细胞生物学

细胞生物学（cell biology）韩榕主编

&一

主要内容：一 学科的性质 :一门从显微镜，亚显微镜和分子水平上研究细胞基本生命活动和规律的学科。

二 基本概念: 研究生命活动的基本规律，他是代表生命科学的基础学科之一.。【任务：以细胞为着眼点，与其他学科的概念和方法相结合，来阐明生命体各级结构层次生命现象的本质。】

三 细胞生物学主要研究内容 :

1生物膜体与细胞器

2 细胞核，染色体以及基因表达调控

3 细胞骨架体系

4 细胞周期及其调控

5 细胞分化及其调控 6 细胞衰老与细胞凋亡的分子机制

7 细胞的起源及其进化问题

8 细胞信号转导

9 细胞结构体系的组装合区组装的研究

10细胞社会

11细胞工程

12基因DNA的损伤及其修复【斜 当前热门研究】

四 学科发展简史 : 1 细胞的发现时期：1665年英国学者Robert

Hooke利用自制的显微镜首次观察到软木的薄片，描述了植物的细胞结构，提出cell这一术语。

1677年荷兰Antony van Leeuwenhoek用设计好的显微镜，又观察到精子，细菌，纤毛虫等。第一次描述了细胞核的结构。

2 细胞学说的建立：1838年在前人的基础上，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”指出动植物都是细胞的集合体。【主要内容：a细胞是有机体，所有植物和动物细胞都是有细胞核细胞产物构成的 b每一个细胞都是一个独立的单位，有与其他细胞共同作用形成整体的生命 c所有细胞都可以通过已有的细胞增殖产生】

五 当前研究现状 : 对细胞的结构 功能及生命活动现象的研究都已深入到了分子水平，部分研究成果甚至一深入到原子领域。

六 前沿领域 :

相关技术：电子显微镜技术：适用于超显微结构的观察

超薄切片技术：

细胞融合技术：

&2主要内容：

一细胞的基本概念：细胞是生命活动的基本单位

a细胞是构成有机体的基本单位

b细胞是代谢和功能的基本单位

c细胞是有机体生长发育的基础

d 细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性

e 没有细胞就没有完整的生命

细胞的基本共性：a 都有相似的化学元素组成。基本元素：C H O N P S K Ca Mg Fe Mn Cu Zn B Mo Cl Ni等。最基础的生物小分子：核苷酸，氨基酸，脂肪酸，单糖等。

b 所有细胞表面都有磷脂双分子层与蛋白质构成的生物膜即细胞膜。

c都有两种核酸 DNA和 RNA d都有核糖体

e增殖都以一分二的方式进行分裂

二细胞的分类及其特征：

自然界中构成生物体的细胞分为:

1 原核生物：单细胞有机体，有单个原核细胞构成，无典型细胞核，无结构和功能高度分化的细胞器分布，遗传信息结构装置相对简单。Eg:支原体（最小的细胞结构），细菌细胞，蓝藻细胞等。

2 古核细胞：形态结构和遗传特征都介于原核细胞核真核细胞之间，属过渡型。Eg：甲烷细菌类，嗜盐细菌类，硫氧化菌，热原质体等。

3 真核细胞: 包括多细胞真核生物和单细胞真核生物，具细胞核，细胞器，染色体。

细胞的形态大小：细胞本身的大小并非随意改变，其体积要维持一定的相对恒定。 限制体积增大的三个因素：1：体积和表面积的关系

2：细胞和可控制的细胞质有一定的限制

3：细胞内物质交流运输的速度和细胞代谢所需要的物质需求之间的关系。

三:原核细胞:典型代表细菌的特征:

1无细胞核,但有明显的核区和拟核,遗传装置简单

2 细胞除核糖体无其他细胞器,

3 细胞具有多功能性

细菌细胞特化结构:1中膜体: 由细胞膜内陷而成,也称间膜或质膜体

2 荚膜: 某些细菌的特殊结构,是细菌分泌到细胞比表面的一层松散透明,黏度年度极大,黏状液或胶质状的物质,成份因细菌不同而异,对维持细胞生命活动无直接作用,但荚膜可作为细菌外碳源核能源性贮藏性物质,在营养缺乏时被利用,,还能避免细菌受干燥的影响,保护病原菌面感受细胞的吞噬. 3 鞭毛: 某些细菌表面着生从胞内渗出的细长,波浪形弯曲的丝状物,使细菌的一种运动器官,是一种鞭毛蛋白和少量的糖类和脂类等物质构成.

4 细菌芽孢:某些细菌处于不良的环境下,或耗尽营养时.就容易形成椭圆形,圆形或圆柱形的结构,成为芽孢,是对不良环境有枪抵抗力的休眠体.具有抗热,抗干燥,抗辐射,抗化学药物和抗税亚的能力静水压的能力,可以杀死普通细菌或营养型细菌的条件下存活.

古细菌:一些生长在极端特殊环境中的细菌.(其细胞比不含有壁酸和肽聚糖,因此抑制壁酸和承德链霉素,抑制肽聚糖前提合成的环丝氨酸,抑制肽聚糖和车观念的青霉素语万古霉素等对真菌有枪的抑制生长作用,而对古细菌和真核细胞无作用)

真细菌的细胞DNA不含重复的内含子,古细菌和真细胞一样

(蓝藻是最早最简单的光能自养生物,无叶绿体,但能进行类似于高等植物的光合作用)

四 真核细胞的结构:（原核生物与真核生物的不同）

1以脂质及蛋白质成份为基础的生物膜结构系统

2 以核酸与蛋白质为主要遗传信息表达系统,包括细胞核与核糖体

3 由特异蛋白质分子装置构成的细胞骨架系统

关于病毒：

主要由核酸和蛋白质组成的非细胞生命体，是至今地球上最小的，最简单的有机体。无细胞结构也不能独立生存。

真病毒：核酸+蛋白质

亚病毒：一条感染性的RAN

朊病毒：感染性的蛋白质

生命特征：能在寄住体内进行自我复制或增殖等

病毒增殖周期：吸附(取决于病毒表面的识别结构和敏感细胞表面的受体能否互补结合)——》侵入(可由胞饮作用或与细胞膜融合)——.》复制——》成熟——释放

(出芽)

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主要内容：

节一 细胞膜与细胞表面

一 细胞膜额结构模型：双分子片层模型

单位膜模型

流动镶嵌模型

对生物膜的认识：1具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水中自发的形成封闭的膜系统性质，以疏水的尾部相连，亲水的头部向外的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，尚未发现生物膜中起组织作用的蛋白质。

2 蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层或结合在其表面，蛋白质的类型蛋白质的分布的不对称性与脂分子协同作用赋予生物膜具有各自的特性和功能 3 生物膜可看成是蛋白质在脂双分子层中的二维溶液，具有流动性

二 细胞膜的化学组成：脂质，蛋白质，糖类

A:膜脂：磷脂：膜脂的基本成分，构成膜的基本骨架，

糖脂：与细胞识别和免疫作用有关

胆固醇：较其他膜脂分子要小，双亲性也小，对周围磷脂的运动具有干扰作用，从而调节膜的流动性，增强细胞膜的稳定性以及降低水溶性物质的通透性。仅存在于真核细胞中。

功能：构成膜的基本骨架，部分影响某些膜蛋白的活性，决定膜的状态。

作为膜蛋白的溶剂，为某些膜蛋白维持构像，表现活性提供环境。

不直接参加反应但，某县膜蛋白的行为依赖于膜脂的存在。 脂质体：根据磷脂分子可以在水中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工模，是很好的生物膜研究模型，

B:膜蛋白:

1类型： 膜整合蛋白：均含有跨膜结构域，以非极性氨基酸与脂双分子层的非极性疏水区相互作用而结合，并完全穿过双分子层，亲水端暴露在膜两侧。

膜周边蛋白：水溶性蛋白，分布在膜内外表面，靠共价键与膜表面的蛋白质分子和脂分子结合，易于分离和提纯，改变离子强度和温度即可分离，膜结构并不会受破坏。

脂锚定蛋白：位于脂双层的外侧，通过共价键与脂分子相连 两种连接方式：蛋白质直接和脂双分子层相连

或通过糖分子间接结合在脂双分子层上。

2膜结合方式：a 单次跨膜：

b 多次跨膜

c b桶跨膜

d与膜脂共价结合

e 与膜蛋白共价结合

功能：细胞膜的重要组成部分,赋予生物膜的生物学功能

C：膜糖：糖蛋白和糖脂的形式 特别指出：糖蛋白主要存在与细胞质膜上，且都于质膜的外表面，是细胞外膜的重要组成部分;内膜中糖蛋白含量极少，都位于膜的内表面,内膜系统中的高尔基体和内质网食堂蛋白和脂蛋白的合成场所.

三:细胞膜细胞膜的特性:

(一) 膜的流动性:

1 膜脂的流动性

1)膜脂的运动方式:侧向扩散

旋转运动

尾部摆动

翻转运动

2)膜蛋白的运动:在末的二维平面做侧向扩散位子发热运动,不需要ATP参与，但受温度影响很大

(2) 膜流动性因素的影响 1)膜脂对流动性的影响：脂肪酸链的不饱和度(不饱和度越大则流动性越大)

脂肪酸链的长度（越短则流动性越大）

胆固醇的含量（越少则越大）

卵磷脂和鞘磷脂含量的比值越高则流动性越大

2) 膜蛋白对流动性的影响：膜蛋白与膜脂的结合降低了魔的流动性

3）温度对膜的流动性的影响：最主要的外界因素，在一定范围内增高温度，流动性提高

(3) 膜流动性的生物学意义：细胞膜的流动性是细胞行使正常功能的必要条件。膜蛋白的活性，膜的物质运输，细胞的信息传递，细胞识别，细胞免疫，细胞分裂分化以及激素的作用都与膜的流动性又密切相关。当膜的流动性低于一定的值时，膜的功能迅速降低甚至部分功能完全丧失，而流动性过高也会使膜的结构不稳定甚至溶解。