分子细胞生物学——绪论.ppt

分子细胞生物学(动物细胞),李莲军博士,云南农业大学动物科技学院2003.9-2010.9,课程介绍,（一）理论教学（60学时）,第一章绪论第二章细胞生物学研究方法第三章细胞膜及细胞表面第四章细胞内膜系统第五章线粒体第六章细胞核与染色体第七章核糖体第八章细胞骨架第九章细胞连结及细胞粘附分子第十章细胞外基质第十一章物质运输第十二章细胞通信第十三章细胞周期及细胞分裂第十四章细胞分化,参考书,翟中和主编，分子细胞生物学(第3版)，高教出版社，2007.韩贻仁主编，分子细胞生物学(第3版)，高教出版社，2007.AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garlandpublishing，Inc.1998.BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000.GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments，2ndEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999.LodishH.etal.MolecularCellBiology.5thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2003.,考试与成绩,试卷满分为100分，时间为120分钟。学位课70分及格，选修课60分及格。题型：1.填空（10小题，每小题3分，共30分）2.名词解释（10小题，每小题3分，共30分）3.问答题/论述题（4小题，共40分）,第一章绪论,李莲军博士,云南农业大学动物科技学院2003.9-2010.9,第一节细胞生物学研究的内容,第二节细胞生物学发展简史,第三节细胞概述,第四节细胞的组成及组装,第五节细胞的类型和结构体系,学习内容,第一节细胞生物学的研究内容,细胞是生命的基本单位(basicunitoflife)。,细胞生物学是从细胞的整体水平、亚细胞水平和分子水平三个层次研究细胞的结构和功能、生命活动及其规律的科学。,细胞生物学发展的轨迹形态结构功能调控。,1、在分子水平上研究细胞学的问题MolecularCellBiology，MolecularBiologyoftheCell。2、从分子水平上的研究向细胞水平回归Genomics基因组学，Proteomics蛋白质组学,分子细胞生物学？细胞生物学？,细胞生物学发展的两次飞跃(过去20余年),细胞生物学主要研究内容,细胞核、染色体以及基因表达生物膜与细胞器细胞骨架体系细胞增殖及其调控细胞分化及其调控细胞衰老与凋亡细胞的起源与进化细胞工程,重点研究领域,染色体DNA与蛋白质相互作用关系主要是非组蛋白对基因组的作用细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及调控细胞信号转导细胞结构体系的组装蛋白质与蛋白质相互作用细胞内的网络调控,动物学植物学微生物学分子生物学生物化学,生理学遗传学神经生物学医学与人类健康药物筛选,细胞生物学,细胞生物学与其它学科的联系,为何学习细胞生物学?,在生命结构层次上，细胞是生物个体与生物分子之间的桥梁。在学科关系上，细胞生物学位于个体生物学与分子生物学之间，它们相互渗透，相互衔接。,细胞生物学与分子生物学一起是现代生物学的基础，并广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等等的研究中，与农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系，是生命科学的重要支柱之一。,为何学习细胞生物学?,细胞的发现及细胞学说的建立细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的形成与发展,第二节细胞生物学发展简史,第三节细胞的概念,一、细胞的定义,“细胞学说”的基本内容a.细胞是具有生命特征的最小单位。b.新的细胞来自原有的细胞。c.所有生物均由一个或多个细胞组成。,1.细胞是由质膜包围的原生质(protoplasm)团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流；2.细胞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；3.细胞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；4.细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；5.没有细胞就没有完整的生命。,细胞的一般概念,有关细胞的一些新认识,细胞是多层次非线性的复杂结构体系细胞具高度复杂性和组织性。细胞是物质(结构)、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞完成各种化学反应；细胞需要并利用能量；细胞参与大量机械活动；细胞对刺激作出反应。细胞是高度有序的，具自组装与自组织能力的体系细胞进行自我调控；细胞繁殖和传留后代。,二、细胞的形态,形态多样，与功能相适应。有球形、多角形、圆柱形、杆状、梭形、星形等等。,三、细胞的大小,典型的原核细胞平均大小在110m之间，而真核细胞的直径平均为330m，一般1020m。,限制细胞体积大小的因素：1、细胞的核质指数2、细胞的比面值(相对表面积),NP为核质指数，Vn和Vc分别代表细胞核和细胞的体积。,细胞的核与质之间有一定的比例关系，称为核质指数。,通常细胞核的体积约占细胞总体积的10，即核质指数为1/9，这是制约细胞最大体积的主要因素之一。在细胞分裂周期中，只有细胞大小达到一定值才能触发细胞分裂。因此有人将之称为细胞周期调控的一类检查点(sizecheckpoint)。,1、细胞的核质指数,细胞的比面值，即单位体积所占有的表面积。IS/V(I为比面值，S和V分别代表细胞表面积和体积),2、细胞的比面值(相对表面积),细胞生命活动中，必须与周围环境不断进行物质交换，同时细胞内的物质在内部也要不断扩散传递。细胞体积小，比面值就大，这对物质的迅速交换和转运是非常有利的。反之则非常困难。许多大型细胞的质膜向内陷入或形成许多细胞突起，以使比面值增大。,四、细胞的基本共性,所有的细胞表面均有由磷脂双分子层并镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜(质膜)。所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA，以此作为遗传信息复制与转录的载体。作为蛋白质合成的机器核糖体，存在于一切细胞内，是任何细胞(除个别非常特化的细胞)不可缺少的基本结构。所有细胞的增殖都以一分为二的分裂方式进行。,第四节细胞的组成及组装,所有细胞都由水、蛋白质、糖类、脂类、核酸、盐类和各种微量的有机化合物所组成。蛋白质、糖类、核酸和脂类等化合物也被称为生物分子(biomolecules)。,一、细胞的化学成分,组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元素占90%以上。细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机物。,水与无机盐在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物质总含量的7580。,细胞的有机分子,细胞中有机物达几千种之多，约占细胞干重的90以上，它们主要由碳(11%)、氢(59%)、氧(24%)、氮(4%)等元素组成。这些分子约占细胞干重的90%以上。,主要有四大类分子：蛋白质(protein,50%)核酸(nucleicacid,15%)脂类(lipids,10%)糖(carbohydrates,15%),细菌细胞的化学组成,二、细胞结构体系的分级组装,第一级小分子有机物组装成生物大分子，包括DNA、RNA、蛋白质、多糖等。第二级生物大分子进一步组装成细胞内高级结构及具有空间结构和生物功能的细胞器(如：质膜、微管、微丝、核糖体、染色体、线粒体、内质网、高尔基复合体、溶酶体等)。第三级由细胞内高级结构和细胞器等组成细胞。,第四节细胞类型及结构体系,原核细胞(prokaryoticcell),真核细胞(eukaryoticcell),一、原核细胞,基本特点：遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状双链DNA分子构成；细胞内没有分化出以膜为基础的具有专门结构和功能的细胞器和细胞核膜。没有细胞骨架系统。,原核生物由原核细胞组成，一般都是单细胞生物。,支原体(mycoplast)：目前发现的最小、最简单的细胞。细菌：主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等部分构成，有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。根据形状分为三类：球菌、杆菌和螺旋菌(包括弧形菌)。蓝藻：又称蓝细菌(cyanobacteria)，被认为是最简单的植物。,主要代表,真核细胞是指其生物膜进一步分化使细胞内部构建出许多更为精细的功能区室，区室分工又相互协作。,二、真核细胞,真核细胞既包括大量的单细胞生物或原生生物(如原生动物与一些单细胞藻类)的细胞，又包括全部多细胞生物(一切动物和植物)的细胞。,真核细胞与原核细胞的最大区别在于前者出现了核膜，从而把胞质与核质分开，使真核细胞几乎所有的DNA都被整装在核内。,真核细胞的特点,三、真核细胞的基本结构体系,真核细胞结构复杂，但可划分为三大结构体系：以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构体系。以核酸(DNA或RNA)与蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系。由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架体系。,四、真核细胞与原核细胞的比较,1.真核细胞出现了核被膜，从而把胞质与核质分开，使遗传物质及其复制与转录过程局限在一个独立区域与微环境中。而蛋白质合成，能量代谢与供应，以及其它一系列代谢过程均在细胞质内进行。,二者最根本的区别,2.真核细胞细胞质内以膜系统为基础进一步分化出结构与功能更专一的各种膜界细胞器，如内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、叶绿体、过氧物酶体等。细胞内部结构与功能的分工是细胞进化过程中的一次重大飞跃。原核细胞的细胞膜通过内陷折叠，与各种酶或色素结合，以完成多种功能，故原核细胞的细胞膜具有多功能性。,3.真核细胞具有精细的网络状的细胞骨架系统，包括微管、微丝和中等纤维。这些支架网络与维持细胞的形态结构、细胞运动、细胞内物质运输、细胞分裂以及基因表达的调