细胞学 第二章 细胞基本知识概要

• 细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同 的遗传语言
非 常 狭 窄 的 遗 传桥 梁 ，
细胞具有全能性，可以发育成一个新的个体
Dolly and her daughter The process of cloning Dolly
惟妙 惟肖的表型特征
2004年1月21日中国首例异体克隆动物——克隆濒危动物 北山羊的体细胞与山羊的卵母细胞结合组成新的胚胎。
细胞是生命的基本单位
• 细胞是生命的基本结构单位，所有生 物都是由细胞组成的
人卵细胞：100um 红细胞：7um 肝细胞：20um
• 细胞是物质（结构）、能量与信息过程 精巧结合的综合体
细胞生命活动：
细胞是生命和发育的基础
以物质代谢为基础；
卵子和精子
以能量代谢（ATP） 为动力；
以信息调控为机制
• 细胞是生物体生长发育的基础
TEM image,Escherichia coli
•
二、最小、最简单的细胞——支原体
三、原核细胞的两个代表类群——细菌和蓝藻
肺 炎 支 原 体
大肠杆 菌 肉 毒梭 菌
淋病球菌 弧 形霍 乱菌
蓝 藻
原核细胞需掌握的相关内容：
四、古核细菌（古细菌）与真细 菌、真核细胞的关系
• 跟哪一种也不更近，认为是另一大类 • 尽管属于原核类，但与真细菌有明显差别 –细胞壁成分不同，对抗菌素的反应不同 –核糖体对抗菌素的反应更类似于真核细胞的 –5SrRNA与真核细胞更接近
但是，DNA聚合酶在高温时会失活，因此， 每次循环都得加入新的DNA聚合酶，不仅操作烦 琐，而且价格昂贵，制约了PCR技术的应用和发 展。 发现耐热DNA聚合同酶--Taq酶对于PCR的应 用有里程碑的意义，该酶可以耐受90℃以上的高 温而不失活，不需要每个循环加酶，使PCR技术变 得非常简捷、同时也大大降低了成本，PCR技术得 以大量应用，并逐步应用于临床。
随着体积增大, 表面积/体积 比值下降
表面积/体积 比值 老鼠 > 大象 老鼠重 25 克,大象重 4 吨 表面积/体积 老鼠是大象的 24 倍 所以, 老鼠的代谢速率大于大象
三、原核细胞与真核细胞的比较
表面积/体积 比值的下降， 意 味着代谢速率的受限和下降。所 以，细胞分裂是细胞生长过程中保 持足够表面积，维持一定的生长速 率的重要措施。
第二章 细胞的统一性和 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
有机体形态结构的基本单位，功能单位。 两层意思： 结构：首先生物体有各种各样的细胞组成； 功能：生物体功能的实现如新陈代谢、 生长、发育、繁殖等均是细胞功能 的体现
细胞是生命活动的基本单位
（1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基 本单位； （2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代 谢与功能的基本单位； （3） 细胞是有机体生长与发育的基础； （4）细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁； （5） 细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点。
海底烟筒附近也具有古细菌
a: Aquificiales pyrophilus；b: Pyrolobus fumarii；
• 各类生物能忍受的上限温度： • 古细菌113℃ • 细菌90℃ • 真菌60℃ • 藻类55-60℃ • 原生动物56℃
Pyrolobus fumarii 可以生活在 90 -113℃，pH 4.06.5。其最适生存温度为106℃ ，低于85℃和高于 115℃则不生长，能在121℃的高温中存活1小时
第二节 原核细胞和古核细胞
原核细胞: 原核细胞:
• 没有核膜，遗传物质集中在一 个没有明确界限的低电子密度 区，称为拟核( 区，称为拟核(nucleoid) nucleoid)。 • DNA 为裸露的环状双螺旋分 子，通常没有结合蛋白，没有 恒 定 的 内 膜 系统 ， 核 糖体 为 70S型。 70S型。 • 原核细胞构成的生物称为原核 生物，均为单细胞生物。一般 以二分裂的方式繁殖，也有的 产生孢子。
一、 原核细胞
• 原核生物：原核生物大约出现在32亿年前，经历了几 十亿年的进化过程后，细胞内的原生质也没有什么变 化，所以在进化只处在落后状态，因而在现存的150万 种生命中，仅有5000种原核生物。 构成原核生物的细胞为原核细胞，特点是为没有细胞 核，或在细胞中存在一个拟核。构成真核生物的细胞 为真核细胞，具一个明显的细胞核。
人 类红 细胞
细胞维持体积的相对恒定 神 经 元 细胞 细胞维持体积相对恒定的两个因素是: ●Relationship Between Cells Volume And Cell Surface Area ●Concentration of Some Important Molecules
一些重要的分子在细胞内的拷贝数很少，当细胞体积 增大时，这些分子的浓度就越来越稀释，一些重要的生 化反应需要一定的浓度才能进行，所以细胞内分子浓度 就成了细胞体积无限增大的一个限制因素。
第三节 真核细胞
• 具有细胞核，由膜围成的各种细胞器，如 核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿 体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的 体系，称为内膜系统。 • 内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即 所谓的区隔化(compartmentalization) 。区 所谓的区隔化(compartmentalization)。区 隔化使细胞内表面积增加了数十倍，代谢 能力增强。
3, 所有的细胞均存在两种核酸：DNA和 RNA，细胞以DNA和RNA为遗传信息复 制和转录的载体。病毒内只存在DNA或 RNA ，分为DNA病毒和RNA病毒，分别 有单链和双链，因此从这个角度讲，病毒 也不是细胞。
5, 任何细胞的增殖采取一分为二的方式进行 4, 具有作为蛋白质合成机器的核糖体。病 毒没有此结构，只能在侵入细胞后，利 用细胞的蛋白质合成系统，利用细胞的 酶和底物合成自身的外壳蛋白，DNA或 RNA。 分裂，遗传物质在分裂前要复制加倍，在 分裂后平均分配到两个子细胞中去。而病 毒使细胞崩解形成无囊膜的病毒，或以出 芽的方式释放出细胞，形成具有囊膜的病 毒。每一个病毒可以一次产生少则数千， 多者上万的病毒颗粒。
克隆北山羊跟它妈妈在一起源自保护濒危物种英国人兽杂交胚胎？？？
二、细胞的共性：为什么病毒不是细胞?
细胞核
去核卵母细胞
1. 相似的化学组成，各种细胞的基本构成 元素都是C、H、O、N、P、S等几种，
核移植重构胚
这些化学元素所构成的氨基酸、核苷 酸、脂质和糖类，是构成细胞的基本构 件。
2. 外有一层细胞膜，即由磷脂双分子层与镶 嵌的蛋白质组成的生物膜.某些病毒的在蛋 白质的衣壳外面也包围一层囊膜，具有保 护和识别的功能。但与生物膜相比，两者 成分不同，也不象生物膜具备物质、信息 交换的功能。
伤寒菌 肺炎球菌 2.4x0.5 0.2x0.1
Eubacteria
archaebacteria
Blood cells
dinosaur egg;
green alga
Purkinje neuron
epithelial sheet
Plant cells
眼 虫
钟形虫
木 材 中 的导 管
巨噬细胞
草
履
虫
植物气孔细胞
（1） 细胞膜系统的分化与演变。真核细胞以膜系统的分化为基 础，首先分化为两个独立的部分——核与质，细胞质内又以膜系 统为基础分隔为结构更精细、功能更专一的单位——各种重要的 细胞器。 （2） 遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：基因组信息扩大, 同时真核细胞的DNA与组蛋白构成染色质形成核小体，组蛋白与 DNA相互作用，对基因表达进行调节 。 （3） 真核细胞内有一个比较复杂的骨架系统，对维持细胞的形 态结构，对细胞内部的一系列功能起着十分重要的作用，而在原 核细胞内至今没有发现明显的骨架系统。
［PCR步骤］ 标准的PCR过程分为三步： 1.DNA变性（90℃-96℃）：双链DNA模板在 热作用下， 氢键断裂，形成单链DNA 2.退火（25℃-65℃）：系统温度降低，引物 与DNA模板结合，形成局部双链。 3.延伸（70℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左 右最佳的活性）的作用下，以dNTP为原料，从引 物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA 链。 每一循环经过变性、退火和延伸，DNA含量 既增加一倍。
精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎
embryo → baby
division
是遗传的基本单位
How many types of cell division the organisms have? • Amitosis __ microorganisms、 bacterials • Meiosis __ sexul reproduction • MITOSIS __ eukaryocyte
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； （2） 以核酸（DNA 或RNA）与蛋白质为主要成分 的遗传信息表达系统； （3） 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。
真核细胞: 真核细胞:
二：细胞的大小及其影响因素
• 大小与体型无关：鸵鸟蛋：10cm，支原 体：0.1um，一般10-100um
（5）有类似真核细胞的核糖体：多数古细菌类的核糖体较真 细菌有增大趋势，含有60种以上蛋白，介于真核细胞（70～ 84）与真细菌（55）之间。抗生素同样不能抑制古核细胞类的 核糖体的蛋白质合成。 （6）5S rRNA：根据对5S rRNA的分子进化分析，认为古细菌 与真核生物同属一类，而真细菌却与之差距甚远。5S rRNA二 级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物相似。 除上述各点外，根据DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成 酶的作用，起始氨基酰tRNA 与肽链延长因子等分析，也提供 了以上类似依据，说明古细菌与真核生物在进化上的关系较真 细菌类更为密切。因此近年来，真核细胞起源于古细菌的观点 得到了加强。形成三界说。