第1章 細胞概論課件

細胞生物學

(CellBiology)李裕強2007-03第1章細胞概論參考教材教材：王金發(fā)編著《細胞生物學》，科學出版社（03年）參考書：細胞生物學，翟中和，高等教育出版社，2007，第三版汪堃仁等主編《細胞生物學》,3版，北師大出版社（02年）韓貽仁編著《分子細胞生物學》，2版，高教出版社（05年）胡以平主編《醫(yī)學細胞生物學》，高教出版社（05年）楊恬主編《細胞生物學》(八年制)，人衛(wèi)出版社（05）王喜忠主譯《分子細胞生物學》，中文版，高教出版社（05）第1章細胞概論參考書（英文版）Alberts,B.etal.

MolecularBiologyoftheCell.4thed.NewYork&London,GarlandPublishing,Inc,2002HarveyLodish

etal.MolecularCellBiology.NewYork:W.H.Freeman&Co.;c1999

GeraldKarp.CellandMolecularBiology-ConceptsandExperiments.3rded,NewYork,JohnWiley&Sons,Inc.2002BruceAlberts,etal,EssentialCellBiology.2nded,NewYork&London,GarlandPublishing,Inc,2003第1章細胞概論內容學時周次1、細胞概論212、細胞生物學研究方法013、細胞質膜與跨膜運輸31，24、細胞環(huán)境與互作225、細胞通訊32，36、核糖體137、線粒體與過氧化物酶體33，48、葉綠體249、真核細胞內膜系統(tǒng)、蛋白質分選與膜泡運輸3510、細胞骨架25，611、細胞核與染色體3612、細胞增殖及其調控4713、細胞分化2814、細胞衰老與凋亡28細胞生物學（海資）教學計劃第1章細胞概論第一章細胞概論第一節(jié)細胞的基本概念第二節(jié)細胞的類型和結構體系第三節(jié)細胞生物學研究的內容與現狀第1章細胞概論

細胞是生物體（包括動物、植物和微生物）的形態(tài)結構、生理功能和發(fā)育的基本單位。第一節(jié)、細胞的基本概念第1章細胞概論神經細胞草履蟲細菌纖毛蟲綠藻紅細胞精子植物細胞細胞是構成生物有機體的基本結構單位一、細胞是生命活動的基本單位第1章細胞概論細胞是代謝與功能的基本單位細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，是代謝與功能的基本單位支原體是最小最簡單的細胞細胞是生命活動的基本單位第1章細胞概論細胞是生物有機體生長發(fā)育的基本單位有機體的生長與發(fā)育是通過細胞行為實現的是系統(tǒng)發(fā)育的基本單位：細胞是生命起源和進化的基本單位細胞是生命活動的基本單位第1章細胞概論細胞是遺傳的基本單位遺傳性狀（和遺傳?。┑膫鬟f通過生殖細胞傳給下一代細胞是生命活動的基本單位第1章細胞概論細胞是生命活動的基本單位細胞具有遺傳的全能性細胞全能性：有機體內，絕大多數細胞都包含有同樣的或基本相同的全套遺傳信息，都有分化為各類細胞或發(fā)育為完整個體的潛能。第1章細胞概論植物的全能性（1958）第1章細胞概論動物細胞的全能性第1章細胞概論干細胞研究跨胚層分化Humanembryonicstemcell(gold)growingonalayerofsupportingcells(fibroblasts).第1章細胞概論沒有細胞就沒有完整的生命病毒不是細胞細胞是生命活動的基本單位第1章細胞概論二、細胞的基本共性所有細胞都有相似的化學組成脂－蛋白體系的生物膜DNA-RNA的遺傳裝置蛋白質合成的機器－－核糖體一分為二的分裂方式第1章細胞概論第二節(jié)細胞的類型和結構體系第1章細胞概論一原核細胞與古核細胞原核細胞（prokaryoticcell）遺傳信息量小，僅有一個環(huán)狀DNA構成細胞內無分化為以膜為基礎的具有專門結構與功能的細胞器與細胞核膜。出現于30億年前包括：支原體、衣原體、立克次氏體、細菌、放線菌、藍藻第1章細胞概論細胞獨立生活必需的基本要素（1）遺傳信息載體(DNA、RNA)（2）細胞膜20nm（3）核糖體20nm（4）酶系統(tǒng)（100種）50nm細胞最小體積的極限直徑不能小于100nm原核細胞支原體是最小最簡單的細胞0.1~0.3μm第1章細胞概論肺炎支原體第1章細胞概論細菌是在自然界分布最廣、個體數量最多的有機體?？煞譃椋呵蚓?、桿菌和螺旋菌（弧形菌）。絕大多數細菌的直徑在0.5~5μm之間。原核細胞第1章細胞概論大腸桿菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍亂菌第1章細胞概論藍藻（Cyanobacteria）：光能自養(yǎng)型原核生物原核細胞第1章細胞概論古核細胞（古細菌）古細菌（archaebacteria）20世紀80年代出現的名稱生活在極端環(huán)境中，如：產甲烷菌、極端嗜鹽菌、嗜熱嗜酸菌。具有原核生物的某些特征：無核膜及內膜系統(tǒng)；環(huán)狀DNA，常含操縱子也有真核生物的特征：細胞壁不含肽聚糖；DNA含內含子和重復序列；具有組蛋白；核糖體對氯霉素不敏感；RNA聚合酶和真核細胞的相似；細胞膜中的脂類是不可皂化的。更可能是真核細胞的祖先第1章細胞概論二真核細胞真核細胞的基本結構體系以生物膜與蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統(tǒng)以核酸與蛋白質為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)由特異蛋白裝配構成的細胞骨架系統(tǒng)第1章細胞概論細胞膜系統(tǒng)的分化與演變結構與功能的區(qū)域化與專一化真核細胞的基本結構體系第1章細胞概論遺傳信息量與遺傳裝置的擴增與基因表達方式復雜化編碼結構與功能蛋白質的基因種類、數量增加遺傳裝置復雜化基因表達方式復雜化真核細胞的基本結構體系第1章細胞概論真核細胞的基本結構體系細胞骨架系統(tǒng)出現第1章細胞概論植物氣孔細胞人類紅細胞巨噬細胞神經元細胞第1章細胞概論原核細胞與真核細胞基本特征的比較特

征原核細胞真核細胞細胞膜核膜染色體核仁線粒體內質網高爾基體溶酶體核糖體光合作用結構核外DNA細胞壁細胞骨架細胞增殖（分裂）方式有（多功能性）無由一個環(huán)狀DNA分子構成的單個染色體，DNA不與或很少與蛋白質結合無無無無無70S（包括50S與30S的大小亞單位）藍藻含有葉綠素a的膜層結構，細菌具有菌色素細菌具有裸露的質粒DNA主要成分是氨基糖與壁酸無無絲分裂（直接分裂）有有2個染色體以上，染色體由線狀DNA與蛋白質組成有有有有有80S（包括60S與40S的大小亞單位）植物葉綠體具有葉綠素a與b線粒體DNA，葉綠體DNA動物細胞無細胞壁，植物細胞壁的主要成分為纖維素與果膠有以有絲分裂（間接分裂）為主第1章細胞概論細胞類型直徑(μm)比例最小的病毒支原體細菌動、植物細胞原生動物細胞0.020.1~0.31~210~30數百~數千110100100010000三細胞的大小細胞大小的一般規(guī)律第1章細胞概論細胞體積守恒定律不同細胞的大小變化很大人的卵細胞直徑0.1mm，而鴕鳥的則有5cm。同類型細胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大或縮小。這種現象稱之為“細胞體積的守恒定律”。

如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小基本相同。細胞的大小第1章細胞概論細胞最大體積的極限細胞相對表面積與體積成反比關系進行內外物質的交換，必需維持最佳的表面積，從而限制了體積的無限增大。細胞核與細胞質之間有一定的比例關系：1/3細胞內物質交流與細胞體積的關系濃度；距離細胞的大小第1章細胞概論動物細胞與植物細胞的區(qū)別第1章細胞概論細胞壁、液泡、葉綠體第1章細胞概論細胞生物學：是利用現代技術和方法，從細胞的整體、超微結構和分子水平研究細胞的結構、功能及其生命活動規(guī)律的科學。特點：是從微觀水平研究生命的綜合性學科微觀性、廣泛性、交叉性研究內容：細胞的結構與功能細胞的重要生命活動細胞工程第三節(jié)細胞生物學研究的內容和現狀第1章細胞概論細胞生物學的現狀:現代細胞生物學的三大特點21世紀細胞生物學面臨的三大基本問題細胞生物學研究的內容和現狀第1章細胞概論思考題：概念：細胞、細胞生物學簡述細胞生物學主要研究內容。21世紀細胞生物學面臨的三大基本問題是什么？細胞大小的一般規(guī)律細胞能獨立生活最基本要素原核細胞與真核細胞的主要區(qū)別動物細胞與植物細胞的主要區(qū)別第1章細胞概論細胞的結構與功能研究細胞的基本結構體系：以生物膜與蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統(tǒng)以核酸與蛋白質為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)由特異蛋白裝配構成的細胞骨架系統(tǒng)第1章細胞概論1、生物膜與細胞器的研究1）質膜：細胞膜的結構與功能（細胞連接、細胞外基質）細胞的結構與功能研究第1章細胞概論1、生物膜與細胞器的研究2）內膜系統(tǒng)：內質網、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體、核膜細胞的結構與功能研究第1章細胞概論1、生物膜與細胞器的研究研究重點：細胞信號轉導、物質定向運輸細胞信號轉導物質定向運輸細胞的結構與功能研究第1章細胞概論2、細胞核、染色體及基因表達的研究核膜、核孔復合體：物質運輸、信息傳遞染色質與染色體：遺傳信息的載體轉錄、核糖體亞單位裝配核基質：核骨架研究重點：基因表達調控、染色體結構動態(tài)變化細胞的結構與功能研究第1章細胞概論核基質(核骨架)核仁核膜染色質與染色體第1章細胞概論3、細胞骨架體系的研究由蛋白纖維組成的網狀結構：微管、微絲、中間纖維功能：細胞形態(tài)維持、運動、物質運輸、信息傳遞研究重點：相關調節(jié)蛋白細胞的結構與功能研究第1章細胞概論第1章細胞概論細胞重大生命活動規(guī)律研究1、細胞增殖與調控:增殖規(guī)律與調控機制研究重點：環(huán)境中調節(jié)因子：GF、GFR、信號分子調節(jié)增殖基因：cdcgene、oncogenen、suppression-oncogenen第1章細胞概論2、細胞分化及其調控分化：受精卵產生的同源細胞，在形態(tài)、功能和蛋白質合成方面發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。研究重點：細胞的全能性分化調節(jié)干細胞研究腫瘤細胞細胞重大生命活動規(guī)律研究第1章細胞概論3、細胞衰老與死亡細胞衰老的分子機制：衰老基因、端粒酶細胞凋亡：由基因控制的死亡研究重點：凋亡信號通路、細胞周期、凋亡與癌的關系細胞重大生命活動規(guī)律研究第1章細胞概論細胞工程細胞工程用細胞和分子生物學方法，有計劃地改變細胞的結構或遺傳物質，以產生特定的生物產品、性狀或新的物種。分為：基因工程、染色體工程、染色體組工程、細胞質工程、細胞融合工程、干細胞工程研究熱點：單克隆抗體、轉基因生物、基因治療、克隆生物、組織工程第1章細胞概論單克隆抗體轉基因生物克隆生物組織工程第1章細胞概論現代細胞生物學的三大特點1、新興學科現代細胞生物學是近40年來在細胞學和分子生物學基礎上發(fā)展起來的新學科第1章細胞概論2、核心學科是現代生物學重要分支，既匯總了生命科學的精髓，又是聯系生命科學和醫(yī)學各學科的紐帶和橋梁生物大分子→細胞器→細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體→種群→群落→生態(tài)系→生物圈是四大基礎學科之一分子生物學、細胞生物學、神經生物學、生態(tài)學是生命科學二級學科現代細胞生物學的三大特點第1章細胞概論

3、前沿學科是四大前沿學科之一分子生物學、細胞生物學、神經生物學、免疫學是生命科學帶頭學科和生長點細胞凋亡、干細胞、克隆技術現代細胞生物學的三大特點第1章細胞概論3、前沿學科是SCI論文最集中的領域美國科學情報研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex，SCI）收錄及引用論文檢索，全世界自然科學研究中論文發(fā)表最集中的三個領域分別是：細胞信號轉導（signaltransduction）；細胞凋亡（cellapoptosis）；基因組與后基因組學研究（genomeandpost-genom