大学生命科学第三章细胞教学讲义.ppt

第三章 细胞主讲：邱丽娜一、细胞的发现及细胞学说的确立 1665年，英国的物理学家罗伯特胡克(Robert Hooke,) 用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小 室，状如蜂窝，称为“cella”，这是人类第一次发现细胞，不过，胡 克发现的只是死的细胞壁胡克的发现对细胞学的建立和发展具有开 创性的意义，其后，生物学家就用“cell”一词来描述生物体的基本结 构 Robert Hooke and his “cells”Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).Magnification ranges at 50-275x. 著名的博物学家拉马克1809年就说过，物体若其组成部分不是细胞性组织，或 不由细胞组织所形成者，不可能有生命 拉马克 1838年，德国人施莱登对植物 细胞进行了大量的研究工作后，发表了关于植物发生的论文，提出了 细胞是构成植物体的基本单位的看法他认为，细胞是任何一个植物 体的基本单位，最简单的植物是由一个细胞构成的多数植物是由细 胞和细胞的变态构成的 施莱登 施莱登的著作Principles of Scientific Botany中的插图 德国人施旺对动物细胞进行了大 量的研究，根据对鸡、青蛙，甚至哺乳类的卵黄量的比较等的观察研 究，1839年他发表了关于动植物在构造与生长上的一致性的显微研 究一文。

施旺提出，细胞结构是一切动物体共有的结构特征，并进 一步指出了动物和植物在结构上的统一性他认为，不论是动物还是 植物，都是由细胞构成的，细胞结构是生物体的共同特征初步使用 了细胞学说一语 施旺细胞学说 1838-1839年间由 德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出，直到1858年才完善 主要内容： 所有生物都由细胞和细胞产物组成；新的细胞必须经过已存在细胞的分裂而产生；每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞又可以共同形成生物体或组织细胞是生物学的基础为什么说细胞是生命的基本单位？ 为什么说细胞是生命的基本单位？l 细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是由细胞组成的；l 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；特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动l 细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传语言；l 细胞是生物体生长发育的基础；l 形状与大小各异的细胞是生物进化的结果l 没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活 动离不开细胞） 一切生命有机体都由细胞构成单细胞生物如：细菌、衣藻、酵母菌群体生物如：团藻多细胞生物如：竹、熊猫（病毒除外）证明细胞全能性的实验转基因抗虫杨 组培实验室 l形状与大小各异的细胞是生物进化的结果二、 细胞的形态细胞的形态各异细胞的大小各不相同小的如人体的淋巴细胞, 仅6 m ；血小板仅4 m , 人体内最大的是成熟的卵细胞0.1mm 单细胞生物：只有一个细胞组成，如衣藻、变形虫等 多细胞生物：有许多细胞组成 一般来说，细胞的数目和生物体的大小成正比例，个体越大，细胞数目就越多三、细胞的类别1、原核细胞、真核细胞2、动物细胞、植物细胞1、 原核细胞遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成细胞内没有核膜和具有专门结构与功能的细胞器的分化 细菌模式图细菌模式图菌毛核糖体间体鞭毛性菌毛颗粒三大结构体系2 2、真、真 核核 细细 胞胞遗传信息表达系统染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等等细胞骨架系统胞质骨架、核骨架生物膜系统质膜、内膜系统（细胞器）原核细细胞真核细细胞代表生物细细菌、蓝细蓝细 菌原生生物、植物、动动物和真菌细细胞大小110um3100um细细胞核没有真正的细细胞核有核膜包被的细细胞核细细胞膜有有细细胞器没有线线粒体、叶绿绿体、内质质网等细细胞器有线线粒体、叶绿绿体、内质质网、溶酶体等细细胞器细细胞壁多数有肽肽聚糖构成的细细胞壁植物细细胞和真菌细细胞有细细胞壁，动动物细细胞没有细细胞壁核糖体70s(由50s和30s两个亚亚基组组成)80s(由60s和40s两个亚亚基组组成)染色体仅仅有一条裸露双链链DNA有两条以上的染色体，DNA与蛋白质结质结 合DNA环环状，存在于细细胞质质中线线状，存在于细细胞核中核外DNA有的细细胞有质质粒有线线粒体DNA和叶绿绿体DNARNA与蛋白质质合成RNA没有内含子，DNA转录为转录为RNA与蛋白质质的合成都在细细胞质质中进进行RNA有内含子和外显显子，DNA转录为转录为 RNA在细细胞核中进进行，蛋白质质的合成在细细胞质质中进进行细细胞质质无细细胞骨架有细细胞骨架细细胞分裂二分裂，无有丝丝分裂有丝丝分裂和减数分裂细细胞组织组织主要是单细单细 胞生物体，不形成细细胞组织组织大多数是多细细胞生物并形成细细胞组织组织动物细胞模式图动物细胞模式图细胞核溶酶体内质网高尔基体微丝微管质膜线粒体中心体植物细胞模式图植物细胞模式图液泡细胞核内质网微管质膜细胞壁线粒体叶绿体微丝高尔基体3、植物细胞和动物细胞叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面内质网光面内质网中心体纤毛细胞壁（cellwall)叶绿体（chloroplast)大液泡（vacuole)胞间连丝（plasmodesmata)植物细胞特有的结构植物细胞特有的结构掌握植物细胞、动物细胞的区别；原核细胞、真核细胞的区别四、细胞的结构与功能真核细胞基本结构1、细胞膜2、细胞壁3、细胞核4、细胞质和细胞器1、细胞膜细胞膜又称质膜，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。

植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物细胞的功能结构特点：具一定流动性功能特点：选择透过性2、功能1、结构细胞膜的结构与功能保护细胞物质交换 （比较）磷脂双分子层蛋白质分子（外有糖被）物质出入细胞膜的三种方式自由扩散协助扩散主动运输物质出入细胞膜的二种方式比较K、氨基酸等水、O2、甘油等需不需需不需低高高低举例能量载体浓度主动运输自由扩散比较在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被作用作用：有保护和润滑及细胞通讯作用细胞膜上的糖被细胞膜的流动性变形虫下在吞噬草履虫该现象说明：细胞膜具有一定的流动性2、细胞壁I.植物细胞与真菌细胞具有细胞壁，由原生质体分泌形成，具有一定的硬度和弹性，动物细胞没有细胞壁；II.植物细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁；III. 作用：A.具有一定的机械强度，使细胞维持一定的形状；B.能承受外力挤压；C.防止病原体侵袭；D.在植物吸收、分泌、蒸腾作用和细胞间物质运输、信息传递中均起重要作用次生壁初生壁胞间层细胞壁的结构和化学组成 纤维素 木质素 角质 栓质 蜡质细胞壁的化学组成和超微结构3、细胞核(nucleus) 真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调控信息中心。

细胞核的结构组成：I. 核被膜(nuclear envelope)II. 染色质(chromatin)III.核仁(nucleolus)IV.核基质I. 核被膜结构组成 外核膜：附有核糖体颗粒，内质网的特化区内核膜：有特有的蛋白成份核纤层（nuclear lamina）：一种纤维蛋白，维持核膜和染色体形态核孔：核膜上的小孔，约几千个，含100种以上蛋白质，与核纤层紧密结合成核孔复合体功能 构成核、质之间的天然选择性屏障；避免生命活动的彼此干扰；保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤核质之间的物质交换与信息交流II. 染色质 A.染色质的概念B.染色质的基本结构单位核小体C.染色体染色质与染色体的区别与联系？A. 染色质的概念 染色质(chromatin)：在光学显微镜下，苏木精染色后的细胞核中可看到许多或粗或细的长丝交织成网，网上还有较粗大、染色更深的团块，就是染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式 常染色质(euchromatin)：即细丝状的部分，是间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。

异染色质(heterochromatin)：即较粗大、染色更深的团块，是间期细胞核中折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质组分，用碱性染料染色时着色较深B. 核小体(nucleosome) 在电子显微镜下可以看到染色质呈串珠状的细丝，此小珠称为核小体，是染色质的基本结构单位每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值为080bp；组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装(self-assemble)的性质；核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达 组蛋白（histones）： 真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的1/4组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合成DNA-组蛋白复合物 非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质非组蛋白不仅包括以DNA作为底物的酶，也包括作用于组蛋白的一些酶, 如组蛋白甲基化酶。

此外还包括DNA结合蛋白、组蛋白结合蛋白和调节蛋白由于非组蛋白常常与DNA或组蛋白结合, 所以在染色质或染色体中也有非组蛋白的存在, 如染色体骨架蛋白 C. 染色体(chromosome) 染色体：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 与染色质的区别： 染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构； 染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同分裂期：高度螺旋化，缩短变粗分裂间期：解开螺旋，变细变长染色体DNA蛋白质染色质组成(棒状)(丝状)III. 核仁(nucleolus) 细胞核中折光性很强的均匀小球体； 电镜下，是裸露无膜由纤维丝构成的海绵状结构； 富含蛋白质和RNA分子； 细胞分裂时，核仁消失，分裂完成后，两个子细胞核中分别产生新的核仁 核仁的功能：合成rRNA；装配核糖体的亚单位核糖体亚单位可通过核孔进入细胞质后再装配称完整的核糖体IV.核基质 核基质(nuclear matrix)的概念： 狭义概念仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁以外的网架结构体系 广义概念应包括核基质、核纤层(或核纤层核孔复合体结构体系)，以及染色体骨架。

核骨架是真实存在于真核细胞核内的结构体系；核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统其主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的，含有多种蛋白成分及少量RNA；核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系 4、细胞质和细胞器I.内质网(endoplasmic reticulum，ER)II. 高尔基体(Golgi body)III. 溶酶体(lysosome)和微体(microbody)IV.线粒体(mitochondrion)V. 质体(plastie)VI.核糖体(ribosome) VII.液泡(vacuole)VIII.细胞骨架(Cytoskeleton)IX.鞭毛、纤毛和中心粒X. 胞质溶胶细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构示意图I. 内质网 真核细胞的重要细胞器 由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构 主要功能：某些蛋白质的合成；大部分脂质的合成；蛋白质的修饰与加工；新生多肽的折叠与装配n其它功能：增加了细胞内膜表面积，为多种酶提供了大面积结合位点；将其合成的物质与细胞基质中合成的物质分隔开，有利于加工和运输；是细胞内一系列重要的生物大分子的合成基地。

n根据表面是否附着核糖体可分为两种基本类型：糙面内质网和光面内质网。