細(xì)胞與分子生物學(xué)：細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性

細(xì)胞與分子生物學(xué)研究方向：卵子成熟和胚胎發(fā)育當(dāng)前課題：1.卵子成熟的不均等分裂機(jī)制

2.環(huán)境毒性對(duì)卵子/胚胎質(zhì)量的影響

3.肥胖癥對(duì)卵子/胚胎質(zhì)量的影響細(xì)胞生物學(xué)：翟中和第4版

汪堃仁

第2版分子生物學(xué)：朱玉賢第3版基因VIII第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性第一節(jié)細(xì)胞的基本概念第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞第三節(jié)真核細(xì)胞第四節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體

—病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系1.1、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位（一）一切有機(jī)體都有細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位（二）細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位（三）細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)（四）細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性（五）沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有完整的生命第一節(jié)細(xì)胞的基本概念1.2、細(xì)胞概念的一些新思考細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過(guò)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)胞需要和利用能量；細(xì)胞參與大量機(jī)械活動(dòng)；細(xì)胞對(duì)刺激作出反應(yīng)；細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；繁殖和傳留后代；1.3、細(xì)胞的基本共性

1.3.1細(xì)胞結(jié)構(gòu)共性1、所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜。2、所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA

作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。3、作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器─核糖體，毫無(wú)例外地存在于一切細(xì)胞內(nèi)。4、所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。1.3.2組成共性1.3.2.1、SmallBiologicalMolecules

細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物主要是水和無(wú)機(jī)鹽。

◆細(xì)胞中的水以?xún)煞N形式存在:

游離水和結(jié)合水

◆水的作用機(jī)制：

ChemicalReactantandSolvent根據(jù)無(wú)機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)的作用分為四大類(lèi)∶◆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。

無(wú)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)胞的正常生理活動(dòng);◆

同蛋白質(zhì)或脂類(lèi)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

有機(jī)化合物:細(xì)胞內(nèi)有四類(lèi)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?！鬎attyAcids

脂肪酸是脂的主要成分，是細(xì)胞膜的組份?！鬘ucleotides

核苷酸是組成核酸的基本單位。◆AminoAcids

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)。1.3.2.2、細(xì)胞內(nèi)有三種類(lèi)型生物大分子:

NucleicAcids、Proteins、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(lèi)和排列順序決定。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DNA構(gòu)成；細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專(zhuān)門(mén)結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。第二節(jié)原核細(xì)胞與古核細(xì)胞2.1、最小、最簡(jiǎn)單的細(xì)胞—支原體◆是最簡(jiǎn)單的原核細(xì)胞，直徑為0.1～0.3μm;◆具有細(xì)胞質(zhì)膜，但沒(méi)有細(xì)胞壁;◆環(huán)狀雙螺旋DNA，沒(méi)有擬核,能指導(dǎo)合成750多種蛋白質(zhì);◆惟一的細(xì)胞器是核糖體，每個(gè)細(xì)胞中約有800～1500個(gè);◆具感染性,可在培養(yǎng)基上培養(yǎng);◆培養(yǎng)細(xì)胞很容易被支原體污染,污染源主要是血清。ATypicalMycoplasmaCell2.2、原核細(xì)胞的兩個(gè)代表—細(xì)菌和藍(lán)藻2.2.1細(xì)菌細(xì)胞1、細(xì)菌細(xì)胞的核區(qū)與基因組1）一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)只有一個(gè)核區(qū)，折疊著1200—1400μm的環(huán)狀DNA,可編碼2000—3000中蛋白。2）大多數(shù)細(xì)菌DNA都呈雙螺旋，遵循環(huán)狀DNA分子雙向復(fù)制的方式復(fù)制。3）遵循半保留復(fù)制，4）DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯可同時(shí)進(jìn)行。2.細(xì)菌細(xì)胞的表面結(jié)構(gòu)（1）細(xì)胞膜：組成：由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的半透膜。功能：選擇性物質(zhì)交換。（2）中膜體■中膜體又稱(chēng)間體或質(zhì)膜體,每個(gè)細(xì)胞有一個(gè)或數(shù)個(gè);■含有細(xì)胞色素和琥珀酸脫氫酶,為細(xì)胞提供呼吸酶;■具有類(lèi)似線粒體的作用,故稱(chēng)為擬線粒體。（3）細(xì)胞壁組成：肽聚糖；由乙酰氨基葡萄糖，乙酰胞壁酸與4—5個(gè)氨基酸短肽聚合而成的多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，G+:90%壁酸G-:5%壁酸功能：保護(hù)作用，機(jī)械強(qiáng)度高，交換作用，抗原性，致病性，敏感性。（4）莢膜組成：葡萄糖，葡萄糖醛酸功能：保護(hù)—免干燥，免吞噬；本身可作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被利用。（5）鞭毛組成：鞭毛蛋白功能：運(yùn)動(dòng)ATypicalBacteriaCell3、細(xì)菌細(xì)胞的核糖體1）含有5000—50000個(gè)，附著在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，與mRNA形成多聚核糖體，是翻譯肽連的結(jié)構(gòu)。2）70s50s，（23rRNA+5srRNA+30pro）對(duì)紅霉素，氯霉素敏感，30s,(16srRNA+20pro)對(duì)四環(huán)素，鏈霉素敏感4、細(xì)菌細(xì)胞核外DNA質(zhì)粒DNA，環(huán)狀2—200基因，能自我復(fù)制，但依賴(lài)宿主細(xì)胞，有時(shí)能整合到核DNA中，（f因子,col因子,r因子）作用：基因工程5、細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)生孢子某些細(xì)菌處于不利環(huán)境，或耗盡營(yíng)養(yǎng)時(shí)，就容易形成內(nèi)生孢子。又稱(chēng)芽孢，（休眠體）。折光性強(qiáng)，不易染色，2.3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較根本區(qū)別：1、細(xì)胞膜系統(tǒng)的分化和演變2、遺傳信息與遺傳裝置的的擴(kuò)增和復(fù)雜化。

功能上的共同點(diǎn)∶結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn):

都是生命的基本結(jié)構(gòu)單位；都有細(xì)胞膜；都能進(jìn)行分裂；都有DNA和RNA；都能遺傳。都有核糖體1、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的比較

原核細(xì)胞真核細(xì)胞

代表生物細(xì)菌、藍(lán)藻和支原體原生生物、真菌、植物和動(dòng)物細(xì)胞大小較小(1-10μm)較大(一般5～100μm)

細(xì)胞膜有(多功能性)有 核糖體70S(由50S和30S兩個(gè)80S(由60S和40S兩個(gè)大小大小亞基組成)亞基組成)

細(xì)胞器極少有細(xì)胞核、線粒體、葉綠體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),溶酶體等細(xì)胞核無(wú)核膜和核仁有核膜和核仁 染色體一個(gè)細(xì)胞只有一條一個(gè)細(xì)胞有兩條以上的染色 雙鏈DNA,DNA不與或DNA與蛋白質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起很少與組蛋白結(jié)合

DNA環(huán)狀，存在于細(xì)胞質(zhì)很長(zhǎng)的線狀分子，含有很多非編碼區(qū)，并被核膜所包裹。3.1、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

3.1.1生物膜結(jié)構(gòu)和功能◆MembranesDefineBoundariesandServeasPermeabilityBarriers◆MembraneAreSitesofSpecificFunctions◆MembraneRegulatetheTransportofSolutes◆MembraneDetectandTransmitElectricalandChemicalSignals第三節(jié)真核細(xì)胞ATypicalAnimalCell纖維結(jié)構(gòu)顆粒結(jié)構(gòu)3.1.2GeneExpressionSystem

該系統(tǒng)又稱(chēng)為顆粒纖維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括細(xì)胞核和核糖體。3.1.3細(xì)胞骨架CytoskeletalSystem細(xì)胞骨架是蛋白與蛋白搭建起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞核骨架。

細(xì)胞骨架系統(tǒng)首要作用是維持細(xì)胞的一定形態(tài)；

細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)脈；

細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)區(qū)域化；

幫助細(xì)胞移動(dòng)或行走；

主要成分:微管、微絲和中間纖維。3.2、細(xì)胞的大小及其分析各類(lèi)細(xì)胞直徑的比較個(gè)體中不同組織的細(xì)胞形態(tài)◆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1～10μm之間，而真核細(xì)胞的直徑平均為3～30μm;

■某些不同來(lái)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(niǎo)的卵細(xì)胞的直徑則有5cm;

■同類(lèi)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(wú)關(guān),把這種現(xiàn)象為“細(xì)胞體積的守恒定律”。

■細(xì)胞維持體積相對(duì)恒定的兩個(gè)因素是:●RelationshipBetweenCellsVolumeAndCellSurfaceArea

●ConcentrationofSomeImportantMolecules

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(lái)越稀釋?zhuān)恍┲匾纳磻?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(wú)限增大的一個(gè)限制因素。細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系1、紅細(xì)胞：呈扁圓形，體積小，無(wú)核，只含有血紅蛋白。2、分泌細(xì)胞：有極性，吸收面形成皺褶，褶疊內(nèi)有線立體。游離面形成很多絨毛。提高分泌效率。3、生殖細(xì)胞：精細(xì)胞體積小，僅含單倍基因組，后段有鞭毛，卵細(xì)胞體積大，含有早期胚胎發(fā)育的物質(zhì)3.3、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能4.1、病毒的基本知識(shí)

病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；根據(jù)病毒的核酸類(lèi)型可以將其分為兩大類(lèi)：DNA病毒與RNA病毒病毒的多樣性類(lèi)病毒（viroid）——僅由感染性的RNA構(gòu)成；朊病毒（prion）——僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；