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1、第1章 绪 论Introduction第一节 细胞生物学概述一细胞生物学的概念与研究内容（1）细胞生物学的概念细胞生物学（cell biology）：是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。（2）细胞生物学的研究内容：研究对象：以细胞为研究对象，把细胞的结构和功能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老、死亡等基本生命现象的机制和规律。第2节 细胞生物学发展的几个主要阶段与发展趋势1、 细胞的发现与细胞学说的创立（1） 细胞的发现1665年-英国-物理学家Robert Hooke（胡克）-软木（栎树皮）-细胞（c
2、ell）事实上真正首先发现活细胞的，还是荷兰生物学家雷文霍克（列文虎克）（2） 细胞学说(cell theory)的创立1.细胞学说的提出：18381839年德国植物学家M.J.Schleiden 和动物学家T.Schwann 提出细胞学说 (cell theory) ：一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。德国科学家R. Virchow对细胞学说进行了重要补充，明确提出论点： “一切细胞只能来自原来的细胞”2、 光学显微镜下的细胞学研究从19世纪3020世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显微形态的研究。在光镜下观察： 细胞的形态结构、分裂活
3、动（无丝分裂、有丝分裂、减数分裂）、受精现象等。 观察到几种重要的细胞器：中心体、线粒体、染色体、高尔基体等。3、 实验细胞学阶段20世纪初叶20世纪中叶主要特点：采用了多种实验手段对细胞的生化代谢、生理功能进行研究。4、 亚显微结构与分子水平的细胞生物学 1933年德国ERuska等人研制出第一台电子显微镜（electron micr-oscopy）。电子显微镜的发明和20世纪中叶分子生物学的发展，标志着亚显微结构与分子水平相结合的细胞生物学的开端。（1） 电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平发现了过去在光镜下看不到的细胞器，如内质网、溶酶体等。明确了过去在光镜下看到的高尔基体等细胞
4、器及其微细结构。随着电子显微镜技术的进展，对细胞的研究也逐步深入到结构与功能相结合的探索，即应用生物化学与生物物理学手段对分离出的细胞器进行化学组分分析。 20世纪70年代，随着超高压电子显微镜的出现，相继发现了细胞质（cytoplasm）中纵横交错的网状细胞骨架结构和细胞核基质内的网状核骨架结构。第2章 细胞的概念和分子基础Cell and Molecular Basis第1节 细胞的基本概念一 细胞的概念 细胞是构成有机体的基本单位； 细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位； 细胞是有机体生长与发育的基础； 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 ； 没有细胞就没有完整的生
5、命。细胞的分类早期细胞分为两大类：原核细胞（prokaryotic cell）和真核细胞（eukaryotic cell）近期原核生物分为二大类型：古细菌（archaeobacteria)和真细菌（eubacteria） 所以细胞分为三大类型：原核细胞、古核细胞、真核细胞2、 原核细胞（1） 结构简单DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核环。细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体（70S）（2） 体积小直径约为1到数个微米。主要代表：支原体、衣原体、细菌、蓝藻又称蓝细菌1） 支原体（mycoplasma）是最小最简单的细胞大 小：通常为0.10.3m。细胞膜：由磷脂和蛋白质构成，没有细胞壁 。D
6、NA：呈环形双链，胞质内分散存在，指导约400种蛋白合成。 2） 细菌 原核细胞的典型代表细胞壁：位于细菌外表面，主要成分为肽聚糖。细胞膜：由脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间体。细胞质：DNA：环状分子，很少有重复序列，无内含子 。质粒（plasmid）：能够独立于基因组DNA以外，自我复制的环状结构。 核糖体：大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。70S细菌核糖体包括50S大亚基30S小亚基有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。3） 古细菌（archaebacteria）一类很特殊的细菌，多生活在极端环境中，如高温、高盐环境。具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜系统；也有真核
7、生物的特征：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。还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征：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。 代表性古细菌：极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90以上的高温环境。极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，生活在火山地区的酸性热水中。极端嗜碱菌（a
8、lkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值810。3、 真核细胞 （一）真核细胞的形态与大小形 态：多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关。 （细胞的形态多种多样： 球形、椭圆形、立方形、扁平形、梭形、星形、多角形等。）大 小：差异很大，与细胞类型有关 。原核细胞直径平均： 110m； 真核细胞直径平均： 330m； 某些不同来源的细胞大小变化很大：人卵细胞：直径0.1mm；鸵鸟卵细胞：直径5cm; 同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小。（2） 真核细胞的基本结构光学显微镜下的三部结构： 细胞膜、细胞质、细胞核电
9、子显微镜下的两相结构膜相结构：细胞膜、溶酶体、高尔基复合体、线粒体、过氧化氢体、内质网、核膜非膜相结构：核糖体、核仁、染色质、核基质、微丝、微管、中等纤维、中心粒、细胞质基质真核细胞的基本结构特点：以脂质及蛋白质成分为基础的膜系统结构生物膜系统（包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化氢体及核膜等。）以核酸-蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统结构遗传信息表达结构系统（真核细胞储存信息的DNA是与蛋白质结合而存在，DNA与蛋白质结合与包装程度。决定了DNA复制和遗传信息的表达。遗传信息的流向是由DNA RNA (mRNA) 蛋白质。核糖体（ribosome）是合成蛋白质的机器 。
10、）由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系细胞骨架系统。（由一系列纤维蛋白组成的网状结构系统，包括细胞骨架与核骨架。）细胞质溶胶（ 细胞质中除细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。）原核细胞与真核细胞的比较特征原核细胞真核细胞细胞大小较小（110m）较大（10100 m）细胞核无核仁和核膜有核仁和核膜细胞器无（除核糖体外）有各种细胞器核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色体只有一条DNA，DNA裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合，染色体为单数。有几条DNA，DNA与组蛋白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。内膜系统简单复杂细胞骨架无有微管，微丝，中
11、间纤维细胞壁主要组分为肽聚糖主要组分为纤维素转录和翻译出现在同一时间和地点（细胞质中）出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）细胞分裂无丝分裂有丝分裂和减数分裂4、 病 毒在生物界中，病毒（virus）是唯一非细胞形态的生命体。特点在活细胞内才能表现出它们的基本生命活动。在电子显微镜下才能看到。结构:核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体；分类：根据病毒的核酸类型可分两大类： DNA病毒 RNA病毒 更简单的：类病毒（viroid）:仅由感染性的RNA构成；朊病毒（prion）:仅由感染性的蛋白质亚基构成； 第二节细胞的分子基础细胞是生物体的形态结构和功能的基本单位。原生质（pro
12、toplasm）构成细胞的物质。组成原生质的化学元素有50多种。组成原生质的基本元素：水C .H .O. N 占90%；S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe占9% 微量元素：Cu.Zn.Mn.Mo.Co.Cr.Si.F.Br.I.Li.Ba等无机盐无机化合物单糖脂肪酸有机化合物生物小分子氨基酸细胞的成份核苷酸核酸生物大分子蛋白质多糖1、 生物小分子（1） 水和无机盐是细胞内的无机化合物1 . 水水在细胞中以两种形式存在：游离水，约占95；结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，约占45。作用：溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。 2 . 无机盐无机盐含量少，约占
13、细胞总重的1 细胞中常见的无机离子包括两大类：阴离子：主要的阴离子有Cl、PO4、HCO3 阳离子：主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+无机盐的生理功能：（1）调节细胞渗透压，促使细胞吸水、排水（2）调节pH值（3）酶的活化剂和功能因子(辅酶和辅基)（4）某些有机物的组份 如磷酸 (PO4)、叶绿素（Mg）、血红素（Fe2） （二）有机小分子是组成生物大分子的亚单位有机小分子是分子量在1001000碳化合物（单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸）1. 单糖结构：由碳、氢、氧三种元素组成，所以又称为碳水化合物功能：糖是细胞的能源和多
14、糖的亚基2. 脂肪酸结构：有两个不同的部分组成一端是疏水性的长烃链另一端是亲水性的羧基(一COOH)功能：构成细胞膜的组分3. 氨基酸羧基结构：与同一个碳原子连接氨基功能：蛋白质的亚单位4. 核苷酸结构：含氮环化物、五碳糖、磷酸基团功能：核酸的亚单位。2、 生物大分子生物大分子由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、蛋白质和多糖。分子量10 0001000 000(1) 核酸携带遗传信息脱氧核糖核酸核酸 核糖核酸核糖1 核酸的化学组成单核苷酸含氮有机碱（碱基）磷 酸嘌 呤：A G嘧 啶：T U C戊 糖脱氧核糖一碱基的化学组成嘧啶（胞嘧啶C、胸腺嘧啶T）+嘌呤（鸟嘌呤G、腺嘌呤A)三个部分连接方式：1)碱基与戊糖第1碳原子结合糖苷键化合物核苷2)磷酸与核苷中的戊糖第5碳原子结合脂键化合物核苷酸（脱氧核苷酸）多核苷酸链的连接：各个核苷酸中戊糖第5碳原子（C-5）的磷酸与另一个
