細胞生物學課件第一講第三講

細胞生物學課件第一講第三講第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、細胞生物學：

細胞生物學是研究細胞基本生命活動規(guī)律的科學。它是在不同層次（顯微、亞顯微與分子水平）上以研究細胞結構與功能、細胞增殖、分化、衰老與凋亡、細胞信號傳遞、真核細胞基因表達與調控、細胞起源與進化等為主要內容。第一講細胞生物學的概況第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1、細胞的發(fā)現

1665年，胡克(RorbertHooke)用自制的顯微鏡(30倍)觀察櫟樹軟木塞切片時發(fā)現“cell”（細胞）。他看到的是死細胞的細胞壁，是發(fā)現細胞的第一人1674年，荷蘭人列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)利用自制的高倍顯微鏡(300倍左右)，觀察到池塘水滴中的原生動物、人類和哺乳類動物的精子（活細胞）。他們二人的工作是人類的認識進入了微觀世界二、細胞學說的建立第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2、細胞學說的建立

1838年，德國植物學家施萊登提出:

植物細胞是一切植物結構的基本單位。

1839年,德國動物學家施旺提出

動、植物都是細胞的集合體

1858年德國醫(yī)生和病理學家魏爾肖（Virchow）指出：

“細胞只能來自細胞”。至此細胞學說最后完成。第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二3、“細胞學說”的基本內容

認為細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產物所構成；

每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”生命,又對與其它細胞共同組成的整體的生命有所助益；

新的細胞可以通過老的細胞繁殖產生。

人們通常稱1838——1839年施萊登和施旺確立的細胞學說，1859年達爾文確立的進化論和1866孟德爾確立的遺傳學為現代生物學的三大基石。而實際上，細胞學說又是后兩者的基石第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二三、細胞的大小

細胞大小的計量單位，一般都用微米計算。使用電子顯微鏡后又提到(Angstrom,?)為超顯微結構計量單位。現在常用的國際單位是納米。

1毫米=1000微米(μm)1微米=1000納米(nm）1納米(nm)=10埃

典型的原核細胞的平均大小在1～10μm之間，而真核細胞的直徑平均為3～30μm，一般為10～20μm。第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

最大的細胞是鳥類的卵（鳥類的蛋只有其中的蛋黃才是它的細胞，卵白是供發(fā)育用的營養(yǎng)物質，不屬于細胞部分），如鴕鳥蛋卵黃的直徑可達5cm。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

支原體是最小、最簡單的原核細胞，直徑為0.1～0.3μm◆

具有細胞質膜(10nm)，但沒有細胞壁;◆環(huán)狀雙螺旋DNA，沒有核區(qū),能指導合成750多種蛋白質;◆唯一的細胞器是核糖體，每個細胞中約有800～1500個。40多種酶支原體的形態(tài)結構

第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1、光學顯微鏡：

分辨率：指區(qū)分兩個點之間的最小距離。是考察一臺顯微鏡好壞的最重要指標，而不是放大倍數。光學顯微鏡的分辨率是0、2微米，人肉眼是0.2mm，電子顯微鏡是0.2nm

(2008年）光學顯微鏡能觀察到的最小生物是（）A．酵母B．植物細胞C．細菌D．噬菌體C四、細胞生物學研究方法第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二分辨率D=————

0.61

N·sin/2D:能被分辨的兩點之間的距離:光源波長N:介質折射率:樣品對物鏡的角孔徑0.61：恒定參數N·sin/2:數值孔徑提高分辨率：增大角孔徑縮短波長空氣N＝1，油鏡N＝1.5第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2、熒光顯微鏡：以紫外線為光源，照射被檢物體使之發(fā)光，然后在顯微鏡觀察它的形態(tài)及所在位置。是特異蛋白質等生物大分子定性、定位的最有力工具。3、相差顯微鏡：可以觀察無色透明的活體，最大的特點是可以觀察未經染色的標本和活細胞。第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二普通光學顯微鏡

普通光學顯微鏡第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二4、透射電子顯微鏡：用電子束代替照明的光線。分辨率比光學顯微鏡更高的顯微鏡。5、掃描電子顯微鏡

主要用來觀察樣品表面的形貌特征，成像具有強烈的立體感。第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電子顯微鏡

第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二6、常用的染色劑：1）結晶紫：只是用于染細胞核2）孚爾根反應：對DNA顯示高度專一性，染成鮮亮的紫紅色3）甲基綠-派洛寧混合液：DNA呈綠色，RNA呈紅色4）詹納斯綠：染活細胞中的線粒體，由于線粒體中細胞色素氧化酶使染料保持氧化態(tài)，呈藍綠色，而周圍的細胞質還原成無色5）中性紅：使高爾基體、液泡呈紅色或淡紅色6）銀染法：將染色體染成金黃色，而核仁組織區(qū)為深黑色7）臺盼藍：可區(qū)分死、活細胞，死細胞為均勻藍色，活細胞不被染色。第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二原核細胞和真核細胞的主要區(qū)別比較如下：原核細胞真核細胞細胞大小很小（1～10微米）較大（10～100微米）細胞核無膜有膜遺傳系統(tǒng)DNA不與蛋白質結合一個細胞只有一條DNA核內的DNA與蛋白質結合，形成染色質（染色體）一個細胞有兩條以上染色體細胞質只具有核糖體一種細胞器有的原核細胞有光合色素一般無微管、無微絲無中心粒有各種細胞器有微管、微絲在中心粒(動物細胞）細胞壁主要由肽聚糖組成主要由纖維素組成五、細胞的結構和功能

第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(00)1、下列結構中必須用電子顯微鏡才能看到的是:答()A.液泡和葉綠體B.基粒和核孔C.細胞核和染色體D.細胞壁和細胞膜:

(00)2、生物學實驗中常用普通光學顯微鏡觀察細小物體,若物體被放大50倍這里“被放大50倍”是指細小物體的:答()A.體積邊B.表面積C.像的面積D.長度或寬度 (01)3．植物細胞作為植物有機體的結構和功能的基本單位，區(qū)別于動物細胞的結構是。（）

Ａ．葉綠體、線粒體、乙醛酸體Ｂ．細胞壁、細胞膜、液泡膜

Ｃ．液泡、質體、葉綠體Ｄ．細胞壁、葉綠體、液泡(01)4．與真核細胞相比原核細胞缺少哪些結構？（）

Ａ．細胞膜Ｂ．核膜Ｃ．溶酶體Ｄ．核糖體(03)6．自然界最小的細胞是A．病毒B．支原體C.血小板D．細菌(02)5．細胞生長時，細胞壁表現出一定的()A.可逆性B．可塑性C．彈性D．剛性BDDBB

B、C第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二（04）8．細胞進行有氧呼吸時電子傳遞是在A．細胞質內B，線粒體的內膜C.線粒體的膜間腔內D．基質內進行9．下列細胞組成成分與其功能的關系，哪個是正確的?A．線粒體---合成多肽鏈B．葉綠體---形成ATPC．核糖體---光合作用D，光滑內質網---多肽及脂類合成（05）10．線粒體的功能是：A．水解蛋白質B．自我復制C．合成脂類D．產生ATP

11．葉綠體不具有下面哪一項功能：A．氮同化B．DNA復制C．合成組蛋白D．產生ATP13．具有獨立遺傳系統(tǒng)的細胞器是

A葉綠體B溶酶體C核糖體D內質網14．線粒體內膜上具有什么酶系統(tǒng)？

A酵解B過氧化氫C三羧酸循環(huán)D電子傳遞鏈

BBD

CAD第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(07)58．下列有關動物細胞中ATP合成的說法哪一個正確?A．ATP都是在線粒體中合成B．ATP在線粒體和細胞質中都可以合成C．ATP在細胞質中合成D．ATP在高爾基體中合成(07)61．下列有關線粒體內蛋白質合成的說法哪一個正確?A．線粒體的蛋白質都是在細胞質中合成后轉運到線粒體的B．線粒體的蛋白質都是在線粒體內部合成的C．線粒體內膜的蛋白質由線粒體合成，外膜的蛋白質則來自于細胞質D．線粒體蛋白質既有核基因編碼合成的蛋白，也有線粒體自己合成的蛋白BD(07多選)106．在真核細胞中具有半自主性的細胞器為：A．高爾基體B．內質網C．線粒體D．質體E．溶酶體CD第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

第二講細胞質膜及其表面結構第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、細胞質膜的化學組成蛋白質：20-70%脂類：30-70%糖類：10%7.5nm的膜結構膜脂：包括磷脂，糖脂和膽固醇膜蛋白：有三種類型，內在蛋白、外在蛋白、脂錨定蛋白第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、生物膜結構模型

1、羅伯特森（J.D.Robertson1959年）：單位膜模型

“蛋白質-脂類-蛋白質”三明治式的質膜結構模型

2、桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）（1972）：生物膜的流動鑲嵌模型

第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二（1）磷脂雙分子層是細胞膜的主要結構支架，具有極性頭部和非極性尾部的磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相；（2）膜蛋白為球蛋白，分布于脂雙層表面或鑲嵌脂分子中，有的甚至橫跨整個脂雙層；（3）在膜的兩側脂分子的分布，蛋白質分子的分布與性質是不相同的，即具有不對稱性；（4）膜結構中蛋白質分子和脂類分子都能運動，具有流動性。

細胞膜的流動鑲嵌模型第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1、磷脂：膜脂的基本成分（50％以上），主要有卵磷脂，鞘磷脂主要特征：①具有一個極性頭和兩個非極性的尾(脂肪酸鏈)②脂肪酸碳鏈碳原子為偶數,多數碳鏈由16,18或20個組成；③飽和脂肪酸(如軟脂酸)及不飽和脂肪酸(如油酸)；

三、膜脂——生物膜的基本組成成分第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2、糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核細胞的質膜上（5％以下）,神經細胞糖脂含量較高；第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二鞘磷脂和膽固醇含量增多，膜的流動性減小而甘油磷脂量增多。膜的流動性增大3、膽固醇：膽固醇分子也是極性分子（30%以下），只存在于動物細胞、酵母菌、支原體；細菌、藍藻等原核細胞和植物細胞膜中一般沒有膽固醇；能增加膜的穩(wěn)定性，可調節(jié)膜的流動性，使膜的流動性不至于在溫度降低時而下降。第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二膜脂分子的運動①側向運動：會產生分子的換位，是最基本的運動方式②旋轉運動：圍繞軸心的自旋運動③擺動運動④伸縮震蕩運動；⑤翻轉運動；⑥旋轉異構化運動。第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二內在（整合）膜蛋白

水不溶性蛋白，嵌入脂雙層中或橫跨脂雙層的蛋白質叫內在性蛋白，大多是兩端都帶有極性的，因而形成跨膜螺旋，與膜結合緊密，有些內在蛋白疏水性氨基酸含量顯著多于親水性氨基酸。(需用去垢劑分離)外在(外周)膜蛋白水溶性蛋白,靠離子鍵或其它弱鍵與膜內表面的蛋白質分子或脂分子極性頭部非共價結合，易分離,主要處于水的介質中，組成這類蛋白質的氨基酸中，疏水性氨基酸含量與親水性氨基酸含量大體相當。脂錨定蛋白

通過磷脂或脂肪酸鏈插入膜中，膜蛋白與脂通過共價結合。四、膜蛋白基本類型膜內在蛋白外周膜蛋白脂分子或糖脂連接的膜蛋白第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二膜的流動性：生物膜的基本特征之一,

膜脂的運動方式主要有側向擴散、旋轉運動、左右擺動以及翻轉運動等；不飽和脂肪酸越多，脂肪酸鏈越短，膜脂流動性越大；溫度下降，膜脂的流動性減弱；膽固醇含量的增加，可增加膜脂的有序性，降低膜脂的流動性。卵磷脂與鞘磷脂的比值越高，膜脂的流動性越大.膜蛋白質分子的運動分為側向擴散和旋轉運動.膜的不對稱性:

膜脂與糖脂的不對稱性:膜脂中的不飽和脂肪酸和固醇在膜的外側較多糖脂僅存在于質膜的ES（細胞外表面）面，是完成其生理功能的結構基礎膜蛋白與糖蛋白的不對稱性:膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有明確的方向性；糖蛋白糖殘基均分布在質膜的ES面；

五、生物膜結構的特征第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二六、細胞質膜的功能將細胞與外界環(huán)境分隔開。為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定內環(huán)境控制物質進出細胞進行細胞間的信息交流介導細胞間黏著第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1、細胞外被，又稱糖萼：指膜上的糖蛋白和糖脂。實際指膜磷脂親水的頭與寡糖鏈連接而成的結構 作用：對膜蛋白起保護作用,在細胞識別中起重要作用。七、質膜表面結構第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二結構組成：指分布于細胞外空間,由細胞分泌的蛋白和多糖所構成的不溶性的網狀結構。1）結構蛋白：包括膠原蛋白和彈性蛋白（使ECM具有強度和韌性）2）蛋白聚糖（ECM具有抗壓能力）3）粘連糖蛋白：包括纖連蛋白和層粘連蛋白（幫助細胞粘連到ECM）

2、細胞外基質（ECM）蛋白聚糖膠原第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二3、基（底）膜：由胞外基質成分構成的一層薄薄的網狀結構。位于大多數動物的上皮和其他組織細胞的基底層，將與其連接的組織或其他細胞分開。在其上發(fā)現了胞外基質4種蛋白：基膜對組織結構起支持作用，是滲透性的障礙，調節(jié)分子和細胞的運動。在腎細胞中，基膜可以作為一種過濾器，允許小分子進入尿液，卻扣下大分子的蛋白質。表皮細胞下的基膜一方面阻止結締組織的細胞進入表皮，另一方面允許“防衛(wèi)戰(zhàn)士”;白細胞的移動。蛋白聚糖巢蛋白層粘連蛋白Ⅳ型膠原纖維第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二生物種類細胞外結構結構纖維及基質組分粘連分子動物細胞細胞外基質膠原蛋白彈性蛋白蛋白聚糖纖粘連蛋白層粘連蛋白植物細胞細胞壁纖維素半纖維素伸展蛋白果膠質總結：真核細胞的細胞外結構膠原蛋白是胞外基質最基本結構成份之一，動物體內含量最豐富的蛋白（總量的30％以上）。第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二八、細胞連接

在多細胞生物體內，細胞與細胞之間通過細胞膜相互聯系，形成一個密切相關，彼此協(xié)調一致的統(tǒng)一體，稱為細胞連接。1、動物細胞間的連接方式有緊密連接、橋粒、黏合帶以及間隙連接等（見下圖）。

2、植物細胞間則通過胞間連絲連接。第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1）緊密連接：亦稱結合小帶，這是指兩個相鄰細胞的質膜緊靠在一起，中間沒有空隙，而且兩個質膜的外側電子密度高的部分互相融合，成一單層，這類連接多見于胃腸道上皮細胞之間的連接部位。2）間隙連接（通訊連接）：是兩個細胞的質膜之間有20?～40?的間隙的一種連接方式。在間隙與兩層質膜中含有許多顆?！B接子（由6個相同的跨膜蛋白分子組成，中央有一個1.5nm的小孔，相鄰細胞間的物質可以通過小孔進出）。間隙連接為細胞間的物質交換、化學信息的傳遞提供了直接通道。間隙連接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等組織細胞間。3）黏合帶：是相鄰細胞膜之間有較大間隙的一種連接方式，連接處相鄰細胞膜間存在著15nm～20nm的間隙。在這部分細胞膜下方的細胞質增濃，由肌動蛋白組成的環(huán)形微絲穿行其中。粘合帶一般位于緊密連接的下方，又稱中間連接，具有機械支持作用。見于上皮細胞間。第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二4）黏合斑：細胞與胞外基質之間的連接方式，常見于肌肉和肌腱。5）橋粒：在橋粒處，兩個細胞質膜之間有250?的間隙。是一個細胞的細胞質的中間絲與另一個細胞的中間絲通過橋粒相互作用，從而將相鄰細胞形成一個整體。在橋粒處內側的細胞質呈板樣結構，匯集很多微絲。這種結構和加強橋粒的堅韌性有關。橋粒多見于上皮，尤以皮膚、口腔、食管、陰道等處的復層扁平上皮細胞間較多。6）半橋粒：是細胞與胞外基質的連接方式，它像爪子似的向下緊緊地抓住基底膜。7）胞間連絲：植物細胞間特有的連接方式，在胞間連絲連接處的細胞壁不連續(xù)，相鄰細胞的細胞膜形成直徑約20nm～40nm的管狀結構，使相鄰細胞的細胞質互相連通。胞間連絲是植物細胞物質與信息交流的通道，對于調節(jié)植物體的生長與發(fā)育具有重要作用。第38頁，共42頁