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1、生物体形态结构和生命活动的基本单位生物体形态结构和生命活动的基本单位 .从细胞、亚细胞和分子三个水平上研究细胞生命活动的科学。从细胞、亚细胞和分子三个水平上研究细胞生命活动的科学。第第 2节节 细胞生物学的发展简史细胞生物学的发展简史大致可以分为以下四个阶段大致可以分为以下四个阶段 (basic history)：（一）细胞的发现及细胞学说的创立（一）细胞的发现及细胞学说的创立（二）细胞学的经典时期（二）细胞学的经典时期（三）实验细胞学的发展（三）实验细胞学的发展（四）分子细胞生物学的兴起（四）分子细胞生物学的兴起列文列文 虎克虎克 首先发现活细胞首先发现活细胞细胞学说细胞学说 由德国植物学家
2、由德国植物学家 Schleiden （施莱登）动物学家（施莱登）动物学家 Schwann（施旺）提出。（施旺）提出。 一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞组成的；一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞组成的； 细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位1858年,德国医生和病理学家魏尔肖对细胞学说进行了重要补充并提出一切细胞只能来自原来的细胞(的分裂)。一切疾病均来自细胞的改变。细胞学的经典时期细胞学的经典时期(19世纪中叶至世纪中叶至 20世纪初世纪初 )1861年，原生质年，原生质 (protoplasm)理论理论实验细胞学的发展实验细胞学的
3、发展(20世纪初至世纪初至 20世纪中叶世纪中叶 )experimental cytology:是指采用实验的手段研究细胞学的问题,即从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学及遗传发育机理的研究。特点特点 :与生物科学的相邻学科互相渗透，结合多种实验手段，对细胞的结构和功能进行了大量的研究。 1902年年 Boveri和和 Sutton同时提出同时提出“染色体遗传理论染色体遗传理论 ”。1910 年年 Morgan提出了基因学说。提出了基因学说。细胞超微时代到来！1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明了透视电镜，1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。194
4、0-50s用电镜观察了各类细胞超微结构。并利用超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术进一步研究细胞结构的功能。从而Cytology发展为Cell Biology。分子细胞生物学的兴起分子细胞生物学的兴起(20世纪世纪 40年代始年代始 )1944年年 Avery通过微生物的转化实验证明通过微生物的转化实验证明 DNA是遗传物质。是遗传物质。 分子生物学诞生的标志:1953年，Watson和 Crick提出DNA双螺旋结构模型。1972年，DA. Jackson、RH. Symons和P. Berg 创建DNA体外重组。自此，分子生物学的研究从多方面向细胞生物学渗透，使细胞生物学在原有的基础上发展
5、自此，分子生物学的研究从多方面向细胞生物学渗透，使细胞生物学在原有的基础上发展为分子细胞生物学。为分子细胞生物学。第三节第三节 细胞生物学与医学科学细胞生物学与医学科学细胞生物学是一门综合性的新兴基础理论学科细胞生物学是一门综合性的新兴基础理论学科 , 是四大前沿学科之一，在医学中占有重要是四大前沿学科之一，在医学中占有重要地位。地位。医学是研究疾病的发生、发展、转化规律，借此诊断、治疗、预防疾病，达到增医学是研究疾病的发生、发展、转化规律，借此诊断、治疗、预防疾病，达到增强人体健康、延年益寿为目的的科学。强人体健康、延年益寿为目的的科学。1858年，德国病理学家年，德国病理学家 Vircho
6、w：“一切疾病都来自细胞的改变一切疾病都来自细胞的改变 ”。1、 细胞生物学是现代医学的重要基础理论。细胞生物学是现代医学的重要基础理论。肿瘤的形成机理肿瘤的形成机理 -增殖失控。增殖失控。2、现代医学重要课题的研究将依赖于细胞生物学的更深入发展。、现代医学重要课题的研究将依赖于细胞生物学的更深入发展。 3、细胞生物学技术广泛应用于医学实践。、细胞生物学技术广泛应用于医学实践。总趋势：细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。第2章 细胞的起源与进化大致分为三个阶段：大致分为三个阶段：1、 从分子到细胞从分子到细胞2、从原核细胞到真核细胞、从原核细胞到真
7、核细胞3、从单细胞生物到多细胞生物、从单细胞生物到多细胞生物第一节第一节 从分子到细胞从分子到细胞生命源自于海洋！生命源自于海洋！简单元素（简单元素（ C、 H、 O） 无机分子无机分子 自然条件自然条件 有机分子（氨基酸、核苷酸）有机分子（氨基酸、核苷酸） 多肽、多肽、 RNA 指导合成蛋白质指导合成蛋白质 脂质膜包裹脂质膜包裹 原始细胞原始细胞第第 2节节 从原核细胞到真核细胞从原核细胞到真核细胞原始细胞原始细胞 包围细胞的细胞膜、储存遗传信息的包围细胞的细胞膜、储存遗传信息的 DNA、 指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的 RNA、 制造蛋白质的制造蛋白质的核糖体核糖体 原核细胞原核细胞原核
8、细胞原核细胞 氧与代谢关系的变化、细胞膜内陷成细胞器、细胞核的出现氧与代谢关系的变化、细胞膜内陷成细胞器、细胞核的出现 真核细胞真核细胞 细胞的进化系统：原核细胞（Prokaryotic cell） 、古细菌（古核细胞） （ Archaebacteria） 、真核细胞（Eukaryotic cell）1.原核细胞：（一）支原体、原核细胞：（一）支原体、 （二）细菌（二）细菌 细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构古核细胞：是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。1.原核生物的某些特征:如无核膜及内膜
9、系统；2.真核生物的特征:如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；3.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，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。如：嗜热细菌;嗜盐菌;产甲烷菌. 三、原核细胞与真核细胞的比较三、原核细胞与真核细胞的比较真核细胞与原核细胞的共同点:1.都有细胞膜(磷脂双分子层与蛋白质)；2.都含有两类核酸(DNA 和 RNA)；3.都有蛋白质合成工厂(核糖体)。第第 3节节 从单细胞生物到多细胞生物从单
10、细胞生物到多细胞生物单细胞向多细胞生物进化可能是：首先形成群体，然后再演变为具有不同特化细胞的多细单细胞向多细胞生物进化可能是：首先形成群体，然后再演变为具有不同特化细胞的多细胞生物胞生物多细胞生物的两个基本特点：多细胞生物的两个基本特点： 细胞产生了特化；细胞产生了特化； 细胞之间协同合作。细胞之间协同合作。 第第 5章章 细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质细胞膜是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜膜功能：功能： 使细胞具有相对独立和稳定的内环境；使细胞具有相对独立和稳定的内环境； 是细胞内外物质、信息、能量交换的是细胞内外物质、信息、能量交换的 “门户门
11、户 ”。细胞内膜细胞内膜(endomembrane) 概念：除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如线粒体膜、内质网膜、高尔基概念：除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如线粒体膜、内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。除线粒体膜以外的内膜结构共同构成真核复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。除线粒体膜以外的内膜结构共同构成真核细胞的内膜系统。细胞的内膜系统。生物膜生物膜 (biomembrane）：）： 细胞膜和细胞内膜细胞膜和细胞内膜任何生物膜在电镜下都呈现任何生物膜在电镜下都呈现 “暗暗 明明 暗暗 ”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。三层结构，故将这三
12、层结构称为单位膜。第第 1节节 生物膜的化学组成和分子结构生物膜的化学组成和分子结构一、生物膜的化学组成一、生物膜的化学组成生物膜：主要成分生物膜：主要成分 脂类、蛋白质、糖类，少量成分脂类、蛋白质、糖类，少量成分 水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子蛋白质蛋白质 /脂类：在不同种类生物膜中有所不同。一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质脂类：在不同种类生物膜中有所不同。一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质 /脂脂类类 大；功能少而简单的膜，蛋白质大；功能少而简单的膜，蛋白质 /脂类脂类 小。各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比为小。各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比为 1:4到到 4:1。(1) 膜
13、脂膜脂膜 脂： 磷脂、胆固醇、糖磷脂、胆固醇、糖 脂，均为双亲性分子，既有亲水性一端，又有疏水性一端的脂，均为双亲性分子，既有亲水性一端，又有疏水性一端的分子。分子。双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式 :脂分子团、脂双分子层脂质体可作为细胞膜的研究模型；生物大分子和药物的运载体；转基因；疾病的诊断及治疗等。磷磷 脂脂 ：磷脂酰胆碱（卵磷脂） 、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） 、磷脂酰丝氨酸、鞘磷脂、磷脂酰肌醇2、 糖脂糖脂糖脂普遍存在于原核和真核细胞膜上,含量约占膜脂的5%以下;最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂,它仅有一个半乳糖作为极性头部; 变化最多、最复杂的是神
14、经节苷脂,它是神经原质膜具特征性的成分;3、 胆固醇胆固醇双性分子。只存在于真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。功能是提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。（ 2） 膜蛋白膜蛋白膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。根据与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，膜蛋白分为:内在膜蛋白（intrinsic protein）脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）外在膜蛋白（extrinsic protein）1.内在蛋白又称为整合蛋白(integral protein)，以不同程度嵌入脂双层
15、，有的贯穿全膜,称跨膜蛋白(tansmembrane proteins)。两性分子。它与膜结合非常紧密，须用去垢剂(detergent)才能从膜上去除，常用SDS和Triton-X100。 内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式:由多个螺旋组成亲水通道；由折叠组成亲水通道(如孔蛋白)。2.外在膜蛋白又称为外周蛋白(peripheral protein),为水溶性的，分布在细胞膜的内外表面，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来。占膜蛋白总量的20%30%,在红细胞中占50%,如红细胞的血影蛋白和锚定蛋白都
16、是外周蛋白。3.脂锚定蛋白又称脂连接蛋白(lipid-linked proteins), 同脂的结合有两种方式：一种方式是通过一个糖分子间接同脂双层中的脂结合；糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C处理能释放出结合的蛋白。如细胞表面受体、酶、细胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC。一种是蛋白质直接与脂双层中的脂结合。（ 3） 膜糖类膜糖类糖脂和糖蛋白糖脂和糖蛋白细胞外衣细胞外衣 (cell coat)大多数动物细胞表明富含糖链的周缘区。又称糖萼。大多数动物细胞表明富含糖链的周缘区。又称糖萼。膜糖的种类自然界存在的单糖及其衍生物有200多种,但存在于膜的糖类只有其中的9种, 而在动物细胞膜上的主要是7种： D-葡萄糖（D-Glucose)、D-半乳糖
