大一細(xì)胞生物學(xué)緒論1.ppt

1、,歡迎來(lái)到細(xì)胞世界,生物學(xué)教研,第一章 緒論 依照高等醫(yī)學(xué)院校生物學(xué)教學(xué)計(jì)劃，我們開(kāi)設(shè)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)。 一、學(xué)科本身的重要性 二、學(xué)科發(fā)展特點(diǎn) 三、欲達(dá)到的目的 通過(guò)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)，豐富細(xì)胞學(xué)知識(shí)，以適應(yīng)當(dāng)代人類(lèi)社會(huì)知識(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)展的需求，也是為考研做準(zhǔn)備。,第一節(jié) 細(xì)胞的研究歷程生物技術(shù)與生命科學(xué),細(xì)胞生物學(xué)（cell biology）： 從顯微、亞顯微、分子三個(gè)水平研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能及其生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。 我國(guó)的基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展規(guī)劃:細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)并列為我國(guó)的四大基礎(chǔ)學(xué)科。,顯微結(jié)構(gòu)（Microscopic Structure） 即整體水平。指肉眼看不到而在普

2、通顯微鏡下的可見(jiàn)范圍。如：染色體、線粒體、細(xì)胞核、核仁等。 亞顯微結(jié)構(gòu)(Submicroscopic Structure) 亦稱(chēng)超微結(jié)構(gòu)(Ultrastructure)，指普通光鏡看不到而在電鏡或其它工具看到的分子以上的結(jié)構(gòu)。如：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、核膜、微管、微絲等。,細(xì)胞生物學(xué)這門(mén)學(xué)科的形成也經(jīng)歷了一個(gè)逐漸發(fā)展變化過(guò)程。從人類(lèi)第一次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞至今有三百多年的歷史了，在這期間，隨著技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段的進(jìn)步，細(xì)胞的研究顯現(xiàn)出時(shí)代的特征，形成了不同的發(fā)展時(shí)期。從時(shí)間縱軸來(lái)看細(xì)胞生物學(xué)歷史可以劃分為四個(gè)主要階段：,第一階段：普通光學(xué)顯微鏡的發(fā)明與細(xì)胞的發(fā)現(xiàn) （discovery of cell）： 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與顯

3、微鏡的發(fā)明是分不開(kāi)的。 1604年，詹森(Janssen 15881628荷蘭眼鏡商）創(chuàng)造了世界上第一架顯微鏡，放大倍數(shù)只有1030倍,它是把光學(xué)放大裝置提高到顯微鏡水平的標(biāo)志。 。,1665年，胡克（Robert Hook，英國(guó)物理學(xué)家，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員）創(chuàng)造了第一架有科學(xué)研究?jī)r(jià)值的顯微鏡。放大倍數(shù)可達(dá)40140倍（示圖）,他將所見(jiàn)到的木栓稱(chēng)之為細(xì)胞,這是由許多蜂巢狀小室排成的（Cell源于拉丁文Cella，原意為空隙、小室、小房子),是細(xì)胞學(xué)史上第一個(gè)細(xì)胞模式圖。 Hooke作為世界上細(xì)胞的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)和命名者,1665年，英國(guó)人虎克（Robert Hooke）曾用原始的顯微鏡對(duì) 生長(zhǎng)在皮革

4、表面及薔薇枯葉上的霉菌進(jìn)行觀察。,二、高分辨率光學(xué)顯微鏡的發(fā)展和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的提出（The cell theory） 直到19世紀(jì)30年代，顯微鏡制作技術(shù)有了明顯的改進(jìn)，分辨力提高到1m以?xún)?nèi)，同時(shí)切片機(jī)制作成功（1870年），使細(xì)胞的觀察手段大大提高，相繼有許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)的一些重要結(jié)構(gòu)，特別是一些內(nèi)含物，主要的工作有：,1809年，拉馬克（Lamarck 博物學(xué)家）曾認(rèn)為生物體是由細(xì)胞構(gòu)成的。 1824年，杜特羅切特（Dutrochet）提出細(xì)胞組成生物體的說(shuō)法，“一切組織，一切動(dòng)植物器官，實(shí)質(zhì)上都是由形態(tài)不同的細(xì)胞所構(gòu)成”，但缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 1831年，布郎（Robert Brown）在蘭

5、科植物葉片表皮細(xì)胞中觀察到一個(gè)的圓形區(qū)域，命名為細(xì)胞核（Nucleus）。,（）,1839年，Purkinje把植物細(xì)胞中的物質(zhì)稱(chēng)原生質(zhì)(Protoplasm)。 隨后，Mohl和Nageli發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物細(xì)胞中的肉樣質(zhì)和植物細(xì)胞中的原生質(zhì)是一樣的，從而確立了動(dòng)植物細(xì)胞具有最基本的共性成分原生質(zhì)。 至此，細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)都被發(fā)現(xiàn)了，這些工作雖然對(duì)有機(jī)體的細(xì)胞構(gòu)造沒(méi)有作出完整的理論概括，但為細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立提供了必要而豐富的實(shí)驗(yàn)資料和思想基礎(chǔ)。,1838年，德國(guó)植物學(xué)家施萊登（J.Schleiden）關(guān)于植物細(xì)胞的工作，發(fā)表了植物發(fā)生論一文（Beitrage zur Phytogenesis）。 183

6、8年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺（T.Shwann）關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞的工作，發(fā)表了關(guān)于動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)一致性的顯微研究一文。 中心思想是：細(xì)胞是一切生物體的基本構(gòu)成單位和功能單位。,這一學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立，對(duì)當(dāng)時(shí)生物學(xué)的發(fā)展起了巨大的促進(jìn)和指導(dǎo)作用，明確了整個(gè)自然界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，推進(jìn)了人類(lèi)對(duì)整個(gè)自然界的認(rèn)識(shí)，有力促進(jìn)了自然科學(xué)和哲學(xué)的進(jìn)步。恩格斯給予高度評(píng)價(jià)，把它與進(jìn)化論和能量守恒定律并列為十九世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。還有人將其與達(dá)爾文的進(jìn)化論（1859）和孟德?tīng)柕倪z傳學(xué)（1865）稱(chēng)作現(xiàn)代生物學(xué)的三大基石。實(shí)際上，可以說(shuō)細(xì)胞學(xué)說(shuō)又是后兩者的基石。,1855年1858年德國(guó)病理學(xué)家魏爾在研究結(jié)締組織的基礎(chǔ)上，

7、進(jìn)步論證了細(xì)胞是生命的功能單位，同時(shí)也是疾病的原發(fā)單位，明確提出了“一切細(xì)胞來(lái)自細(xì)胞”的名言 (Omnis cellula e cellula)。充實(shí)和完善了細(xì)胞學(xué)說(shuō)，因此，有人建議細(xì)胞學(xué)說(shuō)應(yīng)當(dāng)算是在1858年后才最后完成。,所以現(xiàn)代完整的細(xì)胞學(xué)說(shuō)的內(nèi)容應(yīng)該包括： 1、細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位（單細(xì)胞生物，一個(gè)細(xì)胞就是一個(gè)個(gè)體）； 2、細(xì)胞是生物體最基本的代謝功能單位（動(dòng)、植物的各種細(xì)胞具有共同的基本構(gòu)造、基本特性，按共同規(guī)律發(fā)育，有共同的生命過(guò)程）； 3、細(xì)胞只能通過(guò)細(xì)胞分裂而來(lái)。,第三階段：電子顯微鏡的發(fā)明與細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)（細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期和實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時(shí)期） 細(xì)胞學(xué)說(shuō)創(chuàng)立以后，很自然

8、地掀起了對(duì)各種細(xì)胞進(jìn)行廣泛觀察和描述的高潮，大大推動(dòng)了對(duì)細(xì)胞的研究。 19世紀(jì)未（最后25年）是細(xì)胞研究的繁盛時(shí)期，相繼發(fā)現(xiàn)了許多重要的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞活動(dòng)現(xiàn)象。被認(rèn)為是細(xì)胞學(xué)經(jīng)典時(shí)期。主要工作有：,1 原生質(zhì)理論的提出 1835年，杜雅丁提出的“肉樣質(zhì)”（Sarcode）就是后來(lái)的原生質(zhì)。 1839年，浦肯野（Purkinje）在植物細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)“Sarcode”，并命名為原生質(zhì)（Portoplasm）。 隨后，Mohl（莫爾）和Nageli（納哲里）給予統(tǒng)一。認(rèn)為動(dòng)物細(xì)胞的“肉樣質(zhì)”與植物細(xì)胞的原生質(zhì)具有同樣意義，提出了原生質(zhì)理論，認(rèn)為有機(jī)體的組織單位是一小團(tuán)原生質(zhì)。后來(lái)，學(xué)者們又更明確地把

9、圍在核周?chē)脑|(zhì)稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm），把核內(nèi)的原生質(zhì)稱(chēng)為核質(zhì)（karyoplasm）。,2 關(guān)于細(xì)胞分裂的研究 在這期間相繼發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞分裂的各種方式。 18381839年，馮莫爾曾觀察過(guò)細(xì)胞的間接分裂； 1841年Remak發(fā)現(xiàn)雞胚血細(xì)胞直接分裂。后由Flemming改稱(chēng)無(wú)絲分裂。 1878年，Schleicher稱(chēng)間接分裂為核分裂（Karyokinesis）。 1880年弗來(lái)明（W. Flemming）提出了有絲分裂的概念（mitosis）。 1883年Van Beneden在動(dòng)物，1886年Straburger在植物發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂（meiosis）。 1905年.J.R.Fam

10、er和J.E.Moore明確了核在兩代個(gè)體間的連續(xù)性。,3 重要細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn) 19世紀(jì)中葉以前，對(duì)細(xì)胞的研究主要是通過(guò)活細(xì)胞進(jìn)行。由于活細(xì)胞各個(gè)部分結(jié)構(gòu)的折光率差別不大，故在顯微鏡下觀察細(xì)胞的細(xì)微結(jié)構(gòu)受到限制。后來(lái)，隨著顯微鏡技術(shù)的提高，發(fā)明了固定法，開(kāi)始利用石蠟切片技術(shù)。經(jīng)固定的材料，進(jìn)行一系列處理，染色后在顯微鏡下觀察，相繼發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)的一系列結(jié)構(gòu)。,1866年，Haekel發(fā)現(xiàn)質(zhì)體（Plastid）； 1883年，V.Beneden、1888年R.Brown和 Boveri相繼發(fā)現(xiàn)中心體（Centrosome）； 1894年Altmann、 1898年C.Benda發(fā)現(xiàn)線粒（mitoch

11、ondrium）； 同年，高爾基發(fā)現(xiàn)Golgi body。,4 遺傳學(xué)方面的成就 在這期間，實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)迅速發(fā)展。 1866年，Mendel的工作遺傳因子； 1871年F.Miescher提取“核素”(Nuclein)； 1889年R.Altmann改名為核酸(nucleic acid)； 1902年W.A.Cannon提出遺傳染色體學(xué)說(shuō)，認(rèn)為基因就在染色體上。,綜上不難看出， 19世紀(jì)下半葉是細(xì)胞學(xué)史上的黃金時(shí)代，對(duì)細(xì)胞的研究已全面展開(kāi)，在這方面形成獨(dú)立學(xué)科的條件已成熟。 1892首先由德國(guó)胚胎學(xué)家Hertiwig發(fā)表專(zhuān)著“The cell & the Tissue”，被認(rèn)為是細(xì)胞

12、學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的開(kāi)始。,隨后，德國(guó)另一胚胎學(xué)家魏爾遜(Wilson 1896)發(fā)表“The Cell in Development & Heredity”，細(xì)胞在發(fā)育和遺傳中被認(rèn)為是第一部系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)。1925年該書(shū)第三版問(wèn)世，書(shū)中 Wilson繪制了一幅細(xì)胞模式圖，反映了光鏡時(shí)代對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)水平，作為細(xì)胞學(xué)史上第二個(gè)具有代表意義的模型，一直沿用到本世紀(jì)50年代。,由于光學(xué)顯微的鏡限制，20世紀(jì)上半葉40余年，對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)沒(méi)有什么突破性進(jìn)展。直到1933年德國(guó)科學(xué)家Ruska，在西門(mén)子電子公司設(shè)計(jì)制造了世界上第一架電子顯微鏡，才把細(xì)胞學(xué)引向新的發(fā)展時(shí)期。對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)更加精細(xì)，主要工作有

13、： 1. 1944年Avery等在微生物轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中肯定了DNA是遺傳物質(zhì)。 2. 1953年美國(guó)分子遺傳學(xué)家沃森(J.D.Watson)和英國(guó)分子生物學(xué)家、物理學(xué)家克利克(F.H.C.Crick)這兩位生物分子舞臺(tái)上的名角，提出了DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生。,1956年，Kornberg 從E.Coli 中獲得DNA聚合酶，并體外合成DNA成功； 1958年，Crick提出了遺傳的“中心法則”； 這期間細(xì)胞化學(xué)方面成績(jī)卓著： 1924年，孚爾根（Feulgen）創(chuàng)立了定性DNA的特異方法。 1940年，希拉舍（Brachet）創(chuàng)立了定性RNA的方法。（Unna法）。 除

14、此外，40年代后期，在電鏡下相繼發(fā)現(xiàn)了某些細(xì)胞器的超微結(jié)構(gòu)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Porter1945）、葉綠體(Porter1947)、高爾基體(Dalton 1950)、核膜(Callan 1950)、溶酶體(de Duve 1952)、線粒體(Palade 50年代)、核糖體(Palade 1953)、單位膜(Robertson 1958)。 1961年，J.Brachet集40、50年之大成繪制了細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，反映了電鏡時(shí)代對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)水平，成為細(xì)胞學(xué)史上第3個(gè)有代表意義的細(xì)胞模式圖。,上述研究水平，顯然是細(xì)胞學(xué)所不及的，于是細(xì)胞學(xué)便發(fā)展到一個(gè)新的階段細(xì)胞生物學(xué)。 1965年，D.Robetis將

15、他原著的普通細(xì)胞學(xué)更名為細(xì)胞生物學(xué)（第四版），率先提出這一概念，他在新版（80年代第七版）序言中寫(xiě)到：這門(mén)學(xué)科發(fā)展異常迅速，自本書(shū)1946年出版以來(lái)，產(chǎn)生了許多革命性的發(fā)現(xiàn)，如細(xì)胞成分的超微結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)，以及遺傳和基因表達(dá)這些巨大進(jìn)步，不得不使我將原來(lái)的普通細(xì)胞學(xué)改名為細(xì)胞生物學(xué)。,20世紀(jì)中生命科學(xué)取得的革命性進(jìn)展： 美國(guó)的生物學(xué)家沃森和英國(guó)的物理學(xué)家克里克建立的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型的建立是20世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展的里程碑，標(biāo)志著現(xiàn)代分子遺傳學(xué)的誕生，開(kāi)辟了20世紀(jì)分子生物學(xué)的新紀(jì)元。,美國(guó)的生物學(xué)家沃森（右）和英國(guó)的物理學(xué)家克里克（左）,第四階段：分子生物

16、學(xué)技術(shù)的應(yīng)該用與細(xì)胞分子結(jié)構(gòu) 和功能的研究。,基因調(diào)控 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 腫瘤生物學(xué) 細(xì)胞分化 細(xì)胞凋亡,熱點(diǎn),第二節(jié)：細(xì)胞研究的模型模式生物與細(xì)胞的生命意義,一、模式生物（model organism） ： 1、定義：作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵匝芯刻囟ㄉ飳W(xué)現(xiàn)象的動(dòng)物、植物和微生物。從研究模式生物得到的結(jié)論，通?？蛇m用于其他生物 2、特點(diǎn)： 生理特征能夠代表一類(lèi) 容易獲得、飼養(yǎng)和繁殖 容易實(shí)驗(yàn)操作、特別是遺傳學(xué)分析,二、細(xì)胞的共同屬性：,1、具有相同的遺傳物質(zhì)DNA和RNA 2、遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄體系 3、蛋白質(zhì)或RNA組成的催化酶 4、作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器核糖體，毫無(wú)例外地存在于一切細(xì)胞內(nèi)。 5、細(xì)胞都具有運(yùn)

17、動(dòng)性，包括細(xì)胞自身的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng) 6、細(xì)胞都具有選擇透性的膜結(jié)構(gòu)，即細(xì)胞膜。 7、能進(jìn)行自我增殖和遺傳 8、新陳代謝 9、所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。,三、細(xì)胞對(duì)生命體的意義,1、細(xì)胞是生物的基本結(jié)構(gòu)單位 2、細(xì)胞是生物的基本功能單位 3、細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的基本單位 4、細(xì)胞是生物體的完整遺傳單位 5、細(xì)胞是最小的生命單位,一、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容,1、主要研究?jī)?nèi)容: 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)功能和細(xì)胞重要的生命活動(dòng)兩大部分。 2、研究現(xiàn)狀: 細(xì)胞重要的生命活動(dòng)規(guī)律及其調(diào)控的知識(shí)在細(xì)胞生物學(xué)中所占的比重越來(lái)越大。,第三節(jié)：細(xì)胞生物學(xué)特征,1 細(xì)胞核、染色體及基因表達(dá) 基因表

18、達(dá)與調(diào)控是目前細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)和發(fā)育生物學(xué)在細(xì)胞和分子水平相結(jié)合的最活躍領(lǐng)域。 2 生物膜與細(xì)胞器的研究 膜及細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能問(wèn)題（“膜學(xué)”）。 3 細(xì)胞骨架體系的研究 胞質(zhì)骨架、核骨架的裝配調(diào)節(jié)問(wèn)題和對(duì)細(xì)胞行使多種功能的重要性。 4 細(xì)胞增殖及調(diào)控 控制生物生長(zhǎng)和發(fā)育的機(jī)理是研究癌變發(fā)生和逆轉(zhuǎn)的重要途徑（“再教育細(xì)胞”）。 5 細(xì)胞分化及調(diào)控 一個(gè)受精卵如何發(fā)育為完整個(gè)體的問(wèn)題（細(xì)胞全能性）。 6 細(xì)胞衰老、凋亡及壽命問(wèn)題 7 細(xì)胞的起源與進(jìn)化 8 細(xì)胞工程 改造利用細(xì)胞的技術(shù)。,二、細(xì)胞生物的科學(xué)分類(lèi)及地位：,我國(guó)的基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展規(guī)劃:細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)并列為我國(guó)

19、的四大基礎(chǔ)學(xué)科,二、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究的總趨勢(shì)與重點(diǎn)領(lǐng)域,細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)相互滲透與交融是總的發(fā)展趨勢(shì)，也將是生命科學(xué)今后相當(dāng)一段時(shí)間的主流。 （一）當(dāng)前研究中的三大基本問(wèn)題: 1 、細(xì)胞內(nèi)的基因組是如何在時(shí)間與空間上有序表達(dá)的？,2 、基因表達(dá)的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)蛋白與核酸、脂質(zhì)、多糖及其復(fù)合物是如何逐級(jí)裝配成能行使生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)體系及各種細(xì)胞器？ 3 、基因表達(dá)的產(chǎn)物大量活性因子與信號(hào)分子，是如何調(diào)節(jié)細(xì)胞最重要的生命活動(dòng)過(guò)程的？,（二）當(dāng)前細(xì)胞基本生命活動(dòng)研究的若干重大課題 1 染色體DNA與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系； 2 細(xì)胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及其調(diào)控； 3 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究； 4

20、細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的裝配。,全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是：細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡和基因組與后基因組學(xué)研究。 全球研究最熱門(mén)的疾?。喊┌Y、心血管病、愛(ài)滋病和肝炎等傳染病。 五大研究方向：細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞衰老、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和DNA的損傷與修復(fù)。,（三）當(dāng)前細(xì)胞基本生命活動(dòng)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域,美國(guó)科學(xué)情報(bào)研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收錄及引用論文檢索，全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是： 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transduction）； 細(xì)胞凋亡（cell apoptosis）； 基因組與后基因組學(xué)研究（

21、genome and post-genomic analysis）。,三、與細(xì)胞生物學(xué)有關(guān)的學(xué)術(shù)刊物及教材,國(guó)外期刊： cell science natrue PNAS Plant cell 國(guó)內(nèi)期刊：中國(guó)科學(xué) 科學(xué)通報(bào) 實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào) Cell Research,第三章 細(xì)胞的概述,細(xì)胞形狀 細(xì)胞大小 原核生物 真核生物 細(xì)胞功能 細(xì)胞比較 細(xì)胞的分子基礎(chǔ),第一節(jié)：細(xì)胞的基本知識(shí)：,一、細(xì)胞的形狀,細(xì)胞形狀的靠細(xì)胞骨架維持 受相鄰細(xì)胞的制約 與細(xì)胞生理功能有關(guān),人類(lèi)細(xì)胞的幾種形狀,1.神經(jīng)細(xì)胞 2、3、4.上皮細(xì)胞 5. 卵細(xì)胞 6、7.結(jié)締組織細(xì)胞 8.平滑肌細(xì)胞 9. 紅細(xì)胞,白細(xì)胞：可由

22、細(xì)胞膜形成偽足 人紅細(xì)胞：呈雙凹的盤(pán)狀 肌細(xì)胞：多為柱型或長(zhǎng)梭形，具有收縮功能 上皮細(xì)胞：多為扁平鱗狀，或緊密排列呈柱狀，起支持保護(hù)作用 神經(jīng)細(xì)胞：類(lèi)似星芒形等，感受刺激傳導(dǎo)沖動(dòng),1、沒(méi)有分化以膜為基礎(chǔ)的具有專(zhuān)門(mén)結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜即擬核（nucleoid） 。,2、DNA為裸露的環(huán)狀分子，通常沒(méi)有結(jié)合蛋白，遺傳信息量小。,原核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱(chēng)為原核生物，均為單細(xì)胞生物。一般以二分裂的方式 繁殖，也有的產(chǎn)生孢子。,主要代表：, 支原體（mycoplast）, 細(xì)菌, 藍(lán)藻又稱(chēng)藍(lán)細(xì)（Cyanobacteria）, 支原體（mycoplast）,1、是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡(jiǎn)單的細(xì)胞。 (10

23、0nm） 2、具典型的細(xì)胞膜，沒(méi)有細(xì)胞壁，不能維持固定的形態(tài)而呈現(xiàn)多形性 3、基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA，分子量小 （僅有大腸桿菌的五分之一），無(wú)核區(qū)。合成與代謝很有限。有核糖體。以二分裂的方式繁殖 。 4、肺炎支原體的一端有一種特殊的末端結(jié)構(gòu)，能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細(xì)胞表面，與致病性有關(guān)。, 細(xì)菌：,1、是在自然界分布最廣、個(gè)體數(shù)量最多的有機(jī)體 2、根據(jù)形狀分為三類(lèi)，即：球菌、桿菌和螺旋菌（包括弧形菌） 3、絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑大小在0.55m之間。,典型的細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu),細(xì)菌的主要結(jié)構(gòu)：,1、細(xì)胞膜：8-10nm ，選擇性交換物質(zhì)，內(nèi)陷形成中膜體（間 體），為代謝酶系提供場(chǎng)所，并為D

24、NA復(fù)制提供支點(diǎn)。,2、細(xì)胞壁：主要成分肽聚糖（乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸）。,3、質(zhì)粒：裸露的環(huán)狀DNA ，獨(dú)立復(fù)制，常帶抗藥性基因。,5、鞭毛：鞭毛蛋白組成，不同于真核細(xì)胞的鞭毛。,4、核糖體：70S型，5S、16S、23S三種rRNA。,革蘭氏陽(yáng)性菌 革蘭氏陰性菌,弧 形霍亂菌, 藍(lán)藻又稱(chēng)藍(lán)細(xì)（Cyanobacteria）,1、又稱(chēng)藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria）,是最簡(jiǎn)單的自養(yǎng)生物。光合作用類(lèi)似與高等植物，與光合細(xì)菌的光合作用機(jī)制不一樣 ，但沒(méi)有葉綠體，具有光合作用片層。 2、DNA分子環(huán)狀，但遺傳信息量很大，可與高等植物相比。 3、細(xì)胞的體積比其它原核細(xì)胞大得多 。 4、屬于單細(xì)

25、胞生物，但有些藍(lán)藻經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在 。,一、基本結(jié)構(gòu)體系,生物膜系統(tǒng),遺傳信息表達(dá)系統(tǒng),細(xì)胞骨架系統(tǒng),質(zhì)膜(plasma membrane):,內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembrane system）,核糖體 染色質(zhì)（chromatin） 染色體（chromosome） 核仁（nucleolus）,細(xì)胞骨架,核骨架,細(xì)胞的計(jì)量單位,微米(micrometer，m) 納米(nanometer，nm) 1mm =1000m 1m= 1000nm,二、細(xì)胞的大小：,二、細(xì)胞的大?。?鴕鳥(niǎo)卵細(xì)胞：12cm 人卵細(xì)胞：0.1mm 個(gè)別的神經(jīng)細(xì)胞突起可達(dá)1m，但其直徑不超過(guò)100m 成熟的紅細(xì)胞直徑是7

26、.5m 精子的頭部為5m 支原體：0.1m，是最小細(xì)胞，需用電子顯微鏡觀察,形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性與一致性是很多細(xì)胞的特點(diǎn)。 細(xì)胞具有多種多樣的形態(tài)， 有球形、桿狀、星形、多角形、梭形、圓柱形等。多細(xì)胞生物體， 依照細(xì)胞在各種組織和器官中所承擔(dān)的不同功能， 分化形成了各種不同的形狀。這些不同的形狀一方面取決于對(duì)功能的適應(yīng)， 另一方面亦受細(xì)胞的表面張力、胞質(zhì)的粘滯性、細(xì)胞膜的堅(jiān)韌程度， 以及微管和微絲骨架等因素的影響。,三、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：,四、細(xì)胞的比較：,原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較。 植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的比較。,原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較：,1.都具有類(lèi)似的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu) 2.都以DNA

27、作為遺傳物質(zhì)，并使用相同的遺傳密碼 3.都是以一分為二的方式進(jìn)行細(xì)胞分裂 4.具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制，有類(lèi)似的核糖體結(jié)構(gòu) 5.代謝機(jī)制相同(如糖酵解和TCA循環(huán)) 6.具有相同的化學(xué)能貯能機(jī)制，如ATP合成酶(原核位于細(xì)胞質(zhì)膜，真核位于線粒體膜上) 7.光合作用機(jī)制相同(藍(lán)細(xì)菌與植物相比較) 8.膜蛋白的合成和插入機(jī)制相同 9.都是通過(guò)蛋白酶體(蛋白質(zhì)降解結(jié)構(gòu))降解蛋白質(zhì)(古細(xì)菌與真核細(xì)胞相比較),相同點(diǎn)：,不同點(diǎn)：,植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的比較：,1.細(xì)胞膜2.細(xì)胞壁 3.細(xì)胞質(zhì)4.葉綠體 5.高爾基體 6.核仁 7.核液8.核膜 9.染色質(zhì)10.核孔 11.線粒體12.內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 13.

28、游離的核糖體 14.液泡 15.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體,植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖,1.細(xì)胞膜 2.細(xì)胞質(zhì) 3.高爾基體 4.核液 5.染色質(zhì) 6.核仁 7.核膜 8.內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 9.線粒體 10.核孔 11.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體 12.游離的核糖體 13.中心體,動(dòng)物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖,細(xì)胞的分子基礎(chǔ),生物小分子,生物大分子,糖類(lèi),脂類(lèi),蛋白質(zhì),核酸,無(wú)機(jī)化合物,有機(jī)化合物,單糖,脂肪酸,氨基酸,核苷酸,生物小分子:包括水、無(wú)機(jī)鹽等無(wú)機(jī)化合物和單糖、脂肪酸、 氨基酸、核苷酸等有機(jī)化合物。,R,氨基酸的結(jié)構(gòu),羧基,氨基,氨基酸的結(jié)構(gòu)通式,氨基酸的一般結(jié)構(gòu),氨基酸的分類(lèi),三、氨基酸的分類(lèi) （一）基本氨基酸：2

29、0種,氨基酸的分類(lèi),20種基本氨基酸的中英文名稱(chēng),氨基酸的分類(lèi),基本氨基酸的分類(lèi)： 根據(jù)人的需要 （1）必需氨基酸：人體不能合成的，必需由食物中提供。色氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、賴(lài)氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸。 （2）半必需氨基酸：在體內(nèi)雖能合成，但其合成原料是必需氨基酸。半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、絲氨酸和甘氨酸。 （3）非必需氨基酸：人體能夠合成，不必由食物供給。,嘧 啶,嘌 呤,胞嘧啶 C,胸腺嘧啶 T,尿嘧啶 U,鳥(niǎo)嘌呤 G,腺嘌呤 A,核糖,脫氧,磷 酸,堿 基,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的概念 蛋白質(zhì)：是一切生物體中普遍存在的，由天然氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的生物大分子；其種類(lèi)繁多，各具有

30、一定的相對(duì)分子質(zhì)量，復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和特定的生物功能；是表達(dá)生物遺傳性狀的一類(lèi)主要物質(zhì)。 Protein：源自希臘文“”，意指“最原初的”，“第一重要的”。,蛋白質(zhì)的元素組成 蛋白質(zhì)是一類(lèi)含氮有機(jī)化合物，各元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： 碳 50 氫 7 氧 23 氮 16% （使蛋白質(zhì)成為生物體的主宰） 硫 0 3 其他 微 量,蛋白質(zhì)的分類(lèi),（一）蛋白質(zhì)的分類(lèi)：,蛋白質(zhì),單純蛋白質(zhì) (single protein),綴合蛋白質(zhì) (conjugated protein),糖蛋白、脂蛋白 核蛋白、磷蛋白 金屬蛋白、血紅素蛋白、 黃素蛋白,組 成,物理 性質(zhì),清蛋白、球蛋白、谷蛋白、 谷醇溶蛋白

31、、組蛋白 魚(yú)精蛋白、硬蛋白,非 氨 基酸 成分,（二）蛋白質(zhì)分子的形狀：,蛋白質(zhì),纖維狀蛋白質(zhì)：形狀呈細(xì)棒或纖維狀，在生物體內(nèi)主要起 (fibrous protein) 結(jié)構(gòu)作用。,球狀蛋白質(zhì)：形狀接近球形或橢球形，可溶于水。 (globular protein),形 狀,膜蛋白質(zhì)：與細(xì)胞的各種膜系統(tǒng)結(jié)合而存在。 (membrane protein),蛋白質(zhì)的功能,蛋白質(zhì)功能的多樣性：,結(jié)構(gòu)蛋白：大陸的組成成分和保護(hù)者，“托住大陸的海龜” 貯存蛋白：寶藏的看守者，龍 調(diào)節(jié)蛋白：傳達(dá)神的旨意，牧師 催化蛋白（酶）：魔法師 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：運(yùn)輸者，商人 運(yùn)動(dòng)蛋白：不停的運(yùn)動(dòng)者，矮人 支架蛋白：協(xié)調(diào)者，領(lǐng)

32、導(dǎo)者，國(guó)王 抗體（免疫球蛋白）：保護(hù)者，騎士，士兵，游俠,蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有重要意義： 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定它的高級(jí)結(jié)構(gòu)（第二遺傳密碼，一個(gè)蛋白質(zhì)分子為獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)所需的全部信息都含于多肽鏈的氨基酸序列中）,蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（概念）：是指一條或者幾條多肽鏈 中氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量和排列順序。,蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的氨基酸序列是闡明蛋白質(zhì)生物活性的分子基礎(chǔ),IAYKPAG 。 。,氨基酸序列（一級(jí)結(jié)構(gòu)） 高級(jí)結(jié)構(gòu) 生物活性（功能）,蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),氨基酸序列的改變可以導(dǎo)致蛋白功能異常和疾病,蛋白質(zhì)中一個(gè)氨基酸類(lèi)型的改變可導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的巨大變化，例如鐮刀狀細(xì)胞貧血病。,血液凝固與氨基酸序

33、列的局部斷裂。,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（概念）： 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)主鏈的折疊產(chǎn)生的有規(guī)則的構(gòu)象。肽鏈主鏈具有重復(fù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)形成鏈內(nèi)或鏈間氫鍵可以使肽鏈卷曲折疊形成各種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，主要有-螺旋、-折疊片、-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲。復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)就由這些比較簡(jiǎn)單的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件進(jìn)一步組合而成。,蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(Tertiary Structure)是指由二級(jí)結(jié)構(gòu)元件構(gòu)建成的總?cè)S結(jié)構(gòu)，包括一級(jí)結(jié)構(gòu)中相距遠(yuǎn)的肽段之間的幾何相互關(guān)系和側(cè)鏈在三維空間中彼此間的相互關(guān)系。 重點(diǎn)：一條多肽鏈、以二級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)、總?cè)S空間結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的相關(guān)概念 許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱(chēng)為寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每個(gè)獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)稱(chēng)為亞基（subunit），亞基一般由一條肽鏈構(gòu)成，也稱(chēng)為單體（monomer）。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的種類(lèi)、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。,寡聚體的 亞基締合,相同的亞基,不同的亞基,同種締合,異種締合,核酸是核苷酸的聚合體,核苷酸