细胞核真核细胞.pptx

LifeBeginswithCellsA single 200 micrometer(m)cell,the human egg,with sperm,which are also single cells.From the union of an egg and sperm will arise the 10 trillion cells of a human body.1第1页/共50页TheDiversityandCommonalityofCells乳酸乳球菌乳酸乳球菌(真细菌真细菌)甲烷八叠球菌甲烷八叠球菌(古细菌古细菌)血细胞血细胞恐龙的卵细胞化石恐龙的卵细胞化石群体的绿藻细胞群体的绿藻细胞小脑纤维神经细胞小脑纤维神经细胞维管植物细胞维管植物细胞上皮细胞上皮细胞2第2页/共50页细胞核（真核细胞）或拟核（细菌）：细胞核（真核细胞）或拟核（细菌）：包含遗传物质包含遗传物质DNA及其结合蛋白。及其结合蛋白。细胞核由核膜所包绕。细胞核由核膜所包绕。质膜：柔韧的脂质双层。对极性物质可质膜：柔韧的脂质双层。对极性物质可选择性透过。含有发挥转运作用、信号选择性透过。含有发挥转运作用、信号接受和作为酶的蛋白质。接受和作为酶的蛋白质。细胞的生长和分裂不会造成膜完整性的细胞的生长和分裂不会造成膜完整性的丧失。丧失。细胞质：水溶性细胞内含物和悬浮颗粒细胞质：水溶性细胞内含物和悬浮颗粒及细胞器。及细胞器。以以150000r/m速度离心速度离心上清：胞质溶胶，含有酶、上清：胞质溶胶，含有酶、RNA、单体亚、单体亚单位、代谢物和无机离子的浓缩液。单位、代谢物和无机离子的浓缩液。沉淀：颗粒和细胞器沉淀：颗粒和细胞器核糖体、贮存粒、线粒体、叶绿体、溶核糖体、贮存粒、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网。酶体、内质网。3第3页/共50页a)DiametervAnimalandplantcells:5100mvBacteriacells:12mb)Cellsizeislimited:vnucleus/cytoplasmratio;vsurfacearea/volumeratio;vsubstancescanefficientlytravelthroughthecytoplasmviadiffusion.TheSizeofCells4第4页/共50页Ascellsizeincreases,however,surface-to-volumeratiodecreases,untilmetabolismconsumesO2fasterthandiffusioncansupplyit.小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞大鼠海马神经细胞大鼠海马神经细胞5第5页/共50页6GroupingCellularOrganismsbyPhylogeny真核生物真核生物真细菌真细菌古细菌古细菌All organisms from simple bacteria to complex mammals probably evolved from a common,single-celled progenitor.More recently the sequences of DNA and proteins have been examined as a more information-rich criterion for assigning relationships.Prokaryotes:ArchaeaEubacteria第6页/共50页AllCellsAreProkaryoticorEukaryotic7第7页/共50页原核细胞与真核细胞的基本特征比较原核细胞与真核细胞的基本特征比较特特 征征原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞膜细胞膜核膜核膜染色染色体体核仁核仁线粒体线粒体内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体核糖体核糖体光合作用结构光合作用结构核核外外DNADNA细胞壁细胞壁细胞骨架细胞骨架细胞增殖（分裂）细胞增殖（分裂）有（多功能性）有（多功能性）无无由由一一个个环环状状DNADNA分分子子构构成成的的单单个个染染色色体，体，DNADNA不与或很少与蛋白质结合不与或很少与蛋白质结合无无无无无无无无无无70S70S（包括（包括50S50S与与30S30S的大小亚单位）的大小亚单位）蓝蓝藻藻含含有有叶叶绿绿素素a a的的膜膜层层结结构构，细细菌菌具有菌色素具有菌色素细菌具有裸露的质粒细菌具有裸露的质粒DNADNA主要成分是氨基糖与壁酸主要成分是氨基糖与壁酸无无无丝分裂（直接分裂）无丝分裂（直接分裂）有有有有2 2个个染染色色体体以以上上，染染色色体体由由线线状状DNADNA与与蛋白质组成蛋白质组成有有有有有有有有有有80S80S（包括（包括60S60S与与40S40S的大小亚单位）的大小亚单位）植物叶绿体具有叶绿素植物叶绿体具有叶绿素a a与与b b线粒体线粒体DNADNA，叶绿体，叶绿体DNADNA动动物物细细胞胞无无细细胞胞壁壁，植植物物细细胞胞壁壁的的主主要成分为纤维素与果胶要成分为纤维素与果胶有有以有丝分裂（间接分裂）为主以有丝分裂（间接分裂）为主8第8页/共50页Prokaryotes:ArchaeaEubacteria细胞壁细胞壁：结构随细菌种类的不同而有所不同核糖体核糖体：细菌的核糖体小于真核生物的核糖体，但行使同样的功能根据RNA信息合成蛋白质拟核拟核：含有一条简单的环形长DNA分子菌毛菌毛：提供对其它细胞的附着点鞭毛鞭毛：推动细胞在介质中运动大肠杆菌是典型的原核大肠杆菌是典型的原核细胞，由于它结构简单，细胞，由于它结构简单，具有优良的遗传信息复具有优良的遗传信息复制、转录和表达能力，制、转录和表达能力，而且容易培养和繁殖，而且容易培养和繁殖，已经成为生物化学和分已经成为生物化学和分子生物学研究中最好的子生物学研究中最好的实验工具。实验工具。9第9页/共50页革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌蓝细菌蓝细菌古细菌古细菌10第10页/共50页Diderm(75%)Monoderm(25%)11第11页/共50页原理 通过结晶紫初染和碘液媒染结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞壁细胞壁内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物。革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次较多且交联致密，故遇乙醇或丙酮脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会出现缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色；革兰氏阴性菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄且交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此通过乙醇脱色后仍呈无色，再经沙黄等红色染料复染，就使革兰氏阴性菌呈红色。12革兰氏染色革兰氏染色第12页/共50页有机体可以根据其能量来源和合成细胞物质的碳源进行分类有机体可以根据其能量来源和合成细胞物质的碳源进行分类光养生物光养生物（从光中获取能量）（从光中获取能量）化能营养生物化能营养生物（从化学复合物中（从化学复合物中获取能量）获取能量）自养生物自养生物（从（从CO2 中中获取碳）获取碳）如：蓝细菌；如：蓝细菌；植物植物异养生物异养生物（从有机复合（从有机复合物中获取碳）物中获取碳）无机营养生物无机营养生物（从无机复合（从无机复合物中获取能量）物中获取能量）如：硫细菌；如：硫细菌；氢细菌氢细菌有机营养生物有机营养生物（从有机复合物（从有机复合物中获取能量）中获取能量）如：大多数原核如：大多数原核生物；所有非光生物；所有非光养真核生物养真核生物13第13页/共50页LandmarksintheEvolutionofLifeonEarthThe development of pigments capable of capturing visible light from the sun and using the energy to reduce or“fix”CO2into more complex organic compoundsPredominance of aerobic organisms in O2-rich environments.14第14页/共50页EvolutionofEukaryoticCells一系列的内共生关系演化而来一系列的内共生关系演化而来15第15页/共50页Eukaryotes5100 m双层膜双层膜细胞核细胞核膜性细胞器膜性细胞器16第16页/共50页17第17页/共50页OrganellesCanBeIsolatedbyCentrifugation差速离心差速离心等密度离心等密度离心组织的亚细胞组分的分级分离组织的亚细胞组分的分级分离18第18页/共50页ThePlasmaMembraneContainsTransportersandReceptors19转运体蛋白：可将营养物质转运体蛋白：可将营养物质转运到细胞中以及将多种产转运到细胞中以及将多种产物转运出细胞。物转运出细胞。当一个外部配体与膜上其特当一个外部配体与膜上其特异受体相结合时，受体蛋白异受体相结合时，受体蛋白将配体所载的信号转导为胞将配体所载的信号转导为胞内的一种信息。内的一种信息。表面受体的特征是起信号放表面受体的特征是起信号放大器的作用。大器的作用。第19页/共50页胞吞作用及吞噬作用胞吞作用及吞噬作用胞吐作用胞吐作用附着核糖体附着核糖体脂类合成场所脂类合成场所加工和分拣蛋白加工和分拣蛋白内含体内含体溶酶体溶酶体pH520第20页/共50页Similartolysosome,degradationTake90%ofcellvolumeTurgorPressureVacuoleinPlantCell21第21页/共50页TheNucleusandNuclearEnvelope22第22页/共50页ChromosomeismadeofDNAandprotein.Basicunit:nucleosome(histone+DNA)Nucleosome30nmfiberMoreadvancedfoldingTheoverallcompactioninachromosomeisgreaterthan10,000-fold.23DNAArePackedintoHighOrderStructures第23页/共50页Diameter:1m1001000/cellTwomembranesOuter:unwrinkledandcompletelysurroundstheorganelle.Inner:hasinfoldings,whichgiveitalargesurfacearea.PrincipalproducersofATPProducedonlybydivisionofpreviouslyexistingmitochondriaContainsitsownDNA,RNA,andribosomes.Mitochondrion24第24页/共50页Diameter:5mTwomembranesConvertsolarenergyintochemicalenergyContainsitsownDNA,RNA,andribosomes.Chloroplast25第25页/共50页MitochondriaandChloroplastsProbablyEvolvedfromEndosymbioticBacteria26第26页/共50页Cytoskeleton肌动蛋白应力纤维肌动蛋白应力纤维 微管微管 中间纤维中间纤维Stabilizes cell shape,organizes the cytoplasm,and produces motion27第27页/共50页Actin filaments:Flexible5-9nmdiameterConcentratednearplasmamembraneMicrotubules:Longhollowcylinders.Rigid25nmdiameterAttachedtocentrosomeIntermediate filaments:Providemechanicalstrength10nmdiameterFoundthroughoutcytoplasm28第28页/共50页29第29页/共50页ActinandTubulinFormPolarFilaments:UnequalEnds30第30页/共50页31第31页/共50页肌动蛋白的各个肌动蛋白的各个亚基聚合形成肌亚基聚合形成肌动蛋白纤维动蛋白纤维细丝蛋白使两条肌动蛋细丝蛋白使两条肌动蛋白纤维呈直角交联；胞白纤维呈直角交联；胞影蛋白在纤维之间形成影蛋白在纤维之间形成交联，使之产生侧向聚交联，使之产生侧向聚集成束。集成束。赋予细胞表面的赋予细胞表面的形态和硬度形态和硬度32第32页/共50页Three types of cortical arrays of actin filaments.33第33页/共50页肌球蛋白分子利用肌球蛋白分子利用ATP供能供能沿着肌动蛋白纤维运动。沿着肌动蛋白纤维运动。在绿藻的巨大细胞内形成细在绿藻的巨大细胞内形成细胞质流。胞质流。以以50-75 m mm/s的速度绕细胞的速度绕细胞均一运动。均一运动。叶绿体位于胞质的静止层。叶绿体位于胞质的静止层。有效混合胞质中的内含物有效混合胞质中的内含物细胞器的转运细胞器的转运34第34页/共50页MicrotubuleSeekstheCenterofaCell35第35页/共50页驱动蛋白和动力蛋白驱动蛋白和动力蛋白附着在细胞器或囊泡附着在细胞器或囊泡上，在上，在ATP的驱动下，的驱动下，拉动他们沿着微管以拉动他们沿着微管以 1 m/s的速度运动的速度运动Kinesin plus endDynein minus end36第36页/共50页IntermediateFilament37第37页/共50页KeratinNeurofilamentsNuclear laminsEpithelial keratinAxonal neurofilamentsMajorTypesofIntermediateFilament38第38页/共50页39FromUnicellulartoMulticellularOrganizationFour closely related genera of green algae,showing a progression from unicellular to colonial and multicellular organization第39页/共50页40TheCellsofaHigherOrganismBecomeSpecializedandCooperate胰腺分泌细胞胰腺分泌细胞 骨骼肌细胞骨骼肌细胞 植物茎的厚角细胞植物茎的厚角细胞人类精子细胞人类精子细胞 人类成熟红细胞人类成熟红细胞 人类两细胞时期的胚胎人类两细胞时期的胚胎第40页/共50页41CellCellandCellMatrixAdhesionSchematic cutaway drawing of a typical epithelial tissue,such as the intestines.第41页/共50页Consistofanucleicacid(DNAorRNA)surroundedbyaprotectiveshell,madeupofproteinmoleculesand,insomecases,amembranousenvelope.RNAvirusesDNAvirusesSimilartovirus类病毒（viroid）onlyconsistofinfectivessRNA；朊病毒（prion）onlyconsistofinfectiveproteinsViruses:ParasitesofCells42第42页/共50页腺病毒腺病毒HIV病毒病毒噬菌体噬菌体43第43页/共50页病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成病毒的装配、成熟与释放HowVirusInfecttheHostCells44第44页/共50页 病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3种主要观点：生物大分子病毒细胞 病毒生物大分子 细胞生物大分子细胞 病毒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45第45页/共50页46ChoosingtheRightExperimentalOrganismfortheJob第46页/共50页47ChoosingtheRightExperimentalOrganismfortheJob第47页/共50页48StemCells,Cloning,etc.OfferExcitingPossibilitiesbutRaiseSomeConcerns第48页/共50页LifebeginswithcellsProkaryoteArchaeaEubacteriaEukaryoteandcellcomponentsFromUnicellulartoMulticellularOrganizationVirusChoosingtheRightExperimentalOrganismfortheJob49InSummary第49页/共50页CytoplasmNucleusProkaryoteEukaryoteEndosymbiosisTransportorEndocytosisCytoskeletonVirusStemcellCloning50Terms第50页/共50页