细胞生物学

第一章 绪 论

教学目的：

1.掌握细胞生物学的研究对象及内容； 2 了解细胞生物学的发展简史；

3 .掌握细胞生物学的研究热点，明确细胞生物学与其它学科的相互关系。 教学重点： 细胞生物学的研究内容及当今研究热点

一、细胞生物学研究内容与现状 (一)细胞生物学的定义

1.细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学

2.细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。 二、细胞生物学的主要研究内容

1. 细胞核、染色体及基因表达 基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。

2 .生物膜与细胞器的研究 膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。 3 .细胞骨架体系的研究 胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要性。

4 .细胞增殖及调控 控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。

5. 细胞分化及调控 一个受精卵如何发育为完整个体的问题。（细胞全能性） 6. 细胞衰老、凋亡及寿命问题。 7. 细胞的起源与进化。

8 .细胞工程 改造利用细胞的技术。生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程方面。 三、 细胞生物学发展简史

1.细胞学创立时期 19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；

2 .细胞学经典时期 20世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期；

3. 实验细胞学时期（1900—1953）； 4. 分子细胞学时期（1953至今）。

总过程概括为：细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展 （1665） （1838—1839） （1892） （1965） R.Hooke Schleiden、Schwann Hertiwig DeRobertis （一）细胞的发现（discovery of cell）

（二）细胞学说的建立及其意义（The cell theory）

1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（Beitrage zur Phytogenesis）.

1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文，论证了所有动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。

1.细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）； 2.细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）； 3.细胞只能通过细胞分裂而来。

（三）细胞学的诞生（细胞学的经典时期和实验细胞学时期） 1. 原生质理论的提出 2. 关于细胞分裂的研究 3. 重要细胞器的发现 4. 遗传学方面的成就 （四）细胞生物学的兴起

1965年，D.Robetis将他原著的《普通细胞学》更名为《细胞生物学》（第四版），率先提出这一概念。 （五）分子细胞生物学

四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域 1 染色体DNA与蛋白质相互作用关系；

2 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控； 3 细胞信号转导的研究； 4 细胞结构体系的装配。

第二章 细胞基本知识概要 教学目的：

1. 掌握有关细胞的几个概念（细胞、原生质、细胞器等）和几个问题； 2.了解细胞的共同特征和细胞的形态与其功能的相适应性。 3. 掌握真、原核细胞的一般结构特点及其区别。 4．掌握生物界三类分类体系的依据

教学重点和难点： 真、原核细胞的主要区别

第一节细胞的基本概念

一、细胞的几种概念

二、细胞是生命活动的基本单位 1．是形态结构的基本单位 2．是物质代谢的基本单位 3．是生长发育的基本单位 4．是遗传的基本单位

第二节 非细胞形态的生命体——病毒（略） 第三节原核细胞与真核细胞

一、原核细胞（Prokaryotic cell）具有两大特点： （1）遗传信息量少（仅有一个环状DNA） （2）无膜围细胞器及核膜

1. 最小、最简单的细胞——支原体（mycoplasma） 为何说支原体是最小的细胞？ 2.原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻

细菌（bacteria， bacterium）主要来自对大肠杆菌（E.coli）的研究。 细菌是原核细胞的典型代表，特点是：无典型的细胞核，有细胞壁，细胞质中除核糖体外无其它细胞器。 蓝藻（Blue-green algae）

又称蓝绿藻或蓝细菌，是绿色植物中最原始的自养类型，含有兰色素、红色素、黄色素、叶绿素等，故不一定都是兰色。

第四节 真核细胞基本知识概要

一、真核细胞的基本结构体系

生物膜系统： 以脂质及蛋白质成分为基础构建而成。

遗传信息表达结构系统： 以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。 细胞骨架系统 ：由特异蛋白质分子装配而成。 原核细胞和真核细胞根本区别可归纳为下面两条： 第一，细胞膜系统的分化与演变

真核细胞以膜分化为基础，分化为结构更精细，功能更专一的单位——各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。 第二，遗传信息量大与遗传装置的复杂化

真核细胞的遗传信息可达上万个基因，并具重复序列，染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状DNA分子，细菌只有几千个基因。 二．古核细菌：认为是介于原核与真核细胞之间的又一类细胞 三、细胞的大小及其分析

原核细胞多在1—10或1—5μm，细菌多在3—4μm，支原体只有0.1μm。 动物细胞多在（10—100μm，20—30μm， 15—70μm）。最大的细胞要属鸵鸟卵，可达10 cm，卵黄只有5cm。隆鸟卵直径可达20 cm。 那么，细胞的大小是怎样决定的呢？

首先，细胞的核质比与细胞大小有关，决定细胞上限。 其次，细胞的相对表面积与细胞大小有关。 最后，细胞内物质的交流与细胞大小有关。 四、细胞形态结构与功能的关系

细胞的形态结构与功能的相关性和一致性是多数细胞的共性。 第三章 细胞膜与细胞表面 教学目的：

1. 掌握质膜的分子模型

2. 了解流动镶嵌模型的主要特点及细胞膜的功能 3 .掌握细胞连接的方式和特点 教学重点： 流动镶嵌模型结构要点 教学难点 ：细胞连接的超微结构

第一节细胞膜与细胞表面的特化结构

一、细胞膜的结构模型

1.定义：细胞膜指围绕在细胞最外层，由脂类和蛋白质组成的薄膜。 2.模型：

（1）“三明治”模型（bimolecular leaflet model） （2） 单位膜模型（The unit membrane model） （3）流动镶嵌模型（fluid mosaic model） 这个模型的主要内容可归纳为：

①脂类物质以双分子层排列，构成膜的骨架；

②镶嵌性 蛋白质分子镶嵌在脂双层的网架中。存在方式有内在蛋白（整体蛋白）和外在蛋白（边周蛋白）。

③不对称性 蛋白质分子和脂质分子在膜上的分布具不对称性，膜两侧的分子性质和结构不同。

④流动性 脂质双分子层和蛋白质是可以流动或运动的（脂质分子的运动性、蛋白质分子的运动性）

4、晶格镶嵌模型（蛋白液晶膜模型） 5、板块镶嵌模型

最近有人提出脂筏模型（Lipid rafts model）。目前认为，这些模型并无本质区别，只是对流动镶嵌模型的进一步补充说明，不能作为膜的通用模型。 二、质膜的化学组成 1.膜脂（Lipids）

2.蛋白质（Protein）（膜蛋白） 3.糖类（Carbohydrate）

三、质膜的功能（function of c.m） 1.为细胞提供一个相对稳定的细胞内环境， 2．参与细胞多种生命活动

3．形成细胞表面的特化结构，起着支持、保护作用 四、骨架与细胞表面的特化结构

五、膜骨架（membrane associated cytoskeleton）

指质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理机能。早期有人称膜下溶胶层，实质为膜骨架。