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)及功能動物細(xì)胞模式圖真核細(xì)胞:動物細(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(?)基本類型功能信號假說內(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)的信號假說核蛋白體上分泌蛋白的合成信號密碼信號肽信號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：初級溶酶體（primary lysosome)次級溶酶體（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：初級溶酶體（primary lysosome)次級溶酶體（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)育過程中蝌蚪尾巴的退化；哺乳動物斷奶后乳腺的退化性的變化等過程都與溶酶體有關(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（肌動蛋白纖維）是指真核細(xì)胞中由 肌 動蛋白組成的骨架纖維。 細(xì)胞松馳素和鬼筆環(huán)肽分別對肌動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蛋白（G-actin）單體形成蛋白（F-actin)多聚體的過程。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，而另一端因加亞單位而簡短的行為。微絲的功能肌肉收縮微絨毛應(yīng)力纖維胞質(zhì)環(huán)流和阿米巴運動胞質(zhì)分裂環(huán)肌肉收縮過程(1)肌肉收縮過程(2)1.彎曲后的肌球蛋白頭部結(jié)合ATP，減弱肌動蛋白與肌球蛋白的結(jié)合，進(jìn)而導(dǎo)致肌球蛋白與肌動蛋白分開；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)合于相鄰的肌動蛋白纖維；4.肌球蛋白頭部發(fā)生構(gòu)象變化，與肌動蛋白纖維成45度角，拉動肌動蛋白纖維導(dǎo)致肌動蛋白纖維相對于肌球蛋白的滑動，在此過程中Pi和ADP相繼釋放。阿米巴運動凝膠狀態(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蛋白纖維的區(qū)域，稱為胞質(zhì)溶膠，阿米巴運動與該肌動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)運輸鞭毛運動與纖毛運動紡錘體和染色體運動基粒與中心粒微管運動示意圖 由于微管的動態(tài)裝配過程而帶動小泡的運動。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 無核糖體顆粒，膜上有特異蛋白，為核纖層提 供結(jié)合位點。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) 制以外在整個細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)， DNA包裝在整個細(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 體短臂著絲粒長臂DNA染色單體染色體包裝的結(jié)構(gòu)模型多級螺旋模型(multiple coiling model )骨架-放射環(huán)模型( scaffold-radial loop structure model)多級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: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基因儲存、rRNA合成、加工和核糖體亞單位的裝配場所.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)胞生物是依賴它來完成個體

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)胞類型的過程。 細(xì)胞增殖、分化、死亡是多細(xì)胞生物的個體發(fā)育過程中三項基本的生命活動。 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)胞的生長與分裂的周期叫細(xì)胞周期。 具體指一個活細(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。 神經(jīng)細(xì)胞的G0期長達(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（血小板源生長因子） FGF（成纖維細(xì)胞生長因子） 凝血酶，蛙皮素 使G0G1細(xì)胞生長因子胰島素胰島素樣生長因子-1（IGF-1）表皮生長因子（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:美國西雅圖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）；英國倫敦帝國癌癥研究基金會（ 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僅在某一個周期時相表達(dá)，又在另一個時相降解。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)動細(xì)胞周期。檢驗點（checkpoints)調(diào)控：在細(xì)胞周期中，后一個事件的發(fā)生依賴于前一個事件的完成，例如，有絲分裂只有DNA復(fù)制完成后才能進(jìn)行，這種以來性的調(diào)控機(jī)制就稱為“檢驗點 真核生物的體細(xì)胞的分裂過程。（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： 染色體數(shù)減半 同源染色體配對 基因重組減數(shù)分裂同源染色體配對和染色體交叉，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個細(xì)胞，200多種，來自一個細(xì)胞 受精卵，歸功于細(xì)胞分化：發(fā)育過程中細(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 成完整個體的潛能。體細(xì)胞是否具全能性？植物實驗：20世紀(jì)70年代，胡蘿卜單個細(xì)胞（葉柄、