生命科学与生物技术导论：05讲-生命的基本单位

1、1第第5 5讲讲 细胞细胞 生命的基本结构单位生命的基本结构单位 第一节第一节 细胞学说的建立细胞学说的建立 第二节第二节 细胞的结构与功能细胞的结构与功能 第三节第三节 细胞分裂和细胞周期细胞分裂和细胞周期 第四节第四节 细胞分化、衰老与死亡细胞分化、衰老与死亡2第一节第一节 细胞学说的建立细胞学说的建立 1.1 细胞的发现细胞的发现 1717世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个“小室小室”结构，称之谓结构，称之谓“Cell”（细胞）。（细胞）。 人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和

2、人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组各种生物都是由细胞组成的。成的。3 英国科学家英国科学家R. Hook（1635-1703)，发表对木栓的，发表对木栓的观察，命名观察，命名Cell。 荷兰人荷兰人Leeuwenhoek（1623-1723）用自磨镜片做）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。4 2020世纪初，两位德国生物学家施莱登和施世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：旺正式明确提出：

3、细胞是植物体和动物体细胞是植物体和动物体的基本结构单位。的基本结构单位。 最初提出细胞学说观点的两篇论文是最初提出细胞学说观点的两篇论文是: : 德国植物学家施莱登德国植物学家施莱登 1838 年发表的年发表的论文论文 : :论植物发现论植物发现 德国动物学家施旺德国动物学家施旺 1839 年发表的论年发表的论文文: :动、植物结构与生长相似性的显微动、植物结构与生长相似性的显微研究研究1.2 细胞学说细胞学说56细胞学说的内容细胞学说的内容 1. 所有生物都是由细胞和细胞产物构成的所有生物都是由细胞和细胞产物构成的 2. 新细胞只能由原来的细胞分裂而产生新细胞只能由原来的细胞分裂而产生 3.

4、 所有细胞都具有基本上相同的化学组成和所有细胞都具有基本上相同的化学组成和代谢活性代谢活性 4. 生物体总的活性可以看成是组成生物体的生物体总的活性可以看成是组成生物体的各相关细胞的相互作用和集体活动的总和各相关细胞的相互作用和集体活动的总和 7细胞学说的科学意义细胞学说的科学意义 细胞学说与进化论一起，奠定了生物科学细胞学说与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使的基础。细胞学说使生命世界有机结构多生命世界有机结构多样性的统一样性的统一，从哲学推断走向自然科学论，从哲学推断走向自然科学论证。证。 从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的系到生

5、物体的构造构造，也关系到生物体的，也关系到生物体的生生长与发育。长与发育。 细胞学的研究一直在继续细胞学的研究一直在继续8透射电子显微镜下的细胞结构透射电子显微镜下的细胞结构9扫描电子显微镜下的细胞结构扫描电子显微镜下的细胞结构激光共聚焦扫描显微镜下的藻类激光共聚焦扫描显微镜下的藻类10原子力显微镜下的细菌原子力显微镜下的细菌11121.3 细胞是生命的基本单位细胞是生命的基本单位 细胞是生命的基本结构单位，所有生物都细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是由细胞组成的是由细胞组成的 细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础动均以细胞为基础 细胞是

6、生殖和遗传的基础与桥梁，具有相细胞是生殖和遗传的基础与桥梁，具有相同的遗传语言同的遗传语言 细胞是生物体生长发育的基础细胞是生物体生长发育的基础 形状与大小各异的细胞是生物进化的结果形状与大小各异的细胞是生物进化的结果 没有细胞就没有完整的生命没有细胞就没有完整的生命13 19 世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的“传染性的活性成份传染性的活性成份”，称为，称为病毒。病毒。 1930s1940s 期间弄清病毒的化学本质和期间弄清病毒的化学本质和电镜结构。电镜结构。 看来，看来，病毒是一类不具细胞结构的生命形病毒是一类不具细胞结构的生命形态。态。 最简单的病毒仅由最简

7、单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大核酸大分子和蛋白质大分子分子组成。但是，病毒颗粒必需组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主进入寄主活细胞活细胞才能表现出生命的各方面特性。才能表现出生命的各方面特性。有没有非细胞生命？有没有非细胞生命？14第第二二节节细细胞胞的的结结构构和和功功能能1 1、大肠杆菌、大肠杆菌2 2、念珠藻、念珠藻3 3、小球藻、小球藻4 4、酵母菌、酵母菌5 5、火丝菌、火丝菌6 6、眼虫、眼虫7 7、分生组织细胞、分生组织细胞8 8、栅栏组织薄壁细胞、栅栏组织薄壁细胞9 9、驴蹄草叶表皮细胞和、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细胞保卫细胞1010、大鼠肝细胞、大鼠肝细胞1111、肾近曲小管上

8、皮细胞、肾近曲小管上皮细胞1212、成纤维细胞、成纤维细胞1313、人红细胞、人红细胞1414、人精子、人精子1515、哺乳动物的横纹肌细、哺乳动物的横纹肌细胞胞1616、平滑肌细胞、平滑肌细胞1717、神经细胞体、神经细胞体15 依据有无细胞核，整个生命世界可以区分依据有无细胞核，整个生命世界可以区分为两大类：为两大类： 原核生物原核生物 真核生物真核生物 细细 菌菌 植植 物物 放线菌放线菌 动动 物物 蓝蓝 藻藻 真真 菌（霉菌、酵母菌（霉菌、酵母) ) 等等 原生动物原生动物 藻藻 类类2.1 原核细胞和真核细胞原核细胞和真核细胞16原核细胞原核细胞 细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要

9、简单的细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核核物质物质DNA还是有的，形成还是有的，形成类核区类核区(又称拟核又称拟核)，并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。17真核细胞真核细胞18细胞大小细胞大小较小较小 (1-10m)较大较大 (10-100m)染色体染色体一条一条DNA，不与，不与蛋白质联结蛋白质联结几条染色体，与几条染色体，与蛋白联结在一起蛋白联结在一起细胞核细胞核无核膜和核仁无核膜和核仁有核膜和核仁有核膜和核仁细胞器细胞器无无有有内膜系统内膜系统简单简单复杂复杂微梁系统微梁

10、系统无无微管和微丝微管和微丝细胞分裂细胞分裂二分体二分体 出芽分裂出芽分裂有丝分裂有丝分裂转录和转译转录和转译 同一时间和地点同一时间和地点不同时间和地点不同时间和地点原核细胞和真核细胞比较原核细胞和真核细胞比较19 细胞膜和生物膜：细胞膜和生物膜：磷脂和鞘脂分子具磷脂和鞘脂分子具有一个共同的特有一个共同的特征征一个极性的一个极性的头，两个非极性的头，两个非极性的尾巴。尾巴。在水环境中，在水环境中，这类分子会自发形这类分子会自发形成成脂双层微囊。脂双层微囊。2.2 动物细胞的典型结构动物细胞的典型结构20流动镶嵌学说流动镶嵌学说 膜结构：膜结构：细胞膜的框细胞膜的框架是脂双层，蛋白质架是脂双层

11、，蛋白质“镶嵌镶嵌”其中其中 这样的膜结构不但用这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞以分割形成各种细胞器，统称器，统称生物膜生物膜 特点：特点：有序性、流动有序性、流动性和不对称性性和不对称性21细胞核细胞核 由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是内，是 DNA 复制和复制和 RNA 合成场所。合成场所。22 核糖体是合成蛋白质的细胞器，主要成分是蛋核糖体是合成蛋白质的细胞器，主要成分是蛋白与白与 RNA，其唯一的功能是按照，其唯一的功能是按照mRNA的指令的指令用氨基酸合成多肽链。用氨基酸合成多肽链。23线粒体线粒体 由

12、双层生物膜围成，是生物氧化、产生由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。能量的场所。2009年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 美国的美国的Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz及以色列的及以色列的Ada E. Yonath 获奖成果：获奖成果：原子水平上研究核糖体的结构和功能原子水平上研究核糖体的结构和功能2425线粒体主要功能线粒体主要功能 线粒体进行氧化磷酸化，产生线粒体进行氧化磷酸化，产生ATP，是细是细胞的胞的“动力工厂动力工厂”。26内质网内质网 由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类合成的场所

13、。饰和分泌；脂类合成的场所。27高尔基体高尔基体 由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。泌有关。 28溶酶体溶酶体 由单层生物膜围成，是生物大分子分解由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。的场所。29细胞骨架细胞骨架 由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。移、信息传导等有关。30微丝微丝微管微管中间纤维中间纤维312.3 植物细胞的典型结构植物细胞的典型结构液泡液泡细胞核细胞核内质网内质网微管微管质膜质膜细胞壁细胞壁线粒体线粒体叶绿体叶绿体微丝微丝高尔基体高尔基体32动、植物细胞的区别动、植物细胞的区别

14、植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞有细胞壁有细胞壁没有细胞壁没有细胞壁有叶绿体有叶绿体没有叶绿体没有叶绿体有中央液泡有中央液泡没有中央液泡没有中央液泡33液泡液泡 液泡的渗透压较液泡的渗透压较高，使植物处于高，使植物处于吸涨饱满状态吸涨饱满状态 一些代谢废物也一些代谢废物也常以结晶态浓集常以结晶态浓集其中其中34细胞壁细胞壁 机械支撑、机械支撑、 生长、分化、生长、分化、 细胞识别和抗细胞识别和抗病等作用病等作用35木质纤维素的组成和结构木质纤维素的组成和结构酚类酚类15-25%6C糖均聚物糖均聚物38-50%5C、6C糖聚合物糖聚合物23-32%36叶绿体叶绿体能量转换器能量转换器 叶绿体是植

15、物光合作用的场所，有两层叶绿体是植物光合作用的场所，有两层膜，含有环状的膜，含有环状的DNA和核糖体。和核糖体。372.4 细胞成分与结构的分离细胞成分与结构的分离 用细胞破碎技术和用细胞破碎技术和超离心技术对细胞超离心技术对细胞器或细胞结构成分器或细胞结构成分进行分离和进一步进行分离和进一步的生物化学分析是的生物化学分析是探索细胞结构与功探索细胞结构与功能相互关系的重要能相互关系的重要途径。途径。38第三节第三节 细胞分裂和细胞周期细胞分裂和细胞周期 3.1 细胞为什么分裂？细胞为什么分裂？ 细胞表面与新陈代谢密切相关。例如：细胞表面与新陈代谢密切相关。例如： 老鼠重老鼠重 25 克，大象重

16、克，大象重 4 吨；表面积吨；表面积/体积，老鼠体积，老鼠是大象的是大象的 24 倍；倍；老鼠的代谢速率大于大象老鼠的代谢速率大于大象39细胞分裂是为了维持细胞的代谢细胞分裂是为了维持细胞的代谢 随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积表面积和和体体积积之比却在变小，细胞代谢速率下降。之比却在变小，细胞代谢速率下降。 细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。一定的生长速率的重要措施。403.2 原核生物的细胞分裂原核生物的细胞分裂 二分分裂二分分裂41 细胞从前一次细胞从前一次分裂开始到

17、后分裂开始到后一次分裂开始，一次分裂开始，这段时间称为这段时间称为一个一个细胞周期。细胞周期。包括包括分裂间期分裂间期（G1期、期、S期期和和G2期）期）和分和分裂期裂期（M期）期）3.3 真核细胞的有丝分裂真核细胞的有丝分裂42有丝分裂过程有丝分裂过程 前期：染色质形成光镜下可见的染色体前期：染色质形成光镜下可见的染色体43有丝分裂过程有丝分裂过程 中期：核膜消失，染色体排列在赤道板上中期：核膜消失，染色体排列在赤道板上 后期：姊妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧后期：姊妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧 末期：重新形成核膜，染色体消失末期：重新形成核膜，染色体消失 细胞质分裂：胞质形成间隔

18、，最终分为两个细胞细胞质分裂：胞质形成间隔，最终分为两个细胞20012001年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖 美国美国Leland H Hartwell (1939) 、英国、英国Sir Paul M Nurse(1943) 和和R Timothy (Tim) Hunt(1949)。 细胞分裂的关键性调节机制细胞分裂的关键性调节机制44细胞周期调控细胞周期调控 启动器启动器start基因；检基因；检验点验点checkpoint CDK（细胞周期蛋细胞周期蛋白依赖激酶白依赖激酶cyclin dependent kinase） 细胞周期蛋白（细胞周期蛋白（cyclins）调节调节CDK

19、功能的蛋白质功能的蛋白质 对癌症的研究有很大对癌症的研究有很大的帮助的帮助4546染色质和染色体染色质和染色体 处于分裂间期的细胞，细胞核内的处于分裂间期的细胞，细胞核内的 DNA 分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成程度的盘绕，形成核小体核小体。多个核小体。多个核小体串在一起形成串在一起形成染色质染色质。 当细胞进入当细胞进入M期时，染色质折叠包装，期时，染色质折叠包装，大约压缩大约压缩8400倍，形成光镜下可以看到倍，形成光镜下可以看到的的染色体染色体。47染色质和染色体染色质和染色体48染色体数目是不同物种细胞的特染色体数目是不同物种细胞的

20、特征之一征之一物种物种染色体数目染色体数目物种物种染色体数目染色体数目人人46豌豆豌豆14小鼠小鼠40玉米玉米20爪蟾爪蟾36小麦小麦42果蝇果蝇8酵母酵母32493.4 真核细胞的减数分裂真核细胞的减数分裂 减数分裂发生在产减数分裂发生在产生生殖细胞的过程生生殖细胞的过程中。生殖细胞包括中。生殖细胞包括精子和卵细胞，遗精子和卵细胞，遗传物质总量仅为体传物质总量仅为体细胞的一半，称为细胞的一半，称为 n细胞。细胞。50减数分裂的特点减数分裂的特点 子细胞子细胞染色体数目减半染色体数目减半 子细胞子细胞基因组合基因组合大为丰富和多样化大为丰富和多样化 有性生殖的后代具有更强的适应性有性生殖的后代

21、具有更强的适应性和和进化潜能进化潜能。51同源染色体的不同组合导致配同源染色体的不同组合导致配子种型大增子种型大增 在第一次减数分裂在第一次减数分裂时，每对同源染色时，每对同源染色体分别分配至两个体分别分配至两个子细胞。于是父源子细胞。于是父源的和母源的的和母源的同源染同源染色体色体以不同组合，以不同组合，分配到两个子细胞分配到两个子细胞中。中。52 在第一次减数分裂中的同源染色体配对，在第一次减数分裂中的同源染色体配对，导致同源染色体之间的导致同源染色体之间的染色体交叉和基染色体交叉和基因重组。因重组。染色体交叉和基因重组使基因染色体交叉和基因重组使基因组合状况更为复杂化组合状况更为复杂化5

22、3染染色色体体交交叉叉的的电电镜镜图图54第四节第四节 细胞的分化、衰老与死亡细胞的分化、衰老与死亡 4.1 细胞分化细胞分化：发育过程中细胞后代在形发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。态、结构和功能上发生差异的过程。 成年人全身细胞总数约成年人全身细胞总数约 1014个。细胞种类个。细胞种类有有200多种。这么多种类细胞均来自多种。这么多种类细胞均来自一个一个受精卵细胞受精卵细胞。 分化以后不同种类的细胞，形态、功能、分化以后不同种类的细胞，形态、功能、基因表达和代谢活动均不相同。基因表达和代谢活动均不相同。 细胞分化不但发生在胚胎阶段和发育过程细胞分化不但发生在胚胎阶段和

23、发育过程中，亦发生在中，亦发生在成人阶段。成人阶段。55上皮上皮细胞细胞脂肪脂肪细胞细胞平滑肌平滑肌细胞细胞心肌心肌细胞细胞神经元神经元细胞细胞56细胞的发育潜能细胞的发育潜能 由一个细胞可能分化发育出多少种细胞？这由一个细胞可能分化发育出多少种细胞？这就是细胞的就是细胞的发育潜能。发育潜能。 全能性细胞全能性细胞：具有能使后代细胞形成完整个：具有能使后代细胞形成完整个体的潜能的细胞。例如：受精卵体的潜能的细胞。例如：受精卵 多能性细胞多能性细胞：具有分化出多种组织或细胞：具有分化出多种组织或细胞（但是不能形成完整个体）的潜能的细胞称（但是不能形成完整个体）的潜能的细胞称多能性。例如：生血多能

24、干细胞多能性。例如：生血多能干细胞 单能性细胞单能性细胞：只能分化成一种细胞的干细胞。：只能分化成一种细胞的干细胞。例如：单能生血干细胞例如：单能生血干细胞57多种血细胞都由生血干细胞分化而来多种血细胞都由生血干细胞分化而来58神神经经干干细细胞胞分分化化过过程程59什么是克隆？什么是克隆？ 克隆是指克隆是指一个无一个无性繁性繁殖系殖系或利用不同方法或利用不同方法产生无性繁殖系所进产生无性繁殖系所进行的工作。行的工作。 克隆根据其研究或操克隆根据其研究或操作的对象的层次分为：作的对象的层次分为：基因克隆基因克隆细胞克隆细胞克隆个体克隆个体克隆60动物克隆比微生物和植物克隆动物克隆比微生物和植物

25、克隆困难百倍困难百倍 单细胞真核生物单细胞真核生物细菌、放线菌、酵母细菌、放线菌、酵母菌、藻类和霉菌等繁殖的唯一方式或主要菌、藻类和霉菌等繁殖的唯一方式或主要方式。方式。 植物克隆植物克隆“无心插柳柳成荫无心插柳柳成荫”容易容易 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 动物克隆动物克隆难上难。为什么？难上难。为什么？细胞分化程度更高，细胞全能性的丧失细胞分化程度更高，细胞全能性的丧失61动物克隆的早期探索动物克隆的早期探索 1950s，爪蟾：肠上皮细胞核仍保持全能性，爪蟾：肠上皮细胞核仍保持全能性62Dolly的身世的身世 芬兰多塞特母绵羊（供体）芬兰多塞特母绵羊（供体）提供了全套遗传信息，即提供了

26、全套遗传信息，即提供了细胞核提供了细胞核 一只苏格兰黑面母绵羊一只苏格兰黑面母绵羊（受体）提供无细胞核的（受体）提供无细胞核的卵细胞卵细胞 另一只苏格兰黑面母绵羊另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境，提供羊胚胎的发育环境，是是“多莉多莉”羊的羊的“生生”母。母。63Dolly克隆克隆过程过程64Dolly 克隆的重要意义克隆的重要意义 理论意义：证实理论意义：证实分化成熟的动物细胞核仍具分化成熟的动物细胞核仍具全能性全能性，细胞质对胚胎发育分化的决定性。，细胞质对胚胎发育分化的决定性。 实践意义：实践意义： 畜牧业育种：复制出的数量巨大的优良个体。畜牧业育种：复制出的数量巨大的优良个体。

27、 生物医学生物医学：提供基因工程产品，如人乳铁蛋白、：提供基因工程产品，如人乳铁蛋白、抗凝血酶等医用蛋白质；提供移植器官。抗凝血酶等医用蛋白质；提供移植器官。 建立稳定的动物模型建立稳定的动物模型 延缓珍稀濒危动物的灭绝延缓珍稀濒危动物的灭绝 65克隆人可以吗？克隆人可以吗？ 社会上最初反应：共社会上最初反应：共识识禁止克隆人实验。禁止克隆人实验。 但是，但是，经过两年后，经过两年后，克隆人克隆人 实验的呼声渐实验的呼声渐高。高。 芝加哥芝加哥理查德理查德. .锡德锡德于于1998年年1月月宣布宣布: : 组成一个小组，做克组成一个小组，做克隆人实验。隆人实验。66如何看待如何看待“克隆人克隆

28、人”？ 科学技术的进展往科学技术的进展往往带来负面效应往带来负面效应 化学合成化学合成化学化学武器武器 病菌、病毒病菌、病毒 生物武器生物武器 原子能原子能原子弹原子弹 新科学技术对伦理新科学技术对伦理道德观念的冲击，道德观念的冲击，会逐渐得到解决。会逐渐得到解决。 关键是：关键是：呼吁科学呼吁科学民主，协商决策的民主，协商决策的社会机制；呼吁善社会机制；呼吁善于思考，富有社会于思考，富有社会责任心的人。责任心的人。674.2 细胞的衰老细胞的衰老 衰老是人们永恒的衰老是人们永恒的议题，至今仍是一议题，至今仍是一个迷。个迷。 早衰症是人体衰老早衰症是人体衰老中的一种病症。中的一种病症。68人体

29、衰老时，身体各部分功能人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老都发生衰老 一名男子从一名男子从 36 岁到岁到 75 岁岁 味觉丧失味觉丧失 64 肾小球减少肾小球减少 44 肾小球过滤率减少肾小球过滤率减少 31 脊神经元减少脊神经元减少 37 神经传导速度减慢神经传导速度减慢 10 脑供血量减少脑供血量减少 20 肺活量减少肺活量减少 4469衰老的机理衰老的机理自由基假说自由基假说 带有不成对电子的基团称为带有不成对电子的基团称为自由基自由基，反应，反应特别活泼。特别活泼。 常见自由基包括：常见自由基包括： O2-，NO ， OH 细胞色素细胞色素C-Fe3+ + O2- O2 + 细胞色素

30、细胞色素 C-Fe2+ 生物氧化中产生的自由基会破坏生物大分生物氧化中产生的自由基会破坏生物大分子，使得子，使得细胞结构破坏，基因突变，导致细胞结构破坏，基因突变，导致细胞衰老细胞衰老。2009年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖 Elizabeth H. Blackburn，美国加州大学旧金山分，美国加州大学旧金山分校；校；Carol W. Greider，美国约翰，美国约翰霍普金斯大学霍普金斯大学医学院和医学院和Jack W. Szostak，哈佛医学院，哈佛医学院 获奖成果：获奖成果：端粒和端粒酶端粒和端粒酶7071 体外培养成纤维细胞体外培养成纤维细胞 来自胎儿来自胎儿 可传代

31、可传代 50 50 次次 来自成人来自成人 可传代可传代 20 20 次次 来自小鼠来自小鼠 可传代可传代 141428 28 次次 来自乌龟来自乌龟 可传代可传代 9090125125 次次细胞有着明显的衰老过程细胞有着明显的衰老过程与供体年与供体年龄有关龄有关与供体物与供体物种有关种有关7272端粒长短与细胞生命历程密切相关端粒长短与细胞生命历程密切相关细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂染色体染色体端粒端粒端粒端粒细胞将停止分裂而趋于老化细胞将停止分裂而趋于老化55端粒维持端粒维持染色体染色体DNA端粒端粒端粒端粒细胞永生化细胞永生化端粒酶是细胞转化的原因端粒酶是细胞转化的原因744.3 细

32、胞凋亡细胞凋亡 细胞死亡分为两种细胞死亡分为两种： （1）因环境因素突变或病原物入侵而死）因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或亡，称为病理死亡，或细胞坏死细胞坏死。 （2）因个体正常生命活动的需要，一部）因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋细胞凋亡亡。75细胞凋亡和细胞坏死有明显区别细胞凋亡和细胞坏死有明显区别细胞凋亡细胞凋亡细胞坏死细胞坏死细胞变圆细胞变圆, ,与周围细与周围细胞脱开胞脱开细胞外形不规则变化细胞外形不规则变化核染色质凝聚核染色质凝聚溶酶体破坏溶酶体破坏细胞膜内陷细胞膜内陷细胞膜破裂细胞膜破裂细胞分为一个个小

33、体细胞分为一个个小体胞浆外溢胞浆外溢被周围细胞吞噬被周围细胞吞噬引起周围炎症反应引起周围炎症反应76细胞凋亡是普遍存在的细胞凋亡是普遍存在的 变态：变态：蝌蚪蝌蚪 青蛙青蛙 昆虫，卵昆虫，卵 幼虫幼虫 成虫成虫 哺乳类哺乳类: 皮肤，指（趾）甲皮肤，指（趾）甲 红细胞：红细胞： 分化成熟分化成熟 失去细胞核失去细胞核 凋亡凋亡 淋巴细胞：淋巴细胞：95% 以上在成熟之前死去，不到以上在成熟之前死去，不到 5% 成熟后只存活一至几天成熟后只存活一至几天 T-细胞杀伤靶细胞的机制之一，细胞杀伤靶细胞的机制之一，就是诱使靶就是诱使靶细胞凋亡细胞凋亡 癌细胞亦可看作是凋亡失控了的细胞。癌细胞亦可看作是

34、凋亡失控了的细胞。77秀丽隐杆线虫秀丽隐杆线虫细胞凋亡研细胞凋亡研究的理想材料究的理想材料 每条线虫具有每条线虫具有10311031个细胞，其中个细胞，其中131131个细个细胞在发育过程中凋亡。胞在发育过程中凋亡。78细胞凋亡受基因控制细胞凋亡受基因控制 与细胞凋亡有关的基因与细胞凋亡有关的基因 （1）ced-3、ced-4：如果：如果基因基因突变或缺突变或缺失，使凋亡受阻失，使凋亡受阻诱发、启动凋亡诱发、启动凋亡 （2）ced-9：移入使凋亡受阻，失去使细移入使凋亡受阻，失去使细胞凋亡胞凋亡抑制凋亡抑制凋亡“人造细胞人造细胞” Science, “Synthetic Genome Brin

35、gs New Life to Bacterium”, E. Pennisi, 2010, 328, 958-959 J. Craig.Venter，蕈状支原体蕈状支原体 1. 合成合成 ：用计算机精确计算需要合成：用计算机精确计算需要合成DNA分子序列分子序列，并用化学方法合成了一千多个约，并用化学方法合成了一千多个约1kb的的DNA片段，片段，作为这次组装的基本材料。作为这次组装的基本材料。 2. 组装：巧妙地借助啤酒酵母和大肠杆菌的帮助，把组装：巧妙地借助啤酒酵母和大肠杆菌的帮助，把1Kb的的DNA分子有序准确的连成超过分子有序准确的连成超过1000kb的片段。的片段。 3. 移植：把这个合成基因组移植到不含限制性酶切