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a glimpse at the cell Rough ERSmooth ERCentrosomeCYTOSKELETONMicrofilamentsMicrotubulesMicrovilliPeroxisomeLysosomeGolgi apparatusRibosomesIn animal cells but not plant cells:LysosomesCentriolesFlagella(in some plant sperm)NucleolusChromatinNUCLEUSFlageliumIntermediate filamentsENDOPLASMIC RETICULUM(ER)MitochondrionNuclear envelopePlasma membrane第1页第1页细胞学说细胞学说细胞生物学研究对象是细胞。细胞是生物结构与功效基本单位细胞生物学研究对象是细胞。细胞是生物结构与功效基本单位1 1 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞是有机体，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。细胞和细胞产物所构成。2 2 每个细胞作为一个相对独立单位，既有它每个细胞作为一个相对独立单位，既有它“自己自己”生命，生命，又对与其它细胞共同构成整体生命有所助益。又对与其它细胞共同构成整体生命有所助益。3 3 新细胞能够通过已存在细胞繁殖产生。新细胞能够通过已存在细胞繁殖产生。第2页第2页细胞是生命活动基本单位细胞是生命活动基本单位o细胞是构成有机体基本单位o细胞是代谢与功效基本单位细胞是代谢与功效基本单位o细胞是有机体生长和发育基础细胞是有机体生长和发育基础o细胞是遗传基本单位细胞是遗传基本单位,有遗传全能性有遗传全能性o没有细胞就没有完整生命没有细胞就没有完整生命第3页第3页植物细胞中，叶绿体和线粒体合作，植物细胞中，叶绿体和线粒体合作，向细胞提供代谢物及向细胞提供代谢物及ATPATP 代谢物代谢物柠檬柠檬酸循酸循环环氧化磷酸氧化磷酸化作用化作用糖糖糖糖叶绿体叶绿体线粒体线粒体第4页第4页细胞区别于非细胞最主要特性细胞区别于非细胞最主要特性 (2)在增殖上含有自我复制能力在增殖上含有自我复制能力 12、细胞增殖与调控、细胞增殖与调控(1)在结构上含有自我装配能力在结构上含有自我装配能力 4、细胞质膜、细胞质膜 6、线粒体和叶绿体、线粒体和叶绿体 7、内膜系统、内膜系统 10、细胞核、细胞核 9、细胞骨架、细胞骨架(3)在生理活动中含有自我调整能力；在生理活动中含有自我调整能力；5、跨膜运送、跨膜运送 13、凋亡与衰老、凋亡与衰老 14、分化与基因表示、分化与基因表示(4)细胞社会联系细胞社会联系 8、信号转导、信号转导15、细胞连接、胞外基质、细胞连接、胞外基质 第5页第5页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开细胞为何要有细胞膜？为了能够调整物质进出细胞，并使细胞有最适细胞为何要有细胞膜？为了能够调整物质进出细胞，并使细胞有最适合内部环境，膜结构有两个基本作用：一是在细胞内外起屏障作用，合内部环境，膜结构有两个基本作用：一是在细胞内外起屏障作用，即不允许物质随意进出细胞；二是要在细胞内构筑区室（真核细胞内即不允许物质随意进出细胞；二是要在细胞内构筑区室（真核细胞内膜体系），形成各个功效特区膜体系），形成各个功效特区细胞膜特性是什么？能维持细胞内微环境相对稳定；能实现细胞与周细胞膜特性是什么？能维持细胞内微环境相对稳定；能实现细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质互换和能量、信息传递。围环境和细胞与细胞间进行物质互换和能量、信息传递。第6页第6页流动镶嵌模型该模型强调了膜该模型强调了膜流动性流动性，蛋白质和膜脂均可侧向运动，膜蛋白分布，蛋白质和膜脂均可侧向运动，膜蛋白分布不对不对称性称性。有镶嵌在脂双分子层表面，有则所有或部分嵌入其内，有横跨整。有镶嵌在脂双分子层表面，有则所有或部分嵌入其内，有横跨整个脂类区。个脂类区。脂脂 类类 占占 40%：构成膜主要脂类有磷脂、糖脂和胆固醇：构成膜主要脂类有磷脂、糖脂和胆固醇蛋白质蛋白质 占占 50%：膜周围蛋白；膜内在膜蛋白；脂锚定蛋白：膜周围蛋白；膜内在膜蛋白；脂锚定蛋白糖糖 类类 占占 1-10%第7页第7页膜蛋白提取与脂质体膜蛋白与膜脂体外重组膜脂与膜蛋白运动膜脂与膜蛋白不对称性第8页第8页冰冻蚀刻技术冰冻蚀刻技术第9页第9页研究膜蛋白或膜脂流动性基本试验技术之一。用荧光素标识膜蛋白或膜脂，然后研究膜蛋白或膜脂流动性基本试验技术之一。用荧光素标识膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区荧光淬灭变暗。由于膜流动性，淬用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区荧光淬灭变暗。由于膜流动性，淬灭区域亮度逐步增长，最后恢复到与周围荧光强度相等。可依据荧光恢复速度推灭区域亮度逐步增长，最后恢复到与周围荧光强度相等。可依据荧光恢复速度推算出膜蛋白或膜脂扩散速率。算出膜蛋白或膜脂扩散速率。光脱色恢复光脱色恢复技术技术（F Fluorescence luorescence R Recovery ecovery A After fter P Photobleachinghotobleaching）FRAP荧光显微技术第10页第10页整合膜蛋白整合膜蛋白外周蛋白外周蛋白细胞骨架纤维细胞骨架纤维 糖糖 糖蛋白糖蛋白 糖脂糖脂胆固醇胆固醇第11页第11页脂脂筏筏是是质质膜膜上上富富含含胆胆固固醇醇和和鞘鞘磷磷脂脂微微结结构构。大大小小约约70nm70nm左左右右，是是一一个个动动态态结结构构，位位于于质质膜膜外外小小页页。这这些些区区域域结结构构致致密密，介介于于无无序序液液体体与与液液晶晶之之间间，称称为为有有 序序 液液 体体（Liquid-Liquid-ordered ordered 红红色色）。在在低低温温下下（44）这这些些区区域域能能抵抵抗抗非非离离子子去去垢垢剂剂抽抽提提。脂脂筏筏就就像像一一个个蛋蛋白白质质停停泊泊平平台台，与与膜膜信信号号转转导导、蛋蛋白白质质分分选选都都有有密密切切关关系系，如如：Src Src kinasekinase耦耦联联于于质质膜膜内内层层脂脂筏。筏。Glyco-phosphatidyl-inositol脂筏（脂筏（lipid raft）模型）模型第12页第12页细胞质膜功效细胞质膜功效1.为细胞生命活动提供相对稳定环境2.选择性物质运输，包含代谢底物输入与代谢产物排出，其中伴伴随能量传递3.提供细胞识别位点，并完成细胞内外信号跨膜转导。4.为各种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序进行5.介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间连接6.参加形成含有不同功效细胞表面特化结构7.膜蛋白异常表示与一些遗传病、恶性肿瘤，甚至神经退行性疾病相关，很多膜蛋白可作为疾病治疗药品靶标第13页第13页膜骨架与其它细胞质膜特化附属结构膜骨架与其它细胞质膜特化附属结构膜骨架指质膜下与膜蛋白相膜骨架指质膜下与膜蛋白相连由纤维蛋白构成网架结构连由纤维蛋白构成网架结构(meshwork)，参与维持，参与维持质膜形状并帮助质膜完毕各质膜形状并帮助质膜完毕各种生理功效。种生理功效。微绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛微绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛第14页第14页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开 物质跨膜运送物质跨膜运送.第15页第15页 膜转运蛋白（有选择性、受信号调控）分两类：膜转运蛋白（有选择性、受信号调控）分两类：载体蛋白载体蛋白（carrier protein）只允许与载体蛋白上结合部位相结合溶质分子通过，并只允许与载体蛋白上结合部位相结合溶质分子通过，并且载体蛋白每次转运都发生本身构象改变。且载体蛋白每次转运都发生本身构象改变。通道蛋白通道蛋白（channel protein）主要依据溶质大小和电荷进行区别，假如通道处于开放主要依据溶质大小和电荷进行区别，假如通道处于开放状态，那么足够小和带电荷分子或离子就能通过。状态，那么足够小和带电荷分子或离子就能通过。第16页第16页 简朴扩散简朴扩散 帮助扩散帮助扩散沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；比自由扩散转运速率高；比自由扩散转运速率高；不需要提供能量；不需要提供能量；存在最大转运速率；存在最大转运速率；没有膜蛋白帮助。没有膜蛋白帮助。有特异性，即与特定溶质结合。有特异性，即与特定溶质结合。通道蛋白帮助与载体蛋白帮助通道蛋白帮助与载体蛋白帮助水孔蛋白水孔蛋白膜上有许多孔径为膜上有许多孔径为0.35-0.8nm小孔，称为水孔蛋白（小孔，称为水孔蛋白（aquaporins，AQP），），膜蛋膜蛋白亲水基团嵌在小孔表面，因此白亲水基团嵌在小孔表面，因此水分子能够快速通过质膜进出细水分子能够快速通过质膜进出细胞胞第17页第17页积极运送：积极运送：o细胞含有逆浓度梯度运输物质能力o依据主动运输过程所需能量起源不同，可将主动运输归纳为三种类型：o 1.ATP直接供能（ATP驱动泵）o 2.间接提供能量（耦联转运蛋白）o 3.光能驱动（光驱动泵）第18页第18页胞饮作用与吞噬作用胞饮作用与吞噬作用o胞吞作用是通过细胞质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡（胞吞作用是通过细胞质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡（endocytic vesicle），将外界物质裹进并输入细胞过程。依据形成胞吞泡大），将外界物质裹进并输入细胞过程。依据形成胞吞泡大小和胞吞物质，胞吞作用又可分为两种类型：胞饮作用；吞噬作小和胞吞物质，胞吞作用又可分为两种类型：胞饮作用；吞噬作用用第19页第19页三、胞吐作用三、胞吐作用（exocytosis）胞吐作用是将细胞内分泌泡或其它一些膜泡中物质胞吐作用是将细胞内分泌泡或其它一些膜泡中物质通过细胞质膜运出细胞过程。通过细胞质膜运出细胞过程。胞吐作用有两种基本类型：构成型胞吐路径胞吐作用有两种基本类型：构成型胞吐路径；调整；调整型胞吐路径型胞吐路径 第20页第20页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开 物质跨膜运送物质跨膜运送.内膜系统与蛋白分选内膜系统与蛋白分选.第21页第21页真核细胞内膜系统真核细胞内膜系统细胞内膜系统是在结构、功效乃至发生上互相关联，由膜包被细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。第22页第22页1.质膜质膜2.线粒体线粒体3.过氧化物酶体过氧化物酶体4.核膜核膜5.染色质染色质6.核仁核仁7.光面内质网光面内质网8.粗面内质网粗面内质网9.高尔基体高尔基体10.分泌泡分泌泡11.溶酶体溶酶体12.细胞骨架细胞骨架13.鞭毛鞭毛/纤毛纤毛14.细胞壁细胞壁15.液泡液泡16.叶绿体叶绿体第23页第23页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开 物质跨膜运送物质跨膜运送.内膜系统与蛋白分选内膜系统与蛋白分选.第24页第24页蛋白分选蛋白分选1。信号假说。信号假说2。信号肽。信号肽3。信号辨认颗粒。信号辨认颗粒4。分泌性蛋白共翻译转运。分泌性蛋白共翻译转运5。整合膜蛋白合成。整合膜蛋白合成6。导肽与翻译后转运：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体蛋白。导肽与翻译后转运：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体蛋白7。膜泡运送。膜泡运送第25页第25页分泌性蛋白分选分泌性蛋白分选第26页第26页膜泡运送膜泡运送o 膜泡运输是蛋白运输一个特有方式，普遍存在于真核细胞中。在转运过程中不但包括蛋白本身修饰、加工和组装，还包括到各种不同膜泡定向运输及其复杂调控过程。o 1.COPII有被小泡o 2.COPI有被小泡 o 3.网格蛋白有被小泡第27页第27页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开 物质跨膜运送物质跨膜运送.内膜系统与蛋白分选内膜系统与蛋白分选.2。细胞都含有。细胞都含有DNA-RNA遗传装置和蛋白质合成机器遗传装置和蛋白质合成机器核糖体核糖体第28页第28页细胞核结构:核孔复合物、核仁、染色体第29页第29页核孔复合体与入核积极运送第30页第30页染色质DNA与染色质蛋白DNA二级结构染色质蛋白：组蛋白 真核生物染色体基本结构蛋白，富含带正电荷Arg和Lys等碱性氨基酸，属碱性 蛋白质，能够和酸性DNA紧密结合；没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。非组蛋白 指染色体上与特异DNA序列相结合蛋白质，因此又称序列特异性DNA结合蛋白；帮助DNA分子折叠，以形成不同结构域；帮助开启DNA复制，控制基因转录，调整基因表示。染色体组装第31页第31页染色质组装多级螺旋模型染色质组装多级螺旋模型 压缩压缩7倍倍 压缩压缩6倍倍 压缩压缩40倍倍 压缩压缩5倍倍 DNA双螺旋双螺旋核小体核小体螺线管螺线管超螺线管超螺线管染色单体染色单体 2nm 10nm 30nm 0.4m 210m 一级结构：核小体（结构要点）一级结构：核小体（结构要点）二级结构：螺线管二级结构：螺线管(solenoid)三级结构：超螺线管三级结构：超螺线管(supersolenoid)四级结构：染色单体（四级结构：染色单体（chromatid）第32页第32页染色体形态结构与激活相关概念基因座控制区、隔离子常染色质、异染色质、兼性异染色质自主复制DNA元件、着丝粒与动粒、端粒核仁组织区随体、次缢痕核型多线染色体、灯刷染色体第33页第33页核仁超微结构与功效o1.纤维中心纤维中心(FC)o2.致密纤维组分致密纤维组分(DFC)o3.颗粒组分颗粒组分(GC)核仁相随染色质核仁相随染色质核仁基质核仁基质 是是rRNA合成、加工和合成、加工和核糖体亚单位组装场合核糖体亚单位组装场合第34页第34页细胞共性细胞共性构成细胞基本元素（构成细胞基本元素（C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、Cl、Mg）、）、生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白生物小分子（单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸）、生物大分子（多糖、蛋白质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）质、脂类、核酸）、基本结构体系（生物膜体系、遗传信息复制与表示体系）。1。选择透性脂。选择透性脂-蛋白体系生物膜蛋白体系生物膜-细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外细胞都含有一层界膜，将细胞内环境与外环境隔开环境隔开 物质跨膜运送物质跨膜运送.内膜系统与蛋白分选内膜系统与蛋白分选.2。细胞都含有。细胞都含有DNA-RNA遗传装置和蛋白质合成机器遗传装置和蛋白质合成机器核糖体核糖体3。细胞都含有一分为二分裂方式：细胞周期细胞骨架。细胞都含有一分为二分裂方式：细胞周期细胞骨架4。细胞能进行自我增殖和遗传：细胞增殖。细胞能进行自我增殖和遗传：细胞增殖5。细胞都含有运动性：细胞骨架。细胞都含有运动性：细胞骨架6。细胞都能进行新陈代谢：物质代谢、能量代谢。细胞都能进行新陈代谢：物质代谢、能量代谢第35页第35页线粒体和叶绿体：半自主性细胞器/细胞能量转换第36页第36页线粒体和叶绿体：半自主性细胞器/细胞能量转换线粒体结构线粒体结构电子传递链、电子载体（黄铁泛细铜）、线粒体内膜三大复合物电子传递链、电子载体（黄铁泛细铜）、线粒体内膜三大复合物电子传递电子传递-质子梯度质子梯度-ATPATP合成合成叶绿体结构叶绿体结构半自主性细胞器：遗传信息及复制、蛋白质合成组装转运半自主性细胞器：遗传信息及复制、蛋白质合成组装转运内共生起源学说、非共生起源学说内共生起源学说、非共生起源学说第37页第37页原核细胞、古核细胞、真核细胞o支原体o细菌o蓝藻o古核细胞o动物细胞 vs 原核细胞o真核细胞 vs 原核细胞o病毒：大小、分类、遗传物质、侵入、复制第38页第38页a glimpse at the cell Rough ERSmooth ERCentrosomeCYTOSKELETONMicrofilamentsMicrotubulesMicrovilliPeroxisomeLysosomeGolgi apparatusRibosomesIn animal cells but not plant cells:LysosomesCentriolesFlagella(in some plant sperm)NucleolusChromatinNUCLEUSFlageliumIntermediate filamentsENDOPLASMIC RETICULUM(ER)MitochondrionNuclear envelopePlasma membrane第39页第39页