王金或《加胭2物學》網絡薛件餅又全集

課程學習：1.細胞概述>>目錄170多年后，德國植物學家施來登(MathiasSchleiden)和動

1.細胞概述物學家施旺(TheodorSchwann)創立了細胞學說。

1.1細胞的發現及細胞學說的創立1.1.1細胞的發現

1.1.1細胞的發現細胞的發現得益于光學顯微鏡的研制和發展。第一臺顯微

1.1.2細胞學說(celltheory)的創立鏡是荷蘭眼鏡商詹森(HansJanssen)在1604年發明的。

1.1.3細胞學理論對細胞學發展的推動作用■1665年，英國的物理學家胡克用自己設計并制造的顯

1.1.4細胞生物學發展簡史微鏡觀察標樹軟木塞切片時發現其中有許多小室，狀如

1.2細胞的基本功能和特性蜂窩，稱為“cella”，這是人類第一次發現細胞，不過，

1.2.1細胞的基本功能胡克發現的只是死的細胞壁(圖1-1)。胡克的發現對細胞

1.2.2細胞結構上的相似性學的建立和發展具有開創性的意義，其后，生物學家就用

1.2.3細胞的形態"cell"一詞來描述生物體的基本結構。

1.2.4細胞的大小及體積的恒定■1674年，荷蘭布商列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)

1.2.5細胞及細胞器的計量單位為了檢查布的質量，親自磨制透鏡，裝配了高倍顯微鏡

1.3細胞的分子基礎(300倍左右)，并觀察到了血細胞、池塘水滴中的原生動

1.3.1水是細胞中最主要的物質物、人類和哺乳類動物的精子，這是人類第一次觀察到完

1.3.2無機鹽整的活細胞。列文虎克把他的觀察結果寫信報告給了英國

1.3.3小分子有機小分子皇家學會，得到英國皇家學會的充分肯定，并很快成為世

1.3.4生物分子的功能分類界知名人士。

1.3.5細胞結構體系的組裝胡克和列文虎克發現細胞的動機是不同的，你對此有何

1.4細胞的類型和結構體系感想？

1.4.1原核細胞圖胡克所用的顯微鏡及觀察的株樹細胞壁

1.4.2真核細胞的兩種主要類型:動物細胞和植物課程學習：1.細胞概述>>1.1.2細胞學說(celltheory)

細胞的創立

1.4.3真核細胞的結構體系1.1.2細胞學說(celltheory)的創立

1.4.4真核細胞與原核細胞的比較■1838年，德國植物學家施來登(MathiasSchleiden)提

1.5病毒-非細胞的生命體出：盡管植物的不同組織在結構上有著很大的差異，但是

1.5.1病毒是比細胞更小的生命體植物是由細胞構成的，植物的胚是由單個細胞產生的。

1.5.2病毒的生活史■1839年，德國動物學家施旺(TheodorSchwann)提出

1.6細胞生命的進化了細胞學說的兩條最重要的基本原理：①地球上的生物

1.6.1細胞生命的起源與進化都是由細胞構成的；②所有的生活細胞在結構上都是類

1.6.2真核細胞的起源似的。

1.6.3從單細胞向多細胞進化■1855年，德國醫生和病理學家魏爾肖(RudolfVirchow)

1.7我國細胞生物學的發展戰略補充了細胞學說的第三條原理：所有的細胞都是來自于

1.7.1細胞生物學的主要研究內容利發展方向已有細胞的分裂，即細胞來自于細胞。

1.7.2我國細胞生物學發展戰略細胞學說的創立大大推進了人類對生命自然界的認識，

學習指導有力地促進了生命科學的進步。恩格斯對細胞學說給予極

課程學習：1.細胞概述>>1.1.1細胞的發現高的評價，把它與進化論和能量守恒定律并列為19世紀

1.細胞概述的三大發明。

所有的生物都是由細胞(cell)構成的。除了病毒、類病毒等為什么恩格斯對細胞學說給予與此高的評價？

是非細胞的生命體以外，其它生命有機體的結構和功能課程學習：1.細胞概述>>1.1.3細胞學理論對細胞學

單位都是細胞。細菌、酵母等微生物是以單細胞的形式存發展的推動作用

在，而高等動、植物則是由多細胞構成的，如人大約有31.1.3細胞學理論對細胞學發展的推動作用

X1013個細胞，這些細胞組成不同的組織和器官。細胞科學是實驗科學，而實驗科學的發展既依賴于實驗觀

研究細胞及其生物學功能的科學稱為細胞生物學(cell察，又有待于理論的升華。盡管細胞是1665年發現的，

biology)o但在其后的170年的時間里細胞學的研究沒有什么大的

1.1細胞的發現及細胞學說的創立發展，究其原因主要是沒有將這一發現上升為理論，因而

第一個發現細胞的是英國學者胡克(RorbertHooke),相隔也就沒有指導意義。但是，細胞學理論創立之后，在這

一理論的指導下，細胞學得到了突飛猛進的發展。雖然細胞學說是根據光學顯微鏡對不同類型的細胞進行

■原生質理論的提出形態觀察得出的結論，但是它們在結構和功能上的相似性

1840年普金耶(Pukinje)在動物、1846年馮?莫耳(von.Mohl)甚至超過形態上的相似性。

在植物中分別看到了“肉樣質”的物質，并將其命名為"原1.2.1細胞的基本功能

生質"(protoplasm)。1861年舒爾策(MaxSchultze)認為動植無論何種來源的細胞，都具有基本相似的功能。

物細胞中的原生質具有同樣的意義，提出了原生質理論。?細胞能夠進行自我增殖和遺傳細胞能夠以一分為二的

■細胞受精和分裂的研究分裂方式進行增殖，動植物細胞、細菌細胞都是如此。

?1875年赫特維希(O.Hertwig)發現受精卵中兩親本核的?細胞都能進行新陳代謝細胞內有機分子的合成和分

合并;1877年施特拉斯布格(Strasburger)發現動物的受精解反應都是由酶催化的，即細胞的代謝作用是由酶控制

現象；的。細胞代謝包括物質代謝和能量代謝，這也是細胞的基

?1883年范?貝內登(vanBeneden)在動物中、1886年施本特性。

特拉斯布格(Stras-burger)在植物中發現了減數分裂現象；?細胞都具有運動性所有細胞都具有一定的運動性，包

1880-1882年Flemming在蛛螺幼蟲的組織細胞中發現了括細胞自身的運動和細胞內的物質運動。

有絲分裂。課程學習：1.細胞概述>>122細胞結構上的相似性

■一些重要細胞器的發現1.2.2細胞結構上的相似性

?1883年范?貝內登(VanBeneden)和博費里(Boveri)在不同類型的細胞不僅具有功能上的相似性，而且還具有結

動、植物細胞中發現了中心體；構上的相似性。

?1888年沃爾德耶(Waldeyer)提出染色體概念；■細胞都具有選擇透性的膜結構

?1898年高爾基(Golgi)發現了高爾基復合體;同年，線粒細胞都具有一層界膜，將細胞內的環境與外環境隔開。

體也被正式命名。膜有兩個基本的作用，一是在細胞內外起障礙作用，即不

在這短短的25年里，取得如此多的成果，除了細胞學說允許物質隨意進出細胞，二是要在細胞內構筑區室，形成

本身的貢獻外,技術革新起著重要的作用。細胞染色技術、各功能特區。

切片技術、顯微技術等的不斷改進和創新保證了科學研究被質膜包裹在細胞內的所有生活物質稱為原生質

的進步。當然，更重要的是這一時期人才輩出，他們的不(protoplasm),包括細胞核和細胞質(cellplasma)。

斷追求和探索的精神才是細胞學得以發展的原動力。植物細胞與動物細胞的一個重要差別是在植物細胞質膜

如何理解人才、理論和技術在科技發展中的作用？的外面還有一層細胞結構，即細胞壁。在離體條件下細胞

課程學習：1.細胞概述>>1.1.4細胞生物學發展簡史壁很容易被酶水解掉，脫去細胞壁的細胞就稱為原生質體

1.1.4細胞生物學發展簡史(protoplast)o

對細胞生物學的發展階段劃分不一，本書分為四個時期：■細胞都具有遺傳物質和遺傳體系

■細胞的發現及細胞學說的創立這一時期跨度較大，從細胞內最重要的物質就是遺傳物質DNA。

1665到1874年?，F有的研究表明，在生命的進化過程中，最早的遺傳物質

■細胞學的經典時期即我們上面討論的從1875年到是RNA而不是DNA,也就是說先出現RNA,后逐漸進

1900年的25年?；纬蒁NAo

■實驗細胞學時期(experimentalcytology)從1900年到證明最早的遺傳物質是RNA而不是DNA的證據是什么?

1953年的半個世紀里，細胞學的發展主要是采用實驗的由于DNA儲存遺傳信息較之RNA更穩定，復制更精確，

手段研究細胞學的問題，其特點是從形態結構的觀察深入并且易于修復，所以它取代RNA成為遺傳信息的主要載

到生理功能、生物化學、遺傳發育機理的研究。由于實驗體。為了保證遺傳信息的準確傳遞，RNA被保留下來，

研究不斷同相鄰學科結合、相互滲透，導致了一些重要專司遺傳信息的轉錄和指導蛋白質的合成。所以，無論

分支學科的建立和發展：是原核生物還是真核生物都具有DNA和RNA。不過，少

?細胞遺傳學(cytogenetics)數原始生命形式的病毒，仍然保留RNA作為遺傳信息的

■細胞生理學(cytophysiology)載體。

■細胞化學(cytochemistry)■細胞都具有核糖體

■細胞生物學的誕生1953年Watson和Crick提出DNA所有類型的細胞，包括最簡單的支原體都含有核糖體。真

雙螺旋結構模型，標志著分子生物學的誕生。1965年，核細胞和原核細胞的核糖體不僅功能相同，在結構上也I-

D.P.Derobetis將其《普通細胞學》改為《細胞生物學》，分相似，都是由大小兩個亞基組成的，只不過原核細胞的

標志著細胞生物學的誕生。目前，關于細胞的研究已進核糖體比真核細胞的核糖體稍小一些。

入分子細胞生物學階段。課程學習：1.細胞概述>>123細胞的形態

課程學習：1.細胞概述>>121細胞的基本功能1.2.3細胞的形態

1.2細胞的基本功能和特性細胞具有多種多樣的形態(圖1-2),有球形、桿狀、星形、

多角形、梭形、圓柱形等。多細胞生物體，依照細胞在有兩種計量細胞大小的單位，微米（Um）和納米（nm）。I

各種組織和器官中所承擔的不同功能，分化形成了各種um等于10-6m,Inm等于10-9m?使用電子顯微鏡后

不同的形狀。這些不同的形狀一方面取決于對功能的適又提出埃（angstrom,A）為超顯微結構的計量單位，1埃

應，另一方面亦受細胞的表面張力、胞質的粘滯性、細（A）=0.1納米，但并不常用。較大的細胞器通常用um表

胞膜的堅韌程度，以及微管和微絲骨架等因素的影響。示，如細胞核的直徑大約是5-10um,而線粒體的長度大

圖1-2不同的細胞形態約是2um。DNA的寬度為2nm（圖1-5）。

舉例說明細胞的形態與功能是相關的。圖1-5幾種細胞結構的大小

課程學習：1.細胞概述>>124細胞的大小及體積的課程學習：1.細胞概述>>131水是細胞中最主要的

恒定物質

1.2.4細胞的大小及體積的恒定1.3細胞的分子基礎

細胞最為典型的特點是在一個極小的體積中形成極為復生命是物質的，所有的細胞都是由水、蛋白質、糖類、脂

雜而又高度組織化的結構。典型的原核細胞的平均大小在類、核酸、鹽類和各種微量的有機化合物所組成（表l-l）o

1?10um之間，而真核細胞的直徑平均為3?30um,一蛋白質、糖類、核酸和脂類等化合物也被稱為生物分子

般為10?20nm（圖1-3）。（biomolecules）o

圖1-3典型的原核、真核、病毒和分子的大小表1-1細菌細胞的化學組成

■細胞體積的守恒定律化學成份占細胞的重量（％）每種分子的類型數

不同細胞的大小變化很大，如人的卵細胞的直徑只有水701

0.1mm,而鴕鳥的卵細胞的直徑則有5cmo但是，同類無機離子120

型細胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大糖及其前體1250

或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小氨基酸和前體0.4100

基本相同。因此，器官的大小主要決定于細胞的數量，與核昔和前體4100

細胞的數量成正比，而與細胞的大小無關，把這種現象稱脂肪酸和前體150

之為"細胞體積的守恒定律"。其他的小分子0.2?300

■限制細胞體積大小的因素大分子（蛋白質、核酸和多糖）26?3000

?體積同表面積的關系1.3.1水是細胞中最主要的成份

以球形細胞為例（體內的細胞并非都是球形），計算體積同生命來自于水，細胞中水的含量最高，通常占細胞總量

表面積的關系（圖1-4）。結果表明，球形細胞增大，其體70%?80%（圖1-6）。細胞中的所有反應都是在水中進行

積增加的比例要比表面積增加得多。這樣，當細胞增大到的，所以水是細胞生命的活動介質。

一定程度時.，質膜的表面積就不適應細胞進行內外物質的圖1-6細胞中各主要成份的相對含量

交換，細胞為了維持一個最佳的生存條件，必需維持最佳相鄰水分子間的關系是靠氫鍵維系的（圖1-7）。

的表面積，從而限制了體積的無限增大。相鄰水分子間的關系是靠氫鍵維系的（圖1-7）,這種氫鍵

圖1-4細胞體積與表面積間的關系賦予水分子哪些獨特的性質，對于生活細胞有什么重要

?細胞內關鍵分子的濃度性？

一些重要的分子在細胞內的拷貝數是很少的，當細胞體積?水的功能

增大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化水在細胞中既是反應物也是溶劑。水分子參與了生命活動

反應需要一定的濃度才能進行，所以細胞內分子濃度就成的一些重要反應，在大分子的合成過程中水是產物，而在

了限制細胞體積無限增大的另一個因素。分解反應中水是反應劑。

真核細胞的體積般是原核細胞的1000倍，真核細胞如圖1-7水分子中的氫鍵

何解決細胞內重要分子的濃度問題？除了作為反應劑外，由于水是極性分子，所以是各種極性

?酶蛋白質種類的限制有機分子和離子的最好溶劑，主要是靠氫鍵的形成使這些

細胞不僅對體積的增大有限制，而且對體積的減少也有限分子和離子得以溶解（圖1-8）。

制。一個生活細胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度圖1-8水的溶劑作用

需要500~1000種不同類型的酶和蛋白質，這是目前在支?水的存在方式

原體（mycoplasma）中所發現的酶和蛋白質的量。而支原體細胞中的水以兩種形式存在：游離水和結合水。游離水是

是目前所知最小原核細胞，很顯然，細胞體積最小化受制細胞代謝反應的溶劑；結合水則是以氫鍵和蛋白質結合

于維持細胞生命活動所需的酶和蛋白質種類的最低限度。的水分子，占細胞內全部水的4.5%,是原生質結構的一

課程學習：1.細胞概述>>125細胞及細胞器的計量部分。

單位課程學習：1.細胞概述?1.3.2無機鹽

1.2.5細胞及細胞器的計量單位1.3.2無機鹽

3

■無機鹽的作用分類細胞中的有機分子，根據它們在細胞代謝活動中的作用可

主要分為四大類分為四種不同類型。

?大分子的結構成分：主要是C、H、N、0、P、S等；■生物大分子

?各種酶反應所需的主要離子,包括Ca2+、Cu2+、Mg2+、構成細胞的基本結構，并且執行細胞基本功能的巨大的、

K+、Na+、Cl-等；高度組織起來的生物分子稱為生物大分子。細胞內有四種

?各種能活性所需的基礎微量元素，包括Co2+、Cu2+、類型的生物大分子：核酸、蛋白質、多糖，以及某些類型

Fe3+、Mn2+、Zn2+等；的脂類，前三種是由單體構成的多聚體。細胞內大約有

?某些生物需要的特殊微量元素，如碘、葩、溪等。3000種大分子。生物大分子的功能取決于構成它們亞單

■無機離子的功能有：維持細胞內的pH和滲透壓，以保位的種類和排列順序。

持細胞的正常生理活動；同蛋白質或脂類結合組成具有?大分子的構件

特定功能的結合蛋白，參與細胞的生命活動；作為酶反應細胞內大多數生物大分子的半壽期都很短，它們不斷地被

的輔助因子.降解，并被新的生物大分子所取代。所以細胞內有許多構

課程學習：1.細胞概述>>133小分子有機小分子成大分子的構件，如單糖、氨基酸、核甘、脂肪酸等。

1.3.3小分子有機小分子?代謝物細胞內的分子具有十分復雜的結構，通常要一

細胞內有四類有機小分子：單糖、脂肪酸、氨基酸和核普步一步地合成。細胞中有許多不同的代謝途徑，發生不同

酸。細胞內的有機小分子約占細胞總有機物的十分之一，的化學反應。在不同的代謝途徑中，通常先合成的物質是

但卻有許多不同的種類。后合成物質的前體。

■糖類?非細胞功能的分子這是非常廣泛的一類分子，但是量

糖是細胞的營養物，包括單糖、二糖、低聚糖（2?6個糖）并非很大。這類分子包括各種維生素、蛋白類激素、能量

和多糖（由幾百到幾千個單糖分子組成），其中多糖屬于生儲存分子（如ATP）、某些磷酸化的物質，以及代謝廢物等。

物大分子?！龆嗵牵╬olysaccharides）

單純的多糖由許多葡萄糖殘基組成，在動物細胞內主要是多糖是細胞的重要支持材料，是細胞壁的主要結構成分。

糖原，在植物細胞內主要是淀粉。它們是細胞內貯存的營糖同蛋白質結合形成糖蛋白。

養物質，提供細胞代謝所需的能源（圖1-9）。蛋白質的糖基化不僅對蛋白分子的理化性質有很大影晌，

圖1-9相同的單糖構成不同的多糖而且對蛋白質的生物功能也有很大影響。在迄今已知的上

■脂千種蛋白質中，50%以上是糖基化的。許多糖蛋白具有酶、

脂肪酸是脂的主要成分。細胞內幾乎所有的脂肪酸分子都激素、抑制劑等各不相同的生物活性,相當一部分糖蛋白，

是通過它們的埃酸基團與其它分子共價連接。各種脂肪酸其分子中糖鏈是實現生物功能所必需的，去除或破壞糖鏈

的碳氫鏈長度及所含碳一碳雙鍵的數目和位置的不同，決會使它們失去生物功能。

定了它們不同的化學特性。蛋白質的糖基化對蛋白質的理化性質有哪些影晌？

脂肪酸是營養價值較高的營養物，按重量比計算，脂肪■核糖核酸與脫氧核糖核酸

酸分解產生的能量，相當于葡萄糖所產生能量的兩倍。脂脫氧核糖核酸即是DNA分子，是遺傳物質，只有一種

肪酸在細胞內最重要的功能是構成細胞結構。類型，其結構是雙螺旋的（圖1-13）。

除了脂肪酸外，細胞內還有其他一些脂類（圖1-10）,圖1-13DNA的結構

圖1-10細胞內六類不同的脂RNA即是核糖核酸，種類較多，有tRNA、rRNA、mRNA,

■核甘酸還有?些存在于細胞核和細胞質中的小分子RNA,它們

核甘酸是組成核酸的基本單位，每個核甘酸分子由一個戊具有在不同的功能，在某些病毒中也是遺傳物質。

糖（核糖或脫氧核糖）、一個含氮堿基（嘴咤或喋吟）和?個■蛋白質

磷酸脫水縮合而成（圖1-10）。蛋白質是細胞內行使各種生物功能的生物大分子，估計在

圖1-11核甘酸的組成單位一個典型哺乳動物細胞中有10,000種不同的蛋白質執行

■氨基酸著不同的功能（表1-2）0

細胞內主要有20種氨基酸，它們的差別主要是R側鏈不表1-2細胞內蛋白質的某些功能

同，決定了氨基酸不同的化學性質。氨基酸是組成蛋白質功能舉例功能舉例

的基本單位，蛋白質是長的線性的氨基酸多聚體，這些氨結構材料膠原、角蛋白激素胰島素、生長激

基酸通過一個氨基酸的竣基與另?個氨基酸的氨基之間素

形成的肽鍵而首尾相連，構成多肽鏈（圖1-12）,運動肌動蛋白、肌球蛋白物質運輸Na+-K+

圖1-12兩個氨基酸之間通過脫水形成肽鍵泵

課程學習：1.細胞概述>>1.3.4.生物分子的功能分類營養儲存酪蛋白、鐵蛋白信號轉導乙酰膽堿

1.3.4.生物分子的功能分類受體

4

基因調控Lac操縱子滲透壓調節血清白蛋白1.4細胞的類型和結構體系

免疫作用抗體毒素白喉和霍亂毒素細胞分為兩大類：原核細胞和真核細胞。

電子轉移細胞色素酶(催化作用)氧化還原酶、連1.4.1原核細胞

接酶等原核細胞(prokaryoticcell)是組成原核生物的細胞。原核生

組成蛋白質的基本構件只是20種氨基酸。為什么蛋白質物分為兩大系：古細菌(archaebacteria)和真細菌(bacteria,

卻具有如此廣泛的功能？或eubacteria)。

近年來的研究發現，很多大的蛋白質分子都是山兩個或兩■細菌(bacteria)

個以上結合緊密的功能區域構成的，這種區域稱為結構域細菌是原核細胞的主要類群。細菌細胞的基本特點是：遺

(domain),結構域在功能上具有半獨立性，它可與不同的傳信息量少，內部結構簡單，特別是沒有分化成以膜為

因子結合。圖1-14顯示了從馬肌細胞中分離的磷酸甘油基礎的專門結構和功能的細胞器與核膜(圖l-16)o

酸激酶(phosphoglyceratekinase)結晶的結構域，這兩個結圖1-16典型的細菌細胞形態結構

構域通過,?個錢鏈連接起來。?細菌的細胞通常很小，只有幾個微米。細菌細胞的界

圖1-14蛋白質的結構域膜，即細胞質膜的外側都是被一層堅硬的細胞壁包裹起

課程學習：1.細胞概述>>135細胞結構體系的組裝來。細胞壁的厚度有15?100nm,或更厚，有些細菌的

1.3.5細胞結構體系的組裝表面還有一層莢膜。

細胞是由化學物質物質組成的。由于細胞的生命活動是高?原核細胞的細胞質膜是多功能的，其最重要的功能就

度有序的，所以細胞內的化學物質不可能雜亂無章地堆集是運輸作用，包括營養物質的吸收、廢物的排除、能量

在一起，而是有規則地分級組裝成復雜的細胞結構，如代謝等。細菌的細胞質膜往往會內陷折皺形成中膜體

核糖體、細胞核、高爾基體和細胞骨架等。不僅如此，在(mesosome),具有類似線粒體的作用，故稱為擬線粒體。

多細胞有機體中，細胞要組成不同的組織，再由組織形成細菌質膜還參與遺傳物質的復制和分配，因為細菌沒有細

器官(圖1-I5)o胞核，所以細菌的DNA在復制時只能結合在質膜上，然

圖1-15構成細胞的原子及其組織后進行細胞的分裂(圖l-17)o

■分級組裝圖1-17細菌質膜參與DNA的復制與分配

由生物分子組裝成細胞，可以粗略地分成四級：?細菌沒有細胞核結構，僅為DNA與少量RNA或蛋

?第一級是構成細胞的小分子有機物的形成，包括堿基、白質結合物，也沒有核仁和有絲分裂器。E.coli的DNA

氨基酸、葡萄糖、軟脂酸，這些構成了細胞的基石；是環狀的，長為4.2X106kb,約4000個基因。由于細菌

?第二級由基石組裝成生物大分子，包括DNA、RNA、沒有核膜，DNA的轉錄與蛋白質合成沒有空間的隔離，

蛋白質、多糖；所以細菌的RNA轉錄與蛋白質翻譯幾乎是同步進行的，

?第三級由生物大分子進一步組裝成細胞的高級結構，這是原核與真核生物的最主要的差別。細菌除了具有染色

如細胞膜、核糖體、染色體、微管、微絲等；體DNA外，還有核外DNA,即質粒DNA。質粒是比染

?第四級由生物大分子組裝成具有空間結構和生物功能色體小的遺傳物質，為環狀的雙鏈DNA,常常賦予細胞

的細胞器，如細胞核、線粒體、葉綠體、內質網、高爾基對抗生素的抗性。

復合體、溶酶體、微體等。?細菌體表還有菌毛和鞭毛。菌毛有兩種，一種短而細，

最后再由細胞器組成細胞。具有呼吸作用；另?種是數量少但細長的性纖毛，為雄性

■組裝的機制菌所特有。鞭毛是細菌的運動器官，鞭毛蛋白的氨基酸

各種生物大分子到底如何組裝成有功能的細胞結構和組組成與橫紋肌中的肌動蛋白相似。

織是當前細胞生物學所要研究的基本問題。曾經對組裝的■支原體(mycoplasma)支原體是目前發現的最簡單、體

機制提出過一些假說：積最小的原核細胞，也是惟一種沒有細胞壁的原核細胞

?模板組裝(templateassembly)(圖1-18)

?酶效應組裝(enzymaticassembly)圖1-18.支原體的形態結構

?自體41裝(selfassembly)課程學習：1.細胞概述>>L4.2真核細胞的兩種主要

■反應復合物的組裝類型:動物細胞和植物細胞

隨著分子生物學研究的深入，人們更多地注意反應復合物1.4.2真核細胞的兩種主要類型:動物細胞和植物細胞

的組裝及其在生命活動中的作用。如DNA復制的引發體真核細胞的主要特點是以生物膜為基礎進一步分化，使

(primosome)、RNA加工時形成的剪接體(splicesome)等都細胞內部產生許多功能區室，它們各自分工負責又相互

是蛋白質組裝成的反應復合物。協調和協作。動物細胞是真核細胞的主要類型之一(圖

為什么解決生命科學的問題不能僅靠分子生物學而要靠l-19)o

細胞生物學？圖1-19動物細胞模式圖

課程學習：1.細胞概述>>1.4.1原核細胞真核細胞中另一主要類型是植物細胞(圖1-20)。

5

圖1-20植物細胞模式圖高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體、乙醛酸循環體、胞內

動物細胞具有的結構，植物細胞基本都有，但是植物細體等）

胞還有一些獨特的結構，包括細胞壁、質體、中央液泡4.具有特異的進行有氧呼吸的細胞器（線粒體）和光合

等（表1-3）。作用的細胞器（葉綠體）

表1-3動物細胞與植物細胞的比較5.具有復雜的骨架系統（包括微絲、中間纖維和微管）

細胞器動物細胞植物細胞6.有復雜的鞭毛和纖毛

細胞壁無有7.具有小泡運輸系統（胞吞作用和胞吐作用）

葉綠體無有8.含有纖維素的細胞壁（如植物細胞）

液泡無有9.利用微管形成的紡錘體進行細胞分裂和染色體分離

溶酶體有無10.每個細胞中的遺傳物質成雙存在，二倍體分別來自于

圓球體無有兩個親本

乙醛酸循環體無有11.通過減數分裂和受精作用進行有性生殖

通訊連接方式間隙連接胞間連絲課程學習：1.細胞概述>>151病毒是比細胞更小的

中心體有無生命體

胞質分裂方式收縮環細胞板1.5病毒——非細胞的生命體

課程學習：1.細胞概述>>1.4.3真核細胞的結構體系細胞雖然是地球上主要的生命形式，但并非是惟?的生命

1.4.3真核細胞的結構體系形式，病毒也是生命體，但它卻不具有細胞結構。

將真核細胞內的結構體系歸納起來可分為三大系統:生物1.5.1病毒是比細胞更小的生命體

膜結構體系、遺傳信息表達結構體系、細胞骨架結構體系。病毒是19世紀末通過對疾病的研究發現的，無法用光學

■生物膜結構體系（圖1-21）顯微鏡觀察。病毒沒有細胞結構，不能在體外獨立生活。

圖1-21生物膜結構體系在電子顯微鏡下可觀察到病毒顆粒的體積大約在10?100

■遺傳信息表達結構系統（圖1-22）nm之間，比細胞小得多。病毒的結構簡單，主要由兩部

圖1-22遺傳信息表達體系分組成：蛋白質外殼和遺傳物質的核。病毒的遺傳物質可

課程學習：1.細胞概述>>1.4.4真核細胞與原核細胞以是DNA,也可是RNA,前者稱為DNA病毒，后者稱

的比較為RNA病毒。病毒的形態各異，有正二十面體的、有柱

1.4.4真核細胞與原核細胞的比較形的、也有絲狀的（圖1-23）,

原核細胞和真核細胞無論在結構上還是在功能上都有許圖1-23常見病毒的形態和結構

多相同之處（表1-4）,但真核細胞具有許多原核細胞所沒課程學習：1.細胞概述>>152病毒的生活史

有的特點（表1-5）01.5.2病毒的生活史

表1-4原核細胞與真核細胞的相同點病毒不僅沒有細胞結構，而且也不能獨立生存，只能在活

序號內容細胞中進行增殖。病毒的生活史包括五個基本過程（圖

1.都具有類似的細胞質膜結構1-24）:

2.都以DNA作為遺傳物質，并使用相同的遺傳密碼圖1-24病毒的生活史

3.都是以一分為二的方式進行細胞分裂請簡述病毒的生活史。

4.具有相同的遺傳信息轉錄和翻譯機制，有類似的核糖課程學習：1.細胞概述>>161細胞生命的起源與進

體結構化

5.代謝機制相同（如糖酵解和TCA循環）1.6細胞生命的進化

6.具有相同的化學能貯能機制，如ATP合成酶（原核位人們對細胞的認識是在實驗室里將細胞打開，然后分離各

于細胞質膜，真核位于線粒體膜上）種細胞器和生物分子，分別研究它們的功能，但是我們

7.光合作用機制相同（藍細菌與植物相比較）能夠打開的細胞只是當今生活的細胞，是進化到卜分高

8.膜蛋白的合成和插入機制相同級的細胞而無法獲得遠古時期的活細胞。在進化的過程中

9.都是通過蛋白酶體（蛋白質降解結構）降解蛋白質（古細胞生命活動的分子是如何形成的？最早的細胞是如何

細菌與真核細胞相比較）產生的？真核細胞又是如何起源的？

表1-5真核細胞特有的特點1.6.1細胞生命的起源與進化

序號內容導致細胞生命形成的關鍵因素是地球的形成及地球大氣

1.細胞分裂分為核分裂和細胞質分裂，并且分開進行層條件的變化。一般將細胞生命的起源分為五個階段：①

2.DNA和蛋白質結合壓縮成染色體結構，形成有絲分地球和原始大氣層的形成；②有機分子的自發形成；③分

裂的結構子聚合體的形成；④生命初級聚合體的形成；⑤原始細胞

3.具有復雜的內膜系統和細胞內的膜結構（如內質網、的形成。

圖1-25細胞生命的起源與進化90年代中期，國家自然科學基金委員會組織一批細胞生

根據化石資料分析，地球上最早的細胞出現在35億年前。物學方面的專家就我國的細胞生物學發展的13個方面的

關于地球上細胞生命起源有兩種假說，一種假說認為細胞研究制定了戰略規劃。

是由已存在于地球上的分子產生的，另種假說則認為細21世紀人類將面臨嚴重的挑戰，細胞生物學作為生命科學

胞是從別的宇宙空間來到地球的。中的重要基礎學科，是連接整體與分子的重要一環，將會

俄羅斯的生化學家AleksanderOparin提出地球上的有機在新的生命科學世紀中發揮其重要的作用。

分子是在合適的化學和物理條件下自然形成的。1953年,展望未來，細胞生物學的前景無限廣闊。

這一假說得到了實驗的支持。實驗的設計者是Stanley我國細胞生物學的發展戰略的主要內容是什么？

Miller,當時是一位研究生，他設計了一個實驗裝置，證

明在合適的物理化學條件下可以自動合成有機分子。

Miller如何證明在合適的物理化學條件中可以自動合成有

機分子？

課程學習：1.細胞概述>>162真核細胞的起源

1.6.2真核細胞的起源課程學習：2.細胞生物學研究方法>>目錄

真核細胞是由原核細胞進化而來，這是生物學家的基本共2.細胞生物學研究方法

識。原核細胞向真核細胞進化的主要事件是呼吸代謝的發2.1顯微成像技術

展和內膜系統的形成。細胞內兩個與能量轉換有關的細胞2.1.1光學和電子顯微鏡成像原理

器線粒體和葉綠體的起源主要是通過內共生機制，而內膜2.1.2常用的光學顯微鏡

系統則是通過質膜的內陷形成的(圖1-26)。2.1.3光學顯微鏡的樣品制備與觀察

圖1-26質膜內陷形成核膜和內質網的假定方式2.1.4電子顯微鏡

課程學習：1.細胞概述>>163從單細胞向多細胞進