细胞生物学思路整理 - 图文

绪论

细胞生物学(cell biology)是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程

它是现代生命科学中的重要基础前沿学科之一 1. 三个层次

显微水平（Microscopic Structure）：即整体水平。指肉眼看不到而在普通光学显微镜下的可见范围。如：染色体、线粒体、细胞核、核仁等。

亚显微水平(Submicroscopic Structure) ：亦称超微结构(Ultrastructure)，指普通光镜看不到而在电镜或其它工具看到的分子以上的结构。如：内质网膜、核膜、微管、微丝等。 分子水平：细胞结构的分子组成，及其在生命活动中的作用。 2.生命活动

包括：生长、发育、繁殖、遗传、变异、衰老、死亡、代谢、调控、分化等。

细胞生物学的主要研究内容

①生物膜与细胞器；②细胞信号转导；③细胞骨架体系；④细胞核、染色体及基因表达；⑤细胞增殖及其调控；⑥细胞分化及干细胞；⑦细胞死亡；⑧细胞衰老；⑨细胞工程；⑩细胞的起源与进化

1665年，英国的物理学家胡克用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为\\，这是人类第一次发现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁(图1-1)。胡克的发现对细胞学的建立和发展具有开创性的意义，其后，生物学家就用\一词来描述生物体的基本结构。

1674年，荷兰布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜(300倍左右)，并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。列文虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。

1838年，德国植物学家施来登(Mathias Schleiden)提出: 尽管植物的不同组织在结构上有着很大的差异，但是植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的。 ■1839年，德国动物学家施旺(Theodor Schwann)提出了细胞学说的两条最重要的基本原理∶①地球上的生物都是由细胞构成的; ②所有的生活细胞在结构上都是类似的。

■1855年，德国医生和病理学家魏尔肖(Rudolf Virchow)补充了细胞学说的第三条原理: 所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。

细胞学说的创立大大推进了人类对生命自然界的认识，有力地促进了生命科学的进步。恩格斯对细胞学说给予极高的评价，把它与进化论和能量守恒定律并列为19世纪的三大发明。因为细胞学说的提出解决了生命的共同起源，即生命的同一性问题。

现代完整的细胞学说的内容包括3点：

1.细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）；

2.细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）；

3.细胞只能通过细胞分裂而来。

1. 原生质理论的提出

– 原生质(protoplasm)(普金耶1840，冯·莫尔1846)；原生质理论(舒尔策1861)；原生质体(protoplast)

(Hanstein 1880)

2. 细胞分裂的研究

– 直接分裂；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)

细胞学与细胞生物学发展简史

– ①细胞的发现；②细胞学说的建立；③细胞学的经典时期；④实验细胞学时期；⑤细胞生物学学科

的形成与发展

细胞的统一性与多样性

第一节细胞的基本特征

一、细胞是生命活动的基本单位

（一）细胞是构成有机体的基本单位

? 人体内的细胞大约分为200 多种不同的类型，成年人大约含有1014 个细胞，刚出生的婴儿约由2×1012 个细

胞组成；人的大脑是由1012 个细胞构成的复杂体系

（二）细胞是代谢与功能的基本单位

有机体一切代谢活动最终要靠各种细胞来完成 （三）细胞是有机体生长与发育的基础

有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、分化与凋亡来实现的 （四）细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁

? 单细胞生物的繁殖表现为细胞一分为二

? 多细胞生物依靠细胞分裂形成特殊形式的生殖细胞——孢子或配子 ? 孢子萌发或配子结合为合子，是下一代生命的开始 ? 细胞核中的遗传信息指导下一代生命的构建 （五）细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点

? 生命是经过漫长的化学进化，由非生命的物质形成的 ? 含有遗传物质的原始细胞的形成，标志着生命的出现 细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系 ? 细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体 ? 细胞是高度有序的，具有自组装能力的自组织体系

二、细胞的基本共性

? 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

第二节原核细胞与古核细胞

整个生物界最基本的类群包括3个域：原核生物、古核生物和真核生物 一、原核细胞

? 没有典型核结构

? 包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝藻等 ? 大部分原核细胞主要遗传物质仅为一个环状DNA

? 细胞内没有以膜为基础的各种细胞器，也没有细胞核膜 ? 细胞体积一般很小，直径由0.2 至10 μm 不等

（衣原体（Chlamydia）是一类能通过细菌滤器，在细胞内寄生，有独特发育周期的原核细胞性微生物。过去认为是病毒，现归属细菌范畴。衣原体广泛寄生于人类、鸟类及哺乳动物。能引起人类疾病的有沙眼衣原体、肺炎衣原体、鹦鹉热肺炎衣原体。

立克次氏体（Rickettsia）为革兰氏阴性菌，是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。是介于细菌与病毒之间，而接近于细菌的一类原核生物。一般呈球状或杆状,是专性细胞内寄生物，主要寄生于节肢动物，有的会通过蚤、虱、蜱、螨传入人体、如斑疹伤寒、战壕热。

放线菌是一群革兰氏阳性、高( G + C) mol% 含量( >55% ) 的细菌。放线菌因菌落呈放线状而的得名。它是一个原核生物类群，在自然界中分布很广，主要以孢子繁殖，其次是断裂生殖。形态上与真菌相似的原核生物。抗生素的主要来源。）

二、最小最简单的细胞——支原体

? 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

? DNA均匀分布，没有核区，编码约482个基因 ? 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

三、原核细胞的两个代表类群 （一）细菌细胞

? 绝大多数细菌的直径大小在0.5～5.0 μm 之间 ? 绝大多数细菌有明显的核区或称类核（nucleoid），主要由一个环状DNA 分子盘绕而成 ? 除了核糖体外，没有类似真核细胞的细胞器。

? 进化过程中最成功的生命形式是什么？细菌，数量最多，分布最广。甚至有人认为地球上的生物可能是有

细菌的陨石带来的。

? 细菌的复制、转录和翻译同时进行

G﹢菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。

Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。

青霉素杀死细菌主要是抑制细菌胞壁内转肽酶等蛋白酶的活性，阳性菌含量高，敏感，阴性菌含量少，不敏感。 （二）蓝藻

蓝藻在生物进化早期，大量存在于海洋中，通过光合作用，改变了原始地球的大气，为生物进一步进化提供了条件。 图2-7 蓝藻A. 蓝细菌的细胞结构，类囊体组成同心环绕的囊膜，是光合作用光反应的场所。核区常常含有多个拷贝的环状DNA，所以蓝藻中的许多株系是多倍体（polyploid）。细胞中有许多内含物，如脂滴、聚磷酸盐颗粒、羧酶体（光合作用固定CO2 的酶）、蓝藻素（天冬氨酸和精氨酸的多聚体，储存N 元素）和气泡（由多列排成柱状的小气泡组成，外被蛋白质鞘，调节细胞在水中的位置）等。B. 荧光显微镜下的丝状蓝藻鱼腥藻（Anabaena ）红色显示细胞中叶绿素的自发荧光，蓝色显示被标记的细胞中的Ca2+。个体较大，具有固氮作用的异形胞呈蓝色，钙离子在异形胞分化中起重要的调控作用。鱼腥藻属项圈藻的一类。

四、古核细胞（古细菌）

? 古细菌又称为古核生物（archaeon），在各种环境中都有发现，极端环境中较多

＋－

? 古细菌形态多样，具有细胞壁，染色为G或G；细胞大小在0.1～15 μm 不等，分裂方式有二分分裂、出

芽等多种

? 古核生物细胞的形态结构与遗传结构装置和原核细胞相似，但有些分子进化特征更接近真核细胞

第三节真核细胞

一、真核细胞的基本结构体系

1. 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统 细胞器 线粒体 内质网 高尔基体 溶酶体 中心粒 主要功能 能量代谢 蛋白质和脂质合成，蛋白质修饰和折叠 蛋白质修饰和转运 清除垃圾和防御 有丝分裂