第二章 生命的基本单位-细胞(P21)

第二章生命的基本单位—细胞（P21）第一节

细胞的组成元素与生物分子

第二节

真核细胞的形态结构第三节

染色体第四节

细胞分裂、分化

第五节

细胞的衰老和凋亡

第六节脱离正常轨道的细胞——癌细胞

旨在从细胞的显微结构水平上了解生物的基本结构和活动规律。

细胞是生物最基本的结构单位和功能单位，是生命活动的基础和具体体现。一、生物体元素组成二、生物分子特性三、生物分子的种类及功能

第一节

细胞的组成元素与生物分子（P21）

地球上大约200万种生物共同的物质基础在已知的百余种元素中，生命过程所必需的有27种，称为生物元素。生物体所采用的构成自身的元素，是经过长期的选择确定的。

一、生物体的元素组成第一节

细胞的组成元素与生物分子

生物元素：自然界容易得到，丰度较高，能满足生命过程需要。第一节

细胞的组成元素与生物分子第一节

细胞的组成元素与生物分子这些重要的化学元素对生命过程都有不可替代的作用，必需保持其代谢平衡。主要生物元素：C、H、O、N，95%以上，原子序数8以内。它们和S、P、K、Na、Ca、Mg、Cl共11种元素，99%以上，称为常量元素，原子序数20以内。16种元素称为微量元素（成人每日需要小于100mg）

，包括B、F、Si、Cu、Zn、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Se、As、Ni、Sn、Mo，原子序数在53以内。生物元素（27种）常量元素（11种）微量元素（16种）（1）钙是骨骼、牙齿、细胞膜的重要成分。

细胞膜中的钙控制着各种营养素穿透细胞的作用；血液的凝固、神经的兴奋、肌肉的收缩都离不开钙离子。血浆钙离子下降----手足抽搐症和惊厥；过量钙离子----心脏和呼吸衰竭，以及昏迷。第一节

细胞的组成元素与生物分子缺镁的表现：周身酸痛乏力，胃肠蠕动减弱，食欲减退和腹胀；植物性神经功能紊乱。冠心病人----严重的心律失常。代谢平衡的失调----肥胖病、高胰岛素血症和葡萄糖耐受失调等糖代谢紊乱症，并且成为高血压、冠心病、糖尿病及其致命的血管并发病的共同发病基础。第一节

细胞的组成元素与生物分子（2）镁----许多酶的激活剂，保证细胞的正常代谢功能，如氧化磷酸化酶、ATP酶。（3）铁----合成血红蛋白、肌红蛋白。铁缺乏----缺铁性贫血，面色苍白、头昏、乏力、心悸、气急等。（4）锌----参与多种酶的组成，也是酶的活性所必需的，并且是蛋白质合成的必要元素。锌缺乏----少年生长迟缓。（5）钾----具有电化学效应。在保持体液的渗透压，酸碱平衡，形成膜电位及稳定生物大分子的胶体状态等方面有重要作用。第一节

细胞的组成元素与生物分子（8）硼----够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用。

缺少硼----花药和花丝萎缩，花粉发育不良。过多----叶尖变黄。第一节

细胞的组成元素与生物分子（6）氟----骨骼和牙釉的成分，使骨晶体变大，坚硬并抗酸腐蚀，以治疗骨质疏松症。当水中氟含量达到每升2毫克----引起斑齿，牙釉无光，粉白色，严重时可产生洞穴。（7）硒缺乏----克山病，硒过多----引起疾病，如亚硒酸盐可引起白内障。另一种不仅人体不需要，而且摄入微量也会使人出现病态或新陈代谢严重障碍。这些元素常称之为有害元素或有毒元素，例如汞、铅等。非必需元素一类是人体新陈代谢和生长发育并不需要，但摄入少量后不会产生严重病理现象的，如铝、铋等元素；第一节

细胞的组成元素与生物分子C是最基本的元素，适于形成共价键。碳原子非凡的成键能力和它的四面体构型，使它可以形成结构各异的生物分子骨架,形成核酸、糖类、脂肪等化合物构成了生物体生命活动的物质基础。二、生物分子特性

第一节

细胞的组成元素与生物分子小分子（约50%）生物大分子分子量一般在一万以上，有的高达1012（约50%）第一节

细胞的组成元素与生物分子生物大分子都是由小分子构件聚合而成的。生物用少数几种生物元素(C、H、O、N、S、P)构成小分子构件，如氨基酸、核苷酸、单糖等，再构成复杂的生物大分子。生物大分子具有多级结构层次。典型细胞：组成

占总量的百分数分子种类概数水701糖类

350蛋白质

15

约3000DNA

11RNA6约1000脂类350其它分子

2500～800无机离子112三、生物分子的种类及功能第一节

细胞的组成元素与生物分子大肠杆菌中生物分子组成成分第一节

细胞的组成元素与生物分子（一）糖类：由碳氢氧三种元素组成的，分子式Cn(H2O)n。糖可分为单糖、寡糖、多糖、结合糖和衍生糖。单糖----不能水解为更小分子的糖，葡萄糖，果糖。寡糖----2～6个单糖分子构成，双糖最普遍，蔗糖、乳糖、麦芽糖等。多糖----多个单糖聚合，淀粉、糖原、纤维素、粘多糖等。结合糖----糖链与蛋白质或脂类构成的复合分子，糖蛋白，糖脂等。衍生糖----单糖衍生而来，糖胺、糖醛酸、氨基糖、糖醛酸、糖苷等。第一节

细胞的组成元素与生物分子糖植物干重的80%，微生物干重的10～30%，动物干重的2%。糖在植物体内起着重要的结构作用，而动物则用蛋白质和脂类代替，所以行动更灵活。动物中只有昆虫等少数采用多糖构成外骨骼，其形体大小受到很大限制。鹿锹甲第一节

细胞的组成元素与生物分子葡萄糖结构式（二）氨基酸是蛋白质的基本组成单位。存在于自然界的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。（三）蛋白质的分子结构可分为一级、二级、三级、四级结构四个层次，后三者统称为高级结构或空间构象。第一节

细胞的组成元素与生物分子一级结构二级结构三级结构四级结构血红蛋白质的三级结构和四级结构第一节

细胞的组成元素与生物分子（四）核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。包括两类：DNA，RNA。第一节

细胞的组成元素与生物分子信使RNA（mRNA）核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)RNA：两条链对应碱基呈配对关系

A＝T,G≡C（RNA中A≡U）。

螺旋直径20A，螺距34A，每一螺距10bp

DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构，DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。第一节

细胞的组成元素与生物分子（五）脂类可溶于有机溶剂而不溶于水。（1）甘油三酯（通常称为油脂）：常见的植物油、动物脂肪。（2）磷脂和鞘酯：两者的成分中都有脂肪酸参与，形成“生物膜”。（3）胆固醇。第一节

细胞的组成元素与生物分子一个甘油分子结合三个脂肪酸分子形成甘油三酯。第二节

细胞的形态结构（P28）一、真核细胞的形态结构二、细胞膜三、细胞器四、细胞核五、原核细胞的形态结构细胞是由膜包围的原生质团，是构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有机体生长发育的基础；是代谢与功能的基本单位，具有一套完整的代谢和调节体系；是遗传的基本单位，具有发育的全能性。一、真核细胞的形态结构第二节

细胞的形态结构真核细胞具有完整细胞核，其DNA与蛋白质结合，有膜包裹。电镜下可以看到：细胞膜、细胞核、骨架系统和细胞器包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物体、细胞核外膜等。叶绿体细胞壁第二节

细胞的形态结构第二节

细胞的形态结构动物细胞结构植物细胞结构第二节

细胞的形态结构

由于结构、功能和所处的环境不同，各类细胞形态千差万别有圆形、椭圆形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形，甚至不定形。

不同形态的细胞

第二节

细胞的形态结构第二节

细胞的形态结构名称人卵口腔上皮细胞肝细胞红细胞变形虫伤寒菌肺炎球菌大小μm120752071002.4×0.50.2×0.1几种细胞的大小

第二节

细胞的形态结构细胞膜的结构。每个磷脂分子的两条脂肪酸碳氢链旋转速度高达1016次／秒，而与周围磷脂分子换位速度达106次／秒。

第二节

细胞的形态结构二、细胞膜质膜是循环和运动着的生物膜是细胞膜和细胞内膜的统称。细胞膜是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜。细胞内膜是在真核细胞内，除了质膜以外的其它膜结构。它们构成了许多细胞器的界膜。内膜系统是由细胞内膜围成了各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。在结构上形成了一个连续的体系。第二节

细胞的形态结构通过细胞膜从外界及时地吸取营养物质，同时要不断地排出其代谢产物。进出生物膜的方式:单纯扩散膜蛋白介导的跨膜运输第二节

细胞的形态结构（一）小分子物质的跨膜运输1、膜的选择性通透和单纯扩散:顺浓度梯度自由扩散，它不需要消耗能量，一般来说分子量小、脂溶性强的非极性的分子如H2O、CO2、O2、乙醇和尿素。2、膜蛋白介导的跨膜运输：对一些极性相对较大的或带电的分子需要有膜蛋白的介导，这些蛋白称膜运输蛋白。（二）大分子和颗粒物质的跨膜运输真核细胞中一些大分子如蛋白质、多糖、多肽之类的物质的跨膜运输是通过细胞质膜的变形运动来完成的。第二节

细胞的形态结构细胞内吞细胞外吐

内吞过程：转运小泡将质膜带人细胞内。

外吐过程：质膜的面积增大，如一些外分泌细胞分泌消化酶时，可使细胞顶部质膜增大30倍。第二节

细胞的形态结构大分子和颗粒物质的跨膜运输细胞质：是存在于质膜与核被膜之间的原生质。细胞器：细胞中具有可辨认形态和能够完成特定功能的结构。细胞质基质：除细胞器外，细胞质的其余部分。其体积约占细胞质的一半，是细胞进行新陈代谢的场所。细胞骨架结构：细胞质基质中含有的微管、微丝和中间纤维等。第二节

细胞的形态结构三、细胞质与细胞器（二）细胞器

内膜系统围成了各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。区隔化面积扩大化（增加了数十倍）

第二节

细胞的形态结构1、线粒体★存在动植物细胞★双层单位膜套叠而成★呈线状、粒状或短线状★直径约0.5～1.0µm，一般长度为1.5～3µm，大的线粒体可达到7µm★细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所，被称做“细胞动力工厂”★内含少量的DNA，半自主性细胞器第二节

细胞的形态结构第二节

细胞的形态结构2、内质网：由单位膜围绕形成的泡状、管状和扁囊状结构构成，它们相互连通，形成了膜的封闭管道系统。粗面内质网滑面内质网第二节

细胞的形态结构糙面内质网光面内质网植物细胞光合作用由双层膜围成。每个叶肉细胞含50～200个叶绿体直径约5～10µm，厚为2～3µm叶绿体内有数十个圆柱形的基粒，在囊状结构的薄膜上，有进行光合作用的色素，这些色素可以吸收、传递和转化光能。叶绿体还有少量的DNA，是半自主性细胞器。第二节

细胞的形态结构3.叶绿体：★含rRNA和相关蛋白质，是蛋白质的合成场所。★由大小两个亚基构成，真核细胞糖核体的沉降系数为80S，小亚基为40S，大亚基为60S。★小亚基含有由一种18S的rRNA和33种蛋白质；★大亚基含有5S、5.8S及28S三种rRNA和约49种蛋白质。第二节

细胞的形态结构4、核糖体：★由成摞的光滑的膜组成，由扁平膜囊、大泡和小泡3种膜状结构组成★是具有极性的膜性细胞器，它有两个面：形成面和成熟面★与细胞的分泌活动和溶酶体的形成有关第二节

细胞的形态结构5、高尔基体高尔基体结构第二节

细胞的形态结构★一种单层膜的囊状小泡★直径约0.25～0.8µm★含多种水解酶，如蛋白酶、脂酶、核酸酶、糖苷酶、磷酸酶等，分解摄人细胞内的大分子物质第二节

细胞的形态结构6、溶酶体第二节

细胞的形态结构★存在于动物细胞和低等植物细胞中★每个中心体由两个互相垂直的三联微管组中心粒组成★位于动物细胞的中心部位★与细胞的有丝分裂有关

第二节

细胞的形态结构7.中心体★泡状结构★存在于植物细胞中，成熟的植物细胞液泡很大★液泡内含有有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素和蛋白质等成分第二节

细胞的形态结构8．液泡由微管、微丝和中间丝构成与细胞运动和维持细胞形态有关。

第二节

细胞的形态结构细胞骨架★是遗传物质储存和复制的场所★是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心★高等动物和植物的细胞核直径一般在5－20um左右。核孔、染色体、核仁第二节

细胞的形态结构四、细胞核★核质与细胞质物质交换的通道。★核孔的直径大约70～80nm，通道直径约9nm。第二节

细胞的形态结构核孔★合成rRNA★加工装配核糖体亚基核仁★没有完整细胞核★遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核★几乎没有细胞器★主要有：细菌、蓝藻、放射菌、支原体、立克次体和衣原体等

第二节

细胞的形态结构五、原核细胞原核细胞构成的生物称为原核生物第二节

细胞的形态结构

原核细胞真核细胞细胞大小较小较大细胞核无核膜和核仁有核膜和核仁染色体（质）DNA不与蛋白质结合在一起染色体多于一个，每个染色体主要有DNA和蛋白质组成细胞器有核糖体，但无线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体有核糖体、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等内膜系统简单复杂细胞壁有。成分为氨基葡萄糖胺、胞壁酸和几种氨基酸植物细胞有。主要成分为纤维素和果胶质细胞分裂无丝分裂以有丝分裂为主转录和转译出现在同一地点转录在核内，转译在细胞质内第二节

细胞的形态结构原核细胞和真核细胞的主要区别第三节染色体（P42）一、染色体与染色质二、染色体的结构

三、A染色体和B染色体

四、染色体的变异

五、染色体的分子结构——从DNA到染色体

染色体是指在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质凝缩而成的棒状结构，真核生物染色体的长度为2～10μm。一、染色体与染色质第三节染色体1、染色体的数目同一种生物染色体数目通常是恒定的。线虫类马蛔虫变种1对有种蝴蝶（Lysandra）可达191对人类46条染色体染色体的大小及数目的多少与物种的进化无关第三节染色体二、染色体的结构人的体细胞染色体2、染色体的形态★周期性变化★中期染色体----两条染色单体，各含一条DNA双螺旋链，仅在着丝粒处连接第三节染色体中期染体模式图近中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体端着丝粒染色体第三节染色体

(1)染色单体：由一条DNA双螺旋分子构成。（2）着丝点：又称主缢痕。（3）次缢痕：着丝点外的缢痕。（4）核仁组成区：组织核仁的区域，含有rDNA基因，是合成核糖体RNA的区域。（5）随体：是指次缢痕区至染色体末端的部分。（6）端粒：端粒指染色体的自然末端。

染色体的形态结构第三节染色体二、染色体的结构★较小。★多由异染色质组成，不载有基因。★可自我复制并传给后代。★一般对细胞和个体生存没有影响，但当达到一定数量时就产生一定的影响，玉米超过5个即不利于生存。第三节染色体三、A染色体和B染色体正常的染色体----A染色体额外染色体----B染色体B染色体1、染色体数量变异非整倍数变化整倍数变化2、染色体结构变化第三节染色体四、染色体的变异五、染色体的分子结构——从DNA到染色体

一级结构是由2nm的DNA与组蛋白(H2A、H2B、H3、H4各2个分子)结合形成核小体。在组蛋白H1存在的情况下由6个核小体形成直径为30nm的螺线管,这是二级结构。螺线管有序弯曲，折叠排列形成300nm呈梯形排列成为染色体的三级结构。进一步聚缩形成300nm圆柱体的染色线，这是染色体的四级结构。300nm染色线螺旋化，形成超螺旋便形成了中期染色体。

第三节染色体名称 长度（um）包装比计算 Name LengthPickingratioRemarksDNA 39130.4311.8m/46 核小体丝 6521.74639130.43/6螺线管1086.9666521.74/6JW梯 181.166(250/(30+11))1086.96/6染色线30.196(每层6个JI节)181.16/6 染色体 6.04530.19/5第三节染色体核小体和染色质染色体与DNA的关系第三节染色体第四节细胞分裂、分化（P46）

一、细胞分裂

二、细胞的分化

三、细胞分化的主要机制一、细胞分裂不涉及性别，没有配子参与，直接由母体形成:裂殖：母体分裂成两个,如细菌、变形虫等。出芽生殖：母体长出芽，如水螅、酵母、某些高等植物。孢子生殖：母体产生孢子形成新个体。如藻类、真菌等。再生：扦插植物枝体，有些动物如海星、涡虫等。（一）

无性生殖第四节细胞分裂、分化无性生殖——裂殖第四节细胞分裂、分化有配子参与和有受精过程的繁殖方式。（二）有性生殖的细胞分裂第四节细胞分裂、分化有性生殖的细胞分裂第四节细胞分裂、分化有丝分裂是真核生物细胞分裂的基本形式。（三）有丝分裂第四节细胞分裂、分化前期中期后期末期子细胞有丝分裂第四节细胞分裂、分化M期是分裂期，通常是细胞周期中最短