细胞生物学1-2章

细胞生物学,Name:沈婷Email:shenting1019Tel第一章细胞及细胞生物学(绪论),一、细胞的发现：,Thediscoveryofcellsfollowedfromtheinventionofthemicroscope,ThemicroscopeusedbyRobertHookeandthehoneycomb-likenetworkof“cell”hedrewin1665.,细胞的发现：1665年罗伯特胡克观察和命名了细胞（实际上是死细胞的细胞壁）列文虎克观察了多种生物的活细胞，描述了细胞核的结构。在此后长达170多年中，对细胞还没有进行科学概括，上升到理论高度。,一、细胞的发现：,二、细胞学说的建立：,1838年施莱登指出细胞是构成植物的基本单位。1839年施旺提出动植物都是细胞的集合物。施莱登和施旺共同提出“细胞学说”。,1.Allorganismsarecomposedofoneormorecells.,2.Thecellisbasicunitofstructureandfunctionforallorganisms.,Celltheoryhasthreebasiccontents:,3.Allcellsariseonlyfrompreexistingcellsbydivision.,细胞学说对当时生物学的发展起到巨大的促进和指导作用。许多科学家为细胞学说的完善和补充作出重要贡献。如：魏尔肖在1858年关于“细胞来自细胞”的观点。细胞学说被认为是现代生物学的三大基石。,二、细胞学说的建立：,三、细胞生物学的发展阶段,细胞学的经典时期：主要在显微镜下进行的形态描述（19世纪最后25年）实验细胞学与细胞学的分支及其发展：包括细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学等学科产生和发展，主要应用实验手段和分析方法研究细胞学的基本问题。细胞生物学的形成和发展：20世纪60年代提出，80年代以来向细胞的分子生物学方向发展（分子细胞生物学）。,四、细胞生物学参考书,翟中和细胞生物学（第三版）高教社王金发细胞生物学科学出版社GeraldKarpCellandMolecularBiology（影印版）高教社,第二章细胞基本知识概要,细胞的基本概念非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系原核细胞与真核细胞,第一节细胞的基本概念,细胞是生命活动的基本单位细胞概念的一些新思考细胞的基本共性,细胞是生命活动的基本单位,一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位细胞是有机体生长与发育的基础细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性没有细胞就没有完整的生命,细胞表现为严格程序的、自动控制的代谢体系。细胞自身结构的装置和协调性是数十亿年的进化产物。细胞结构的完整性是细胞代谢有序性和自控性的前提条件。,LiverTransplantation,Procedure,healthyliver（notsufferedliverinjury）,donor,cooledsalinesolution,preservestheorganforupto8hours,analysis,（donor-recipientmatching）,bloodandtissue,diseasedliverremovedfromreceptor,Thenewliverisputinplaceandattachedtothepatientsbloodvesselsandbileducts.,Afterlivertransplantation,patientsmusttakeimmunosuppressivemedicationsfortherestoftheirlivestopreventimmunerejectionofthetransplantedorgan.,Transplantationoftherecellularizedlivergraft,Representativeimagesofgrafttransplantation;top,lefttoright:transplantsite,recellularizedgraftatthetransplantsite,transplantedgraftbeforebloodreperfusion,thegraftrightafterdeclampingtherenalartery;bottom,lefttoright:transplantedgraft1min,2minand4minafterdeclampingoftherenalartery,andauxiliarygraftincontrastwiththenativeliver.,Uponunclampingoftheartery,thegraftwasperfused,quicklyfillingwithbloodandappropriateeffluxwasestablishedwithin5min,细胞概念的一些新思考,细胞是多层次非线性的复杂结构体系细胞具有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；细胞需要和利用能量；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，具有自组装能力与自组织体系。细胞能进行自我调控；繁殖和传留后代；,细胞的基本共性,所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA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，毫无例外地存在于一切细胞内。酶系统。,第二节非细胞形态的生命体病毒及其与细胞的关系,病毒的基本知识病毒在细胞内增殖（复制）病毒与细胞在起源与进化中的关系,病毒的基本知识,病毒（virus）核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒与RNA病毒病毒的多样性类病毒（viroid）仅由感染性的RNA构成；朊病毒（prion）仅由感染性的蛋白质亚基构成；,病毒是非细胞形态的生命体，是迄今发现的最小、最简单的有机体。按照寄生的宿主细胞类型，病毒可以分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（噬菌体）。在结构上，病毒最重要的成分是核酸，一种病毒只含有单一种类的核酸，DNA或RNA。因此，按照核酸类型可以将病毒分成DNA病毒和RNA病毒。都属于非细胞但是可以复制的感染体，其复制活动必须在所寄宿的细胞内才能进行。,病毒的核酸之外具有一种或数种蛋白质构成的衣壳，负责保护核酸，并具有抗原性。有些病毒在衣壳之外还有糖蛋白和脂质双分子层构成的包膜，其中的糖蛋白具有识别功能，在感染宿主细胞上具有重要作用。,病毒的复制必须在活细胞内进行，依赖于宿主的全套结构，以病毒核酸为模板进行病毒核酸的复制与转录，并翻译病毒蛋白，然后装配成新一代的病毒，最后从细胞中释放。装配完整并具有感染性的病毒称为病毒颗粒或成熟病毒。,病毒的复制步骤,1病毒侵入细胞以及病毒核酸的侵染（胞饮，被膜融合，注射及伤口侵入）2病毒核酸的复制、转录和蛋白质合成3病毒的组装、成熟与释放无包膜的病毒：核酸和蛋白质组装后，即可释放，引起宿主细胞崩解。有包膜的病毒：组装后的核壳穿过细胞膜释放，多以出芽方式进行。,具有侵染性单链RNA病毒（+RNA病毒）增殖的过程,病毒与细胞在起源与进化中的关系,病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3种主要观点：生物大分子病毒细胞病毒生物大分子细胞生物大分子细胞病毒,类病毒最早由瑞士学者迪纳（TheodorO.Diener）于1971年在马铃薯纺锤块茎病中发现。类病毒是完全没有蛋白质，仅由一个环形RNA分子构成，具有感染性。类病毒为严格寄生物，专一性很强，通常感染高等植物，并整合细胞核内进行复制，感染和复制机制尚不清楚。,类病毒,1997年，美国生物学家斯垣利普鲁辛纳（S.B.Prusiner）由于研究朊病毒作出卓越贡献获得诺贝尔医学/生理学奖。朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念，是具有感染性的蛋白质，可能是由于其糖链结构的异常而产生致病性。朊病毒蛋白是人和动物正常细胞基因的编码产物（人的该基因位于第20号染色体短臂），异常折叠后具有致病性。朊病毒是疯牛病和人类克雅氏综合症等疾病的病原体，临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。,朊病毒,第三节原核细胞与真核细胞,原核细胞（Prokaryoticcell）真核细胞（Eukaryoticcell）古细菌（Archaebacteria）,原核细胞,基本特点：遗传的信息量小，一个环状DNA构成；细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。主要代表：支原体（mycoplast）最小最简单的细胞；细菌蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria）,支原体,（1）具有典型的细胞膜、环状双链DNA及一定数量的核糖体；（2）二分裂或出芽方式繁殖；（3）可在体外培养，菌落极小，呈“油煎蛋”状，最大菌落直径0.6mm，菌落中央厚而色深，边缘薄而透明；（4）个体很小，直径0.10.3m；（5）没有细胞壁，同一培养中，形态多样。由于没有细胞壁，支原体的细胞柔软，在同一培养中，形态多样，有球状、杆状、丝状、环状及分枝状。,细菌,（1）细菌的形态：球状，杆状和螺旋状（2）细胞的核区（无核膜，核仁）（3）细菌的细胞结构1）基本结构主要有细胞壁、细胞膜、中体、细胞核及核糖体、内含物。2）特殊结构主要有荚膜、鞭毛、芽孢等。,蓝藻,蓝藻又称蓝绿藻、蓝细菌，它能进行与高等植物类似的光合作用，但没有叶绿体，作用机制与光合细菌也不相同。蓝藻的形态差异较大，有球状，杆状和丝状，细胞直径可从一般细菌大小（0.51.0m）到70m，这样大的细胞在原核生物中非常少见，但多数细胞宽度在310m。生活中他们常以单细胞个体或群体存在，当许多个体聚集在一起时，可形成肉眼可见的很大的群体，比如微囊藻，鱼腥藻在夏秋雨季，常常大量繁殖，形成“水华”。,真核细胞,真核细胞的基本结构体系细胞的大小及其分析原核细胞与真核细胞的比较,真核细胞的基本结构体系,以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。,细胞的大小及其分析,各类细胞直径的比较,细胞类型直径（um）支原体0.1-0.3细菌细胞1-2动植物细胞20-30原生动物细胞数百数千,原核细胞与真核细胞的比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较植物细胞与动物细胞的比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较,原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较,古细菌,古细菌（archaebacteria）与真核细胞曾在进化上有过共同历程主要证据,主要证据,（1）细胞壁成分与真核细胞相似，而非由含壁酸的肽聚糖构成，因此抑制壁酸合成的链霉素，抑制肽聚糖前体合成的环丝氨酸，抑制肽聚糖合成的青霉素与万古霉素等对古细菌与真核细胞无作用。（2）DNA与基因结构：古细菌DNA中有重复序列的存在。多数古核细胞的基因组中存在内含子。（3）有类核小体结构：古细菌具有组蛋白，而且能与DNA构建成类似核小体结构。（4）有类似真核细胞的核糖体：多数古细菌类的核糖体较真细菌有增大趋势，含有60种以上蛋白，介于真