第一章 细胞概述Word文档格式.docx

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第八章叶绿体与光合作用

第九章内膜系统与蛋白质分选和膜运输

第十章细胞骨架与细胞运动

第十一章细胞核与染色体

第十二章细胞周期与细胞分裂

第十三章胚胎发育与细胞分化

第十四章细胞衰老、死亡与癌变

前言

依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。

一、学科本身的重要性

要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。

细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。

世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：

“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。

二、学科发展特点

细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。

它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。

三、教学内容

细胞生物学是研究细胞生命活动规律的一门科学,细胞是生命的结构和功能单位，也是遗传和变异的单位。

有机体的一切病理现象都是细胞病理反应的结果,所以一切生命现象都可从细胞中得到解答。

现代分子生物学理论和技术的发展,科学家们开始在分子水平上逐步揭示细胞生命活动规律,并开始研究组织内和组织间细胞的相互关系和分子关联,这是现代细胞生物学的主要特点。

细胞生物学作为基础课，既有理论教学，又有实验教学，教学内容量大面广，对学生的知识、能力和素质具有直接和长远的影响。

教学内容要反映科学的发展，细胞生物学发展日新月异，新内容层出不穷。

因此，我们本着“实、宽、新、活”的原则，要求学生牢固掌握细胞的基本结构和功能及各细胞器间的关系的基本知识，并且能够掌握和了解细胞生物学的热点课题的现状和未来的发展趋势，包括生命信息流和细胞信息网络的研究、信号传递与细胞识别、蛋白质的加工、折叠与分选、发育的分子机制及遗传控制、细胞增殖、调控与编程死亡等。

四、教学重点

由于我国细胞方面的课程开设较晚（70年代以后），而细胞生物学是细胞学与分子细胞生物学的中间课程，所以教学的重点是通过交互的方式，既兼顾基础，又注意与分子的衔接，重点是细胞器的结构体系和生物学功能。

从章节内容考虑，第三章（细胞质膜与跨膜运输）、第五章（细胞通讯）、第九章（内膜系统与膜运输）、第十二章（细胞周期与细胞分裂）和第十三章（胚胎发育、分化与调控）是细胞生物学的重点内容，同时也是难点，需要认真学习和掌握。

五、教学目标

通过细胞生物学课程的学习，掌握课程的基本原理、内容体系、相关的研究手段以及细胞生物学在生命科学中的地位和应用，既具有扎实的细胞生物学基础知识，又具有自己获取知识的能力，重在素质培养。

六、欲达到的目的

通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。

本课程讲授68学时，实验20学时，共88学时。

教学目的

1、掌握本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）。

2、掌握有关细胞的几个概念（细胞、原生质、细胞器等）和几个问题。

3、了解细胞的共同特征和细胞的分子基础。

4、掌握细胞得到类型及结构体系。

5、了解病毒的基本特征。

6、了解细胞生命的进化。

教学内容

本章的主要内容

1.细胞的发现及细胞学说的创立

2.细胞的基本功能和特性

3.细胞的分子基础

4.细胞的类型和结构体系

5.病毒--非细胞的生命体

6.细胞生命的进化

7.我国细胞生物学的发展战略

通过上述七方面的介绍和讨论，使学习者对细胞的研究历史、所涉及的基本概念和发展趋势有一个总体而又基本的了解。

计划学时及安排

本章计划4时:

1～4节2学时，5～7节2学时。

教学重点和难点

1．基本概念：

主要分清细胞、原生质、细胞质、细胞学、细胞生物学等基本概念；

2．细胞的发现和细胞学说的创立：

了解英国学者胡克发现细胞的起因，以及发现细胞的基本条件。

对于细胞学说，侧重于学说的基本内容和该学说对细胞科学发展的推动作用。

3．细胞的基本功能和特性：

重点掌握细胞生命的三个最基本的功能：

自我增殖和遗传、新陈代谢和运动性；

并对细胞结构上的同一性有基本的理解。

4．细胞的分子基础：

充分认识细胞是由化学物质构成的，生命是物质的，是一种特殊形式的物质运动，它是物质、能量和信息诸变量在特定时空的“表演”，其运转有赖于生命系统有组织的守时和对空间环境的合拍。

5．细胞的类型和结构体系：

主要了解真核细胞与原核细胞的结构组成和体系，比较二者的异同。

同时注意动物细胞与植物细胞在结构上的差异。

本章的核心内容是细胞学说的创立和细胞的类型与结构体系。

教学方法讲授法

教学过程

1.1细胞的发现及细胞学说的创立

第一个发现细胞的是英国学者胡克（RorbertHooke），相隔170多年后，德国植物学家施来登（MathiasSchleiden）和动物学家施旺（TheodorSchwann）创立了细胞学说。

1.1.1细胞的发现

细胞的发现得益于光学显微镜的研制和发展。

★1604年，詹森（Janssen1588—1628荷兰眼镜商）发明了第一台显微镜

★1665年，胡克（RobertHook，英国物理学家，英国皇家学会会员）用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为"

cella"

，这是人类第一次发现细胞，不过，只是死的细胞壁（图1-1）。

★1674年，列文虎克（AntonyVanLeeuwenhoek，1632—1723，荷兰布商，科学家）为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300倍左右），并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。

列文虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。

1.1.2细胞学说（celltheory）的创立

★1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）提出:

尽管植物的不同组织在结构上有着很大的差异，但是植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的。

★1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）提出：

①地球上的生物都是由细胞构成的；

②所有的生活细胞在结构上都是类似的。

中心思想是：

细胞是一切生物体的基本构成单位和功能单位。

★1855年-1858年德国病理学家魏尔和（Virchow）在研究结缔组织的基础上，补充了细胞学说的第三条原理:

所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。

他明确提出了“一切细胞来自细胞”的名言（Omniscellulaecellula）。

充实和完善了细胞学说。

现代完整的细胞学说的内容包括：

⑴细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）；

⑵细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）；

⑶细胞只能通过细胞分裂而来。

1.1.3细胞学理论对细胞学发展的推动作用

■原生质理论的提出

1840年普金耶（Pukinje）在动物、1846年冯·

莫耳（von.Mohl）在植物中分别看到了"

肉样质"

的物质，并将其命名为"

原生质"

（protoplasm）。

1861年舒尔策（MaxSchultze）认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义，提出了原生质理论。

■细胞受精和分裂的研究

●1875年赫特维希（O.Hertwig）发现受精卵中两亲本核的合并；

1877年施特拉斯布格（Strasburger）发现动物的受精现象；

●1883年范·

贝内登（vanBeneden）在动物中、1886年施特拉斯布格（Strasburger）在植物中发现了减数分裂现象；

1880-1882年Flemming在蝾螈幼虫的组织细胞中发现了有丝分裂。

■一些重要细胞器的发现

贝内登（VanBeneden）和博费里（Boveri）在动、植物细胞中发现了中心体；

●1888年沃尔德耶（Waldeyer）提出染色体概念；

●1898年高尔基（Golgi）发现了高尔基复合体；

同年，线粒体也被正式命名。

1.1.4细胞生物学发展简史

对细胞生物学的发展阶段划分不一，本书分为四个时期：

⑴细胞学创立时期19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；

⑵细胞学经典时期20世纪最后25年（1875—1900），主要是在显微镜下的形态描述，是对细胞认识的鼎盛或黄金时期；

⑶实验细胞学时期（1900—1953）细胞学与各门学科的交融与汇合（细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学等），诞生了细胞生物学；

⑷分子细胞学时期（1953－至今）。

总过程概括为：

细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展

（1665）（1838—1839）（1892）（1965）

R.HookeSchleiden、SchwannHertiwigDerobertis

1.2细胞的基本共性（thefundamentalfeatureofcell）

1.2.1细胞结构的共性

①细胞都具有选择透性的膜结构

②细胞都具有遗传物质（DNA与RNA）

③细胞蛋白质合成的机器─核糖体

1.2.2细胞功能的共性

①细胞能够进行自我增殖和遗传

②细胞都能进行新陈代谢

③细胞都具有运动性

1.2.3细胞的形态

★单细胞生物细胞的形态通常与细胞外沉积物或细胞骨架有关，如硅藻呈现各种奇异的形态、草履虫像鞋底。

★高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。

如肌肉细胞呈梭形；

红细胞为圆盘状；

植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气孔，以利于呼吸和蒸腾。

★高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发生变化。

如平滑肌细胞在体内成梭形，而在离体培养时则可成多角形。

1.2.4细胞的大小及体积的恒定

原核细胞的直径平均大小1~10μm之间，而真核细胞的直径平均大小3~30μm之间，大多数动植物细胞直径20~30μm间。

一般真核细胞的体积大于原核细胞，卵细胞大于体细胞。

人的卵细胞直径可达0.1mm，鸵鸟的卵细胞直径可达0.5cm；

支原体只有0.1μm；

人的坐骨神经细胞可长达1m。

表1-1几种细胞的大小

表1-2各类细胞直径的比较

细胞类型

直径大小/um

最小的病毒

0.02

支原体细胞

0.1－0.3

细菌细胞

1－2

动植物细胞

20－30（10－50）

原生动物细胞

数百至数千

2细胞的大小及其分析

提问：

1.细胞为什么不能太大？

原因：

①体积同表面积的关系

以球形细胞为例（体内的细胞并非都是球形），计算体积同表面积的关系。

结果表明，球形细胞增大，其体积增加的比例要比表面积增加得多。

这样，当细胞增大到一定程度时，质膜的表面积就不适应细胞进行内外物质的交换，细胞为了维持一个最佳的生存条件，必需维持最佳的表面积，从而限制了体积的无限增大。

②细胞内关键分子的浓度

一些重要的分子在细胞内的拷贝数是很少的，当细胞体积增大时，这些分子的浓度就越来越稀释，一些重要的生化反应需要一定的浓度才能进行，所以细胞内分子浓度就成了限制细胞体积无限增大的另一个因素。

2.细胞为什么不能太小？

酶蛋白质种类的限制

细胞不仅对体积的增大有限制，而且对体积的减少也有限制。

一个生