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1、细胞生物学细胞基本知识细胞就是生物体形态结构得基本单位细胞就是生物体形态结构得基本单位细胞就是生物体代谢得基本单位细胞就是生物体代谢得基本单位细胞就是生物体生理功能得基本单位细胞就是生物体生理功能得基本单位细细胞胞就就是是生生物物体体疾疾病病发发生生、发发展展得得基基本本单位单位 细胞就是生长发育得基本单位细胞就是生长发育得基本单位细胞分裂细胞分裂细胞数目增加细胞数目增加细胞生长细胞生长-细胞体积增加细胞体积增加细胞分化细胞分化-细胞种类增加细胞种类增加-发育发育生长生长细胞就是遗传得基细胞就是遗传得基本单位本单位(全能性全能性)生物个体中生物个体中,每个细胞每个细胞都包含有全套得遗传都包含有
2、全套得遗传信息信息,都有分化为各类都有分化为各类细胞或发育为完整个细胞或发育为完整个体得潜能。体得潜能。细胞概念得一些新思考细胞概念得一些新思考 细胞就是多层次非线性得复杂结构体系细胞就是多层次非线性得复杂结构体系 -细胞具有高度复杂性和组织性细胞具有高度复杂性和组织性 细细胞胞就就是是物物质质(结结构构)、能能量量与与信信息息过过程程精精巧巧结合得综合体结合得综合体 -细胞完成各种化学反应细胞完成各种化学反应-细胞需要和利用能量细胞需要和利用能量-细胞参与大量机械活动细胞参与大量机械活动-细胞对刺激作出反应细胞对刺激作出反应细细胞胞就就是是高高度度有有序序得得,具具有有自自组组装装能能力力与
3、与自组织体系自组织体系-细胞能进行自我调控细胞能进行自我调控-繁殖和传留后代繁殖和传留后代细胞得基本共性细胞得基本共性 所所有有得得细细胞胞表表面面均均有有由由磷磷脂脂双双分分子子层层与与镶镶嵌嵌蛋蛋白白质质构构成成得得生生物物膜膜,即即细细胞胞膜膜(cell(cell membrane)membrane)。所有得细胞都含有两种核酸所有得细胞都含有两种核酸:即即DNADNA与与RNA,RNA,与蛋白质组成遗传装置。与蛋白质组成遗传装置。细胞得基本共性细胞得基本共性 所有细胞中都有蛋白质合成得机器所有细胞中都有蛋白质合成得机器核糖核糖体体(ribosome)(ribosome)。所有细胞得增殖都
4、以一分为二得方式进行所有细胞得增殖都以一分为二得方式进行分裂。分裂。细胞具有相似得化学组成细胞具有相似得化学组成-元素、生物小元素、生物小分子、生物大分子分子、生物大分子被被质质膜膜包包裹裹在在细细胞胞内内得得所所有有生生活活物物质质称称为为原生质原生质(protoplasm)(protoplasm),包括细胞核和细胞质。包括细胞核和细胞质。植物细胞质膜得外面还有一层细胞壁。植物细胞质膜得外面还有一层细胞壁。在在离离体体条条件件下下细细胞胞壁壁很很容容易易被被酶酶水水解解掉掉,脱脱去细胞壁得细胞就称为去细胞壁得细胞就称为原生质体原生质体(protoplast)(protoplast)。第二节第
5、二节 原核细胞与古核细胞原核细胞与古核细胞生物界得基本类群生物界得基本类群大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点上上 个个 世世 纪纪 6060年年 代代,H,H、RisRis提提 出出 原原 核核 细细 胞胞(prokaryotic(prokaryotic cell)cell)真真核核细细胞胞(eukaryotic(eukaryotic cell)cell)得得概概念念。生生物物界界由由此此分分成成原原核核生生物物(prokaryote)(prokaryote)和和真核生
6、物真核生物(eukaryote)(eukaryote)两大类群。两大类群。近近年年,通通过过对对生生活活在在极极端端环环境境中中得得古古细细菌菌得得研研究究,发发现现了了区区别别上上述述两两类类细细胞胞得得古古核核生生物物(archaeon)(archaeon)。这这样样生生物物界界就就可可分分为为三三界界-原原核核生物生物,真核生物和古核生物。真核生物和古核生物。原核生物原核生物-原核细胞原核细胞古核生物古核生物-古核细胞古核细胞真核生物真核生物-真核细胞真核细胞原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)基本特点基本特点:遗传得信息量小遗传得信息量
7、小,遗传信息载体仅由一个环遗传信息载体仅由一个环状状DNADNA构成构成 细胞内没有分化为以膜为基础得具有专门细胞内没有分化为以膜为基础得具有专门结构与功能得细胞器和细胞核膜结构与功能得细胞器和细胞核膜核糖体就是其唯一得细胞器核糖体就是其唯一得细胞器原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)主要代表主要代表:支原体支原体(mycoplast)(mycoplast)目前发现得最小目前发现得最小、最最简单简单、可独立生活得、可独立生活得细胞细胞衣原体、立克次氏体衣原体、立克次氏体(细胞内寄生细胞内寄生)细菌细菌、放线菌、放线菌 蓝藻又称蓝细菌蓝藻又称蓝细
8、菌(Cyanobacteria)(Cyanobacteria)原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)支原体支原体可可通通过过滤滤菌菌器器,无无细细胞胞壁壁,分分裂裂增增殖殖,能能在在体体外外生长生长,也能寄生在细胞内也能寄生在细胞内原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)细菌细菌可分为可分为:球菌、杆菌和螺旋菌球菌、杆菌和螺旋菌(弧形菌弧形菌)直径直径0 0、55m55m之间之间。原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)大大肠肠杆杆菌菌淋淋病病球球菌菌肉肉
9、毒毒梭梭菌菌弧弧形形霍霍乱乱菌菌细菌得表面结构细菌得表面结构原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)细细胞胞壁壁(cell(cell wall):wall):机机械械强强度度高高,对对细细胞胞起起保保护作用护作用 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌(G(G-)和革兰氏阳性菌和革兰氏阳性菌(G(G+)得得主要差别在细胞壁上主要差别在细胞壁上原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)革革兰兰氏氏染染色色:1884:1884年年由由丹丹麦麦人人革革兰兰(Christian(Christian Gram)Gram)发发明明
10、得得,经经染染色色处处理理后后,呈呈红红色色得得就就是是G G-,呈呈紫紫色色得得,就就是是G G+。着着色色性性质质得得不不同同就就是是因因为为细细胞胞壁结构得不同。壁结构得不同。G+G-原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)G G+得得细细胞胞壁壁中中壁壁酸酸含含量量高高达达90%,G90%,G -得得细细胞胞壁壁中中壁壁酸酸含含量量只只有有5%,5%,青青霉霉素素得得主主要要作作用用就就是是抑抑制制壁酸得合成。壁酸得合成。原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)细菌得表面结构细菌得表面结构细细胞
11、胞膜膜:磷磷脂脂双双分分子子层层和和蛋蛋白白质质组组成成。膜膜蛋蛋白白有有受受体体、酶酶等等,能能完完成成真真核核细细胞胞膜膜性性细细胞胞器器得得大大部部分分功能。功能。中膜体中膜体(间体间体):):细胞膜内折形成细胞膜内折形成,扩大了膜面积。扩大了膜面积。荚膜荚膜:保护作用保护作用细菌细胞得拟核与基因组细菌细胞得拟核与基因组拟核拟核:DNADNA分子聚集得区域分子聚集得区域,不规则不规则,无核膜无核膜基基因因组组:一一条条环环状状得得DNADNA分分子子(线线状状DNADNA、多多条条DNA)DNA),半保留复制半保留复制复复制制、转转录录、翻翻译译没没有有在在空空间间上上分分隔隔,可可同同
12、时时进进行。行。原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)质质粒粒(plasmid)(plasmid):就就是是细细菌菌核核区区DNADNA外外,可可进进行行自自主主复复制制得得遗遗传传因因子子,环环状状得得双双链链DNA,DNA,遗遗传传信信息息量量22002200个基因个基因;常常赋予细胞对抗生素得抗性。常常赋予细胞对抗生素得抗性。质粒质粒DNADNA可以整合到核区可以整合到核区DNADNA中中 质粒常用作基因重组与基因转移得载体。质粒常用作基因重组与基因转移得载体。原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic ce
13、ll)细菌得质粒细菌得质粒约含约含500050000500050000个。个。部部分分附附着着在在细细胞胞膜膜内内侧侧,大大部部分分游游离离于于细细胞胞质质中。沉降系数为中。沉降系数为70S70S。小小亚亚单单位位(30S)(30S)对对四四环环素素、链链霉霉素素敏敏感感,大大亚亚单单位位(50S)(50S)对红霉素、氯霉素敏感。对红霉素、氯霉素敏感。原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)细菌得核糖体细菌得核糖体原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)细菌得内生孢子细菌得内生孢子细菌得增殖细菌得增殖-
14、直接分裂直接分裂又称芽孢又称芽孢,就是对不良环境有强抵抗力得休眠体就是对不良环境有强抵抗力得休眠体分裂中得链球菌分裂中得链球菌分裂中得大肠杆菌分裂中得大肠杆菌原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)蓝藻蓝藻(蓝细菌蓝细菌):):产氧光合自养得原核生物产氧光合自养得原核生物原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)蓝藻蓝藻(蓝细菌蓝细菌):):产氧光合自养得原核生物产氧光合自养得原核生物光光合合作作用用:含含有有叶叶绿绿素素a,a,藻藻胆胆素素等等,光光系统系统以以水水为为电电子子供供体体,放出放出O O2
15、 2原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)prokaryotic cell)蓝藻蓝藻(蓝细菌蓝细菌):):产氧光合自养得原核生物产氧光合自养得原核生物类类囊囊体体就就是是光光合合作用得场所作用得场所核核区区含含多多个个拷拷贝贝得环状得环状DNADNA增增殖殖就就是是直直接接分裂分裂古古核细胞核细胞(古细菌古细菌archaeobacteria)archaeobacteria)古古核核生生物物:又又称称古古细细菌菌(archaeobacteria),archaeobacteria),已已经经发发现现几几百百种种。如如盐盐细细菌菌,硫硫氧氧化化细细菌菌,嗜嗜热热细细菌菌,产产甲甲烷烷菌
16、类等。进化中与真核细胞更为密切菌类等。进化中与真核细胞更为密切古古核细胞核细胞(古细菌古细菌archaeobacteria)archaeobacteria)细细胞胞壁壁成成分分:与与真真核核细细胞胞相相同同。青青霉霉素素等等抗抗菌菌素素不能抑制其生长不能抑制其生长。DNADNA与基因结构与基因结构:具有内含子与重复序列具有内含子与重复序列核小体结构核小体结构:具有组蛋白和类核小体结构具有组蛋白和类核小体结构核核糖糖体体:与与真真核核细细胞胞类类似似,且且蛋蛋白白质质合合成成不不受受抑抑制原核生物得抗菌素抑制制原核生物得抗菌素抑制5s rRNA5s rRNA得分子进化分析得分子进化分析:与真核生
17、物类似与真核生物类似古古核细胞核细胞(古细菌古细菌archaeobacteria)archaeobacteria)目目前前得得研研究究证证据据显显示示:古古细细菌菌与与真真核核细细胞胞在在进化关系上较原核细胞更为密切。进化关系上较原核细胞更为密切。古古细细菌菌包包括括3 3类类不不同同得得细细菌菌:、极极端端嗜嗜盐盐细细菌菌,嗜酸嗜热细菌和产甲烷细菌。嗜酸嗜热细菌和产甲烷细菌。PCR(PCR(多多聚聚酶酶链链反反应应)中中所所使使用用得得TaqTaq酶酶就就就就是从是从T T、aquaticus aquaticus 嗜热细菌中分离到得。嗜热细菌中分离到得。第三节第三节 真核细胞真核细胞真核细胞
18、得基本结构体系真核细胞得基本结构体系生物膜系统生物膜系统细胞骨架系统细胞骨架系统遗传信息表达得结构系统遗传信息表达得结构系统生物膜结构体系生物膜结构体系真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)生物膜结构系统生物膜结构系统(面面)成分成分:脂质、蛋白质脂质、蛋白质以生物膜为基本结构基础构建各种相对独以生物膜为基本结构基础构建各种相对独立得细胞器立得细胞器完成各种化学反应完成各种化学反应完成物质得跨膜运输完成物质得跨膜运输信息与能量得传递信息与能量得传递细胞骨架系统细胞骨架系统真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic ce
19、ll)细胞骨架系统细胞骨架系统(线线)成分成分:蛋白质蛋白质结构结构:由特异得结构蛋白装配成得网架系统由特异得结构蛋白装配成得网架系统对细胞形态与内部结构得合理排布起支架作用对细胞形态与内部结构得合理排布起支架作用与与细细胞胞内内大大分分子子得得运运输输、细细胞胞得得运运动动、细细胞胞器器得得位位移移有有关关参参与与细细胞胞信信息息得得传传递递、基基因因表表达达、蛋蛋白白质质合合成成、细细胞胞得得分裂、分化等重要得细胞活动分裂、分化等重要得细胞活动 遗传信息表达结构系统遗传信息表达结构系统(图1-22)遗传信息表达结构系统遗传信息表达结构系统 真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)
20、(eukaryotic cell)遗传信息表达系统遗传信息表达系统(点点)以以核核酸酸(DNA(DNA、RNA)RNA)及及蛋蛋白白质质为为主主要要成成分分,包包括细胞核和核糖体。括细胞核和核糖体。通通过过遗遗传传物物质质得得复复制制,使使细细胞胞分分裂裂时时保保持持遗遗传传物质得连续传递物质得连续传递通过基因得选择性表达通过基因得选择性表达,控制细胞得活动控制细胞得活动细胞得网络化结构细胞得网络化结构代谢网络代谢网络(metabolic network)(metabolic network)运输网络运输网络(transport network)(transport network)生物膜网络
21、生物膜网络(biomembrane network)(biomembrane network)细胞骨架网络细胞骨架网络(cytoskeleton network)(cytoskeleton network)信号转导网络信号转导网络(signal transduction network)(signal transduction network)真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)真
22、真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)真真核细胞核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell)真核细胞与原核细胞得比较真核细胞与原核细胞得比较真核细胞与原核细胞得比较真核细胞与原核细胞得比较细胞大小与结构特征细胞大小与结构特征:细胞核细胞核,细胞器细胞器,细胞细胞 骨架骨架,细胞壁细胞壁,核糖体核糖体,细胞大小细胞大小遗传装置遗传装置:DNADNA形状与大小形状与大小,核小体核小体,DNA,DNA重重 复序列复序列,内含子内含子真核细胞与原核细胞得比较真核细胞与原核细胞得比较基因及其表达调控基因及其表达调控:调控方式调控方
23、式,时空关系时空关系,加工加工 与修饰与修饰细胞周期与分裂方式细胞周期与分裂方式:无丝分裂、有丝分裂无丝分裂、有丝分裂进化中得地位进化中得地位:出现年代出现年代植物细胞与动物细胞得比较植物细胞与动物细胞得比较植物细胞与动物细胞得比较植物细胞与动物细胞得比较植物细胞与动物细胞得比较植物细胞与动物细胞得比较细胞壁细胞壁液泡液泡叶绿体叶绿体其她其她第四节第四节 非细胞形态得生命体非细胞形态得生命体-病毒病毒病病毒毒(virus)(virus)核核酸酸分分子子(DNA(DNA或或RNA)RNA)与与蛋蛋白质构成白质构成 得核酸得核酸-蛋白质复合体蛋白质复合体-非细胞得生命体非细胞得生命体引起鼻咽癌得引
24、起鼻咽癌得ebeb病毒病毒个个体体微微小小,20,20200200nmnm之之间间,可可通通过过滤滤菌菌器器,大大多数病毒必须用电镜才能看见多数病毒必须用电镜才能看见;结构简单结构简单:核酸核酸+蛋白质衣壳蛋白质衣壳含含DNADNA或或RNA,RNA,没有含两种核酸得病毒没有含两种核酸得病毒;专营细胞内寄生生活专营细胞内寄生生活-分子水平得寄生分子水平得寄生;病毒得结构病毒得结构-由由核核酸酸(DNA(DNA或或RNA)RNA)芯芯和和蛋蛋白白质质衣衣壳壳(capsid)(capsid)构成构成,称核衣壳称核衣壳(nucleocapsid)(nucleocapsid)。-基基因因组组小小,少少
25、得得只只含含有有3 3个个基基因因,多多可可达达300300个。个。衣衣壳壳:蛋蛋白白质质外外壳壳,保保护护核核酸酸,决决定定抗抗原原性性。某某些些种种类类得得病病毒毒衣衣壳壳内内含含有有少少数数几几种种酶酶分分子子,主要与病毒核酸得复制有关。主要与病毒核酸得复制有关。囊囊膜膜:主主要要成成分分为为脂脂类类与与蛋蛋白白质质。脂脂类类通通常常来来自自于于宿宿主主细细胞胞得得核核膜膜或或质质膜膜。包包膜膜蛋蛋白白通通常常由由病病毒毒基基因因编编码码,帮帮助助病病毒毒识识别别宿宿主主细胞。细胞。病病毒毒只只有有在在侵侵入入细细胞胞以以后后才才表表现现出出生生命命现现象象,生活周期可分为两个阶段生活周
26、期可分为两个阶段:-细胞外阶段细胞外阶段,以成熟得病毒粒子形式存在以成熟得病毒粒子形式存在-细胞内阶段细胞内阶段,即感染阶段感染阶段,进行复制和进行复制和组装组装病毒在细胞内增殖病毒在细胞内增殖(复制复制)-病毒侵入细胞病毒侵入细胞,病毒核酸得侵染病毒核酸得侵染 -病毒核酸得复制、转录与蛋白质得合成病毒核酸得复制、转录与蛋白质得合成 -病毒得装配、成熟与释放病毒得装配、成熟与释放病毒得基本类型病毒得基本类型:真病毒真病毒(euvirus)-(euvirus)-核酸与蛋白组成核酸与蛋白组成亚病毒亚病毒(subvirus)(subvirus)-仅由核酸或蛋白组成仅由核酸或蛋白组成 类病毒类病毒(v
27、iroid)-(viroid)-小分子环状小分子环状RNARNA 朊病毒朊病毒(prion)(prion)感染性蛋白质感染性蛋白质真真病毒得分类病毒得分类:根据寄生得宿主不同根据寄生得宿主不同,病毒可分为病毒可分为:动物病毒、植物病毒、细菌病毒动物病毒、植物病毒、细菌病毒(即噬菌体即噬菌体)。烟草花叶病毒烟草花叶病毒根根据据病病毒毒得得核核酸酸类类型型可可以以将将其其分分为为两两大大类类:DNADNA病毒与病毒与RNARNA病毒病毒(反转录病毒反转录病毒)类病毒类病毒-仅为一裸露得仅为一裸露得RNARNA分子分子,无衣壳蛋白。无衣壳蛋白。-不不能能像像病病毒毒那那样样感感染染细细胞胞,只只有有当当植植物物细细胞胞受受到到损损伤伤,失失去去膜膜屏屏障障,才才能能在在供供体体植植株株与与受受体植株间传染。体植株间传染。蛋白质感染因子蛋白质感染因子-仅由感染性得蛋白质亚基构成仅由感染性得蛋白质亚基构成 Prusiner Prusiner 19821982年年发发现现于于患患羊羊瘙瘙痒痒病病(scrapie)(scrapie)得仓鼠得仓鼠,命名为命名为prionprion。因此获。因此获19971997年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。