細(xì)胞知識概要課件

CELLBIOLOGY細(xì)胞生物學(xué)C電話：E-mail：主講：

第一章 緒論第二章 細(xì)胞基本知識概要第三章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法第四章 細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面第五章 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸與信號傳遞第六章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)第七章 細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換第八章 細(xì)胞核與染色體第九章 核糖體第十章細(xì)胞骨架第十一章 細(xì)胞增殖及其調(diào)控第十二章 細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控第十三章 細(xì)胞衰老與凋亡第二章細(xì)胞基本知識概要第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一、細(xì)胞是生命活動的基本單位（二）細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位

細(xì)胞生命活動：以物質(zhì)代謝為基礎(chǔ)；以能量代謝（ATP）為動力；以信息調(diào)控為機(jī)制一、細(xì)胞是生命活動的基本單位（三）細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學(xué)的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結(jié)核而被安樂死，它的標(biāo)本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。

多莉的出生與三只母羊有關(guān)，而多莉與提供細(xì)胞核的母羊最相似。遺傳信息來自哪里？一、細(xì)胞是生命活動的基本單位（五）沒有細(xì)胞就沒有完整的生命（病毒的生命活動 離不開細(xì)胞）第二節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體——病毒一、病毒的發(fā)現(xiàn)及概念病毒的發(fā)現(xiàn)：1892年俄國的植物病理學(xué)家D.Ivanovsky研究了煙草花葉病的病原,認(rèn)為它是一種能通過細(xì)菌濾器的“細(xì)菌毒素”或極小的“細(xì)菌”。1898年荷蘭學(xué)者M(jìn).W.Berijerinck獨(dú)立進(jìn)行了煙草花葉病病原體的研究，首次提出其病原是一種“傳染性的活性液體”或稱“病毒”。從此,許多學(xué)者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了各種植物病毒、動物病毒和細(xì)菌病毒——噬菌體。一、病毒的發(fā)現(xiàn)及概念病毒的定義：隨著對病毒研究的不斷深入，原先對病毒的定義不斷地被修改，至今仍無一個科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x。但有一個基本的定義：病毒是一類超顯微的非細(xì)胞生物，每一種病毒是有一種核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；它們只能在活細(xì)胞內(nèi)營專性寄生，靠其宿主代謝系統(tǒng)的協(xié)助復(fù)制核酸、合成蛋白質(zhì)等組分，然后進(jìn)行裝配得以繁殖；在離體條件下，以無生命的大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性。三、病毒的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)在病毒中所占比例很大，主要構(gòu)成病毒的衣殼(capsid)。核衣殼(nucleocapsid)：由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)構(gòu)成。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(dá)300個基因。有的病毒衣殼外面有被膜(envelope)，來源于宿主細(xì)胞的質(zhì)膜，被膜中含有病毒融合蛋白。組成病毒衣殼的亞單位稱殼微粒(capsomer)。病毒粒子的模式結(jié)構(gòu)及名稱包膜（囊膜，被膜；envelop）衣殼(capsid)核酸核酸結(jié)合蛋白}核衣殼(nucleocapsid)刺突（包膜子粒，spike，peplomer）衣殼粒(capsome)間質(zhì)(tegument)三、病毒的結(jié)構(gòu)三、病毒的結(jié)構(gòu)二十面體對稱殼粒排列形成20面體對稱型，有12個頂、20個面和30條棱的立體結(jié)構(gòu)，包裹核酸形成球狀或近似球狀的結(jié)構(gòu)。20面體的每個面都是等邊三角形，由許多殼粒鑲嵌組成，見于多數(shù)球狀病毒。腸道病毒中的脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒都是20面體對稱球形。三、病毒的結(jié)構(gòu)(A)煙草花葉病毒（B）腺病毒（C）流感病毒（D）T-偶數(shù)噬菌體（大腸桿菌）病毒有五種形態(tài)：①球形(Sphericity)：大多數(shù)人類和動物病毒為球形，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、皰疹病毒及腺病毒等；②絲形(Filament)：多見于植物病毒，如煙草花葉病病毒；脊髓灰質(zhì)炎球形病毒（為二十面體對稱）煙草花葉病毒線形病毒（為螺旋對稱）流感冒病毒絲狀有被膜的病毒三、病毒的結(jié)構(gòu)③彈形(Bullet-shape)：形似子彈頭，如狂犬病病毒等。④磚形(Brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；⑤蝌蚪形(Tadpole-shape)：如噬菌體。痘病毒磚形病毒（為復(fù)合對稱）狂犬病毒子彈形病毒（為螺旋對稱）T4噬菌體蝌蚪形病毒（為復(fù)合對稱）三、病毒的結(jié)構(gòu)三、病毒的結(jié)構(gòu)病毒只有在侵入細(xì)胞以后才表現(xiàn)出生命現(xiàn)象。病毒的生活周期可分為兩個階段：細(xì)胞外階段，以成熟的病毒粒子形式存在；細(xì)胞內(nèi)階段，即感染階段，在此階段中進(jìn)行復(fù)制和繁殖。根據(jù)寄生的宿主不同，病毒可分為：動物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒(即噬菌體)三、病毒的結(jié)構(gòu)根據(jù)病毒所含的核酸的性質(zhì)和狀態(tài)不同，可將病毒分為6類：雙鏈±DNA→+mRNA→蛋白質(zhì)，如天花病毒、T-偶數(shù)噬菌體。單鏈+DNA→±DNA→+RNA→蛋白質(zhì)，如細(xì)小DNA病毒。雙鏈±RNA→+mRNA→蛋白質(zhì)，如呼腸孤病毒。單鏈+RNA→－RNA→+RNA→蛋白質(zhì)，如脊髓灰質(zhì)炎病毒。單鏈－RNA→+RNA→+蛋白質(zhì)，如流感病毒、狂犬病毒。單鏈+RNA→DNA→±DNA→+mRNA→蛋白質(zhì)，即逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）又稱RNA腫瘤病毒(oncornavirus)。四、類病毒沒有蛋白質(zhì)外殼，僅為一裸露的RNA分子。不能像病毒那樣感染細(xì)胞，只有當(dāng)植物細(xì)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。馬鈴薯錘管類病毒僅由一個含359個核苷酸單鏈環(huán)狀RNA分子組成，鏈內(nèi)有一些互補(bǔ)序列。分子長約40~50nm，不能制造衣殼蛋白。五、朊病毒（蛋白質(zhì)感染因子）僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成Prusiner1982年發(fā)現(xiàn)于患羊瘙癢?。╯crapie）的倉鼠，命名為prion。Prusiner因此于1997年獲得諾貝爾獎。prion(PrP)由Prnp基因編碼，位于人20號染色體，小鼠2號染色體。這種蛋白質(zhì)存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表面，可能起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。正常Prnp基因產(chǎn)物為PrPc蛋白，對蛋白酶很敏感，具有致病作用的是PrPSc蛋白。PRIONPrPCPrPSCPrPSc與PrPc均由253-4個氨基酸組成，PrPc具有43%的α螺旋，3%的β折疊，而PrPsc具有34%α螺旋，43%的β折疊。動物被感染后，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(xì)胞凋亡（apoptosis）。目前已知的人類PRION疾病主要有：克-雅二氏?。–reutzfeldt–Jakobdisease，CJD）：自身PrP蛋白發(fā)生變異引起的。變異型克-雅氏?。╲CJD）：PRION感染。GSS綜合征（Gerstmann-StrausslerScheinkerdisease）：由Prnp基因缺陷引起?？唆敳。↘uru）：PRION感染。致死性家族性失眠癥（Fatalfamilialinsomnia，F(xiàn)FI）：Prnp基因變異。六、病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）1、病毒侵入細(xì)胞，病毒核酸的侵染2、病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成3、病毒的裝配、成熟與釋放

噬菌體病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖七、病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動必須要在細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)。病毒與細(xì)胞在起源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點(diǎn)：生物大分子→病毒→細(xì)胞 病毒生物大分子細(xì)胞生物大分子→細(xì)胞→病毒第三節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞（古細(xì)菌）原核細(xì)胞沒有核膜，DNA為裸露的環(huán)狀分子，通常沒有結(jié)合蛋白。沒有恒定的內(nèi)膜系統(tǒng)，核糖體為70S型。通常稱為細(xì)菌（bacterium）。原核生物分為：真細(xì)菌（eubacteria)和古細(xì)菌(archaeobacteria)真細(xì)菌主要代表：支原體（mycoplast）——最小最簡單的細(xì)胞；細(xì)菌藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria)古細(xì)菌又稱古核生物（archaeon），它的細(xì)胞在形態(tài)上與原核細(xì)胞相似，細(xì)胞壁不含肽聚糖。有些分子進(jìn)化特征接近真核細(xì)胞，因此它們未必是最古老的細(xì)胞類型。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)是在自然界分布最廣、個體數(shù)量最多的有機(jī)體。絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑在0.5~5μm之間。大腸桿菌淋病球菌一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)肉毒梭菌弧形霍亂菌細(xì)菌有三種形態(tài)：桿菌、球菌、螺旋菌（弧形菌）一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)1、細(xì)胞壁：主要成分是肽聚糖，由N-乙酰氨基葡糖和N-乙酰胞壁酸構(gòu)成雙糖單元，以β（1-4）糖苷鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側(cè)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。肽橋：不一樣幾個氨基酸組成一小段肽鏈，這段肽鏈把兩個更大的、功能相關(guān)的分子（比如蛋白、多糖）連接起來，這段小肽即稱之。肽鍵：一分子氨基酸的α－羧基和一分子氨基酸的α－氨基脫水縮合形成的酰胺鍵。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)Grampositivebacterialcellwall革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁厚約20-80nm，有15-50層肽聚糖片層，每層厚1nm，含20-40％的胞壁酸（teichoicacid，對青霉素敏感）。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)Grampositivebacterialcellwall革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁厚約10nm，僅2-3層肽聚糖，另外還有脂多糖、細(xì)菌外膜和脂蛋白，胞壁酸含量極微，故對青霉素不敏感。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2、細(xì)胞膜：厚約8~10nm，外側(cè)緊貼細(xì)胞壁。一些行光合作用的原核生物，質(zhì)膜具有與捕光反應(yīng)有關(guān)的內(nèi)褶。一些革蘭氏陽性菌質(zhì)膜內(nèi)褶形成小管狀結(jié)構(gòu)，稱為中膜體（或質(zhì)體）。Mesosome（間體）一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)3、莢膜（capsule）：細(xì)菌最外表的一層多糖類物質(zhì)。主要是由葡萄糖和葡萄糖醛酸組成的聚合物。功能：抵御不良環(huán)境；保護(hù)自身不受吞噬；選擇性的粘附到特定細(xì)胞的表面上。Negativestainedbacteria一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)4、鞭毛：細(xì)菌的運(yùn)動器官，由鞭毛蛋白構(gòu)成。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)5、菌毛：是菌體表面極其纖細(xì)的蛋白，與細(xì)菌運(yùn)動無關(guān)。分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細(xì)菌吸附和侵染宿主有關(guān)，后者為中空管子，與傳遞遺傳物質(zhì)有關(guān)。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)6、核糖體：約含5000~50000個。部分附著在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，大部分游離于細(xì)胞質(zhì)中。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30多種蛋白質(zhì)。小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質(zhì)。小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素敏感，大亞單位對紅霉素與氯霉素敏感。一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)7、擬核：DNA分子裸露，沒有內(nèi)含子，具有重疊基因。低電子密度區(qū)為擬核大腸桿菌一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)8、質(zhì)粒(plasmid)：除核區(qū)DNA外，可進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳因子，是裸露的環(huán)狀DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個基因，能進(jìn)行自我復(fù)制，有時能整合到核DNA中去。質(zhì)粒常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。Plasmidchromosome一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)9、繁殖：以二分裂的方式繁殖，某些細(xì)菌處于不利的環(huán)境，或耗盡營養(yǎng)時，形成內(nèi)生孢子，又稱芽孢，是對不良環(huán)境有強(qiáng)抵抗力的休眠體。分裂中的鏈球菌分裂中的大腸桿菌炭疽桿菌的芽孢二、支原體（mycoplasma）大小0.2~0.3μm，可通過濾菌器、無細(xì)胞壁。細(xì)胞膜中膽固醇含量較多，約占36%，凡能作用于膽固醇的物質(zhì)（如二性霉素B、皂素等）均可引起支原體膜的破壞而使支原體死亡?；蚪M為環(huán)狀雙鏈DNA，分子量小，合成與代謝很有限，肺炎支原體寄生于細(xì)胞表面。肺炎支原體侵染倉鼠氣管組織的TEM照片三、衣原體和立克次氏體衣原體（Chlamydia）直徑0.2-0.3μm，能通過濾菌膜。砂眼衣原體起初被認(rèn)為是大型病毒，1956年，我國微生物學(xué)家湯飛凡等人首次分離到沙眼病原體。立克次氏體（Rickettsia）細(xì)胞較大，無濾過性。合成能力較強(qiáng)，且不形成包涵體。有細(xì)胞壁，在寄主細(xì)胞內(nèi)生活，有攝能寄生物(energeparasite)之稱。三、衣原體和立克次氏體附著在內(nèi)皮細(xì)胞表面的立克次氏體和細(xì)胞內(nèi)包含立克次氏體的內(nèi)吞體

四、藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌。它的光合作用類似于高等植物，而不同于光合細(xì)菌。沒有葉綠體，但有質(zhì)膜內(nèi)陷形成的捕光裝置（光合作用片層）。DNA分子環(huán)狀、裸露，連續(xù)復(fù)制。遺傳信息可與高等植物相比。體積大，直徑約10μm左右，甚至可達(dá)70bμm(顫藻)。屬單細(xì)胞生物，但有些藍(lán)藻經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在，如：發(fā)菜。Cyanobacteria五、古細(xì)菌（archaebacterium）無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、具有內(nèi)含子和組蛋白。細(xì)胞膜中的脂類不可皂化，細(xì)胞壁不含肽聚糖。生活在極端環(huán)境中，如：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌。五、古細(xì)菌（archaebacterium）a:Aquificialespyrophilus；b:Pyrolobusfumarii；Pyrolobusfumarii可以生活在90-113℃，pH4.0-6.5。其最適生存溫度為106℃，低于85℃和高于115℃則不生長，能在121℃的高溫中存活1小時延胡索酸火葉菌第三節(jié)真核細(xì)胞（Eukaryoticcell）一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系（一）以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)質(zhì)膜（plasmolemma；plasmamembrane）。細(xì)胞核（nucleus）：具有核被膜（nuclearenvelope）和核仁（nucleolus）。核仁是形成核糖體的結(jié)構(gòu)域（domain），呈小球狀。細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）：包括細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix）/胞質(zhì)溶膠（cytosol）。一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系（二）遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)1、DNA-蛋白質(zhì)與RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體形成遺傳信息載體與表達(dá)系統(tǒng)；2、DNA與組蛋白構(gòu)成了染色質(zhì)與染色體的基本結(jié)構(gòu)—核小體（nucleosome）。3、核仁：主要由DNA-蛋白質(zhì)與RNA-蛋白質(zhì)組成，主要功能是rRNA的轉(zhuǎn)錄與核糖體亞單位的裝配。核仁DNA主要是rDNA，是轉(zhuǎn)錄rRNA的摸板。一、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系（三）細(xì)胞骨架系統(tǒng)1、細(xì)胞骨架系統(tǒng)：是由一系列特異的結(jié)構(gòu)蛋白裝配而成的網(wǎng)架系統(tǒng)。分為胞質(zhì)骨架和核骨架。2、胞質(zhì)骨架：由微絲、微管與中等纖維等構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系。3、核骨架：包括核纖層和核基質(zhì)。二、細(xì)胞器細(xì)胞器（organelle）：細(xì)胞內(nèi)特定的功能結(jié)構(gòu)域，有兩類，一類是膜圍成的，構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem）。另一類細(xì)胞器是沒有膜包圍的。細(xì)胞內(nèi)主要的細(xì)胞器有：①endoplasmicreticulum、②Golgibody；Golgiapparatus、③lysosome、

④endosome、⑤mitochondrion、⑥chloroplast、⑦peroxisome、⑧cytoskeleton、⑨centriole、⑩ribosome。三、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能維持細(xì)胞內(nèi)相對穩(wěn)定的離子環(huán)境。許多代謝過程是在細(xì)胞基質(zhì)中完成的，如①蛋白質(zhì)的合成；②核苷酸的合成；③脂肪酸合成；④糖酵解；⑤磷酸戊糖途徑；⑥糖原代謝；⑦信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。供給細(xì)胞器行使其功能所需要的一切