细胞生物学第一讲细胞学与细胞生物学发展简史课件

1、 细胞生物学一、细胞学与细胞生物学发展简史1、细胞的发现：2、细胞学说的建立与意义3、细胞学的经典时期（1）原生质理论（2）细胞分裂的研究（3）重要细胞器的发现4、实验细胞学时期5、细胞生物学学科的形成与奋战第一个发现细胞的是英国学者罗伯特胡克 1665年 胡克发表了 显微制图一书, 报道用自制的显微镜(30倍)观察栎树软木塞切片时发现“cella”死细胞（细胞壁）。1674年荷兰布商列文虎克自制了高倍显微镜(300倍左右)观察到池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子活细胞。1.细胞的发现胡克自制的显微镜1838年, 德国植物学家施来登(Mathias Schleiden)发表论文指出植

2、物是由细胞构成的;1839年,德国动物学家施旺(Theodor Schwan首次提出细胞学这个名称, 并提出了细胞学说的前两条原理细胞是生命的基本单位,所有的生物都是由一个或多个细胞组成的所有细胞在结构上都是类似的 1858年,德国医生和病理学家魏尔肖(Rudolf Virchow)对细胞学说进行了重要补充并提出一切细胞来源于细胞。2.细胞学说的建立过程细胞学说主要内容：1、所有生物都是由细胞和细胞产物所构成（病毒除外）2、新细胞只能由原来的细胞分裂而来。 3、所有细胞都具有基本上的化学组成和代谢活性4、生物体总的活性可以看成是组成生物体的各相关细胞的相互作用和集体活动的总和。现代生物学的三大

3、基石：细胞学说，达尔文进化论， 孟德尔遗传学二、细胞基本知识概要 1.细胞是生命活动的基本单位（1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位（2）细胞具有地理的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位（3）细胞是有机体生长与发育的基础（4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性（5）没有细胞就没有完整的生命（如病毒）2。细胞的基本共性（1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜（2）所有的细胞都有两种核酸，即DNA与RNA，作为遗传信息复制与转录的载体。而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即DNA或RNA作为遗传信息的载体（3）作为蛋白质合成的

4、机器核糖体存在于一切细胞内，是细胞不可缺少的基本结构（4）增殖方式：分裂 （一分为二）：有丝、无丝和减数分裂3.细胞的计量单位细胞大小的计量单位，一般都用微米计算。自使用电子显微镜后又提出埃(Angstrom, .)为超显微结构计量单位。现在常用的国际单位是纳米(nanometre)。 1毫米=1000微米(m) 1微米=10000埃(.) =1000纳米(nm） 1纳米(nm)=10埃 1埃=0.1纳米（nm)4.细胞的分类早期分类：原核细胞、 真核细胞新分类：原核细胞、古细菌（古核细胞） 、真核 细胞细胞的进化系统原核细胞古细菌（古核细胞）真核细胞三者的不同表现在:细胞壁成分DNA与基因结

5、构核小体结构核糖体5SrRNA原核细胞 原核细胞没有典型的细胞核（称为拟核），即没有核膜将它的遗传物质与细胞质分隔开原核细胞最基本的特点可以概括为： 第一，遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成 第二，细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜 第三，唯一细胞器：核糖体原核细胞的主要代表支原体mycoplast细 菌Bacteria蓝藻又称蓝细菌Cyanobacteria最小、最简单的细胞支原体 支原体是最简单的原核细胞，体积小，直径为0.10.3 m;具有细胞质膜，但没有细胞壁;环状双螺旋DNA，没有拟核,能指导合成750多种 蛋白质;惟一的细胞器是核糖体，

6、每个细胞中约有8001500个;可在体外生长，也能寄生在细胞内繁殖。具感染性,培养细胞很容易被支原体污染,污染源主要 是血清。为什么说支原体是最小、最简单的细胞支原体的大小介于细菌与病毒之间，直径一般0.10.3um，仅为细菌的十分之一。具寄生性的一分为二的分裂繁殖方式。是惟一一种没有细胞壁的原核细胞 细菌细胞的表面结构 细菌细胞质膜的多功能性（物质交换、能量转换、 蛋白质加工与转运）：具有相当于线粒体、内质网、 高尔基体的部分功能细胞壁 ：肽聚糖，保护细胞，调节物质交换特化结构：中膜体mesosome又称间体或质膜体,细胞膜内陷 每个细胞有一个或数个; 作用：1、与DNA复制和细胞分裂有关

7、2、其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶,为 细胞提供呼吸酶;具有类似线粒体的作用, 故称为拟线粒体 荚膜：细胞壁外，保护、营养 鞭毛 ：鞭毛蛋白构成，运动器官，非微管结构细菌 细菌是自然界分布最广、个体数量最多，与人类关系极为密切的生物，在大自然物质循环过程处于极为重要的地位细菌有3种形态：球状或椭圆形称为球菌，杆状或圆柱状称为杆菌，螺旋形或弧形称为螺旋菌绝大多数细菌的直径在0.55.0um之间 细菌的拟核与基因组 核区和基因组DNA复制和细胞分裂是不同步的，不受细胞分裂周期的限制。同时，整个基因的复制、转录和表达在时间、空间上都没有严格的界线（边转录边翻译）。 细菌核外DNA在细菌细胞内除上述的

8、核区DNA外，还存在可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。质粒是裸露的小型环状的DNA分子，所含遗传信息量为2200个基因，能进行自我复制，控制的性状对细胞的基本生命活动无影响细菌的抗药性是由质粒基因编码的细菌可以失去质粒DNA而无妨碍正常代谢活动质粒DNA在遗传遗传工程研究中很重要，常用作基因重组与基因转移的载体 细菌的核糖体 每个细菌细胞约含500050 000个核糖体，部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。核糖体与mRNA形成多聚核糖体，是翻译蛋白质的结构。细菌核糖体的数量与细胞生理状态的关系极为密切 细菌核糖体的沉降系数为70S，由大亚基单位（50S）与小亚基单位（30S组成），大

9、亚基单位含有23S rRNA、5S rRNA与30多种蛋白质，小亚基单位含有16S rRNA与20多种蛋白质。小亚基单位（30S）对四环素与链霉素敏感，大亚基单位（50S）对红霉素与氯霉素敏感，这些抗生素会抑制细菌蛋白质的合成 细胞内生孢子（芽孢） 某些细菌处于不利的环境或耗尽营养时，就容易形成内生孢子，又称芽孢芽孢是对不良环境有强抵抗力的休眠体。细菌形成芽孢时，细菌细胞内的重要物质如DNA积聚在细胞的一端，形成一种含水量较丰富的致密体，外被很厚的壁 细菌的增殖裂殖蓝藻 2.1.3 蓝藻细胞最大的特点：能够进行与高等植物类似的光合作用，是最简单的自养类型之一 。细胞内的结构主要是细胞质内含物、

10、核糖体和光合片层。细胞分裂：二分裂其他的原核细胞衣原体：是一类能通过细菌滤器，严格细胞内寄生，有独特发育周期的原核细胞性微生物。 过去认为是病毒，现归属细菌范畴。衣原体广泛寄生于人类、鸟类及哺乳动物。能引起人类疾病的有沙眼、肺炎等。 立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物.是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。一般呈球状或杆状,是专性细胞内寄生物，主要寄生于节肢动物。放线菌：因菌落呈放线状而的得名。它是一个原核生物类群，在自然界中分布很广，主要以孢子繁殖，其次是断裂生殖。与人类的生产和生活关系极为密切。 古核细胞（古细菌）古核生物（古细菌）是一些生长在极端特殊环境中的

11、细菌。例如，产甲烷细菌盐细菌（生长在浓度大的盐水中）热原质体（生长在煤堆中）硫氧细菌（生长在硫磺温泉中）古细菌是与人类生活关系不大的一类原核生物，尤其是因为它们生存在极度特殊的、非一般生物能生存的高温或高盐的环境中真核细胞基本知识概要 （1）真核细胞的基本结构体系 真核细胞结构复杂，在显微结构水平上划分为三大结构体系： 第一，以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统 第二，以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统 第三，由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统（2）细胞的大小及其分析细胞最大体积的极限与什么因素有关？细胞的体积受什么因素控制？细胞的体积与相对表面积成反比关系，即

12、细胞体积越大，其相对表面积就越小，细胞与周围环境交换物质的速度就越小一个细胞核内所含的遗传信息量是有一定限度的，能控制细胞质的活动也是有限的，因此一个核控制细胞质的量也必有一定限度，细胞质的体积不能无限增大细胞内物质的交流运输与细胞体积的关系。植物细胞与动物细胞的比较 原核细胞与真核细胞的比较 1、细胞壁细菌的细胞壁主要由含乙酰胞壁酸的肽聚糖构成，古细菌也有细胞壁，但其成分却和真核细胞一样，完全不含上述成分2、DNA与基因结构真核细胞的DNA中含有大量的重复序列，真细菌类的细胞DNA不含重复序列，而古核细胞DNA中却有重复序列的存在。此外，多数古核细胞的基因组中像真核细胞一样存在内含子，而真细

13、菌中是不存在内含子的3、核小体结构 古核细胞具有组蛋白，能与DNA构建成类似核小体的结构4、核糖体真核细胞的核糖体为80S，含有7084种蛋白；大部分真细菌的核糖体为70S，而古核细胞的核糖体介于真核细胞与真细菌之间5、5S rRNA根据对序列的分析，可以鉴定物种进化亲缘关系。古核细胞、细菌与真核细胞都有，它们仅含约120个核苷酸。Husysman与Wachter根据对的分子进化分析，认为古细菌与真核生物同属一类，而与真细菌差距甚远3、非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系（1）病毒是非细胞形态的生命体，是迄今发现的最小、最简单的有机体（2）病毒的基本知识种类： a.病毒：主要是由一个核酸分子

14、（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸蛋白质复合体亚病毒：朊病毒,仅有感染性的蛋白质 类病毒：仅有感染性的RNAb.根据病毒的宿主范围，可以分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）根据动物病毒的形态主要可分为：立体对称型和螺旋对称型c.每个病毒仅含有一种核酸分子，即DNA或RNA，在一种病毒内两种核酸不能兼得；根据核酸类型的不同，所有病毒又可以分为DNA病毒（双链DNA病毒、单链DNA病毒）与RNA病毒（双链RNA病毒、单链RNA病毒）病毒结构：核衣壳：蛋白质外壳（抗原） 衣壳粒：核酸 包膜（囊膜）：刺突病毒的功能：核酸是病毒最重要的部分，病毒的壳体蛋白决定病毒的主要抗原性病毒的代谢：病毒无独

15、立新陈代谢能力，主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖，所以病毒是生物而无生命病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增殖，因此，病毒是彻底的寄生物一般把病毒的增殖称为复制。主要是以病毒的核酸为模板进行复制、转录，并翻译成病毒的蛋白质，由这些物质组装成子代病毒病毒在宿主细胞内的增殖（复制）是病毒生命活动与遗传的具体表现病毒在细胞内的增殖（复制）吸附：病毒通过表面的蛋白与细胞表面的特异的受体分子结合；侵染：病毒基因组进入宿主细胞，方式各有不同（胞吞，膜融合，核酸注入）；复制：利用宿主细胞提供的整套装置复制其基因组，合成蛋白质；装配：基因组

16、和衣壳蛋白自发地组装成病毒粒子；释放：细胞会被裂解，释放出子代病毒，继续新的感染周期。侵染多数动物病毒进入细胞的主要方式：胞吞作用具有包膜的病毒进入细胞的主要方式：包膜与细胞膜融合后进入噬菌体：核酸注入细胞，而蛋白质外壳留在外面 病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成 DNA病毒核酸的复制、转录与蛋白质合成 进入宿主细胞的细胞核，合成“早期蛋白” 在酶催化作用下，以病毒DNA为模板复制新的DNA，并转录带有病毒遗传信息的mRNA，mRNA与宿主细胞的核糖体相结合，按病毒的遗传信息翻译病毒的蛋白质RNA病毒核酸的复制、转录与蛋白质合成 在宿主细胞的细胞质基质，合成早期蛋白 在酶催化作用下，以病毒RNA分子自身为模板复制新的RNA分子，同时又转录mRNA，mRNA与宿主细胞的核糖体相结合，按病毒的遗传信息翻译病毒的蛋白质带有逆转录酶的RNA病毒核酸的复制、转录与蛋白质合成 以病毒RNA分子为模板，在反转录酶的催化作用下，反转录出病毒的DNA