细胞生物学课件

细胞生物学
主讲 余晓丽
第一章 绪论
 第一节 细胞生物学研究的内容与现状
 一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科
 细胞生物学：是在显微、亚显微与分子水平等不
同层次上研究细胞结构、功能及生命活动规律的科学。
 细胞生物学研究的对象是细胞。
 细胞分子生物学是当前细胞生物学发展的主要方
向。
 细胞生物学研究的主要内容是细胞的形态与结构、
代谢与调控、增殖分化、遗传变异、衰老与死亡、起
源与进化、兴奋与运动以及细胞的传递等。
二、细胞生物学的主要研究内容
大致可分为以下几个方面：
(一)细胞核、染色体以及基因表达的研究
(二)生物膜与细胞器的研究
(三)细胞骨架体系的研究
(四)细胞增殖及其调控
（五)细胞分化及其调控
(六)细胞的衰老与程序死亡
(七)细胞的起源进化
(八)细胞工程
 细胞生物学不同于细胞学主要表现在：第一，深
刻性。它从细胞整体结构，超微结构和分子结构对细
胞进行剖析，并把细胞生命活动同分子水平和超分子
水平联系起来。第二，综合性。这所研究的内容广泛
涉及到许多学科领域，同生理学、遗传学、生物化学、
发育生物学等融合到一起。
 三、当前细胞生物学研究的总体趋势与重点领域
 （一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题
 1、细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达
的？
 2、基因表达的产物如何逐级装配成基本结构体系及
各种细胞器？

 3、基因表达的产物如何调节细胞最重要的生命活动
过程的？
 （二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题
 1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非
组蛋白对基因组的作用。
 2、细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关
系及调控
 3、细胞信号传导的研究
 4、细胞结构体系的装配
第二节细胞学与细胞生物学
发展简史
 一、细胞的发现
 英国学者胡克于1665年制造了第一台有科研价值
的显微镜，第一次描述了植物细胞的构造，细胞的发
现是在1665年。1677—1683年，荷兰人列文胡克用自
己设计好的显微镜第一次观察到活细胞。
 二、细胞学说的建立及其意义
 1、建立：1838—1839年德国植物学家施莱登和动物
学家施旺提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，
细胞是一切动植物的基本单位，这就是著名的“细胞
学说”。
2、细胞学说的基本内容：①一切有机体都是由细胞发育而
来的，并由细胞和细胞产物所构成；②每个细胞是一个相
对独立的单位，执行特定的功能；③细胞只能通过细胞分
裂而来。
三、细胞学的经典时期
这一时期的研究方法，主要是显微镜下形态的描述。
1、原生质理论的提出；2、细胞分裂的研究；3、重要细
胞器的发现。
四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展
1876年O ·Hertwig以细胞为基础，对所有生物现象作
一般性综合，他采用实验的方法研究海胆和蛔虫发育中
的核质关系，实际上创立了实验细胞学。从此，实验的
方法得到广泛的应用，使细胞学得到迅速的发展。
随着对细胞认识的深入，开始了对细胞的遗传、细
胞器功能、细胞生化代谢及生理的研究，于是便以细胞
为中心，发展起来一些新兴学科，如细胞遗传学、细胞生
理学、细胞化学。
五、细胞生物学学科的形成与发展
细胞生物学的形成的基础是：①细胞超微结构的研究；
②细胞生物化学的发展；③70年代以来分子生物学的概念
与技术引入细胞学。概括地说，细胞生物学是以细胞作为
一切有机体进行生命活动的基本单位，在各个层次上（显
微、亚显微、分子水平）研究细胞生命活动规律的学科。
其主要发展方向是细胞分子生物学。
 思考题
 1、细胞学说的基本内容是什么？恩格斯对细胞学说
评价很高，为什么？P9
 2、细胞生物学与经典细胞学有什么区别？
 3、当前细胞生物学研究的热点课题中你最感受兴趣
的是哪些？为什么？
第二章 细胞基本知识概念
第一节 细胞的基本概念
一、细胞是生命活动的基本单位
细胞是有膜包围的能进行独立繁殖的最小原生质团，
简单地说细胞是生命活动的基本单位。可以从以下角度
去理解：①细胞是构成有机体的基本单位；②细胞是有
是代谢与功能的基本单位，有严格自动控制的代谢体系，
并且有保证完成生命过程有序性的独立的结构装置。③
有机体的生长发育是依靠细胞增殖、分化与凋亡来实现
的。细胞是有机体生长发育的基础；④细胞具有遗传的
全能性（除少数特化细胞），是遗传的基本单位。
二、细胞的基本共性
细胞的基本共性有：①所有细胞都有细胞膜；②所有
细胞都有DNA与RNA；③细胞都有核糖体；④细胞都以
一分为二的方式分裂增殖。这些是细胞结构与生存不可
缺少的基础。
第二节 非细胞形态的生命体——病毒及
其与细胞的关系
一、病毒的基本知识
病毒是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的非
细胞形态的生命体。类病毒仅由一个有感染性的RNA构成。
朊病毒仅由有感染性的蛋白质构成。病毒是完整的寄生物。
根据核酸类型不同，病毒可分为DNA病毒与RNA病毒。
依据宿主可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（噬菌体）
等。
二、病毒在细胞内的增殖（复制）
病毒的增殖又称病毒的复制，病毒的增殖必须在细胞
内进行。
病毒在宿主细胞内分别复制病毒核酸与翻译病毒蛋
白，然后将核酸与蛋白装配成病毒的基本结构。
其复制过程大到可分为：
侵染，脱去衣壳，早基因的复制与表达，晚基因的
复制、结构蛋白质的合成，装配、成熟与释放等过程。
三、病毒与细胞在起源和进化中的关系
病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的一个基因
组，或者是具有复制与转录能力的mRNA。这些游离的基
因组只有回到它们原来的细胞内环境中才能进行复制与
转录。
第三节 原核细胞与古核细胞
 种类繁多的细胞可以分为原核细胞与真核细胞两
类大类。
 近年有些生物学家建议将生物划分原核生物、古
核生物和真核生物三大界，将细胞相应分为三大类型：
原核细胞、古核细胞与真核细胞。
 原核细胞无典型的细胞核，其基本特点：①遗传
物质仅由一个裸露的环状DNA构成；②细胞内没有分
化出以膜为基础的细胞器与细胞核膜。
 原核细胞大约出现在35亿年前，包括支原体、衣
原体、立克次体、细菌、放线菌及蓝藻(蓝细菌)等6类。
一、支原体
支原体是目前发现的最小、最简单的细胞，直径
只有0.1~0.3?m,能在体外生长，也能寄生在细胞内。
二、原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻
（一）细菌
细菌有3种形态：球菌、杆菌、螺旋菌。
在进化上，细菌又可分为原细菌（古细菌）与真
细菌两类大类。
1、细菌细胞的核区与基因：
一个环状的DNA分子盘绕在核区，没有或有极少
的组蛋白，无明显的Feulgen正反应。DNA复制不受细
胞分裂周期的限制，可以连续进行，且DNA复制、
RNA转录、蛋白质翻译可以同时进行,这是细菌乃至整
个原核细胞器与真核细胞最显著的差异之一。
2、细菌细胞的表面结构：
主要指细胞膜、细胞壁及其特化结构(中膜体、荚
膜、鞭毛等)。细胞膜是细胞表面的重要结构。
 细胞膜的功能包括：①选择性地物质运输；②细菌
细胞膜含有丰富的酶系，执行重要的代谢功能。
 中膜体由细胞膜内陷形成，可能起DNA复制的支
点作用。
 细胞壁的共同成分是肽聚糖 ，革兰氏阳性菌与阴
性菌细胞壁成分与结构差异明显。
 荚 膜是某些细菌表面的特殊结构，是位于细胞
壁表面的一层粘液物质。
 鞭 毛是某些细菌的运动器官，结构简单
 3、细菌细胞的核糖体
 核糖体的沉降系数为70S，由50S大亚单位和30S
亚单位组成。大亚单位含有23S rRNA, 5S rRNA和30
多种蛋白质，对红霉素与氯霉素敏感；小亚单位含有
16S RNA与20多种蛋白质，对四环素与链霉素敏感。
 4、细菌细胞核外DNA
 核外DNA：质粒。裸露的环状DNA，能自我复制，
并可整合到核DNA中。
 5、细菌细胞的内生孢子
 又称芽孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。
 内生孢子：细菌细胞内的重要物质(特别是DNA)，
积聚在细胞的一端，形成致密体，可度过恶劣环境。
 细菌的增殖为直接分裂。
（二）蓝藻
又称蓝细菌，是原核生物，又是最简单的自养植
物类型之一。
蓝藻含有丰富的色素，可进行类似高等植物的光
合作用。
其中央相当于细菌的核区；光合作用片层由藻胆
蛋白构成，作用是将光能传递给叶绿素a；细胞质内
含物有的是储存的养料，有的功能不详；细胞膜外有
细胞壁和胶质层(鞘)。
三、原核细胞与真核细胞的比较
原核细胞与真核细胞的根本区别：①细胞膜系统
的分化演变；②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂
化。由于上述的根本差异，真核细胞的体积也相应扩
增，细胞内部出现精密的网架结构——细胞骨架。
 二者的区别可分为两部分进行比较：
 ①结构与功能比较：真核细胞的生物膜将细胞分化为
核与质两部分，细胞质又分化出各种细胞器，细胞骨
架又保证了细胞形态的合理排布与执行功能的有序性
 (P
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