医学生物学第三章细胞概述.ppt

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1、医学生物学第三章细胞概述现在学习的是第1页，共27页第一节第一节 细胞的基本概念细胞的基本概念现在学习的是第2页，共27页一、细胞的基本共性一、细胞的基本共性所所所所有有有有的的的的细细细细胞胞胞胞表表表表面面面面均均均均有有有有由由由由磷磷磷磷脂脂脂脂双双双双分分分分子子子子层层层层与与与与镶镶镶镶嵌嵌嵌嵌蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质构构构构成成成成的的的的生生生生物物物物膜膜膜膜，即即即即细细细细胞胞胞胞膜。膜。膜。膜。所所所所有有有有的的的的细细细细胞胞胞胞都都都都含含含含有有有有两两两两种种种种核核核核酸酸酸酸：即即即即DNADNADNADNA与与与与RNARNARNARNA作作作作为为为

2、为遗遗遗遗传传传传信信信信息息息息复复复复制制制制与与与与转转转转录录录录的的的的载体。载体。载体。载体。作为蛋白质合成的机器作为蛋白质合成的机器作为蛋白质合成的机器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。核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。现在学习的是第3页，共27页二、非细胞形态的生命体二、非细胞形态的生命体 病毒及其与细胞的关系病毒及其

3、与细胞的关系n n病毒的基本知识病毒的基本知识病毒（病毒（病毒（病毒（virusvirusvirusvirus）核酸分子（核酸分子（核酸分子（核酸分子（DNADNADNADNA或或或或RNARNARNARNA）与蛋白质构）与蛋白质构）与蛋白质构）与蛋白质构 成的核酸成的核酸成的核酸成的核酸-蛋白质复合体；蛋白质复合体；蛋白质复合体；蛋白质复合体；根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNADNADNADNA病毒与病毒与病毒与病毒与RNARNARNARNA病毒病毒病毒病毒 病毒的多样

4、性病毒的多样性病毒的多样性病毒的多样性类病毒（类病毒（类病毒（类病毒（viroidviroidviroidviroid）仅由感染性的仅由感染性的仅由感染性的仅由感染性的RNARNARNARNA构成；构成；构成；构成；朊病毒（朊病毒（朊病毒（朊病毒（prionprionprionprion）仅由感染性的蛋白质亚基构成；仅由感染性的蛋白质亚基构成；仅由感染性的蛋白质亚基构成；仅由感染性的蛋白质亚基构成；现在学习的是第4页，共27页类病毒类病毒n n类病毒仅为一裸露的类病毒仅为一裸露的类病毒仅为一裸露的类病毒仅为一裸露的RNARNA分子，无衣壳蛋白。不能像病毒那分子，无衣壳蛋白。不能像病毒那分子，无

5、衣壳蛋白。不能像病毒那分子，无衣壳蛋白。不能像病毒那样感染细胞，是当今所知道的一种核酸的最小的，专性细胞样感染细胞，是当今所知道的一种核酸的最小的，专性细胞样感染细胞，是当今所知道的一种核酸的最小的，专性细胞样感染细胞，是当今所知道的一种核酸的最小的，专性细胞内寄生的分子生物。它的基因组为单股闭合环状的内寄生的分子生物。它的基因组为单股闭合环状的内寄生的分子生物。它的基因组为单股闭合环状的内寄生的分子生物。它的基因组为单股闭合环状的RNARNA分子，分子，分子，分子，仅含仅含仅含仅含330330380380核苷酸。核苷酸。核苷酸。核苷酸。n n类病毒能耐受紫外线和作用于蛋白质的各种理化因素，比

6、如类病毒能耐受紫外线和作用于蛋白质的各种理化因素，比如类病毒能耐受紫外线和作用于蛋白质的各种理化因素，比如类病毒能耐受紫外线和作用于蛋白质的各种理化因素，比如对蛋白酶，胰蛋白酶，尿素等都不敏感对蛋白酶，胰蛋白酶，尿素等都不敏感对蛋白酶，胰蛋白酶，尿素等都不敏感对蛋白酶，胰蛋白酶，尿素等都不敏感,在在在在9090下仍能存活。下仍能存活。下仍能存活。下仍能存活。n n类病毒现在仅在高等植物中发现，例如番茄簇顶病，柑桔裂皮病，类病毒现在仅在高等植物中发现，例如番茄簇顶病，柑桔裂皮病，类病毒现在仅在高等植物中发现，例如番茄簇顶病，柑桔裂皮病，类病毒现在仅在高等植物中发现，例如番茄簇顶病，柑桔裂皮病，黄

7、瓜白果病，椰子死亡病等，危害很大。黄瓜白果病，椰子死亡病等，危害很大。黄瓜白果病，椰子死亡病等，危害很大。黄瓜白果病，椰子死亡病等，危害很大。n n只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株与受体只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株与受体只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株与受体只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株与受体植株间传染。防治的方法主要选择无感的种子和繁殖体，以及防植株间传染。防治的方法主要选择无感的种子和繁殖体，以及防植株间传染。防治的方法主要选择无感的种子和繁殖体，以及防植株间传染。防治的方法主要选择无感的种子和繁殖体，以及防止机

8、械传播。止机械传播。止机械传播。止机械传播。现在学习的是第5页，共27页朊毒体朊毒体n n蛋白质性质的感染颗粒。蛋白质性质的感染颗粒。n n最早由美国加利福尼亚大学的斯坦利最早由美国加利福尼亚大学的斯坦利B布鲁辛布鲁辛纳（纳（Stanley B.Prusiner）于）于1982年发现的朊毒年发现的朊毒体。普利辛纳荣获体。普利辛纳荣获1997年度诺贝尔生理学或医学年度诺贝尔生理学或医学奖。奖。n n这种蛋白质粒子缺乏核酸，称为病毒并不妥当，这种蛋白质粒子缺乏核酸，称为病毒并不妥当，故现在称为朊毒体。故现在称为朊毒体。n n研究表明，朊病毒是蛋白质在特定条件下发生突研究表明，朊病毒是蛋白质在特定条

9、件下发生突变或构型上的变化，由良性变为恶性，即变为具变或构型上的变化，由良性变为恶性，即变为具有传染性的蛋白质颗粒。有传染性的蛋白质颗粒。现在学习的是第6页，共27页n n利用分子探针技术证明正常人利用分子探针技术证明正常人PrPPrP基因位于第基因位于第基因位于第基因位于第2020对染色体对染色体对染色体对染色体的短臂上，并证明的短臂上，并证明的短臂上，并证明的短臂上，并证明PrPCPrPC是人类及动物细胞内的正常成分。是人类及动物细胞内的正常成分。PrPSCPrPSC是致病特异性重要成分。是致病特异性重要成分。是致病特异性重要成分。是致病特异性重要成分。n n序列测定表明序列测定表明序列测

10、定表明序列测定表明PrPCPrPC与与PrPSCPrPSC之间并无差别，同属一种蛋白质之间并无差别，同属一种蛋白质之间并无差别，同属一种蛋白质之间并无差别，同属一种蛋白质却有两种构型。却有两种构型。却有两种构型。却有两种构型。n nPrPC-螺旋高达螺旋高达螺旋高达螺旋高达42%42%，-片层片层片层片层(-sheet)(-sheet)仅仅仅仅3%3%，而，而，而，而PrPSC的的的的蛋白骨架却完全伸展，形成的蛋白骨架却完全伸展，形成的蛋白骨架却完全伸展，形成的蛋白骨架却完全伸展，形成的-片层高达片层高达片层高达片层高达43%43%，螺旋仅螺旋仅30%30%。n n在培养细胞内，在培养细胞内，

11、在培养细胞内，在培养细胞内，PrPC向向向向PrPSCPrPSC的转变发生在神经元内部，此的转变发生在神经元内部，此的转变发生在神经元内部，此的转变发生在神经元内部，此后后后后PrPSC在溶酶体中沉积。在大脑中填满在溶酶体中沉积。在大脑中填满PrPSCPrPSC及伴随的及伴随的及伴随的及伴随的杆状淀粉样杆状淀粉样杆状淀粉样杆状淀粉样(amyloid)(amyloid)颗粒的溶酶体，会突然爆破并损害颗粒的溶酶体，会突然爆破并损害细胞。当宿主的神经细胞死亡后，在脑组织中留下许多细胞。当宿主的神经细胞死亡后，在脑组织中留下许多小孔如海绵状，释出的小孔如海绵状，释出的PrPSCPrPSC会袭击另外的细

12、胞，这是朊会袭击另外的细胞，这是朊会袭击另外的细胞，这是朊会袭击另外的细胞，这是朊毒体的重要特点。毒体的重要特点。毒体的重要特点。毒体的重要特点。现在学习的是第7页，共27页n n临床变化都局限于中枢神经系统。临床变化都局限于中枢神经系统。n n朊毒体的致病过程是：朊毒体的致病过程是：n n经一定经一定传播途径传播途径（如进食患病动物的肉和内脏）（如进食患病动物的肉和内脏）侵入机体并进侵入机体并进入脑组织入脑组织，PrPC向向PrPSC的转变的转变其其PrPSC沉积于不同的沉积于不同的神经元溶酶体神经元溶酶体内，导致内，导致被感染的被感染的脑细胞受损、坏死脑细胞受损、坏死，释出的朊毒体又，释出

13、的朊毒体又侵犯其它脑细胞，使病变不断发展；病变的神侵犯其它脑细胞，使病变不断发展；病变的神经细胞死亡后，脑组织中留下大量小孔呈经细胞死亡后，脑组织中留下大量小孔呈海绵海绵状状，并出现相应的临床症状，这就是众所周知，并出现相应的临床症状，这就是众所周知的海绵状脑病。的海绵状脑病。现在学习的是第8页，共27页n n由朊病毒引起的疾病发生在人和动物身上，人由朊病毒引起的疾病发生在人和动物身上，人的朊病毒病已发现有的朊病毒病已发现有4种：库鲁病（种：库鲁病（Ku-rmm）、）、克克雅氏综合症（雅氏综合症（CJD，疯牛病）、格斯特，疯牛病）、格斯特曼综合症（曼综合症（GSS）及致死性家庭性失眠症）及致死

14、性家庭性失眠症（FFI）。）。n n随着朊病毒的侵入、在神经元树突和细胞本身，随着朊病毒的侵入、在神经元树突和细胞本身，尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化，星状细胞胶质增生，灰质中出现海性空泡化，星状细胞胶质增生，灰质中出现海绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染，皆以潜绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染，皆以潜伏期长，病程缓慢，进行性脑功能紊乱，无缓伏期长，病程缓慢，进行性脑功能紊乱，无缓解康复，终至死亡为特征。解康复，终至死亡为特征。现在学习的是第9页，共27页病毒在细胞内增殖（复制）病毒在细胞内增殖（复制）病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染病毒核酸

15、的复制、转录与蛋白质的合成病毒的装配、成熟与释放现在学习的是第10页，共27页三、三、.细胞的形态细胞的形态现在学习的是第11页，共27页四四.细胞的大小细胞的大小1m=102cm=103mm=106um=109nm现在学习的是第12页，共27页五、细胞的基本结构五、细胞的基本结构现在学习的是第13页，共27页真核细胞的基本结构真核细胞的基本结构光光镜镜下下结结构构细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核电电镜镜下下结结构构膜相结构膜相结构非膜相结构非膜相结构细胞膜细胞膜内质网内质网高尔基复合体高尔基复合体线粒体线粒体溶酶体溶酶体过氧化氢体过氧化氢体核膜核膜核糖体核糖体中心粒中心粒微管微管微丝微丝

16、中等纤维中等纤维细胞质基质细胞质基质核仁核仁染色质染色质核基质核基质现在学习的是第14页，共27页原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)的基本结构的基本结构（一）支原体（一）支原体(mycoplasma)（二）细菌（二）细菌(bacteria)现在学习的是第15页，共27页质粒质粒现在学习的是第16页，共27页间体间体现在学习的是第17页，共27页真核细胞真核细胞(eukaryotic cell)的基本结构的基本结构现在学习的是第18页，共27页真核细胞的基本结构真核细胞的基本结构光光镜镜下下结结构构细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核电电镜镜下下结结构构膜相结构膜相结构非膜相结

17、构非膜相结构细胞膜细胞膜内质网内质网高尔基复合体高尔基复合体线粒体线粒体溶酶体溶酶体过氧化氢体过氧化氢体核膜核膜核糖体核糖体中心粒中心粒微管微管微丝微丝中等纤维中等纤维细胞质基质细胞质基质核仁核仁染色质染色质核基质核基质现在学习的是第19页，共27页原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较特征特征 原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小较小（较小（110m）较大（较大（10100 m）细胞核细胞核无核仁和核膜无核仁和核膜有核仁和核膜有核仁和核膜细胞器细胞器无（除核糖体外）无（除核糖体外）有各种细胞器有各种细胞器核糖体核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色体

18、染色体只有一条只有一条DNA，DNA裸裸露不与组蛋白和酸性蛋露不与组蛋白和酸性蛋白结合。白结合。有几条有几条DNA，DNA与组蛋与组蛋白和酸性蛋白结合，有若白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。干对染色体。内膜系统内膜系统简单简单复杂复杂细胞骨架细胞骨架无无有微管，微丝有微管，微丝细胞壁细胞壁主要组分为肽聚糖主要组分为肽聚糖主要组分为纤维素主要组分为纤维素转录和翻译转录和翻译出现在同一时间和地出现在同一时间和地点（细胞质中）点（细胞质中）出现在不同时间和地点（转录在核内，出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）翻译在细胞质中）细胞分裂细胞分裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂和减数分裂有丝分裂和减

19、数分裂现在学习的是第20页，共27页现在学习的是第21页，共27页真核细胞与原核细胞最根本的区别真核细胞与原核细胞最根本的区别n n细胞膜系统的分化与演变细胞膜系统的分化与演变 1.首先分化为两个独立的部分首先分化为两个独立的部分-核与质核与质2.细胞质内以膜系统为基础分化为结构更为精细、细胞质内以膜系统为基础分化为结构更为精细、功能更为专一的单位功能更为专一的单位各种重要的细胞器。各种重要的细胞器。n n遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化。遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化。1.编码结构蛋白与功能蛋白的基因数量大大增多。编码结构蛋白与功能蛋白的基因数量大大增多。2.遗传信息重复序列与染色体多

20、倍体的出现遗传信息重复序列与染色体多倍体的出现3.遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程度相遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程度相应复杂化。应复杂化。现在学习的是第22页，共27页古核生物（古核生物（archaeon）n n古核生物古核生物 最初被命名为古细菌最初被命名为古细菌(archaebacteria),现称为古核生物现称为古核生物,并被确认为并被确认为不同于真核生物和细菌的第三类生物不同于真核生物和细菌的第三类生物,是原始是原始大气缺氧时代生存下来的活化石。它无真正大气缺氧时代生存下来的活化石。它无真正的核的核;以甲硫氨酸为蛋白质合成的起始氨基酸以甲硫氨酸为蛋白质合成的起始氨基酸,但又

21、不同于细菌但又不同于细菌,壁中无肽聚糖。壁中无肽聚糖。现在学习的是第23页，共27页古核生物的特征古核生物的特征n n是一类很持殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。是一类很持殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。是一类很持殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。是一类很持殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。n n具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；n n有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素

22、不敏感、核糖体对氯霉素不敏感、RNARNA聚合酶和真核细胞的相似、聚合酶和真核细胞的相似、聚合酶和真核细胞的相似、聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；具有内含子并结合组蛋白；具有内含子并结合组蛋白；具有内含子并结合组蛋白；n n既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋

23、白质的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、酸、酸、酸、D D型氨基酸和二氨基庚二酸。型氨基酸和二氨基庚二酸。型氨基酸和二氨基庚二酸。型氨基酸和二氨基庚二酸。现在学习的是第24页，共27页古核生物的类型古核生物的类型n n极端嗜热菌（极端嗜热菌（极端嗜热菌（极端嗜热菌（themophilesthemophiles）：）：能生长在能生长在能生长在能生长在90以上的高温环境。以上的高温环

24、境。以上的高温环境。以上的高温环境。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100，8080以下即失活，德国的斯梯特（以下即失活，德国的斯梯特（K.Stetter）研究组在）研究组在）研究组在）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110以上高温中，以上高温中，以上高温中，以上高温中，最适生长温度为最适生长温度为最适生长温度为最适生长温度为

25、9898，降至，降至，降至，降至8484即停止生长；美国的即停止生长；美国的即停止生长；美国的即停止生长；美国的J.A.Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。许多能将硫氧化以取得能量。许多能将硫氧化以取得能量。许多能将硫氧化以取得能量。n n极端嗜盐菌（极端嗜盐菌（极端嗜盐菌（极端嗜盐菌（extremehalophile

26、sextremehalophiles）：生活在高盐度环境中，：生活在高盐度环境中，：生活在高盐度环境中，：生活在高盐度环境中，盐度可达盐度可达盐度可达盐度可达25%25%，如死海和盐湖中。，如死海和盐湖中。n n极端嗜酸菌（极端嗜酸菌（极端嗜酸菌（极端嗜酸菌（acidophilesacidophiles）：）：）：）：能生活在能生活在能生活在能生活在pHpH值值值值1 1以下的环境中，以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。现在学习的是第25页，共27页思考题n n根据你所掌握的指示，如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？n n请你在阅读了本章以后对原核细胞与真核细胞的比较提出新的补充。现在学习的是第26页，共27页参考文献n n郑国昌：细胞生物学（第二版），高等教育出版社。n nGerald Karp.Cell and Molecular Biology:concepts and experiments,2nd Edition.1999.现在学习的是第27页，共27页