第01章 细胞生物学-绪论课件PPT

这是一份第01章 细胞生物学-绪论课件PPT，共52页。PPT课件主要包含了本章主要内容，细胞学与细胞生物学，细胞的同一性与多样性，第一节，细胞的发现，真正的活细胞发现者，第二节，细胞的三种基本类型，真核细胞，病毒及其与细胞的关系等内容，欢迎下载使用。

细胞学说的建立及其意义
从经典细胞学到实验细胞学时期
细胞生物学学科的形成与发展
胡克（R. Hke）英国学者
自制显微镜（40-140 倍）
1665 年《显微图谱》cellar——发现细胞
列文虎克A. van Leeuwenhek
设计和研制的显微镜(300倍左右)
从胡克主观来看，“cellar”一词实际上是指死的植物细胞壁所围成的空腔，没有现代细胞的涵义，Cell中还有无其它内含物？他没给出明确答案。他只是“cell”一词的创用者，而不是真正细胞的发现者胡克的重大贡献在于，他出版的《显微图谱》一书标志着人类对物质世界的认知进入了显微观察的时代1858年清代著名学者李善兰在与英国传教士Alexander Williamsn合作编译的《植物学》中将“cell”翻译为中文“细胞”列文虎克是真正活细胞的发现者。他改进了显微镜，将其放大倍数提升到了约300倍，并且开始将显微镜真正用于科学研究试验
二、细胞学说的建立及其意义
施莱登（M. J. Schleiden）（1804-1881）德国植物学家
施旺（T. Schwann）（1810-1882）德国动物学家
魏尔肖（Rudlf Virchw）（1821-1902）德国医生和病理学家
细胞学说（cell thery）
1838年，施来登发表《植物发生论》指出细胞是构成植物的基本单位1839年，施旺发表《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》提出一切植物、动物都是由细胞组成的细胞是生物体的基本结构单位 1858年，魏尔肖指出细胞只能来自细胞，正如动物只能来自动物，植物只能来自植物一样
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
1. 经典细胞学时期的主要进展（1）原生质理论的提出原生质(prtplasm)(普金耶1840，冯·莫尔1846)；原生质理论(舒尔策1861)；原生质体(prtplast) (Hanstein 1880)（2）细胞分裂的研究细胞核分裂；有丝分裂；减数分裂(1841－1886)（3）细胞器的发现中心体(1883)；线粒体(1894)；高尔基体(1898)
2. 实验细胞学的主要内容（1）细胞遗传学动物受精(1876)；卵和精子染色体只有体细胞一半(1883)；植物双受精(1888，1893)，遗传法则(孟德尔34年前，1900)，性别与染色体有关(1905) ；基因学说(1910，Mrgan)（2）细胞生理学的研究组织培养技术(1909，R. Harrisn 和A. Carrel)；细胞器分离(1943，A. Claude)（3）细胞化学 福尔根反应(1924，R. Feulgen)；紫外显微分光光度法；细胞组分分离技术、放射自显影技术和超微量分析等
四、细胞生物学学科的形成与发展
20世纪50年代，电子显微镜超薄切片技术发展，观察细胞超微结构，为细胞生物学学科早期的形成奠定了基础50年代中期到60年代末，分子生物学、生物化学遗传学等学科与细胞学相互渗透与结合，对细胞结构与功能的研究水平达到了新的高度20世纪70年代以后，细胞生物学学科最后得以形成并确立80年代以来，细胞生物学主流为“分子细胞生物学”或“细胞分子生物学”细胞的结构与功能、细胞重大生命活动及其分子机制的研究日趋深入，已经成为21 世纪生命科学研究的重要领域，并以空前的广度和深度，直接和强有力地影响和改变人类的生活
细胞生物学是应用现代物理学与化学的技术成就，以及分子生物学的概念与方法，侧重从细胞作为生命活动的基本单位的思维为出发点，研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学细胞生物学从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能，细胞的增殖、分化、衰老、死亡，以及细胞信号转导和基因表达调控，细胞起源与进化等重大生命过程
细胞生物学是生命科学的枢纽学科和前沿学科
细胞是生命活动的枢纽层次。细胞的研究既是生命科学的出发点，又是生命科学微观和宏观研究的汇聚点1925. Wilsn：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”
The Cell Bilgy Timeline
The inner life f the cell
细胞是生命活动的基本单位
一、细胞是生命活动的基本单位
地球上只存在一种生命形式，就是以细胞为基本形态结构的生命体
相似的化学组成脂-蛋白体系的生物膜相同的遗传装置一分为二的分裂方式
细胞的大小及其影响因素
图1-1 几种类型细胞大小的比较A. 各类细胞直径的比较；B. 多细胞生物主要通过PI3K-mTOR-S6K 及4E-BP 调控细胞的体积
最简单的原核细胞，直径为0.1-0.3 μm具有细胞质膜，但没有细胞壁唯一的细胞器是核糖体具感染性，可在培养基上培养培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清
最小最简单的细胞——支原体（mycplast）
2010 人造生命——Synthia
（三）细胞是生命活动的基本单位
一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位细胞是代谢与功能的基本单位 细胞是有机体生长发育的基础细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁细胞是生命起源的标志，是生物演化的起点
图1-2 人体由200 多种不同的细胞组成
二、细胞的三种基本类型
原核细胞，古核细胞和真核细胞
（一）细胞的基本类型与生物界的类群
细胞的基本类型：原核细胞，古核细胞和真核细胞生物界的类群包括3个域：原核生物，古核生物和真核生物6个界：由原核生物组成的原核生物界、由古核生物组成的古核生物界以及由真核生物组成的原生生物界、真菌界、植物界和动物界
图1-3 生物界的基本类群所有生物起源于共同的祖先，最终演化出3 种基本的的细胞类型和构成生物类群的六个界。古核细胞与真核细胞在进化上的亲缘关系更近些
（二）两类代表性的原核细胞：细菌与蓝藻
原核生物包括支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌和蓝藻等多个家族
1. 细菌——（1）细菌细胞的基本结构
包括细胞壁，细胞膜，核糖体和核区等基本结构。有时还可以观察到中膜体、荚膜与鞭毛等特化结构
图1-4 细菌的结构A. 猪丹毒杆菌（G+）的电镜照片。B. 细菌结构的模式图
共同成分是肽聚糖，革兰氏阳性菌（G+）因细胞壁的肽聚糖含量极高，故对青霉素很敏感；革兰氏阴性菌（G-）由于肽聚糖含量很少，对青霉素不敏感
图 革兰氏阳性菌（Ａ）与革兰氏阴性菌（Ｂ）的细胞壁
细菌的细胞质膜除了具有选择性交换物质等功能外，膜上丰富的酶系，执行许多重要的代谢功能：如有氧呼吸；蛋白的合成与分泌；及细胞壁合成等某些细菌具有鞭毛，但其结构和运动机理与真核生物的鞭毛完全不同核糖体的沉降系数为70S。除了核糖体外，没有类似真核细胞的细胞器没有核膜围绕的典型的细胞核结构，但绝大多数细菌有明显的核区或称类核（nucleid）细菌的环状DNA在拟核蛋白（不同于组蛋白）的协助下进行了高效包装，但它没有真正的染色体结构
1. 细菌——（2）细菌基因组与遗传信息表达体系
细菌基因组很小，为环状DNA，一般有一个复制起始点细菌的DNA 复制、RNA 转录与蛋白质合成的结构装置在空间上没有分隔，可以同时进行细菌细胞内还存在可进行自主复制的更小的环状DNA 分子，称质粒（plasmid）
图1-5 细菌的复制、转录和翻译连续进行的示意图
原核生物的染色体与质粒
1. 细菌——（3）细菌的增殖
细菌以无丝分裂方式进行增殖，其速度非常快（大肠杆菌每20分钟繁殖一代，但其DNA复制需要40分钟）
一个细菌细胞分裂成两个子细胞是由一种名为FtsZ的蛋白质完成的。FtsZ与真核细胞的管蛋白是同源物，其功能类似于动物胞质分裂中的微丝。
图1-6 蓝藻A. 电镜下鱼腥藻（Anabaena）的超微结构示意图，显示细胞壁，细胞膜，类囊体和细胞外的胶质鞘等结构。B. 荧光显微镜下的丝状蓝藻鱼腥藻，红色细胞为正常的营养体细胞，蓝色细胞为具有固氮作用的异形胞。C. 鱼腥藻电镜超薄切片图片
（三）古核细胞（古细菌）
古细菌又称为古核生物（archaen），常发现于极端特殊环境中细胞壁：染色呈G+ 或G-，但没有胞壁酸和肽聚糖细胞质膜：由脂类与蛋白质构成，但却具有其独自的特征DNA 及其基因结构：DNA 为环状、有操纵子结构、大部分基因无内含子、有多顺反子mRNA 存在；DNA 和组蛋白结合成类似核小体结构；转录tRNA 和rRNA，甚至部分编码蛋白质的基因中有内含子；RNA 聚合酶为复杂多聚体；翻译起始的氨基酸为甲硫氨酸Met核糖体：是70S，但含有60种以上蛋白，数量介于真核细胞与真细菌之间，而且其中的rRNA 与蛋白质的性质更接近于真核生物
图1-7 古细菌的细胞膜脂A. 古细菌的膜脂中，烃链通常由20C 组成，并以醚键与甘油结合。B. 古细菌的脂双层膜，由双层C20 二乙醚组成（植烷醇甘油二乙醚），镶嵌有蛋白质。C. 嗜热古细菌的膜是由膜蛋白和C40 四乙醚（三联植烷醇二甘油四乙醚等）组成的单层膜，十分坚挺，能够对抗高温。D. 古细菌膜中常常含有一定量的非极性脂质，它们是鲨烯的衍生物
（四）原核细胞、古核细胞与真核细胞的比较
表1-1 三类细胞基本特征的比较
原核生物和真核生物在地球上已经共同生存了20多亿年，长期的共存，使两者之间形成了复杂的相互关系
图1-8 定殖于小鼠回肠末端的分节丝状菌（segmented filamentus bacterium）这种细菌能够刺激宿主T 辅助淋巴细胞Th17 的增殖，分泌IL-17 等细胞因子，加强宿主对致病菌的抵御能力
1. 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统2.以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递以表达系统3.由特异蛋白质分子装配构成的细胞骨架系统
（一）真核细胞的基本结构体系及其组装
2. 遗传信息传递与表达系统
（二）植物细胞与动物细胞
图1-9 动物细胞（A）和植物细胞（B）模式图
植物细胞细胞壁液泡叶绿体
四、病毒及其与细胞的关系
病毒是一类非细胞形态生命体病毒只是一种生物大分子复合体，不表现任何生命特征必须在细胞内繁殖并表现出生命特征以复制方式繁殖（生命活动）对抗生素不敏感，但对干扰素敏感
Influenza virus life cycle
（一）病毒与细胞的区别
病毒很小，结构极其简单，没有核糖体等任何细胞结构；不能独自进行任何代谢活动；必须在电子显微镜下才能清楚地看到遗传物载体为DNA 或RNA以复制和装配的方式进行增殖彻底的寄生性
图1-10 几种病毒结构的示意图A. 腺病毒，由DNA 和衣壳组成；B. 疱疹病毒，核衣壳外面包被一层脂双层囊膜；C. 烟草花叶病毒，一种RNA 病毒
（二）病毒及其在细胞内的增殖
图1-11 病毒在细胞中的增殖过程辛德毕斯病毒（Sindbis virus）是一种昆虫病毒，属披膜病毒科，由正20 面体的核衣壳和脂蛋白囊膜组成。示意图显示病毒在细胞质中繁殖的过程。电镜图片显示病毒出芽、释放的过程
病毒识别和进入细胞病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成病毒的装配、成熟与释放
（三）病毒与细胞在起源与演化中的关系
《细胞生物学》主要参考书
Mlecular Bilgy f the Cell. 6th
Essential Cell Bilgy. 5th
Cell and Mlecular Bilgy： Cncepts and Experiments. 8th
Mlecular Cell Bilgy. 8th
Becker's Wrld Of The Cell 9th
Lewin’s Cells. 3rd