医学生物学生命的基本单位-细胞

1、生命过程的一般原理生命的基本单位细胞 生命的基本单位 细胞1665年，英国物理学家年，英国物理学家胡克在用自制的显微镜观察胡克在用自制的显微镜观察软木组织时，首次发现了植软木组织时，首次发现了植物的组织细胞，实际上他观物的组织细胞，实际上他观察到的是一些死亡的栎树皮察到的是一些死亡的栎树皮韧皮部细胞的细胞壁。韧皮部细胞的细胞壁。 生命的基本单位 细胞 “ “一切生物，包括单细胞生物、高等动物一切生物，包括单细胞生物、高等动物和植物都是由细胞组和植物都是由细胞组成的，细胞是生物形成的，细胞是生物形态结构和功能活动的态结构和功能活动的基本单位基本单位”。这就是。这就是著名的著名的细胞学说细胞学说(

2、ce11theory)。 Schwann T.（1810-1882）Schleiden MJ.（1804-1881）生命的基本单位 细胞细胞学说的基本内容细胞学说的基本内容v一切生物都是由细胞组成的一切生物都是由细胞组成的v所有细胞都具有共同的基本结构所有细胞都具有共同的基本结构v生物体通过细胞活动反映其生命特征生物体通过细胞活动反映其生命特征v细胞来自原有细胞的分裂细胞来自原有细胞的分裂 生命的基本单位细胞生命的基本单位 细胞（1）细胞是构成生物有机体的基本结构单位细胞是构成生物有机体的基本结构单位 （2）细胞是代谢与功能的基本单位细胞是代谢与功能的基本单位 （3）细胞是生物有机体生长发育的

3、基本单位细胞是生物有机体生长发育的基本单位 （4）细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性 生命的基本单位 细胞人和动物的细胞直径一般为人和动物的细胞直径一般为10100 m之之间。人体内最大的细胞是卵细胞，直径约间。人体内最大的细胞是卵细胞，直径约100 m，最小的细胞直径只有，最小的细胞直径只有45 m。生命的基本单位 细胞细胞的形态多种细胞的形态多种多样，大小也不一致，多样，大小也不一致，这是与细胞功能相适这是与细胞功能相适应的。凡是游离的细应的。凡是游离的细胞大多数呈球形或椭胞大多数呈球形或椭圆形。圆形。生命的基本单位 细胞生物包括生物包括单细胞生物

4、单细胞生物和和多细胞生物多细胞生物。单细。单细胞生物一个细胞就是一个完整的个体，多细胞胞生物一个细胞就是一个完整的个体，多细胞生物的机体根据其复杂程度由数百乃至数万亿生物的机体根据其复杂程度由数百乃至数万亿计细胞构成。计细胞构成。生命的基本单位 细胞（1）所有细胞都具有选择透性的膜结构所有细胞都具有选择透性的膜结构（2）细胞都具有遗传物质细胞都具有遗传物质（3）细胞都具有核糖体细胞都具有核糖体生命的基本单位 细胞生命的基本单位 细胞O原核细胞因没有典型的核结构而得名原核细胞因没有典型的核结构而得名O原核细胞最主要的特征是没有膜包被的原核细胞最主要的特征是没有膜包被的细胞核，也没有核仁。细胞核，

5、也没有核仁。DNA位于细胞中位于细胞中央的核区，称为央的核区，称为拟核拟核(nucleoid)，该区称，该区称为为拟核区拟核区。生命的基本单位 细胞生命的基本单位 细胞O在光学显微镜下观察，细胞结构可分为三在光学显微镜下观察，细胞结构可分为三部分部分v细胞膜细胞膜(cell membrane)v细胞质细胞质(cytoplasm)v细胞核细胞核(nucleus)生命的基本单位 细胞特特 征征原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小 较小，较小，110 m较大，较大，10100 m细细 胞胞 壁壁 肽聚糖肽聚糖纤维素（植物细胞）纤维素（植物细胞）细细 胞胞 质质 仅有核糖体，无胞质环仅有核

6、糖体，无胞质环流流各种细胞器，存在胞各种细胞器，存在胞质环流质环流核核 糖糖 体体 70S（50S30S）80S（60S40S）细胞骨架细胞骨架 无无有有内膜系统内膜系统 无无有有细细 胞胞 核核 拟核（无核膜、核仁）拟核（无核膜、核仁） 有核膜、核仁有核膜、核仁染染 色色 体体 单组单组多组多组细胞分裂细胞分裂 无丝分裂无丝分裂有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂生命的基本单位 细胞生命的基本单位 细胞在结构上比原核细胞和真核细胞都要简单在结构上比原核细胞和真核细胞都要简单得多，是由核酸得多，是由核酸(DNA或或RNA)芯和蛋白质外芯和蛋白质外壳组成。壳组成。生命的基本单位 细胞生命的基本单

7、位细胞生命的基本单位 细胞细胞膜细胞膜又称又称细胞质膜细胞质膜(plasma membrane)是指是指包围在细胞表面的一层极包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。蛋白所组成。细胞膜的基细胞膜的基本作用是维护细胞内微环本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、外界环境进行物质交换、能量和信息传递。能量和信息传递。生命的基本单位 细胞细胞膜具有各种复杂而重要的功能，其基细胞膜具有各种复杂而重要的功能，其基础在于它的化学组成和结构。在各种不同类型础在于它的化学组成和结构。在各种不同类型的细胞中，细胞膜的化学组成相

8、同，即主要由的细胞中，细胞膜的化学组成相同，即主要由脂类、蛋白质及糖类组成。脂类、蛋白质及糖类组成。v脂脂 类类：50%v蛋白质蛋白质：40%50%v糖糖 类类：2%10%生命的基本单位 细胞生物膜是一种流动的、生物膜是一种流动的、嵌有蛋白质的脂类双分子嵌有蛋白质的脂类双分子层结构。蛋白质分子以不层结构。蛋白质分子以不同的方式镶嵌或联结于脂同的方式镶嵌或联结于脂双层上；膜两侧结构是不双层上；膜两侧结构是不对称的。对称的。生命的基本单位 细胞生物膜中的类脂在可逆地进行无序（液态）生物膜中的类脂在可逆地进行无序（液态）和有序（晶态）的相变，膜蛋白对类脂分子的和有序（晶态）的相变，膜蛋白对类脂分子的

9、运动具有限制作用。运动具有限制作用。生命的基本单位 细胞在流动的脂双层中存在许多大小不同、刚在流动的脂双层中存在许多大小不同、刚性较大的能独立移动的类脂板块（有序结构的性较大的能独立移动的类脂板块（有序结构的板块），这些有序结构的板块被流动的类脂区板块），这些有序结构的板块被流动的类脂区（无序结构的板块）分开。（无序结构的板块）分开。生命的基本单位 细胞在生物膜上胆固醇和鞘磷脂富集而形成有在生物膜上胆固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相，如同脂筏一样载着各种蛋白，大小约序脂相，如同脂筏一样载着各种蛋白，大小约70nm ，是一种动态结构。，是一种动态结构。生命的基本单位 细胞（1）界膜和细胞区域化界膜

10、和细胞区域化（2）调节运输调节运输（3）功能定位与组织化功能定位与组织化（4）信号传导信号传导（5）参与细胞间的相互作用参与细胞间的相互作用（6）能量转换能量转换生命的基本单位细胞生命的基本单位 细胞原核生物向真核生物进化的一个重要变化就原核生物向真核生物进化的一个重要变化就是细胞内部结构的复杂化，即出现了许多结构和是细胞内部结构的复杂化，即出现了许多结构和功能都不同的功能都不同的细胞器细胞器。按照细胞器的基本功能，。按照细胞器的基本功能，大致分为：大致分为：1. 蛋白质合成细胞器蛋白质合成细胞器2. 内膜结构系统细胞器内膜结构系统细胞器3. 细胞形态与运动相关细胞器细胞形态与运动相关细胞器4

11、. 能量转换的细胞器能量转换的细胞器5. 细胞表面结构与运动的细胞器细胞表面结构与运动的细胞器生命的基本单位 细胞 细胞核细胞核由核膜、核由核膜、核仁、染色质仁、染色质(染色体染色体)和和核基质组成，是细胞内核基质组成，是细胞内遗传信息贮存、复制和遗传信息贮存、复制和转录的场所，也是细胞转录的场所，也是细胞功能及代谢、生长、增功能及代谢、生长、增殖、分化、衰老的控制殖、分化、衰老的控制中心。中心。生命的基本单位 细胞核膜核膜(nuclear membrane) 核被膜核被膜 核孔复合体核孔复合体(nuclear pore complex) 核纤层核纤层(nuclear lamina)生命的基本

12、单位 细胞核仁核仁(nucleolus)核仁核仁是真核细胞间是真核细胞间期核中最显著的结构，期核中最显著的结构，是细胞内是细胞内rRNA合成、合成、加工和核糖体亚单位装加工和核糖体亚单位装配的场所。配的场所。生命的基本单位 细胞染色质染色质是由是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少、组蛋白、非组蛋白和少量量RNA组成的线性复合结构，是遗传物质在间组成的线性复合结构，是遗传物质在间期细胞的存在形式，常呈网状不规则的结构。期细胞的存在形式，常呈网状不规则的结构。染色体染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。生命

13、的基本单位 细胞核小体核小体(nucleosome)是构成染色质的基本结构单位是构成染色质的基本结构单位生命的基本单位 细胞核糖体核糖体普遍存在于真核细胞和原核细胞普遍存在于真核细胞和原核细胞中，是专门用来合成蛋白质的细胞器，这中，是专门用来合成蛋白质的细胞器，这种颗粒小体由种颗粒小体由rRNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。生命的基本单位 细胞生命的基本单位 细胞内膜系统内膜系统(endomembrane system)是指是指位于细胞质内，在结构、功能以及发生上位于细胞质内，在结构、功能以及发生上具有一定联系的膜性结构的总称。具有一定联系的膜性结构的总称。生命的基本单位 细胞内膜系统内膜系统主

14、要包主要包括内质网、高尔基括内质网、高尔基复合体、核膜、溶复合体、核膜、溶酶体、过氧化物酶酶体、过氧化物酶体、分泌泡等。体、分泌泡等。生命的基本单位 细胞内质网内质网是一种相互连是一种相互连通成网状、分布在细胞质通成网状、分布在细胞质中的膜性结构，占细胞全中的膜性结构，占细胞全部膜系统的一半左右。分部膜系统的一半左右。分为为光面内质网光面内质网和和糙面内质糙面内质网网两种类型。两种类型。生命的基本单位 细胞高尔基复合体高尔基复合体是由扁平是由扁平膜囊、液泡和小泡组成的一膜囊、液泡和小泡组成的一种比较复杂的膜性结构。它种比较复杂的膜性结构。它在细胞的蛋白质合成后修饰在细胞的蛋白质合成后修饰加工和

15、分泌过程中起着重要加工和分泌过程中起着重要的作用，同时还参与溶酶体的作用，同时还参与溶酶体的形成，在物质转运过程中，的形成，在物质转运过程中，参与膜的转化。参与膜的转化。生命的基本单位 细胞溶酶体溶酶体是由一层单位膜包是由一层单位膜包围而成的一个含有多种水解酶围而成的一个含有多种水解酶的膜性囊状结构。这些水解酶的膜性囊状结构。这些水解酶能水解各种生物分子。溶酶体能水解各种生物分子。溶酶体是细胞内消化的主要场所。是细胞内消化的主要场所。生命的基本单位 细胞过氧化物酶体过氧化物酶体也叫也叫微体微体，是由一层单位膜，是由一层单位膜包裹而成的囊泡状细胞器，内含多种与过氧化包裹而成的囊泡状细胞器，内含多

16、种与过氧化氢代谢有关的酶。氢代谢有关的酶。生命的基本单位 细胞线粒体线粒体是细胞进是细胞进行氧化磷酸化并产生行氧化磷酸化并产生ATP的主要场所，细的主要场所，细胞生命活动所需能量胞生命活动所需能量的的80%是由线粒体提是由线粒体提供的，因此被称为细供的，因此被称为细胞的胞的“动力工厂动力工厂”。生命的基本单位 细胞细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)是细胞内以蛋白质是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构，由主要的三类蛋纤维为主要成分的网络结构，由主要的三类蛋白质纤丝白质纤丝(filament)构成，包括构成，包括微管微管、微丝微丝、中中间纤维间纤维。生命的基本单位 细胞细胞膜与质膜外

17、侧的细胞外被和质膜内侧细胞膜与质膜外侧的细胞外被和质膜内侧的胞质溶胶共同组成的胞质溶胶共同组成细胞表面细胞表面。（1）保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内环境保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内环境（2）参与细胞内外的物质交换和能量交换参与细胞内外的物质交换和能量交换 （3）参与细胞识别、信息的接收和传递参与细胞识别、信息的接收和传递（4）参与细胞运动参与细胞运动（5）维护细胞的各种形态维护细胞的各种形态生命的基本单位 细胞在生物多细胞有机体内，除细胞之外还有在生物多细胞有机体内，除细胞之外还有非细胞性的固有物质成分，即非细胞性的固有物质成分，即细胞外基质。细胞外基质。生命的基本单位细胞生命的基本

18、单位 细胞细胞增殖周期细胞增殖周期，又，又可以简称为可以简称为细胞周期细胞周期。它是指细胞从前一它是指细胞从前一次有丝分裂结束开始到这次有丝分裂结束开始到这一次有丝分裂结束为止所一次有丝分裂结束为止所经历的全过程。经历的全过程。生命的基本单位 细胞不同的生物、不同的组织以及机体发育的不同的生物、不同的组织以及机体发育的不同阶段，其细胞周期时间差异很大。周期短不同阶段，其细胞周期时间差异很大。周期短的不足的不足l 小时（如卵裂期细胞小时（如卵裂期细胞)；周期长的可达；周期长的可达l 年（如肝细胞），甚至有些细胞的周期跟人的年（如肝细胞），甚至有些细胞的周期跟人的寿命一样长（如骨骼肌细胞和神经细胞

19、）寿命一样长（如骨骼肌细胞和神经细胞） 。生命的基本单位 细胞G1期（期（DNA合成前期）合成前期） 从细胞分裂完成到从细胞分裂完成到DNA合成开始合成开始生命的基本单位 细胞G1期（期（DNA合成前期）合成前期） 由于由于R R点的限制作用，使机体细胞或体外培点的限制作用，使机体细胞或体外培养细胞的增殖状态成为养细胞的增殖状态成为3 3种类型：种类型：1）持续增殖细胞）持续增殖细胞2）暂不增殖细胞）暂不增殖细胞3）终末分化细胞）终末分化细胞生命的基本单位 细胞S期（期（DNA合成期）合成期） 从从DNA合成开始到合成开始到DNA合成结束的全过程，合成结束的全过程，结果结果DNA的含量增加的含

20、量增加 l倍。倍。S期是细胞进行大量期是细胞进行大量DNA复制的阶段，组蛋白及非组蛋白也在此期复制的阶段，组蛋白及非组蛋白也在此期大量的合成，最后完成染色体的复制。大量的合成，最后完成染色体的复制。生命的基本单位 细胞G2期（期（DNA合成后期）合成后期） 从从DNA合成结束到分裂期开始前的阶段。合成结束到分裂期开始前的阶段。这一时期为细胞分裂准备期，主要为细胞分裂这一时期为细胞分裂准备期，主要为细胞分裂准备物质条件。准备物质条件。G2期将加速合成新的期将加速合成新的RNA和蛋和蛋白质。白质。生命的基本单位 细胞M期（有丝分裂期）期（有丝分裂期） 细胞有丝分裂期。在此期细胞中，染色体细胞有丝分

21、裂期。在此期细胞中，染色体凝集后发生姐妹染色单体的分离，核膜、核仁凝集后发生姐妹染色单体的分离，核膜、核仁破裂后再重建，胞质中有纺锤体、收缩环出现，破裂后再重建，胞质中有纺锤体、收缩环出现，随着两个子细胞核的形成，胞质也一分为二，随着两个子细胞核的形成，胞质也一分为二，由此完成细胞分裂。由此完成细胞分裂。生命的基本单位 细胞有丝分裂有丝分裂是高等真核生物细胞分裂的主要是高等真核生物细胞分裂的主要方式，也称方式，也称间接分裂间接分裂或或核分裂核分裂。在分裂过程中。在分裂过程中形成有丝分裂器，以确保将复制后的染色体精形成有丝分裂器，以确保将复制后的染色体精确地分配到确地分配到2个子细胞中去，从而保

22、证了细胞在个子细胞中去，从而保证了细胞在遗传上的稳定性。遗传上的稳定性。生命的基本单位 细胞根据分裂细胞形态和结构的变化，可将连根据分裂细胞形态和结构的变化，可将连续的有丝分裂过程续的有丝分裂过程人为地划分为人为地划分为前期前期、中期中期、后期后期和和末期末期4个时期。个时期。生命的基本单位 细胞细胞周期的进程是严格有序的，细胞周期细胞周期的进程是严格有序的，细胞周期各时相中细胞发生的变化及相邻时相间的转换，各时相中细胞发生的变化及相邻时相间的转换，均受着细胞自身及环境因素的控制。细胞周期均受着细胞自身及环境因素的控制。细胞周期的调控是一个极其复杂的过程，涉及到基因和的调控是一个极其复杂的过程

23、，涉及到基因和蛋白质两个层次的多种因子的作用。蛋白质两个层次的多种因子的作用。生命的基本单位 细胞一些蛋白质因子通常在细胞周期某一特定一些蛋白质因子通常在细胞周期某一特定的时期，即的时期，即检验点检验点（check point）处起作用，）处起作用，它们大多数为蛋白质或多肽。它们在细胞周期它们大多数为蛋白质或多肽。它们在细胞周期的调控方面起非常重要的作用。例如细胞周期的调控方面起非常重要的作用。例如细胞周期蛋白、成熟促进因子、生长因子、抑素和蛋白、成熟促进因子、生长因子、抑素和RNA剪接因子剪接因子SR蛋白及蛋白及SR蛋白特异的激酶等。蛋白特异的激酶等。生命的基本单位 细胞 在细胞周期的进程中，基因有规律的、特在细胞周期的进程中，基因有规律的、特异性的表达是周期调