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细胞生物学基础细胞生物学基础分子生物学基础普通生物学基础•除病毒外，一切生物均由细胞组成。•单细胞生物（一个细胞就是一个个体）•多细胞生物（由许多各种各样的细胞组成）一、细胞的发现英国人RobterHooke（1665）用自制的显微镜观察软木片，发现有许多状如蜂窝的小孔，称之为cell（原意是小房间）。实际上只是细胞壁。•RobertBrown（1831）从兰科植物叶片表皮细胞中发现细胞核。•F.Dujardin（1835）在低等动物根足、多孔虫的细胞中发现了细胞质。（二）细胞大小和形态1.大小:多数φ10~100μm，低倍显微镜可见，小的φ0.1μm，高倍显微镜可见。2.形状：球体、多面体、纺缍体、柱状体（细胞的形状和功能之间有密切关系）。nervecell（三）细胞的分子组成与结构1、细胞的组成•主要元素：C、H、O•其他元素：钙、钠、钾、氯、镁、铁、铜、锌、硼、钼、碘、锰、钴、铬、钨、钡、镍无机物：水（65~70%）无机盐（占干重2~5%）有机物：糖类、脂肪、蛋白质、核酸2.细胞的结构（1）原核细胞：（2）真核细胞：细胞壁•细胞膜细胞质细胞核液胞溶酶体高尔基体叶绿体线粒体光滑内质网粗糙内质网•核糖体核膜孔细胞壁、质体、液泡三部分是植物细胞特有的结构，动物细胞没有。动物细胞结构模式图二、染色质与染色体•染色质：细胞分裂间期由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构。•染色体：细胞有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚成的棒状结构。•染色质与染色体：同一种物质在细胞周期不同时间的不同形式。染色体的形状（据：着丝粒位置不同）中着丝粒亚中着丝粒近端着丝粒远端着丝粒三、细胞周期概念：细胞由一次分裂末期到下一次分裂末期要经历相同的变化阶段，周而复始。细胞的这种生长、分裂循环的历程称为细胞周期。细胞周期各阶段：G1期分裂间期S期G2期有丝分裂期（M期）静止期（G0期）四、细胞分裂方式1.无丝分裂：低等生物的分裂方式（横裂、纵裂）2.有丝分裂（主要形式）：染色体经复制变成双份，随着核、质分裂平均分配，形成两个完整的子细胞。3.减数分裂（生殖细胞的特有分裂方式）：在染色质复制一次后，经过两次分裂，结果子细胞的染色体数目比亲代细胞减少了一半。有丝分裂的过程1.有丝分裂间期核膜核仁染色质中心粒1.前期①染色质凝缩，②分裂极确立与纺锤体开始形成，③核仁解体，④核膜消失。前期Twocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparatingonthesurfaceofanearlyprophasenewtlungcellnucleus.2.中期染色体排列到在细胞的赤道面上。赤道板中期3.后期姐妹染色体单体分离并移向细胞两极。后期4.末期从子染色体到达两极，至形成两个新细胞的时期。两个出现：核膜出现、核仁出现两个消失：染色体消失、纺锤丝消失中间小体从子染色体到达两极，至形成两个新细胞的时期。主要标志是子核的形成和胞质分裂。中间小体DividingMuscleMyoblast(primativemusclecell)(SEMx8,000)（三）减数分裂与有丝分裂区别：1.生殖细胞（性染色体XX/XY）特有的分裂方式；2.染色质复制一次，分裂两次，子细胞染色体数减少一半；3.两条性染色体各分配到两个子细胞，最终产生子代个体性别差异精原细胞精子的形成卵细胞形成初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子(变形)卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞卵细胞减数分裂的过程分子生物学基础（略）一、基因的概念与基因的复制（一）DNA是遗传的物质基础1.基因:染色体上包含遗传信息的一段DNA片段。2.DNA基本单位：脱氧核苷酸；四种碱基（A、G、C、T）（二）生命的遗传是染色体自我复制的结果•DNA的半保留复制：亲代DNA分子的单链为模板，合成两条子代DNA链，最终成为两个拷贝分配到两个子细胞中去。•转录和翻译：基因的遗传信息由DNA通过转录传递给RNA，再通过翻译合成蛋白质，实现基因的表达。二、转基因技术（一）概念：指将外源基因整合到生物体内，得到稳定表达，并使该基因能稳定地遗传给后代的实验技术。（二）意义：改变了传统生物科技的被动状态，使得人们可以克服物种间的遗传障碍，定向培养创造出自然界所没有的新的生命形态，以满足人类社会的需要。（三）制备1.目的基因的获得:使用限制性内切酶，将目的基因从供体DNA长链中剪切下来;2.构建重组DNA:使用DNA连接酶，将两个DNA片段连接起来;3.重组DNA引入细胞:通过载体（质粒），将“拼接”好的DNA分子运送到受体细胞中；4.表达目的基因的受体细胞的挑选：通过特定的标志和方法，检测基因转入是否成功。普通生物学基础（略）一、组织、器官形成：•多细胞生物的受精卵分裂、分化而产生形态和功能不同的各类细胞，这些细胞组合成执行不同功能的组织。•各种组织以一定形式交织而组成各类器官和系统。2.植物组织（1）分生组织和永久组织•永久组织：在植物生长发育过程中，细胞陆续分化而失去分裂能力，成为有特定功能的细胞组织，即永久组织。•分生组织：在成长的植物体内总保留一部分不分化的细胞，它们能继续分裂、分化以补充新的细胞。由这些细胞构成的组织称为分生组织。•（2）植物细胞和组织培养的材料——分生组织。3.动物组织（1）上皮组织：细胞排列紧密，细胞间质少。覆盖在身体表面和体各种囊、管、腔的内表面；（2）结缔组织：有发达的细胞间质，细胞分散于细胞间质中。包括：血液和淋巴组织、疏松结缔组织、致密结缔组织、弹性组织、网状结缔组织、脂肪组织、软骨、硬骨等；（3）肌肉组织：由长纤维状的肌肉细胞组成。包括横纹肌、平滑肌、心肌三种；（4）神经组织：由神经细胞和神经胶质细胞组成。二、生殖和发育（一）无性生殖与有性生殖1.无性生殖——不涉及性别、无配子参与、无受精过程的生殖（1）裂殖：通过细胞分裂进行生长(单细胞最简单的生长方式)（2）出芽：细胞核分裂时，一个子核进入细胞表面凸出的“芽”中，形成一个小的子细胞，如酵母菌。（3）孢子生殖：许多真菌和藻类能产生大量孢子，随风飘散，遇到适宜的环境即可发育成新的菌体。（4）再生作用：生物自身修复损伤的一种生理过程。通过再生可以产生新的个体。2.有性生殖：精子和卵子两个性细胞（即配子）融合为一，成为合子或受精卵，再发育成为新一代个体。•主要通过有丝分裂和减数分裂完成。3.受精和发育：花粉粒成熟后破囊散出花粉，到达柱头，使胚珠中的卵受精；然后子房和胚珠继续发育，成为果实和种子；通过不同的途径被散播到远处，在合适条件下萌发为新植株。（三）高等动物的生殖和发育1.卵裂：即受精卵的分裂，卵裂形成的细胞称为分裂球。•卵裂在开始时是同步的，即一个受精卵→二分裂球→四分裂球→八分裂球…………卵裂结果形成一个多细胞的实心幼胚。本章小结本章是全书的知识基础，重点回顾了与细胞工程相关的理论背景知识，尤其是细胞生物学、分子生物学等方面的知识。目的是为后续细胞工程各章的学习奠定基础。