第一部分 生命的物质基础和结构基础 下载本文

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膜,化学成分主要是类脂、蛋白质和糖类等)和刺突。病毒的核酸是 DNA或RNA,一种病毒不可能同时具有两种核酸,所以,病毒的遗 传物质是DNA或RNA,病毒的一切性状都是由其核酸决定的。病毒 不能单独完成其生理活动,它只能寄生于其他生物的细胞内,进行其 作为生物的主要生命活动——增殖(这是病毒之所以是生物的主要原 因)。根据其寄主的不同,病毒可分为:①、细菌病毒(即噬菌体); ②、植物病毒(如烟草花叶病毒);③、动物病毒(如口蹄疫病毒、 鸡瘟病毒——禽流感病毒、HIV病毒、SARS病毒等)。根据病毒所含 核酸的不同,病毒又可分为:①、DNA病毒(核酸为DNA,如噬菌 体);②、RNA病毒(核酸为RNA,如烟草花叶病毒、HIV病毒、流 感病毒等)。病毒的遗传不遵循孟德尔遗传定律,其可遗传的变异的 来源只有基因突变。比病毒更小的生物是:①、类病毒(结构中只有 核酸,没有蛋白质);②、朊(音ruan,即蛋白质)病毒(结构中只 有蛋白质,没有核酸)。失活的病毒(具有感染性而没有致病性)可 促进动物细胞融合或制作疫苗(利用其感染特性)。在基因工程中病 毒可作为运载体。噬菌体侵染细菌可证明?DNA?是遗传物质。

类病毒:是指能侵染某些高等植物的非细胞形态病原体。其作用类似病毒,但没有蛋白质

外壳,是一类较小的核糖核酸(RNA)分子。这种病原体对RNA酶极为敏感而不被蛋白酶或脱氧核糖核酸(DNA)酶破坏,分子量约为120千道尔顿。现认为,类病毒不能编码蛋白质,对类病毒的复制、致病机制和起源还不清楚。

原核细胞:是指没有真正的细胞核的细胞,原核细胞的细胞核外没有核膜是其与真核细胞

的最大区别。原核细胞有DNA和RNA两种核酸,但其遗传物质是DNA,细胞核中的DNA为一个大型环状(或丝状)DNA分子,单独存在,不与蛋白质结合,所以没有染色体存在,它控制着细胞的绝大多数性状。细胞质中的小型环状DNA分子又叫“质粒”,抗药性基因、固氮基因、抗生素合成基因等均存在于其上(可作为基因工程中的识别基因),质粒在基因工程中是最常用的运载体。原核细胞最外面是主要由肽聚糖组成的细胞壁,细胞质中除核糖体外没有其他的细胞器,但存在一些储存颗粒(如淀粉粒、硫粒等)。注意:不是所有的原核生物的细胞都有细胞壁,如最小的原核生物——支原体的细胞就没有细胞壁,是典型的没有细胞壁的原核细胞。

细菌示意图 蓝藻示意图 支原体示意图

原核生物:是指细胞结构处于原始阶段的生物个体,即具有一般的细胞形态,而无明显的

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细胞核的生物。其主要特点:①细胞内的核物质如DNA等分散于细胞质中(但是通常集中于某一区域),故细胞质内同时具有DNA和RNA;②无核膜,因而无典型的细胞核;③细胞质内无线粒体、高尔基复合体和内质网等细胞器;④鞭毛结构简单,为单丝;⑤DNA不与RNA或蛋白质结合,转录和翻译出现于同一时间和位置。多为异养型。主要类群是细菌和蓝藻,还有放线菌、支原体、衣原体等。细菌名称中一般带有?细菌?、?杆菌?、?球菌?、?螺旋菌?、?弧菌?等字样(?乳酸菌?是?乳酸杆菌?的简称)。原核生物的新陈代谢类型主要是异养厌氧型;另外,光合细菌为自养厌氧型(其虽没有叶绿体,但其细胞质中有能进行光合作用的光合色素和相关的酶,可进行光能自养);化能合成细菌为自养需氧型(其虽没有线粒体,但其细胞质中含有能进行有氧呼吸的酶,有氧呼吸在细胞膜上进行);蓝藻是自养(光合)需氧型。原核生物的生殖方式为无性生殖(分裂生殖),其分裂方式为?二分裂?。原核生物的遗传物质是DNA,其遗传不遵循孟德尔遗传定律,其可遗传变异的来源只有基因突变。

蓝藻:又称蓝绿藻,地球上最早出现的生物之一。常见的种类有色球藻、念珠藻、地木耳、

发藻等。蓝藻无真正的细胞核,属于原核生物,其遗传物质是一个环形双链DNA,没有组蛋白与之相结合。细胞质内有大叶绿体、线粒体、高尔基体和内质网细胞内含叶绿素a,能进行光合作用氧是蓝藻与光合细菌的主要不同之胡萝卜素、叶黄素、大量的藻蓝素及多数蓝藻呈蓝绿色,有的呈红色或黄具鞭毛,藻体有单细胞的、群体的和

量核糖体,但无等细胞器。蓝藻并放出氧气,放处。蓝藻还含有藻红素等,所以褐色。蓝藻都不丝状体的。蓝藻

都没有有性生殖,单细胞体和群体的蓝藻,主要以细胞分裂方式进行营养生殖;丝状体除细胞分裂外,还靠藻殖段断离,丝体条数增多;极少数种类可以产生孢子,进行无性生殖。蓝藻生命力极强,可生活在淡水、海水、潮湿的岩石、土壤,甚至树干上;而且在极热、极冷或非常干燥的气候环境中均能生存。有些蓝藻是名贵食品(如发菜),有的蓝藻死后沉积海底形成藻礁,以作为建筑材料,固氮蓝藻能提高土壤肥力。蓝藻有时也造成危害,如形成“赤潮”,使水质发臭,蓝藻死亡分解后产生的毒素直接危害水产养殖业。

细胞的显微结构:是指在普通光学显微镜中能够观察到的细胞结构。细胞生物学有各种

各样的研究方法。观察、分析则是细胞研究的基本方法。显微镜是用于细胞观察的主要工具,目前使用的显微镜有普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜和电子显微镜等。各种显微镜识别微观物象的能力叫做分辨力。普通光学显微镜的最大放大倍数为1000~1500倍,能够分辨两个点之间的最小距是0.2微米,小于这个距离就不能分辨。所以,一般认为普通光学显微镜的分辨力极限约为0.2微米。细胞

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中的结构如染色体、叶绿体、线粒体、中心体、核仁等结构的大小均超过0.2微米,用普通光学显微镜都能看到,因而这些结构属于细胞的显微结构。从外到内植物细胞为:细胞壁、细胞膜、细胞质(液泡)、细胞核等;动物细胞为:细胞膜、细胞质、细胞核。

细胞的亚显微结构:是指在电子显微镜下看到

更加细微的细胞结构。电子显微镜是一种高仪器,利用高速运动的电子束代替光线,用学显微镜的玻璃透镜,使电子束汇聚折射、一种显微镜。它的基本原理是在一个高度的电子枪发射电子束,通过被研究的样品,经放大,在荧光屏上显示一放大的物像。它的

的细胞结构,是度精密分析的磁透镜代替光偏转而成像的真空系统中,用电子透镜聚焦放大倍数比光

学显微镜高出几百倍,目前通用式电子显微镜的放大倍数可达80万倍以上,其分辨率为1.4-2埃。可看到病毒、单个分子等。广泛用于生物学、医学、金属物理学、高分子化学、微电子学等各个领域的研究工作。对于高中生物学而言,凡是图象中表示出了具体的细胞结构的细胞结构图,一般就是电子显微镜下的亚显微结构,而没有表示出具体细胞内部结构的细胞结构图,一般是光学显微镜下的显微结构。

植物细胞、动物细胞亚显微结构示意图

根据细胞图象判断细胞的结构和细胞的种类:

原生质:是指细胞内的生命物质,主要成分是蛋白质、核酸和脂质。原生质分化成构成细

胞的生命结构——细胞膜、细胞质、细胞核(植物细胞的细胞壁不是原生质分化而来的,其构成物质也不是生命物质)。一个动物细胞就是一团原生质,植物细胞由原生质和细胞壁组成。

细胞壁:是植物细胞和原核细胞共有的结构,动物细胞没有细胞壁。构成植物细胞细胞壁

的主要化学成分是纤维素和果胶。细胞壁对物质出入细胞没有选择性,是一种全透性

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的结构。其主要作用是支持和保护,维持植物细胞的形态。构成原核细胞细胞壁的主要成分是肽聚糖。原核生物中支原体没有细胞壁。

细胞膜:是围绕在细胞外的薄膜,又称原生质膜或质膜,是所有细胞共有的结构。细胞膜

厚度约60—100A°(埃),是细胞间或细胞与外界环境间的分界,维持着细胞内外环境的差别。构成细胞膜的化学成分主要是蛋白质和磷脂,还有少量糖类物质。在电子显微镜下,细胞膜显示出三层结构,磷脂以双分子层的形式构成细胞膜的基本支架,蛋白质分子或附着、或镶嵌、或贯穿磷脂双分子层,其外层蛋白质分子与多糖结合成糖蛋白(起细胞识别、信息传递、免疫等作用。可以通过糖蛋白存在的位置判断细胞膜的内、外表面)。构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是可以流动的(磷脂分子进行横向运动,蛋白质分子进行横向和纵向运动),使细胞膜表现出具有一定的流动性的结构特点(这是细胞融合、内吞、外排等的结构基础)。细胞膜的功能:①使细胞内外环境隔开,造成稳定的内环境,具有保护作用。②控制着细胞内外物质的交换作用是细胞膜的主要功能。物质交换的方式主要是:自由扩散和主动运输。细胞膜在功能上表现出选择透过性的功能特点(根据细胞生命活动的需要,有选择地吸收或排出某种物质)。其选择透过性的物质基础是:膜结构中作为物质运输的载体的蛋白质分子(载体)的种类和数量。物质通过细胞膜出入细胞的方式主要是:小分子物质通过“被动运输(包括自由扩散和协助扩散)和主动运输” ,大分子物质和颗粒状结构通过“内吞和外排”。③膜上有许多酶,是细胞代谢进行的重要部位。例如膜上的球蛋白与多糖结合成糖蛋白使细胞不致被周围的酶所消化;有些糖蛋白是抗原,具有高度的异性。例如人的血型,就是由红细胞膜上糖蛋白的糖支链所决定,如去掉这些糖支链,则就可以进行不同血型间的输血。细胞膜的生理机能十分活跃。过膜的物质运输方式有自由扩散、协助扩散、主动运输和内吞外排(胞吐)等形式。细胞膜还是一种通讯系统,细胞膜与神经传导、激素作用有关;此外对能量转换、免疫防御、细胞癌变等方面都起着十分重要的作用。

离子泵:是膜运输蛋白之一。也看作一类特殊的载体蛋白,能使特定的离子逆电化学梯度

穿过质膜,同时消耗ATP,属于主动运输。离子泵本质是受外能驱动的可逆性ATP酶。外能可以是电化学梯度能、光能等。被活化的离子泵水解ATP,与水解产物磷酸根结

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