學(xué)習(xí)生命的基本單位i細(xì)胞

1、學(xué)習(xí)生命的基本單位i細(xì)胞一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)二、細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)三、細(xì)胞周期、細(xì)胞分裂和分化四、細(xì)胞衰老與死亡五、干細(xì)胞質(zhì)膜（plasma membrane)內(nèi)膜系統(tǒng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum),高爾基體（Golgi body),溶酶體（lysosome)細(xì)胞骨架(cytoskeleton)線粒體（mitochondria), 葉綠體 （chloroplast)核糖體(ribosome)細(xì)胞核(nucleus)二、細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能動(dòng)物細(xì)胞模式圖真核細(xì)胞:動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核膜(核被膜 *)高爾基體溶酶體微體(?)基本類型功能信號(hào)假說(shuō)內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（

2、rER)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)基本類型蛋白質(zhì)的合成脂類的合成蛋白質(zhì)的修飾新生多肽的折疊與組裝內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)假說(shuō)核蛋白體上分泌蛋白的合成信號(hào)密碼信號(hào)肽信號(hào)肽水解酶核糖體受體蛋白形態(tài)結(jié)構(gòu)功能高 爾 基 體高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)高爾基體Golgi body 由扁平囊和小泡組成的細(xì)胞器。 蛋白質(zhì)修飾與加工（糖基化等）蛋白質(zhì)的分揀蛋白質(zhì)和脂的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)分泌等高爾基體功能溶 酶 體結(jié)構(gòu)類型功能結(jié) 構(gòu) 類 型 根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段，大致可分為：初級(jí)溶酶體（primary lysosome)次級(jí)溶酶體（secondary lysosome)殘余小體（residual body)溶 酶

3、 體 結(jié) 構(gòu) 類 型 根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段，大致可分為：初級(jí)溶酶體（primary lysosome)次級(jí)溶酶體（secondary lysosome):自嗜溶酶體和異嗜溶酶體殘余小體（residual body)溶酶體的各種代謝類型溶酶體 Lysosome溶酶體的功能1.清除無(wú)用的生物大分子、衰老的細(xì)胞、細(xì)胞器及死亡的細(xì)胞2.防御功能3.其它生理功能：降解內(nèi)吞的血清脂蛋白、兩棲類發(fā)育過(guò)程中蝌蚪尾巴的退化；哺乳動(dòng)物斷奶后乳腺的退化性的變化等過(guò)程都與溶酶體有關(guān)、精子進(jìn)入卵細(xì)胞.。 核糖體 細(xì)胞質(zhì)中無(wú)膜包被的顆粒狀結(jié)構(gòu) 合成蛋白質(zhì)的機(jī)器 RNA 和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物3.1 核糖體

4、的基本結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的核糖體外形和功能基本相同，但大小 不同核糖體的主要成分為 rRNA ( 5060%) 和蛋白質(zhì) ( 4050 % ) ，構(gòu)成大小亞基核 糖 體 核糖體是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器,它的主要成分是蛋白與 RNA,其唯一的功能是按照mRNA的指令用氨基酸合成多肽鏈。原核生物與真核生物核糖體成分的比較 原核生物核糖體真核生物核糖體3.2 核糖體的功能合成蛋白質(zhì)游離核糖體 懸浮于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，合成大部分細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合核糖體 結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外側(cè)，合成膜蛋白和分泌蛋白多聚核糖體 幾個(gè)核糖體結(jié)合于一條 mRNA 鏈上，增加每分鐘多肽合成量核糖體重要的結(jié)合位點(diǎn)細(xì)胞骨架系統(tǒng)胞質(zhì)骨架：微絲核骨

5、架： 核纖層 核基質(zhì)微管中間纖維細(xì) 胞 質(zhì) 骨 架微絲微管中間纖維細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)微管微絲中間纖維微 絲 微絲（肌動(dòng)蛋白纖維）是指真核細(xì)胞中由 肌 動(dòng)蛋白組成的骨架纖維。 細(xì)胞松馳素和鬼筆環(huán)肽分別對(duì)肌動(dòng)蛋白纖維的裝配有抑制和穩(wěn)定作用。微絲的裝配微絲的裝配是指由球形肌動(dòng)蛋白（G-actin）單體形成蛋白（F-actin)多聚體的過(guò)程。裝配的條件： -在含有ATP和鈣離子及很低濃度的鈉 ,鉀等離子溶液中，F(xiàn)-actin趨于解聚成G-actin; -在鎂離子和高濃度的鈉離子，鉀離子溶液中， G-actin則裝配 F-actin.微絲的踏車行為因（）極組裝速度較（）極快，在一定條件下，表現(xiàn)出一端因加亞單位

6、而增長(zhǎng)，而另一端因加亞單位而簡(jiǎn)短的行為。微絲的功能肌肉收縮微絨毛應(yīng)力纖維胞質(zhì)環(huán)流和阿米巴運(yùn)動(dòng)胞質(zhì)分裂環(huán)肌肉收縮過(guò)程(1)肌肉收縮過(guò)程(2)1.彎曲后的肌球蛋白頭部結(jié)合ATP，減弱肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白的結(jié)合，進(jìn)而導(dǎo)致肌球蛋白與肌動(dòng)蛋白分開；2.ATP水解為ADP+Pi,但水解產(chǎn)物仍結(jié)合于肌球蛋白，產(chǎn)生一獲能的肌球蛋白頭部，發(fā)生旋轉(zhuǎn)，垂直于肌動(dòng)蛋白纖維；3.在依賴與鈣離子的條件下，肌球蛋白頭部結(jié)合于相鄰的肌動(dòng)蛋白纖維；4.肌球蛋白頭部發(fā)生構(gòu)象變化，與肌動(dòng)蛋白纖維成45度角，拉動(dòng)肌動(dòng)蛋白纖維導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白纖維相對(duì)于肌球蛋白的滑動(dòng)，在此過(guò)程中Pi和ADP相繼釋放。阿米巴運(yùn)動(dòng)凝膠狀態(tài)溶膠狀態(tài)液態(tài)胞質(zhì) 許多細(xì)

7、胞的細(xì)胞膜下有一層富含肌動(dòng)蛋白纖維的區(qū)域，稱為胞質(zhì)溶膠，阿米巴運(yùn)動(dòng)與該肌動(dòng)蛋白的溶膠與凝膠狀態(tài)有關(guān)。微管的成分 微管由、兩種類型的微管蛋白亞基組成，兩種蛋白形成微管蛋白二聚體,是微管裝配的基本單位。 微管的形態(tài) 微管是由微管蛋 白二聚體組成的長(zhǎng)管狀細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，微管壁由13根原纖維排列組成，微管可裝配成單管、二連管（纖毛和鞭毛中）、三連管（中心粒和基體中）微管裝配的踏車現(xiàn)象微管的功能維持細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸鞭毛運(yùn)動(dòng)與纖毛運(yùn)動(dòng)紡錘體和染色體運(yùn)動(dòng)基粒與中心粒微管運(yùn)動(dòng)示意圖 由于微管的動(dòng)態(tài)裝配過(guò)程而帶動(dòng)小泡的運(yùn)動(dòng)。中間纖維 中間纖維蛋白合成后，基本上均組裝為中間纖維，游離的單體很少。類型：-角蛋白纖維

8、-波形纖維 -結(jié)蛋白纖維 -神經(jīng)元纖維 -神經(jīng)膠質(zhì)纖維中間纖維細(xì)胞核骨架遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)核被膜染色質(zhì)和染色體核仁核糖體核被膜核被膜可分為三個(gè)區(qū)域：核外膜（outer nuclear membrane）：面向胞質(zhì)，附有 核糖體顆粒，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。核內(nèi)膜（inner nuclear membrane）：面向核質(zhì)，表面 無(wú)核糖體顆粒，膜上有特異蛋白，為核纖層提 供結(jié)合位點(diǎn)。核孔（nuclear pore）：在內(nèi)外膜的融合處形成環(huán)狀開 口。又稱核孔復(fù)合體，是選擇性雙向親水通道.核 被 膜染色質(zhì)與染色體染色質(zhì)(chromatin)是指間期細(xì)胞內(nèi)由DNA、組蛋白、 非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)，

9、是 間 期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體（chomosome）是指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分 裂過(guò)程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的分類(1) 間期染色質(zhì)按其形態(tài)表現(xiàn)和染色性能可分為兩種類型: 常染色質(zhì):間期核內(nèi)染色質(zhì)絲折疊壓縮程度低的染色質(zhì), 處于常染色質(zhì)狀態(tài)是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件。 異染色質(zhì):間期核中染色質(zhì)絲折疊壓縮程度高,處于凝集 狀態(tài)，堿性染料染色時(shí)著色深的染色質(zhì)。 異染色質(zhì)的分類-結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)(組成性異染色質(zhì)):各種類型的細(xì)胞除復(fù) 制以外在整個(gè)細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)， DNA包裝在整個(gè)細(xì)胞周期基本沒有變化 的染色質(zhì)。 -兼性異染色質(zhì)：在某些細(xì)胞或一定的發(fā)育階段,原來(lái)的 常染色質(zhì)凝縮

10、,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性，成 為異染色質(zhì)。染色質(zhì)的分類(2) 染色質(zhì)按其功能的不同還可分為：活性染色質(zhì): 具有轉(zhuǎn)錄活性的常染色質(zhì)。非活性染色質(zhì):不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)，包括異染色質(zhì)和 部 分常染色質(zhì)。 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位染 色 體短臂著絲粒長(zhǎng)臂DNA染色單體染色體包裝的結(jié)構(gòu)模型多級(jí)螺旋模型(multiple coiling model )骨架-放射環(huán)模型( scaffold-radial loop structure model)多級(jí)螺線管模型螺線管核小體中 期 染 色 體 中期染色體形態(tài)穩(wěn)定，由兩條姐妹染色單體組成，彼此以著絲粒相連.根據(jù)著絲粒在染色體上所處位置可分為:中著絲粒染色體：兩臂長(zhǎng)度相等

11、或基本相等;亞中著絲粒染色體;亞端著絲粒染色體：具有微小短臂;端著絲粒染色體。染色體分類圖示染色體DNA的關(guān)鍵序列復(fù)制起點(diǎn):確保染色體在細(xì)胞周期中能夠自我復(fù)制，維持 染色體在細(xì)胞世代傳遞中的連續(xù)性;著 絲 粒：使細(xì)胞分裂時(shí)復(fù)制了的染色體能夠平均分配到 子細(xì)胞中;端 粒: 使DNA能夠完成復(fù)制，并保持染色體的獨(dú)立性 與穩(wěn) 定性。核仁的結(jié)構(gòu)與功能（）纖維中心（）致密纖維組分（）顆粒組分 核仁是rRNA基因儲(chǔ)存、rRNA合成、加工和核糖體亞單位的裝配場(chǎng)所.細(xì)胞的增殖與分化細(xì)胞繁殖（cell reproduction）： 細(xì)胞生命的一個(gè)基 本特征，單細(xì)胞生物以此繁殖后代，而多細(xì)胞生物是依賴它來(lái)完成個(gè)體

12、發(fā)育，它是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，即組織、器官、系統(tǒng)形成的基礎(chǔ)。細(xì)胞分化（cell differentiation）： 胚胎細(xì)胞分裂后的未定型細(xì)胞或簡(jiǎn)單可塑性細(xì)胞，在形態(tài)和化學(xué)組成上向?qū)Ｒ恍曰蛱禺愋苑较蜣D(zhuǎn)化，演變?yōu)樘囟?xì)胞類型的過(guò)程。 細(xì)胞增殖、分化、死亡是多細(xì)胞生物的個(gè)體發(fā)育過(guò)程中三項(xiàng)基本的生命活動(dòng)。 細(xì)胞核細(xì)胞的最高“統(tǒng)帥部”核膜：核質(zhì)之間的物質(zhì)交換染色體和染色質(zhì)：DNA，RNA遺 傳信息的載體核仁：合成rRNA的場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞周期、細(xì)胞分裂和分化什么是細(xì)胞周期 細(xì)胞的生長(zhǎng)與分裂的周期叫細(xì)胞周期。 具體指一個(gè)活細(xì)胞從上一次分裂結(jié)束開 始，到下一次分裂為止所經(jīng)歷的過(guò)程。 間期、分裂期 （G1-S-G

13、2-M）1，分化成特異細(xì)胞，終生不再分裂(神經(jīng)細(xì)胞);2，暫不進(jìn)行分裂，僅在需要時(shí)再進(jìn)入細(xì)胞周期(肝細(xì)胞)；3，繼續(xù)進(jìn)行增殖(消化道粘膜細(xì)胞) 細(xì)胞間期前期中期后期末期有絲分裂期細(xì) 胞 周 期細(xì)胞周期的長(zhǎng)短因細(xì)胞種類而異，主要取決于是否進(jìn)入G0期，且G0期有多長(zhǎng)。 神經(jīng)細(xì)胞的G0期長(zhǎng)達(dá)幾十年“不育細(xì)胞”。 人腦細(xì)胞是否可再生？！ 成人體內(nèi)是否有神經(jīng)干細(xì)胞？！細(xì)胞周期的“分子開關(guān)” 一類是細(xì)胞生長(zhǎng)因子 一類是細(xì)胞周期控制因子（內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子） PDGF（血小板源生長(zhǎng)因子） FGF（成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子） 凝血酶，蛙皮素 使G0G1細(xì)胞生長(zhǎng)因子胰島素胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）表皮生長(zhǎng)因子（E

14、GF）G1后期S期 白細(xì)胞介素-1（IL-1），腫瘤壞死因子（TNF），轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-（TGF- ） 等有促分裂和抑分裂作用內(nèi)源性調(diào)控因子G2M：細(xì)胞周期蛋白B（CyclinB)G1 S： CyclinA腫瘤治療：G0 增殖周期2001諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng):美國(guó)西雅圖Fred Hutchinson 癌癥研究中心(Fred Hutchinson Cancen Reasearch Center)的利蘭.哈特韋爾 （ L.Hartwell），他發(fā)現(xiàn)和研究了細(xì)胞周期分裂基因（ cell division cycle genes,cdc）；英國(guó)倫敦帝國(guó)癌癥研究基金會(huì)（ Imperial Cancer Re

15、search Fund,ICRF）保羅.納斯（ P.Nurse）和帝莫西.亨特（T.Hunt），他們分別發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子周期蛋白依賴性激酶（ cyclin depent kinases,CDKs）以及調(diào)節(jié)CDKs功能的因子周期蛋白（ cyclin）cdc的功能：cdc4、6、7、8等控制DNA的復(fù)制，如具有起始DNA合成的功能；5、14、15等具有參與染色體分離的調(diào)控；3、10、11、13等參與調(diào)控細(xì)胞質(zhì)的分裂；4、24、28、33雌雄原核融合28啟動(dòng)細(xì)胞G1到S期。Cyclin：表達(dá)水平隨細(xì)胞周期而劇烈起伏。不同的cyclin僅在某一個(gè)周期時(shí)相表達(dá)，又在另一個(gè)時(shí)相降解。CDKs：

16、CDK為催化亞基，cyclin為調(diào)節(jié)亞基，該二元復(fù)合物通過(guò)磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移作用于其它蛋白，調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和有絲分裂分裂等有關(guān)的眾多分子事件，從而驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期。檢驗(yàn)點(diǎn)（checkpoints)調(diào)控：在細(xì)胞周期中，后一個(gè)事件的發(fā)生依賴于前一個(gè)事件的完成，例如，有絲分裂只有DNA復(fù)制完成后才能進(jìn)行，這種以來(lái)性的調(diào)控機(jī)制就稱為“檢驗(yàn)點(diǎn) 真核生物的體細(xì)胞的分裂過(guò)程。（M） 核的分裂和質(zhì)的分裂有絲分裂有絲分裂 分裂間期 前期 中期后期末期 細(xì)胞分裂減數(shù)分裂定義特點(diǎn)： 染色體數(shù)減半 同源染色體配對(duì) 基因重組減數(shù)分裂同源染色體配對(duì)和染色體交叉，造成基因重組染色體交叉的電鏡圖意義： 由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細(xì)胞，其基因組合表現(xiàn)出極大的遺傳多樣性。后代比親代具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和進(jìn)化潛能。成人：1014個(gè)細(xì)胞，200多種，來(lái)自一個(gè)細(xì)胞 受精卵，歸功于細(xì)胞分化：發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能 上發(fā)生差異的過(guò)程稱為細(xì)胞分化。細(xì)胞的分化上皮細(xì)胞脂肪細(xì)胞平滑肌 細(xì) 胞心肌細(xì)胞神經(jīng)元細(xì)胞五、細(xì)胞全能性和體細(xì)胞克隆全能性具有使后代細(xì)胞分化出各種組織細(xì)胞并建 成完整個(gè)體的潛能。體細(xì)胞是否具全能性？植物實(shí)驗(yàn)：20世紀(jì)70年代，胡蘿卜單個(gè)細(xì)胞（葉柄、