第一篇医学生物学.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生命的特征与起源,一个千古谜题,what is,life？,抽象的概念,现实的存在,具体的特征,研究的主题,生命的特征与起源,1生命的基本特征,1.1生命,以核酸、蛋白质为主导的自然物质体系,生命的特征与起源,生命的特征与起源,生命有机体决非化学物质的简单堆砌。它们只有按照一定的形式和比例，在不同的层次上相互化合，依次组装，形成特定的结构体系细胞，才能执行各种生理功能，进行和完成各种生命活动过程。,细胞,是一切生命有机体结构和功能活动的基本单位。,1.2生命,以细胞为基本单位的功能结构体系,同化作用,(assimilation),任何生命有机体，无不时时刻刻地进行着与其周围环境间的物质和能量交换，并因此而得以不断的自我更新。这就是所谓的,新陈代谢,(metabolism)。,异化作用,(,disassimilation,),生命的特征与起源,1.3生命,以新陈代谢为基本运动形式的自我更新体系,同化作用,：,生命有机体从外界环境摄取营养物质以构建自身的能量储存过程。,新陈代谢,不仅是生物有机界高度一致的生命基本运动形式，而且也是其区别于非生命自然界的根本标志。,异化作用,：,伴之以能量释放的自身物质分解过程。,生命的特征与起源,1.3生命,以新陈代谢为基本运动形式的自我更新体系,生命的特征与起源,1.4生命,自主性的信息传递、转换与调节体系,信息的传递、转换，不仅是生命物质自主性运动的表现形式，而且也是维持、调节机体正常生命活动稳定性、协调性和秩序性的统一机制。,生命的特征与起源,1.5生命,以生长发育为表现形式的“质”、“量”转换体系,生长,(growth),：,生命有机体在其新陈代谢过程中的一定阶段，当同化作用大于异化作用时，表现出体积的增大和重量的增加的现象。,个体发育,(ontogenesis),：,生命有机体自始至终地伴随的结构和功能上的一系列变化。,生命的特征与起源,1.6生命,通过生殖繁衍实现的物质能量运动的守恒体系,任何生物个体的寿命总是有限的当其生长发育到一定时期都会死亡；生命现象的世代延续却是无限的所有的生物又都具有繁衍与其自身相似后代个体的能力。,死亡,：可看作是生命物质运动有限性的终结,生殖,：可视之为生命物质运动无限性的持续,生命的特征与起源,生物有机体通过特定方式产生子代个体，从而使生命得以延续的这一过程，称之为,生殖,(reproduction)。生殖是一切生命有机体最重要的属性之一。,无性生殖,(asexual reproduction),有性生殖,(sexual reproduction),1.6生命,通过生殖繁衍实现的物质能量运动的守恒体系,生命的特征与起源,1.7生命,以遗传变异规律为枢纽的综合决定体系,遗传,(heredity),：是指生命有机体在生殖过程中所表现出来的亲子代之间的相似现象,变异,(variation),：是指同种个体之间的差异,遗传,：运动方向及运动形式的稳定与延续,变异,：运动方向及运动形式的变化和更迭,生命的特征与起源,1.8生命,具有时空顺序性的物质运动演化体系,生命现象是地球物质运动的特殊形式，表现生命现象的所有生物是生命历史长期演化的结果。,无机物,有机物,生物大分子,生物大分子,有机物质体系原始生命,生命形态的分化和内部功能结构的完善与提高,生命的特征与起源,1.8生命,具有时空顺序性的物质运动演化体系,进化,(evolution)：生命从无到有；从少到多；从简单到复杂；从低级到高级的发展过程。,生命的特征与起源,1.9生命,与自然环境的协同共存体系,生命的存在不是孤立的。一切生物都占有一定的空间，其生命活动都离不开特定的生存环境，并且必然地与构成其生存环境的各种外界条件相联系。生物与生存环境的相互作用和协调统一，是生命自然界的基本法则。,生命的特征与起源,2生命的起源,从无机小分子物质到有机小分子物质,1953，Miller,生命的特征与起源,2.1原始生命的化学演化,从无机小分子物质到有机小分子物质,生命的特征与起源,2.1原始生命的化学演化,从有机小分子物质到生命大分子物质,Fox：生命大分子合成,从无机小分子物质到有机小分子物质,生命的特征与起源,2.1原始生命的化学演化,从有机小分子物质到生命大分子物质,从生命大分子物质组成多分子体系,Fox,：微球体,(,microsphere,),Oparin,：团聚体,(,concerate,),“鸡”与“蛋”的争论(核酸,or,蛋白),从无机小分子物质到有机小分子物质,生命的特征与起源,2.1原始生命的化学演化,从有机小分子物质到生命大分子物质,从生命大分子物质组成多分子体系,Fox,：微球体,(,microsphere,),Oparin,：团聚体,(,concerate,),核酶,(ribozyme)：信息编码&代谢催化,从无机小分子物质到有机小分子物质,生命的特征与起源,2.1原始生命的化学演化,从有机小分子物质到生命大分子物质,从生命大分子物质组成多分子体系,从多分子体系演变为原始生命,最原始细胞的雏形,生命的特征与起源,2.2原始细胞的产生,具有可变形的半通透性脂质,-,蛋白质界膜,含有由核酸,-,蛋白质整合体系组成的信息系统和蛋白质合成系统,能够通过厌氧呼吸获取能量的异养型原始生命单位,生命的特征与起源,2.3自养生物的出现,原核生物,(prokaryote),二极生态系统,自养与异养,合成与分解,生命的特征与起源,2.4从原核生物到真核生物,分化起源说,内共生起源说,真核生物的出现，是在自然历史演化过程中，原核生物与自然环境之间相互作用，其内部结构逐渐分化、功能不断完善提高的结果。,真核细胞内的细胞器不是细胞自身结构分化演变的结果，而是来源于外部。,生命过程的一般原理,生命的基本单位,细 胞,返回总目录,返回篇目录,细胞,(cell)：,是一切生物的形态结构和生命活动的基本单位,生物体的一切生理活动、生命的基本特征及各种生命现象都是以细胞为单位体现的。,细胞,是生命的载体。,生命的基本单位 细胞,生命的基本单位细胞,1细胞发现与细胞学说的建立,1.1细胞的发现,生命的基本单位 细胞,1665年，英国物理学家Hooke在用自制的显傲镜观察软木组织时，首次发现了植物的组织细胞，实际上他观察到的是一些死亡的栎树皮韧皮部细胞的细胞壁。,“一切生物，包括单细胞生物、高等动物和植物都是由细胞组,成的，细胞是生物形,态结构和功能活动的,基本单位”。这就是,著名的,细胞学说,(ce11,theory)。,生命的基本单位 细胞,1.2细胞学说的建立,Schwann T.,（1810-1882）,Schleiden MJ.,（1804-1881）,生命的基本单位 细胞,1.2细胞学说的建立,细胞学说的基本内容,一切生物都是由细胞组成的,所有细胞都具有共同的基本结构,生物体通过细胞活动反映其生命特征,细胞来自原有细胞的分裂,2生命的基本特征,生命的基本单位细胞,2.1细胞的基本定义,生命的基本单位 细胞,细胞是构成生物有机体的基本结构单位,细胞是代谢与功能的基本单位,细胞是生物有机体生长发育的基本单位,细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性,2.2细胞的大小、形态和数量,生命的基本单位 细胞,人和动物的细胞直径一般在10100,m之间。人体内最大的细胞是卵细胞，直径约100,m，最小的细胞直径只有45,m。,2.2细胞的大小、形态和数量,生命的基本单位 细胞,细胞的形态多种多样，大小也不一致，这是与细胞功能相适应的。凡是游离的细胞大多数呈球形或椭圆形。,生命的基本单位 细胞,生物包括,单细胞生物,和,多细胞生物,。单细胞生物一个细胞就是一个完整的个体，多细胞生物的机体根据其复杂程度由数百乃至万亿计细胞构成。,2.2细胞的大小、形态和数量,生命的基本单位 细胞,2.3细胞的主要共性,所有细胞都具有选择透性的膜结构,细胞都具有遗传物质,细胞都具有核糖体,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.1原核细胞,原核细胞因没有典型的核结构而得名,原核细胞最主要的特征是没有膜包被的细胞核，也没有核仁。DNA位于细胞中央的核区，称为,拟核,(nucleoid)，该区称为,拟核区,。,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.1原核细胞,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.2真核细胞,在光学显微镜下观察，细胞结构可分为3部分,细胞膜,(cell membrane),细胞质,(cytoplasm),细胞核,(nucleus),生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.2真核细胞,原核细胞与真核细胞的主要区别,生命的基本单位 细胞,在结构上比原核细胞和真核细胞都要简单得多，是由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白质外壳组成。,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.3病毒与蛋白质感染因子,2.4.3.1病毒,1982年，Prusiner在患瘙痒病的羊体内发现了一种蛋白质因子，并证明是羊瘙痒病的致病因子。这种感染因子不含核酸，在复制方式和传染途径上完全不同于传统概念上的病毒。,生命的基本单位 细胞,2.4原核细胞与真核细胞,2.4.3病毒与蛋白质感染因子,2.4.3.2蛋白质感染因子,生命的基本单位细胞,3生物膜的结构与功能,生命的基本单位 细胞,细胞膜,又称,细胞质膜,(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。,生命的基本单位 细胞,生物膜,(biomembrane),内膜(internal membrane),胞质膜(cytoplasmic membrane),质膜,生命的基本单位 细胞,3.1膜的化学组成,细胞膜具有各种复杂而重要的功能，其基础在于它的化学组成和结构。在各种不同类型的细胞中，细胞膜的化学组成相同，即主要由脂类、蛋白质及糖类组成。,脂 类,：,50%,蛋白质,：,40%50%,糖 类,：,1%10%,生命的基本单位 细胞,3.1膜的化学组成,3.1.1膜脂,磷脂,胆固醇,糖脂,生命的基本单位 细胞,3.1膜的化学组成,3.1.2膜蛋白,外周蛋白,(,外在蛋白,),镶嵌蛋白,(,内在蛋白,),运输蛋白,酶,连接蛋白,信号转导受体,生命的基本单位 细胞,3.1膜的化学组成,3.1.3膜糖类,细胞外被,(,糖萼,),膜糖类主要分布在细胞膜的外表面，是细胞相互识别、粘着、信号接收、通讯联络、免疫应答等的分子基础，在膜与外界环,境相互作用过程中担负着许,多重要的功能。,生命的基本单位 细胞,3.2膜的分子结构模型,3.2.1,液态镶嵌模型,(fluid mosaic model),3.2.2,晶格镶嵌模型,3.2.3,板块镶嵌模型,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.1界膜和细胞区域化,细胞区域化,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.2调节运输,某些物质可以,“自由通透”,某些,物质出入细胞的障碍,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.3功能定位与组织化,细胞器,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.4信号转导,受体蛋白,信号传递,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.5参与细胞间的相互作用,细胞识别,细胞黏着,细胞连接,细胞间通讯,生命的基本单位 细胞,3.3膜功能,3.3.6能量转换(energy transduction),叶绿体,线粒体,生命的基本单位细胞,4真核细胞的细胞器,生命的基本单位 细胞,原核生物向真核生物进化的一个重要变化就是细胞内部结构的复杂化，即出现了许多结构和功能都不同的,细胞器,。,蛋白质合成细胞器,内膜结构系统细胞器,细胞形态与运动相关细胞器,能量转换的细胞器,细胞表面结构与运动的细胞器,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),细胞核,由核膜、核仁、染色质(染色体)和核基质组成，是细胞内遗传信息贮存、复制和转录的场所，也是细胞,功能及代谢、生长、增,殖、分化、衰老的控制,中心。,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.1核膜(nuclear membrane),4.1.1.1.1核被膜,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.1核膜(nuclear membrane),4.1.1.1.2核孔复合体(nuclear pore complex),生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.1核膜(nuclear membrane),4.1.1.1.3核纤层(nuclear lamina),生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.2核仁(nucleolus),核仁,是真核细胞间期核中最显著的结构，是细胞内rRNA合成、加工和核糖体亚单位装配的场所。在细胞增殖周期中，核仁又是一个高度动态的结构，表现出周期性消失与重建，其功能状态与细胞内蛋白质合成密切相关。,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.2核仁(nucleolus),4.1.1.2.1核仁的化学组成,蛋白质：,80%,RNA,：,10%11%,DNA,：,8%,少量脂类,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.2核仁(nucleolus),4.1.1.2.2核仁的形态结构,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.2核仁(nucleolus),4.1.1.2.3核仁周期,分裂间期：典型的核仁结构,分裂前期：核仁消失,分裂末期：核仁重现,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.3核基质,在核液中存在着一个主要由非组蛋白纤维组成的网络状结构，被命名为,核基质,。由于它的形态与胞质骨架很相似，相互之间又有一定的联系，也被称为,核骨架,。,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.4染色质与染色体,染色质,是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构，是遗传物质在间期细胞的存在形式，常呈网状不规则的结构。,染色体,是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.4染色质与染色体,4.1.1.4.1染色质的化学组成,DNA,组蛋白,：碱性蛋白质,非组蛋白,：酸性蛋白质,少量,RNA,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.4染色质与染色体,4.1.1.4.2染色质的超微结构与组装,核小体,(nucleosome),生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.1细胞核(nucleus),4.1.1.4染色质与染色体,4.1.1.4.2染色质的超微结构与组装,核小体,(nucleosome),染色质的四级结构模型,生命的基本单位 细胞,生命的基本单位 细胞,微带与袢环模式图,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.2核糖体(ribosome),核糖体,普遍存在于真核细胞和原核细胞中，是专门用来合成蛋白质的细胞器，这种颗粒小体由rRNA和蛋白质组成。,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.2核糖体(ribosome),4.1.2.1核糖体的形态结构,生命的基本单位 细胞,4.1蛋白质合成细胞器,4.1.2核糖体(ribosome),4.1.2.2核糖体的重要活性部位,mRNA,结合部位,A,、,P,部位,肽基转移酶部位,GTP,酶部位,E,部位,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,内膜系统,(endomembrane system)是指位于细胞质内，在结构、功能以及发生上具有一定联系的膜性结构的总称。,内膜系统,是真核细胞特有的结构，其出现为细胞增加了膜面积，使细胞功能呈现区域化，大大提高了细胞代谢效率。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,内膜系统,的最大特点是动态性质，各种膜结构处于流动状态。这种流动状态将细胞的合成活动、分泌活动和内吞活动连成了一种网络，在各内膜结构之间常常看到一些小泡来回穿梭，这些小泡分别是从内质网、高尔基体和细胞质膜上产生的，这使内膜系统的结构处于一种动态平衡。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.1,内质网,(endoplasmic reticulum，ER),内质网,是由一层单位膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统，广泛存在于真核细胞中，是细胞内生物大分子合成基地。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.1,内质网,(endoplasmic reticulum，ER),4.2.1.1内质网的形态结构,粗糙内质网,光滑内质网,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.1,内质网,(endoplasmic reticulum，ER),4.2.1.1内质网的形态结构,光滑内质网,是脂类合成的重要场所，它往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。,粗糙内质网,主要功能是合成分泌蛋白、多种膜蛋白和酶蛋白。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.1,内质网,(endoplasmic reticulum，ER),4.2.1.2内质网的功能,光滑内质网,具有的重要功能有类固醇激素的合成、肝细胞的脱毒作用、糖原分解释放葡萄糖、肌肉收缩的调节等。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.1,内质网,(endoplasmic reticulum，ER),4.2.1.2内质网的功能,粗糙内质网,的表面结合有核糖体，在粗糙内质网上合成的蛋白质最终去向是提供给内膜系统、细胞质膜以及细胞外。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.2,高尔基复合体,(Golgi complex),4.2.2.1高尔基复合体的形态结构,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.2,高尔基复合体,(Golgi complex),4.2.2.2高尔基复合体的功能,高尔基复合体,与细胞的分泌功能有关，能够收集和排出内质网所合成的物质，它也是聚集某些酶原颗粒的场所，参与糖蛋白和黏多糖的合成，并与溶酶体的形成有关，还参与细胞的胞饮和胞吐过程。,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.3,溶酶体,(lysosome),4.2.3.1溶酶体的形态结构与酶类,膜上嵌有质子泵,膜蛋白高度糖基化,膜上具有多种载体蛋白,初级溶酶体,(primary lysosome),次级溶酶体,(secondary lysosome),生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.3,溶酶体,(lysosome),4.2.3.2溶酶体的功能,自体吞噬,异体吞噬,生命的基本单位 细胞,4.2内膜结构系统细胞器,4.2.4,过氧化物酶体,(peroxisome),过氧化物酶体,也叫,微体,，是由一层单位膜包裹而成的囊泡状细胞器，内含多种与过氧化氢代谢有关的酶。,过氧化氢酶,2H,2,O,2,2H,2,OO,2,生命的基本单位 细胞,4.3能量转换细胞器,线粒体,是普遍存在于真核细胞中的一种重要细胞器。由于,线粒体,是细胞进行氧化磷酸化并产生ATP的主要场所，细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的，因此被称为细胞的,“动力工厂”。,生命的基本单位 细胞,4.3能量转换细胞器,4.3.1线粒体的形态结构,生命的基本单位 细胞,4.3能量转换细胞器,4.3.1线粒体的形态结构,基粒,生命的基本单位 细胞,4.3能量转换细胞器,4.3.2线粒体的功能,生命的基本单位 细胞,4.3能量转换细胞器,4.3.2线粒体的功能,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,细胞除了含有各种细胞器外，在细胞质中还有一个三维的网络结构系统，这个系统被称为,细胞骨架,(cytoskeleton)。细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构，由主要的三类蛋白质纤丝(filament)构成，包括,微管,、,微丝,、,中间纤维,。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.1,微管,(microtubule),微管,能保持细胞特定形态，参与细胞运动，因此被看作是细胞的骨骼系统。,微管,是一种动态结构，能很快地组装和去组装，在细胞中呈现各种形态和排列方式，以适应变动的细胞质状态和完成它们的各种功能。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.1,微管,(microtubule),微管,电镜下微管是一种中空的管状结构。直径为2426nm，管壁厚约5nm，由13条原纤维纵行螺旋排列而成，每条原纤维是由、微管蛋白相间排列而成的长链。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.1,微管,(microtubule),细胞中,微管,存在方式有3种，即单管、二联管和三联管。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.1,微管,(microtubule),细胞中,微管,存在方式有3种，即单管、二联管和三联管。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.2,微丝,(microfilament),微丝,是普遍存在于真核细胞中的一种实心骨架纤维，直径约为7nm，可成束或弥散分布于细胞质中，它与微管共同构成细胞的支架。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.2,微丝,(microfilament),微丝,的主要成分是肌动蛋白，它是微丝的基础蛋白。已知有、等3种肌动蛋白异构体，分别分布在不同细胞或组织中。,单体：球形肌动蛋白,多聚体：螺旋状肌动蛋白丝,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.3,中间纤维,(intermediate filament，IF),中间纤维,是中空管状结构，直径约为10nm，单根或成束地分布在细胞质内。已发现哺乳动物有、型的5种不同蛋白成分的中间纤维，,其分布具有严格的组织特,异性。,生命的基本单位 细胞,4.4细胞骨架,4.4.3,中间纤维,(intermediate filament，IF),中间纤维具有相似的基本结构，即在中间纤维蛋白分子肽链中部都有一个约310个氨基酸残基的螺旋杆状区，其长度和氨基酸组成非常保守；杆状区的两端是非螺旋的头部和尾部，其氨基酸组成和化学性质是高度可变的。,生命的基本单位细胞,5细胞与医学,生命的基本单位 细胞,5.1细胞诊断,在疾病的诊断上，应用单克隆抗体技术已研究出几百种体外诊断试剂盒，使很多疾病的诊断简单而精确，并使多种复杂疾病的治疗效果大大提高。,生命的基本单位 细胞,5.2细胞治疗,在疾病的治疗方面，细胞治疗的时代已经到来。细胞治疗是近十年来在分子生物学、分子免疫学、细胞生物学等基础上发展起来的一种治疗疾病的方法，可分为,体细胞治疗,和,干细胞治疗,。而目前主要应用的是,干细胞治疗,。,生命过程的一般原理,生命的延续,返回总目录,返回篇目录,生殖,是生命的特征之一，通过生殖，生命才得以延续、繁衍并完成进化过程。,生命的特征与起源,无性生殖,和,有性生殖,都是以细胞分裂为基础。,生命的延续,1无性生殖和有性生殖,生命的基本单位 细胞,1.1无性生殖,无性生殖,(asexual reproduction)是不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式。,生命的基本单位 细胞,1.1无性生殖,进行,无性生殖,生物的细胞分裂过程十分简单，主要是,无丝分裂,(amitosis)，又称为,直接分裂,，其分裂过程称为,二分裂,(binary fission)。,生命的基本单位 细胞,1.2有性生殖,有性生殖,(sexual reproduction)是高等动、植物普遍存在的生殖方式，是经过两性生殖细胞(卵细胞和精子)的结合，形成合子的方式。,生命的基本单位 细胞,1.2有性生殖,有性生殖过程必须有两个亲本参加。,配子,(gamete),雄配子,又称,精子,(sperm),雌配子,又称,卵子,(ovum),合子,(zygote),或,受精卵,有性生殖,是一种高级的生殖方式。,生命的延续,2配子的发生,生命的特征与起源,配子发生,(gametogenesis)是有性生殖过程中精子和卵子的形成过程。其共同特点是除有丝分裂外，在成熟期要进行,减数分裂,(meiosis)，又称,成熟分裂,。,生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,从,精原细胞,(spermatogonium)发育为精子的过程称为,精子发生,，约需6472天。精子发生在睾丸曲细精管内进行。,增殖期,(2n),生长期,(2n),成熟期,(n),变形期,(n),生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,2.1.1增殖期(2n),A,型精原细胞,干细胞，分化较低，有丝分裂,B,型精原细胞,进入减数分裂,生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,2.1.2生长期(2n),B,型精原细胞体积增大，形成初级精母细胞,(primary spermatocyte),生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,2.1.3成熟期(n),第一次减数分裂：形成两个,次级精母细胞,第二次减数分裂：形成,4,个,精细胞,生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,2.1.4变形期(n),在变形期，精细胞完成分化过程形成精子。精子位于生精细管的管,腔中，精子聚集成束，一般,头部朝向管壁或深埋在支持,细胞的细胞质中。,生命的基本单位 细胞,2.1精子发生,2.1.4变形期(n),顶体形成,核染色质凝集,尾部形成,生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,从,卵原细胞,(oogonium)发育为卵子的过程称为,卵子发生,(oogenesis)。,增殖期,(2n),生长期,(2n),成熟期,(n),生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.1增殖期(2n),胚胎第,6,周：,10002000,原始生殖细胞,胚胎第,20,周：,200,万卵原细胞,500,万初级卵母细胞,生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.2生长期(2n),卵原细胞,体积增大成,初级卵母细胞。,女性生殖细胞在,卵泡,(follicle)中发育。,生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.2生长期(2n),2.2.2.1,原始卵泡,(primordial follicle),由中央1个初级卵母细胞与其周围1层或多层,卵泡细胞,(fillicular cell)构成。,生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.2生长期(2n),2.2.2.2,初级卵泡,(primary follicle),透明带,(zona,pellucida,),生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.2生长期(2n),2.2.2.3,次级卵泡,(secondary follicle),放射冠,(corona,radiata,),颗粒层,(,granulosa,),生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.2生长期(2n),2.2.2.4,成熟卵泡,(mature follicle),生命的基本单位 细胞,2.2卵子发生,2.2.3成熟期(n),第一次减数分裂：,次级卵母细胞第一极体,第二次减数分裂：,卵细胞第二极体,生命的特征与起源,增,殖,期,生长期,成熟期,变形期,第一次,第二次,生命的延续,3减数分裂,生命的特征与起源,在细胞分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂了两次，所形成的4个细胞中，染色体数目减少了一半，由二倍数(2n)变成单倍数(n)，故称为,减数分裂,或,成熟分裂,。,生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.1细线期,染色线,(,chromonema,),染色粒,(,chromomere,),生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.2偶线期,联会,(synapsis),联会复合体,(,synaptonemal,complex),二价体,(bivalent),生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.3粗线期,四分体,(tetrad),非姐妹染色单体,(non-sister chromatid),生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.3粗线期,四分体,(tetrad),非姐妹染色单体,(non-sister chromatid),交叉,(,chiasma,),和,交换,(crossing-over),生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.4双线期,交叉端化,(,terminalization,),生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.1前期,3.1.1.5终变期,核仁、核膜消失,生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.2中期,生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.3后期,生命的基本单位 细胞,3.1第一次减数分裂,3.1.4末期,生命的基本单位 细胞,3.2第二次减数分裂,3.2.1前期,生命的基本单位 细胞,3.2第二次减数分裂,3.2.2中期,生命的基本单位 细胞,3.2第二次减数分裂,3.2.3后期,生命的基本单位 细胞,3.2第二次减数分裂,3.2.4末期,生命的特征与起源,由于减数分裂，使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减数分裂过程中非同源染色体重新组合，同源染色体间发生部分交换，结果使配子的遗传基础多样化，使后代对环境条件的变化有更大的适应性。在精子与卵子经过受精而形成受精卵过程中，其结合也是随机的。,生命的延续,4受精,生命的特征与起源,精子,和,卵子,结合成,合子,(,受精卵,)的过程称为,受精,(fertilization)。,人类卵细胞与精子结合的部位是在输卵管壶腹部。成群的精子在运行过程中经过子宫、输卵管肌肉的收缩运动，大批精子失去活力而衰亡，最后只有20200个左右的精子到达卵细胞的周围，最终只能有一个精子与一个卵子结合形成受精卵。,生命的基本单位 细胞,4.1配子的成熟与运行,4.1.1精子的成熟与运行,哺乳类动物的精子要在附睾中停留1221天，附睾上皮分泌多种糖蛋白覆盖于精子表面，才能获得主动运动与受精的能力。,射精后，注入阴道穹窿的精子液化后才具有充分的运动力。,生命的基本单位 细胞,4.1配子的成熟与运行,4.1.2卵的成熟与运行,核的成熟,主要表现为初级卵母细胞恢复并完成第一次减数分裂，次级卵母细胞停留在第二次减数分裂的中期。,胞质的成熟,表现为在胞质内形成皮质颗粒，并沿次级卵母细胞膜分布，颗粒外周有膜包被，内含酶。,卵的成熟包括,核的成熟,和,胞质的成熟,生命的基本单位 细胞,4.1配子的成熟与运行,4.1.2卵的成熟与运行,卵排出后附着在卵巢表面，由伞部上皮纤毛的摆动与肌肉收缩将其扫拂入输卵管并在壶腹部停留。若遇精子，即在此受精。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.1精子获能(capacitation),哺乳动物（包括人）刚射出的精子是不能与卵受精的，它需要在雌（女）性生殖道中孵育一段时间，才获得受精能力，这种现象称为,获能,。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.1精子获能(capacitation),获能的本质,是：精子在子宫或输卵管中，覆盖精子表面特别是顶体区的精浆物质和去能因子逐渐被去除，暴露出精子受体部位而使精子特异地与卵的受体或者卵释放的物质相作用，并在与卵的外围屏障（如，放射冠、透明带）接触中发生顶体反应。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.2顶体反应(acrosome reaction),在输卵管壶腹，获能精子靠近或与卵的外围屏障接触时，覆盖在顶体表面的细胞膜与顶体外膜多处发生融合并释放出多种酶系，这一过程称为,顶体反应,。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.3精卵融合(sperm-egg fusion),精子穿过卵透明带后，进入卵黄周间隙，其头部与卵膜接触，头部赤道段的细胞膜首先与卵膜发生融合，精子细胞,膜通过融合成为卵膜的,一部分，整个精子也就,进入卵中，这个过程称,为,精卵融合,。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.3精卵融合(sperm-egg fusion),获能,、,顶体反应,、,与卵融合,是精子具备受精能力的三个要素。三者之一缺如则该精子不能进入卵内。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.4皮质反应与透明带反应,精卵融合时诱导卵膜特征发生改变，产生膜电荷变化，卵膜立即阻挡第二个精子进入卵内，这一机制称为,卵膜封闭,。,激活后的卵胞浆，发生细胞外排作用，排出皮质颗粒。皮质颗粒与透明带发生作用并修饰透明带，使透明带拒绝其他精子穿过，这一机制称为,透明带反应,。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.5雌、雄原核形成与融合,精卵开始融合时，次级卵母细胞被激活，完成第二次减数分裂，形成卵细胞和第二极体。卵细胞单倍染色体向细胞中央移动，核膜形成，染色体疏散成为染色质，,雌原核,形成。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.5雌、雄原核形成与融合,精子核进入卵内后，核膜崩溃，被激活的卵胞浆中某种（些）因子的刺激下，高度浓缩的精子核染色质解凝聚，核内精蛋白被组蛋白替换，新形成的原核膜包在染色质外周，形成,雄原核,。,生命的基本单位 细胞,4.2受精,4.2.5雌、雄原核形成与融合,伴随精、卵原核的发育，精、卵原核的DNA合成和染色体复制同步进行。精、卵原核的核膜消失，两原核染色体组互相混合，进行第一次卵裂，新的生命开始。,生命的延续,5卵裂及胚泡形成,生命的特征与起源,受精卵的分裂称为,卵裂,(cleavage)，所形成的细胞称为,卵裂球,(blastomere)。,卵裂的特点是细胞数目迅速增多，但胚胎体积并不增大，细胞体积随着分裂逐渐变小。,生命的特征与起源,0,小时（,受精,）,5卵裂及胚泡形成,生命的特征与起源,28,小时（,第一次卵裂,）,5卵裂及胚泡形成,生命的特征与起源,72,小时（,桑椹胚,）,5卵裂及胚泡形成,生命的特征与起源,第,4,天,（,早期胚泡,）,5卵裂及胚泡形成,生命的特征与起源,第,5,天,（,晚期胚泡,）,5卵裂及胚泡形成,生命过程的一般原理,生命的遗传与变异,返回总目录,返回篇目录,遗传和变异,是生命的基本特征之一,。,生命的遗传与变异,生殖：,当生物生长发育到一定阶段，能够产生与自己相似的个体。,遗传：,在生殖过程中亲代与子代之间或者子代个体之间相似的现象。,变异：,遗传现象是相对的，亲子之间或子代个体之间无论多么相似，总是存在差异的现象。,生命的遗传与变异,1遗传的分子基础,生命的遗传与变异现象是生物体所携带的遗传信息所决定的。,生命的遗传信息蕴藏在DNA分子的核苷酸顺序中，通过DNA的准确复制，将遗传信息传递给下一代；通过指导蛋白质的合成，控制着细胞的代谢、生长、增殖和分化，决定生物体的表型。,生命的遗传与变异,1.1DNA结构特征及其生物学意义,1.1.11928，Griffith，细菌转化实验,生命的遗传与变异,肺炎双球菌,光滑,(S,型,),，有夹膜：致病,粗糙,(R,型,)(,多糖细胞壁,),：非致病,加热灭活的S型菌,活的R型菌,小鼠致病死亡,1.1DNA结构特征及其生物学意义,1.1.21944，Avery等证明,DNA是遗传物质,生命的遗传与变异,1.1DNA结构特征及其生物学意义,1.1.31953，Watson和Crick提出并确定了,DNA双螺旋结构,生命的遗传与变异