全面完整--细胞生物学第四版笔记.doc

《细胞生物学》一、第一章绪论（一）细胞生物学研究的内容及现状——重要阐明细胞生物学是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学由于细胞是生命体构造与功能的基本单位，一切疾病和发病机制也是以细胞病变为基本，因此细胞的研究即是生命科学的出发点，重要研究内容可归为①生物膜与细胞器（生物膜是细胞重要的构造基本，细胞器是结识细胞构造与功能的重要构成部分）‚细胞信号传递理解基本生命活动的分子机制和揭示生命的本质有重要的理论意义，转导基本为蛋白质与蛋白质之间的复杂的互相作用，是通过复杂的信号转导网络系统而实现的，呈现高度的非线性关系ƒ细胞骨架体系（涉及细胞质骨架与核骨架），维持细胞形态，保持细胞内部构造④细胞核，染色体及基因体现——细胞核为遗传物质DNA储存和复制的场合和RNA转录与加工的场合；染色质为遗传物质的载体，核仁转录rRNA和组装核糖体亚单位核孔复合体为核质之间物质互换与信息交流的门控通路，DNA结合蛋白可分为组蛋白和非组蛋白⑤细胞增殖及调控—是理解生物生长发育的基本，是研究癌变及逆转的重要途径⑥细胞分化及干细胞生物学—实质在于信号介导下由组合调控引起的组织特异性基因的体现⑦细胞死亡—为积极过程，重要有细胞凋亡，细胞坏死，自噬性细胞死亡三个方式，以维持生物体正常的生长发育，自稳态的维持，免疫耐受的形成及肿瘤监控等过程。

⑧细胞衰老--是研究人、动植物生命的基本⑨细胞工程—用人工措施使不同细胞基因或基因组重组形成杂交细胞或将基因或基因组由一种细胞转移至另一种细胞中，使之跨越种间障碍，产生新的遗传性状，如动物体细胞杂交实验和哺乳生物体的克隆⑩细胞的来源与进化二）细胞学与细胞生物学发展简史—分为三个阶段（生物科学时期、实验生物学时期、现代生物学时期） ⑴胡克.英国第一次描述了植物细胞的构造；列文虎克观测了许多动植物的活细胞与原动物，并描述了细胞核构造；M.Malpighi与N.Grew注意到了细胞壁与细胞质的区别；施旺和施莱登共同提出了细胞是一切动植物的基本单位—为出名的“细胞学说”，使生物学科有了重大的增进和懂得作用；普金耶和莫尔初次提出原生质理论；Estrasburger在植物细胞中发既有丝分裂，并证明其实质为核内丝状物（染色体）的形成向两个子细胞的平均分派；细胞器的发现：van Beneden和T.Boveri发现中心体，Altmanna发现线粒体Golegi发现高尔基体2）Hatwig采用实验措施研究海胆和蛔虫卵发育中的核质关系，创立了实验细胞学细胞遗传学核心为染色体基因学说，Hertnig发现了动物的受精现象，Qverton在植物体也发现受精现象并证明生殖细胞染色体数是体细胞的一半，Boveri与Sutton提出了遗传的染色体学说。

3)细胞生理学的研究—细胞对周边环境的反映，生长与繁殖的机制等4)细胞化学成分—DNA 二、第二章 细胞的统一性和多样性（一）细胞的基本特性（1）细胞是生命活动的基本单位（细胞=生命）—细胞是构成有机体的基本单位（病毒是非细胞形态的生命体）‚细胞是代谢与功能的基本单位，单细胞生物依托一种细胞完毕运动、呼吸、排泄和生殖等一系列生理活动，多细胞生物则更多依托之间的互相合伙ƒ细胞是有机体生长与发育的基本④细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁⑤细胞是生命来源的归宿，是生物进化的起点⑥有关细胞概念的某些新思考：a.细胞是物质、能量与信息过程精致结合的综合体b.细胞是高度有序的，具有自组装能力的自组织体系2）细胞的基本共性—具有相似的化学成分（C、H、O、N、P、S）‚脂—蛋白体系的生物膜：细胞能量转换的基地，并形成相对稳定的细胞内环境ƒ相似的遗传装置—以DNA储存和传递遗传信息，以RNA为转录物指引蛋白质的合成，蛋白质的合成场合是核糖体④一分为二的分裂方式—遗传物质在分裂前复制加倍，在分裂时均匀地分派到两个子细胞内二）原核细胞与古核细胞—细胞构造都是由细胞质、细胞膜、细胞核构成，细胞质内有内质网、高尔基体、溶酶体和线粒体等细胞器；细胞核内有染色体。

细菌、放线菌和支原体等微生物是肉眼看不到的，它们没有细胞核，也没有内质网等细胞器由此，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类，因此生物界分为原核生物与真核生物原核生物由单个原核细胞构成，而真核生物又可分为单细胞真核生物与多细胞真核生物另一类群是古核细胞，它们的遗传信息体现系统与其她的 原核细胞差别很大，而与真核细胞却更为接近，因此从原核细胞中分离出来，称为古核细胞，相应的生物称为古核生物1）原核细胞—没有典型的核构造，如细菌涉及支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌和蓝藻等原核细胞的基因组很小，重要遗传物质仅为一种环状DNA，没有细胞器、细胞核膜，体积也很小无法进行复杂的细胞分化，无法形成多细胞生命体支原体-是能在无生命培基中生长繁殖的最小最简朴的细胞，具有细胞的基本形态构造与功能，没有细胞壁，只有细胞膜，没有核区，重要以一分为二的方式进行分裂繁殖总之，支原体体积小，仅为细菌的1/10，可通过细胞滤器，可寄生在细胞内繁殖最早发现的支原体是PPLO（拟胸膜肺炎病原体）一种细胞生存与繁殖必须具有的构造装置与机能是细胞膜、DNA与RNA、核糖体以及酶‚细菌和蓝藻-a.细菌是分布最广、个体数量最多、与人类关系极为密切的有机体，其细胞表面构造重要有细胞膜（最重要的构造）、细胞壁、中膜体、荚膜与鞭毛。

细胞壁较厚、坚韧且有弹性，重要成分是肽聚糖，对细胞有保护作用青霉素的抑菌作用重要是通过克制壁酸的合成，从而克制细胞壁的合成阳性菌的壁酸含量极高，故对青霉素敏感，阴性菌则不敏感细胞膜是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质构成，为半透性膜可进行选择性互换物质、代谢、有氧呼吸、分泌蛋白质等，还可参与对周边环境的应答反映中膜体是由细胞膜内陷形成的囊泡状，常用于分裂期细菌的隔或横壁旁，也许是DNA复制的支点细菌细胞核区重要是一种环状DNA分子构成，没有核膜与核仁，称为拟核细菌的基因组为作为有一种复制起点的独立单位而进行复制，遵循半保存复制细菌细胞内除了核区DNA，还存在可进行自主复制的质粒，是裸露的环状DNA（核外DNA)每个细胞有5000—50000个核糖体，合成运送到胞外的蛋白质或质膜蛋白与mRNA形成多核糖体，是翻译肽链的构造G+细菌处在不利环境或营养耗尽时，形成内生孢子（芽孢)，其折光性很强，不易染色，可过滤恶劣环境b.蓝藻是自养型原核生物，可进行光合伙用，其光合伙用系统中有叶绿素a和光系统II其细胞构造重要有细胞膜、细胞壁（有纤维素层)、类囊体、中心质其细胞分裂是细胞中部向内生长出新横隔壁，将中心质与原生质分为两半，也可通过出芽、断裂和复分裂增殖。

丝状蓝藻在氮源局限性时，群体中5%～10%的细胞转化为异性胞个体大，细胞壁厚，并且丢弃了光系统‖，合成固氮酶2）古核细胞（古细菌）有细胞壁，染色为G+或G-，大小为0.1～15，分裂方式为二分裂,出芽等，且能在高温或高盐环境中生存古细菌的细胞壁没有胞壁酸和D-氨基酸，因此青霉素与万古素对古细菌没有作用古细菌的质膜由脂质与蛋白质构成，其DNA也是环状核糖体数为70S三）真核细胞—三大基本构造体系为生物膜系统（脂质与蛋白质为基本），遗传信息传递与体现系统（DNA,RNA和蛋白质构成的复合体）和细胞骨架系统（胞质骨架和核骨架，对细胞形态与内部构造的合理排布起支架作用）细胞的尺寸大小由核糖体的活性，蛋白质与核糖体RNA的量所决定，原生动物细胞＞动植物细胞＞细菌细胞＞支原体细胞＞最小的病毒细胞=10倍，植物细胞大小由中央液泡的膨胀决定原核细胞以膜系统的分化为基本，一方面分化为细胞核与细胞质，再分隔为多种细胞器真核细胞的基因租不小于原核细胞，DNA为线状多倍性，原核细胞为环状多倍性;原核细胞基因体现调控重要以操纵子的形式进行，真核细胞的细胞周期分为细胞间期与分裂期，且在分裂浮现纺锤丝，故称有丝分裂或间接分裂，原核细胞则为无丝分裂或直接分裂。

植物细胞有细胞壁（重要成分是纤维素，在细胞分裂过程中形成），液泡（调节细胞内环境）,叶绿体（进行光合伙用）（四）病毒—为非细胞形态的生命体，体积很小，构造极其简朴，可通过细菌虑器;遗传载体具有多样性，含DNA与RNA，为彻底的寄生性，没有独立的代谢与能量转化系统，以复制与装配的方式进行增殖真病毒是核酸—蛋白质复合体，亚病毒则仅有一种有感染性的环状DNA分子构成，只感染植物（如类病毒）1982年从羊瘙痒病的羊体中分离出的阮病毒不是入侵者，仅仅是机体自身某一种蛋白质的设想变化所致病毒的基本构造是核酸和蛋白质构成，根据病毒感染的宿主范畴，可分为动物病毒,植物病毒与细菌病毒（噬菌体），含DNA与RNA，为彻底的寄生性，没有独立的代谢与能量转化系统，以复制与装配的方式进行增殖真病毒是核酸—蛋白质复合体，亚病毒则仅有一种有感染性的环状DNA分子构成，只感染植物（如类病毒）1982年从羊瘙痒病的羊体中分离出的阮病毒不是入侵者，仅仅是机体自身某一种蛋白质的设想变化所致病毒的基本构造是核酸和蛋白质构成，根据病毒感染的宿主范畴，可分为动物病毒,植物病毒与细菌病毒（噬菌体），根据核酸类型不同可分为DNA病毒与RNA病毒（的SARS病毒属于正链RNA病毒），根据核壳体形态分为立体对称与螺旋对称两种类型。

病毒可以引起人类和动物的许多严重疾病，如HPV可引起妇女的宫颈癌病毒是在宿主细胞内增殖，以病毒核酸为模板进行病毒核酸的复制与转录，并翻译病毒蛋白质，最后从细胞中释放出来DNA病毒侵染细胞后，运用宿主细胞代谢系统先后转录和翻译病毒的“初期蛋白”，“晚期蛋白”并进行DNA复制RNA病毒其自身就可以作为模板，运用宿主细胞代谢系统，翻译出病毒的初期蛋白反转录病毒则以病毒RNA分子为模板，在反转录酶作用下合成DNA分子病毒的装配过程就是成熟过程，当核酸与蛋白质装配成核壳体后，就成为具有感染性的完整病毒粒子而有囊膜的病毒，还需要以出芽的方式包上囊膜而发育为成熟的子代病毒有囊膜的病毒以出芽方式释放而一般病毒是逐渐向细胞外释放第三章 细胞生物学的研究措施（一）细胞形态构造的观测措施 这一节重要是简介了观测细胞形态构造所使用的仪器和措施，重要有光镜，电镜,STM及不同种类的显微镜的成像原理，仪器构造和使用措施光镜的使用使人们第一次看见了细胞，进而建立了细胞学说，它可以直接用于观测单细胞生物或体外培养细胞相差显微镜可看到活细胞显微构造的细节，微分干涉显微镜更试用于研究活细胞，能观测并记录活细胞中的颗粒及细胞器的运动，荧光显微镜可以对细胞内特异的蛋白质，核酸,糖类，脂质及某些离子等进行定性定位研究，激光扫描共焦显微镜以激光为光源，极大的提高了图像的辨别率。

电镜可以观测到细胞内部的精细构造，扫描隧道显微镜STM可以探测微观世界物质表面形貌二） 细胞及其组分的分析措施 现代细胞生物学研究常采用的实验措施是形态观测与细胞组分分析相结合，重要分为（1）用超离心技术分离细胞组分—用低渗匀浆，超声破碎或研磨措施使细胞质膜破碎，形成细胞器和细胞组分构成的混合匀浆，再通过差速离心，将多种亚细胞组分和多种颗粒分开密度剃度离心分为速度沉降（用于分离相近但大小不一的细胞组分）和等密度沉降（分离不同密度的细胞组分）2）细胞成分的细胞化学显示措施—显色剂与某些特殊基因特异性结合，通过其在细胞中的定位及颜色的深浅可以判断某种物质在细胞中的分布及含量如福尔根反映可特异显示呈紫红色的DNA的分布；四氧化锇与不饱和脂肪酸反映呈黑色，氮汞试剂与蛋白质侧链上的酪氨酸残基反映，成红色沉淀3）特异蛋白抗原的定位与定性—免疫荧光技术（将免疫学措施和荧光标记技术相结合研究特异蛋白抗原在细胞内的分布）和免疫电镜技术（在超微构造水平上研究特异蛋白抗原的定位）（4）细胞内特异核酸的定位与定性研究，一般用原位杂交技术。