—Feulgen反应开创了DNA的定性和定量分析。此后发展了一系列进行细胞内RNA和蛋白质定量分析的方法，对细胞的核酸和蛋白质代谢活动研究起了极大的促进作用。 －－王
2.4 Naissance of Cell Biology and its development
50年代以来，电子显微镜与超薄切片技术相结合，产生了细胞超微结构学这一新兴领域。从50年代中期至60年代末，细胞超微结构研究所积累的资料，使细胞结构的知识在很大程度上得到了更新，大大加深与拓宽了对细胞的认识。不仅对已知的细胞结构，诸如线粒体、高尔基体、细胞膜、核膜、核仁、染色质与染色体结构的了解出现了全新的面貌，而且发现了一些新的重要的细胞结构，如内质网、核糖体、溶酶体、核孔复合体与细胞骨架体系等等，为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础。更由于70年代以来，科学家将分子生物学的概念与技术引进细胞学，为细胞生物学这门学科的最后形成与建立创造了全新的局面。“细胞生物学”这个词终于在60年代出现了。
80年代以来，细胞生物学的主要发展方向是细胞的分子生物学（或称分子细胞生物学），也就是说，在分子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能量、信息过程的结合，并在分子水平上深入探索其生命活动规律，深刻性与综合性是细胞生物学进一步发展的特点。
1953年 Watson和 Crick提出 DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学（molecular biology）的诞生。到底是何时产生了细胞生物学，没有肯定的答案，一般的看法是1965年，Derobetis将其编著的《普通细胞学》改为《细胞生物学》，标志着细胞生物学的诞生。由于不断将分子生物学的研究成果和方法引进细胞学，使细胞学的知识得到了极大的更新。此后，细胞生物学和分子生物学之间相互渗透，相得益彰。
20世纪80年代开始出现的分子细胞生物学（molecular cell biology），是细胞生物学的主要发展方向。 3 The way you can learn better
兴趣 Interest－－兴趣是最好的老师
预习 Preparation－－请带着“ ？”来上课！
怀疑Skeptical－Don’t accept everything you read as being true. 抽象Abstract思维与动态Dynamic思维 同一性Unity和多样性Diversity的问题 结构Structure和功能Function的关系 Reference :
Gerald Karp. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments 3rd. Wiley & Sons, 2002 韩贻仁. 分子细胞生物学科学出版社. 2001年03月 翟中和. 细胞生物学. 高等教育出版社.1995年1月 翟中和. 细胞生物学.高等教育出版社.2000年8月
汪堃仁. 细胞生物学（第二版). 北京师范大学出版社.1998年11月 王金发.细胞生物学.科学出版社.2003年8月 辛华. 细胞生物学实验.科学出版社. 2001年02月
杨汉民. 细胞生物学实验（第二版）. 高等教育出版社.1997年07月
Chapter Ⅱ Basic Properties of cells
一、教学目的和要求：
通过对本节的学习主要使学生掌握如下知识内容：细胞的基本概念；病毒基本知识概要；原核细胞与古核细胞；真核细胞基本知识概要。
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引导学生从科学和哲学两方面来思索生命和细胞的关系，介绍对细胞概念的一些新思考。 逐渐引导学生用本学科的所学来阐明一些生命现象。 二、教材分析：
概述：本章内容涉及真核细胞、原核细胞、病毒的基本知识的介绍，选用教材在总体内容上编排恰当，但在个别内容有知识性错误和印刷错误，在教学中值得注意。
教学重点：真核细胞基本知识概要；真、原核细胞的主要区别；细胞结构和功能的辩证关系。 教学难点：真、原核细胞的比较。 三、教学设想：
教材处理：对新、难内容重点讲解(如：真核细胞的三大结构体系、真核和原核细胞的比较)，简略讲解基础内容（如病毒和细菌的结构特点）；改正教材错误。
教学方法：主要采用讲授法和例证法，辅以讨论、提问。 教具：CAI课件
四、教学内容：（4学时）
1 Basic concepts of Cell
1.1 Cell, the basic unit of life
Purkinje（1839）用原生质一词指细胞的全部活性物质，从现代概念来说它包括质膜、细胞质和细胞核（或拟核）。
1880年Hanstain提出“原生质体”（protoplast）概念，把细胞概念演变成由细胞膜包围着的原生质，原生质分化为细胞核和细胞质。
细胞区别于无机界的主要特征：1.在结构上具有自我装配的能力；2.在生理活动中具有自我调节能力；3.在增殖上具有自我复制的能力。这些特征也可以说是生命的特征，它们的丧失即意味着死亡。－韩p43
我们认为应从以下一些角度去认识细胞作为生命活动基本单位这一概念： （一）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位
（二）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位 （三）细胞是有机体生长与发育的基础
（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 （五）没有细胞就没有完整的生命
除了上述的认识外，我们还必须强调，病毒虽然是非细胞形态均生命体，但它们必须在细胞内才能表现基本的生命特征（繁殖与遗传）。因此，就病毒而言，细胞是生命活动的基本单位这一概念也是完全合适的。
1.2 Commonness of all Cells 细胞结构的共性：
（l）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。细胞膜使细胞与周围环境保持相对的独立性，造成相对稳定的细胞内环境，并通过细胞膜与周围环境进行物质交换和信号传递。在较高等的细胞内，细胞膜内陷演化为细胞的内膜体系，构建成各种以膜为基础的功能专一的细胞器。
（2）所有的细胞都有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即DNA或RNA作为遗传信息的载体。
（3）作为蛋白质合成的机器——核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内，是任何细胞（除个别非常特化
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的细胞外）不可缺少的基本结构，它们在翻译多肽链时，与mRNA形成多聚核糖体。
细胞功能的共性
（1） 细胞能够进行自我增殖和遗传细胞能够以一分为二的分裂方式进行增殖，动植物细胞、细菌细胞都是如此。
（2） 细胞都能进行新陈代谢 细胞内有机分子的合成和分解反应都是由酶催化的，即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞代谢包括物质代谢和能量代谢，这也是细胞的基本特性。
（3） 细胞都具有运动性所有细胞都具有一定的运动性，包括细胞自身的运动和细胞内的物质运动。
2 Viruses
2.1 Viruses , lives smaller than cells
病毒（Virus）是一类非细胞形态的介于生命与非生命形式之间的物质。有以下主要特征：
① 个体微小，可通除滤菌器，大多数必须用电镜才能看见；
② 仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒； ③ 专营细胞内寄生生活；
④ 具有受体连结蛋白（receptor binding protein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细
胞。
病毒的形态和结构：病毒的大小一般在10~30nm之间。结构简单，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白质衣壳（capsid）所构成，称核衣壳（nucleocapsid），衣壳有保护病毒核酸不受酶消化的作用。各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个基因，多的可达300个不同的基因。
病毒衣壳由一至几种蛋白组成，组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒（capsomer）。病毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，核酸和蛋白质便可自我装配（self assembly）成病毒。其装配形式有二十面体对称、螺旋对称和复合对称三种类型。二十面体对称型的衣壳蛋白形成二十面体，核酸包在其中；螺旋对称型的衣壳蛋白与核酸呈螺旋形排列，核酸交织在其中；复合对称型为同时具有或不具有两种对称性形式的病毒 2.2 Viruses can reproduce only in Cells
吸附（adsorption）：病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白质外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。
侵入（penetration）：病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。
复制（replication）：病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA（或RNA）利用宿主的酶系进行复制和表达。
成熟（maturation）：一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的蛋白质外壳，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。
释放（release）：病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。 2.3 Its types
根据寄生的宿主不同，病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（即噬菌体）三大类。根据病毒所含的核酸的性质和状态不同，可将病毒分为6类：
1)双链±DNA→+mRNA→蛋白质，如天花病毒、T-偶数噬菌体。
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2)单链+DNA→±DNA→+RNA→蛋白质,如细小DNA病毒。 3)双链±RNA→+mRNA→蛋白质，如呼肠孤病毒。 4)单链+RNA→－RNA→+RNA→蛋白质脊髓灰质炎病毒。
5)单链-RNA→+RNA→蛋白质，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。
6)单链+RNA→－DNA→±DNA→+mRNA→蛋白质，即逆转录病毒（retrovirus）又称RNA肿瘤病毒（oncornavirus）。
2.3 Relationships between Virus and cell in Evolution
现在，比较容易接受的观点是：生物大分子——细胞——病毒。其依据主要有： 1. 所有病毒均为彻底的寄生性。
2. 有些病毒的核酸与哺乳动物细胞DNA某些片段的碱基序列十分相似。
3. 病毒可以看作是DNA与蛋白质或RNA与蛋白质形成的复合大分子，与细胞内核蛋白分子有相似之
处。 Addition：
(1)冠状病毒与SARS：
2003年春在我国和世界20多个国家发生了一种传染性病毒病，导致严重急性呼吸道综合症 （sever acute respiratory syndrome， SARS），即我国所说的非典型肺炎。同年4月 16日，WHO正式确认SARS病毒是SARS的病因，这是一种新型的冠状病毒。
冠状病毒科（Coronaviridae）的病毒成员仅感染脊椎动物，可引起人和动物呼吸道卜肖化道、肝脏和神经系统产生疾病。冠状病毒最早于1937年从鸡中分离，1965年Tyrrell和Bynoe首次用有纤毛的胚状气管在体外培养了人的冠状病毒，约有15个种，不仅感染人，也感染牛、猪、猫、狗等。
冠状病毒粒子呈球状，形似冠状而得名。其直径为60～220urn，有包膜。包膜上有2～3种糖蛋白。 M蛋白（membrane protein），是糖蛋白，横穿包膜，其 N端的丝氨酸或苏氨酸残基上可以产生糖基化。M蛋白的作用是出芽和病毒包膜的形成。
S蛋白（spike protein），构成长的杆状包膜突起， S蛋白突起具有多方面的功能，它负责结合敏感细胞受体，诱导病毒包膜和细胞膜以及细胞之间的膜融合，作为主要抗原刺激机体产生中和抗体和介导细胞免疫反应。
E蛋白属包膜蛋白，是一种小的与包膜形成相关的蛋白。
核衣壳蛋白N是一种碱性磷蛋白，具有3个结构域，其中央区同基因组RNA结合，形成卷曲的核衣壳螺旋。N蛋白有两个方面的功能：一方面与病毒RNA复制有关，另一方面通过与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蛋白构成包膜的短突起。现在认为HE可能与冠状病毒早期吸附有关。
冠状病毒基因组为（＋）SSRNA长约27～31kb其基因组5’端有帽子结构，3’端有poly(A)尾，紧接帽子结构之后是60～80个碱基的先导RNA序列和200～500个碱基的非编码区。
SARS病毒是一种新型的冠状病毒，目前已发现有十几个变种。这种病毒潜伏期2～7天。患者通常有高于38t的发热，并会伴有寒战，或者其他如头痛、倦怠和肌痛。潜伏期后进入下呼吸道期，患者伴有包括发热、干咳无痰、呼吸困难，甚至低氧血症（呼吸困难、紫错。缺氧早期心动过速、血压升高、严重时出现心动过缓、
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血压下降，甚至休克）等综合征，严重患者通常都需要气管插管或者呼吸机维持。
95％感染 SARS病毒的人能够治愈。人体可以针对病毒产生抗体，表明 SARS是可治的，同时也是可控和可防的。只要依靠科学、保持良好的心态，人类一定能够最终战胜SARS
从细胞生物学的角度，用SAJIS（smile and remain smile）去战胜SARS（severe acute respiratory syndrome）不失为一种有效的抗击疾病的好方法。―――王
(2) viroid
类病毒在结构上比病毒还要简单，没有蛋白质外壳，仅为一裸露的RNA分子。由于它们具有感染作用，类似于病毒，故称为类病毒（viroid）。它们不能像病毒那样感染细胞，只有当植物细胞受到损伤，失去了膜屏障，它们才能在供体植株与受体植株间传染。例如，马铃薯锤管类病毒仅由一个含359个核苷酸的单链环状RNA分子组成，链内有一些互补序列。分子长约40~50nm，不能制造衣壳蛋白。－－绍兴
（3）蛋白质感染因子 Prion
1982年S．B．Prusiner以叙利亚仓鼠为实验材料，发现羊瘙痒病（scrapie）的病原体是一种蛋白质，不含核酸，命名为prion，意即PROteinnaceous Infection ONly，译为蛋白质感染因子或朊病毒，Prusiner因此项发现更新了医学感染的概念，获1997年的诺贝尔生理与医学奖。
羊瘙痒病发现已有200年的历史，羊得了这种病就会浑身发痒，不断在坚硬物质上搓擦身体，最后死亡。它是一类传染性海绵状脑病（transmissible spongiform encephalopathies，TSE）。疯牛病，即牛海绵状脑病（bovine spongiform encephalopathy，BSE）也属于此类疾病，发现于1986年，是由于牛被喂以由死羊骨粉制造的饲料而被感染，病牛脑内灰质及神经元都有典型的海绵状退化，出现淀粉样（amyloid）蛋白沉淀，与羊瘙痒病相似。同类型的prion也会使鹿、貂及猴子患病，人类也具有类似的疾病。
Prion是一种结构变异的蛋白质，对高温和蛋白酶均具有较强的抵抗力。它能转变细胞内的此类正常的蛋白PrPC（cellular prion protein），使PrPC发生结构变异，变为具有致病作用的PrPSc（scrapie-associated prion protein）。
PrPC存在于神经元、神经胶质细胞和其它一些细胞，属于糖磷脂酰肌醇锚定蛋白，集中在膜上的脂筏中，对蛋白酶和高温敏感，可能和细胞信号转导有关。
PrPSc与PrPc的一级结构相似，均由253-4个氨基酸组成，分子量约33-37KD。纯化的Prion经傅里叶变换红外光谱分析，发现PrPc的高级结构中具有43%的α螺旋，极少的β折叠（3%），而PrPsc具有34%α螺旋，43%的β折叠。动物被感染后，发生错误折叠的PrPSc蛋白堆积在脑组织中，形成不溶的淀粉样蛋白沉淀，无法被蛋白酶分解，引起神经细胞凋亡（Apoptosis）。
编码PrP蛋白的基因称为Prnp，该基因位于人第20号染色体的短臂，小鼠第2号染色体。敲除小鼠的Prnp基因，小鼠仍能正常发育，并对瘙痒病完全免疫，但出生后很快会出现共济失调、小脑皮层颗粒细胞退化。
目前对蛋白质感染因子的增殖方式有两种解释，一是重折叠模型（refolding model），认为PrPSc分子起分子伴侣（molecular chaperone）的作用，能与PrPc分子相结合，诱使PrPc转变成PrPSc，从而形成了PrPSc二聚体，于是一个PrPSc分子就变成了2个PrPSc分子，如此倍增不已。另一种解释是晶种模型（Seeding model），认为PrPc分子本身有向PrPSc转变的倾向（一种平衡反应），PrPSc能像晶种一样，稳定PrPc的构象，形成淀粉样蛋白沉淀，然后碎裂后又变成新的晶种。
蛋白质感染因子的增殖既不是由于基因过分表达，也不是因翻译量增加，而是由于正常分子的构象发生转变造成的，所以亦称朊病毒。目前已知的人类PRION疾病主要有：
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