生命的基本單位細胞

1、醫(yī)學(yxu)生物學共六十六頁生命(shngmng)過程的一般原理第二章 生命的基本(jbn)單位細胞 共六十六頁生命的基本單位(dnwi)細胞一、細胞(xbo)發(fā)現(xiàn)與細胞(xbo)學說的建立 共六十六頁1. 細胞(xbo)的發(fā)現(xiàn)生命的基本(jbn)單位 細胞1665年，英國物理學家胡克在用自制的顯微鏡觀察軟木組織時，首次發(fā)現(xiàn)了植物的組織細胞，實際上他觀察到的是一些死亡的櫟樹皮韌皮部細胞的細胞壁。 共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞2. 細胞學說(x bo xu shu)的建立 “一切生物，包括單細胞生物、高等動物和植物都是由細胞組成的，細胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動的基本單位”。

2、這就是著名的細胞學說(ce11theory)。 Schwann T.（1810-1882）Schleiden MJ.（1804-1881）共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞2. 細胞學說(x bo xu shu)的建立 細胞學說的基本內(nèi)容一切生物都是由細胞組成的所有細胞都具有共同的基本結(jié)構(gòu)生物體通過細胞活動反映其生命特征細胞來自原有細胞的分裂 共六十六頁二、生命(shngmng)的基本特征生命(shngmng)的基本單位細胞共六十六頁1. 細胞(xbo)的基本定義生命的基本(jbn)單位 細胞（1）細胞是構(gòu)成生物有機體的基本結(jié)構(gòu)單位 （2）細胞是代謝與功能的基本單位 （3）細胞是生物有

3、機體生長發(fā)育的基本單位 （4）細胞是遺傳的基本單位，具有遺傳的全能性 共六十六頁2. 細胞(xbo)的大小、形態(tài)和數(shù)量生命(shngmng)的基本單位 細胞人和動物的細胞直徑一般為10100m之間。人體內(nèi)最大的細胞是卵細胞，直徑約100m，最小的細胞直徑只有45m。共六十六頁2. 細胞的大小、形態(tài)(xngti)和數(shù)量生命的基本單位(dnwi) 細胞細胞的形態(tài)多種多樣，大小也不一致，這是與細胞功能相適應(yīng)的。凡是游離的細胞大多數(shù)呈球形或橢圓形。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 細胞的大小、形態(tài)(xngti)和數(shù)量生物包括單細胞生物和多細胞生物。單細胞生物一個細胞就是一個完整的個體，多細

4、胞生物的機體根據(jù)其復雜程度由數(shù)百乃至數(shù)萬億計細胞構(gòu)成。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞3. 細胞(xbo)的主要共性（1）所有細胞都具有選擇透性的膜結(jié)構(gòu)（2）細胞都具有遺傳物質(zhì)（3）細胞都具有核糖體共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞4. 原核細胞與真核細胞 共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞4. 原核細胞與真核細胞 （1） 原核細胞原核細胞因沒有(mi yu)典型的核結(jié)構(gòu)而得名原核細胞最主要的特征是沒有膜包被的細胞核，也沒有核仁。DNA位于細胞中央的核區(qū)，稱為擬核(nucleoid)，該區(qū)稱為擬核區(qū)。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞4. 原核細胞與真核細

5、胞 （1） 原核細胞共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞4. 原核細胞與真核細胞 （2） 真核細胞在光學顯微鏡下觀察，細胞結(jié)構(gòu)(jigu)可分為三部分細胞膜(cell membrane)細胞質(zhì)(cytoplasm)細胞核(nucleus)共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞4. 原核細胞與真核細胞 （2） 真核細胞共六十六頁原核細胞與真核細胞的主要(zhyo)區(qū)別特 征原核細胞真核細胞細胞大小較小，110 m較大，10100 m細 胞 壁肽聚糖纖維素（植物細胞）細 胞 質(zhì)僅有核糖體，無胞質(zhì)環(huán)流各種細胞器，存在胞質(zhì)環(huán)流核 糖 體70S（50S30S）80S（60S40S）細胞骨

6、架無有內(nèi)膜系統(tǒng)無有細 胞 核擬核（無核膜、核仁）有核膜、核仁染 色 體單組多組細胞分裂無絲分裂有絲分裂、減數(shù)分裂生命的基本(jbn)單位 細胞共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞4. 原核細胞與真核細胞 （3） 病毒(bngd)與蛋白感染粒病毒在結(jié)構(gòu)上比原核細胞和真核細胞都要簡單得多，是由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)外殼組成。共六十六頁1982年，Prusiner在患瘙癢病的羊體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)因子，并證明是羊瘙癢病的致病因子。這種感染因子不含核酸，在復制方式和傳染途徑(tjng)上完全不同于傳統(tǒng)概念上的病毒。生命的基本(jbn)單位 細胞4. 原核細胞與真核細胞 （3） 病

7、毒與蛋白感染粒蛋白感染粒共六十六頁生命的基本(jbn)單位細胞三、生物膜的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞細胞膜又稱細胞質(zhì)膜(plasma membrane)是指包圍在細胞表面的一層極薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所組成。細胞膜的基本作用是維護細胞內(nèi)微環(huán)境的相對穩(wěn)定，并參與同外界環(huán)境進行(jnxng)物質(zhì)交換、能量和信息傳遞。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1. 膜的化學(huxu)組成 細胞膜具有各種復雜而重要的功能，其基礎(chǔ)在于它的化學組成和結(jié)構(gòu)。在各種不同類型的細胞中，細胞膜的化學組成相同，即主要由脂類、蛋白質(zhì)及糖類組成。脂 類：50%蛋白質(zhì)：40%50

8、%糖 類：2%10%共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞2. 膜的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)模型 （1） 流動鑲嵌模型(fluid mosaic model)生物膜是一種流動的、嵌有蛋白質(zhì)的脂類雙分子層結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌或聯(lián)結(jié)于脂雙層上；膜兩側(cè)結(jié)構(gòu)是不對稱的。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 膜的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)模型 （2） 晶格鑲嵌模型生物膜中的類脂在可逆地進行無序（液態(tài)）和有序（晶態(tài)）的相變，膜蛋白對類脂分子的運動具有限制作用。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 膜的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)模型 （3） 板塊鑲嵌模型在

9、流動的脂雙層中存在許多大小不同、剛性較大的能獨立移動的類脂板塊（有序結(jié)構(gòu)的板塊），這些有序結(jié)構(gòu)的板塊被流動的類脂區(qū)（無序結(jié)構(gòu)的板塊）分開。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 膜的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)模型 （4） 脂筏模型在生物膜上膽固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相，如同脂筏一樣載著各種蛋白，大小約70nm ，是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞3. 膜功能(gngnng) （1）界膜和細胞區(qū)域化（2）調(diào)節(jié)運輸（3）功能定位與組織化（4）信號傳導（5）參與細胞間的相互作用（6）能量轉(zhuǎn)換共六十六頁生命的基本單位(dnwi)細胞四、真核細胞的細胞器共六十六頁生

10、命的基本單位(dnwi) 細胞原核生物向真核生物進化的一個重要變化就是細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜化，即出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)和功能(gngnng)都不同的細胞器。按照細胞器的基本功能，大致分為：1. 蛋白質(zhì)合成細胞器2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)細胞器3. 細胞形態(tài)與運動相關(guān)細胞器4. 能量轉(zhuǎn)換的細胞器5. 細胞表面結(jié)構(gòu)與運動的細胞器共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （1） 細胞核(nucleus) 細胞核由核膜、核仁、染色質(zhì)(染色體)和核基質(zhì)組成，是細胞內(nèi)遺傳信息貯存、復制和轉(zhuǎn)錄的場所，也是細胞功能及代謝、生長、增殖、分化、衰老的控制中心。共六十六頁生命的基本(jbn)單位

11、 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （1） 細胞核(nucleus)核膜(nuclear membrane) 核被膜 核孔復合體(nuclear pore complex) 核纖層(nuclear lamina)共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （1） 細胞核(nucleus)核仁(nucleolus)核仁是真核細胞間期核中最顯著的結(jié)構(gòu)，是細胞內(nèi)rRNA合成、加工和核糖體亞單位裝配的場所。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （1） 細胞核(nucleus)染色質(zhì)與染色體染色質(zhì)是由DNA、組蛋

12、白、非組蛋白和少量RNA組成的線性復合結(jié)構(gòu)，是遺傳物質(zhì)在間期細胞的存在形式，常呈網(wǎng)狀不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。染色體是指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （1） 細胞核(nucleus)染色質(zhì)與染色體核小體(nucleosome)是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （2） 核糖體(ribosome)核糖體普遍存在于真核細胞和原核細胞中，是專門用來合成蛋白質(zhì)的細胞器，這種顆粒小體由rRNA和蛋白質(zhì)組成。共六十六頁生命的基本單位(dnwi

13、) 細胞1. 蛋白質(zhì)合成(hchng)細胞器 （2） 核糖體(ribosome)共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 內(nèi)膜系統(tǒng)(endomembrane system)是指位于細胞質(zhì)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)生上具有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 內(nèi)膜系統(tǒng)主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、核膜、溶酶體、過氧化物酶體、分泌泡等。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 （1） 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是

14、一種相互連通成網(wǎng)狀、分布在細胞質(zhì)中的膜性結(jié)構(gòu)，占細胞全部膜系統(tǒng)的一半左右。分為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩種類型。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 （2） 高爾基復合體(Golgi complex)高爾基復合體是由扁平膜囊、液泡和小泡組成的一種比較復雜的膜性結(jié)構(gòu)。它在細胞的蛋白質(zhì)合成后修飾加工和分泌過程中起著重要的作用，同時還參與溶酶體的形成，在物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程中，參與膜的轉(zhuǎn)化。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 （3） 溶酶體(lysosome)溶酶體是由一層單位膜包圍而成的一個含有多種水解酶的膜性囊狀結(jié)

15、構(gòu)。這些水解酶能水解各種生物分子。溶酶體是細胞內(nèi)消化的主要場所。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞2. 內(nèi)膜結(jié)構(gòu)(jigu)系統(tǒng)細胞器 （4） 過氧化物酶體(peroxisome)過氧化物酶體也叫微體，是由一層單位膜包裹而成的囊泡狀細胞器，內(nèi)含多種與過氧化氫代謝有關(guān)的酶。共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞3. 能量(nngling)轉(zhuǎn)換細胞器 線粒體是細胞進行氧化磷酸化并產(chǎn)生ATP的主要場所，細胞生命活動所需能量的80%是由線粒體提供的，因此被稱為細胞的“動力工廠”。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞4. 細胞骨架 細胞骨架(cytoskeleton)是細胞內(nèi)以蛋白

16、質(zhì)纖維為主要(zhyo)成分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由主要(zhyo)的三類蛋白質(zhì)纖絲(filament)構(gòu)成，包括微管、微絲、中間纖維。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞5. 細胞(xbo)表面與細胞(xbo)外基質(zhì)細胞膜與質(zhì)膜外側(cè)的細胞外被和質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的胞質(zhì)溶膠共同組成細胞表面。（1）保護細胞，使細胞有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境（2）參與細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換和能量交換 （3）參與細胞識別、信息的接收和傳遞（4）參與細胞運動（5）維護細胞的各種形態(tài)共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞在生物多細胞有機體內(nèi)，除細胞之外還有非細胞性的固有(gyu)物質(zhì)成分，即細胞外基質(zhì)。5. 細胞表面與細胞外基質(zhì)共六

17、十六頁生命的基本單位(dnwi)細胞五、細胞增殖(zngzh)周期共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1. 細胞周期細胞增殖周期，又可以簡稱為細胞周期。它是指細胞從前(cngqin)一次有絲分裂結(jié)束開始到這一次有絲分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的全過程。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞1細胞周期不同的生物、不同的組織以及機體發(fā)育的不同階段，其細胞周期時間差異很大。周期短的不足l 小時（如卵裂期細胞)；周期長的可達l 年（如肝細胞），甚至(shnzh)有些細胞的周期跟人的壽命一樣長（如骨骼肌細胞和神經(jīng)細胞） 。（1）細胞周期時間共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞1細胞周期（2）

18、細胞周期各時相的動態(tài)變化G1期（DNA合成(hchng)前期） 從細胞分裂完成到DNA合成開始共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞G1期（DNA合成(hchng)前期） 由于R點的限制作用，使機體細胞或體外培養(yǎng)細胞的增殖狀態(tài)成為3種類型：1）持續(xù)增殖細胞2）暫不增殖細胞3）終末分化細胞1細胞周期（2）細胞周期各時相的動態(tài)變化共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞S期（DNA合成(hchng)期） 從DNA合成開始到DNA合成結(jié)束的全過程，結(jié)果DNA的含量增加 l倍。S期是細胞進行大量DNA復制的階段，組蛋白及非組蛋白也在此期大量的合成，最后完成染色體的復制。1細胞周期（2

19、）細胞周期各時相的動態(tài)變化共六十六頁生命的基本單位(dnwi) 細胞G2期（DNA合成(hchng)后期） 從DNA合成結(jié)束到分裂期開始前的階段。這一時期為細胞分裂準備期，主要為細胞分裂準備物質(zhì)條件。G2期將加速合成新的RNA和蛋白質(zhì)。1細胞周期（2）細胞周期各時相的動態(tài)變化共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞M期（有絲分裂(yu s fn li)期） 細胞有絲分裂期。在此期細胞中，染色體凝集后發(fā)生姐妹染色單體的分離，核膜、核仁破裂后再重建，胞質(zhì)中有紡錘體、收縮環(huán)出現(xiàn)，隨著兩個子細胞核的形成，胞質(zhì)也一分為二，由此完成細胞分裂。1細胞周期（2）細胞周期各時相的動態(tài)變化共六十六頁生命(shng

20、mng)的基本單位 細胞2細胞增殖(zngzh)有絲分裂有絲分裂是高等真核生物細胞分裂的主要方式，也稱間接分裂或核分裂。在分裂過程中形成有絲分裂器，以確保將復制后的染色體精確地分配到2個子細胞中去，從而保證了細胞在遺傳上的穩(wěn)定性。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞根據(jù)分裂細胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)(jigu)的變化，可將連續(xù)的有絲分裂過程人為地劃分為前期、中期、后期和末期4個時期。2細胞增殖有絲分裂共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞3細胞周期的調(diào)控(dio kn)細胞周期的進程是嚴格有序的，細胞周期各時相中細胞發(fā)生的變化及相鄰時相間的轉(zhuǎn)換，均受著細胞自身及環(huán)境因素的控制。細胞周期的調(diào)控是一個極

21、其復雜的過程，涉及到基因和蛋白質(zhì)兩個層次的多種因子的作用。共六十六頁生命(shngmng)的基本單位 細胞3細胞周期的調(diào)控(dio kn)（1）細胞周期的蛋白質(zhì)因子調(diào)控一些蛋白質(zhì)因子通常在細胞周期某一特定的時期，即檢驗點（check point）處起作用，它們大多數(shù)為蛋白質(zhì)或多肽。它們在細胞周期的調(diào)控方面起非常重要的作用。例如細胞周期蛋白、成熟促進因子、生長因子、抑素和RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特異的激酶等。共六十六頁生命的基本(jbn)單位 細胞3細胞周期的調(diào)控(dio kn)（2）細胞周期的基因調(diào)控 在細胞周期的進程中，基因有規(guī)律的、特異性的表達是周期調(diào)控的基礎(chǔ)，許多調(diào)控因子在細胞周期中的作用，直接或間接與此相關(guān) 細胞分裂周期基因，如編碼依賴于周期蛋白的激酶cdc2、cdc28基因 共六十六頁（2）細胞周期的基因(jyn)調(diào)控 癌基因及抑癌基因是細胞周期調(diào)控相關(guān)的基因，不僅對正常的細胞周期進程有著重要的意義，同時也可在細胞異常的