高中生物竞赛精英教案：细胞生物学课件ppt

• 二、细胞学说的建立及其意义
• 1、建立： 1838—1839年德国植物学家施莱登和动 物学家施旺提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 细胞是一切动植物的 基本单位，这就是著名的“细
胞学说”。
• 2、细胞学说的基本内容：①一切有机体都是由细胞 发育而来的，并由细胞和细胞产物所构成；②每个细 胞是一个相对独立的单位，执行特定的功能；③细胞 只能通过细胞分裂而来。
并具有立体感，可作于研究活体细胞中较大的细胞器。
•
录像增差显微镜技术在一定程度上可以填补光镜
与电镜之间分辨率上的间隙。
• 二、电了显微镜技术
• （一）电了显微镜基本知识
•
分辨率最终决定于光的波长，由于使用电子束作
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光源，电镜的分辨率大大提高。电镜的分辨率常常是
超薄切片厚度的1/10，它的分辨率可达0.2nm，其放大
第一讲 细胞生物学概述 ——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。
• 细胞生物学研究的对象是细胞。
• 细胞分子生物学是当前细胞生物学发展的主要 方向。
• 细胞生物学研究的主要内容是 细胞的形态与结 构、代谢与调控、增殖分化、遗传变异、衰老与死 亡、起源与进化、兴奋与运动以及细胞的传递等。
• （一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题 • 1、细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序
表达的？
• 2、基因表达的产物如何逐级装配成基本结构体 系及各种细胞器？
• 3、基因表达的产物如何调节细胞最重要的 生命活动过程的？
• （二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大 课题
• 1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主 要是非组蛋白对基因组的作用。
5、非细胞形态的生命体——病毒及其与细胞的关系
（1）病毒的基本知识
病毒是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的非细 胞形态的生命体。类病毒仅由一个有感染性的RNA构成。朊病 毒仅由有感染性的蛋白质构成。病毒是完整的寄生物。
根据核 酸类型不同，病毒 可分为DNA病毒与RNA病毒。 依据宿主可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（噬菌体）等。
• 2、细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的 相互关系及调控
• 3、细胞信号传导的研究
• 4、细胞结构体系的装配
第二讲 细胞概述
• 一、细胞的发现
•
英国学者胡克于1665年制造了第一台有科研
价值的显微镜，第一次描述了植物细胞的构造，细胞 的发现是在1665年。1677—1683年，荷兰人列文胡克 用自己设计好的显微镜第一次观察到活细胞。
三、离心技术——细胞组分的分析方法
细胞成分分析和形态学观察相结合，可揭示生物大分子 在细胞内的构建及功能。 （一）用差速离心技术分离细胞器与生物大分子及其复合物
利用多种方法使细胞崩解，形成细胞器和细胞组分的混 合匀浆，再通过差速离心，即利用不同的离心速度所产生 的不同离心力，将各种亚细胞组分和各种颗粒分开。 （二）用平衡密度梯度离心技术分离精确分离 细胞不同组分沉降率不同，主要依赖于它们的形状和大小， 通常以沉降系数S来表示(沉降系数是指悬浮在密度较低的 溶剂中的一种溶质大分子，在每单位离心场作用下的沉降 速率)。
二、细胞生物学的主要研究内容 大致可分为以下几 个方面： (一)细胞核、染色体以及基因表达的研究 (二)生物膜与细胞器的研究 (三)细胞骨架体系的研究 (四)细胞增殖及其调控 （五)细胞分化及其调控 (六)细胞的衰 老与程序死亡 (七)细胞的起源进化 (八)细胞工程
三、当前细胞生物学研究的总体趋势与重点领域
• ②细胞遗传装置与基因表达方式的比较：核膜使扩增 了的遗传信息与复杂的遗传装置相对独立 ，使基因表 达的程序有严格的阶段性与区域性。
3、古核细胞（古细菌）
古细菌（又称原细菌）是一些生长在极端特殊环境中 （高温或高盐）的细菌。最早发现的是产甲烷细菌类。
• 古核细胞的形态结构、遗传装置虽与原核细胞相似， 但一些 基本分子生物学特点又与真核细胞接近。现已 有更多的论据说明真核生物可能起源于古核生物，论 据如下：
c、原核细胞与真核细胞的比较
原核细胞与真核细胞的根本区别：①细胞膜系统 的分化演变；②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂 化。由于上述的根本差异，真核细胞的体积也相应扩 增，细胞内部出现精密的网架结构——细胞骨架。 • 二者的区别可分为两部分进行比较： • ①结构与功能比较：真核细胞的生物膜将细胞分化为 核与质两部分，细胞质又分化出各种细胞器，细胞骨 架又保证了细胞形态的合理排布与执行功能的有序性
并可整合到核DNA中。
（6）细菌细胞的内生孢子 又称芽孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。是细
菌细胞内的重要物质(特别是DNA)，积聚在细胞的一端，形 成致密体，可度过恶劣环境。
蓝藻
又称蓝细菌，是原核生物，又是最简单的自养 植物类型之一。
蓝藻含有丰富的色素，可进行类似高等植物的 光合作用。
其中央相当于细菌的核区；光合作用片层由藻 胆蛋白构成，作用是将光能传递给叶绿素a；细胞质 内含物有的是储存的养料，有的功能不详；细胞膜外 有细胞壁和胶质层(鞘)。
（二）细胞的基本共性
细胞的基本共性有：①所有细胞都有细胞膜；②所有细 胞都有DNA与RNA；③细胞都有核糖体；④细胞都以一分 为二的方式分裂增殖。
（三）细胞的种类
1、种类繁多的细胞可以分为原核细胞、古核细胞与真核细胞。
2、原核细胞 a、特点: ①无典型的细胞核，遗传物质仅由一个裸露 的环状DNA构成； ②细胞内没有分化出以膜为基础 的细胞器与细胞核膜。
4、真核细胞
1）、真核细胞的基本结构体系 ①生物膜系统
细胞表面是一种多功能结构；核膜又把细胞分为细胞质 与细胞核。
以生物膜系统为基础形成了各种细胞器。线粒体、叶绿 体、内质网、高尔基体及溶酶体等。
②遗传信息表达结构系统
由 DNA—蛋白质与 RNA—蛋白质复合体形成的遗传信 息载体与表达系统，一般以颗粒或纤维状的基础结构存在。 包括染色质，核 仁、核糖体等。
• （1）古细菌的细胞壁成分与真核细胞一样； • （2）古核细胞DNA中有重复序列的存在； • （3）具有组蛋白； • （4）古核细胞的核糖体与真细菌的差异很大，从对抗
生素的反应看，应更类似真核细胞的核糖体. • （5）根据对5SrRNA的分子进化分析和二级结构的研
究，认为古细菌与真核生物同属一类。而真细菌却与 之差别甚远。
病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的 一个基因组，或者是具有复制与转录能力的 mRNA。这些游离的基因组只有回到它们原来的 细胞内环境中才能进行复制与转录。
第三讲 细胞生物学研究方法
• 一、光学显微镜技术
• 1、普通复式光学显微镜技术
• 普通光学显微镜（最大分辨率为0.2µm），主要由三 部分组成：①光学放大系统，即目镜和物镜；②照 明系统； ③机械和支架系统。
一层粘液物质。
鞭 毛是某些细菌的运动器官，结构简单
（4）细菌细胞的核糖体 核糖体的沉降系数为70S，由50S大亚单位和30S亚单
位组成。大亚单位含有23S rRNA, 5S rRNA和30多种蛋 白质，对红霉素与氯霉素敏感；小亚单位含有16S RNA 与20多种蛋白质，对四环素与链霉素敏感。
（5）细菌细胞拟核外DNA 拟核外DNA：质粒。裸露的环状DNA，能自我复制，
使用紫外线，可以减小照明光线的波长，能使分辨距离达到0.1μm。但因紫外线 不能为人眼所见。只能拍成照片后再观察。
电子流的波长只有0.00387nm。利用“电子透镜”或磁透镜来控制电子流，所 制成的电子显微镜的分辨距离达零点几nm。可以用它去观察原子的结构。
2、荧光显微镜技术 在紫外光显微镜基础上发展而来，利用样品自发
③细胞骨架系统
细胞骨架由特异的结构蛋白质构成网架系统，可分为胞 质骨架与核骨架。
2）、细胞大小及其分析 细胞体积的守恒规律。
3）、细胞形态结构与功能的关系 细胞的形态与功能具有相关性与一致性。
4）、植物细胞与动物细胞的比较 植物细胞特有的细胞结构：细胞壁（主要成分是纤维
素）、液泡、叶绿体等； 而动物细胞的中心粒在植物 细胞中不常见到。
b、种类：大约出现在35亿年前，包括支原体、衣原体、 立克次体、细菌、放线菌及蓝藻(蓝细菌)等6类。
支原体：支原体是目前发现的最小、最简单的细胞，直 径只有0.1~0.3µm,能在体外生长，也能寄生在细胞内。
细菌
（1）形态：球菌、杆菌、螺旋菌。
（2）核 区与基因：
一个环状的DNA分子盘绕在核区，没有或有极少 的组蛋白，无明显的Feulgen（福尔根）反应。DNA复 制不受细胞分裂周期的限制，可以连续进行，且DNA 复制、RNA转录、蛋白质翻译可以同时进行,这是细菌 乃至整个原核细胞与真核细胞最显著的差异之一。
荧光和诱发荧光，可以对某些生物大分子进行定性和 定位研究。不仅可以观察固定切片标本，还可以在活 体染色后对活细胞进行研究。
3、激光共焦点扫描显微镜 技术 共焦点是 指物镜和聚光镜同时聚焦到同一小点。
它 在某一瞬间只用一束通过检测器前的小孔的光成像， 可显著提高分辨率。可以观察较厚样品的内部结构。
• 4、相差显微镜技术和微分干涉显微镜技术
• 显微镜的性能优劣决定于它的分辨率d。分辨率是指显
微镜区分开相近两点的能力。
d= 0·61λ N · sin(ɑ/2)
λ为光源波长，α为物镜镜口角 。n物镜和 标本之间介质的折射率。
a
在可见光中，亮度最大时ｄ近似为0.2μm。即，使用普通光学显微镜，在中心照 明的情况下，分辨距离的极限为0.2μm。也就是说，小于0.2μm的两物体，普通光 学显微镜无法区分。