医学生物学.生命的基本单位-细胞课件

1、医学生物学,生命过程的一般原理,第二章 生命的基本单位细胞,生命的基本单位细胞,一、细胞发现与细胞学说的建立,1. 细胞的发现,生命的基本单位 细胞,1665年，英国物理学家胡克在用自制的显微镜观察软木组织时，首次发现了植物的组织细胞，实际上他观察到的是一些死亡的栎树皮韧皮部细胞的细胞壁。,生命的基本单位 细胞,2. 细胞学说的建立,“一切生物，包括单细胞生物、高等动物和植物都是由细胞组 成的，细胞是生物形 态结构和功能活动的 基本单位”。这就是 著名的细胞学说(ce11 theory)。,Schwann T. （1810-1882）,Schleiden MJ. （1804-1881）,生命的

2、基本单位 细胞,2. 细胞学说的建立,细胞学说的基本内容,一切生物都是由细胞组成的 所有细胞都具有共同的基本结构 生物体通过细胞活动反映其生命特征 细胞来自原有细胞的分裂,二、生命的基本特征,生命的基本单位细胞,1. 细胞的基本定义,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 （2）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基本单位 （4）细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性,2. 细胞的大小、形态和数量,生命的基本单位 细胞,人和动物的细胞直径一般为10100m之间。人体内最大的细胞是卵细胞，直径约100m，最小的细胞直径只有45m。,2. 细胞的大小

3、、形态和数量,生命的基本单位 细胞,细胞的形态多种多样，大小也不一致，这是与细胞功能相适应的。凡是游离的细胞大多数呈球形或椭圆形。,生命的基本单位 细胞,2. 细胞的大小、形态和数量,生物包括单细胞生物和多细胞生物。单细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计细胞构成。,生命的基本单位 细胞,3. 细胞的主要共性,（1）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 （3）细胞都具有核糖体,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（1） 原核细胞,原核细胞因没有典型的核结构而得名 原核细

4、胞最主要的特征是没有膜包被的细胞核，也没有核仁。DNA位于细胞中央的核区，称为拟核(nucleoid)，该区称为拟核区。,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（1） 原核细胞,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（2） 真核细胞,在光学显微镜下观察，细胞结构可分为三部分,细胞膜(cell membrane) 细胞质(cytoplasm) 细胞核(nucleus),生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（2） 真核细胞,原核细胞与真核细胞的主要区别,生命的基本单位 细胞,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（3） 病毒与蛋白感染粒 病毒,在结构上比原

5、核细胞和真核细胞都要简单得多，是由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白质外壳组成。,1982年，Prusiner在患瘙痒病的羊体内发现了一种蛋白质因子，并证明是羊瘙痒病的致病因子。这种感染因子不含核酸，在复制方式和传染途径上完全不同于传统概念上的病毒。,生命的基本单位 细胞,4. 原核细胞与真核细胞,（3） 病毒与蛋白感染粒 蛋白感染粒,生命的基本单位细胞,三、生物膜的结构与功能,生命的基本单位 细胞,细胞膜又称细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。细胞膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传

6、递。,生命的基本单位 细胞,1. 膜的化学组成,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：50% 蛋白质：40%50% 糖 类：2%10%,生命的基本单位 细胞,2. 膜的分子结构模型,（1） 流动镶嵌模型(fluid mosaic model),生物膜是一种流动的、嵌有蛋白质的脂类双分子层结构。蛋白质分子以不同的方式镶嵌或联结于脂双层上；膜两侧结构是不对称的。,生命的基本单位 细胞,2. 膜的分子结构模型,（2） 晶格镶嵌模型,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

7、，膜蛋白对类脂分子的运动具有限制作用。,生命的基本单位 细胞,2. 膜的分子结构模型,（3） 板块镶嵌模型,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。,生命的基本单位 细胞,2. 膜的分子结构模型,（4） 脂筏模型,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70nm ，是一种动态结构。,生命的基本单位 细胞,3. 膜功能,（1）界膜和细胞区域化 （2）调节运输 （3）功能定位与组织化 （4）信号传导 （5）参与细胞间的相互作用 （6）能量转换,生命的基本单位细胞,

8、四、真核细胞的细胞器,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细胞器。按照细胞器的基本功能，大致分为：,1. 蛋白质合成细胞器 2. 内膜结构系统细胞器 3. 细胞形态与运动相关细胞器 4. 能量转换的细胞器 5. 细胞表面结构与运动的细胞器,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（1） 细胞核(nucleus),细胞核由核膜、核仁、染色质(染色体)和核基质组成，是细胞内遗传信息贮存、复制和转录的场所，也是细胞 功能及代谢、生长、增 殖、分化、衰老的控制 中心。,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（1

9、） 细胞核(nucleus),核膜(nuclear membrane) 核被膜 核孔复合体(nuclear pore complex) 核纤层(nuclear lamina),生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（1） 细胞核(nucleus),核仁(nucleolus),核仁是真核细胞间期核中最显著的结构，是细胞内rRNA合成、加工和核糖体亚单位装配的场所。,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（1） 细胞核(nucleus) 染色质与染色体,染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA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。 染色体是

10、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。,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（1） 细胞核(nucleus) 染色质与染色体,核小体(nucleosome),是构成染色质的基本结构单位,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（2） 核糖体(ribosome),核糖体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，这种颗粒小体由rRNA和蛋白质组成。,生命的基本单位 细胞,1. 蛋白质合成细胞器,（2） 核糖体(ribosome),生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,内膜系统(endomembrane system)是指位于细胞

11、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。,生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,内膜系统主要包括内质网、高尔基复合体、核膜、溶酶体、过氧化物酶体、分泌泡等。,生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,（1） 内质网(endoplasmic reticulum，ER),内质网是一种相互连通成网状、分布在细胞质中的膜性结构，占细胞全部膜系统的一半左右。分为光面内质网和糙面内质网两种类型。,生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,（2） 高尔基复合体(Golgi complex),高尔基复合体是由扁平膜囊、液泡和小泡组成的一种比较复杂的膜性结构。它在细胞的蛋

12、白质合成后修饰加工和分泌过程中起着重要的作用，同时还参与溶酶体的形成，在物质转运过程中，参与膜的转化。,生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,（3） 溶酶体(lysosome),溶酶体是由一层单位膜包围而成的一个含有多种水解酶的膜性囊状结构。这些水解酶能水解各种生物分子。溶酶体是细胞内消化的主要场所。,生命的基本单位 细胞,2. 内膜结构系统细胞器,（4） 过氧化物酶体(peroxisome),过氧化物酶体也叫微体，是由一层单位膜包裹而成的囊泡状细胞器，内含多种与过氧化氢代谢有关的酶。,生命的基本单位 细胞,3. 能量转换细胞器,线粒体是细胞进行氧化磷酸化并产生ATP的主要场所，细胞

13、生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的，因此被称为细胞的“动力工厂”。,生命的基本单位 细胞,4. 细胞骨架,细胞骨架(cytoskeleton)是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构，由主要的三类蛋白质纤丝(filament)构成，包括微管、微丝、中间纤维。,生命的基本单位 细胞,5. 细胞表面与细胞外基质,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细胞表面。,（1）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 （3）参与细胞识别、信息的接收和传递 （4）参与细胞运动 （5）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

14、胞之外还有非细胞性的固有物质成分，即细胞外基质。,5. 细胞表面与细胞外基质,生命的基本单位细胞,五、细胞增殖周期,生命的基本单位 细胞,1. 细胞周期,细胞增殖周期，又可以简称为细胞周期。 它是指细胞从前一次有丝分裂结束开始到这一次有丝分裂结束为止所经历的全过程。,生命的基本单位 细胞,1细胞周期,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。周期短的不足l 小时（如卵裂期细胞)；周期长的可达l 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） 。,（1）细胞周期时间,生命的基本单位 细胞,1细胞周期,（2）细胞周期各时相的动态变化,G1期

15、（DNA合成前期）,从细胞分裂完成到DNA合成开始,生命的基本单位 细胞,G1期（DNA合成前期）,由于R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3种类型：,1）持续增殖细胞 2）暂不增殖细胞 3）终末分化细胞,1细胞周期,（2）细胞周期各时相的动态变化,生命的基本单位 细胞,S期（DNA合成期）,从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，结果DNA的含量增加 l倍。S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大量的合成，最后完成染色体的复制。,1细胞周期,（2）细胞周期各时相的动态变化,生命的基本单位 细胞,G2期（DNA合成后期）,从DNA合成结束到分裂期开始前

16、的阶段。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。G2期将加速合成新的RNA和蛋白质。,1细胞周期,（2）细胞周期各时相的动态变化,生命的基本单位 细胞,M期（有丝分裂期）,细胞有丝分裂期。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，由此完成细胞分裂。,1细胞周期,（2）细胞周期各时相的动态变化,生命的基本单位 细胞,2细胞增殖有丝分裂,有丝分裂是高等真核生物细胞分裂的主要方式，也称间接分裂或核分裂。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确地分配到2个子细胞中去，从而保证

17、了细胞在遗传上的稳定性。,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 续的有丝分裂过程 人为地划分为前期、 中期、后期和末期 4个时期。,2细胞增殖有丝分裂,生命的基本单位 细胞,3细胞周期的调控,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，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，涉及到基因和蛋白质两个层次的多种因子的作用。,生命的基本单位 细胞,3细胞周期的调控,（1）细胞周期的蛋白质因子调控,一些蛋白质因子通常在细胞周期某一特定的时期，即检验点（check point）处起作用，它们大多数为蛋白质或多肽。它们在细

18、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RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异的激酶等。,生命的基本单位 细胞,3细胞周期的调控,（2）细胞周期的基因调控, 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控的基础，许多调控因子在细胞周期中的作用，直接或间接与此相关 细胞分裂周期基因，如编码依赖于周期蛋白的激酶cdc2、cdc28基因,（2）细胞周期的基因调控 癌基因及抑癌基因是细胞周期调控相关的基因，不仅对正常的细胞周期进程有着重要的意义，同时也可在细胞异常的增殖及癌变中起关键的作用。例如src等原癌基因家族；P53基因等抑癌基因。,生命的基本单位细