细胞生物学第一章绪论

细胞生物学第一章绪论梳理，内容涵盖细胞学与细胞生物学、细胞的同一性与多样性两个部分，适用于预习、复习的参照。

第一章绪论

• 第一节 细胞学与细胞生物学
  • 一、细胞的发现
    • 细胞是在1665年罗伯特胡克发现
    • 荷兰列文虎克发现活细胞
  • 二、细胞学说的建立及其意义
    • 施莱登——植物 施旺——动物
    • 魏尔肖—细胞只能来自细胞
    • 19世纪三大发现:细胞学说、能量守恒定律、达尔文进化论
  • 三、从经典细胞学到实验细胞学时期
    • 经典细胞学时期（1）原生质理论的提出（2）细胞分裂的研究（3）细胞器的发现
      • 细胞学时期（1）细胞遗传学（2）细胞生理学（3）细胞化学
  • 四、 细胞生物学学科的形成与发展
    • 细胞生物学定义：细胞生物学是应用现代物理学与化学的技术，以及分子生物学的概念与方法，侧重从细胞作为生命活动的基本单位的思维为出发点，研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学。它从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能，细胞的增殖、分化、衰老、死亡，以及细胞信号转导和基因表达调控，细胞起源与进化等重大生命过程。
• 第二节 细胞的同一性与多样性
  • 一、细胞是生命活动的基本单位
    • （一）细胞的基本共性
      • 1.相似的化学组成2.脂-质蛋白体系的细胞质膜3.相同的遗传物质4.一分为二的分裂方式
    • （二）细胞的大小
    • （三）细胞是生命活动的基本单位
      • 1.一切有机体都有细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位2.细胞时代谢与功能的基本单位 3.细胞时有机体生长发育的基础 4.细胞时繁殖的基本单位，是遗传的桥梁 5.细胞时生命起源的标志，是生物演化的起点
  • 二、细胞的基本类型
    • （一）细胞的类型与生物界的类群
      • 整个生物界的类群包括3个域 :原核生物、古核生物和真核生物。在此基础上又分为 6 个界:由原核生物组成的原核生物界，由古核生物组成的古核生物界，以及由真核生物组成的原生生物界、 真菌界、植物界和动物界。
    • （二）两类代表性的原核细胞：细菌与蓝藻
      • • 1.细菌：细菌是自然界分布最广、个体数量最多、与人类关系极为密切的有机体，在大自然物质循环过程中处于极重要的地位。多数细菌的直径大小在 0.5~5.0 μm 之间。 (1)细菌细胞的基本结构 电子显微镜下可以看到构成细菌的细胞壁、细胞质膜、核糖体和核区等基本结构。 所有细菌的细胞壁具有的共同成分是肽聚糖，青霉素可抑制肽聚糖的合成。革兰氏阳性菌(G)因细胞壁的肽聚糖含量极高，故对青霉素很敏感;反之，革兰氏阴性菌(G-)由于肽聚糖含量很少，对青霉素不敏感。 细菌的细胞质膜除了具有选择性交换物质等功能外，膜上丰富的酶系执行许多重要的代谢功能，如有氧呼吸、蛋白质的合成与分泌及细胞壁合成等。因此，细菌的细胞质膜可以完成真核细胞中诸如线粒体、内质网类型和高尔基体所承担的部分功能。 某些细菌具有鞭毛(flagellum)，直径约 20 nm。细菌鞭毛的结构与真核生物的鞭毛完全不一样，它仅由一种鞭毛蛋白(flagellin）构成，运动机理也迥然不同。除了核糖体外，没有类似真核细胞的细胞器。 绝大多数细菌有明显的核区或称类核(nucleoid)。区形态不规则，四周是较致密的胞质物质。 (2)细菌基因组与遗传信息表达体系;细菌基因组 很小，为环状 DNA，如大肠杆菌仅为 4.64x10'bp。边复制边转录，正在转录的 mRNA 又与核糖体结合翻译肽链。转录与翻译在时间与空间上是连续进行的，这是细菌乃至整个原核细胞与真核细胞最显著的差异之一 在细菌细胞内还存在可进行自主复制的更小的环状 DNA 分子，称质粒(plasmid) 。 (3)细菌的增殖 细菌以二分裂方式进行增殖，速度非常快。细菌的细胞分裂受到严格调控。
        • 2.蓝藻：蓝藻又称蓝细菌(cyanobacteria)，是自养型原核生物，能进行与高等植物类似的光合作用并放出O2。蓝藻出现在约 30 亿年以前，O₂的释放，改变了地球大气圈的组成，使原始地球的还原型大气变成富含 O₂的氧化型大气，为真核生物和后生生物的起源与演化创造了条件。 (1)蓝藻的细胞结构 蓝藻细胞质膜外有细胞壁和一层胶质的鞘。蓝藻的细胞壁与革兰氏阴性菌十分相似，由一层薄的肽聚糖组成，外面包有外膜。所不同的是，细胞壁内层含有纤维素。蓝藻的细胞质部分有很多同心环样的膜片层结构，称为类囊体 (2)细胞分裂与分化 蓝藻细胞分裂时，细胞中部向内生长出新横隔壁，将中心质与原生质分为两半
    • （三）古核细胞
      • 古细菌又称为古核生物(archaeon)，常常发现于极端特殊环境中 最早发现的古细菌是产甲烷细菌类，接着陆续又发现盐细菌。 古细菌形态多样，细胞大小在0.1~15 μm 不等，以分裂或出芽的方式进行增殖。
        • （1）细胞壁：古细菌也有细胞壁，染色呈革兰氏阳性或阴性，但没有胞壁酸和肽聚糖，因此溶菌酶以及肽聚糖合成的青霉素等抗生素对古细菌的生长没有抑制作用。 （2）细胞质膜：细胞质膜是以醚键与甘油结合，膜脂中还有一类特殊的物质——鲨烯衍生物 （3）DNA及其基因结构：古细菌DNA为环状，有操纵子结构，大部分基因无内含子，有多顺反子 mRNA 存在，这些都与细菌相似。另外一些特征却与真核细胞类似，如DNA和组蛋白结合成类似核小体结构;编码tRNA和rRNA，甚至部分编码蛋白质的基因中有内含子;RNA聚合酶为复杂多聚体;翻译起始的氨基酸为Met(细菌是 fMet)等。 （4）核糖体：多数古细菌类的核糖体虽然也是 70S，但含有 60种以上蛋白，数量介于真核细胞与真细菌之间，而且其中的 rRNA 与蛋白质的性质更接近于真核生物。
    • （四）真核细胞
      • 1. 真核细胞的基本结构体系及其组装 在亚显微结构水平上，真核细胞可以划分为三大基本结构系统:①以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统;②以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递与表达系统;③由特异蛋白质分子装配构成的细胞骨架系统。 (1)生物膜系统 生物膜的厚度基本在 8~10 nm范围之内。细胞表面的质膜及其相关结构，主要功能是进行选择性的物质跨膜运输与信号转导。 (2)遗传信息传递与表达系统 遗传信息的储存、传递与表达系统是由 DNA、RNA 和蛋白质组成的复杂体系。DNA 与组蛋白构成了染色质的基本结构--核小体(nucleosome) (3)细胞骨架系统 细胞的骨架系统是由一系列特异的结构蛋白装配而成的网架，对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用。 胞质骨架主要由微丝、微管与中间纤维(也称中间丝)等构成。 2. 植物细胞与动物细胞 动植物体内存在多种不同的、功能各异的细胞类型，但这些细胞却都有着基本相同的结构与功能体系大部分细胞器与细胞结构，其形态与成分相近，功能也很类似 (1)细胞壁 植物细胞壁的主要成分是纤维素，还有果胶质、半纤维素与木质素等。 (2)液泡 液泡是由单层生物膜包围的封闭系统，溶液中含有无机盐、糖类、氨基酸、蛋白质、生物碱与色素等物质。
    • （五）原核细胞、古核细胞与真核细胞的比较
      • 1. 细胞膜系统的演化 2.遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化
  • 三、病毒及其与细胞的关系
    • 病毒是迄今发现的最小、最简单的有机体。病毒只是种生物大分子复合体，本身不表现任何生命特征，所有的病毒必须在细胞内繁殖才能表现出其生命特征。 (一)病毒与细胞的区别 病毒与细胞的区别主要表现在以下几个方面: (1)病毒很小，结构极其简单，没有核糖体等任何细胞结构 (2)遗传物载体为DNA或RNA。 病毒的遗传物质有些为DNA，有些为 RNA，分别称之为 DNA 病毒和 RNA 病毒。 (3)以复制和装配的方式进行增殖 (4)彻底的寄生性。病毒虽然具备了生命活动的最基本特征(增殖与遗传)，但只是一类不“完全”的生命体 (二)病毒及其在细胞内的增殖 病毒是由核酸和一种或多种蛋白质组成的 包裹病毒核酸的衣壳(capsid)由蛋白质形成,衣壳与核酸构成病毒的核衣壳(nucleocapsid)，病毒的衣壳有保护核酸的作用。 (三)病毒与细胞在起源与演化中的关系 病毒是非细胞形态的生命体，其生命活动只能在细胞内实现。