上海生命科學(xué)院細胞生物學(xué)筆記華東理工版

1、細胞生物學(xué)筆記——華東理工版第一講緒論一細胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀1研究對象――細胞（cell）細胞是一切生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位，在生命物質(zhì)進化中處于中心地位。生命進化示意：粒子－原子－分子－大分子－細胞器－細胞－組織－器官－系統(tǒng)－個體－群體2學(xué)科名稱的演變5060年代，稱為細胞學(xué)（cytology），利用光學(xué)顯微鏡對細胞的結(jié)構(gòu)、功能和生活史進行研究，主要集中于靜態(tài)描述；70年代以來，發(fā)展成為系統(tǒng)學(xué)科細胞生物學(xué)（cellb

2、iology），利用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡和冰凍蝕刻等方法，從細胞的整體活動水平、亞細胞水平和分子水平對細胞和細胞器的結(jié)構(gòu)與功能，進行研究，以動態(tài)的觀點來探索細胞的基本生命活動。1976年，在美國波士頓召開了第一次“細胞生物學(xué)”會議，標(biāo)志了細胞生物學(xué)的誕生。當(dāng)前，逐漸與分子生物學(xué)結(jié)合，向分子水平發(fā)展。二細胞生物學(xué)的發(fā)展簡史細胞大小：≤30μm肉眼觀察：≥100μm1細胞的發(fā)現(xiàn)1590年，第一架復(fù)式顯微鏡由荷蘭眼鏡制造商詹森（H.和Z.J

3、anssen）父子制造，放大倍數(shù)為1030倍，能觀察昆蟲跳蚤之類的生物，故俗稱“跳蚤鏡”；1665年，英國人羅勃特胡克（Robert.Hooke）發(fā)表了《顯微圖譜》一書，書中第一次描繪了細胞的形態(tài)，他所用的自制顯微鏡放大倍數(shù)為40140倍，觀察到了植物死細胞的壁（cell小室）；1674年荷蘭人列文胡克（A.V.Leeuwenhoek）第一次觀察到了活細胞，他所用的顯微鏡放大倍數(shù)為250500倍。2細胞學(xué)說的創(chuàng)立19世紀(jì)30年代，顯微技

4、術(shù)提高至1μm以內(nèi)，同時切片機的研制成功，促進了顯微解剖學(xué)的發(fā)展，提高了人們對細胞的認識。1831年，RobertBrown發(fā)現(xiàn)了細胞核；1833年，施萊登（M.J.sehleiden）提出了細胞核核仁的概念；1839年，浦金野（Purkinji）提出了細胞原生質(zhì)的概念；18381839年，施萊登和施旺提出了細胞學(xué)說，主要內(nèi)容為：（1）細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來，并由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)成結(jié)構(gòu)單位；（2）每個細胞作為一個相

5、對獨立的單位，既有它自己的生命，又對與其它細胞共同組成的整體生命有所助益功能單位；（3）新的細胞可通過老的細胞繁殖產(chǎn)生。細胞學(xué)說、1859年達爾文確立的進化論和1866年孟德爾的確立的遺傳學(xué)被認為是現(xiàn)代生物學(xué)的三大基石。3細胞超顯微結(jié)構(gòu)的興起光學(xué)顯微鏡時代，分辨率：0.2μm，細胞結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了高爾基器、線粒體、中心體等，對細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有了更深入了了解。1933年，西門子公司制造了第一架電子顯微鏡，分辨率：50nm，該分辨率下不僅描繪

6、了細胞的超微結(jié)構(gòu)，也反映出細胞活動的動態(tài)觀點。電鏡技術(shù)的發(fā)展，使科學(xué)家側(cè)重于量和信息的傳遞等作用，對細胞的生存、生長、分裂、分化等都極其重要。在真核生物中的細胞器也具有膜結(jié)構(gòu)，這一類膜與細胞體內(nèi)的物質(zhì)合成、分泌、運輸、降解等有關(guān)，被稱為細胞內(nèi)膜，它們與細胞質(zhì)膜統(tǒng)稱為生物膜（biologymembrane）。細胞表面（cellsurface），又稱細胞外被（cellcoat），是指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層與質(zhì)膜中蛋白質(zhì)或脂類分子共價結(jié)合的

7、粘多糖，對膜蛋白起保護作用，并且在細胞識別中起重要作用。在哺乳動物小腸上皮細胞的細胞被稱為糖萼（glycocalyx）。一細胞膜的組成：膜脂、膜蛋白和膜糖1膜脂約占細胞干重的50％，主要有磷脂、膽固醇和糖脂三種，均為雙型性分子。磷脂因所帶的堿基不同而分許多類，如磷脂酰膽堿、卵磷脂、鞘磷脂等，而每一類因脂肪酸鏈長短和飽和程度不同又分許多種，在膜中磷脂含量是比較高的。膽固醇在真核生物的質(zhì)膜中含量較多(13)，結(jié)構(gòu)如左圖。該化合物對調(diào)節(jié)膜的流

8、動性有重要意義。在細菌的質(zhì)膜中則無膽固醇。糖脂的結(jié)構(gòu)與磷脂相似。糖脂決定了紅細胞的ABO血型，A型血糖脂較O型多一個N－乙酰半乳糖胺殘基，B型僅多一個半乳糖殘基(B型轉(zhuǎn)為O型，去乳糖)。大部分磷脂和糖脂分子在水環(huán)境中能自發(fā)的形成雙層。其中磷脂極性很強在水環(huán)境中分子聚焦，其極性頭部與水接觸，疏水尾部避開水向分子團的內(nèi)面，形成小球形的分子團（micelles）或成球狀體的脂質(zhì)體（liposome）（人工膜）。磷脂的這種特性在生物膜的體外研究

9、種有重要意義。而膽固醇在膜中插入與磷脂內(nèi)部，極性頭部與磷脂的極性頭部結(jié)合，主要功能：A.固定磷脂中部分脂肪酸鏈，保持細胞形態(tài)，降低水溶性分子通透性(細菌無膽固醇有細胞壁)。B.防止脂肪酸鏈的凝固，維持細胞膜的相變。2膜蛋白約占細胞干重的40％，根據(jù)其與膜脂的相互作用方式及在膜中的排列部位不同，分為：外在性或邊周蛋白（extrinsicperipheralprotein）與內(nèi)在性或整合蛋白（intrinsicintegralprotein

10、）。邊周蛋白與整合蛋白的比較（A為邊周蛋白，B為整合蛋白）分布：A.在膜表面；B.分布在膜中或穿膜。表面活性劑（有機溶劑）洗脫：A.易；B.劇烈條件。游離特性：A.呈水溶性，不再與膜脂成膜；B.能自我聚合，能與膜脂成膜。二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)1流動鑲嵌模型Ⅰ細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)簡史Ⅱ主要特點：⑴流動的脂質(zhì)雙分子構(gòu)成膜的連續(xù)體；⑵蛋白質(zhì)分子象一群島嶼般無規(guī)則的分散在脂質(zhì)的海洋中。2膜的分子不對稱性膜脂：同一種膜脂分子在膜的雙分子中分布不均糖：糖側(cè)