生物奧賽輔導(dǎo)之五細(xì)胞生物學(xué)

高中生物奧賽輔導(dǎo)之五細(xì)胞生物學(xué)主講：王曉駒細(xì)胞學(xué)說(shuō)生命體是多層次、非線性、多側(cè)面的復(fù)雜構(gòu)造體系，而細(xì)胞是生命體的構(gòu)造與生命活動(dòng)的根本單位，有了細(xì)胞才有完好的生命活動(dòng)。以為細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來(lái),并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它“本人的〞生命,又對(duì)與其它細(xì)胞共同組成的整體的生命有所助益；新的細(xì)胞可以經(jīng)過(guò)老的細(xì)胞繁衍產(chǎn)生。

真核細(xì)胞的構(gòu)造(一)細(xì)胞膜(質(zhì)膜)1、根本組成成分(1)膜脂：磷脂、膽固醇和糖脂占50％以上,具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)由脂肪酸鏈構(gòu)成的非極性尾。(2)膜蛋白：外在膜蛋白(或稱外周膜蛋白)和內(nèi)在膜蛋白(或稱整合膜蛋白)(3)膜糖類：與膜脂、膜蛋白以共價(jià)鍵構(gòu)成的糖脂或糖蛋白，與細(xì)胞識(shí)別有關(guān)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型(Singer和Nicolson)

真核細(xì)胞的構(gòu)造(一)細(xì)胞膜(質(zhì)膜)2、細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸①簡(jiǎn)單分散：疏水的小分子或小的不帶電荷的極性分子(如O2、CO2、乙醇、尿素等)；小分子比大分子容易穿膜，非極性分子比極性分子容易穿膜，而帶電離子的跨膜運(yùn)輸那么需求更高的自在能。②協(xié)助分散：載體蛋白、通道蛋白，它橫跨質(zhì)膜構(gòu)成。如動(dòng)物吸收葡萄糖。③自動(dòng)運(yùn)輸：由ATP直接供能，如Na+-K+-泵。Na+-K+泵〔Na+-K+-ATP酶〕每耗費(fèi)1個(gè)ATP分子，可使細(xì)胞內(nèi)減少3個(gè)Na+并添加2個(gè)K+④內(nèi)吞作用與外排作用：大分子(如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖)或顆粒物質(zhì)。吞噬作用、胞飲作用。內(nèi)吞作用與外排作用都需求細(xì)胞提供能量。(二)線粒體〔1〕線粒體的形狀、大小、數(shù)目與分布卵圓形顆?；蚨叹€狀；橫徑約0.2um~1um，長(zhǎng)約2um~8um，相當(dāng)于一個(gè)細(xì)菌的大??；需求能量較多的細(xì)胞，線粒體數(shù)目也較多，植物細(xì)胞的線粒體數(shù)量比動(dòng)物細(xì)胞的要少；多數(shù)細(xì)胞中線粒體均勻分布于細(xì)胞質(zhì)，但也經(jīng)常聚集在需能較多的部位。真核細(xì)胞的構(gòu)造

〔2〕線粒體的構(gòu)造線粒體內(nèi)、外膜上脂類與蛋白質(zhì)的比值不同，內(nèi)膜為0.3：1而外膜為1：1?！?〕線粒體的功能：進(jìn)展氧化磷酸化，合成ATP〔4〕線粒體是半自主性細(xì)胞器〔5〕線粒體的來(lái)源：內(nèi)共生假說(shuō)：被原始的前真核生物吞噬的好氧性細(xì)菌，這種細(xì)菌與前真核生物共生，在長(zhǎng)期的共生過(guò)程中經(jīng)過(guò)演化變成了線粒體。分化假說(shuō)：線粒體是由于質(zhì)膜的內(nèi)陷，再經(jīng)過(guò)分化后構(gòu)成的。(二)線粒體真核細(xì)胞的構(gòu)造

(1)前質(zhì)體(或稱原質(zhì)體)(2)白色體(造粉體、造蛋白體和造油體)(3)有色體(4)葉綠體

葉綠體功能：光協(xié)作用，光反響類囊體上進(jìn)展，而暗反響在基質(zhì)中完成。半自主性細(xì)胞器葉綠體的來(lái)源內(nèi)共生說(shuō)和分化說(shuō)；按內(nèi)共生假說(shuō)，葉綠體的祖先是蘭藻或光合細(xì)菌。真核細(xì)胞的構(gòu)造(三)葉綠體

葉綠體構(gòu)造真核細(xì)胞的構(gòu)造(四)細(xì)胞骨架

包括微管、微絲、中間纖維和微梁系統(tǒng)真核細(xì)胞的構(gòu)造微管

微管蛋白組裝成的長(zhǎng)管狀構(gòu)造?？裳b配成單管、二聯(lián)管、三聯(lián)管三種方式。秋水仙素和能阻斷微管組裝。中心體與胞質(zhì)分裂、肌肉的收縮、細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)環(huán)流運(yùn)動(dòng)有關(guān)、與微絨毛的構(gòu)成也有關(guān)。真核細(xì)胞的構(gòu)造微絲

微梁系統(tǒng)：將微管、微絲、中間纖維整合在一同，并且與線粒體、核糖體等各種細(xì)胞器相聯(lián)絡(luò)。

真核細(xì)胞的構(gòu)造(五)細(xì)胞核

真核細(xì)胞的構(gòu)造染色質(zhì)(體)

化學(xué)組成：DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA。組蛋白是染色體的根本構(gòu)造蛋白，分為5種組分，即H1、H2A、H2B、H3和H4；非組蛋白富含有天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸，主要包括各種酶(如銜接酶、轉(zhuǎn)錄酶等)以及少量的構(gòu)造蛋白核小體串珠構(gòu)造螺線管超螺旋管染色體細(xì)胞分裂有絲分裂

間期包括G1期、S期和G2期，主要進(jìn)展DNA復(fù)制、中心體復(fù)制、細(xì)胞體積增大等預(yù)備任務(wù)。前期中期細(xì)胞分裂有絲分裂

后期細(xì)胞分裂有絲分裂

后期從子染色體到達(dá)兩極，至構(gòu)成兩個(gè)新細(xì)胞為止的時(shí)期。涉及子核的構(gòu)成和胞質(zhì)分裂兩個(gè)方面。動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂經(jīng)過(guò)胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行陳列的肌動(dòng)蛋白組成。用細(xì)胞松弛素處置這一時(shí)期的細(xì)胞，會(huì)出現(xiàn)什么景象？植物細(xì)胞末期近兩極處紡錘絲消逝，中間微管保管，并數(shù)量添加，構(gòu)成成膜體。來(lái)自高爾基體囊泡沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)到成膜體中間。交融構(gòu)成細(xì)胞板，囊泡的內(nèi)含物構(gòu)成初生壁和中膠層，囊泡膜構(gòu)成質(zhì)膜，交融留下的管道構(gòu)成胞間連絲。細(xì)胞分裂有絲分裂

細(xì)胞分裂減數(shù)分裂由延續(xù)兩次分裂構(gòu)成

通常減數(shù)分裂I分別的是同源染色體，所以稱為異型分裂或減數(shù)分裂。減數(shù)分裂II分別的是姊妹染色體，類似于有絲分裂，所以稱為同型分裂或均等分裂。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。減數(shù)分裂的S期時(shí)間較長(zhǎng)，部分DNA〔約0.3%左右〕是在合線期合成的。細(xì)胞分裂減數(shù)分裂分裂期

減數(shù)分裂的特殊過(guò)程主要發(fā)生在前期I①細(xì)線期:染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。②合線期:亦稱偶線期，是同源染色體配對(duì)的時(shí)期。③粗線期:同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時(shí)期。④雙線期:聯(lián)會(huì)的同源染色體相互排斥、開(kāi)場(chǎng)分別，交叉開(kāi)場(chǎng)端化，聯(lián)會(huì)復(fù)合體消逝。細(xì)菌的質(zhì)粒是除核區(qū)DNA外，可進(jìn)展自主復(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(gè)基因。能進(jìn)展自我復(fù)制，有時(shí)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。細(xì)菌的質(zhì)粒植物細(xì)胞工程原理植物細(xì)胞工程的實(shí)際根底是建立在植物細(xì)胞的全能性這一實(shí)際根底上的。所謂植物細(xì)胞全能性就是指組成多細(xì)胞生物體的每一個(gè)生活細(xì)胞，當(dāng)處于適宜的外界條件下時(shí)可以進(jìn)展獨(dú)立的生長(zhǎng)發(fā)育，并構(gòu)成一個(gè)完好的生物個(gè)體的潛在才干。1、消毒培育植物組織和細(xì)胞的培育基，因含有植物細(xì)胞所需的高度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且對(duì)于細(xì)菌和霉菌也是很好的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，往往微生物比植物細(xì)胞生長(zhǎng)更為迅速，并且產(chǎn)生毒素，以致培育的細(xì)胞。死亡，因此防止污染是植物組織培育技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)。發(fā)生污染的來(lái)源有：〔1〕器皿與器具〔2〕培育基〔3〕培育的資料〔4〕操作時(shí)的空氣〔5〕任務(wù)人員本身。過(guò)程普通采用濕熱消毒法，即高溫高壓消毒。無(wú)論固體培育基還是液體培育基，均應(yīng)分裝在較小的器皿中加塞封口，洗凈的培育皿可用牛皮紙或紗布包扎好，然后置入蒸氣消毒鍋中。培育基消毒時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，普通為1.2大氣壓，15分鐘。假設(shè)過(guò)長(zhǎng)，高壓消毒過(guò)程中引起培育基成分的變化。培育器皿可延伸消毒時(shí)間達(dá)25-30分鐘。植物細(xì)胞培育原理2、外植體植物的各種組織，如維管束構(gòu)成層、貯藏器官的薄壁組織、根的中柱鞘、胚乳、子葉、葉肉等，在適宜的條件下，都能構(gòu)成愈傷組織。但盡量選取莖尖分生組織，由于含病原體少。3、培育基目前，在植物組織培育中運(yùn)用的培育基，普通都包括大量元素、微量元素和一種碳水化合物，最常用的碳水化合物是蔗糖。還需求添加各種各樣的附加物，如維生素、氨基酸、糖醇，生長(zhǎng)素、激動(dòng)素、赤霉素，螯合劑如EDTA、各種營(yíng)養(yǎng)性的提取物如椰子汁等。在誘導(dǎo)愈傷組織中，常用的植物激素是2，4-D。4、培育技術(shù)愈傷組織在培育基上生長(zhǎng)一段時(shí)間以后，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的枯竭，水分散失，以及積累了一些組織的代謝產(chǎn)物，因此必需將組織轉(zhuǎn)移到新的培育基上。這種轉(zhuǎn)移過(guò)程叫繼代培育。普通在25-28度下進(jìn)展固體培育時(shí)，每隔4-6周進(jìn)展一次繼代培育。在組織塊較小的情況下，繼代培育時(shí)，可以將整塊組織轉(zhuǎn)移過(guò)去。假設(shè)組織塊較大，可以將組織分成小塊再接種。繼代培育必需及時(shí)進(jìn)展，否那么愈傷組織會(huì)出現(xiàn)褐化景象。動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段動(dòng)物細(xì)胞培育核移植胚胎移植單克隆抗體動(dòng)物細(xì)胞交融動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)與植物細(xì)胞工程技術(shù)的原理根本一樣一、動(dòng)物細(xì)胞培育動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官細(xì)胞懸浮液胰蛋白酶〔分解彈性纖維、膠原蛋白〕10代細(xì)胞原代培育50代細(xì)胞傳代培育細(xì)胞株無(wú)限傳代細(xì)胞系遺傳物質(zhì)改動(dòng)遺傳物質(zhì)未改動(dòng)培育條件：無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境(措施：培育液和一切培育器具進(jìn)展無(wú)菌處置,培育液中加抗生素，定期改換培育液)營(yíng)養(yǎng):糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、微量元素、促生長(zhǎng)因子〔維生素、激素等〕和動(dòng)物血清。①獲得細(xì)胞產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)生物制品－病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。②獲得燒傷病人植皮所需的細(xì)胞。③獲得細(xì)胞用于檢測(cè)有毒物質(zhì)。動(dòng)物細(xì)胞培育的運(yùn)用：思索？2、為什么選用動(dòng)物胚胎或幼齡個(gè)體的器官或組織做動(dòng)物細(xì)胞培育資料？1、動(dòng)物細(xì)胞培育液的主要成分是什么？較植物組織培育基有何獨(dú)特之處？3、為什么培育前要將組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞？4、動(dòng)物細(xì)胞培育能否像綠色植物組織培育那樣最終培育成新個(gè)體？主要成分：葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。獨(dú)特之處有：1、液體培育基2、成分中有動(dòng)物血清等。由于這些組織或器官上的細(xì)胞生命力旺盛，分裂才干強(qiáng)。成塊組織不利培育，分散了做成細(xì)胞懸浮液利于培育不能。動(dòng)物細(xì)胞培育只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動(dòng)物個(gè)體。二、核移植技術(shù)克隆羊培育過(guò)程黑面綿羊去核卵母細(xì)胞白面綿羊乳腺細(xì)胞核細(xì)胞核移植重組細(xì)胞電脈沖刺激早期胚胎胚胎移植另一頭綿羊的子宮妊娠、出生克隆羊多利體細(xì)胞核移植胚胎細(xì)胞核移植將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)曾經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物。供體細(xì)胞培育減數(shù)第二次分裂中期〔MⅡ卵母細(xì)胞〕去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞受體細(xì)胞激活，完成減數(shù)分裂、發(fā)育胚胎移植體細(xì)胞核移植技術(shù)的運(yùn)用前景：1、加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育2、維護(hù)瀕危物種，添加動(dòng)物的存活數(shù)量3、可作為生物反響器，消費(fèi)醫(yī)用蛋白克隆動(dòng)