細(xì)胞08年課件-32208第1章a minimizer

1、1 CHAPTER 1 Overview of Cells21.1 DISCOVERY OF CELLS AND FORMULATION OF THE CELL THEORY1.1.1 Discovery of Cells 第一個(gè)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的是英國(guó)學(xué)者胡克(Rorbert Hooke)。1665年，胡克發(fā)表了 Micrographia一書, 報(bào)道用自制的顯微鏡(30倍)觀察櫟樹軟木塞切片時(shí)發(fā)現(xiàn)“cella”。1674年，荷蘭布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)自制了高倍顯微鏡(300倍左右)觀察到池塘水滴中的原生動(dòng)物、人類和哺乳類動(dòng)物的精子。31.1.2 Formulati

2、on of the Cell Theory 1838年, 德國(guó)植物學(xué)家施來登(MathiasSchleiden)發(fā)表論文指出植物是由細(xì)胞構(gòu)成的; 1839年,德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺(Theodor Schwan首次提出細(xì)胞學(xué)這個(gè)名稱, 并提出了細(xì)胞學(xué)說的前兩條原理所有的生物都是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成的；細(xì)胞是生命的基本單位; 1858年,德國(guó)醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖(Rudolf Virchow)對(duì)細(xì)胞學(xué)說進(jìn)行了重要補(bǔ)充并提出一切細(xì)胞產(chǎn)自細(xì)胞。41.1.3 Brief History of Cell Biology 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立 (1665-1858-1875) 這個(gè)時(shí)期的主要事件就是上面所

3、述的細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞學(xué)說的提出等。5 細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期(1875-1900)原生質(zhì)(protoplasm)理論的提出 在動(dòng)物、植物中發(fā)現(xiàn)“肉樣質(zhì)”的物質(zhì),并命名為“原生質(zhì)”; 1861年舒爾策提出原生質(zhì)理論:有機(jī)體的組織單位是一小團(tuán)原生質(zhì), 這種物質(zhì)在一般有機(jī)體中是相似的。 并把細(xì)胞明確地定義為: “細(xì)胞是具有細(xì)胞核和細(xì)胞膜的活物質(zhì)”。6 重要細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)1883年范.貝內(nèi)登和博費(fèi)里在動(dòng)、植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了中心體;1888年沃爾德耶提出染色體概念;1894年范.阿爾特曼發(fā)現(xiàn)了線粒體;1898年高爾基(Golgi)發(fā)現(xiàn)了高爾基體。7 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時(shí)期(1900-1953)experimental c

4、ytology是指采用實(shí)驗(yàn)的手段研究細(xì)胞學(xué)的問題,即從形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察深入到生理功能、生物化學(xué)及遺傳發(fā)育機(jī)理的研究。8 cytogenetics的研究 cytophysiology的研究 1912年, Carrel研制成Carrel培養(yǎng)瓶,采用嚴(yán)格的組織培養(yǎng)技術(shù),成功地培養(yǎng)了雞胚胎成纖維細(xì)胞持續(xù)了34年之久(1912-1946); cytochemistry的研究9 細(xì)胞生物學(xué)的誕生 Molecular Biology 1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)模型標(biāo)志分子生物學(xué)的誕生；Cell Biology 1965年，DPDerobetis將其普通細(xì)胞學(xué)改為細(xì)胞生物學(xué)，標(biāo)志著細(xì)胞

5、生物學(xué)的誕生；Molecular Cell Biology 80年代開始出現(xiàn)了分子細(xì)胞生物學(xué)。101.2 Basic Properties of Cells1.2.1 Cells Have Membrane Barriers Protoplasm： 被質(zhì)膜包裹在細(xì)胞內(nèi)的所有的生活物質(zhì)，包括細(xì)胞 核和細(xì)胞質(zhì)。 Cell Plasma: 是指細(xì)胞內(nèi)除核以外的原生質(zhì), 即細(xì)胞中細(xì)胞核以 外和細(xì)胞膜以內(nèi)的原生質(zhì)部分, Protoplast： 1.2.2 Cells Possess a Genetics Program Genetic Information Flow 111.2.3 Cells Hav

6、e Ribosomes 細(xì)胞功能的體現(xiàn)者是蛋白質(zhì)(包括酶)，蛋白質(zhì)是在核糖體上合成的。1.2.4 Cells Are Capable of Producing More of Themselves 細(xì)胞能夠用一分為二的分裂方式進(jìn)行增殖，動(dòng)、植物細(xì)胞、細(xì)菌細(xì)胞都是如此。121.2.5 Cells Carry Out a Variety of Chemical Reactions1.2.6 Motility of Some Type is a Characteristic of Virtually All Cells131.2.7 Other Properties of Cells Cells S

7、hapes And Cells Sizes Cells Shapes 細(xì)胞的形態(tài)與功能相適應(yīng) 14細(xì)胞維持體積的相對(duì)恒定 典型的原核細(xì)胞直徑平均在110m之間，而真核細(xì)胞的直徑平均為330m; 某些不同來源的細(xì)胞大小變化很大,如人的卵細(xì)胞直徑只有0.1mm,而鴕鳥的卵細(xì)胞的直徑則有5cm; 同類型細(xì)胞的體積一般是相近的,不依生物個(gè)體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細(xì)胞、肝細(xì)胞的大小基本相同; 器官的大小主要決定于細(xì)胞的數(shù)量,與細(xì)胞的數(shù)量成正比,而與細(xì)胞的大小無關(guān),把這種現(xiàn)象為“細(xì)胞體積的守恒定律”。15 細(xì)胞維持體積相對(duì)恒定的兩個(gè)因素是: Relationship Between

8、Cells Volume And Cell Surface Area Concentration of Some Important Molecules 一些重要的分子在細(xì)胞內(nèi)的拷貝數(shù)很少，當(dāng)細(xì)胞體積增大時(shí)，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應(yīng)需要一定的濃度才能進(jìn)行，所以細(xì)胞內(nèi)分子濃度就成了細(xì)胞體積無限增大的一個(gè)限制因素。 真核細(xì)胞如何解決細(xì)胞內(nèi)重要分子的濃度問題?16 細(xì)胞不僅對(duì)其體積的增大有限制，而且對(duì)細(xì)胞變小也有限制。為什么？ 一個(gè)生活細(xì)胞要維持正常的獨(dú)立生活功能，最低限度需要5001000種不同類型的酶和蛋白質(zhì)。17細(xì)胞的計(jì)量單位 細(xì)胞大小的計(jì)量單位，一般都用微米計(jì)算。自使用

9、電子顯微鏡后又提出埃(Angstrom, )為超顯微結(jié)構(gòu)計(jì)量單位?，F(xiàn)在常用的國(guó)際單位是納米(nanometre)。 1毫米=1000微米 (m) 1微米=10000埃() =1000納米(nm） 1納米(nm)=10埃 1埃=0.1納米（nm)181.3 Molecular Composition of Cells 細(xì)菌和哺乳動(dòng)物細(xì)胞的化學(xué)組成百分比 物質(zhì) 細(xì)菌 哺乳動(dòng)物 水 70 70 無機(jī)鹽 1 1 混合的小分子 代謝物 3 3 蛋白質(zhì) 15 18 磷脂 2 3 其它脂 2 多糖 2 2 RNA 6 1.1 DNA 1 0.2519 1.3.1. Small Biological Mole

10、cules 無機(jī)物 細(xì)胞中的無機(jī)物主要是水和無機(jī)鹽。 細(xì)胞中的水以兩種形式存在: 游離水和結(jié)合水 水的作用機(jī)制： Chemical Reactant and Solvent 水在細(xì)胞中的作用:20 水的溶劑作用 21 根據(jù)無機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)的作用分為四 大類大分子的結(jié)構(gòu)成分主要是C、H、N、O、P、S 等；各種酶反應(yīng)所需的主要離子，包括Ca2+、 Cu2+、Mg2+、K+、Na+、 Cl-等；各種酶活性所需的基礎(chǔ)微量元素，包括 Co2+、Cu2+、Fe3+ 、Mn2+ 、Zn2+等；某些生物特殊需要的微量元素，如碘、 銫、溴等。22 無機(jī)離子的功能有: 維持細(xì)胞內(nèi)外液的pH和滲透壓, 以保 持細(xì)

11、胞的正常生理活動(dòng); 同蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合, 組成具有特定 功能的結(jié)合蛋白; 參與細(xì)胞的生命活動(dòng), 是酶反應(yīng)的輔 助因子。23有機(jī)化合物:細(xì)胞內(nèi)有四類有機(jī)小分子: Sugars 單純的多糖由許多葡萄糖殘基組成，在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要是糖原，在植物細(xì)胞內(nèi)主要是淀粉。Fatty Acids 脂肪酸是脂的主要成分，是細(xì)胞膜的組份。Nucleotides 核苷酸是組成核酸的基本單位。Amino Acids 細(xì)胞內(nèi)主要有20種氨基酸，它們的差別主要是 R側(cè)鏈不同，決定了氨基酸的化學(xué)性質(zhì)。241.3.2 Biological Macromolecules細(xì)胞內(nèi)有三種類型生物大分子: Nucleic Acids、Pr

12、oteins、Polysaccharides。 細(xì)胞內(nèi)大約有3000種大分子。生物大分子的功能由構(gòu)成它們的亞單位的種類和排列順序決定。25核酸的結(jié)構(gòu)組成26 多糖與糖蛋白 糖蛋白的功能有 參與細(xì)胞粘著，細(xì)胞信息的傳遞，細(xì)胞代謝的調(diào)控，發(fā)育和分化，機(jī)體的防御，以及作為機(jī)體內(nèi)外表面的保護(hù)及潤(rùn)滑劑。 參與細(xì)胞識(shí)別:是細(xì)胞識(shí)別機(jī)理的必要組分。幾乎所有動(dòng)物細(xì)胞表面都有少量糖, 它的作用好比是細(xì)胞聯(lián)絡(luò)的文字或語(yǔ)言。 糖基化對(duì)蛋白質(zhì)合成后的加工和運(yùn)輸?shù)挠绊懸彩呛艽蟮摹?7糖原、淀粉和纖維素的結(jié)構(gòu)28DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)29Protein 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的某些功能功能 舉例 功能 舉例結(jié)構(gòu)材料 膠原、角蛋白 激素

13、胰島素、 運(yùn)動(dòng) 肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白 物質(zhì)運(yùn)輸 Na+-K+泵營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存 酪蛋白、 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 乙酰膽 鐵蛋白 堿受體基因調(diào)控 Lac操縱子 滲透壓調(diào)節(jié) 血清白蛋白免疫作用 抗體 毒素 白喉和霍 亂毒素電子轉(zhuǎn)移 細(xì)胞色素 酶(催化作用) 氧化還原酶、 連接酶等30 組成蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件只是20種氨基酸, 為什么蛋白質(zhì)卻具有如此廣泛的功能? 結(jié)構(gòu)域(domain) 結(jié)構(gòu)域是指生物大分子中具有特異結(jié)構(gòu)和獨(dú)立功能的區(qū)域。31蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域321.3.3 Assembly of Cell Structure Systems 四級(jí)裝配 第一級(jí):小分子有機(jī)物的形成; 第二級(jí):小分子有機(jī)物組裝成生物大分子； 第三級(jí):由