細(xì)胞生物學(xué)0緒論

1、yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology分子細(xì)胞生物學(xué)(動物細(xì)胞)2003.9 - 2010.9yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology課 程 介 紹（一）理論教學(xué)（60 學(xué)時(shí)）第 一 章 緒論第 二 章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法第 三 章 細(xì)胞膜及細(xì)胞表面第 四 章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)第 五 章 線粒體第 六 章 細(xì)胞核與染色體第 七 章 核糖體第 八 章 細(xì)胞骨架第 九 章 細(xì)胞連結(jié)及細(xì)胞粘附分子 第 十 章 細(xì)胞外基質(zhì)第十一章 物質(zhì)運(yùn)輸?shù)谑?

2、細(xì)胞通信第十三章 細(xì)胞周期及細(xì)胞分裂第十四章 細(xì)胞分化yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology參考書 翟中和主編，分子細(xì)胞生物學(xué)(第3版)，高教出版社，2007. 韓貽仁主編，分子細(xì)胞生物學(xué)(第3版)，高教出版社，2007. alberts b et al. essential cell biology. new york and london：garland publishing，inc. 1998. becker w.m. et al. the world of the cell. fourth ed. the

3、benjamin/cummings publishing company. 2000. gerald karp. cell and molecular biology：concepts and experiments，2nd edition. published by john wiley & sons,inc. 1999. lodish h. et al. molecular cell biology. 5th ed. scientific american books,inc.2003.yunnan agricultural university. llianmolecular c

4、ell biologyyunnan agricultural university. llianmolecular cell biology考試與成績試卷滿分為100分， 時(shí)間為120分鐘。學(xué)位課70分及格，選修課60分及格。題型：1. 填空（10小題，每小題3分，共30分） 2. 名詞解釋（10小題，每小題3分，共30分） 3. 問答題/論述題（4小題，共40分）yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology第一章 緒 論李蓮軍 博士云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院2003.9 - 2010.9yunnan agricultur

5、al university. llianmolecular cell biology第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史第三節(jié) 細(xì)胞概述第四節(jié) 細(xì)胞的組成及組裝第五節(jié) 細(xì)胞的類型和結(jié)構(gòu)體系學(xué)習(xí)內(nèi)容yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容細(xì)胞是生命的基本單位(basic unit of life )。 細(xì)胞生物學(xué)是從細(xì)胞的整體水平、亞細(xì)胞水平和分子水平三個(gè)層次研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、生命活動及其規(guī)律的科學(xué)。細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的軌跡 形態(tài)結(jié)構(gòu)功能調(diào)控。yunnan agricult

6、ural university. llianmolecular cell biology1、在分子水平上研究細(xì)胞學(xué)的問題 molecular cell biology，molecular biology of the cell。2、從分子水平上的研究向細(xì)胞水平回歸 genomics 基因組學(xué)，proteomics 蛋白質(zhì)組學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)？ 細(xì)胞生物學(xué)？細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的兩次飛躍(過去20余年)yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology細(xì)胞生物學(xué)主要研究內(nèi)容細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)生物膜與細(xì)胞器細(xì)胞骨架體系細(xì)胞增殖及其

7、調(diào)控細(xì)胞分化及其調(diào)控細(xì)胞衰老與凋亡細(xì)胞的起源與進(jìn)化細(xì)胞工程yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology重點(diǎn)研究領(lǐng)域 染色體dna與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系 主要是非組蛋白對基因組的作用 細(xì)胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及調(diào)控 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝 蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用 細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology個(gè)體水平個(gè)體水平細(xì)胞水平細(xì)胞水平分子水平分子水平y(tǒng)unnan agricultural university. ll

8、ianmolecular cell biology動物學(xué)植物學(xué)微生物學(xué)分子生物學(xué)生物化學(xué)生理學(xué)遺傳學(xué)神經(jīng)生物學(xué)醫(yī)學(xué)與人類健康藥物篩選細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology為何學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)?organismalbiologymolecularbiologycell biology 在生命結(jié)構(gòu)層次上，細(xì)胞是生物個(gè)體與生物分子之間的橋梁。 在學(xué)科關(guān)系上，細(xì)胞生物學(xué)位于個(gè)體生物學(xué)與分子生物學(xué)之間，它們相互滲透，相互銜接。yunnan agricultural university. l

9、lianmolecular cell biology 細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)一起是現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)，并廣泛滲透到遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和免疫生物學(xué)等等的研究中，與農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物高新技術(shù)的發(fā)展有密切的關(guān)系，是生命科學(xué)的重要支柱之一。 為何學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)?yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及細(xì)胞學(xué)說的建立細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史yunnan agricultural university. llianmole

10、cular cell biologyyunnan agricultural university. llianmolecular cell biology第三節(jié) 細(xì)胞的概念 yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology一、細(xì)胞的定義 “細(xì)胞學(xué)說”的基本內(nèi)容a. 細(xì)胞是具有生命特征的最小單位 。b. 新的細(xì)胞來自原有的細(xì)胞 。c. 所有生物均由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology 1. 細(xì)胞是由質(zhì)膜包圍的原生質(zhì)(proto

11、plasm)團(tuán)，通過質(zhì)膜與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和信息交流； 2. 細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位，具有自我復(fù)制的能力，是有機(jī)體生長發(fā)育的基礎(chǔ)； 3. 細(xì)胞是代謝與功能的基本單位，具有一套完整的代謝和調(diào)節(jié)體系； 4. 細(xì)胞是遺傳的基本單位，具有遺傳的全能性； 5. 沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。細(xì)胞的一般概念yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology有關(guān)細(xì)胞的一些新認(rèn)識細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系 細(xì)胞具高度復(fù)雜性和組織性。細(xì)胞是物質(zhì)(結(jié)構(gòu))、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體 細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng)； 細(xì)胞需要并利用能量； 細(xì)胞參與

12、大量機(jī)械活動； 細(xì)胞對刺激作出反應(yīng)。細(xì)胞是高度有序的，具自組裝與自組織能力的體系 細(xì)胞進(jìn)行自我調(diào)控； 細(xì)胞繁殖和傳留后代。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology二、細(xì)胞的形態(tài) 形態(tài)多樣，與功能相適應(yīng)。 有球形、多角形、圓柱形、桿狀、梭形、星形等等。 yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology三、細(xì)胞的大小 典型的原核細(xì)胞平均大小在110m之間，而真核細(xì)胞的直徑平均為330m，一般1020m 。 限制細(xì)胞體積大小的因素：1、細(xì)胞的核質(zhì)指數(shù) 2

13、、細(xì)胞的比面值(相對表面積)yunnan agricultural university. llianmolecular cell biologynp 為核質(zhì)指數(shù)， vn 和 vc 分別代表細(xì)胞核和細(xì)胞的體積。vc-vnvnnp= 細(xì)胞的核與質(zhì)之間有一定的比例關(guān)系，稱為核質(zhì)指數(shù)。 通常細(xì)胞核的體積約占細(xì)胞總體積的10，即核質(zhì)指數(shù)為1/9 ，這是制約細(xì)胞最大體積的主要因素之一。 在細(xì)胞分裂周期中，只有細(xì)胞大小達(dá)到一定值才能觸發(fā)細(xì)胞分裂。因此有人將之稱為細(xì)胞周期調(diào)控的一類檢查點(diǎn)( size checkpoint )。 1、細(xì)胞的核質(zhì)指數(shù) yunnan agricultural university

14、. llianmolecular cell biology 細(xì)胞的比面值，即單位體積所占有的表面積。 i s/v ( i 為比面值， s 和 v 分別代表細(xì)胞表面積和體積)2、細(xì)胞的比面值(相對表面積) 細(xì)胞生命活動中，必須與周圍環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)在內(nèi)部也要不斷擴(kuò)散傳遞。細(xì)胞體積小，比面值就大，這對物質(zhì)的迅速交換和轉(zhuǎn)運(yùn)是非常有利的。反之則非常困難。 許多大型細(xì)胞的質(zhì)膜向內(nèi)陷入或形成許多細(xì)胞突起，以使比面值增大。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology四、細(xì)胞的基本共性 所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分

15、子層并鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜(質(zhì)膜)。 所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即dna與rna，以此作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。 作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器核糖體，存在于一切細(xì)胞內(nèi)，是任何細(xì)胞(除個(gè)別非常特化的細(xì)胞)不可缺少的基本結(jié)構(gòu)。 所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的分裂方式進(jìn)行。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology第四節(jié) 細(xì)胞的組成及組裝 所有細(xì)胞都由水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸、鹽類和各種微量的有機(jī)化合物所組成。 蛋白質(zhì)、糖類、核酸和脂類等化合物也被稱為生物分子(biomolecules)。 yunnan agric

16、ultural university. llianmolecular cell biology一、細(xì)胞的化學(xué)成分 組成細(xì)胞的基本元素是：o、c、h、n、si、k、ca、p、mg，其中o、c、h、n四種元素占90%以上。細(xì)胞化學(xué)物質(zhì)可分為兩大類：無機(jī)物和有機(jī)物。 水與無機(jī)鹽 在無機(jī)物中水是最主要的成分，約占細(xì)胞物質(zhì)總含量的7580。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology 細(xì)胞的有機(jī)分子 細(xì)胞中有機(jī)物達(dá)幾千種之多，約占細(xì)胞干重的90以上，它們主要由碳(11%)、氫(59%)、氧(24%)、氮(4%)等元素組成。這些分子

17、約占細(xì)胞干重的90%以上。 主要有四大類分子： 蛋白質(zhì)(protein, 50%) 核 酸(nucleic acid, 15%) 脂 類(lipids, 10%) 糖 (carbohydrates,15%)yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology化學(xué)成份占細(xì)胞的重量(%)每種分子的類型數(shù)水701無機(jī)離子120糖及其前體1250氨基酸及其前體0.4100核苷及其前體4100脂肪酸及其前體150其他的小分子0.2300大分子(蛋白質(zhì)、核酸和多糖) 263000細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成 yunnan agricultural u

18、niversity. llianmolecular cell biology二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的分級組裝 第一級 小分子有機(jī)物組裝成生物大分子，包括dna、rna、蛋白質(zhì)、多糖等。 第二級 生物大分子進(jìn)一步組裝成細(xì)胞內(nèi)高級結(jié)構(gòu)及具有空間結(jié)構(gòu)和生物功能的細(xì)胞器(如：質(zhì)膜、微管、微絲、核糖體、染色體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體等)。 第三級 由細(xì)胞內(nèi)高級結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器等組成細(xì)胞。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology第四節(jié) 細(xì)胞類型及結(jié)構(gòu)體系 原核細(xì)胞 (prokaryotic cell)真核細(xì)胞 (eukary

19、otic cell)yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology一、原核細(xì)胞基本特點(diǎn)： 遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個(gè)環(huán)狀雙鏈dna分子構(gòu)成； 細(xì)胞內(nèi)沒有分化出以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。 沒有細(xì)胞骨架系統(tǒng)。 原核生物由原核細(xì)胞組成，一般都是單細(xì)胞生物。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology支原體(mycoplast)：目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡單的細(xì)胞。 細(xì)菌：主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分構(gòu)成，有的細(xì)菌還

20、有夾膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu) 。根據(jù)形狀分為三類：球菌、桿菌和螺旋菌(包括弧形菌)。 藍(lán)藻：又稱藍(lán)細(xì)菌(cyanobacteria)，被認(rèn)為是最簡單的植物。主要代表yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology 真核細(xì)胞是指其生物膜進(jìn)一步分化使細(xì)胞內(nèi)部構(gòu)建出許多更為精細(xì)的功能區(qū)室，區(qū)室分工又相互協(xié)作。 二、真核細(xì)胞 真核細(xì)胞既包括大量的單細(xì)胞生物或原生生物(如原生動物與一些單細(xì)胞藻類)的細(xì)胞，又包括全部多細(xì)胞生物(一切動物和植物)的細(xì)胞。 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的最大區(qū)別在于前者出現(xiàn)了核膜，從而把胞質(zhì)與核質(zhì)分開，使真核細(xì)胞幾乎

21、所有的 dna 都被整裝在核內(nèi)。 yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology真核細(xì)胞的特點(diǎn)1.細(xì)胞分裂分為核分裂和胞質(zhì)分裂，并且分開進(jìn)行2.dna與蛋白質(zhì)結(jié)合壓縮成染色體結(jié)構(gòu)，形成有絲分裂的結(jié)構(gòu)3.具有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)(如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體、乙醛酸循環(huán)體、胞內(nèi)體等)4.具有特異地進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞器(線粒體)和光合作用的細(xì)胞器(葉綠體)5.具有復(fù)雜的骨架系統(tǒng) (包括微絲、中間纖維和微管)6.有復(fù)雜的鞭毛和纖毛7.具有小泡運(yùn)輸系統(tǒng)(胞吞作用和胞吐作用)8.含有纖維素的細(xì)胞壁(如植物細(xì)胞)

22、9.利用微管形成的紡錘體進(jìn)行染色體分離 10.每個(gè)細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)成雙存在，二倍體分別來自兩個(gè)親本11.通過減數(shù)分裂和受精作用進(jìn)行有性生殖yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology三、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系 真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可劃分為三大結(jié)構(gòu)體系： 以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)體系。 以核酸(dna或rna)與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳 信息表達(dá)體系。 由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架體系。yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology四、真

23、核細(xì)胞與原核細(xì)胞的比較 1. 真核細(xì)胞出現(xiàn)了核被膜，從而把胞質(zhì)與核質(zhì)分開，使遺傳物質(zhì)及其復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程局限在一個(gè)獨(dú)立區(qū)域與微環(huán)境中。而蛋白質(zhì)合成，能量代謝與供應(yīng)，以及其它一系列代謝過程均在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。二者最根本的區(qū)別yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology 2. 真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)內(nèi)以膜系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)一步分化出結(jié)構(gòu)與功能更專一的各種膜界細(xì)胞器，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、線粒體、葉綠體、過氧物酶體等。 細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的分工是細(xì)胞進(jìn)化過程中的一次重大飛躍。 原核細(xì)胞的細(xì)胞膜通過內(nèi)陷折疊，與各種酶或色素結(jié)合，以完成多種功能，故原核細(xì)胞的細(xì)胞膜具有多功能性。 yunnan agricultural university. llianmolecular cell biology 3. 真核細(xì)胞具有精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)狀的細(xì)胞骨架系統(tǒng)，包括微管、