非細(xì)胞生物.與細(xì)胞生物docx.doc

一、 非細(xì)胞生物病毒病毒是一種具有細(xì)胞感染性的亞顯微粒子，它實(shí)際上就是由一個(gè)保護(hù)性的外殼包裹的一段DNA或者RNA，借由感染的機(jī)制。這些簡(jiǎn)單的生物體可以利用宿主的細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行自我復(fù)制，1 但無法獨(dú)立生長(zhǎng)和復(fù)制。同時(shí)，也能在細(xì)胞外保持極強(qiáng)的生命力。病毒可以感染所有的具有細(xì)胞的生命體。第一個(gè)已知的病毒是煙草花葉病毒，由馬丁烏斯貝杰林克于1899年發(fā)現(xiàn)并命名，2 如今已有超過5000種類型的病毒得到鑒定。3 研究病毒的科學(xué)被稱為病毒學(xué)，是微生物學(xué)的一個(gè)分支。病毒由兩到三個(gè)成份組成：病毒都含有遺傳物質(zhì)（RNA或DNA，只由蛋白質(zhì)組成的朊病毒并不屬于病毒4）；所有的病毒也都有由蛋白質(zhì)形成的衣殼，用來包裹和保護(hù)其中的遺傳物質(zhì)；此外，部分病毒在到達(dá)細(xì)胞表面時(shí)能夠形成脂質(zhì)的包膜環(huán)繞在外。病毒的形態(tài)各異，從簡(jiǎn)單的螺旋形和正二十面體形到復(fù)合型結(jié)構(gòu)。病毒顆粒大約是細(xì)菌大小的百分之一。5 病毒的起源目前尚不清楚，不同的病毒可能起源于不同的機(jī)制：部分病毒可能起源于質(zhì)粒（一種環(huán)狀的DNA，可以在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并在細(xì)胞間進(jìn)行轉(zhuǎn)移），而其他一些則可能起源于細(xì)菌。病毒的傳播方式多種多樣，不同類型的病毒采用不同的方法。例如，植物病毒可以通過以植物汁液為生的昆蟲，如蚜蟲，來在植物間進(jìn)行傳播；而動(dòng)物病毒可以通過蚊蟲叮咬而得以傳播。這些攜帶病毒的生物體被稱為“載體”。流感病毒可以經(jīng)由咳嗽和打噴嚏來傳播；諾羅病毒則可以通過手足口途徑來傳播，即通過接觸帶有病毒的手、食物和水；輪狀病毒常常是通過接觸受感染的兒童而直接傳播的；此外，艾滋病毒則可以通過性接觸來傳播。并非所有的病毒都會(huì)導(dǎo)致疾病，因?yàn)樵S多病毒的復(fù)制并不會(huì)對(duì)受感染的器官產(chǎn)生明顯的傷害。一些病毒，如艾滋病毒，可以與人體長(zhǎng)時(shí)間共存，并且依然能保持感染性而不受到宿主免疫系統(tǒng)的影響，即“病毒持續(xù)感染”（viral persistence）。6 但在通常情況下，病毒感染能夠引發(fā)免疫反應(yīng)，消滅入侵的病毒。而這些免疫反應(yīng)能夠通過注射疫苗來產(chǎn)生，從而使接種疫苗的人或動(dòng)物能夠終生對(duì)相應(yīng)的病毒免疫。像細(xì)菌這樣的微生物也具有抵御病毒感染的機(jī)制，如限制修飾系統(tǒng)。7抗生素對(duì)病毒沒有任何作用，但抗病毒藥物已經(jīng)被研發(fā)出來用于治療病毒感染。8二、細(xì)胞生物 古菌域 細(xì)菌域 真核域o 真菌界o 原生生物界o 植物界o 動(dòng)物界細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞是生物體的構(gòu)造和生理的基本單位，卻不能因此認(rèn)為所有的生物細(xì)胞都相同，即使在同一個(gè)個(gè)體內(nèi)，也有因?yàn)榉只a(chǎn)生各式各樣外觀與功能不同的細(xì)胞，即使相同種類的細(xì)胞，也可能正在執(zhí)行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構(gòu)造。細(xì)胞壁分類在細(xì)菌、真菌、植物的生物，其組成的細(xì)胞都具有細(xì)胞壁（cell wall），而原生生物則有一部分的生物體具有此構(gòu)造，但是動(dòng)物沒有。細(xì)胞壁是由細(xì)胞質(zhì)的分泌物構(gòu)成，在電子顯微鏡的發(fā)明之后，有許多的研究因此可以讓人們知道，其成分與組成。而細(xì)胞壁可以保護(hù)細(xì)胞減少外界傷害、維持形狀，并且避免因?yàn)樗诌^多而脹破。 植物細(xì)胞壁主要成分是纖維素，經(jīng)過有系統(tǒng)的編織形成網(wǎng)狀的外壁。可分為中膠層、初生細(xì)胞壁、次生細(xì)胞壁。中膠層是植物細(xì)胞剛分裂完成的子細(xì)胞之間，最先形成的間隔，主要成份是果膠質(zhì)（一種多糖類），隨后在中膠層兩側(cè)形成初生細(xì)胞壁，初生細(xì)胞壁主要由果膠質(zhì)、木質(zhì)素和少量的蛋白質(zhì)構(gòu)成。次生細(xì)胞壁主要由纖維素組成的纖維排列而成，如同一條一條的線以接近直角的方式排列，再以木質(zhì)素等多糖類黏接。 真菌細(xì)胞壁則是由幾丁質(zhì)、纖維素等多糖類組成，其中幾丁質(zhì)是含有碳水化合物和氨，性柔軟，有彈性，與鈣鹽混雜則硬化，形成節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼。幾丁質(zhì)不溶于水、酒精、弱酸和弱堿等液體，有保護(hù)功能。 細(xì)菌細(xì)胞壁組成以肽聚糖為主。細(xì)胞膜細(xì)胞膜（cell membrane）為細(xì)胞與環(huán)境之間以及胞器與細(xì)胞質(zhì)之間的分界，能夠調(diào)節(jié)物質(zhì)的進(jìn)出，而膜上的蛋白質(zhì)有許多種類，有的可以適時(shí)協(xié)助物質(zhì)進(jìn)出，有的能夠傳遞訊息，有的則負(fù)責(zé)防御（免疫系統(tǒng)）的功能。細(xì)胞膜（又稱原生質(zhì)膜）為細(xì)胞結(jié)構(gòu)中分隔細(xì)胞內(nèi)、外不同介質(zhì)和組成成份的界面。原生質(zhì)膜普遍認(rèn)為由磷脂質(zhì)雙層分子作為基本單位重復(fù)而成，其上鑲嵌有各種類型的膜蛋白以及與膜蛋白結(jié)合的糖和糖脂。 原生質(zhì)膜是細(xì)胞與周圍環(huán)境和細(xì)胞與細(xì)胞間進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的重要通道。原生質(zhì)膜通過其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性質(zhì)，達(dá)到有選擇性的，可調(diào)控的物質(zhì)運(yùn)輸作用。 更詳細(xì)的歷史、微觀構(gòu)造請(qǐng)參考細(xì)胞膜。細(xì)胞質(zhì)(Cytoplasm)細(xì)胞膜就像一個(gè)塑膠袋一樣，裝著滿滿的液狀、膠體狀的細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)，可粗略分為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和胞器。細(xì)胞質(zhì)含有維持生命現(xiàn)象所需要的基本物質(zhì)，例如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的核糖核酸，因此也是整個(gè)細(xì)胞運(yùn)作的主要場(chǎng)所，透過細(xì)胞膜外接收的訊息、細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)，共同調(diào)節(jié)基因的表現(xiàn)，影響生理活動(dòng)。另外，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部也有多種網(wǎng)狀構(gòu)造，稱為細(xì)胞骨架(Cytoskeleton)，可以協(xié)助維持細(xì)胞形狀，也能引導(dǎo)內(nèi)部物質(zhì)的移動(dòng)，一些細(xì)胞骨架會(huì)于細(xì)胞分裂時(shí)，形成可以透過染色而觀察的紡錘絲，有一些骨架更能幫助細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞核 (Nucleus)具有雙層膜的胞器，細(xì)胞核是橾控整個(gè)細(xì)胞的控掣站，主要攜帶遺傳物質(zhì)(DNA)，包括染色體（Chromosomes，脫氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白質(zhì)）、核糖核酸等，核膜上有許多小孔稱做核孔，由數(shù)十種特殊的蛋白組成特別的構(gòu)造，容許一些物質(zhì)自由通過，但是分子量很大的核糖核酸、蛋白質(zhì)就必須依賴這些蛋白輔助，以消耗能量的主動(dòng)運(yùn)輸，來往于細(xì)胞質(zhì)跟細(xì)胞核之間。細(xì)胞分裂的期間可以看到細(xì)胞核中最顯著的構(gòu)造核仁，其組成為核糖體RNA，以及合成核糖體所需的蛋白質(zhì)。除核仁外，細(xì)胞核中還有許多其它核細(xì)胞器，如柯浩體（Cajal body), PML體等。 有趣的是，有些細(xì)胞為了執(zhí)行特別的工作而沒有細(xì)胞核：哺乳綱動(dòng)物的紅細(xì)胞，為了減少攜帶的氧氣，被紅細(xì)胞本身消耗，而成熟后就沒有細(xì)胞核；植物則以篩管、導(dǎo)管、假導(dǎo)管為了運(yùn)輸功能，成熟后沒有細(xì)胞核。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmic reticulum)有一部分的細(xì)胞核核膜會(huì)向細(xì)胞質(zhì)延伸，形成許多相通的小管與囊袋，構(gòu)成迷宮狀的網(wǎng)絡(luò)，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上附著著核糖體(Ribosomes)，稱為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Rough Endoplasmic reticulum)，其他的部分則稱為平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Smooth Endoplasmic reticulum)。而平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有特殊的酶系統(tǒng)，負(fù)責(zé)合成脂質(zhì)，也能夠氧化有毒物質(zhì)以減低毒性，在肝臟協(xié)助可調(diào)節(jié)血糖，在肌肉細(xì)胞可儲(chǔ)存許多鈣離子協(xié)助肌肉收縮；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)則和蛋白質(zhì)的合成有密切關(guān)聯(lián)，附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體所制造的蛋白質(zhì)，主要運(yùn)送到膜上，或是分泌出細(xì)胞之外。核糖體 (Ribosomes)負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì)的胞器，由大、小兩個(gè)次單元組成，次單元之中有核糖體RNA和核糖體特有的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)中，接受細(xì)胞核的遺傳訊息、細(xì)胞外的刺激訊息，以合成蛋白質(zhì)，可分為游離核糖體(Free ribosomes)與附著核糖體(Bound ribosomes)，前者所制造之蛋白質(zhì)專用于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部（不含胞器內(nèi)部），后者則先經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔修飾，以小囊泡運(yùn)輸?shù)礁郀柣w(Golgi apparatus)做進(jìn)一步的分類與修飾，完成的蛋白質(zhì)主要包裝在胞器之中、運(yùn)到膜上、或是運(yùn)出細(xì)胞之外。核仁（nucleolus）是真核細(xì)胞間期核中最明顯的結(jié)構(gòu)。它位于細(xì)胞核中。為生殖做出了貢獻(xiàn)，并聚集著核糖體。曾經(jīng)集合的核糖體從細(xì)胞核中出來，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。對(duì)核仁結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)和功能的研究,不僅為早期細(xì)胞學(xué)家所密切注意,而且在20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)核仁的重要功能以后,也一直受到各相關(guān)領(lǐng)域研究者的高度重視。在光鏡下的染過色的細(xì)胞內(nèi),或者相差顯微鏡下的活細(xì)胞中,或者分離細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi),都容易看到核仁,它通常是單一的或者多個(gè)勻質(zhì)的球形小體，呈中圓形或橢圓形的顆粒狀結(jié)構(gòu)，沒有外膜。高爾基體 (Golgi bodies)高爾基體，是好幾個(gè)扁平的囊袋相疊而成，而且有固定的方向性，彼此之間并不相通。主要負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)的修飾、分類與輸送，從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)被包在小囊泡中首先送到高爾基體，在這里一些酶會(huì)將蛋白質(zhì)修飾，例如加上一段特別的糖類標(biāo)記，而許多脂質(zhì)、糖類也會(huì)在這里合成并且修飾，隨后再利用小囊泡(vesicles)往外運(yùn)輸。溶體 (Lysosomes)溶體，又稱“溶酶體”是單層膜的囊狀胞器，內(nèi)部含有數(shù)十種從高爾基體送來的水解酶(hydrolytic enzymes)，這些酶（或是稱做酵素）在弱酸的環(huán)境之下（通常為PH值5.0）能有效分解生命所需的有機(jī)物質(zhì)，許多透過細(xì)胞吞噬的物質(zhì)，會(huì)先形成食泡(Food vacuole)，然后跟溶體融合并且進(jìn)行消化。另外溶體也對(duì)老舊、損壞的胞器和細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行分解，產(chǎn)生的小分子隨后可再次被細(xì)胞利用，一旦溶體破裂釋放出水解酶，細(xì)胞就會(huì)被分解，許多細(xì)胞凋亡的程序都與溶體有關(guān)，例如：蝌蚪變成青蛙尾巴的消失、人類胚胎手指的形成。液泡（Vacuole）這是另一種囊狀的單層膜胞器，在細(xì)胞中扮演不同角色，形狀可大可小。通常植物的液泡較大。在原生動(dòng)物，例如草履蟲，液泡扮演伸縮泡的功能，將過多的水分收集并排出體外；大多數(shù)植物細(xì)胞液泡在細(xì)胞成熟后，占有大部分的細(xì)胞體積，可以儲(chǔ)存水分、存放色素，有些種類植物的液泡更能夠協(xié)助光合作用的進(jìn)行，另外液泡也有一個(gè)很大的功能：協(xié)助細(xì)胞往大體積的方向演化同時(shí)，能夠使得細(xì)胞質(zhì)的表面積變大，有利物質(zhì)交換。線粒體(Mitochondria)線粒體，又稱“線粒體”之所以如此稱呼，是因?yàn)樵陲@微鏡下有兩類主要的外觀，是一種雙層膜的胞器，外膜平滑，內(nèi)膜則朝內(nèi)部形成皺折狀的構(gòu)造稱為折襞，目的是為了增加生理作用的表面積，折襞之間充滿基質(zhì)，其中有許多的代謝反應(yīng)進(jìn)行。整個(gè)線粒體主要協(xié)助細(xì)胞呼吸(cellular respiration），并且產(chǎn)生細(xì)胞使用能量最直接的形式，三磷酸腺苷。特別的是線粒體有自己的遺傳分子，與細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)不同，只遺傳到這個(gè)胞器的子代胞器，而不是子代細(xì)胞，能夠讓線粒體自我分裂增殖，制造本身需要的一些蛋白質(zhì)，但是仍有一些調(diào)節(jié)控制的過程受到細(xì)胞核的影響，更重要的是，線粒體基因只在