分子细胞生物学——绪论

YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology分子细胞生物学(动物细胞)李莲军博士云南农业大学动物科技学院2003.9-2010.9YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology课程介绍（一）理论教学（60学时）第一章绪论第二章细胞生物学研究方法第三章细胞膜及细胞表面第四章细胞内膜系统第五章线粒体第六章细胞核与染色体第七章核糖体第八章细胞骨架第九章细胞连结及细胞粘附分子第十章细胞外基质第十一章物质运输第十二章细胞通信第十三章细胞周期及细胞分裂第十四章细胞分化YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology参考书翟中和主编，分子细胞生物学(第3版)，高教出版社，2007.韩贻仁主编，分子细胞生物学(第3版)，高教出版社，2007.AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garlandpublishing，Inc.1998.BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000.GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments，2ndEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999.LodishH.etal.MolecularCellBiology.5thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2003.YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiologyYunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology考试与成绩试卷满分为100分，时间为120分钟。学位课70分及格，选修课60分及格。题型：1.填空（10小题，每小题3分，共30分）2.名词解释（10小题，每小题3分，共30分）3.问答题/论述题（4小题，共40分）YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第一章绪论李莲军博士云南农业大学动物科技学院2003.9-2010.9YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第一节细胞生物学研究的内容第二节细胞生物学发展简史第三节细胞概述第四节细胞的组成及组装第五节细胞的类型和结构体系学习内容YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第一节细胞生物学的研究内容细胞是生命的基本单位(basicunitoflife)。细胞生物学是从细胞的整体水平、亚细胞水平和分子水平三个层次研究细胞的结构和功能、生命活动及其规律的科学。细胞生物学发展的轨迹形态→结构→功能→调控。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology1、在分子水平上研究细胞学的问题MolecularCellBiology，MolecularBiologyoftheCell。2、从分子水平上的研究向细胞水平回归Genomics基因组学，Proteomics蛋白质组学分子细胞生物学？细胞生物学？细胞生物学发展的两次飞跃(过去20余年)YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology细胞生物学主要研究内容细胞核、染色体以及基因表达生物膜与细胞器细胞骨架体系细胞增殖及其调控细胞分化及其调控细胞衰老与凋亡细胞的起源与进化细胞工程YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology重点研究领域染色体DNA与蛋白质相互作用关系—主要是非组蛋白对基因组的作用细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及调控细胞信号转导细胞结构体系的组装蛋白质与蛋白质相互作用细胞内的网络调控YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology个体水平细胞水平分子水平YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology动物学植物学微生物学分子生物学生物化学生理学遗传学神经生物学医学与人类健康药物筛选细胞生物学细胞生物学与其它学科的联系YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology为何学习细胞生物学?OrganismalBiologyMolecularBiologyCellBiology在生命结构层次上，细胞是生物个体与生物分子之间的桥梁。在学科关系上，细胞生物学位于个体生物学与分子生物学之间，它们相互渗透，相互衔接。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology细胞生物学与分子生物学一起是现代生物学的基础，并广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等等的研究中，与农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系，是生命科学的重要支柱之一。为何学习细胞生物学?YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology细胞的发现及细胞学说的建立细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的形成与发展第二节细胞生物学发展简史YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiologyYunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第三节细胞的概念YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology一、细胞的定义“细胞学说”的基本内容a.细胞是具有生命特征的最小单位。b.新的细胞来自原有的细胞。c.所有生物均由一个或多个细胞组成。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology1.细胞是由质膜包围的原生质(protoplasm)团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流；2.细胞是构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有机体生长发育的基础；3.细胞是代谢与功能的基本单位，具有一套完整的代谢和调节体系；4.细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；5.没有细胞就没有完整的生命。细胞的一般概念YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology有关细胞的一些新认识细胞是多层次非线性的复杂结构体系细胞具高度复杂性和组织性。细胞是物质(结构)、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞完成各种化学反应；细胞需要并利用能量；细胞参与大量机械活动；细胞对刺激作出反应。细胞是高度有序的，具自组装与自组织能力的体系细胞进行自我调控；细胞繁殖和传留后代。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology二、细胞的形态形态多样，与功能相适应。有球形、多角形、圆柱形、杆状、梭形、星形等等。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology三、细胞的大小典型的原核细胞平均大小在1～10μm之间，而真核细胞的直径平均为3～30μm，一般10～20μm。限制细胞体积大小的因素：1、细胞的核质指数2、细胞的比面值(相对表面积)YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiologyNP为核质指数，Vn和Vc分别代表细胞核和细胞的体积。Vc-VnVnNP=细胞的核与质之间有一定的比例关系，称为核质指数。通常细胞核的体积约占细胞总体积的10％，即核质指数为1/9，这是制约细胞最大体积的主要因素之一。在细胞分裂周期中，只有细胞大小达到一定值才能触发细胞分裂。因此有人将之称为细胞周期调控的一类检查点(sizecheckpoint)。1、细胞的核质指数YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology细胞的比面值，即单位体积所占有的表面积。I＝S/V(I为比面值，S和V分别代表细胞表面积和体积)2、细胞的比面值(相对表面积)细胞生命活动中，必须与周围环境不断进行物质交换，同时细胞内的物质在内部也要不断扩散传递。细胞体积小，比面值就大，这对物质的迅速交换和转运是非常有利的。反之则非常困难。许多大型细胞的质膜向内陷入或形成许多细胞突起，以使比面值增大。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology四、细胞的基本共性所有的细胞表面均有由磷脂双分子层并镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜(质膜)。所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA，以此作为遗传信息复制与转录的载体。作为蛋白质合成的机器―核糖体，存在于一切细胞内，是任何细胞(除个别非常特化的细胞)不可缺少的基本结构。所有细胞的增殖都以一分为二的分裂方式进行。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第四节细胞的组成及组装所有细胞都由水、蛋白质、糖类、脂类、核酸、盐类和各种微量的有机化合物所组成。蛋白质、糖类、核酸和脂类等化合物也被称为生物分子(biomolecules)。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology一、细胞的化学成分组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元素占90%以上。细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机物。水与无机盐在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物质总含量的75％—80％。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology细胞的有机分子细胞中有机物达几千种之多，约占细胞干重的90％以上，它们主要由碳(11%)、氢(59%)、氧(24%)、氮(4%)等元素组成。这些分子约占细胞干重的90%以上。主要有四大类分子：蛋白质(protein,50%)核酸(nucleicacid,15%)脂类(lipids,10%)糖(carbohydrates,15%)YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology化学成份占细胞的重量(%)每种分子的类型数水701无机离子120糖及其前体1250氨基酸及其前体0.4100核苷及其前体4100脂肪酸及其前体150其他的小分子0.2～300大分子(蛋白质、核酸和多糖)26～3000细菌细胞的化学组成YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology二、细胞结构体系的分级组装第一级小分子有机物组装成生物大分子，包括DNA、RNA、蛋白质、多糖等。第二级生物大分子进一步组装成细胞内高级结构及具有空间结构和生物功能的细胞器(如：质膜、微管、微丝、核糖体、染色体、线粒体、内质网、高尔基复合体、溶酶体等)。第三级由细胞内高级结构和细胞器等组成细胞。YunnanAgriculturalUniversity.LlianMolecularCellBiology第四节细胞