第二讲生命的基本单位-细胞.ppt

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1、生命的基本单位生命的基本单位细胞（一）细胞（一）王丽娟生物与制药工程学院 第二讲第二讲 细胞细胞生物体的基本结生物体的基本结构单位构单位一、细胞学说的建立二、细胞的结构与功能三、细胞分裂和细胞周期四、细胞分化、衰老与死亡1、细胞学说的主要的内容 17世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个“小室”结构，称之谓“Cell”（细胞）。一、细胞学说的建立一、细胞学说的建立安东尼.范.吕文虎克的简单显微镜英国科学家霍克（R.Hook,1635-1703),27岁成为英国皇家学会领导成员,发表对木栓的观察,命名Cell。荷兰人列文虎克（AntonivonLeeuwenho

2、ek,1623-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。列文虎克在 1684绘制的微生物图人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组成的。19 世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：细胞是植物体和动物体的基本结构单位。这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公认的细胞学说：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。（2）每个细胞相对独立，一个生物体内各 细胞之间协同配合。（3）新细胞由老细胞繁殖产生。2、细胞学说的科学意义 细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础

3、。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。细胞学说被认为是 19 世纪自然科学的重大发现之一。值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生物体的生长与发育。有没有非细胞生命？有没有非细胞生命？19 世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的“传染性的活性成份”，称为病毒。1930s1940s 期间弄清病毒的化学本质和电镜结构：病毒是一类不具细胞结构的生命形态。最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大分子组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才能表现出生命的各方面特性。SARS病毒为冠状病毒二、细胞的结构和功能1、动物细胞的典型结构 细胞膜和生物膜

4、 磷脂和鞘脂分子具有一个共同的特征一个极性的头两个非极性的尾巴。在水环境中，这类分子会自发形成脂双层微囊。细胞膜的框架，就是脂双层，还有蛋白质“镶嵌”其中。1970s 提出的流动镶嵌学说,强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的运动。这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞器，所以,统称生物膜。由脂肪酸组成的疏水区和由甘油头部组成的磷脂亲水区.疏水区亲水区脂肪酸甘油磷酸细胞膜结构古生菌除脂双层结构外，也有脂单层结构，脂单层结构难被剥离，所以广泛存在于嗜热古生菌中 内质网 由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类合成的场所。细胞核 由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是 DNA

5、 复制和 RNA 合成场所。溶酶体 由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。高尔基体 由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。细胞质 有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成等反应的场所。线粒体 由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。细胞骨架 由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。核糖体 由 RNA 和蛋白质形成的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。2、植物细胞的典型结构 与动物细胞相比,有几点不同:植物细胞 动物细胞 有细胞壁 没有细胞壁 有叶绿体 没有叶绿体 有中央液泡 没有中央液泡3、真核细胞和原核细胞 细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有

6、细胞核结构，核物质DNA还是有的，形成核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。依据有无细胞核，整个生命世界可以区分为两大类：原核生物 真核生物 细 菌 植 物 古生菌 动 物 等 等 真 菌（霉菌、酵母)原生动物 藻 类细菌古生菌真核生物三、细胞分裂和细胞周期1、为什么会有细胞分裂？随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。活细胞不断进行新陈代谢，细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。表面积/体积比值的下降，意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。2 2、原核生物的细胞分裂原核生物的

7、细胞分裂 原核生物以细菌为例，细胞分裂比较简单。细胞生长增大到一定程度，DNA 复制，形成两个 DNA 分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为二分分裂。3 3、真核细胞的有丝分裂真核细胞的有丝分裂 大多数真核生物是多细胞生物。体细胞的分裂称为有丝分裂；生殖细胞形成过程中，则有与之不同的减数分裂。细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个:细胞周期。（1 1）细胞分裂周期细胞分裂周期 通常,细胞周期可以区分为四个阶段：M 期 分裂期，在这个阶段 可以在显微镜下看到 细胞分裂过程。G1 期 S 期 DNA 合成期 G2 期 G1

8、 期，S 期和 G2 期又总称为:分裂间期。（2 2）有丝分裂过程）有丝分裂过程 分裂间期有丝分裂前期中期前期 染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体。每条染色体含两条姊妹染色单体。中期后期末期 细胞质分裂有丝分裂中期 核膜消失，染色体排列在赤道板上。后期 姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧末期 重新形成核膜，染色体 消失细胞质分裂 胞质形成间隔，最终分开为两个细胞 现在集中看一下 在 M 期发生的有丝分裂过程：前期:染色质浓缩，折叠，包装，形成光 镜下可见的染色体，每条染色体含 两条染色单体。中期:核膜消失，染色体排列在赤道板上。后期:姐妹染色单体分开，被分别拉向细 胞两侧。末期:

9、重新形成核膜，染色体消失。细胞质分裂:胞质形成间隔，最终分开为 两个细胞。有丝分裂（3 3）染色质和染色体）染色质和染色体 处于分裂间期的细胞，细胞核内的 DNA 分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成核小体。多个核小体串在一起形成染色质。所以，染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式。核小体直径 10 nm，光镜下看不到。当细胞进入 M 期时，染色质折叠包装，大约压缩 8400 倍，形成光镜下可以看到的染色体。应记住，在染色体出现时，细胞已经过 S 期完成 DNA 复制，已由原来的每个 DNA 分子复制出两个 DNA分子。所以，每条染色体由两条姐妹染色单体组成。通常把体细胞称为双

10、倍体细胞，体细胞的遗传物质的总含量为 2n。在细胞分裂中，在光镜下可以看到染色体时，已经过 DNA 复制，这时遗传物质的总量已经是 4n 了。细胞分裂完成时，出现的两个子细胞又都回复为 2n。不同物种的细胞，染色体数目不同。所以，染色体数目也是不同物种细胞的特征。因为，对大多数物种来说，体细胞是 2n 的，所以染色体数目通常为偶数。物种 染色体数目 物种 染色体数目 人 46 豌豆 14 小鼠 40 玉米 20 爪蟾 36 小麦 42 果蝇 8 酵母 324、真核细胞的减数分裂 （1）减数分裂发生在产生生殖细胞的过程中。生殖细胞包括卵细胞和精子细胞。它们的遗传物质总量仅为体细胞的一半，称为 n

11、 细胞。由 2n 的体细胞产生 n 的生殖细胞，需要经过减数分裂。（2）、减数分裂后，细胞中染色体数目减少一半。减数分裂可以分为两个阶段：第一次减数分裂：DNA复制一次，细胞分裂一次。第二次减数分裂：DNA不复制,细 胞再分裂一次。结果，子细胞染色体数目减半，遗传物质总量由 2n 变为 n。总之，减数分裂就是 DNA 复制一次，细胞连续分裂两次，结果由一个 2n 细胞分出 4 个 n 细胞。（3）、减数分裂丰富基因组合 减数分裂的特点:一是子细胞染色体数减半;二是子细胞基因组合大为丰富。基因组合的丰富由两个原因造成。首先，体细胞的染色体实际上是由两套同源染色体组成。人的细胞有 4 条染色体，实

12、际上可以看作 2 对同源染色体加上两条性染色体。在减数分裂的第一次分裂时，每对同源染色体分别分配至两个子细胞。于是父源的同源染色体和母源的同源染色体以不同组合，分配到两个子细胞中去。这样，产生不同染色体组合的配子种型大增。其次，在第一次减数分裂中，还发生同源染色体配对，配对后还发生同源染色体之间的染色体交叉和基因重组。这使基因组合状况更为复杂化。所以，经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。结果是,有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。四、细胞的分化、衰老与死亡 1、细胞的分化成年人 全身细胞总数 约 1012个。细胞种类有 200 多种。这么多

13、种类细胞均来自 一个受精卵细胞。细胞分化的定义：发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。细胞分化不但发生在胚胎阶段和发育过程中，亦发生在成人阶段。如：人体血细胞的产生。分化以后不同种类的细胞，形态不同，功能不同，基因表达不同，代谢活动也不同。2、细胞的衰老 衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。身体的衰老是以细胞衰老为基础的。实验证明，细胞有着明显的衰老过程。亦有人认为，人体衰老时，并非全身细胞均衡衰老，而是部分细胞衰老，导致整体机能失调。激素系统和神经系统的衰老对全身的影响最大。衰老的机理，尚不清楚，有各种学说。自由基假说是其中

14、广为人们接受的一种假说。生物氧化中产生自由基，自由基破坏生物大分子蛋白质、核酸、脂类等。使得细胞结构破坏，基因突变，导致细胞衰老。人体存在着清除自由基机制，这些淬灭自由基机制受遗传控制。3、细胞凋亡 多细胞生物个体的一生中，不断发生构成身体的细胞的死亡。有两种细胞死亡：因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或细胞坏死。因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。细胞凋亡是普遍存在的 变态：蝌蚪 青蛙 昆虫、卵 幼虫 成虫 哺乳类:皮肤，指（趾）甲 红细胞：分化成熟 失去细胞核 凋亡 淋巴细胞：95%以上在成熟之前死去，不到 5%成熟后只存活一至几天 T细胞杀伤

15、靶细胞的机制之一，就是诱使靶细胞凋亡 癌细胞亦可看作是凋亡失控了的细胞。细胞凋亡和细胞坏死有明显区别:细胞凋亡 细胞坏死 Apoptosis Necrosis细胞变圆,与周围细胞脱开 细胞外形不规则变化核染色质凝聚 溶酶体破坏细胞膜内陷 细胞膜破裂细胞分为一个个小体 胞浆外溢被周围细胞吞噬 引起周围炎症反应细胞凋亡受基因控制。线虫是研究细胞凋亡的理想材料。每条线虫具有1090个细胞，其中131个细胞在发育过程中凋亡。从线虫中找到若干控制细胞凋亡的基因。(Caenorbabditis Elegans)1090个细胞，131个细胞凋亡 找到一系列与细胞凋亡有关的基因 ced-3、ced-4 诱发、启动凋亡 ced-9 抑制凋亡 ced-3、ced-4 基因突变或缺失，使凋亡受阻 移入 ced-9 使凋亡受阻 失去 ced-9 使细胞凋亡秀丽隐杆线虫课后作业1、植物细胞和动物细胞的区别是什么？2、细胞器有哪几种？各有什么功能？3、比较原核生物和真核生物的异同点，并简述原核生物的种类。4、细胞调亡和细胞坏死有何区别？可以回去喝咖啡可以回去喝咖啡了！了！再见！再见！