细胞生物学课件1_绪论_基本概念.ppt

第一章：绪论第一章：绪论v细胞细胞生命的基本结构和功能单位生命的基本结构和功能单位v细细胞胞生生物物学学研研究究细细胞胞结结构构,组组成成及及其其生生命命活活动动规规律律的学科的学科v分分子子细细胞胞生生物物学学在在细细胞胞整整体体、显显微微、亚亚显显微微结结构构和和生生物物大大分分子子三三个个层层次次上上研研究究细细胞胞结结构构、组组成成及及其其生生命活动规律的学科命活动规律的学科v细胞生物学主要经历了四个发展阶段：细胞生物学主要经历了四个发展阶段：（一一）细细 胞胞 的的 发发 现现 (1665年年 R.Hooke;1675年年Leeuwenhoke)（二二）细细胞胞学学说说的的创创立立和和细细胞胞学学的的形形成成(1838年年Schleidon;1839年年Schwann)（三）三）细胞生物学的出现细胞生物学的出现(1965年年DeRobertis)（四）四）分子细胞生物学的兴起分子细胞生物学的兴起(1986年年Darnell)cellcytologycellbiologymolecularcellbiology细胞生物学发展的几个重要时期：细胞生物学发展的几个重要时期：（一）细胞的发现（一）细胞的发现v显显微微镜镜的的发发明明：荷荷兰兰眼眼镜镜商商Janssen于于1604年年创创造造，放放大大倍倍数数1030倍倍，又又称称为为“跳跳蚤蚤镜镜”（只只能能观观察察小昆虫）；小昆虫）；v半半个个多多世世纪纪之之后后，英英国国物物理理学学家家和和数数学学家家RobertHooke（胡胡克克）创创造造了了第第一一架架有有科科研研价价值值的的显显微微镜镜，放放大大倍倍数数40140倍倍，并并从从木木栓栓中中发发现现蜂蜂巢巢状状小小室室细细胞胞cell，Hooke于于1665年年发发表表显显微微图图谱谱一书。一书。v荷荷兰兰 列列文文虎虎克克（A.V.Leeuwenhoek,1632-1723）1674年年 观观 察察 到到 原原 生生 动动 物物.(PhilasophicalPhilasophical Transaction Transaction(1673-1724)(1673-1724)记录了大量的记录了大量的活细胞。活细胞。（二）细胞学说的创立和细胞学的形成（二）细胞学说的创立和细胞学的形成1、细胞学说的创立及其意义：、细胞学说的创立及其意义：v1831年，布朗（年，布朗（R.Brown）发现了细胞核；发现了细胞核；v1835年年，杜杜雅雅丁丁（E.Dujardin）发发现现了了动动物物细细胞胞中中的的粘粘液液质，并称其为质，并称其为“肉样质肉样质”（sarcode）;v1839年年，蒲蒲肯肯野野（Purkinje）发发现现了了植植物物细细胞胞中中的的物物质质，称为称为“原生质原生质”(protoplasm);v1839年年，冯冯.莫莫尔尔（Von.Mohl）发发现现了了动动物物细细胞胞中中的的“肉肉样质样质”和植物细胞中的和植物细胞中的“原生质原生质”在性质上是一样的。在性质上是一样的。v1838年年，德德国国植植物物学学家家施施莱莱登登（M.Schleidon）提出：所有的植物体都是由细胞组合而成的；提出：所有的植物体都是由细胞组合而成的；v1839年年，德德国国动动物物学学家家施施旺旺（Schwann）认认为为：动物体也是由细胞所组成的，并肯定了动物体也是由细胞所组成的，并肯定了:v一一切切生生物物体体都都是是由由细细胞胞组组成成的的。二二人人的的观观点点就就是是著著名名的的“细细胞胞学学说说”（celltheory），施施莱莱登登和和施施旺旺同时成为细胞学说的创始人。同时成为细胞学说的创始人。（二）细胞学说的创立和细胞学的形成（二）细胞学说的创立和细胞学的形成v“细胞学说细胞学说”包括三个内容：包括三个内容：（1）细细胞胞是是多多细细胞胞生生物物的的最最小小结结构构单单位位，对对单单细细胞生物来说，一个细胞就是一个个体；胞生物来说，一个细胞就是一个个体；（2）多多细细胞胞生生物物的的每每一一个个细细胞胞为为一一个个活活动动单单位位，执行特定的功能；执行特定的功能；（3）细细胞胞只只能能通通过过细细胞胞分分裂裂而而来来。1855年年，德德国病理学家魏尔肖（国病理学家魏尔肖（R.Virchow）v赫赫特特维维希希(O.Hertwig)于于1892年年发发表表了了细细胞胞与与组组织织的的著著名名著著作作，这这一一著著作作标标志志着着细细胞胞学学（Cytology）作为一门独立的生物学科的建立。作为一门独立的生物学科的建立。vWilsonE.B.于于1896年年发发表表了了名名为为发发育育和和遗遗传传中中的的细细 胞胞 一一 书书，(The Cell in Development andHeredity)，成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。v1925年年，这这本本书书的的第第二二版版问问世世，第第二二版版中中发发表表了了Wilson绘绘制制的的一一幅幅细细胞胞模模式式图图，这这幅幅图图是是细细胞胞学学史史上上第一个具有代表意义的细胞模式图第一个具有代表意义的细胞模式图。图图1-3,P5（三）电镜下的细胞和细胞生物学的兴起（三）电镜下的细胞和细胞生物学的兴起v1933年年，德德国国科科学学家家Ruska（鲁鲁斯斯卡卡）在在设设计计制制造造出世界上第一台电子显微镜出世界上第一台电子显微镜,分辨率达到分辨率达到50nmvBrachet,J（布布拉拉舍舍）于于1961年年绘绘制制了了一一幅幅细细胞胞模模式图，图式图，图1-4,P6成为细胞学史上第二幅细胞模式图成为细胞学史上第二幅细胞模式图。vDeRobertis，于于1965年年将将其其原原著著的的普普通通细细胞胞学学更更名名为为细细胞胞生生物物学学出出版版，这这标标志志着着细细胞胞生生物物学新学科的诞生学新学科的诞生（四）现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现四）现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现vDarnell等等人人于于1986年年提提出出了了“分分子子细细胞胞生生物物学学”的的概念（概念（molecularcellbiology）第二章：细胞的基本概念第二章：细胞的基本概念第一节：细胞的基本特征：第一节：细胞的基本特征：v细细胞胞（cellcell）：细细胞胞是是生生命命活活动动的的基基本本结结构构和和功能单位。功能单位。v1。细胞是有膜包围的结构实体。细胞是有膜包围的结构实体v2。有生命活动的功能实体。有生命活动的功能实体 细胞的基本共性细胞的基本共性v细胞进行生命活动的最基本要素细胞进行生命活动的最基本要素：（1 1）一层质膜；）一层质膜；（2 2）一套完整的代谢系统；）一套完整的代谢系统；（3 3）一套基因组。）一套基因组。v细胞区别于无机界的最主要的特征：细胞区别于无机界的最主要的特征：（1 1）在结构上具有自我装配的能力；）在结构上具有自我装配的能力；（2 2）在生理活动中具有自我调节的能力；）在生理活动中具有自我调节的能力；（3 3）在增殖上具有自我复制的能力。）在增殖上具有自我复制的能力。细胞的基本构成细胞的基本构成细胞壁细胞壁 质膜外结构质膜外结构 纤毛、鞭毛纤毛、鞭毛细胞细胞 质质膜膜 细胞器细胞器 原生质体原生质体(原生质原生质)细胞质细胞质 细胞质溶质（胞质溶胶）细胞质溶质（胞质溶胶）细胞核细胞核 （或类核）（或类核）细胞骨架细胞骨架v原原生生质质（protoplasmprotoplasm）：原原生生质质是是具具有有生生命命现现象象的的细细胞胞活活物物质质，指指构构成成细细胞胞的的全部生活物质。全部生活物质。v原原生生质质体体（protoplastprotoplast）：由由脂脂双双层层膜膜包包围围着着原原生生质质的的活活细细胞胞。也也有有这这样样说说的的原原生生质质体体是是除除去去全全部部细细胞胞壁壁的的“细细胞胞”，或或是是一一个个为为脂脂膜膜所所包包围围的的裸裸露露“细细胞胞”。v细细胞胞质质(cytoplasm)(cytoplasm)：细细胞胞质质是是指指细细胞胞核核与细胞膜之间的原生质。与细胞膜之间的原生质。v细细胞胞质质中中除除了了膜膜围围细细胞胞器器以以外外的的部部分分称称为为细细胞胞质质溶溶质质或或胞胞质质溶溶胶胶（cytosolcytosol），内内含含有有水水、无无机机离离子子、酶酶以以及及可可溶溶性性大大分子和代谢产物。分子和代谢产物。v细细胞胞器器（organelleorganelle）：细细胞胞质质中中的的在在光光学学和和电电子子显显微微镜镜下下能能够够分分辨辨出出的的，具具有有一一定定形形态态特特点点，执执行行特特定定功功能能的的结结构构，称称为为细细胞胞器器。如如质质体体、线线粒粒体体、内内质质网网、核核糖糖体体、高高尔尔基基体体、溶溶酶酶体体、中中心心体体、圆球体、液泡、细胞骨架。圆球体、液泡、细胞骨架。第二节：原核细胞与真核细胞第二节：原核细胞与真核细胞一、概念一、概念v经典分类学经典分类学 ：动物界、植物界动物界、植物界 （缺陷）（缺陷）v19371937年，年，ChattonChatton把细胞中不含有膜包围的细把细胞中不含有膜包围的细胞核的生物称为原核生物（胞核的生物称为原核生物（prokaryote)prokaryote)，如如细菌、蓝藻等细菌、蓝藻等。2020世世纪纪6060年年代代Hans Hans RisRis (H.(H.RisRis)将将细细胞胞划划分分为为原原核核细细胞胞（procaryoticprocaryotic cellcell）与与 真核细胞真核细胞（eucaryoticeucaryotic cell cell）原核生物：由原核细胞构成的生物原核生物：由原核细胞构成的生物生物划分生物划分 真核生物：由真核细胞构成的生物真核生物：由真核细胞构成的生物原核细胞原核细胞（procaryoticprocaryotic cell cell）v最最主主要要特特征征是是没没有有由由膜膜包包围围的的细细胞胞核核，遗遗传传物物质质通通常常集集中中于于细细胞胞的的一一个个或或几几个个区区域域中中，这这些些区区域域与与细细胞胞质质之之间间没没有有核核膜膜隔隔开开，所所以以一一般般把把这这种种区区域域称称为为类类核核（nucleoidnucleoid）又称拟核。又称拟核。原核细胞主要形态特征：原核细胞主要形态特征：v1 1、细细胞胞膜膜：单单位位膜膜，约约10nm10nm厚厚，暗暗亮亮暗暗形式。形式。v2 2、类类核核：遗遗传传物物质质集集中中区区域域，为为一一裸裸露露环环状状DNADNA分子。分子。v3 3、细细胞胞质质：没没有有内内膜膜系系统统、细细胞胞器器（核核糖糖体体除外）。除外）。v4 4、细胞壁细胞壁：肽聚糖等成分构成。：肽聚糖等成分构成。真核细胞（真核细胞（eucaryoticeucaryoticcellcell）（一）电镜下真核细胞结构：（一）电镜下真核细胞结构：v1 1、质质膜膜：即即细细胞胞膜膜,为为暗暗明明暗暗三三层层结结构构的的单位膜。单位膜。v2 2、细胞核细胞核：a.a.核膜核膜：双层核膜 b.b.遗遗传传物物质质：DNADNA组组蛋蛋白白 核核小小体体 染染色质色质 染色体染色体 c.c.核仁：核仁：一或多个核仁 d.d.核质：核质：核基质，内有核骨架。v3 3、细细胞胞质质：存在与质膜与核被膜之间的原生质。有各种细胞器：内内质质网网、高高尔尔基基体体、溶溶酶酶体体、线线粒粒体体、叶叶绿绿体体、细细胞胞骨骨架架、中中心心粒粒、微微体体等。等。v4 4、细胞壁细胞壁：由纤维素组成。：由纤维素组成。（二）真核细胞的三大结构体系：（二）真核细胞的三大结构体系：v1 1、生生物物膜膜系系统统：以以磷磷脂脂和和镶镶嵌嵌蛋蛋白白质质构构成成的的膜系统膜系统;v2 2、遗遗 传传 信信 息息 表表 达达 结结 构构 系系 统统：DNARNAproteinDNARNAprotein；信息表达包括信息表达包括DNADNA复制、转录与蛋白质翻译。复制、转录与蛋白质翻译。v3 3、细细胞胞骨骨架架体体系系：（celluarcelluar skeleton skeleton systemsystem）细胞骨架：微管、微丝及微梁系统等构成的网细胞骨架：微管、微丝及微梁系统等构成的网架系统，细胞骨架又分为胞质骨架与核骨架。架系统，细胞骨架又分为胞质骨架与核骨架。动、植物动、植物细胞比较细胞比较植物细胞植物细胞:叶绿体、叶绿体、液泡及液泡及细胞壁。细胞壁。动物细胞动物细胞:中心体。中心体。原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别 原核细胞与真核细胞的差异主要有两方面：原核细胞与真核细胞的差异主要有两方面：v结构与功能上的差异结构与功能上的差异v遗传装置及基因表达方式的差异。遗传装置及基因表达方式的差异。（）结构上的差异（）结构上的差异v：原原核核细细胞胞没没有有膜膜包包围围的的细细胞胞核核，而而真真核核细细胞的细胞核是有膜包围的胞的细胞核是有膜包围的;v：真真核核细细胞胞有有内内膜膜系系统统、及及内内膜膜系系统统演演变变的的细胞器，原核生物没有内膜系统；细胞器，原核生物没有内膜系统；v：真核细胞有：真核细胞有细胞骨架细胞骨架，原核细胞没有。，原核细胞没有。（）遗传装置及基因表达调控方式的差异：（）遗传装置及基因表达调控方式的差异：.基因结构基因结构：v原原核核细细胞胞DNADNA环环状状，一一个个，DNADNA裸裸露露或或与与少少量量蛋蛋白质结合；白质结合；v真真核核细细胞胞DNADNA线线状状，多多个个，DNADNA与与多多种种蛋蛋白白质质结结合成核小体结构。合成核小体结构。DNADNA组蛋白组蛋白 核小体核小体 染色质染色质 染色体染色体基因表达调控：基因表达调控：v原核细胞：原核细胞：DNADNA没有无用序列，均为编码序列；没有无用序列，均为编码序列；v真真 核核 细细 胞胞：DNADNA常常 有有 无无 用用 序序 列列，内内 含含 子子（intronintron）与外显子（与外显子（exonexon）相间排列。相间排列。内含子：内含子：DNADNA中不编码蛋白质的序列中不编码蛋白质的序列 外显子：外显子：DNADNA中编码蛋白质的序列中编码蛋白质的序列 exonexon intronintron基因基因 （DNADNA）转录转录 切掉切掉 切掉切掉 （mRNAmRNA）翻译翻译 （蛋白质（蛋白质)一、一、病毒病毒v体积小（体积小（0.1um0.1um以下）以下）v缺少进行独立代谢的某些基因和机构，单独缺少进行独立代谢的某些基因和机构，单独存在不能自我复制。存在不能自我复制。v不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。第三节：非细胞性的第三节：非细胞性的细胞感染体细胞感染体 病毒的形态和结构病毒的形态和结构v结构简单：核酸结构简单：核酸(DNA(DNA或或RNA)RNA)芯芯+蛋白质外壳蛋白质外壳v分类：分类：A.A.宿主：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬宿主：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）。菌体）。B.B.核酸：核酸：DNADNA病毒和病毒和RNARNA病毒。病毒。C.C.病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白病毒在细胞内的活动病毒在细胞内的活动v病毒的增殖又称复制，必须利用宿病毒的增殖又称复制，必须利用宿主代谢系统进行。主代谢系统进行。二、类病毒（二、类病毒（viroid)v概念：有一类感染物在结构上比病毒还要简概念：有一类感染物在结构上比病毒还要简单，只由核酸构成，没有蛋白质衣壳。由于单，只由核酸构成，没有蛋白质衣壳。由于它们具有感染作用，类似于病毒，故称为类它们具有感染作用，类似于病毒，故称为类病毒。类病毒没有蛋白质外壳，仅为一裸露病毒。类病毒没有蛋白质外壳，仅为一裸露的的RNA分子。分子。三、蛋白质感染因子三、蛋白质感染因子v1982年，S.B.Prusiner，羊致病因子，prion(朊病毒）。只由蛋白质构成，这种蛋白质具感染能力。1997年诺贝尔奖。v蛋白质感染子蛋白：PrPcPrPScv增殖：PrPSc使PrPc变成PrPSc，二聚体。一、细胞的形状一、细胞的形状细胞的形状与功能及存在位置有关。细胞的形状与功能及存在位置有关。v红红血血细细胞胞为为双双面面凹凹的的圆圆盘盘状状，表表面面积积大大，有有利利于于O2和和CO2交换；交换；v神经细胞具有传导作用，有很长的突起；神经细胞具有传导作用，有很长的突起；v保保卫卫细细胞胞呈呈半半圆圆形形，两两个个半半月月形形细细胞胞围围成成一一个个气孔。气孔。细胞的形状和大小细胞的形状和大小二、细胞的大小二、细胞的大小vA.生生物物体体各各种种细细胞胞体体积积差差别别很很大大。鸵鸵鸟鸟蛋蛋卵卵黄黄，5cm;支原体，支原体，0.1um。一般一般20-30um。vB.细胞的大小与生物体体积无关。细胞的大小与生物体体积无关。vC.细细胞胞体体积积的的极极限限问问题题：细细胞胞不不可可以以无无限限制制的的小或者无限制的大小或者无限制的大最大体积制约因素最大体积制约因素:细胞表面积；细胞表面积；细胞核与细胞质的比例；细胞核与细胞质的比例；细胞内物质的交流。细胞内物质的交流。