第03章_细胞结构与细胞通讯(1)

Brewster’s microscope
Ernst Abbe
显微镜： 显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史（光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍） 显微镜的发明史（光学显微镜的最大放大倍率约为 的最大放大倍率约为 倍
1932年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了相差显微镜（phase contrast 年 荷兰籍德国人 成功设计了相差显微镜（ 成功设计了相差显微镜 microscope) ，并由 并由Zeiss工厂制成，因而获得 工厂制成， 工厂制成 因而获得1953年度诺贝尔物理学奖 年度诺贝尔物理学奖 相差显微镜可以观察未经染色的标本和活细胞，其原理是把透过标本的 相差显微镜可以观察未经染色的标本和活细胞， 未经染色的标本 可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度， 可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种 结构变得清晰可见
细胞核是真核细胞的控制中心
核被膜与核纤层
核孔（nuclear pore）：直径约50-100 nm，数目几千至上百万个，是大 核孔（ ） 直径约 ，数目几千至上百万个， 分子（蛋白质和 选择性通道 分子（蛋白质和RNA）出入细胞核的选择性通道（importin & exportin） ）出入细胞核的选择性通道（ ）
根尖组织中的高尔基体（ 根尖组织中的高尔基体（TEM） ）
花粉（ 花粉（SEM） ）
分级分离技术用于研究活的样本 分级分离技术用于研究活的样本
细胞的分级分离（ 细胞的分级分离（fractionation） ）
获得高纯度的各类细胞器 步骤： 步骤： 匀浆： 匀浆：将细胞打碎 离心： 离心：把其中的各种细胞器分开
Robert Hooke
显微镜： 显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史
1673年起，荷兰人A. van Leeuwenhoek一生中制作了 年起，荷兰人 一生中制作了400多台显微镜，最 多台显微镜， 年起 一生中制作了 多台显微镜 高的放大倍数达到200～300倍。第一个看到活细胞，第一个观察细菌和 ～ 活细胞， 细菌和 高的放大倍数达到 倍 第一个看到活细胞 第一个观察细菌 原生动物
F. Zernike
显微镜： 显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史（电子显微镜的最大放大倍率超过300万倍） 万倍） 显微镜的发明史（电子显微镜的最大放大倍率超过 的最大放大倍率超过 万倍
1932年，德国人M. Knoll和E.A.F. Ruska描述了一台最初的电子显微镜， 年 德国人 和 描述了一台最初的电子显微镜， 描述了一台最初的电子显微镜 1940年美国和德国制造出分辨力为 年美国和德国制造出分辨力为0.2 nm的商品电镜 年美国和德国制造出分辨力为 的商品电镜 1981年，瑞士人G. Binnig和H. Rohrer发明了扫描隧道显微镜而与电镜发 年 瑞士人 发明了扫描隧道显微镜 和 发明了扫描隧道显微镜而与电镜发 明者Ruska同获 同获1986年度诺贝尔物理学奖 明者 同获 年度诺贝尔物理学奖
细胞核是真核细胞的控制中心
染色质（ 染色质（chromatin）的组成 ）
DNA 碱性蛋白（组蛋白， 相结合， 碱性蛋白（组蛋白，histone）：与DNA相结合，共五种 ） 相结合 蛋白 非组蛋白：种类多， DNA聚合酶 RNA聚合酶等 聚合酶、 非组蛋白：种类多，如DNA聚合酶、 RNA聚合酶等 少量RNA 少量
第三章
细胞结构
与
细胞通讯
显微镜： 显微镜：打开微观世界大门的钥匙
人眼的分辨力仅有 人眼的分辨力仅有0.1 mm 的分辨力仅有 显微镜的发明为细胞的发现奠定了基础， 显微镜的发明为细胞的发现奠定了基础，没有显微镜就不可能 有细胞学诞生 显微镜的发明史
1590年，荷兰眼镜制造商J. Janssen和Z. Janssen父子制作了第一台复式显 年 荷兰眼镜制造商 和 父子制作了第一台复式显 微镜（ 物镜和目镜） 它的放大倍数是3～ 倍 微镜（有物镜和目镜），它的放大倍数是 ～10倍
超 速 离 心 机 （ ultracentrifuge ） ： 转 速 可 达 130,000 r/min ； 离 心 力 可 达 1,000,000×g × 沉降系数S：表示分子超速离心时的沉降行为； 越大 越大、 沉降系数 ：表示分子超速离心时的沉降行为；S越大、分子越大 离心3 如：150,000×g离心 h，得到核糖体沉淀，上清液为细胞溶胶 × 离心 ，得到核糖体沉淀，
Zaccharias Janssen
显微镜： 显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史
1665年，英国人R. Hooke用自己设计与制造的显微镜（放大倍数40～140 年 英国人 用自己设计与制造的显微镜（放大倍数 ～ 用自己设计与制造的显微镜 观察了软木的薄片，第一次描述了植物细胞的构造， 倍）观察了软木的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁 文cella来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室 来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室
内膜系统 细胞质 细胞膜 细胞壁 繁殖方式
真核细胞的结构
动物细胞
植物细胞
真核细胞的结构
细胞核 细胞质和细胞器 细胞壁和细胞膜
真核细胞的结构
细胞核 细胞质和细胞器 细胞壁和细胞膜
细胞核是真核细胞的控制中心
一切真核细胞都有完整的细胞核 除哺乳动物的红细胞和维管植物的筛管细胞 哺乳动物的红细胞和维管植物的筛管细胞 红细胞和维管植物的 大多数细胞是单核的 细胞核在细胞的代谢、生长和分化中起重要作用 细胞核在细胞的代谢、生长和分化中起重要作用 代谢 细胞控制中心： 细胞控制中心：遗传物质主要位于细胞核 细胞核包括： 细胞核包括： 核被膜、核基质、染色质和 核被膜、核基质、染色质和核仁
真核细胞
大多数较大（10-100 µm） 有双层膜包围
环状裸露DNA或者结合少量蛋白质 线状DNA，与蛋白质结合成染色质 DNA复制转录翻译同一时间地点进行 复制转录在核中，翻译在细胞质中 无独立内膜系统 有，并且分化成细胞器 无线粒体、叶绿体、高尔基体、内质 具有各种膜包被的细胞器 网、溶酶体等细胞器 无细胞骨架 电子传递链、氧化磷酸化位于质膜上 肽聚糖和壁酸组成 无丝分裂 有细胞骨架 电子传递链、氧化磷酸化位于线粒体 内膜上 纤维素和果胶 无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括所有的细菌和蓝藻 由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括所有的细菌和 原核生物 细菌 由真核细胞构成的生物称为真核生物，包括所有的动物、植物和 由真核细胞构成的生物称为真核生物，包括所有的动物、植物和真菌 真核生物 动物
两类细胞
原核细胞
大小 细胞核 遗传
大多数很小（0.1-10 µm） 无膜包围
细胞的概貌
细胞的大小与细胞的功能相 细胞的大小与细胞的功能相适应 大小与细胞的功能
支原体：直径100 nm，最简单、体积最小的原核细胞 支原体：直径 ，最简单、 鸟卵：肉眼可见， 鸟卵：肉眼可见，最大的真核细胞 神经细胞：胞体直径不过 神经细胞：胞体直径不过0.1 mm，但发出的纤维可长达 m ，但发出的纤维可长达1
核孔复合体
细胞核是真核细胞的控制中心
染色质（ 染色质（chromatin） ）
常染色质（euchromatin）：细丝状的部分，DNA长链分子展开的部分 常染色质（ ） 细丝状的部分， 长链分子展开的部分 异染色质（ 异染色质（heterochromatin）：染色较深的团块，DNA长链分子紧缩盘 ） 染色较深的团块， 长链分子紧缩盘 绕的部分，常附着在核被摸内面 绕的部分，
细胞核是真核细胞的控制中心
核被膜与核纤层
核被膜（nuclear envelope）：核外面，两层膜，单层膜厚7-8 nm，膜之 核被膜（ ） 核外面，两层膜，单层膜厚 ， 间的核周腔宽约10-50 nm，外膜常与糙面内质网相连 间的核周腔宽约 核周腔宽约 ， 核纤层（nuclear lamina）：核膜内面，由核纤层蛋白组成 核纤层（ ） 核膜内面， 核纤层蛋白组成
细胞学说
细胞学说的建立
十九世纪以前，着眼于细胞显微结构方面的研究和对细胞形态上描述， 十九世纪以前，着眼于细胞显微结构方面的研究和对细胞形态上描述， 但对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括 19世纪 年代，德国植物学家施莱登（M.J. Schleiden）和动物学家施旺 世纪30年代 德国植物学家施莱登 施莱登（ 世纪 年代， ）和动物学家施旺 （T. Schwann）分别在其各自的论文《植物发生论》和《动植物的结构 ）分别在其各自的论文《植物发生论》 和生长一致性的显微研究》提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 和生长一致性的显微研究》提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 细胞是生命活动的基本单位 1858年，德国细胞病理学家魏尔肖（R.L.C. Virchow）提出“一切细胞来 年 德国细胞病理学家魏尔肖 魏尔肖（ ）提出“ 源于细胞”的著名论断， 源于细胞”的著名论断，进一步完善和概括了细胞学说
细胞学说
细胞学说的基本内容： 细胞学说的基本内容： 基本内容
细胞是有机体， 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来，并由细胞和细胞产物所构成 发育而来， 所有细胞都具有基本上相同的化学组成 和代谢活性 每个细胞作为一个相对独立的基本单位， 每个细胞作为一个相对独立的基本单位， 既有它们“自己的”生命， 既有它们“自己的”生命，又与其他细 胞协调地集合， 胞协调地集合，构成生命的整体 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生 R.L.C. Virchow T. Schwann M.J. Schleiden
细胞核是真核细胞的控制中心
染色质（ 染色质（chromatin） ）
间期时，染色质在H1和核心组蛋白的作用下，聚拢折叠成30 nm纤维 间期时，染色质在 和核心组蛋白的作用下，聚拢折叠成 纤维 细胞分裂时，染色质进一步浓缩折叠成染色体（ 细胞分裂时，染色质进一步浓缩折叠成染色体（chromosome） 染色体 ）