第1章 细胞概论课件

细胞生物学

(CellBiology)李裕强2007-03第1章细胞概论参考教材教材：王金发编著《细胞生物学》，科学出版社（03年）参考书：细胞生物学，翟中和，高等教育出版社，2007，第三版汪堃仁等主编《细胞生物学》,3版，北师大出版社（02年）韩贻仁编著《分子细胞生物学》，2版，高教出版社（05年）胡以平主编《医学细胞生物学》，高教出版社（05年）杨恬主编《细胞生物学》(八年制)，人卫出版社（05）王喜忠主译《分子细胞生物学》，中文版，高教出版社（05）第1章细胞概论参考书（英文版）Alberts,B.etal.

MolecularBiologyoftheCell.4thed.NewYork&London,GarlandPublishing,Inc,2002HarveyLodish

etal.MolecularCellBiology.NewYork:W.H.Freeman&Co.;c1999

GeraldKarp.CellandMolecularBiology-ConceptsandExperiments.3rded,NewYork,JohnWiley&Sons,Inc.2002BruceAlberts,etal,EssentialCellBiology.2nded,NewYork&London,GarlandPublishing,Inc,2003第1章细胞概论内容学时周次1、细胞概论212、细胞生物学研究方法013、细胞质膜与跨膜运输31，24、细胞环境与互作225、细胞通讯32，36、核糖体137、线粒体与过氧化物酶体33，48、叶绿体249、真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输3510、细胞骨架25，611、细胞核与染色体3612、细胞增殖及其调控4713、细胞分化2814、细胞衰老与凋亡28细胞生物学（海资）教学计划第1章细胞概论第一章细胞概论第一节细胞的基本概念第二节细胞的类型和结构体系第三节细胞生物学研究的内容与现状第1章细胞概论

细胞是生物体（包括动物、植物和微生物）的形态结构、生理功能和发育的基本单位。第一节、细胞的基本概念第1章细胞概论神经细胞草履虫细菌纤毛虫绿藻红细胞精子植物细胞细胞是构成生物有机体的基本结构单位一、细胞是生命活动的基本单位第1章细胞概论细胞是代谢与功能的基本单位细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，是代谢与功能的基本单位支原体是最小最简单的细胞细胞是生命活动的基本单位第1章细胞概论细胞是生物有机体生长发育的基本单位有机体的生长与发育是通过细胞行为实现的是系统发育的基本单位：细胞是生命起源和进化的基本单位细胞是生命活动的基本单位第1章细胞概论细胞是遗传的基本单位遗传性状（和遗传病）的传递通过生殖细胞传给下一代细胞是生命活动的基本单位第1章细胞概论细胞是生命活动的基本单位细胞具有遗传的全能性细胞全能性：有机体内，绝大多数细胞都包含有同样的或基本相同的全套遗传信息，都有分化为各类细胞或发育为完整个体的潜能。第1章细胞概论植物的全能性（1958）第1章细胞概论动物细胞的全能性第1章细胞概论干细胞研究跨胚层分化Humanembryonicstemcell(gold)growingonalayerofsupportingcells(fibroblasts).第1章细胞概论没有细胞就没有完整的生命病毒不是细胞细胞是生命活动的基本单位第1章细胞概论二、细胞的基本共性所有细胞都有相似的化学组成脂－蛋白体系的生物膜DNA-RNA的遗传装置蛋白质合成的机器－－核糖体一分为二的分裂方式第1章细胞概论第二节细胞的类型和结构体系第1章细胞概论一原核细胞与古核细胞原核细胞（prokaryoticcell）遗传信息量小，仅有一个环状DNA构成细胞内无分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器与细胞核膜。出现于30亿年前包括：支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌、蓝藻第1章细胞概论细胞独立生活必需的基本要素（1）遗传信息载体(DNA、RNA)（2）细胞膜20nm（3）核糖体20nm（4）酶系统（100种）50nm细胞最小体积的极限直径不能小于100nm原核细胞支原体是最小最简单的细胞0.1~0.3μm第1章细胞概论肺炎支原体第1章细胞概论细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。绝大多数细菌的直径在0.5~5μm之间。原核细胞第1章细胞概论大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌第1章细胞概论蓝藻（Cyanobacteria）：光能自养型原核生物原核细胞第1章细胞概论古核细胞（古细菌）古细菌（archaebacteria）20世纪80年代出现的名称生活在极端环境中，如：产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌。具有原核生物的某些特征：无核膜及内膜系统；环状DNA，常含操纵子也有真核生物的特征：细胞壁不含肽聚糖；DNA含内含子和重复序列；具有组蛋白；核糖体对氯霉素不敏感；RNA聚合酶和真核细胞的相似；细胞膜中的脂类是不可皂化的。更可能是真核细胞的祖先第1章细胞概论二真核细胞真核细胞的基本结构体系以生物膜与蛋白质成分为基础的生物膜结构系统以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白装配构成的细胞骨架系统第1章细胞概论细胞膜系统的分化与演变结构与功能的区域化与专一化真核细胞的基本结构体系第1章细胞概论遗传信息量与遗传装置的扩增与基因表达方式复杂化编码结构与功能蛋白质的基因种类、数量增加遗传装置复杂化基因表达方式复杂化真核细胞的基本结构体系第1章细胞概论真核细胞的基本结构体系细胞骨架系统出现第1章细胞概论植物气孔细胞人类红细胞巨噬细胞神经元细胞第1章细胞概论原核细胞与真核细胞基本特征的比较特

征原核细胞真核细胞细胞膜核膜染色体核仁线粒体内质网高尔基体溶酶体核糖体光合作用结构核外DNA细胞壁细胞骨架细胞增殖（分裂）方式有（多功能性）无由一个环状DNA分子构成的单个染色体，DNA不与或很少与蛋白质结合无无无无无70S（包括50S与30S的大小亚单位）蓝藻含有叶绿素a的膜层结构，细菌具有菌色素细菌具有裸露的质粒DNA主要成分是氨基糖与壁酸无无丝分裂（直接分裂）有有2个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白质组成有有有有有80S（包括60S与40S的大小亚单位）植物叶绿体具有叶绿素a与b线粒体DNA，叶绿体DNA动物细胞无细胞壁，植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶有以有丝分裂（间接分裂）为主第1章细胞概论细胞类型直径(µm)比例最小的病毒支原体细菌动、植物细胞原生动物细胞0.020.1~0.31~210~30数百~数千110100100010000三细胞的大小细胞大小的一般规律第1章细胞概论细胞体积守恒定律不同细胞的大小变化很大人的卵细胞直径0.1mm，而鸵鸟的则有5cm。同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小。这种现象称之为“细胞体积的守恒定律”。

如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细胞的大小基本相同。细胞的大小第1章细胞概论细胞最大体积的极限细胞相对表面积与体积成反比关系进行内外物质的交换，必需维持最佳的表面积，从而限制了体积的无限增大。细胞核与细胞质之间有一定的比例关系：1/3细胞内物质交流与细胞体积的关系浓度；距离细胞的大小第1章细胞概论动物细胞与植物细胞的区别第1章细胞概论细胞壁、液泡、叶绿体第1章细胞概论细胞生物学：是利用现代技术和方法，从细胞的整体、超微结构和分子水平研究细胞的结构、功能及其生命活动规律的科学。特点：是从微观水平研究生命的综合性学科微观性、广泛性、交叉性研究内容：细胞的结构与功能细胞的重要生命活动细胞工程第三节细胞生物学研究的内容和现状第1章细胞概论细胞生物学的现状:现代细胞生物学的三大特点21世纪细胞生物学面临的三大基本问题细胞生物学研究的内容和现状第1章细胞概论思考题：概念：细胞、细胞生物学简述细胞生物学主要研究内容。21世纪细胞生物学面临的三大基本问题是什么？细胞大小的一般规律细胞能独立生活最基本要素原核细胞与真核细胞的主要区别动物细胞与植物细胞的主要区别第1章细胞概论细胞的结构与功能研究细胞的基本结构体系：以生物膜与蛋白质成分为基础的生物膜结构系统以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白装配构成的细胞骨架系统第1章细胞概论1、生物膜与细胞器的研究1）质膜：细胞膜的结构与功能（细胞连接、细胞外基质）细胞的结构与功能研究第1章细胞概论1、生物膜与细胞器的研究2）内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜细胞的结构与功能研究第1章细胞概论1、生物膜与细胞器的研究研究重点：细胞信号转导、物质定向运输细胞信号转导物质定向运输细胞的结构与功能研究第1章细胞概论2、细胞核、染色体及基因表达的研究核膜、核孔复合体：物质运输、信息传递染色质与染色体：遗传信息的载体转录、核糖体亚单位装配核基质：核骨架研究重点：基因表达调控、染色体结构动态变化细胞的结构与功能研究第1章细胞概论核基质(核骨架)核仁核膜染色质与染色体第1章细胞概论3、细胞骨架体系的研究由蛋白纤维组成的网状结构：微管、微丝、中间纤维功能：细胞形态维持、运动、物质运输、信息传递研究重点：相关调节蛋白细胞的结构与功能研究第1章细胞概论第1章细胞概论细胞重大生命活动规律研究1、细胞增殖与调控:增殖规律与调控机制研究重点：环境中调节因子：GF、GFR、信号分子调节增殖基因：cdcgene、oncogenen、suppression-oncogenen第1章细胞概论2、细胞分化及其调控分化：受精卵产生的同源细胞，在形态、功能和蛋白质合成方面发生稳定性差异的过程。研究重点：细胞的全能性分化调节干细胞研究肿瘤细胞细胞重大生命活动规律研究第1章细胞概论3、细胞衰老与死亡细胞衰老的分子机制：衰老基因、端粒酶细胞凋亡：由基因控制的死亡研究重点：凋亡信号通路、细胞周期、凋亡与癌的关系细胞重大生命活动规律研究第1章细胞概论细胞工程细胞工程用细胞和分子生物学方法，有计划地改变细胞的结构或遗传物质，以产生特定的生物产品、性状或新的物种。分为：基因工程、染色体工程、染色体组工程、细胞质工程、细胞融合工程、干细胞工程研究热点：单克隆抗体、转基因生物、基因治疗、克隆生物、组织工程第1章细胞概论单克隆抗体转基因生物克隆生物组织工程第1章细胞概论现代细胞生物学的三大特点1、新兴学科现代细胞生物学是近40年来在细胞学和分子生物学基础上发展起来的新学科第1章细胞概论2、核心学科是现代生物学重要分支，既汇总了生命科学的精髓，又是联系生命科学和医学各学科的纽带和桥梁生物大分子→细胞器→细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系→生物圈是四大基础学科之一分子生物学、细胞生物学、神经生物学、生态学是生命科学二级学科现代细胞生物学的三大特点第1章细胞概论

3、前沿学科是四大前沿学科之一分子生物学、细胞生物学、神经生物学、免疫学是生命科学带头学科和生长点细胞凋亡、干细胞、克隆技术现代细胞生物学的三大特点第1章细胞概论3、前沿学科是SCI论文最集中的领域美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex，SCI）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signaltransduction）；细胞凋亡（cellapoptosis）；基因组与后基因组学研究（genomeandpost-genom