细胞的统一性和多样性

这是一篇关于细胞的统一性和多样性的思维导图，细胞生物学 cell biology ：是指在细胞水平上研究生物体生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。现代细胞生物学利用显微水平、亚显微水平和分子水平等方法研究细胞的结构、功能及生命活动，并将细胞整体、亚细胞结构、分子等不同层次的研究有机地结合起来，最终揭示生命的本质。

细胞的统一性和多样性

• 绪论
  • 细胞生物学 cell biology ：是指在细胞水平上研究生物体生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。现代细胞生物学利用显微水平、亚显微水平和分子水平等方法研究细胞的结构、功能及生命活动，并将细胞整体、亚细胞结构、分子等不同层次的研究有机地结合起来，最终揭示生命的本质
  • 细胞的发现：
    • 英国学者胡克：自制显微镜观察到植物死亡细胞细胞壁 荷兰学者列文虎克：观察活细胞、原生动物、红细胞
  • 细胞学说（cell theory ）是什么、内容是什么、有什么意义？
    • 细胞学说是1838~1839年由德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出的，并由德国医生和病理学家魏尔进行修正的有关细胞生物规律的学说， 其主要内容包括： 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成： 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益； 新的细胞可通过老的细胞繁殖产生。 细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义如下： (1）细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义。细胞学说的建立掀起了对多种细胞进行广泛的观察与描述的高潮，各种细胞器和细胞分裂活动相继被发现，构成了细胞学的经典时期。 (2）细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础，因而大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。 (3）细胞学说提出后的十几年中，迅速推广到许多领域的研究，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。 (4）细胞学说的提出对生物科学的发展具有重大的意义。细胞学说、进化论和孟德尔的遗传学被称为现代生物学的三大基石，而细胞学说又是后两者的基石，对细胞结构的了解是生物科学和医学分支进一步发展不可缺少的前提。
  • 细胞学的经典时期
    • 原生质理论的提出 细胞分裂的研究 细胞器的发现
• 细胞的基本特征（简答）
  • 细胞是生命活动的基本单位
    • (1）构成有机体的基本单位
    • (2）代谢与功能的基本单位
    • (3）有机体生长与发育的基础
    • (4）繁殖的基本单位，遗传的桥梁
    • (5）生命起源的归宿，生物进化的起点
    • (6）多层次、非线性与多层面的复杂结构体系：
      • ①物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体
      • ②高度有序、具有自组装能力的自组织体系
  • 2．细胞的基本共性
    • (1）相似的化学组成
    • (2）均有脂﹣蛋白体系的生物膜
    • (3）相同的遗传装置
    • (4）均是一分为二的分裂方式
    • (5）均有合成蛋白质的核糖体
• 原核细胞与古核细胞
  • prokaryotic cell 原核细胞
    • 是指没有典型的核结构，遗传物质没有被磷脂膜包裹， 具有细胞体积小、 遗传信息小、 无细胞内膜系统等特点的一类细胞结构， 主要包括支原体、衣原体、细菌、蓝藻等。
    • 两个代表类群
      • 细菌
        • 表面结构：细胞质膜、细胞壁及其特化结构，如中膜体、荚膜、鞭毛等
        • 以细菌为例，阐述原核细胞特点
          • (1）原核细胞最基本的特点可以概括为两点： ①遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状 DNA 分子组成； 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。 (2）细菌的特点有： ①没有典型的细胞核结构：主要由一个环状 DNA 分子组成核区，核区四周是较浓密的胞质物质；其 DNA 的复制不受细胞分裂周期的限制。 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；细胞膜具有多功能性，细胞膜上附有多种具有特殊功能的酶，因此细胞膜具有类似线粒体、内质网与高尔基体等细胞器的功能。 ③细胞表面其他一些特殊结构，例如，起 DNA 复制支点作用的中膜体、对细胞起保护作用的细胞壁和荚膜以及运动器官鞭毛等。 ④核糖体沉降系数为70S，由大亚基（50S）和小亚基（30S）组成，大亚基含23S、5S rRNA ，小亚基含16S rRNA ；大小亚基还含有数十种蛋白质。细胞内含有数千个核糖体，附着在细胞膜的内侧，与 mRNA 形成多聚核糖体，翻译蛋白质。 ⑤细菌核外 DNA ：除核区 DNA 外，还存在可自主复制的遗传因子，如细菌质粒。 ⑥在恶劣的条件下产生特殊的结构，以有利于细菌的生存，如质粒变异，产生耐药性，形成内生孢子等休眠体。 ⑦细菌细胞以无丝分裂的方式增殖。
      • 蓝藻
        • 结构：细胞壁、鞘、类囊体以及中心质或中央体 增殖方式：裂殖、出芽、断裂等
  • 古核细胞（古细菌）
    • 类别：产甲烷菌、嗜盐菌、热原质体、硫化细菌
    • 细胞壁：不含有胞壁酸和D-氨基酸
• 真核细胞(eukaryotic cell):
  • 具有典型的细胞结构，有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质;遗传信息量大；细胞质中含有一些膜性细胞器。包括植物细胞、动物细胞、原生生物细胞和真菌细胞等。
  • 三大基本结构系统
    • 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统
      • 功能 a .细胞表面的细胞质膜进行选择性的物质跨膜运输与信号转导 b .双层核膜将细胞分成细胞质与细胞核，使得基因表达得以精密调控 c .各类细胞器膜将细胞质功能区域进一步划分，使得各类代谢间互不干扰，更加高效 d .生物膜为大量酶提供了附着位点，催化各类反应的发生。
    • 以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递与表达系统
      • 染色体功能： 贮存遗传物质 调控基因表达
    • 由特异蛋白质装配构成的细胞骨架系统
      • 功能： 胞质骨架协助细胞信号传递与细胞运动，为细胞内物质的运输提供通道，形成有丝分裂的纺锤丝，对细胞起支撑作用 核骨架与基因表达、染色质构建与排布有关系
  • 细胞的大小及其影响因素
    • 大小：同一器官与组织的细胞。其大小总在一个恒定的范围内 主要由细胞内所含蛋白质和核糖体RNA量决定（成熟植物细胞除外，大小由中央液泡决定）
    • 影响因素：信号通路中心的蛋白激酶——mTOR 细胞所处时期（分裂旺盛期取决于蛋白质；伸长期取决于中央液泡大小） 细胞核DNA含量
• 真核细胞与原核细胞的区别
• 病毒
  • 在体内的增殖过程： 病毒识别、黏附并侵入细胞 病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成；逆转录病毒先合成DNA，DNA再与宿主DNA连接整合 病毒的装配、成熟与释放；有两种方式 ①核酸与蛋白装配成核壳体，宿主细胞裂解，病毒释放 ②核壳体包上宿主细胞膜，以出芽方式释放
  • 怎样理解"病毒是非细胞形态的生命体"？请比较病毒与细胞的区别并讨论其相互的关系。
    • (1）病毒是非细胞形态的生命体主要体现在病毒与细胞的区别中。 ①病毒很小，结构极其简单。绝大部分病毒的大小只有20~200nm，可以通过细菌滤器。 ②遗传载体的多样性。所有细胞都含有 DNA 和 RNA ，以双链 DNA 分子作为遗传物质的载体；而病毒粒子中只含有 DNA 或 RNA 其中一种，不同种类病毒的遗传载体可以是 DNA 或 RNA ，并均有双链和单链之分。 ③彻底的寄生性。病毒没有独立的代谢与能量转化系统，需寄生于宿主细胞进行繁殖。 ④病毒以复制和装配的方式进行增殖。病毒的增殖称为复制，在宿主细胞中进行；而细胞只能以分裂的方式增殖。 (2）病毒与细胞的相互关系： ①病毒必须要在细胞内才能进行繁殖并表现出它们的基本生命活动。 ②在进化上，病毒应该是由细胞或细胞组分演化而来的。病毒可能是细胞在特定条件下"扔出"的基因组，游离的基因组只有回到原来的细胞环境方能发挥作用。
  • 蛋白质感染因子 prion
    • 是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质，它可引起同类蛋白质发生构象改变，从而使变异蛋白数量增多，在细胞中积累，引起细胞病变，所以又称朊病毒，即蛋白质病毒。其特性包括可滤过性、传染性、致病性和对宿主范围的特异性。它比已知的最小的常规病毒还要小，它不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。