《细胞生物学》
第一章 绪论思维导图模板大纲
细胞学与细胞生物学
细胞学说的建立及其意义
施万《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》
一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是生物体的基本结构单位
从经典细胞学到实验细胞学时期
经典细胞学时期的主要进展
原生质理论的提出
1840年 J.EPukinje和1846年 H.von Mohl首次将动物和植物细胞内的均匀，有弹性的胶状物质称为“原生质”（protoplasm）。
861 年，M.Schultze提出了原生质理论，认为组成有机体的基本单位是一小团原生质，这种物质在各种有机体中是相似的。
1880年，J.von Hanstein提出“原生质体”（protoplast）概念，细胞的概念进一步演绎成具有生命活性的一小团原生质。
细胞分裂的研究
w.Flemming在动物细胞，E.A.Strasburger在植物细胞中都发现了细胞核的分裂过程
1880年Flemming称其为有丝分裂（mitosis），井证实有丝分裂的实质是核内丝状物（染色体）的形成及其向两个子细胞的平均分配
van Beneden（1883年）和Strasburger（1886年）分别在动物与植物细胞中发现减数分裂，至此发现了细胞分裂的基本类型
细胞器的发现
随着显微镜分辨力的提高和石蜡切片及多种染色方法的发明，各种细胞器相继被发现
1883年van Beneden和T.Boveri发现中心体
实验细胞学主要内容
细胞遗传学
1883年van Beneden发现了蛔虫的卵和精子的染色体只有体细胞的一半
1888年Strasburger等在植物体中也发现受精现象，并证明生殖细胞的染色体数是体细胞的一半
1900年，孟德尔在34年前发现的遗传法则被重新提出
1905年E.B.Wilson发现性别与染色体的关系，A.Weissman推测遗传单位有序地排列在染色体上
细胞遗传学主要从细胞学角度，特别是从染色体的结构和功能，以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制
细胞生理学
19世纪末期开始，人们注意到活细胞的运动，如细胞的变形运动、细胞质流动、纤毛与鞭毛运动和肌肉收缩等
1909年，R.Harison和A.Carel创立了组织培养技术，为研究细胞生理学开辟了一条重要途径
1943 年，A.Claude用高速离心机从活细胞内把细胞核和各种细胞器(如线粒体、叶绿体)分离出来，在体外研究它们的生理活性，这对研究细胞器的功能和化学组成，以及酶在各细胞器中的定位等起了很大的作用
细胞生理学的主要研究内容是：细胞对其周围环境的反应，细胞生长与紫殖的机制，细胞从环境中摄取营养的能力，细胞的兴奋性，收缩性，分密性，生物膜的主动运输和能量传递与生物电等
细胞化学
1924 年，R.Feulgen等首先建立了对细胞内脱氧核糖核酸（DNA）特异性的定性检测方法，这就是众所周知的福尔根反应（Feulgen reaction）
1940年J.Brachet 用甲基绿-派洛宁染色方法来测定细胞中的DNA与RNA,T.0.Cuperson用紫外显微分光光度法测定DNA 在细胞中的含量
细胞生物学学科的形成与发展
1953年沃森（J.Watson）和克里克（F.Crick）等人发现了DNA分子双螺旋结构
细胞的同一性与多样性
细胞是生命活动的基本单位
细胞的基本共性
相似的化学组成
在自然界存在的90种元素中，细胞只利用其中的20多种元素构成自身，其中包括碳（C）、氢（H）、氧（0）、氮（N）,磷（P）、硫（S）等
这些化学元素形成以碳为基本骨架的氨基酸、核苷酸、脂质和糖类，是构成细胞的基本构件
脂-蛋白体系的细胞质膜
所有的细胞表面均有主要由磷脂双分子层与蛋白质构成的细胞质膜
细胞质膜使细胞与周围环境保持相对的独立性，形成相对稳定的细胞内环境，并通过细胞质膜与周围环境进行物质交换和信号传递
相同的遗传装置
所有的细胞都以双链DNA作为遗传信息的载体，以RNA作为转录物指导蛋白质的合成，蛋白质的合成场所都是核糖体
除一些原生生物外，所有的细胞都使用几乎相同的一套遗传密码。提示所有的细胞都起源于共同的原始祖先
一分为二的分裂方式
所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂，核内的遗传物质在分裂时均匀地分配到两个子细胞内
细胞的大小
细胞的大小是细胞的重要特征，各类细胞的大小有一定规律
按细胞平均直径粗略计算，支原体细胞比最小的病毒大10倍，细菌细胞比支原体大10倍，而多数动植物细胞比细菌大10多倍，一些原生动物细胞又比一般动植物细胞大10倍
同一器官与组织的细胞，其大小总是在一个恒定的范围之内
合适的细胞体积，能够保证细胞与周田环境进行正常的物质与信息交换，保证细胞内物质运输和信号传递的正常进行
细胞的大小取决于核糖体的活性
因为蛋白质的量由核糖体来决定
如在哺乳动物中，这一网络的中心是一个叫做mTOR（mammalian target of rapamycin,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）的蛋白激酶，因其能被雷帕霉素（rapamycin）抑制而得名，如果该蛋白失活，会导致细胞体积变小
其他多种因素的影响
例如植物细胞在旺盛分裂期的大小，也是取决于蛋白质等生物大分子的积累；但在完成分裂后，植物细胞的体积会增加数倍甚至数千倍，这个过程不是依赖有机物的积累，而是中央液泡的膨胀
支原体——能够独立完成全部生命活动的最小的细胞
支原体的直径一般只有0.1-03 μm,具有细胞基本的结构和功能
人们发现至少需要约400个基因，才能维持一个自由生活的细胞的代谢活动
细胞是生命活动的基本单位
一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位
病毒及其与细胞的关系
病毒与细胞的区别
病毒很小，结构极其简单，没有核糖体等任何细胞结构，因此，不可能独自进行任何代谢活动
这一重要的基本概念的深化，极大促进了人们对细胞中具有生命活性的物质及其结构的研究进程。思维导图模板大纲
这一系列重要的发现，极大地丰富了人们对细胞的认识并引发人们更深入的探索思维导图模板大纲
在这些研究的基础上思维导图模板大纲
德国的Boveri同美国的W.Sutton不谋而合地提出遗传的染色体假说，把染色体的行为同孟德尔的遗传因子联系起来
1910年，摩尔根(T.H.Morgan)用果蝇做了大量的实验遗传学工作，证明基因是决定遗传性状的基本单位，而且直线排列在染色体上
原生生物界思维导图模板大纲
真菌界，植物界和动物界
真核细胞的基本结构体系及其组装
三大基本结构系统
以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统
细胞内部由双层核膜将细胞分成两大结构与功能区域一一细胞质与细胞核
生物膜还为生命的化学反应提供了表面，很多重要的酶定位在膜上，大部分生化反应在膜的表面进行
由特异蛋白质分子装配构成的细胞骨架系统
胞质骨架主要由微丝、微管与中间纤维 (也称中间丝) 等构成。
植物细胞与动物细胞
细胞壁
植物细胞之间形成了区别动物细胞的特殊的连接通道一胞间连丝
液泡
酸性的裂解液泡
含有水解酶，能够降解衰老的细胞器，起着类似溶酶体的功能
叶绿体
叶绿体是植物细胞内最重要、普遍存在的质体 (plastid)，是进行光合作用的细胞器
原核生物界思维导图模板大纲
细菌
细菌细胞的基本结构
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
所有细菌的细胞壁具有的共同成分——肽聚糖（对青霉素敏感）
细菌的细胞质膜除了具有选择换物质等功能外，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
细菌基因组与遗传信息表达体系
复制时，细菌DNA环附在细菌质膜上作为支持点，复制不受细胞分裂周期的限制，可以连续进行。
质粒
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
蓝藻
蓝藻的细胞结构
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
类囊体膜上还有大量藻胆蛋白所构成的藻胆体，负责将光能传递给叶绿素 a
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。一般情况下，两个子细胞在一个公共的胶质鞘包围下保持在一起，并不断分裂而形成丝状、片状等多细胞群体
古核生物界思维导图模板大纲
古核细胞(古细菌)
细胞壁
古细菌也有细胞壁，染色呈G或G，但没有胞壁酸和肽聚糖
细胞质膜
在古细菌中，是以醚键与甘油结合;膜脂中还有一类特殊的中性脂质一-鲨烯衍生物
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
核糖体
与真核细胞类似，针对细菌核糖体的抗生素不能与古核细胞核糖体结合，所以不能抑制其蛋白质合成。古核生物核糖体的结构和生物学特性显然更接近于真核生物
因此，细菌的细胞质膜可以完成真核细胞中诸如线粒体、内质网和高尔基体所承担的部分功能。思维导图模板大纲
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游离的DNA的差异之一思维导图模板大纲
通过“廉价”的液泡填充细胞，增加细胞的体积，从而扩大了吸收太阳能的面积。同时，为了维持植物细胞内的膨压，必须不断地将溶质转运进液泡中，以维持植物细胞和组织的刚性。思维导图模板大纲
原核细胞、古核细胞与真核细胞的比较思维导图模板大纲
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