细胞生物学概论

细胞生物学

(CellBiology)李裕强yuqiangl@2/6/2026第1页参考教材教材：细胞生物学，翟中和，高等教育出版社，，第三版参考书：王金发编著《细胞生物学》，科学出版社（03年）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》，汉字版，高教出版社（05）第2页参考书（英文版）Alberts,B.etal.

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

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

GeraldKarp.CellandMolecularBiology-ConceptsandExperiments.3rded,NewYork,JohnWiley&Sons,Inc.BruceAlberts,etal,EssentialCellBiology.2nded,NewYork&London,GarlandPublishing,Inc,第3页内容1、细胞概论（1,2）2、细胞生物学研究方法（3）3、细胞质膜与跨膜运输（4,5）4、线粒体和叶绿体（6）5、真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输（7）6、细胞信号转导（8）7、细胞骨架（9）8、细胞核与染色体（10）9、核糖体（11）10、细胞增殖及其调控（12）11、细胞衰老与凋亡（13）12、细胞分化（14）13、细胞社会联络（15）课程内容第4页第一章细胞概论第一节细胞基本概念第二节细胞类型和结构体系第三节细胞生物学研究内容与现实状况第5页第一节、细胞基本概念细胞是生物体（包含动物、植物和微生物）形态结构、生理功效和发育基本单位。第6页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组成生物有机体基本结构单位一、细胞是生命活动基本单位第7页细胞是代谢与功效基本单位细胞含有独立、有序自控代谢体系，是代谢与功效基本单位支原体是最小最简单细胞细胞是生命活动基本单位第8页细胞是生物有机体生长发育基本单位有机体生长与发育是经过细胞行为实现是系统发育基本单位：细胞是生命起源和进化基本单位细胞是生命活动基本单位第9页细胞是遗传基本单位遗传性状（和遗传病）传递经过生殖细胞传给下一代细胞是生命活动基本单位第10页没有细胞就没有完整生命病毒不是细胞细胞是生命活动基本单位第11页二、细胞基本共性全部细胞都有相同化学组成脂－蛋白体系生物膜DNA-RNA遗传装置蛋白质合成机器－－核糖体一分为二分裂方式第12页第二节细胞类型和结构体系第13页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组成细胞内无分化为以膜为基础含有专门结构与功效细胞器与细胞核膜。出现于30亿年前包含：支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌、蓝藻第14页细胞独立生活必需基本要素（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细胞最小体积极限直径不能小于100nm原核细胞支原体是最小最简单细胞0.1~0.3μm第15页肺炎支原体第16页细菌是在自然界分布最广、个体数量最多有机体。可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。绝大多数细菌直径在0.5~5μm之间。原核细胞第17页大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌第18页蓝藻（Cyanobacteria）：光能自养型原核生物原核细胞第19页古核细胞（古细菌）古细菌（archaebacteria）20世纪80年代出现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。含有原核生物一些特征：无核膜及内膜系统；环状DNA，常含操纵子也有真核生物特征：细胞壁不含肽聚糖；DNA含内含子和重复序列；含有组蛋白；核糖体对氯霉素不敏感；RNA聚合酶和真核细胞相同；细胞膜中脂类是不可皂化。更可能是真核细胞祖先第20页二真核细胞真核细胞基本结构体系以生物膜与蛋白质成份为基础生物膜结构系统以核酸与蛋白质为主要成份遗传信息表示系统由特异蛋白装配组成细胞骨架系统第21页细胞膜系统分化与演变结构与功效区域化与专一化真核细胞基本结构体系第22页遗传信息量与遗传装置扩增与基因表示方式复杂化编码结构与功效蛋白质基因种类、数量增加遗传装置复杂化基因表示方式复杂化真核细胞基本结构体系第23页真核细胞基本结构体系细胞骨架系统出现第24页植物气孔细胞人类红细胞巨噬细胞神经元细胞第25页原核细胞与真核细胞基本特征比较特

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（多功效性）无由一个环状DNA分子组成单个染色体，DNA不与或极少与蛋白质结合无无无无无70S（包含50S与30S大小亚单位）蓝藻含有叶绿素a膜层结构，细菌含有菌色素细菌含有裸露质粒DNA主要成份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（包含60S与40S大小亚单位）植物叶绿体含有叶绿素a与b线粒体DNA，叶绿体DNA动物细胞无细胞壁，植物细胞壁主要成份为纤维素与果胶有以有丝分裂（间接分裂）为主第26页细胞类型直径(µm)百分比最小病毒支原体细菌动、植物细胞原生动物细胞0.020.1~0.31~210~30数百~数千110100100010000三细胞大小细胞大小普通规律第27页细胞体积守恒定律不一样细胞大小改变很大人卵细胞直径0.1mm，而鸵鸟则有5cm。同类型细胞体积普通是相近，不依生物个体大小而增大或缩小。这种现象称之为“细胞体积守恒定律”。

如人、牛、马、鼠、象肾细胞、肝细胞大小基本相同。细胞大小第28页细胞最大致积极限细胞相对表面积与体积成反比关系进行内外物质交换，必需维持最正确表面积，从而限制了体积无限增大。细胞核与细胞质之间有一定百分比关系：1/3细胞内物质交流与细胞体积关系浓度；距离细胞大小第29页动物细胞与植物细胞区分第30页细胞壁、液泡、叶绿体第31页细胞生物学：是利用当代技术和方法，从细胞整体、超微结构和分子水平研究细胞结构、功效及其生命活动规律科学。特点：是从微观水平硕士命综合性学科微观性、广泛性、交叉性研究内容：细胞结构与功效细胞主要生命活动细胞工程第三节细胞生物学研究内容和现实状况第32页细胞生物学现实状况:当代细胞生物学三大特点21世纪细胞生物学面临三大基本问题细胞生物学研究内容和现实状况第33页思索题：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三大基本问题是什么？细胞大小普通规律细胞能独立生活最基本要素原核细胞与真核细胞主要区分动物细胞与植物细胞主要区分第34页细胞结构与功效研究细胞基本结构体系：以生物膜与蛋白质成份为基础生物膜结构系统以核酸与蛋白质为主要成份遗传信息表示系统由特异蛋白装配组成细胞骨架系统第35页1、生物膜与细胞器研究1）质膜：细胞膜结构与功效（细胞连接、细胞外基质）细胞结构与功效研究第36页1、生物膜与细胞器研究2）内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜细胞结构与功效研究第37页1、生物膜与细胞器研究研究重点：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结构与功效研究第38页2、细胞核、染色体及基因表示研究核膜、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：基因表示调控、染色体结构动态改变细胞结构与功效研究第39页核基质(核骨架)核仁核膜染色质与染色体第40页3、细胞骨架体系研究由蛋白纤维组成网状结构：微管、微丝、中间纤维功效：细胞形态维持、运动、物质运输、信息传递研究重点：相关调整蛋白细胞结构与功效研究第41页第42页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：环境中调整因子：GF、GFR、信号分子调整增殖基因：cdcgene、oncogenen、suppression-oncogenen第43页2、细胞分化及其调控分化：受精卵产生同源细胞，在形态、功效和蛋白质合成方面发生稳定性差异过程。研究重点：细胞全能性分化调整干细胞研究肿瘤细胞细胞重大生命活动规律研究第44页3、细胞衰老与死亡细胞衰老分子机制：衰老基因、端粒酶细胞凋亡：由基因控制死亡研究重点：凋亡信号通路、细胞周期、凋亡与癌关系细胞重大生命活动规律研究第45页细胞工程细胞工程用细胞和分子生物学方法，有计划地改变细胞结构或遗传物质，以产生特定生物产品、性状或新物种。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46页单克隆抗体转基因生物克隆生物组织工程第47页当代细胞生物学三大特点1、新兴学科当代细胞生物学是近40年来在细胞学和分子生物学基础上发展起来新学科第48页2、关键学科是当代生物学主要分支，既汇总了生命科学精华，又是联络生命科学和医学各学科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当代细胞生物学三大特点第49页

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、克隆技术当代细胞生物学三大特点第50页3、前沿学科是SCI论文最集中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-genomicanalysis）。当代细胞生物学三大特点第51页3、前沿学科NIH《热门话题》五大方向：美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表一份题为《什麽是当今科研领域热门话题？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）调查汇报中指出，当前全球研究最热门是三种疾病：癌症（canc