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主要内容:1、细胞的形态和类型2、真核细胞的结构和功能3、细胞的增殖4、细胞的生长与分化第二章细胞的基本结构和功能基本要求：（1）掌握真核细胞与原核细胞以及古细胞的区别；（2）掌握生物膜的概念和组成；（3）理解真核细胞中各细胞器的结构与功能；（4）掌握细胞增殖与细胞周期；细胞有丝分裂增殖的过程；（5）理解细胞周期各时相得主要事件；（6）了解细胞增殖调控的基本原理；（7）了解细胞的生长与分化。第一节细胞的形态和类型一、细胞概述1、细胞的发现•1665年，英国罗伯特虎克(RobertHooke)发现细胞,软木塞，死的细胞壁，命名细胞(Cell)。•1674年，荷兰学者列文虎克（AVLeeuwenhoek)G观察到完整的活细胞。•1838年，德国植物学家施莱登（Schleiden，M.J.）指出细胞是一切植物结构的基本单位。•1839年，德国动物学家施旺(Schwann,T.)指出动物和植物结构的基本单位都是细胞。2、细胞学说19世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：细胞是植物体和动物体的基本结构单位。标志着细胞学说的诞生。（1）细胞是有机体，是所有动、植物的基本结构单位；（2）每个细胞相对独立，一个生物体细胞之间协同配合；（3）新细胞由老细胞繁殖产生。细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一。3、细胞的基本概念细胞是什么？细胞是生命活动的基本单位细胞是物质、能量和信息过程结合的综合体细胞是生物形态结构、生理功能和生长发育、遗传的基本单位研究细胞分整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，我们主要从亚显微水平讲解细胞的亚显微结构（电子显微镜下）。二、细胞的数量、大小和形态•细胞的数量–单细胞生物仅一个细胞，大小与细胞体积成正比。–多细胞生物的细胞数量一般与生物体个体大小有关，个体越大细胞数目越多。–如：新生儿约有2×1012个•成年人约有1014个1、细胞的大小及其分析人眼、光学显微镜的分辨力分别为0.1mm、0.2µm.各类细胞直径的比较细胞类型直径大小（µm）最小病毒支原体细胞细菌细胞动植物细胞原生生物细胞0.020.1-0.31-210-50数百到数千2、细胞的形态植物气孔保卫细胞三、细胞类型•根据细胞的进化程度和结构复杂程度，细胞可划分为原核细胞和核真核细胞•古核细胞：在极端环境（高盐、高温）环境下生活的有着与原核生物和真核生物不一样结构特点的生物的细胞。生物非细胞结构：病毒（如：噬菌体、SARS）细胞结构原核细胞支原体衣原体细菌蓝藻放线菌真核细胞原核生物如葡萄球菌破伤风杆菌乳酸菌大肠杆菌肺炎双球菌结核杆菌细胞和非细胞形态的生物真核生物原生动物（如：草履虫、变形虫、疟原虫）藻类植物（水绵、衣藻等）植物苔藓植物蕨类植物种子植物真菌（如：酵母菌、食用菌、霉菌）多细胞动物(一)、原核细胞遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜（二）真核细胞真核细胞包括单细胞生物（如酵母菌）、植物和动物以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统：染色质、核仁、核糖体。由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。真核细胞可分为三个系统：•生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等。•遗传信息表达系统（颗粒纤维系统）：染色质、核仁、核糖体。•细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。原核细胞与真核细胞的区别•原核细胞真核细胞•细胞大小很小（1-10微米）较大（10-100微米）•细胞核无核膜（称“类核”）有核膜•遗传系统DNA不与蛋白质结合DNA与蛋白质结合•只有一条DNA染色质有二条以上染色体•细胞器无有•细胞骨架无有•核糖体70S80S•核外DNA裸露的质粒DNA线粒体DNA，叶绿-体DNA叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面内质网光面内质网中心体纤毛动物细胞与植物细胞的比较•细胞壁（cellwall)•叶绿体（chloroplast)•大液泡（vacuole)•胞间连丝（plasmodesmata)植物特有的结构细胞动物细胞植物细胞线粒体乙醛酸循环体核糖体内质网高尔基体中心体（低等植物）细胞壁叶绿体液泡胞间连丝动物细胞与植物细胞比较（三）古核细胞古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。★具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；★还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。第二节、真核细胞的结构和功能一、生物膜•生物膜是指位于生物细胞上和细胞内部的膜结构，包括质膜和细胞内膜（一）质膜和细胞内膜（cellmembrane)①使细胞具有相对独立和稳定的内环境；②是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”。细胞膜概念：是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜（plasmamembrane).功能：除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。它们共同构成真核细胞的内膜系统。细胞内膜（endomembrane）★概念：任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。生物膜细胞膜细胞内膜生物膜(biomembrane）细胞膜细胞质●细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；(二)、生物膜的分子结构模型生物膜结构描述的历史回顾:1925年,Gorter和Grendell用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在“脂双分子层”这一基础之上的。1899年，Overton曾用各种化学物质对卵细胞进行选择性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。1.片层结构模型1935年,Danielli和Davson,发现细胞膜的表面张力显著低于油-水界面的表面张力,因此认为,细胞膜中除含有脂类外，还含有蛋白质,故提出了片层结构模型.蛋白质脂双分子层[夹层学说]（球状）（球状）（双分子层）“蛋白质---脂类---蛋白质”三夹板结构2.单位膜模型蛋白质：单层肽链——折叠结构脂双层细胞膜细胞质1959年,Robertson利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”的结构模型称为单位膜模型。暗明暗此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈ß-折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。2.0nm3.5nm2.0nm★★3.液态镶嵌模型1.流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。脂双分子层极性头部疏水尾部内在膜蛋白外在膜蛋白1972年，Singer和Nicolson总结提出，其主要论点是：评价：液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受，但也有不足之处：如忽视了膜的各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用。3.强调了膜的流动性和不对称性。[流动镶嵌模型]蛋白质糖链脂双分子层(三）、脂质双层膜的特点（1）生物膜膜组分的不对称性分布：保证膜电荷数量的差异和膜的流动性，与膜蛋白的定向分布及其功能发挥有密切的关系（2）生物膜膜脂的运动性●●表现正常的生物学功能有十分重要的意义。●膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。●膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散（3）生物膜中分子间的作用力静电力、疏水力和范德华力二、细胞壁细胞壁(cellwall)是植物细胞外围的一层壁，具一定弹性和硬度，界定细胞形状和大小。（一）细胞壁的组成1典型的细胞壁是由胞间层(intercellularlayer)、初生壁(primarywall)以及次生壁(secondarywall)组成，其中次生壁由次生壁外层S1；次生壁中层S2；次生壁内层S3组成S1次生壁外层；S2次生壁中层；S3次生壁内层；CW1初生壁；ML胞间层2、细胞壁的化学组成构成细胞壁的成分中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等。细胞壁中的多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶类，它们是由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等聚合而成。次生细胞壁中还有大量木质素。三、细胞质及其内含物细胞质：是指存在于质膜与核被摸之间的原生质，包括细胞器和细胞质基质（一）、细胞质基质（cytoplasmicmatrixorcytomatrix）在真核细胞，细胞质膜以内、核以外的部分称为细胞质。细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。1、细胞质基质的涵义基本概念：用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。完成各种中间代谢过程如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等蛋白质的分选与运输与细胞质骨架相关的功能维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰降解变性和错误折叠的蛋白质帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象2、细胞质基质的功能2细胞骨架在电子显微镜下，细胞质基质并不是均一的溶胶结构，其中还含有微丝（microfilament）、微管(microtubule)和中间纤维(intermiediatefilament)组成的细胞骨架结构。★分布与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结构，与细胞器的空间分布、功能活动、物质运输、能量转换及信息传递等有关，在细胞中起到“骨骼和肌肉”作用。支架、运输、运动系统。蛋白纤维：微管微丝中间纤维（1）微管•，球状微管蛋白组成中空管，直径25nm•功能：–维持细胞形态–细胞器定位–胞内物质运输–鞭毛、纤毛、染色体运动中心粒（2）微丝•肌动蛋白组成的微丝，直径7nm•功能：–维持细胞形态–细胞分裂–肌肉收缩（3）中间丝（纤维）•多种蛋白组成直径10nm•细胞中含量丰富•功能：承受机械压力(二)中心体动物细胞和低等植物细胞中都有中心体。它总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体。在电子显微镜下可以看到，每个中心体含有两个中心粒，这两个中心粒相互垂直排列。中心体与细胞的有丝分裂有关。典型的真核细胞中心体由一对中心粒组成。中心粒周围为云状电子致密物，称为中心粒周围物质（PericentriolesMaterial，PCM），中心粒周围物质围绕2个中心粒。（三）线粒体研究历史：–1890年R.Altaman首次发现线粒体，命名为bioblast，以为它可能是共生于细胞内独立生活的细菌。–1898年Benda首次将这种颗命名为mitochondrion。–1900年L.Michaelis用JanusGreenB对线粒体进行染色，发现线粒体具有氧化作用。–Green（1948）证实线粒体含所有三羧酸循环的酶，Kennedy和Lehninger（1949）发现脂肪酸氧化为CO2的过程是在线粒体内完成的，Hatefi等（1976）纯化了呼吸链四个独立的复合体。Mitchell（1961－1980）提出了氧化磷酸化的化学偶联学说。–