细胞生物学第一章

细胞生物学第一章讲述了细胞的发现与细胞学说的创立、细胞的类型和结构体系、细胞的基本特性、细胞的分子基础、细胞生命的进化。

细胞的发现与细胞学说

• 细胞的发现与细胞学说的创立
  • 细胞的发现
    • 1604荷兰眼镜商Janssen发明第一台显微镜
    • 1665英国胡克第一次发现细胞
    • 1674荷兰布商列文虎克anton van Leeuwenhoek第一次观察活细胞
  • 细胞学说的创立
    • 1838德国植物学家施莱登Matthias Schleiden
    • 1839德国动物学家施万
    • 1855德国医生和病理学家魏尔肖Rudolf Virchow提出细胞学说
  • 细胞学说对细胞学发展的推动作用
  • 细胞生物学发展简史
    • 1665-1838-1858-1875细胞发现和细胞学说的创立
    • 1875-1900细胞学经典时期
    • 1900-1953实验生物细胞
    • 1953DNA双螺旋结构
    • 1953-1965分子细胞生物学
• 细胞的类型和结构体系
  • 原核细胞
    • 主要特征：无以核膜包被的细胞核，只有拟核
    • 分类
      • 真细菌
      • 古细菌
    • 细菌细胞的特点：遗传信息少，内部结构简单，无分化成以膜为基础的专门结构和功能的细胞器，分布最广数量最多
    • 支原体mycoplasma 霉形体：最小最简单的原核生物，也是唯一没有细胞壁的原核生物。一般直径为0.2-0.3μm
  • 真核细胞
    • 主要特点：以生物膜为基础进一步分化，使细胞内部产生许多功能区室它们各自分工负责，又相互协调合作
    • 动物细胞与植物细胞
  • 真核细胞的结构体系
    • 生物膜体系
      • 以脂质和蛋白质为基础
        • 基本作用：为细胞提供保护
    • 细胞骨架体系
      • 以特异蛋白质分子装配构成
        • 主要作用：维持细胞的一定形态，真核细胞分裂的“助产士”（纺锤体微管将染色体拉向两极，通过肌动蛋白纤维形成胞质分裂环将细胞分裂开）
        • 主要成分：微管，微丝，中间纤维
        • 细胞骨架分为细胞质骨架和细胞核骨架
  • 原核细胞与真核细胞的比较
    • P7
• 细胞的基本特性
  • 细胞结构的基本特征
    • 质膜结构
      • 作用：①在细胞外起屏障作用②在细胞内构筑区室，形成各个功能区室
    • 遗传物质
      • 原核细胞的DNA是裸露的，无核膜包被，被称为拟核
    • 核糖体
      • 所有类型的细胞包括最简单的支原体都含有核糖体
  • 细胞的生理生化特性
    • 细胞能够进行自我增殖与分裂
    • 细胞都能进行新陈代谢
    • 细胞具有反应能力
  • 细胞的形态差异
    • 高等生物细胞形态结构与功能的相关性与一致性
    • 单细胞形态与细胞外沉积物或细胞骨架有关，如硅藻
    • 高等生物细胞离开有机体分散存在时，形态发生变化，例平滑肌在体内呈梭形，体外呈多角形
  • 细胞的大小及体积的恒定
    • 限制因素：①体积与表面积的关系②细胞内关键分子的浓度
    • 真核细胞为了解决细胞内重要分子的浓度问题，出现了特化的内膜系统
    • 细胞体积的最小化受制于维持细胞生命活动所需的酶和蛋白质种类的最低量
  • 细胞及细胞器的计量单位
    • 微米μm，纳米nm
    • 1μm＝10⁻⁶m 1nm＝10⁻⁹m 1A＝0.1nm
• 细胞的分子基础
  • 水
    • 水占细胞总量的70%-80%
    • 相邻水分子间是靠氢键维系的
    • 水在细胞中即是反应剂也是溶剂
    • 水是极性分子，是各种极性有机分子和离子的最好溶剂（主要靠氢键的形成）
    • 细胞中的水
      • 游离水
        • 细胞代谢反应的溶剂
      • 结合水
        • 是以蛋白质和氢键结合的水分子，占细胞水分4.5%，是原生质结构的一部分。
  • 无机盐
    • 分类
      • ①大分子的结构成分CHONPS
      • ②各种酶反应所需的离子 钙离子，铜离子，镁离子，钾离子，钠离子，氯离子
      • ③各种酶活性所需的基础微量元素Co，Cu，Fe，Mg，Zn
      • ④某些元素需要的微量元素 I，Cs，Br
    • 功能
      • ①维持细胞内的pH和渗透压，以保持细胞的正常生理活动
      • ②同蛋白质结合组成具有特定功能的结合蛋白，参与细胞的生命活动
      • ③作为酶反应的辅助因子
  • 有机分子
    • 单糖与多糖
      • 糖是一类称为碳水化合物的有机分子
      • 多糖
        • 营养储备多糖
        • 结构多糖（纤维素）
    • 脂
      • 脂是一类不溶于水，可被辛烷从细胞中提取出来的化学物质
      • 脂肪酸
      • 三酰甘油（脂肪）
      • 磷脂
      • 糖脂
      • 类固醇
      • 萜
    • 核苷酸与核酸
      • 核酸是储存与传递遗传信息的载体，核苷酸是组成核酸的基本单位
    • 氨基酸与蛋白质
      • Q：组成蛋白质的基本构件只有20多种，为什么蛋白质具有如此广泛的功能
  • 细胞结构体系的组装
• 病毒（非细胞生命体）
  • 病毒概述
    • 病毒的大小与形态结构
    • 病毒的衣壳蛋白与核酸
    • 病毒的遗传物质
  • 病毒的生命周期与感染
    • 病毒🦠的生命周期
      • 病毒的生命周期是指病毒从对宿主细胞的识别吸附到最后释放出子代病毒的完整过程
      • ①吸附
      • ②侵入
      • ③复制
      • ④成熟
      • ⑤释放
    • 冠状病毒🦠🦠🦠🦠
      • 概述
      • 治疗
      • 预防
      • 冠状病毒仅感染脊椎动物
• 细胞生命的进化
  • 细胞生命的起源
    • ①地球和原始大气层的形成
    • ②有机分子的自然形成
    • ③分子聚合体的形成
    • ④生命初级聚合体的形成
    • ⑤原始细胞的形成
  • 真核细胞的进化
  • 从单细胞向多细胞进化
  • 模式生物
    • 被生物学家选定的用于科学研究，并根据研究结果揭示某种具有普遍规律的生命现象的生物物种就称为模式生物
• 合成细胞学与“人造”细胞
  • “Synthia”的诞生过程
    • 美国克雷格·文特尔人工合成蕈状支原体，2010年5月20日science杂志发表该成果，这是地球上第一个由人类制造并能够自我复制的新物种。Synthia意为合成体
  • 简约化的单条，两条染色体酵母诞生
    • 2018年8月，Nature杂志发表了中国科学家覃重军，美国科学家杰夫·博伊克利用合成生物学获得简约染色体的酵母工程菌，这一研究成果是合成生物学领域里新的里程碑
  • 合成生物学与生物安全