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(3)细胞只能通过细胞分裂而来。
2、细胞学的经典时期
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
1883年VonBeneden和Boveri发现了中心体;
1894年Altmann发现了线粒体;
1898年Golgi发现了高尔基体,并用他的名字来命名。
3、细胞学的形成和细胞学的分支
赫特维希(O.Hertwig)于1892年发表了《细胞与组织》的著名著作,这一著作标志着细胞学(Cytology)作为一门独立的生物学科的建立。
Wilson,E.B.于1896年发表了名为《发育和遗传中的细胞》一书,(TheCellinDevelopmentandHeredity),成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。
1925年,这本书的第二版问世,第二版中发表了Wilson绘制的一幅细胞模式图,这幅图是细胞学史上第二个具有代表意义的细胞模式图(光学显微镜下的细胞模式图)。
(三)电镜下的细胞和细胞生物学的兴起
显微镜的分辨力(resolution)即分辨能力,分辨力取决于入射光的波长,入射光波长越短,显微镜分辨本领越高。
1933年,德国科学家Ruska(鲁斯卡)在西门子公司(Siemens)设计制造出世界上第一台电子显微镜,
Brachet,J(布拉舍)于1961年绘制了一幅细胞模式图,成为细胞学史上第三幅细胞模式图。
[Hooke(1665年)第一幅、Wilson(1925年)第二幅、Brachet(1961年)第三幅]
1953年沃森(Wstson)和克里克(Crick,F.H.)发现了DNA分子双螺旋结构。
细胞生物学(Cellbiology)提出者DeRobertis,于1965年将其原著的《普通细胞学》更名为《细胞生物学》出版,这标志着细胞生物学新学科的诞生。
细胞生物学与细胞学不同之处:
A:
深刻性;
B:
综合性。
(四)现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现
上世纪50年代,对细胞质基质的结构尚不了解,认为各种细胞器是悬浮在溶液状基质中;
60年代,电镜标本固定技术改进,人们发现基质中有微管、微丝的存在;
70年代,由于使用了高压电镜,人们看到了细胞的立体结构,又发现基质中除了有微管微丝外,还有网架状的微梁网架,或称微梁系统。
至此,人们发现细胞质基质中具有一定秩序的立体空间结构──“细胞骨架”(cytoskeleton)
Darnell等人于1986年提出了“分子细胞生物学”的概念(molecularcellbiology)
细胞生物学主要经历了四个发展阶段:
1、细胞的发现(1665年R.Hooke;
1675年Leeuwenhoke)
2、细胞学说的创立和细胞学的形成(1838年Schleidon;
1839年Schwann)
3、细胞生物学的出现(1965年DeRobertis)
4、分子细胞生物学的兴起(1986年Darnell)
5、信息细胞生物学的来临
cell──cytology──cellbiology──molecularcellbiology-----informationalcellbiology
三、细胞生物学的发展现状和发展前景
生物工程一般包括四类:
遗传工程(基因工程),细胞工程,酶工程和发酵工程。
细胞工程(cellengineering)是在细胞水平上的生物工程
细胞工程最早最成功的一个例子就是单克隆抗体技术(McAb),简称单抗。
所谓单抗技术是来自一个杂交瘤细胞的细胞株所产生的抗体。
单抗技术的发明人为英国免疫学家Milstein和当时还是博士后的青年科学家Kohler,他们于1975年完成这项技术,1984年获诺贝尔医学奖。
细胞生物学的另一个重要应用就是现在非常时髦的转基因动物或转基因植物研究,这项技术的根本目的在于改良生物品种性状或利用转基因生物体生产对人类有经济价值的蛋白质产品。
补充部分-细胞生物学研究方法
一、光学显微镜
(一)普通显微镜
普通显微镜主要结构为三部分:
(1)光学放大系统:
包括目镜和物镜;
(2)照明系统:
包括光源、折光镜和聚光器;
(3)支架和机械系统。
分辨力(resolution):
是指显微镜将物体放大成像后,能将物体相近两点分辨清楚的距离极限。
D代表分辨力:
D=0.61/N.A.
其中:
代表光波波长;
N.A.为镜口率,也称数字孔径。
N.A.=NSin/2(NumericalAperture)
从公式中可以看出,镜口率与N和Sin/2成正比,通常我们用的介
物镜镜口
质为空气,N=1;
油镜用的香柏油N=1.515;
一般不能再提高介质折射率,
而镜口角最大也不能超过1800,所以Sin/2的最大值小于1;
那么根据
这些数值推算,普通显微镜的最小分辨距离不会小于0.2um,所以通常认
为光镜的分辨力极限为0.2um,放大倍数最高为1000倍。
标本一点
第二章细胞的基本概念第三章细胞的化学组成
一、细胞的基本概念
1、细胞概念
细胞一词是由罗伯特.胡克(R.Hooke)于1665年提出的。
细胞概念:
细胞是有膜包围的,能进行独立繁殖的最小原生质团,同时细胞是生命活动的基本单位。
支原体是生物界目前发现的最小细胞,最小直径仅为0.1um。
病毒只能称为“半生命”。
原生质概念:
原生质是具有生命现象的细胞活物质,指构成细胞的全部生活物质。
原生质体(protoplast):
由脂双层膜包围着原生质的活细胞。
也有这样说的原生质体是除去全部细胞壁的“细胞”,或是一个为脂膜所包围的裸露“细胞”。
细胞的基本构成
纤毛、鞭毛
质膜外结构
细胞细胞壁
细胞膜细胞器
原生质(体)细胞质
细胞核细胞质基质
细胞质概念:
细胞质是指细胞核与细胞膜之间的原生质。
细胞器(organelle):
凡是在光学和电子显微镜下能够分辨出的,具有一定形态特点,执行特定功能的结构,称为细胞器。
如线粒体和叶绿体。
细胞质中除了细胞器以外的物质称为基质(cytoplasmicmatrix)。
2.细胞的基本共性
细胞进行生命活动的最基本要素:
(结构共性)
(1)一套基因组;
(2)一层细胞膜;
(3)一套完整的代谢系统。
细胞区别于无机界的主要特征:
(1)结构上具有自我装配的能力;
(2)生理活动中具有自我调节的能力;
(3)增殖上具有自我复制的能力
细胞中的四大类有机化合物:
(化学成分共性)
(1)糖类:
单糖:
主要作用是提供能源;
多糖:
主要作用有二:
一是作为食物贮存方式,二是参加结构组成。
(2)脂类:
细胞中脂类化合物种类较多,如脂肪、脂肪酸、磷脂、糖脂、鞘脂等,磷脂又称双性脂类。
(3)蛋白质:
氨基酸多肽链蛋白质
(4)核酸:
分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)
除了上述这四种有机物以外,细胞中还有大量的无机分子──水和无机盐等。
细胞中的水分子有两种存在形式游离水
结合水
组成细胞的最基本元素为C、H、O;
其余的元素还有:
N、S、P、Ca、N、K、Fe等;
任何生物分子都离不开C、H、O;
N、S等元素是组成蛋白质的主要成分;
P元素在脂类分子中经常存在。
二、细胞的分类
1、细胞分类:
经典分类学动物界、植物界
1925年,Chatton把细菌、蓝藻等细胞核没有膜包围的生物称为原核生物;
60年代HansRis(H.Ris)将细胞划分为原核细胞(procaryoticcell)
真核细胞(eucaryoticcell)
原核生物:
由原核细胞构成的生物称为原核生物;
生物划分
真核生物:
由真核细胞构成的生物称为真核生物。
2.原核细胞与真核细胞的区别
原核细胞与真核细胞的差异主要有两方面结构与功能上的差异
遗传装置及基因表达方式的差异。
(1)结构上的差异
A:
原核细胞没有膜包围的细胞核,而真核细胞的细胞核是有膜包围的;
B:
真核细胞有内膜系统、及内膜系统演变的细胞器,原核生物没有内膜系统;
C:
真核细胞有细胞骨架,原核细胞没有。
(2)遗传装置及基因表达调控方式的差异:
A基因结构:
原核细胞DNA环状,一个,DNA裸露或与少量蛋白质结合;
真核细胞DNA线状,多个,DNA与多种蛋白质结合成核小体结构。
真核细胞:
DNA+组蛋白核小体染色质染色体
B基因表达调控:
原核细胞:
DNA没有或很少有重复序列,均为编码序列;
真核细胞:
DNA有重复序列,内含子(intron)与外显子(exon)相间排列
内含子为DNA中不编码蛋白质的序列
外显子为DNA中编码蛋白质的序列
基因exonintron(DNA)
转录切掉切掉(mRNA)
翻译(蛋白质)
三、原核生物(procaryoticcell)
最主要特征是没有由膜包围的细胞核,遗传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中,这些区域与细胞质之间没有核膜隔开,所以一般把这种区域称为类核(nucleoid)又称拟核。
原核细胞主要形态特征:
1、细胞膜:
单位膜,约10nm厚,暗─亮─暗形式,没有内膜系统。
2、类核:
遗传物质集中区域,为一裸露环状DNA分子。
3、细胞质:
没有内膜系统、细胞器(核糖体除外)。
4、细胞壁:
肽聚糖等成分构成
四、真核细胞(eucaryoticcell)
(一)电镜下真核细胞结构:
1、质膜:
即细胞膜,为暗─明─暗三层结构的单位膜。
2、细胞核:
a.核膜:
双层核膜
b.遗传物质:
c.核仁:
一或多个核仁
d.核质:
核基质,内有核骨架。
有各种细胞器
由纤维素组成。
(二)真核细胞的三大结构体系:
1、生物膜系统:
以磷脂和镶嵌蛋白质构成的膜系统
2、遗传信息表达结构系统:
DNA─prRNA─pr;
信息表达包括DNA复制、转录与蛋白质翻译
3、细胞骨架体系:
(celluarskeletonsystem)
微管、微丝及微梁系统等构成的网架系统,细胞骨架又分为胞质骨架与核骨架。
(三)动、植物细胞比较
植物细胞中的叶绿体、液泡及细胞壁是动物细胞所没有的;
动物细胞的中心体、溶酶体是植物细胞所没有的。
五、细胞的形状和大小
1、细胞的形状
红血细胞为双面凹的圆盘状,表面积大,有利于O2和CO2交换;
神经细胞具有传导作用,有很长的突起;
保卫细胞,呈半圆形,两个半月形细胞围城一个气孔。
2、细胞的大小
A生物体各种细胞体积差别很大
B细胞的大小与生物体体积无关,即“细胞体积的守恒定律”
C细胞体积的极限问题:
细胞不可以无限制的小或者无限制的大
六、病毒
1、病毒分类:
按宿主分为:
动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)
按核酸类型分为:
DNA病毒和RNA病毒
病毒大多由核酸芯子外包以蛋白质外壳组成。
有的病毒只由核酸构成,没有蛋白质外壳,称为类病毒(viroid),
只由蛋白质构成的病毒,这种蛋白质具感染能力,被命名为朊病毒(prion)。
据此,病毒又分为:
真病毒、类病毒和朊病毒三大类。
2、病毒生活周期
病毒的增殖又称复制,必须利用宿主代谢系统进行
七、酶是生物特有的催化剂,但不是生物中唯一的催化剂,还存在Ribozyme
了解基因组学、蛋白质组、蛋白质组学、功能蛋白质组学的概念
第四章质膜和细胞表面
质膜的分子结构及化学组成
一、质膜的结构模型:
1、双分子片层模型(Bimolecularleafletmodel)
2、单位膜模型(Unitmembranemodel)
单位膜的定义是?
3、流动镶嵌模型。
流动镶嵌模型强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。
主要内容:
(1)脂类分子成双分子层排列,构成膜的骨架,是膜的基质;
(2)蛋白有的插入膜中成为整合蛋白,有的附着于细胞表面成为周边蛋白,并且表现出分布的不对称性
(3)膜不是静止的,而是处于流动变化之中。
反应质膜流动性的几个实验:
(1)细胞融合实验
(2)淋巴细胞的成班成帽实验(3)凝集素的凝集实验
二、膜流动性的控制因素:
1、膜脂分子的运动方式:
A侧向扩散B旋转运动C摆动D翻转运动E旋转异构F伸缩振荡
2、膜蛋白的运动性(proteinmobility):
A侧向扩散B旋转运动
3、影响膜脂流动性的因素:
A脂肪酸链的不饱和程度B脂肪酸链的长度C胆固醇/磷脂的比例D卵磷脂/鞘磷脂E其他因素
4、膜脂的相变温度(定义)
5、膜蛋白的存在形式
整合蛋白(定义)
周边蛋白(定义)
脂锚蛋白
6、膜的不对称性表现在哪些方面?
7、质膜的分子结构特点及质膜的功能
化学组成:
膜脂(包括磷脂、糖脂、胆固醇等);
膜蛋白(包括整合蛋白、周边蛋白、脂锚蛋白)
存在关系:
膜脂构成骨架,膜蛋白镶嵌存在
特性:
流动性、不对称性、镶嵌性、蛋白极性
质膜的功能:
A为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境
B选择性物质运输
C提供细胞识别位点,完成细胞内外信号的跨膜传递
D提供酶结合位点,使酶促反应高效有序地进行
E介导细胞间及细胞与细胞外基质间的连接
F参与形成细胞表面特化结构
8、细胞质膜中的膜蛋白的生物学功能
A受体蛋白:
受体介导的内吞;
信号转导
B酶:
催化功能
C运输蛋白:
离子通道,载体蛋白
D抗原:
与抗体发生特异性反应
E跨膜蛋白:
膜整合蛋白、钙粘蛋白家族蛋白等在细胞连接中发挥重要作用。
9、质膜流动性的生物学意义?
见ppt
细胞外被
1、细胞外被(定义)
2、质膜的许多功能与细胞外被有关,如:
细胞识别、血型抗原、酶活性
细胞连接(CellJunction)(定义)
1、按功能分为三类:
封闭连接、锚定连接、通讯连接
2、封闭连接、锚定连接和通讯连接各包括哪几种连接方式,各自的结构特点及功能是什么?
3、间隙连接的结构特点及功能
4、隔状连接
5、桥粒、半桥粒、粘合带、粘合斑、
6、胞间连丝
质膜的特化结构
一、微绒毛(Microvilli),结构:
(图4-47),功能:
扩大表面积,其类似结构:
微刺和丝足
二、褶皱(Ruffle)-细胞表面的扁形突起,与吞饮有关
三、圆泡(Bleb)——细胞表面泡状突起,多出现在M和G1期,微绒毛、圆泡在细胞周期中的变化:
M晚期、G1期——S期————G2——M期
圆泡多表面平滑微绒毛逐渐增多
四、内褶(Infolding):
向内扩大表面积。
五、纤毛和鞭毛(Cilia,Flagella)(细胞骨架一章中讲)
第五章质膜与物质运输
一、膜泡运输(Transportbyvesicleformation)的定义:
内吞作用(Endocytosis),外排作用(Exocytosis),两者总称为吞排作用(Cytosis)。
(一)吞噬作用(Phagocytosis)、胞饮作用(Pinocytosis)和穿胞运输的定义
(二)受体介导内吞(Receptor-mediatedendocytosis):
1、定义:
2、内吞过程(图4-57),参与此过程的两种蛋白:
成笼蛋白(Clathrin)和衔接蛋白(Adaptin)。
3、例据:
胆固醇的吸收,低密度脂蛋白(Low-densitylipoprotein)
(三)胞饮小泡在细胞内的命运A
B
C
二、穿膜运输(Transmembranetransport)
(一)、物质穿膜的特点:
1、通透性和通透系数,2、影响物质通透性的因素。
(二)、物质穿膜运输的类型:
被动运输(Passivetransport)和主动运输(activetransport);
参与物质穿膜运输的蛋白:
载体蛋白(Carrierprotein)和通道蛋白(Channelprotein)。
1、简单扩散(Simplediffusion);
2、协助扩散;
3、主动运输4、初级主动运输5、次级主动运输6、同向协同运输7、反向协同运输
上述名词的定义需全面掌握
(三)、离子泵(定义):
Na+-K+泵;
,钙泵
(四)主动运输的能量来源有哪些途径,请你分别举例说明?
1、ATP驱动的主动运输
Na+-K+泵
2、次级主动运输,利用膜内外的Na+、H+浓度差造成的电化学势能,即间接利用ATP的主动运输
如细胞对葡萄糖的吸收
第六章细胞外基质(Extracellularmatrix)
*定义:
细胞外基质
*与细胞外被的不同之处
第一节细胞外基质的组分
凝胶样基质:
成分-多糖:
糖胺聚糖、蛋白聚糖
细胞外基质结构作用:
胶原、弹性蛋白
纤维网架:
成分—纤维蛋白
粘合作用:
纤连蛋白、层黏连蛋白
一.多糖的结构与功能
(一)、糖胺聚糖:
透明质酸、硫酸软骨素和硫酸皮肤素、硫酸类肝素和肝素、硫酸角质素。
(透明质酸的作用:
抵御压力、填充物的作用、润滑作用、伤口愈合等)
注意区分透明质酸与其他糖胺聚糖的区别
(二)、蛋白聚糖—除透明质酸外的糖胺聚糖与蛋白共价结合形成的高分子复合物。
(图5-4)。
蛋白聚糖功能:
1、渗滤作用;
2、细胞间化学信号传递
3、调节分泌蛋白的活性
4、细胞表面的辅助受体
二.纤维蛋白
(一)、胶原(Collagen)(图5-19),胶原纤维的合成及组装过程。
(二)、弹性蛋白(图5-9):
作用—使组织具有弹性。
(三)、起粘合作用的纤维蛋白
1、纤连蛋白(Fibronectin——糖蛋白。
与细胞结合的RGD序列。
其功能:
(1)介导细胞与其它细胞外基质结合。
(2)对细胞迁移具有导向作用。
2、层粘连蛋白(Laminin)(5-18)—为基膜的主要成分。
3、基膜(BasalLaminae)的定义、分子结构和功能:
(1)结构;
(2)功能——A:
上皮与结缔组织之间的结构连接。
分子筛滤作用。
C细胞筛选作用。
D:
组织再生。
E细胞导游
4、RGD序列:
三.细胞外基质与膜整联(连)蛋白的相互作用
(一)、膜整联(连)蛋白(Integrin)的分子结构
(二)、膜整联(连)蛋白的功能:
1、细胞外基质与细胞骨架连接的桥梁
2、激活细胞反应
3、激活细胞内的信号转导途径
第二节植物细胞壁
主要成分:
纤维素。
第三节细菌的细胞壁
N-乙酰胞壁酸(NAM);
N-乙酰葡糖胺(NAG)
第七章内质网和核糖体
*概念:
1、胞质溶质;
2、内膜系统(Endomembranesystem);
3、半自主性细胞器。
第一节细胞质溶质
1.胞质溶质的基本属性及功能(见ppt)
第二节内质网(EndoplasmicReticulum)
微粒体(定义)
一.内质网的结构(见图3-3和6-8)
糙面内质网(RoughEndoplasmicReticulum)—RER,光面内质网(SmothEndoplasmicReticulum)—SER(标志酶为细胞色素P450)。
二、化学成分:
磷脂+蛋白质
1、NADH—cytC,2、NADH—cytb5(两种电子传递系统),SER有cytP450
三、内质网的功能:
1.RER的功能:
(1)进行蛋白合成;
(2)合成蛋白的修饰与加工;
(3)膜的生成;
(4)物质运输。
SER的功能:
(1)合成脂类;
(2)解毒;
(3)糖原代谢(4)贮积钙离子
四、KDEL序列(定义)
五、内质网的来源:
细胞分裂时ER大体上平分为二,然后进行扩增。
六、内质网与高尔基体分别发生的糖基化类型及比较
第三节核糖体(Ribosome)
一、结构:
直径一般为15-20nm
二、化学组分及6个与蛋白质合成有关的活性位点
三、核糖体亚基是如何形成组装的?
1、主体成分为蛋白和rRNA,其中rRNA是组成亚单位的核心,蛋白可分批先后装配上去。
2、核糖体蛋白为胞质游离核糖体上合成,经核孔复合体进入细胞核中的核仁部位
3、28s、18s、5.8srRNA在核仁组织区转录剪切;
5srRNA在非核仁组织区转录生成
4、核糖体蛋白和rRNA组装成RNP,成熟后经核孔复合体运出细胞核到胞质中。
四、蛋白合成过程中核糖体大亚基为肽基转移酶中心,小亚基为解码中心;
催化肽键形成的是核糖体大亚基中的rRNA
五综合:
内质网和核糖体是细胞的加工车间,高尔基体是物流中心,谈谈你的理解.
A内质网和游离核糖体上分别合成哪几类蛋白,各有如何特点
B膜的生成
C脂类的合成
D高尔基体在物质运输中的分拣
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