整DNA组织方式DNA分子仅一条，呈裸露环状DNA分子，不或仅与少量蛋白质结合线性DNA分子双螺旋形成核小体，进一步压缩成染色质或染色体，染色体多倍性基因组特点基因数量少，无内含子与重复序列基因数量多，有大量内含子与重复序列“核”外遗传物质细菌质粒DNA有质粒DNA，线粒体DNA，叶绿体DNA等基因表达调控主要以操纵子的方式多层次，较复杂转录与翻译转录和翻译偶联，可同时进行，无严格的时空界限核内转录，胞质内翻译，转录后再翻译，具有时间上的阶级性和空间上的区域性转录与翻译后的加工修饰无复杂的加工与修饰复制、分裂与细胞周期无丝分裂，无明显的细胞周期有丝分裂，减数分裂严格按照细胞周期控制生物膜系统及特化细胞膜功能多功能性主要负责物质交换与信息传递线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体无有结构、细胞器核糖体70S(50S+30S)大亚基含23S、5SrRNA，小亚基含16SrRNA80S(60S+40S),大亚基含28S、5SrRNA，小亚