细胞生物学(终极版)

细胞生物学讲义细胞生物学讲义细胞生物学讲义-1-第一章为绪论1.1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。

细胞生物学的研究对象是细胞。

细胞分子生物学是当前细胞生物学发展的主要方向。

细胞生物学不同于细胞学主要表现在：第一，深刻性。

它从细胞的整体结构、超微结构和分子结构三个方面进行分析，并将细胞的生命活动与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。

二、细胞生物学的主要研究内容细胞核、染色体以及基因表达的研究；生物膜与细胞器的研究；细胞骨架体系的研究；细胞增殖及其调控；细胞分化及其调控；细胞的衰老与程序死亡；细胞的起源进化；细胞工程；（一）细胞核、染色体和基因表达的研究细胞核是遗传物质dna贮存的场所，也是遗传信息转录为mrna、rrna与trna的场所。

染色质与染色体是遗传物质的载体．核仁是转录rrna与装配核糖体亚单位的具体场所。

核膜与核孔复合体是核质之间物质交换与信息交流的结构。

而现代细胞生物学的核心课题之一就是研究染色体结构动态变化与基因表达及其调控的关在细胞和分子水平上，它是细胞生物学、遗传学和发育生物学中最活跃和最热门的话题。

（2）生物膜与细胞器的研究生物膜是细胞结构的重要基础，大部分细胞器(包括核膜)都是以生物膜为基础构建的。

生物膜的主要功能是进行细胞内外物质与信息的交换，也具有对细胞内外因子识别的功能。

生物膜的研究义是研究细胞器结构与功能的基础。

细胞器的研究历来是认识细胞结构与功能的重要组成部分。

线粒体和叶绿体结构与换能机制的研究已很深入。

内质网、高尔基体与溶酶体功能的研究也增添了许多新的知识(三)细胞骨架体系的研究细胞骨架的广义概念应包括细胞质骨架和核骨架。

由于细胞骨架在维持细胞形态和维持细胞内部结构合理布局方面起着重要作用，因此细胞骨架系统的研究越来越受到重视。

细胞生物学目录第一章绪论第二章细胞生物的研究方法和技术第三章质膜的跨膜运输第四章细胞与环境的相互作用第五章细胞通讯第六章核糖体和核酶第七章线粒体和过氧化物酶体第八章叶绿体和光合作用第九章内质网，蛋白质分选，膜运输第十章细胞骨架，细胞运动第十一章细胞核和染色体第十二章细胞周期和细胞分裂第十三章胚胎发育和细胞分化第十四章细胞衰老和死亡第一章绪论1.原生质体：被质膜包裹在细胞内的所有的生活物质，包括细胞核和细胞质细胞质：细胞内除核以外的原生质，即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分原生质体：除去细胞壁的细胞2.结构域：生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域3.装配模型：模板组装，酶效应组装，自组装4.五级装配：第一级,小分子有机物的形成第二级，小分子有机物组装成生物大分子第三级,由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构第四级,由生物大分子组装成具有空间结构和生物功能的细胞器第五级，由各种细胞器组装成完整细胞6.支原体：目前已知的最小的细胞第二章细胞生物的研究方法和技术1.显微镜技术：光镜标本制备技术、2.光镜标本制备技术步骤：样品固定、包埋与切片、染色3.电子显微镜种类：透射电子显微镜，扫描电镜，金属投影，冷冻断裂和冷冻石刻电镜，复染技术，扫描隧道显微镜4.细胞化学技术：酶细胞化学技术，免疫细胞化学技术，放射自显影5.细胞分选技术：流式细胞术6.分离技术：离心技术，层析技术，电泳技术第三章质膜的跨膜运输1.细胞功能：外界与通透性障碍，组织和功能定位，运输作用，细胞间通讯，信号检测2.膜化学组成：膜脂，膜糖，膜蛋白3.膜脂的三个种类：磷脂，糖脂，胆固醇4.脂质体用途：用作生物膜的研究模型，作为生物大分子与药物的运载体5.膜糖功能：细胞与环境的相互作用，接触抑制，信号转导，蛋白质分选，保护作用。

6.膜蛋白类型：整合蛋白，外周蛋白，脂锚定蛋白7.膜蛋白功能：运输蛋白，酶，连接蛋白，受体（信号接受和传递）8.不对称性的研究方法：冰冻断裂复型，冰冻蚀刻9.膜流动性研究方法：质膜融合，淋巴细胞的成斑成帽效应，荧光漂白恢复技术10.膜流动性的重要性：酶活性，信号转导，物质运输，能量转换，细胞周期11.影响膜脂流动性的因素：脂肪酸链，胆固醇，卵磷脂/鞘磷脂比值12.影响膜蛋白流动的因素：整合蛋白，膜骨架，细胞外基因，相邻细胞，细胞外配体、抗体、药物大分子13.膜骨架的主要蛋白：血影蛋白，肌动蛋白和原肌球蛋白，带4.1蛋白，锚定蛋白14.转运蛋白质包括：载体蛋白，通道蛋白15.协同运输的方向：同向协同，反向协同第四章细胞与环境的相互作用1.细胞表面结构：细胞外被、膜骨架、胞质溶胶2.细胞外被功能：连接，细胞保护，屏障3.糖萼：由细胞表面的碳水化合物形成的质膜保护层，又称为多糖包被。

细胞生物学教案第一章绪论第一节细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科1.细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学2.细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。

二、细胞生物学的主要研究内容1. 细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。

2.生物膜与细胞器的研究膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。

3.细胞骨架体系的研究胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要.性。

4.细胞增殖及调控控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。

5.细胞分化及调控一个受精卵如何发育为完整个体的问题。

（细胞全能性）6 .细胞衰老、凋亡及寿命问题。

7.细胞的起源与进化。

8.细胞工程改造利用细胞的技术。

生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。

目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓 21 世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程1方面。

三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1.染色体 DNA 与蛋白质相互作用关系；2.细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；3 .细胞信号转导的研究；4 .细胞结构体系的装配。

第二节细胞生物学发展简史一细胞生物学研究简史1.细胞学创立时期 19 世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；2.细胞学经典时期 20 世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期；3.实验细胞学时期（1900—1953）；4.分子细胞学时期（1953 至今）。

总过程概括为：细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展（1665）（1838—1839）（1892）（1965）R.Hooke Schleiden、Schwann Hertiwig DeRobertis二、细胞的发现（discovery of cell）以及细胞学说的建立及其意义（The cell theory）1.1838 年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（Beitrage zur Phytogenesis）.2.1839 年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了2《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文，论证了所有动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。

对细胞代谢、并指导蛋白质的合成，储存、细胞核：复制及转录的场所，是细胞遗传物质DNA 结构完整的细胞核存是细胞生命活动的控制中心。

生长、分化及繁殖等有重要的调控作用，在于间期细胞中，包括核膜、核纤层、染色质、核仁和核骨架等部分。

细胞周期指连续进行分裂的细胞从上一次分裂结束开始到下一次分裂结束为止所细胞周期：(G1一个完整的细胞周期包括分裂间期称为细胞周期，也称为细胞增殖周期。

经历的全过程， )。

期期)与分裂期(M期、S期和G2细胞分化：是指由受精卵产生的同源细胞所形成的在形态结构、生理功能及生化特征方面产生稳定性差异的另一类细胞的过程。

细胞衰老：是细胞在其生命过程中发育到成熟后，随着时间的增加所发生的在形态结构和生理功能方面出现的一系列慢性、进行性、退化性的变化。

细胞骨架：是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤维构成，包括微管、微丝和中间纤维。

细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。

细胞全能性：是指单个细胞在一定条件下可发育分化成一个完整个体的潜在能力。

全能性细胞应该具有正常完整的基因组，可以表达基因组中任何基因，发育分化形成该个体的任何种类的细胞。

细胞外基质：是细胞分泌的存在于细胞外空间由蛋白质和多糖构成的网络胶体机构体系。

机制中的蛋白质可分为两类，一类起结构作用，如胶原和弹性纤维；另一类起粘合作用，如纤连蛋白和层粘连蛋白。

核骨架：又称核基质，是充满间期细胞核的、由非组蛋白组成的纤维网架结构。

核骨架在真核细胞染色体的空间构建、基因表达调控、DNA复制、损伤修复、RNA转录以及转录后的加工和运输过程中都起着极为重要的作用。

核纤层：是紧贴内核膜的一层高电子密度纤维蛋白网，广泛存在于高等真核细胞中，内连核骨架，外接中间纤维，由此构成的网架结构体系存在于整个细胞核与细胞质。

核纤层的厚度随细胞种类的不同而呈现差异，在多数细胞中，其厚度在10-20nm之间。

细胞生物学知识点总结细胞生物学是研究细胞的结构、功能、生命活动规律及其与环境相互关系的学科。

以下是对细胞生物学一些重要知识点的总结。

一、细胞的基本结构细胞由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。

细胞膜是细胞的边界，具有选择透过性，能够控制物质进出细胞。

它主要由磷脂双分子层和蛋白质组成，还包含少量的糖类。

细胞质是细胞膜以内、细胞核以外的部分，包含细胞器和细胞溶胶。

细胞器种类繁多，其中线粒体是细胞的“动力工厂”，通过有氧呼吸为细胞提供能量；叶绿体是植物细胞进行光合作用的场所；内质网分为粗面内质网和光面内质网，与蛋白质合成、脂质代谢等有关；高尔基体主要参与细胞分泌物的加工和运输；溶酶体含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌；核糖体是合成蛋白质的场所；中心体存在于动物和某些低等植物细胞中，与细胞的有丝分裂有关。

细胞核是细胞的控制中心，包含核膜、核仁、染色质等结构。

染色质主要由 DNA 和蛋白质组成，在细胞分裂时会高度螺旋化形成染色体。

二、细胞的物质输入和输出物质跨膜运输有被动运输和主动运输两种方式。

被动运输包括自由扩散和协助扩散，不需要消耗能量。

自由扩散是指物质从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧转运，如氧气、二氧化碳等气体分子的扩散。

协助扩散则需要载体蛋白的协助，例如葡萄糖进入红细胞。

主动运输是指物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白和能量，常见的如小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。

此外，还有胞吞和胞吐作用，用于大分子物质进出细胞。

三、细胞的能量供应和利用细胞呼吸是细胞能量供应的重要方式，包括有氧呼吸和无氧呼吸。

有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖分解为丙酮酸和少量H，释放少量能量；第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和水反应生成二氧化碳和H，释放少量能量；第三阶段在线粒体内膜上进行，H与氧气结合生成水，释放大量能量。

无氧呼吸在细胞质基质中进行，分为两种类型，一种产生酒精和二氧化碳，如酵母菌；另一种产生乳酸，如乳酸菌。