大学生命科学第三章细胞教学课件

1、一、细胞的发现及细胞学说的确立 1665年，英国的物理学家罗伯特胡克(Robert Hooke,) 用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小 室，状如蜂窝，称为“cella”，这是人类第一次发现细胞，不过，胡 克发现的只是死的细胞壁。胡克的发现对细胞学的建立和发展具有开 创性的意义，其后，生物学家就用“cell”一词来描述生物体的基本结 构。 Robert Hooke and his “cells” 1674年，荷兰布商列文虎克为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300倍左右）， 并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精 子，这是人类第一次

2、观察到完整的活细胞。Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).Magnification ranges at 50-275x.著名的博物学家拉马克1809年就说过，物体若其组成部分不是细胞性组织，或 不由细胞组织所形成者，不可能有生命。 拉马克1838年，德国人施莱登对植物 细胞进行了大量的研究工作后，发表了关于植物发生的论文，提出了 细胞是构成植物体的基本单位的看法。他认为，细胞是任何一个植物 体的基本单位，最简单的植物是由一个细胞构成的。多数植物是由细 胞和细胞的变态构成的。 施莱登施莱登的著作Principles of Scientific Botany

3、中的插图 德国人施旺对动物细胞进行了大 量的研究，根据对鸡、青蛙，甚至哺乳类的卵黄量的比较等的观察研 究，1839年他发表了关于动植物在构造与生长上的一致性的显微研 究一文。施旺提出，细胞结构是一切动物体共有的结构特征，并进 一步指出了动物和植物在结构上的统一性。他认为，不论是动物还是 植物，都是由细胞构成的，细胞结构是生物体的共同特征。初步使用 了细胞学说一语 施旺细胞学说 1838-1839年间由 德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出，直到1858年才完善。主要内容： 所有生物都由细胞和细胞产物组成；新的细胞必须经过已存在细胞的分裂而产生；每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞又可以

4、共同形成生物体或组织。细胞是生物学的基础。为什么说细胞是生命的基本单位？为什么说细胞是生命的基本单位？细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是由细胞组成的；细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础；特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传语言；细胞是生物体生长发育的基础；形状与大小各异的细胞是生物进化的结果没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活 动离不开细胞） 一切生命有机体都由细胞构成单细胞生物如：细菌、衣藻、酵母菌群体生物如：团藻多细胞生物如：竹、熊猫（病毒除外）证明细胞全能性的实验转基因抗虫杨 组培实验室 形状与大小各异的细胞是生物

5、进化的结果二、 细胞的形态细胞的形态各异细胞的大小各不相同小的如人体的淋巴细胞, 仅6 m ；血小板仅4 m , 人体内最大的是成熟的卵细胞0.1mm生物体的大小由什么来决定？单细胞生物：只有一个细胞组成，如衣藻、变形虫等多细胞生物：有许多细胞组成一般来说，细胞的数目和生物体的大小成正比例，个体越大，细胞数目就越多三、细胞的类别1、原核细胞、真核细胞2、动物细胞、植物细胞1、 原核细胞遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成细胞内没有核膜和具有专门结构与功能的细胞器的分化 细菌模式图菌毛核糖体间体鞭毛性菌毛颗粒三大结构体系2、真 核 细 胞遗传信息表达系统 染色质(体)、核糖体、 m

6、RNA、tRNA等等细胞骨架系统 胞质骨架、核骨架生物膜系统 质膜、内膜系统（细胞器）原核细胞真核细胞代表生物细菌、蓝细菌原生生物、植物、动物和真菌细胞大小110um3100um细胞核没有真正的细胞核有核膜包被的细胞核细胞膜有有细胞器没有线粒体、叶绿体、内质网等细胞器有线粒体、叶绿体、内质网、溶酶体等细胞器细胞壁多数有肽聚糖构成的细胞壁植物细胞和真菌细胞有细胞壁，动物细胞没有细胞壁核糖体70s(由50s和30s两个亚基组成)80s(由60s和40s两个亚基组成)染色体仅有一条裸露双链DNA有两条以上的染色体，DNA与蛋白质结合DNA环状，存在于细胞质中线状，存在于细胞核中核外DNA有的细胞有质

7、粒有线粒体DNA和叶绿体DNARNA与蛋白质合成RNA没有内含子，DNA转录为RNA与蛋白质的合成都在细胞质中进行RNA有内含子和外显子，DNA转录为RNA在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行细胞质无细胞骨架有细胞骨架细胞分裂二分裂，无有丝分裂有丝分裂和减数分裂细胞组织主要是单细胞生物体，不形成细胞组织大多数是多细胞生物并形成细胞组织动物细胞模式图细胞核溶酶体内质网高尔基体微丝微管质膜线粒体中心体植物细胞模式图液泡细胞核内质网微管质膜细胞壁线粒体叶绿体微丝高尔基体3、植物细胞和动物细胞叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面

8、内质网光面内质网中心体纤毛细胞壁（cell wall)叶绿体（chloroplast)大液泡（vacuole)胞间连丝（plasmodesmata)植物细胞特有的结构掌握植物细胞、动物细胞的区别；原核细胞、真核细胞的区别四、细胞的结构与功能真核细胞基本结构1、细胞膜2、细胞壁3、细胞核4、细胞质和细胞器1、细胞膜细胞膜又称质膜，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物细胞的功能。结构特点：具一定流动性功能特点：选择透过性2、功能1、结构细胞膜的结构与功能保护细胞物质交换

9、（比较）磷脂双分子层蛋白质分子（外有糖被）物质出入细胞膜的三种方式自由扩散协助扩散主动运输物质出入细胞膜的二种方式比较K、氨基酸等水、O2、甘油等需不需需不需低高高低举例能量载体浓度主动运输自由扩散比较在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。作用：有保护和润滑及细胞通讯作用细胞膜上的糖被细胞膜的流动性变形虫下在吞噬草履虫该现象说明：细胞膜具有一定的流动性2、细胞壁植物细胞与真菌细胞具有细胞壁，由原生质体分泌形成，具有一定的硬度和弹性，动物细胞没有细胞壁；植物细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁；作用：具有一定的机械强度，使细胞维持一定的形状；能承受外力挤压；防止

10、病原体侵袭；在植物吸收、分泌、蒸腾作用和细胞间物质运输、信息传递中均起重要作用。次生壁初生壁胞间层细胞壁的结构和化学组成纤维素木质素角质栓质蜡质细胞壁的化学组成和超微结构3、细胞核(nucleus)真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调控信息中心。细胞核的结构组成：核被膜(nuclear envelope)染色质(chromatin)核仁(nucleolus)核基质核被膜结构组成 外核膜：附有核糖体颗粒，内质网的特化区。内核膜：有特有的蛋白成份。核纤层（nuclear lamina）：一种纤维蛋白，维持核膜和染色体形态。核孔：核膜上的小孔，约几千个，含100种以上蛋白质，与核纤层

11、紧密结合成核孔复合体。功能 构成核、质之间的天然选择性屏障；避免生命活动的彼此干扰；保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤。核质之间的物质交换与信息交流。染色质 染色质的概念染色质的基本结构单位核小体染色体染色质与染色体的区别与联系？A. 染色质的概念染色质(chromatin)：在光学显微镜下，苏木精染色后的细胞核中可看到许多或粗或细的长丝交织成网，网上还有较粗大、染色更深的团块，就是染色质。是由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。常染色质(euchromatin)：即细丝状的部分，是间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态

12、, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。异染色质(heterochromatin)：即较粗大、染色更深的团块，是间期细胞核中折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质组分，用碱性染料染色时着色较深。B. 核小体(nucleosome) 在电子显微镜下可以看到染色质呈串珠状的细丝，此小珠称为核小体，是染色质的基本结构单位。每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构。两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值为080bp；组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核

13、小体具有自组装(self-assemble)的性质；核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达。组蛋白（histones）： 真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的1/4。组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合成DNA-组蛋白复合物。非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质。非组蛋白不仅包括以DNA作为底物的酶，也包括作用于组蛋白的一些酶, 如组蛋白甲基化酶。此外还包括DNA结合蛋白、组蛋白结合蛋白和调节蛋白。由于非组蛋白常常与DNA或组蛋白结合, 所以在染色质或染色体中也有非组蛋白的存在, 如染色体骨

14、架蛋白。 染色体(chromosome)染色体：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。与染色质的区别：染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构；染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同。分裂期：高度螺旋化，缩短变粗分裂间期：解开螺旋，变细变长染色体DNA蛋白质染色质组成(棒状)(丝状)核仁(nucleolus) 细胞核中折光性很强的均匀小球体；电镜下，是裸露无膜由纤维丝构成的海绵状结构；富含蛋白质和RNA分子；细胞分裂时，核仁消失，分裂完成后，两个子细胞核中分别产生新的核仁。核仁的功能：合成rRNA；装配核糖体的亚单位。核

15、糖体亚单位可通过核孔进入细胞质后再装配称完整的核糖体核基质核基质(nuclear matrix)的概念：狭义概念仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁以外的网架结构体系。广义概念应包括核基质、核纤层(或核纤层核孔复合体结构体系)，以及染色体骨架。 核骨架是真实存在于真核细胞核内的结构体系；核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统。其主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的，含有多种蛋白成分及少量RNA；核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。 4、细胞质和细胞器内质网(endoplasmic reticulum，ER)高尔基体(Golg

16、i body)溶酶体(lysosome)和微体(microbody)线粒体(mitochondrion)质体(plastie)核糖体(ribosome) 液泡(vacuole)细胞骨架(Cytoskeleton)鞭毛、纤毛和中心粒胞质溶胶细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构示意图内质网真核细胞的重要细胞器。由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。主要功能：某些蛋白质的合成；大部分脂质的合成；蛋白质的修饰与加工；新生多肽的折叠与装配。其它功能：增加了细胞内膜表面积，为多种酶提供了大面积结合位点；将其合成的物质与细胞基质中合成的物质分隔开，有利于加工和运输；是细胞内一系列重要的生物大分子的合

17、成基地。根据表面是否附着核糖体可分为两种基本类型：糙面内质网和光面内质网。光面内质网与脂类合成和代谢有关。糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质的场所，糙面内质网合成并运输蛋白质。高尔基体普遍存在于真核细胞内的细胞器。由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起构成其主体结构。扁囊多呈弓形，有的呈半球形或球形。膜囊周围有大量的大小不等的囊泡结构。具有极性，在细胞中往往有比较恒定的位置与方向，物质从高尔基体的一侧进入，从另一侧输出，每层膜囊都各不相同。主要功能：是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。溶酶体和微

18、体溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。由高尔基体断裂而产生, 内含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。溶酶体主要功能：进行细胞内的消化作用(清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及不同生理状态下的细胞)；某些细胞的溶酶体可以起防御功能。溶酶体几乎存在于所有动物细胞中，植物细胞内也有与溶酶体功能相似的细胞器圆球体及植物中央液泡。溶酶体可大致分为初级溶酶体、次级溶酶体、残余体。过氧化物酶体：又称微体，是由单层膜围绕、内含一种或多种氧化酶类的细胞器；中央常有一个高电子密度的核心结晶；能使H2O2分解成H2O和O2，起到解毒作用。过

19、氧化物酶体与初级溶酶体的比较：特征溶酶体过氧化物酶体形态大小多呈球形，直径0.2 0.5m，无酶晶体球形，哺乳动物细胞中直径多在0.150.25m，内常有酶晶体。酶种类酸性水解酶含有氧化酶类pH值57是否需O2不需要需要功能细胞内的消化作用多种功能发生在糙面内质网合成，经高尔基体出芽形成在细胞质基质中合成，经分裂与装配形成识别的标志酶酸性水解酶等过氧化氢酶线粒体颗粒状或短杆状，110um,约与细菌等大；结构复杂：外膜：含孔蛋白，通透性较高。内膜：高度不通透性，向内折叠形成嵴。含有与能量转换相关的蛋白。膜间隙：内外膜之间的间隙，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。腺苷酸激酶基质：含三羧酸循环酶系、线

20、粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA，RNA，核糖体。线粒体的功能主要功能：进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量；其它功能：与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。质体植物细胞特有的细胞器，分为白色体、色质体和叶绿体(chloroplast)3种；白色体主要存在于分生组织和不见光组织中；色质体含各种色素，如类胡萝卜素、番茄红素；叶绿体是进行光合作用的细胞器，常呈椭圆形。叶绿体由以下3部分构成：叶绿体膜(或称叶绿体被膜)：双层单位膜内膜和外膜，主要成分是蛋白质和脂质。类囊体：由单位膜封闭形成的扁平小囊。圆柱状的基粒是由

21、类囊体叠成的垛，基粒上的类囊体称为基粒类囊体，基粒间没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体。类囊体中集中了光合作用的全部组分。主要化学成分是蛋白质和脂质。基质：叶绿体内膜与类囊体之间的流动性的基质。主要成分是可溶性蛋白质和其它代谢活跃物质。主要功能光合作用。光合作用的场所有氧呼吸的主要场所都含有少量的DNA和RNA（都能半自主复制）含有关酶含许多酶片层膜堆叠而成的圆柱形，含色素和有关酶。内膜上突出的小颗粒，含许多酶是一层光滑的膜向内腔折叠形成嵴，嵴上附着基粒，含许多酶与周围的细胞质基质分开扁平的椭球形或球形粒状、棒状主要存在于植物的叶肉细胞动植物细胞中内膜外膜基质基粒双层膜功能结构形态分布叶绿体线

22、粒体线粒体和叶绿体比较表核糖体核糖核蛋白体，简称核糖体，是合成蛋白质的细胞器；唯一的功能：按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。多聚核糖体概念：核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。生物学意义：细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。液泡 细胞质中由单层膜包围的充满水溶液的泡；普遍存在于植物细胞中，

23、原生动物的伸缩泡也是一种液泡；液泡中溶有无机盐、氨基酸、糖类和各种(特别是花青素等)；是植物代谢废物的囤积场所；具有渗透调节、贮藏、消化等功能。细胞骨架存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系；按照纤维直径的粗细、存在的位置及相关的功能的不同，可分为微丝(microfilament，MF，或称肌动蛋白纤维)、微管(Microtubules)和中间纤维(intermediate filament，IF) 3种；对细胞形态、细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分化和转化都起着重要作用。上图示分裂中期的细胞骨架结构A. 微丝又称肌动蛋白纤维(actin filament)，是真核细胞中由肌动蛋白(

24、actin)组成、直径为7nm的骨架纤维；由肌动蛋白(actin)组成，外观呈哑铃状；功能：维持细胞形态，赋予质膜机械强度；参与胞质分裂；细胞运动；微绒毛；应力纤维；肌肉收缩。B. 微管中空长管状纤维，外径为25nm，内径为1.4nm，长度不定；由一种球形微管蛋白组装而成；可装配成单管，二联管(纤毛和鞭毛中)，三联管(中心粒和基体中)。微管装配是一个动态不稳定过程。功能：维持细胞形态；细胞内物质的运输；细胞器的定位；鞭毛运动和纤毛运动；纺锤体与染色体运动。红豆杉秋水仙C. 中间纤维直径8-10nm的纤维，直径介于微管和微丝之间，故称中间纤维。几乎分布于所有动物细胞，往往形成一个网络结构，特别是

25、在需要承受机械压力的细胞中含量相当丰富。如上皮细胞中。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于中间纤维。成分与分布：成分比微管、微丝复杂，具有组织特异性。形态上相似，而化学组成有明显的差别。功能：细胞质中、细胞间或组织中均起支架作用；与细胞核定位有关；与mRNA的运输有关；构成核纤层。鞭毛、纤毛和中心粒鞭毛和纤毛是细胞表面的附属物，具运动功能；鞭毛和纤毛基本结构相同，均由微管组成，但鞭毛较长，且一个细胞通常只有1根或少数几根，而纤毛较短，很多。中心粒是由微管构成的细胞器，存在于大部分真核细胞(除种子植物和某些原生动物)中；中心粒由排列成圆筒状的九束三体微管组成。胞质溶胶指细胞中除了细胞器外的胶体部

26、分；含丰富的蛋白质；含多种酶，是细胞多种代谢活动的场所；细胞的各种包含物都保存在胞质溶胶中。细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系。内质网与核膜外层相连内质网腔与两层核膜之间的腔相通内质网与细胞膜相连细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系。核膜外表面和内质网上均有核糖体附着核膜外表面和内质网上均有核糖体附着高尔基体膜的厚度和化学成分介于内质网膜与细胞膜之间。在活细胞中，这三种膜可以互相转变。内质网以类似于“出芽”的形式形成具有膜的小泡，小泡离开内质网，移动到高尔基体与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分。高尔基体又以“出芽”方式形成小泡，移动到细胞膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。

27、细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。3分钟后标记的氨基酸出现在附有核糖体的内质网中。 科学家用标记亮氨酸供给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。17分钟后，标记的氨基酸出现在高尔基体中。117分钟后，标记的氨基酸出现在细胞膜内运输蛋白质的小泡及细胞外的分泌物中。实验:3min17min117min核糖体内质网高尔基体细胞膜分泌蛋白的运输方向?科学家的实验表明，腺体细胞在核糖体上合成的分泌蛋白，首先进入内质网腔内，加工形成比较成熟的蛋白质。然后内质网以出芽方式形成具膜的小泡将它运输到高尔基体进行进一步的加工。经高尔基体加工成熟的蛋白质再形成分泌小泡，通过细胞膜排出细胞外面。在这个过程中，内质网膜可通

28、过小泡转化成高尔基体膜，高尔基体膜又可通过分泌小泡形成细胞膜。在蛋白质的合成、运输与分泌过程中还需要能量，这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸合成的ATP提供的。线粒体的内膜上有进行有氧呼吸所需的各种酶。由此可见，细胞内的各种生物膜不但在结构上互相连系，在功能上也是既有分工又相互联系的。各种生物膜的分工合作、相互配合是细胞生命活动协调进行的结构与功能的基础。五、生物膜各类细胞器的膜（如内质网膜、内囊体膜等）、质膜和核膜在分子结构上基本相同，它们统称为生物膜。膜的结构1895年 Overton 膜是由脂组成的1917年 Langmuir 磷脂单分子层1925年 Gorter & Grendel 磷

29、脂双分子层1935年 Davson & Danielli “三明治”模型 流动镶嵌模型生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点有序性流动性不对称性生物膜的结构是与其功能相一致的。物质的跨膜运输 被动运输简单扩散（自由扩散） 水的简单扩散（渗透作用） 被动运输易化扩散(协助扩散) 主动运输钠钾泵（动物细胞） 直接消耗ATP 主动运输质子泵（植物细胞） 直接消耗ATP 主动运输协同运输 间接消耗ATP 胞吞和胞吐作用 生物大分子或颗粒物质的运输物质的跨膜运输 （总结） 被动运输简单扩散 易化扩散 主动运输直接消耗ATP （动物细胞）钠钾泵 （植物细胞）质子泵 间接消耗ATP协同运输胞吞和胞吐作用 生物大分

30、子或颗粒物质的运输生物膜的功能为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质运输，包括新陈代谢底物的输入与代谢产物的排除，其中伴随着能量的传递；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构，如膜骨架、鞭毛、纤毛、微绒毛及细胞的变形足等，分别与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。生物膜单层细胞膜内质网膜 高尔基体膜 溶酶体膜 双层膜 核膜 线粒体膜叶绿体膜（植物细胞） 各种生物膜的成分及含量生物膜蛋白质(质量分数%)脂类(质量分数%)糖类(质量分

31、数%)人红细胞膜49438大鼠肝细胞核膜59352.9内质网膜6733含量很少线粒体外膜5248含量很少线粒体内膜7624含量很少研究生物膜的重要意义1、理论意义 有助于阐明细胞的生命活动规律。如细胞与环境的物质交换、细胞内各种有机物的合成各运输等。海水净化装置：模拟生物膜选择性透过原理，对海水、污水进行净化获得纯净淡水。2、实践意义农业上农作物的抗寒、抗旱、耐盐等，均可从膜的结构上找到解决的方法。如，现已广泛使用的透析型人工肾当人的血液通过人工肾时，能将血液中的尿素等废物透析出来，然后让“干净”的血液返回人的体内。有效地解决了肾脏衰竭的病人体内废物排出的问题，延长了肾衰病人的寿命。医学上根据

32、生物膜的结构、功能原理，可以研制出许多种代用的人体组织与器官。五、 细胞周期和细胞分裂细胞增殖是生命的基本特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等都离不开细胞增殖。初生婴儿有1012个细胞，成人1014个，约200种类型。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。染色体的结构染色质：真核细胞细胞核内细长的双链DNA、蛋白质及少量RNA结合形成的复合物；染色体：细胞分裂期，松散存在的染色质经过紧密盘绕、折叠，形成凝缩的染色体。染色体组成着丝粒：将染色体分为两个臂；着丝点：也叫动粒，着丝粒两侧蛋白质丰富的区域；

33、端粒：位于染色体的两端，包含着端粒酶，端粒酶是核糖核蛋白构成的逆转录酶；1、 细胞周期 （cell cycle ） 由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，叫细胞周期。可分为：间期：有丝分裂间期M期：有丝分裂期间期包括：G1期，S期，G2期G1期(DNA合成前期) ：与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。(G0)S期(DNA合成期) ：DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构。G2期(DNA合成后期) ：DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子。M期即有丝分裂期(Mitosis)或称胞质分裂期，细胞内

34、RNA合成停止，蛋白质合成减少，细胞进行细胞核和细胞质的分裂。母细胞分裂成2个染色体数目相同的子细胞，并使子细胞保持遗传上的一致性。细胞沿着G1SG2MG1周期性运转，在间期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。 不同细胞的细胞周期时间差异很大，主要差别在G1期 细胞类型 细胞周期时间 早期蛙胚胎细胞 30分钟 酵母菌细胞 1.53小时 小肠上皮细胞 12小时 细胞培养成纤维细胞 20小时 人肝细胞 年2、 细胞分裂有机体生长和繁衍的基本保证 无丝分裂有丝分裂减数分裂无丝分裂的过程？有丝分裂的过程？ （1） 无丝分裂细胞分裂时，先是核仁拉长分裂为二，接着细

35、胞核拉长，核仁向核的两端移动，然后核的中部凹陷断裂，细胞质也从中部收缩一分为二，于是一个细胞分为两个细胞。 （2） 有丝分裂有丝分裂：是多细胞生物增殖的主要方式，一般发生在生物体的体细胞中，分裂过程较复杂，因有纺锤丝及染色质的形态变化而得名。有丝分裂主要表现在细胞核分裂时核相的变化，人为地划分为前期、中期、后期和末期几个时期。在后期和末期也包括了细胞质的分裂。前期染色质凝缩形成染色体，纺锤体开始装配，细胞器解体，核膜核仁消失有丝分裂前期染色体变化中期染色体排列于赤道板后期排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离为两条染色体,向两极运动。末 期染色单体到达两极，并开始去浓缩；核膜开始重新组装；G

36、olgi体和ER重新形成并生长；核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复，有丝分裂结束有丝分裂图解前期中期后期末期DNA复制和有关蛋白质合成出现染色体出现纺锤体核仁逐渐解体核膜逐渐消失染色体散乱每条染色体的着丝点排列在赤道板上，染色体和纺锤体比较清晰，便于观察和计数每个着丝点分裂成两个（染色体平分为二）并移向两极染色体消失纺锤体逐渐消失出现新的核膜、核仁赤道板处形成细胞板，并逐渐形成新的细胞壁一个细胞分裂成两个子细胞加倍不变不变不变减半（与亲代细胞同数）不变不变不变加倍减半（与亲代细胞同数）0DNA数不变（DNA数）不变（DNA数）00染色质（丝状）染色质染色体（含染色单体）染 色 体（含染

37、色单体）染色体（无染色单体）染色体染色质间期前期中期后期末期主要变化特点DNA 数染色体数染色单体数染色体状态高等植物细胞的有丝分裂过程及各期变化特点 动物细胞有丝分裂过程及各期变化特点（与植物细胞比较）1 相同点 过程基本相同2 不同点 动物植物前期纺锤体形成不同由中心体发出星射线构成无中心体，由细胞两极发出纺锤丝构成 末期细胞质分裂方式不 同赤道板处不形成细胞板，而是细胞膜从中部向内凹陷，最后细胞缢裂成两个子细胞赤道板处形成细胞板，并进一步形成细胞壁将细胞分裂为两个子细胞有丝分裂的意义:是将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确的平均分配到两个子细胞中,使子细胞中的遗传物质保持了稳定,从而保证

38、了遗传性状的稳定.(保持了亲代的遗传特性)（3）减数分裂(Meiosis)概念：是细胞仅进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。意义：确保世代间遗传的稳定性；增加变异机会，确保生物的多样性，增强生物适应环境变化的能力；是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。特点：遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半；S期持续时间较长；同源染色体在减数分裂期I(MeiosisI)配对联会、基因重组减数分裂同源染色体配对排列在中期板上，第一次分裂时，同源染色体分开。减数分裂包括连续的两次分裂，即减数分裂第一次分裂（减数分裂I）和减

39、数分裂第二次分裂（减数分裂） 减数分裂I前期I：同源染色体进行联会配对，形成四分体，非姐妹染色单体间发生局部交换。可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期等五个阶段。前期I可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期细线期：染色质凝集，出现螺旋丝，在染色质丝上有许多粒状结构，类似念珠，称为染色粒，这是染色质丝螺旋紧密折叠的结果。偶线期：细线期终了阶段，染色体渐渐缩短变粗，来自父本、母本各自相对应的染色体，其形态、结构相似，成为同源染色体，同源染色体进行配对就是联会，是这一时期的主要特征，当同源染色体配对完成后，在两者之间便形成一个复合结构，就是联会复合体。粗线期 ：这一阶段开始与同源染色体

40、配对完成之后，染色体明显变粗变短，结合紧密，同源染色体之间发生DNA的片段交换，产生新的等位基因的组合。双线期：重组阶段已结束，同源染色体便分开，但是仍有几点相连，此时可见到粗线期形成的四分体，因每个染色体上含有一对姊妹染色单体，因而每对同源染色体含有两对姊妹染色单体共四个染色单体，这一时期，染色体比粗线期缩的更短，核仁体积也进一步缩小。终变期：双线期和终变期之间的差别不十分明显，可从它们之间染色体的长度及姊妹染色单体与另一对染色单体分开的距离来区别。染色体缩的更短，核仁消失，四分体较均匀地分在散核中，最后，四分体只靠端部交叉结合在一起，姊妹染色单体借着丝粒连接在一起。终变期的完成标志着减数分

41、裂前期I的结束，其结果是染色体重组，合成了配子所需要的或胚胎早期发育所需要的全部或大部分RNA、蛋白质及糖类物质，染色体凝集成棒状。中期I：染色体排列到细胞的赤道面上后期I：同源染色体对分离，纺锤丝分别牵拉并向两极移动到达每极的染色体是单倍体数量的一组染色体末期I ：染色体解旋减数分裂这次分裂实际上类似一次有丝分裂，前期很短，伸展的染色质又缩短螺旋化，中期时出现纺锤体，染色体再次排列到细胞赤道面，接着，各染色体的两个染色单体分开，并分别移向细胞两极（后期），然后细胞分裂一次（末期）而形成两个子细胞黑麦花粉母细胞减数分裂有丝分裂与减数分裂的区别有丝分裂减数分裂分裂细胞类型体细胞原始生殖细胞细胞分裂次数复制一次分裂一次复制一次分裂二次子细胞数目21或4染色体数目变化2n4n2n2nn2nnDNA分子数变化2n4n2n2n4n2nn染色单体数目变化04n004n2n0同源染色体行为不联会、无四分体形成联会后形成四分体可能发生的变异基因突变和染色体变异基因突变、染色体变异和基因重组意义有丝分裂使生物在个体发