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1、细胞细胞生物体的基本结构单位生物体的基本结构单位学习目的：学习目的：了解和掌握了解和掌握 细胞的结构与功能细胞的结构与功能 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期 细胞分化、衰老与死亡细胞分化、衰老与死亡一、细胞学说的建立1、 细胞学说的主要的内容17世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个“小 室”结构，称之谓“Cell”（细胞）。人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组成的。英国科学家霍克（ R.Hook,1635-1703),27岁 成为英国皇家学会领导成 员, 发表对木栓的观察,命
2、 名Cell。荷兰人列文虎克（Antoni von Leeuwenhoek,1623-1723 ）用自磨镜片做成显微镜第 一次观察了活的细菌和原生 动物。 20世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：细胞是植物体和动物体的基本结构单位。这个观点，经过后来的丰富和发展，形 成公认的细胞学说：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。 （2）每个细胞相对独立，一个生物体内各细 胞之间协同配合。 （3）新细胞由老细胞繁殖产生。2、细胞学说的科学意义细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。细胞学
3、说被认为是19世纪自然科学的重大 发现之一。值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生物体的生长与发育。最初提出细胞学说观点的两篇论文是:德国植物学家施莱登 1838 年发表的论文 : 论植物发现;德国动物学家施旺 1839 年发表的论文: 动、植物结构与生长相似性的显微研究。有没有非细胞生命？19 世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的“传染性的活性成份”，称为病毒。1930s1940s 期间弄清病毒的化学本质和电镜结构。看来，病毒是一类不具细胞结构的生命形态。最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大分子组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才能表现出生命的各方面特
4、性。类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星RNARNA、卫星卫星DNADNA！形态多样大小各异二、细胞的结构和功能1、 动物细胞的典型结构细胞膜(plasmamembrane)和生物膜磷脂分子具有一个共同的特征一个极性的头两个非极性的尾巴。在水环境中，这类分子会自发形成脂双层微囊。在水中的脂双层微囊细胞膜的框架，就是脂双层(lipid bilayer)，还有蛋白质“镶嵌”其中。 1970s 提出的流动镶嵌学说(Fluid mosaic model), 强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的运动。这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞器，所以, 统称生物膜(bi
5、ological membrane)。Extrinsic proteinIntrinsic protein流动镶嵌模型, 1972年, Singer和Nicolsonglycocalyx人们建立了50多种结构模型：1972年，Singer、Nicolson提出流动镶嵌模型1975年，Wallach 提出晶格镶嵌模型1977年，Jain、White提出板块镶嵌模型动物细胞模式图细胞膜的作用控制物质的出入 扩散：简单扩散、易化(协助)扩散 主动转运：需要载体和耗能 胞吞作用：吞噬、胞饮 胞吐作用：分泌作用，排除渣滓胞吞作用 endocytosis胞吞作用 endocytosis细胞核(nucleu
6、s) 由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是 DNA 复制和 RNA 的合成场所。核被膜：核孔染色质：核小体核仁核基质细胞核结构核小体结构示意图内质网(endoplasmic reticulum) 由单层生物膜围成。是蛋白质合成、脂类合成的场所。 粗面内质网 滑面内质网内质网结构高尔基体(golgi apparatus)由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。 溶酶体( lysosomes )由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。溶酶体的功能1、消化食物泡2、消化衰老细胞器溶酶体与人类疾病 庞帕氏病（Pompes disease）：-糖甘酶，遗传性糖原储积病（储积在肝脏和肌肉 中） 台
7、-萨氏病（Tay-sachs）：-氨基己糖酯酶缺乏病，造成神经节苷脂储积在脑 神经细胞内。砂肺病微体（microbody) 过氧化物酶体(peroxisome) 乙醛酸循环体（glyoxisome) 线粒体(mitochondria)由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。细胞骨架 (Cytoskeleton)由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。微管微丝中间纤维细胞骨架结构核糖体 (Ribosome) 由 RNA 和蛋白质形成的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。核糖体23S，5S rRNA50S 34种肽 70S 16SrRNA30S 21种肽28S，7S，3SrRNA60
8、S 50种肽 80S 18SrRNA40S 30种肽核糖体 Ribosome细胞质( cytoplasm ) 及细胞溶胶（cytosol) 有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成等反应的场所。 在细胞内的物质运输、能量转换和信息传递中也起着非常重要的作用。2、植物细胞的典型结构与动物细胞相比, 有几点不同:植物细胞 动物细胞有细胞壁 没有细胞壁有叶绿体 没有叶绿体有中央液泡 没有中央液泡植物细胞模式图植物细胞之细胞壁 ：细胞膜外具有一定硬度和弹性的固体结构。(1)细胞壁的结构：* 胞间层细胞壁的最外层，位于相邻两细胞之间。 化学成分为果胶质。具粘性和可塑性，使细胞相互粘连。胞间层的内侧。* 初生
9、壁化学成分为纤维素、半纤维素和果胶质。壁薄，有弹性，透性好，能随细胞生长而生长 。* 次生壁初生壁内侧；细胞停止生长后形成的细胞壁层。化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。不断增厚并硬化，成熟时细胞原生质体消失。植物细胞之质体：成熟质体可分为：叶绿体；有色体； 白色体。 叶绿体 ： 叶肉细胞内 多为球状椭圆形；由双层膜、基质（DNA，核 糖体，蛋白质，酶等）、基粒（由类囊体叠合 而成）和基质片层组成；含叶绿素a,b，胡萝 卜素和叶黄素。 光合作用。有色体（杂色体）成熟果实、花瓣及胡萝卜根中。 多种形状；含胡萝卜素、叶黄素。贮藏淀粉和脂肪；帮助传粉和有利于种子传播 。 无色体 多在贮藏细胞内。 不
10、含色素。 贮藏营养物质。植物细胞之液泡 单层膜的泡状结构，内为含有复杂 物质成份的液体，称细胞液（溶于水 的糖类、单宁、有机酸、植物碱、色 素、盐类等）功能：-调节细胞渗透压与膨压。细胞液高浓度，保持高渗透压。-参与细胞内物质的积累和移动。-具水解酶，参与大分子物质更新和降解。(动物细胞中也有液泡（空泡），由内质网泡或高尔基体囊泡形成的不含内含物或含内含物的大小不等的泡)。3、真核细胞和原核细胞细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核物质DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。原核生物与真核生物真核细胞与原核细胞基本特征
11、的比较有（行使多种功能） 有无 有 裸露DNA，无组蛋白 DNA与组蛋白结合含有质粒DNA 线粒体与叶绿体DNA简单（无细胞器） 复杂有各种细胞器无 有（MT、MF、IF）70S型（30S和50S） 80S型（40S和60S） 无丝分裂 有丝分裂、减数分裂细胞膜 核膜 染色体 核外DNA 胞质区域化 细胞骨架 核糖体 细胞增殖原核细胞 真核细胞特征真核细胞与原核细胞基本特征的比较 依据有无细胞核，整个生命世界可以区分为两大类：原核生物 真核生物 细 菌 植 物放线菌 动 物蓝 藻 真 菌（霉菌、酵母) 等 等 原生动物藻 类细胞连接 (cell junction) 桥粒(desmosome)紧
12、密连接(tight junction)间隙连接(gap junction) 胞间连丝 (plasmodesma)三、细胞分裂和细胞周期1、为什么会有细胞分裂？随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(表面积/体积) 却在变小。活细胞不断进行新陈代谢，细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。表面积/体积 比值的下降， 意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。随着体积增大, 表面积/体积 比值下降半径增大 4倍体积增大 64倍表面积增大16倍表面积/体 积从 3/1下降到 0.7/1表面积/体积 比值 老鼠 大象老鼠重 25
13、 克,大象重 4 吨 表面积/体积 老鼠是大象的 24 倍 所以, 老鼠的代谢速率大于大象细胞分裂的意义： 随着生长的进行，为满足代谢的需要，通过 细胞分裂增大表面积与体积的比例。 细胞分裂是细胞繁殖的方式，是生命延续的 需要。细胞分裂的方式： 无丝分裂：较原始，但研究发现其具有简单、分裂迅速、耗能少、在分裂过程中可继续执行细胞功能的特点，因而具有适应意义。存在于原核生物及高等生物的多种组织器官中：动物上皮组织、疏松结缔组织、肌组织、肝细胞；植物的薄壁组织、表皮、生长点、胚乳细胞等。 有丝分裂：染色质与染色体有丝分裂的各个时期： 减数分裂：特殊的有丝分裂：DNA复制一次，细胞连续分裂两次；减数
14、第一次分裂的前期发生同源染色 体的配对-联会非姊妹染色单体的交叉互换基因 重组2、原核生物的细胞分裂原核生物以细菌为例，细胞分裂比较简单。细胞生长增大到一定程度，DNA 复制，形成两个 DNA 分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为二分分裂。细菌细胞分裂3、真核细胞的有丝分裂大多数真核生物是多细胞生物。体细胞的分裂称为有丝分裂；生殖细胞形成过程中，则有与之不同的减数分裂。细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个:细胞周期。（1） 细胞分裂周期细胞周期通常, 细胞周期可以区分为四个阶段：M 期 分裂期，在这个阶段可以在显微镜
15、下看到细胞分裂过程。G1期 S 期 DNA 合成期G2期 G1 期，S 期和 G2 期又总称为: 分裂间期(interphase)。（2）有丝分裂过程 ：前期: 染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体，每条染色体含两条染色单体。中期: 核膜消失，染色体排列在赤道板上。 后期: 姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧。末期: 重新形成核膜，染色体消失。细胞质分裂: 胞质形成间隔，最终分开为两个细胞。细胞一 分为二有丝分裂：有丝分裂：From one cell to two identical cellsFrom one cell to two identical cells植物细胞 胞质分裂 时所形成 的细胞板有丝分
