細胞生物學講義(翟中和－高教版)

ChapterIIntroduction

一、教學目的和要求：

通過對本節(jié)的學習主要使學生掌握如下知識內容：細胞生物學的研究內容和現(xiàn)狀；細胞生物學研究的總趨

勢和重點領域；細胞學與細胞生物學發(fā)展簡史：細胞生物學的學習方法。

讓學生適應從宏觀和微觀兩種思維視角看待生物科學；認識到應以聯(lián)系地眼光看待生物科學的各學科。

激發(fā)學生對本學科的喜愛、對科學的探索及奮發(fā)向上的精神。

二、教材分析：

1.概述：緒論部分的教學在整個學期的教學中有著關鍵的地位，它決定著學生能否科學的態(tài)度認識本

學科、能否以科學的方法學習本學科。選用教材在緒論部分內容較為豐滿但稍顯枯燥；偏重于對本學科認識方

面的介紹，略于對科學精神的激發(fā)。

2.教學重點：細胞生物學的研究內容和現(xiàn)狀；細胞生物學研究的總趨勢和重點領域；細胞學與細胞生

物學發(fā)展簡史。

3.教學難點：細胞生物學研究的總趨勢和重點領域。

三、教學設想：

1.教材處理：綜合其它國內外教材補充相應內容；教學過程中加強科學史的介紹：引入本學科最新的

發(fā)展動態(tài)：

2.教學方法：主要采用講授法，輔以討論、提問。

3.教具：CAI課件

四、教學內容：(2學時)

1Content&ActualityofCellBiology

1.1CellBiology&BiologicalScience

細胞生物學(CellBiology)：運用近代物理學和化學的技術成就以及分子生物學的概念與方法，從顯微水平、

亞顯微水平和分子水平三個層次上，研究細胞的結構、功能及各種生命活動規(guī)律。

生命的層次：

1925,生物學大師E.B.Wilson說：“許久以來，大家就明確，一切生物學問題的答案最終都要到細胞中去尋找。

因為所有生物體都是，或曾經(jīng)是，一個細胞。”

細胞不同于非生命界的任何結構單位，細胞最獨特的屬性就是它是一個能獨立生存，進行自我調節(jié)的開放體系，

它在同外界進行物質、能量、信息交換的條件下，處于動態(tài)平衡之中。因此，所謂生命實質上即是細胞屬性的

體現(xiàn)。摘之《分子細胞生物學》第二版，韓貽仁主編，1。(A)

細胞是生活有機體的一個結構和功能的基本單位，正像原子是化學結構的基本單位一樣。細胞以下層次的結構，

只能表現(xiàn)出生命現(xiàn)象，而不能單獨構成生命單位。摘自《細胞生物學》第二版，汪里仁，薛紹白，柳惠圖主編

(B)

細胞生物學在現(xiàn)代生物學中的地位：

細胞生物學是現(xiàn)代生物學的基礎學科，是生物學各學科在細胞水平的統(tǒng)一。它的研究對象是細胞，恰恰由于細

胞在生命界中的獨特屬性，這就不能不使CellBiology在生命科學中占有核心地位。

我國基礎科學發(fā)展規(guī)劃中，把細胞生物學、分子生物學、神經(jīng)生物學、生態(tài)學并列

為生命科學的四大基礎學科。

討論：CellBiology&MolecularBiology

1.2Mainconten

細胞生物學研究和教學內容?般可分為細胞結構功能與細胞重要生命活動兩個基本部分，但它們又是不能

截然分開的。在現(xiàn)代生物學的教科書中細胞重要生命活動的知識所占比重越來越大。

當前，細胞生物學的研究內容主要包括以下諸方面：

（-）細胞核、染色體以及基因表達的研究

細胞核是遺傳物質DNA貯存的場所，也是遺傳信息轉錄為mRNA、rRNA與tRNA的場所。染色質與染

色體是遺傳物質的載體，核仁是轉錄rRNA與裝配核糖體亞單位的具體場所。細胞核、染色體與核仁的結構與

功能的研究是揭示基因表達及其調節(jié)的基礎。

（二）生物膜與細胞器的研究

幾十年來，生物膜研究的主要內容是膜的結構模型4物質的跨膜運輸機理。磷脂雙分子層與膜蛋白的相互

關系是研究生物膜結構與功能的重要內容。近年來，在膜的識別與受體效應、蛋白質分子跨膜運動等方面取得

了巨大進展。

（三）細胞骨架體系的研究

細胞骨架體系的研究在細胞生物學中是一個比較新的、發(fā)展中的研究領域。廣義的細胞骨架概念應該包括

細胞質骨架與核骨架兩大部分。

近來發(fā)現(xiàn)細胞骨架與一系列重要生命活動，諸如細胞內大分子的運輸與細胞器的運動、細胞信息的傳遞、

基因表達與大分廣加工等均有密切關系。

（四）細胞增殖及其調控

?切動植物的生長與發(fā)育都是通過細胞的增殖與分化來實現(xiàn)的。研究細胞增殖的基本規(guī)律及其調控機理不

僅是控制生物生長與發(fā)育的基礎，而且是研究癌變發(fā)生及逆轉的重要途徑。目前國際匕研究細胞增殖的調控主

要從兩方面進行：-是從環(huán)境中與有機體中尋找控制細胞增殖的因廣，以及闡明它們的作用機制。二是尋找控

制細胞增殖的關鍵性基因，并通過調節(jié)基因產(chǎn)物來控制細胞的增殖。

（五）細胞分化及其調控

細胞分化是生物發(fā)育的基礎。近年，細胞分化的研究已愈來愈顯示其重要性，也是細胞生物學、發(fā)育生物

學與遺傳學的重要會合點。近代生物科學的發(fā)展，尤其是分子生物學技術的建立已為細胞分化機理的研究準備

了良好的基礎，也是近年發(fā)育生物學蓬勃發(fā)展的重要原因.

（六）細胞的衰老與凋亡

細胞衰老的研究是研究人與動植物壽命的基礎，但細胞的衰老與有機體的衰老又是不同的概念。

（七）細胞的起源與進化

細胞起源與進化的研究是重要的理論問題，也是難度很大的研究課題，我們應該十分尊重先驅科學家在這

一領域所取得的成果。

（八）細胞工程

細胞工程是細胞生物學與遺傳學的交叉領域，這種改造細胞的技術是生物工程技術的重要組成部分。它不

僅對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥實踐有重要意義，而且對細胞生命活動規(guī)律的認識也是一種重要途徑與手段。

細胞工程能使不同種細胞的基因或基因組用人工方法重組到雜交細胞中，或者使基因與基因組山一種細胞

轉移到另一種細胞中，并使越過種的障礙的轉移成為可能，由此人們開始探索人工創(chuàng)造新的遺傳型細胞的嘗試。

還應該說明，為前細胞生物學研究的范疇遠不止以上的內容，如細胞外法質、細胞通訊、細胞社會學與細

胞免疫學等研究近年也有較快的發(fā)展。

1.3Researchdirection&maindomain

（一）當前細胞生物學研究中的三大基本問題

1.細胞內的基因組是如何在時間與空間上有序表達的？

2.基因表達的產(chǎn)物（主要是結構蛋白）是如何逐級裝配成能行使生命活動的基本結果體系及各種細胞

器的？

3.基因表達的產(chǎn)物（主要是活性蛋白）如何調節(jié)細胞最重要的生命活動過程的？

（二）當前細胞基本生命活動研究的若干重大課題

1.染色體DNA與蛋白質相互作用關系——主要是非組蛋白對基因組的作用。

2.細胞增殖、分化、凋亡的相互關系及其調控。

3.細胞信號轉導的研究。

4.細胞結構體系的裝配。

2HistoryofCytology&CellBiology

從研究內容來看細胞生物學的發(fā)展可分為三個層次，即：顯微水平、超微水平和分子水平。從時間縱軸來

看細胞生物學的歷史大致可以劃分為四個主要的階段：

第一階段：從16世紀末一19世紀30年代，是細胞發(fā)現(xiàn)和細胞知識的積累階段。

第二階段：從19世紀30年代一20世紀中期，細胞學說形成后，主要進行細胞顯微形態(tài)的研究。

第三階段：從20世紀30年代一70年代，以細胞超微結構、核型、帶型研究為主要內容。

第四階段：從20世紀70年代分子克隆技術的成熟到當前，細胞生物學與分子生物學的結合愈來愈緊密，

基因調控、信號轉導、細胞分化和凋亡、腫瘤生物學等領域成為當前的主流研究內容。

細胞學與細胞生物學發(fā)展的歷史大致可以劃分為以下幾個階段：

2.1Discoveryofcell&FoundationofCellTheory

2.1.1顯微鏡的發(fā)明與細胞的發(fā)現(xiàn)

1.1590荷蘭眼鏡制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一臺復式顯微鏡，盡管其放大倍數(shù)不超過

10倍，但具有劃時代的意義。

2.1665英國人RobertHook用自己設計與制造的顯微鏡（放大倍數(shù)為40-140倍，）觀察了軟木（棟樹

皮）的薄片，第一次描述了植物細胞的構造，并首次用拉丁文cella（小室）這個詞來稱呼他所看到的類似蜂巢的

極小的封閉狀小室（實際上只是觀察到到纖維質的細胞壁）。胡克有關細胞的首次描述是在他的著作《顯微圖譜》

一書中于1665年發(fā)表的。因此人們也就認為細胞的發(fā)現(xiàn)是在1665年。

3.1672,1682英國人NehemaihGrew出版了兩卷植物顯微圖譜，注意到了植物細胞中細胞壁與細胞質

的區(qū)別。

4.1680荷蘭人A.vanLeeuwenhoek成為皇家學會會員，?生中制作了200多臺顯微鏡和500多個鏡

頭。他是第一個看到活細胞的人，觀察過原生動物、人類精子、蛙魚的紅細胞、牙垢中的細菌等等。

5.1752英國望遠鏡商人J.Dollond發(fā)明消色差顯微鏡。

6.1812蘇格蘭人D.Brewster發(fā)明油浸物鏡，并改進了體視顯微鏡。

7.1886德國人ErnstAbbe發(fā)明復消差顯微鏡，并改進了油浸物鏡，至此普通光學顯微鏡技術基本成

熟。

8.1932德國人M.Knoll和E.A.F.Ruska描述了一臺最初的用子顯微鏡，1940年美國和德國制造出

分辨力為0.2nm的商品電鏡。

9.1932荷蘭籍德國人F.Zernike成功設計了相差顯微鏡(phasecontrastmicroscope),并因此獲19

53年諾貝爾物理獎。

10.1981瑞士人GBinnig和H.Roherl在BM蘇黎世實驗中心(ZurichResearchCenter)發(fā)明了掃

描隧道顯微鏡而與電鏡發(fā)明者Ruska同獲1986年度的諾貝爾物理學獎。

2.1.2細胞學說的創(chuàng)立及其意義

在十九世紀以前許多學者的工作都著眼于細胞的顯微結構方面，從事形態(tài)上的描述，而對各種有機體中

出現(xiàn)細胞的意義一直沒有作出理論的概括，直到19世紀30年代德國人施萊登MatthiasJacobSchleiden、

施旺TheodarSchwann提出：一切植物、動物都是山細胞組成的，細胞是一切動植物的基本單位。這一學說

即“細胞學說(CellTheory)",在19世紀已有不少科學家的工作對細胞學說的創(chuàng)立做出了很大的貢獻，如：

1.Jean-BaptistedeLamark(1744-1829),獲得性遺傳理論的創(chuàng)始人，法國退伍陸軍中尉，50歲成為

巴黎動物學教授，1909年他認為只有具有細胞的機體，才有生命。"Ithasbeenrecognizedforalongtime

thatthemembraneswhichformtheenvelopesofthebrain,ofthenerves,ofvessels,ofallkinds

ofglands,ofviscera,ofmusclesandtheirfibers,andeventheskinofthebodyareingeneralthe

productionsofcellulartissue□Butnoone,sofarasIknow,hasyetperceivedthatcellulartissue

isthegeneralmatrixofallorganizationandthatwithoutthistissuenolivingbodywouldbeableto

exist,norcouldithavebeenformed?！?/p>

2.CharlesBrisseauMilbel(1776-1854),法國植物學家，1802年認為植物的每一部分都有細胞存在，

“theplantiswhollyformedofacontinuouscellularmembranoustissue。Plantsaremadeupofcell

s,allpartsofwhichareincontinuityandformoneandthesamemembranoustissue。"。

3.HenriDutrochet(1776~1847),法國生理學家，1824年進一步描述了細胞的原理，他認為“Allo

rganictissuesareactuallyglobularcellsofexceedingsmallness,whichappeartobeunitedonlyby

simpleadhesiveforces;thusalltissues,allanimal(andplant)organs,areactuallyonlyacellulartis

suevariouslymodifiedQThisuniformityoffinerstructureprovesthatorgansactuallydifferamongthe

mselvesmerelyinthenatureofthesubstancescontainedinthevesicularcellsofwhichtheyareco

mposed”。

4.MatthiasJacobSchleiden(1804~1881),德國植物學教授[1],1938年發(fā)表“植物發(fā)生論"(Beit苗g

ezurPhytogenesis),認為無論怎樣復雜的植物都有形形色色的細胞構成。他認識到了Brown發(fā)現(xiàn)細胞核的

重要意義，這?點Brown本人并未做到，他試圖重建細胞發(fā)育的過程，為此他聰明地選擇了胚胎細胞作為他研

究的起點，他還在細胞中發(fā)現(xiàn)了核仁。

5.TheodorSchwann(1810~1882),德國解剖學教授，?開始就研究Schleiden的細胞形成學說，他完

全接受了這個學說，并把它擴展為所有生命現(xiàn)象的起源和基礎的一般理論。他把Schleiden在植物中的發(fā)現(xiàn)應

用到動物中去，并于1838年提出了“細胞學說"(CellTheory)這個術語；1939年發(fā)表了“關于動植物結構和

生長一致性的顯微研究”。因此細胞學說的創(chuàng)立被認為歸功于Schleiden和Sehwann兩個人，而且年份也被定

到1839年。

Schwann提出：

1)有機體是由細胞構成的；

2)細胞是構成有機體的基本單位。

1855(而非1858)德國人R.Virchow提出“一切細胞來源于細胞“(omniscellulaecellula)的著名

論斷，進一步完善了細胞學說。

把細胞作為生命的一般單位，以及作為動植物界生命現(xiàn)象的共同基礎的這種概念立即受到了普遍的接受。

恩格斯將細胞學說譽為19世紀的三大發(fā)現(xiàn)之一。

2.2PeriodofClassicalCytology

19世紀的最后25年，即1875?1900年，是細胞學的經(jīng)典時期。這個時期在細胞學說的推動下，應用固

定和染色技術，在光學顯微鏡下觀察細胞的形態(tài)結構和細胞的分裂活動，取得了極為豐碩的成果，代表性的成

就有如下幾點。

原生質理論的提出1840年.Pukinje在動物、1846年vonMohl在植物中分別看到了“肉樣質”的

物質，并將其命名為“原生質”(protoplasm)。1861Schultze認為動植物細胞中的原生質具有同樣的意義，

并提出了原生質理論：有機體的組織單位是?小團原生質，這種物質在?般有機體中是相似的，并把細胞明確

地定義為：“細胞是具有細胞核和細胞膜的活物質”。1880年Hanstain提出“原生質體"(protoplast)概念，

把細胞概念演變成由細胞膜包圍著的原生質，原生質分化為細胞核和細胞質。

細胞受精和分裂的研究1875年Hertwig發(fā)現(xiàn)受精卵中兩親本核的合并；1877年Strasburger發(fā)現(xiàn)動物

的受精現(xiàn)象；1883年vanBeneden在動物、1886年Strasburger在植物分別發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂現(xiàn)象；1880

一1882年Flemming在媒蟋幼蟲的組織細胞中發(fā)現(xiàn)了有絲分裂。

一些重要細胞器的發(fā)現(xiàn)1883年vanBeneden和Boveri在動物細胞中發(fā)現(xiàn)了中心體；1888年Wa

Ideyer提出染色體概念；1898年G。哈發(fā)現(xiàn)了高爾基體；同年，線粒體也被正式命名。

在這短短的25年里，取得如此多的成果，除了細胞學說本身的貢獻外，技術革新起著重要的作用。細胞

染色技術、切片技術、顯微技術等的不斷改進和創(chuàng)新保證了科學研究的進步。當然，更重要的是這一時期人才

輩出，他們不斷追求和探索的精神才是細胞學得以發(fā)展的原動力。一一王

2.3PeriodofExperimentalcytology

實驗細胞學時期從1900年到1953年的半個世紀里，細胞學的發(fā)展主要是采用實驗的手段研究細胞學的

問題，將這一時期稱為實驗細胞學(experimentalcytology)時期，其特點是從形態(tài)結構的觀察深入到生理功

能、生物化學、遺傳發(fā)育機制的研究。由于實驗研究不斷同相鄰學科結合、滲透，導致了一些重要分支學科的

建立和發(fā)展：

細胞遺傳學(cytogenetics)o遺傳學和細胞學結合建立了細胞遺傳學，主要是從細胞學的角度，特別是從

染色體的結構和功能以及染色體和其他細胞器的關系來研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機制。

細胞生理學(Cytophysiology)。細胞學同生理學結合建立了細胞生理學，主要研究內容包括細胞從周圍

環(huán)境中攝取營養(yǎng)的能力、代謝功能、能量的獲取、生長、發(fā)育與繁殖機制以及細胞受環(huán)境的影響而產(chǎn)生適應性

和運動性的活動。細胞的離體培養(yǎng)技術對細胞生理學的研究具有巨大貢獻。

細胞化學(cytochemistry)o細胞學和化學的結合產(chǎn)生了細胞化學，主要是研究細胞結構的化學組成及化

學分子的定位、分布及其生理功能。如1943年Claude用高速離心法從細胞勻漿液中分離線粒體，然后研究

它的化學組成和生理功能并得出結論：線粒體是細胞氧化中心。1924年Feulgen發(fā)明的DNA特殊染色方法一

-Feulgen反應開創(chuàng)了DNA的定性和定量分析。此后發(fā)展了一系列進行細胞內RNA和蛋白質定量分析的方法，

對細胞的核酸和蛋白質代謝活動研究起了極大的促進作用。一一王

2.4NaissanceofCellBiologyanditsdevelopment

50年代以來，電子顯微鏡與超薄切片技術相結合，產(chǎn)生了細胞超微結構學這一新興領域。從50年代中期

至60年代末，細胞超微結構研究所積累的資料，使細胞結構的知識在很大程度上得到了更新，大大加深與拓

寬了對細胞的認識。不僅對已知的細胞結構，諸如線粒體、高爾基體、細胞膜、核膜、核仁、染色質與染色體

結構的了解出現(xiàn)了全新的面貌，而且發(fā)現(xiàn)了一些新的重要的細胞結構，如內質網(wǎng)、核糖體、溶酶體、核孔復合

體與細胞骨架體系等等，為細胞生物學學科早期的形成奠定了良好的基礎。更由于70年代以來，科學家將分

子生物學的概念與技術引進細胞學，為細胞生物學這門學科的最后形成與建立創(chuàng)造了全新的局面?！凹毎飳W”

這個詞終于在60年代出現(xiàn)了。

80年代以來，細胞生物學的主要發(fā)展方向是細胞的分子生物學（或稱分子細胞生物學），也就是說，在分

子水平上探索細胞的基本生命規(guī)律，把細胞看成是物質、能量、信息過程的結合，并在分子水平上深入探索其

生命活動規(guī)律，深刻性與綜合性是細胞生物學進一步發(fā)展的特點。

1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結構模型，標志著分子生物學（molecularbiology）的誕

生。到底是何時產(chǎn)生了細胞生物學，沒有肯定的答案，一般的看法是1965年，Derobetis將其編著的《普通細

胞學》改為《細胞生物學》，標志著細胞生物學的誕生。由于不斷將分『生物學的研究成果和方法引進細胞學，

使細胞學的知識得到了極大的更新。此后，細胞生物學和分子生物學之間相互滲透，相得益彰。

20世紀80年代開始出現(xiàn)的分子細胞生物學（molecularcellbiology）,是細胞生物學的主要發(fā)展方向。

3Thewayyoucanlearnbetter

興趣Interest興趣是最好的老師

預習Preparation請帶著“？”來上課！

懷疑Skeptical-Don'taccepteverythingyoureadasbeingtrue.

抽象Abstract思維與動態(tài)Dynamic思維

同一性Unity和多樣性Divers計y的問題

結構Structure和功能Function的關系

Reference:

GeraldKarp.CellandMolecularBiology:ConceptsandExperiments3rd.Wiley&Sons,2002

韓貽仁.分子細胞生物學科學出版社.2001年03月

翟中和.細胞生物學.高等教育出版社.1995年1月

翟中和.細胞生物學.高等教育出版社.2000年8月

汪望仁.細胞生物學（第二版）.北京師范大學出版社.1998年11月

王金發(fā).細胞生物學.科學出版社..2003年8月

辛華.細胞生物學實驗.科學出版社.2001年02月

楊漢民.細胞生物學實驗（第二版）.高等教育出版社.1997年07月

ChapterIIBasicPropertiesofcells

一、教學目的和要求：

通過對本節(jié)的學習主要使學生掌握如下知識內容：細胞的基本概念；病毒基本知識概要；原核細胞與古核

細胞；真核細胞基本知識概要。

引導學生從科學和哲學兩方面來思索生命和細胞的關系，介紹對細胞概念的一些新思考。

逐漸引導學生用本學科的所學來闡明一些生命現(xiàn)象。

二、教材分析：

概述：本章內容涉及其核細胞、原核細胞、病毒的基本知識的介紹，選用教材在總體內容上編排恰當，但

在個別內容有知識性錯誤和印刷錯誤，在教學中值得注意。

教學重點：真核細胞基本知識概要；真、原核細胞的主要區(qū)別；細胞結構和功能的辯證關系。

教學難點：真、原核細胞的比較。

三、教學設想：

教材處理：對新、難內容重點講解（如：真核細胞的三大結構體系、真核和原核細胞的比較），簡略講解基

礎內容（如病毒和細菌的結構特點）；改正教材錯誤。

教學方法：主要采用講授法和例證法，輔以討論、提問。

教具：CAI課件

四、教學內容：（4學時）

1BasicconceptsofCell

1.1Cell,thebasicunitoflife

Purkinje（1839）用原生質?詞指細胞的全部活性物質，從現(xiàn)代概念來說它包括質膜、細胞質和細胞核（或

擬核）。

1880年Hanstain提出“原生質體"（protoplast）概念，把細胞概念演變成由細胞膜包圍著的原生質，原

生質分化為細胞核和細胞質。

細胞區(qū)別于無機界的主要特征：1.在結構上具有自我裝配的能力；2.在生理活動中具有自我調節(jié)能力；3.

在增殖上具有自我復制的能力。這些特征也可以說是生命的特征，它們的喪失即意味著死亡。一韓p43

我們認為應從以下?些角度去認識細胞作為生命活動基本單位這概念：

（一）一切有機體都由細胞構成，細胞是構成有機體的基本單位

（二）細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位

（三）細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎

（四）細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性

（五）沒有細胞就沒有完整的生命

除了上述的認識外，我們還必須強調，病毒雖然是非細胞形態(tài)均生命體，但它們必須在細胞內才能表現(xiàn)基

本的生命特征（繁殖與遺傳）。因此，就病毒而言，細胞是生命活動的基本單位這一概念也是完全合適的。

1.2CommonnessofallCells

細胞結構的共性：

（I）所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質構成的生物膜，即細胞膜。細胞膜使細胞與周圍

環(huán)境保持相對的獨立性，造成相對穩(wěn)定的細胞內環(huán)境，并通過細胞膜與周圍環(huán)境進行物質交換和信號傳遞。在

較高等的細胞內，細胞膜內陷演化為細胞的內膜體系，構建成各種以膜為基礎的功能專一的細胞器。

（2）所有的細胞都有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復制與轉錄的載體。而非細胞形態(tài)生命體

病毒只有一種核酸，即DNA或RNA作為遺傳信息的載體。

（3）作為蛋白質合成的機器——核糖體，毫無例外地存在于?切細胞內，是任何細胞（除個別非常特化

的細胞外)不可缺少的基本結構，它們在翻譯多肽鏈時，與mRNA形成多聚核糖體。

細胞功能的共性

(1)細胞能夠進行自我增殖和遺傳細胞能夠以一分為二的分裂方式進行增殖，動植物細胞、細菌細胞都

是如此。

(2)細胞都能進行新陳代謝細胞內有機分子的合成和分解反應都是山醐催化的，即細胞的代謝作用是由

酶控制的。細胞代謝包括物質代謝和能量代謝，這也是細胞的基本特性。

(3)細胞都具有運動性所有細胞都具有一定的運動性，包括細胞自身的運動和細胞內的物質運動。

2Viruses

2.1Viruses,livessmallerthancells

病毒(Virus)是?類非細胞形態(tài)的介于生命與非生命形式之間的物質。有以下主要特征：

①個體微小，可通除濾菌器，大多數(shù)必須用電鏡才能看見；

②僅具有種類型的核酸，或DNA或RNA,沒有含兩種核酸的病毒；

③專營細胞內寄生生活；

④具有受體連結蛋白(receptorbindingprotein),與敏感細胞表面的病毒受體連結，進而感染細

胞。

病毒的形態(tài)和結構：病毒的大小?般在10~30nm之間。結構簡單，由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質衣

殼(capsid)所構成，稱核衣殼(nucleocapsid),衣殼有保護病毒核酸不受酶消化的作用。各種病毒所含的遺

傳信息量不同，少的只含有3個基因，多的可達300個不同的基因。

病毒衣殼由一至幾種蛋白組成，組成病毒衣殼的亞單位稱殼微粒(capsomer)o病毒的形成不需要筋的參

加，只要條件具備，核酸和蛋白質便可自我裝配(selfassembly)成病毒。其裝配形式有二十面體對稱、螺旋

對稱和復合對稱三種類型。二十面體對稱型的衣殼蛋白形成二十面體，核酸包在其中；螺旋對稱型的衣殼蛋白

與核酸呈螺旋形排列，核酸交織在其中；復合對稱型為同時具有或不具有兩種對稱性形式的病毒

2.2VirusescanreproduceonlyinCells

吸附(adsorption)：病毒對細胞的感染起始于病毒蛋白質外殼同宿主細胞表面特殊的受體結合，受體分子

是宿主細胞膜或細胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特異性。

侵入(penetration)：病毒吸附到宿主細胞表面之后，將它的核酸注入到宿主細胞內。病毒感染細菌時，

用酶將細菌的細胞壁穿孔后注入病毒核酸；對動物細胞的感染，則是通過胞吞作用，病毒完全被吞入。

復制(replication)：病毒核酸進入細胞后有兩種去向，一是病毒的遺傳物質整合到宿主的基因組中，形成

溶原性病毒；第二種情況是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系進行復制和表達。

成熟(maturation)：一旦病毒的基因進行表達就可合成病毒裝配所需的蛋白質外殼，并將病毒的遺傳物

質包裹起來，形成成熟的病毒顆粒。

釋放(release)：病毒顆粒裝配之后，它們就可從被感染的細胞中釋放出來進入細胞外，并感染新的細胞。

有些病毒釋放時要將被感染的細胞裂解，有些則是通過分泌的方式進入到細胞外。

2.3Itstypes

根據(jù)寄生的宿主不同，病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(即噬菌體)三大類。根據(jù)病毒所含的

核酸的性質和狀態(tài)不同，可將病毒分為6類：

1)雙鏈土DNA-+mRNA-蛋白質，如天花病毒、T-偶數(shù)噬菌體。

2)單鏈+DNA一士DNA~+RNA-蛋白質，如細小DNA病毒。

3)雙鏈土RNA~+mRNAf蛋白質，如呼腸孤病毒。

4)單鏈+RNA--RNA-+RNA-蛋白質脊髓灰質炎病毒。

5)單鏈-RNA—+RNA~蛋白質，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。

6)單鏈+RNA—-DNA~±DNAf+mRNAf蛋白質，即逆轉錄病毒(retrovirus)又稱RNA腫瘤病毒(o

ncornavirus)。

2.3RelationshipsbetweenVirusandcellinEvolution

現(xiàn)在，比較容易接受的觀點是：生物大分子一細胞一病毒。其依據(jù)主要有：

1.所有病毒均為徹底的寄生性。

2.有些病毒的核酸與哺乳動物細胞DNA某些片段的堿基序列十分相似。

3.病毒可以看作是DNA與蛋白質或RNA與蛋白質形成的復合大分子，與細胞內核蛋白分子有相似之

處。

Addition：

(1)冠狀病毒與SARS：

2003年春在我國和世界20多個國家發(fā)生了一種傳染性病毒病，導致嚴重急性呼吸道綜合癥(severacu

terespiratorysyndrome,SARS),即我國所說的非典型肺炎。同年4月16日，WHO正式確認SARS病

毒是SARS的病因，這是一種新型的冠狀病毒。

冠狀病毒科(Coronaviridae)的病毒成員僅感染脊椎動物，可引起人和動物呼吸道卜肖化道、肝臟和神經(jīng)

系統(tǒng)產(chǎn)生疾病。冠狀病毒最早于1937年從雞中分離，1965年Tyrrell和Bynoe首次用有纖毛的胚狀氣管在體

外培養(yǎng)了人的冠狀病毒，約有15個種，不僅感染人，也感染牛、豬、貓、狗等。

冠狀病毒粒子呈球狀，形似冠狀而得名。其直徑為60?220urn,有包膜。包膜上有2?3種糖蛋白。

M蛋白(membraneprotein),是糖蛋白，橫穿包膜，其N端的絲氨酸或蘇氨酸殘基上可以產(chǎn)生糖基化。

M蛋白的作用是出芽和病毒包膜的形成。

S蛋白(spikeprotein),構成長的桿狀包膜突起，S蛋白突起具有多方面的功能，它負責結合敏感細胞

受體，誘導病毒包膜和細胞膜以及細胞之間的膜融合，作為主要抗原刺激機體產(chǎn)生中和抗體和介導細胞免疫反

應。

E蛋白屬包膜蛋白，是一種小的與包膜形成相關的蛋白。

核衣殼蛋白N是一種堿性磷蛋白，具有3個結構域，其中央?yún)^(qū)同基因組RNA結合，形成卷曲的核衣殼螺

旋。N蛋白有兩個方面的功能：一方面與病毒RNA復制有關，另一方面通過與M糖蛋白C端相互作用，可引

起病毒出芽。

HE蛋白即血凝素一酯酶(hemagglutinin—estemse,H),HE蛋白構成包膜的短突起?，F(xiàn)在認為HE可能

與冠狀病毒早期吸附有關。

冠狀病毒基因組為(+)SSRNA長約27?31kb其基因組5'端有帽子結構，3'端有poly(A)尾，緊接帽

子結構之后是60?80個堿基的先導RNA序列和200?500個堿基的非編碼區(qū)。

SARS病毒是種新型的冠狀病毒，目前已發(fā)現(xiàn)有十兒個變種。這種病毒潛伏期2?7天?；颊咄ǔＳ懈?/p>

于38t的發(fā)熱，并會伴有寒戰(zhàn)，或者其他如頭痛、倦怠和肌痛。潛伏期后進入下呼吸道期，患者伴有包括發(fā)熱、

干咳無痰、呼吸困難，甚至低氧血癥(呼吸困難、紫錯。缺氧早期心動過速、血壓升高、嚴重時出現(xiàn)心動過緩、

血壓下降，甚至休克)等綜合征，嚴重患者通常都需要氣管插管或者呼吸機維持。

95%感染SARS病毒的人能夠治愈。人體可以針對病毒產(chǎn)生抗體，表明SARS是可治的，同時也是可

控和可防的。只要依靠科學、保持良好的心態(tài)，人類?定能夠最終戰(zhàn)勝SARS

從細胞生物學的角度，用SAJIS(smileandremainsmile)去戰(zhàn)勝SARS(severeacuterespiratory

syndrome)不失為一種有效的抗擊疾病的好方法。王

(2)viroid

類病毒在結構上比病毒還要簡單，沒有蛋白質外殼，僅為一裸露的RNA分子。山于它們具有感染作用，

類似于病毒，故稱為類病毒(viroid)。它們不能像病毒那樣感染細胞，只有當植物細胞受到損傷，失去了膜屏

障，它們才能在供體植株與受體植株間傳染。例如，馬鈴薯錘管類病毒僅山一個含359個核甘酸的單鏈環(huán)狀R

NA分子組成，鏈內有一些互補序列。分子長約40~50nm,不能制造衣殼蛋白。一一紹興

(3)蛋白質感染因子Prion

1982年S.B.Prusiner以敘利亞倉鼠為實驗材料，發(fā)現(xiàn)羊瘙癢病(scrapie)的病原體是?種蛋白質，

不含核酸，命名為prion,意即PROteinnaceousInfectionONIy,譯為蛋白質感染因子或骯病毒，PrusinerEl

此項發(fā)現(xiàn)更新了醫(yī)學感染的概念，獲1997年的諾貝爾生理與醫(yī)學獎。

羊瘙癢病發(fā)現(xiàn)已有200年的歷史，羊得了這種病就會渾身發(fā)癢，不斷在堅硬物質上搓擦身體，最后死亡。

它是一類傳染性海綿狀腦病(transmissiblespongiformencephalopathies,TSE)。瘋牛病，即牛海綿狀腦病

(bovinespongiformencephalopathy,BSE)也屬于此類疾病，發(fā)現(xiàn)于1986年，是由于牛被喂以由死羊骨

粉制造的飼料而被感染，病牛腦內灰質及神經(jīng)元都有典型的海綿狀退化，出現(xiàn)淀粉樣(amyloid)蛋白沉淀，與

羊瘙癢病相似。同類型的prion也會使鹿、貂及猴子患病，人類也具有類似的疾病。

Prion是?種結構變異的蛋白質，對高溫和蛋白酶均具有較強的抵抗力。它能轉變細胞內的此類正常的蛋

白PrPC(cellularprionprotein),使PrPC發(fā)生結構變異,變?yōu)榫哂兄虏∽饔玫腜rPSc(scrapie-associated

prionprotein)o

PrPC存在于神經(jīng)元、神經(jīng)膠質細胞和其它一些細胞，屬丁糖磷脂酰肌醇錨定蛋白，集中在膜上的脂筏中，

對蛋白酶和高溫敏感，可能和細胞信號轉導有關。

PrPSc與PrPc的級結構相似，均由253-4個氨基酸組成，分子量約33-37KD。純化的Prion經(jīng)傅里葉

變換紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)PrPc的高級結構中具有43%的a螺旋，極少的B折疊(3%),而PrPsc具有34%。

螺旋，43%的B折疊。動物被感染后，發(fā)生錯誤折疊的PrPSc蛋白堆積在腦組織中，形成不溶的淀粉樣蛋白沉

淀，無法被蛋白酶分解，引起神經(jīng)細胞凋亡(Apoptosis)o

編碼PrP蛋白的基因稱為Prnp,該基因位于人第20號染色體的短臂，小鼠第2號染色體。敲除小鼠的P

mp基因，小鼠仍能正常發(fā)育，并對瘙癢病完全免疫，但出生后很快會出現(xiàn)共濟失調、小腦皮層顆粒細胞退化。

目前對蛋白質感染因廣的增殖方式有兩種解釋，?是重折疊模型(refoldingmodel),認為PrPSc分子起

分子伴侶(molecularchaperone)的作用，能與PrPc分子相結合,誘使PrPc轉變成PrPSc,從而形成了Pr

PSc二聚體，于是?個PrPSc分子就變成了2個PrPSc分子，如此倍增不已。另?種解釋是品種模型(Seed

ingmodel),認為PrPc分子本身有向PrPSc轉變的傾向(一種平衡反應)，PrPSc能像晶種一樣，穩(wěn)定PrPc

的構象，形成淀粉樣蛋白沉淀，然后碎裂后又變成新的品種。

蛋白質感染因子的增殖既不是由于基因過分表達，也不是因翻譯量增加，而是由于正常分子的構象發(fā)生轉

變造成的，所以亦稱麻病毒。目前已知的人類PRION疾病主要有:

1.克?雅二氏病(Creutzfeldt-Jakobdisease,CJD)：CruetzfeldtJakob1920年發(fā)現(xiàn)于六例患者,

大多發(fā)生于60歲以上的人，是自身PrP蛋白發(fā)生變異引起的。

2.變異型克?雅氏病(vCJD)：患者都處于以往CJD未曾出現(xiàn)的年齡段，為十兒歲至三十歲的年輕人，是

由于取食病牛產(chǎn)品而感染?；颊呤紫瘸霈F(xiàn)憂郁癥的病狀，繼而不能行走，并呈現(xiàn)精神障礙等癡呆癥狀，最后死

亡。

3.GSS綜合征(Gerstmann-StrausslerScheinkerdisease))：是一種遺傳的的慢性腦病，由Pmp基因

缺陷引起，PrP蛋白的102位亮氨酸被脯氨酸取代或117位的綴氨酸被丙氨酸取代。

4.克魯病(Kuru)：發(fā)現(xiàn)于新幾內亞一個叫Fore的部落，當?shù)厝朔Q作kuru,意即顫抖。病人大多數(shù)是婦

女及小孩，病癥有言語含糊及無意識地狂笑，最后不省人事并死亡。一名美國醫(yī)生D.C.Gajdusek到了當?shù)兀?/p>

發(fā)現(xiàn)那里的婦女及小孩具有吃死者尸體的習慣，結果受到感染。

5.致死性家族性失眠癥(Fatalfamilialinsomnia,FFI)：也是一種遺傳性疾病，Pmp基因變異,PrP蛋

白178位的天冬酰胺被天冬氨酸取代。患者的主要癥狀是失眠，并有CJD的癥狀。

對于蛋白質感染因子引起的疾病，目前尚沒有有效的治療措施。這類蛋白具有很強的抵抗力，對抗生素和

消毒劑不敏感，134-138C持續(xù)1h的病牛腦組織勻漿，以及10%福爾馬林固定過的病羊腦組織，仍有感染性。

據(jù)報道，自1996年以來，共有106人得了瘋牛病，其中僅有七人還活著。

3Prokaryoticcells&Archaebacteria

3.1ClassseofCeilsmycoplasma

20世紀60年代，H.Ris提出將細胞分為兩大類：

原核細胞(prokaryoticcell)和真核細胞(eukaryoticcell)。

Prokaryoticcell,最基本的特點是：

1)遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構成；

2)細胞內沒有分化為以膜為基礎的具有專門結構與功能的細胞器和細胞核膜。

包括支原體、衣原體、立克次體、細菌、放線菌與藍藻等多種龐大的家族。

3.2Mycoplasma,thesimplest&smallestcell

支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最簡單、體積最小的原核細胞，也是唯一一種沒有細胞壁的原核細胞。

支原體的大小介于細菌與病毒之間，一般直徑為0.1~0.3Pm,能夠通過濾菌器，并能獨立生活。原體

形態(tài)多變，有圓形、絲狀或梨形，光鏡下難以看清其結構。電鏡下觀察支原體的細胞膜為三層結構。它有一環(huán)

狀雙螺旋DNA并且均勻地分布在細胞內，沒有類似細菌的核區(qū)(擬核)，能指導合成750多種蛋白質。電鏡下

支原體細胞中惟?可見的細胞器是核糖體，每個細胞中約有8001500個。支原體感細胞時，多吸附在細胞

表面，或分散在細胞之間。

支原體沒有鞭毛，無活動能力，可以通過分裂法繁殖，也有進行出芽增殖的。

支原體是動物細胞培養(yǎng)的大敵,由于支原體寄生在細胞中，所以培養(yǎng)細胞很容易被支原體污染，污染源主

要是血清。王

支原體(mycoplasma)的大小通常為0.2~0.3um,可通過濾菌器。無細胞壁，不能維持固定的形態(tài)而呈

現(xiàn)多形性。細胞膜中膽固醇含量較多，約占36%,這對保持細胞膜的完整性是必需的，凡能作用于膽固靜的物

質(如二性霉索B、皂素等)均可.引起支原體膜的破壞而使支原體死亡。紹興

3.3Bacteria&Cyanobacteria

細菌細胞只具有原始形態(tài)的核，沒有核膜，更沒有核仁，結構簡單，為了與真核細胞典型的核有所區(qū)別，

稱為核區(qū)或類核。細菌細胞DNA主要盤繞在核區(qū)，細菌的核區(qū)實際主要由一個環(huán)狀的DNA分子組成。由于細

菌基因的排列與DNA有對應的結構關系，延用「真核細胞的染色體概念，又習慣地稱之謂細菌染色體，然而

它比真正的染色體結構簡單得多，沒有或只有極少的組蛋白與DNA結合。正常情況下，一個細菌細胞內只有

一個核區(qū)，在細菌處在生長增殖狀態(tài)時，由于DNA的復制次數(shù)與細胞分裂次數(shù)并不同步，一個細胞內可以同

時存在幾個DNA分子，往往出現(xiàn)幾個核區(qū)。

由于細菌細胞沒有核膜把核與細胞質絕對的分開，DNA復制、RNA轉錄與蛋白質合成的結構裝置沒有在

位置上截然分開，因此基因復制、轉錄與表達過程沒有嚴格的時間上的階段性與位置上的區(qū)域性。翟

（-）細胞壁

細胞壁厚度因細菌不同而異，一般為15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸構

成雙糖單元，以B（1-4）糖件鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側鏈，相鄰聚糖纖維之間的短肽

通過肽橋（革蘭氏陽性菌）或肽鍵（革蘭氏陰性菌）橋接起來，形成了肽聚糖片層，像膠合板一樣，粘合成多

層。

肽聚糖中的多糖鏈在各物種中都?樣，而橫向短肽鏈卻有種間差異。革蘭氏陽性菌細胞壁厚約20?80nm,

有15?50層肽聚糖片層，每層厚1nm,含20-40%的磷壁酸（teichoicacid）,有的還具有少量蛋白質。革蘭氏

陰性菌細胞壁厚約10nm,僅2?3層肽聚糖，其他成分較為復雜，由外向內依次為脂多糖、細的外膜和脂蛋白。

此外，外膜與細胞之間還有間隙。

肽聚糖是革蘭陽性齒細胞壁的主要成分，凡能破壞肽聚糖結構或抑制其合成的物質，都有抑菌或殺菌作用。

如溶菌酶是N?乙酰胞壁酸酸，青霉素抑制轉肽酶的活性，抑制肽橋形成。

細菌細胞壁的功能包括：保持細胞外形；抑制機械和滲透損傷（革蘭氏陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm2

的壓力）：介導細胞間相互作用（侵入宿主）；防止大分子入侵：協(xié)助細胞運動和分裂。

脫壁的細胞稱為細菌原生質體（bacterialprotoplast）或球狀體（spheroplast,因脫壁不完全），脫壁后

的細菌原生質體，生存和活動能力大大降低。

（二）細胞膜

是典型的單位膜結構，厚約8Tonm,外側緊貼細胞壁，某些革蘭氏陰性菌還具有細胞外膜。通常不形成

內膜系統(tǒng)，除核糖體外，沒有其它類似真核細胞的細胞器，呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位于細胞膜上。某些

行光合作用的原核生物（藍細菌和紫細菌），質膜內褶形成結合有色素的內膜，與捕光反應有關。某些革蘭氏陽

性細菌質膜內褶形成小管狀結構，稱為中膜體（mesosome）或間體，中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了

代謝效率，有擬線粒體（Chondroid）之稱，此外還可能與DNA的復制有關。

（三）細胞質與核質體

細菌和其它原核生物一樣，沒有核膜，DNA集中在細胞質中的低電子密度區(qū)，稱核區(qū)或核質體（nuclear

body）0細菌一般具有1-4個核質體，多的可達20余個。核質體是環(huán)狀的雙鏈DNA分子，所含的遺傳信息量

可編碼2000?3000種蛋白質，空間構建十分精簡，沒有內含九由于沒有核膜，因此DNA的復制、RNA的

轉錄與蛋白的質合成可同時進行，而不像真核細胞那樣這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來的。

每個細菌細胞約含5000?50000個核糖體，部分附著在細胞膜內側，大部分游離于細胞質中。細施核糖

體的沉降系數(shù)為70S,由大亞單位（50S）與小亞單位（30S）組成，大亞單位含有23SrRNA,5SrRNA與3

0多種蛋白質，小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質。30S的小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素很敏感，50S的

大亞單位對紅霉素與氯霉素很敏感。

細菌核區(qū)DNA以外的，可進行自主復制的遺傳因子，稱為質粒(plasmid)。質粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA

分子，所含遺傳信息量為2?200個基因，能進行自我復制，有時能整合到核DNA中去。質粒DNA在遺傳工

程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉移的載體。

胞質顆粒是細胞質中的顆粒，起暫時貯存營養(yǎng)物質的作用，包括多糖、脂類、多磷酸鹽等。

(四)其他結構

許多細菌的最外表還覆蓋著一層多糖類物質，邊界明顯的稱為莢膜(capsule),如肺炎球菌，邊界不明顯

的稱為粘液層(slimelayer),如葡萄球菌。莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵御不良

環(huán)境；保護自身不受白細胞吞噬；而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現(xiàn)出對靶細胞的專一攻擊能力。

例如，傷寒沙門桿菌能專一性地侵犯腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來，以備

攻擊靶細胞之用。

鞭毛是某些細菌的運動器官，由?種稱為鞭毛蛋白(flagellin)的彈性蛋白構成，結構上不同于真核生物

的鞭毛。細菌可以通過調整鞭毛旋轉的方向(順和逆時針)來改變運動狀態(tài)。

菌毛是菌體表面極其的蛋白纖細，須用電鏡觀察。特點是：細、短、直、硬、多，菌毛與細菌運動無關，

根據(jù)形態(tài)、結構和功能，可分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細菌吸附和侵染宿主有關，后者為中空管子，

與傳遞遺傳物質有關。紹興

藍藻，又稱藍細菌(cyanobacterium),能進行與高等植物類似的光合作用(以水為電子供體，放出02),

與光合細菌的光合作用的機制不?樣，因此被認為是最簡單的植物。藍藻沒有葉綠體，僅有十分簡單的光合作

用結構裝置。藍藻細胞遺傳信息載體與其它原核細胞一樣，是一個環(huán)狀DNA分子，但遺傳信息量很大，可與

高等植物相比。藍藻細胞的體積比其它原核細胞大得多，直徑一般在士10um,甚至可達70um(顫藻)。藍藻

屬單細胞生物，有些藍藻經(jīng)常以絲狀的細胞群體存在，如：屬藍藻門念珠藻類的發(fā)菜(nostoccommunevar.

flagtlliforme)就是藍藻的絲狀體；做綠肥的紅萍實際上是?種固氮藍藻與水生蕨類滿江紅的共生體。紹

興

3.4Archaebacteria&Thetherekingdomsoforganisms

是一類很持殊的細菌，多生活在極端的生態(tài)環(huán)境中。具有原核生物的某些特征，如無核膜及內膜系統(tǒng)；也

有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、

DNA具有內含子并結合組蛋白；此外還具有既不同于原核細胞也不同于真核細胞的特征，如：細胞膜中的脂類

是不可皂化的；細胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、

D型氨基酸和二氨基庚二酸。

極端嗜熱菌(themophiles)：能生長在90C以上的高溫環(huán)境。如斯坦福大學科學家發(fā)現(xiàn)的古細菌，最適

生長溫度為100℃,80℃以下即失活，德國的斯梯特(K.Stetter)研究組在意大利海底發(fā)現(xiàn)的一族古細菌，能

生活在110C以上高溫中，最適生長溫度為98℃,降至84c即停止生長；美國的J.A.Baross發(fā)現(xiàn)一些從火

山口中分離出的細菌可以生活在250C的環(huán)境中。嗜熱菌的營養(yǎng)范圍很廣，多為異養(yǎng)菌，其中許多能將硫氧化

以取得能量。

極端嗜鹽菌(extremehalophiles)：生活在高鹽度環(huán)境中，鹽度可達25%,如死海和鹽湖中。

極端嗜酸菌(acidophiles)：能生活在pH值1以下的環(huán)境中，往往也是嗜高溫菌,生活在火山地區(qū)的酸

性熱水中，能氧化硫，硫酸作為代謝產(chǎn)物排出體外。

極端嗜堿菌(alkaliphiles)：多數(shù)生活在鹽堿湖或堿湖、堿池中，生活環(huán)境pH值可達11.5以上，最適p

H值8?10。

產(chǎn)甲烷菌(metnanogens)：是嚴格厭氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同時釋放能量。

CO2+4H2->CH4+2H2O+能量

山于古細菌所棲息的環(huán)境和地球發(fā)生的早期有相似之處，如：高溫、缺氧，而且山于古細菌在結構和代謝

上的特殊性，它們可能代表最古老的細菌。它們保持了古老的形態(tài)，很早就和其它細菌分手了。所以人們提出

將古細菌從原核生物中分出，成為與原核生物(即真細菌eubacteria)、真核生物并列的一類。一一紹興

Thetherekingdomsoforganisms

1970年C.Woese根據(jù)對16SrRNA核甘酸順序的同源性比較，提出將生命劃分為三界，即：真細菌(E

ubacteria)>真核生物Eucaryotes古細菌(Archaes)。1996年Bult領導的研究小組在Science上發(fā)表了詹

氏甲烷球菌(Methanococcusjannaschii)的全基因組序列，進一步證明它既不是典型的細菌也不是典型的真

核生物，而是介于兩者之間的生命體，即生命的第三形式。

4EukaryoticCells

4.1Basicstructuresystem

真核細胞內的結構體系歸納起來可分為二大系統(tǒng)：生物膜體系、遺傳信息表達體系、細胞骨架體系。

1Biomembranesystem

真核生物在進化過程中，細胞體積木斷增大，因而出現(xiàn)了細胞內部結構的分化，最主要的特征是以質膜為

基礎的既獨立又相互聯(lián)系的膜結構系統(tǒng)。這些結構及細胞器包括細胞質膜。核膜、內質網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、

線粒體和葉綠體等。

生物膜體系(biomembranesystem)的基本作用是為細胞提供保護。質膜將整個細胞的生命活動保護起

來，并進行選擇性的物質交換；核膜將遺傳物質保護起來，使細胞核的活動更加有效；線粒體和葉綠體的膜將

細胞的能量發(fā)生同其他的生化反應隔