細(xì)胞和生物膜

細(xì)胞和生物膜1第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二

我們所在的地球充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒、菌、藻到小草、大樹，從蟲、魚、鳥、獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以發(fā)現(xiàn)生命的蹤跡，覺察到生命的活動。地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，但都經(jīng)歷著同樣的生長、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。2第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二一.生命的含義及特征千百年來，人們以許多不同的觀點(diǎn)闡述自己的看法恩格斯：“生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它不斷地新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解?！?，這一定義揭示了生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，即具有新陳代謝功能的蛋白體。3第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二生命的定義：（1）生理學(xué)：生命為具有吸收、代謝、排泄、呼吸、運(yùn)動、生長及生殖等功能的系統(tǒng)。（2）生物化學(xué)：生命包含儲藏遺傳信息的核酸和調(diào)節(jié)代謝的酶蛋白。（3）遺傳學(xué)：生命為通過基因復(fù)制、突變和自然選擇而進(jìn)化的系統(tǒng)。（4）社會學(xué)：……4第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二思考：1、生命是什么？2、你是如何看待生命的？

5第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二生命是一種過程！結(jié)果盡管重要，但是過程更加重要，因為結(jié)果好了我們會更加快樂，但過程使我們的生命充實。世界上很少有永恒。人的生命最后的結(jié)果一定是死亡，但不能因此說我們的生命沒有意義。因此我們要賦予我們的生命一種希望實現(xiàn)的意義，珍惜生命的每一天，享受生命的過程！6第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二二、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)1、生命的構(gòu)成單位——細(xì)胞

19世紀(jì)30年代，德國植物學(xué)家施萊登首先指出，所有植物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的。德國動物學(xué)家施旺在動物組織和細(xì)胞研究中證實，所有動物是由細(xì)胞構(gòu)成的。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說：

細(xì)胞是組成生物體的基本結(jié)構(gòu)單元，是生物體進(jìn)行代謝、能量轉(zhuǎn)換、遺傳以及其它生理活動的基本場所。7第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二2、細(xì)胞概念的理解除病毒外的一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位細(xì)胞是遺傳的基本單位，具有遺傳的全能性細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，是代謝與功能的基本單位沒有細(xì)胞就沒有完整的生命8第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二受精卵能夠分化出各種細(xì)胞、組織，形成一個完整的個體，所以把受精卵的分化潛能稱為全能性

9第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二干細(xì)胞是一類具有分裂和分化能力的細(xì)胞

10第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二11第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞概念的思考多層次非線性的復(fù)雜機(jī)構(gòu)體系物質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能與信息傳遞精巧結(jié)合的綜合體高度有序，具有自裝配與自組織能力的體系12第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二3、細(xì)胞的基本共性表面均有細(xì)胞膜有兩種核酸即DNA和RNA作為遺傳信息的載體合成蛋白質(zhì)的機(jī)器—核糖體存在一切細(xì)胞內(nèi)，是任何細(xì)胞不可缺少的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂，這是生命繁衍的基礎(chǔ)和保證13第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二4、細(xì)胞的分類和結(jié)構(gòu)

（1）細(xì)胞的大小a.不同的生物體，細(xì)胞的大小和形狀不同：肉眼可見如鳥類的蛋，最大的直徑近10厘米（鴕鳥蛋）。低倍顯微鏡可見：大多數(shù)細(xì)胞直徑是10-100微米高倍顯微鏡才能看到：直徑只有0.1微米。b.同一生物體的不同組織中細(xì)胞也不一樣。c.處在不同發(fā)育階段的同一個細(xì)胞，它的大小也是會改變的。14第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二(2)細(xì)胞的形狀形狀多樣，有球體、柱狀、纖維狀、多面體、紡錘體等。形狀和功能密切相關(guān)，如：神經(jīng)細(xì)胞會伸展幾米，因為伸長的神經(jīng)細(xì)胞有利于傳導(dǎo)外界的刺激信息；植物體內(nèi)的導(dǎo)管、篩管細(xì)胞是管狀的，有利于水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸。（3）細(xì)胞的分類根據(jù)有無成型的核分為：原核細(xì)胞：細(xì)菌、藍(lán)藻真核細(xì)胞：動物、植物、真菌（霉菌、酵母）15第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二

原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)16第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二

動物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)17第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二（4）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能細(xì)胞膜：保護(hù)細(xì)胞，物質(zhì)交換，傳遞信息，能量轉(zhuǎn)換，運(yùn)動與免疫細(xì)胞質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器之間相互聯(lián)系的介質(zhì)，生化反應(yīng)的場所18第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞器：

細(xì)胞核--存儲、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄遺傳信息；

線粒體

--能量加工廠；

核糖體

--生物合成蛋白質(zhì)；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

--蛋白質(zhì)、甘油酯和磷脂的合成與解毒高爾基體--更新細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞膜溶酶體

--分解、清除細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)

葉綠體--進(jìn)行光合作用19第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞無細(xì)胞核，只有一個含有DNA遺傳信息的相對固定的核區(qū)，無核膜和核仁真核細(xì)胞的細(xì)胞核，有核膜、核仁和組蛋白等，主要成分是DNA、RNA和有關(guān)的蛋白質(zhì)。細(xì)胞核具有遺傳信息的存儲、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等功能。20第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二

植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)21第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二線粒體原核細(xì)胞不含線粒體，大多數(shù)動植物真核細(xì)胞都含有線粒體。棒狀小粒，外膜包圍著內(nèi)膜，內(nèi)膜為半透膜，只有部分小分子可以通過。外膜通透性較大，可透過較大的分子。含有多種酶系進(jìn)行生物代謝和能量轉(zhuǎn)換最重要的場所22第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二核糖核蛋白體（核糖體）由核糖核酸與多種結(jié)合蛋白構(gòu)成，是蛋白質(zhì)生物合成的主要場所。23第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

原核細(xì)胞無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而所有的真核細(xì)胞都有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。以是否附有核糖體分粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。含有多種重要酶系，參與有關(guān)蛋白質(zhì)、甘油酯和磷脂的合成及解毒等。24第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二溶酶體由30-40種水解酶和膜基質(zhì)組成的一種細(xì)胞器。主要含有RNA水解酶、DNA水解酶、蛋白酶、酸性糖苷酶、酸性磷酸酯酶、脂酶和磷脂酶等。是細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)的分解、清除的主要場所。25第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二葉綠體存在于綠色植物和藻類的細(xì)胞中。葉綠體主要含有葉綠素，是進(jìn)行光合作用的場所。26第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較a.膜系統(tǒng)的分化和演變真核細(xì)胞以膜系統(tǒng)的分化為基礎(chǔ)分割為核和質(zhì)，以及細(xì)胞器，致使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的分工b.遺傳信息量和遺傳裝置的擴(kuò)增與復(fù)雜化：基因數(shù)增加，出現(xiàn)遺傳信息重復(fù)序列和染色體多倍性，轉(zhuǎn)錄與翻譯有嚴(yán)格的階段性和區(qū)域性

27第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二三、生物膜的組成、結(jié)構(gòu)、功能及運(yùn)用1、生物膜的概念：細(xì)胞或細(xì)胞器與其環(huán)境分開的膜通稱為生物膜細(xì)胞質(zhì)與其環(huán)境分開的膜稱為細(xì)胞膜或質(zhì)膜胞質(zhì)內(nèi)的膜是依據(jù)細(xì)胞器的名稱而定，如線粒體膜、核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、葉綠體膜提供了細(xì)胞內(nèi)有序反應(yīng)和“區(qū)域化”的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，保證各種細(xì)胞器具有恒定、動態(tài)的內(nèi)環(huán)境，又相互聯(lián)系、相互制約，從而使整個細(xì)胞活動有條不紊、協(xié)調(diào)一致28第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二2、生物膜的特性：流動性：取決于膜磷脂分子中不飽和脂肪酸的百分比，百分比越高，膜的流動性就越大選擇性滲透作用：生物膜上的膜蛋白不同，其選擇性也不同自我封閉（修復(fù)）性：快速自我封閉不對稱性：每層膜的脂質(zhì)組成不對稱、膜蛋白分布的不對稱29第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二3、生物膜的組成脂質(zhì)：最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，占細(xì)胞總脂質(zhì)的40%，包括磷脂、膽固醇和糖脂，以磷脂為主。蛋白質(zhì)：膜蛋白及酶，有單純蛋白，也有結(jié)合蛋白，結(jié)合蛋白以糖蛋白為主，其次為脂蛋白；膜蛋白在細(xì)胞膜上的位置是可以移動的，但是相對固定的而非隨機(jī)漂移30第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二

4、生物膜的結(jié)構(gòu)：

31第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二5、生物膜的功能保護(hù)功能轉(zhuǎn)運(yùn)功能：被動轉(zhuǎn)運(yùn)；主動轉(zhuǎn)運(yùn)；能量轉(zhuǎn)換：氧化磷酸化、光合磷酸化為機(jī)體提供能量信息傳遞運(yùn)動原生動物、單細(xì)胞動物利用膜表面的纖毛或鞭毛的擺動而移動。淋巴細(xì)胞的吞噬作用等免疫功能：抗原激活抗原受體，產(chǎn)生抗體，執(zhí)行免疫功能32第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二生物膜技術(shù)在處理市政排水中的運(yùn)用人工模擬膜：

自組裝單分子膜技術(shù)可實現(xiàn)對金屬表面的防護(hù)

玻璃表層單分子膜技術(shù)可改變玻璃的特性是玻璃行業(yè)的福音6、生物膜的運(yùn)用33第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二1、生物體的化學(xué)組成無機(jī)物水-----生物體中含量達(dá)70%-90%

碳酸鹽磷酸鹽硫酸鹽鹵化物酸鹽金屬離子無機(jī)鹽NaKCaFe（磷酸鹽為主）（Ca鹽為主）有機(jī)物糖脂蛋白質(zhì)核酸維生素激素（糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸為主）（蛋白質(zhì)最為重要，核酸最為根本）四、生物體化學(xué)物質(zhì)的種類34第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二2.生物體的元素組成地球上存在的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)第一類元素：包括C、H、O和N四種元素，是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質(zhì)量的99%以上。第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ca、I、Mo、Se、Si等。35第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二3、生物分子（1）生物分子是生物體和生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)，是生物化學(xué)研究的基本對象,主要包括：糖、脂、核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子；維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等。（2）生物分子的特征由簡單的結(jié)構(gòu)單元分子所組成.具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)生物分子的手性36第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二（3）生物分子是有活性的方向性。信息分子特征性的三維結(jié)構(gòu)非共價作用力維持生物大分子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性和分子識別37第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二五、水在生命中的作用水在生物體一般占70%-90%。1．結(jié)構(gòu)的特殊性：HOH非線性排列。“彎曲”形成偶極。2．參與了許多生物化學(xué)過程:大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)是水;水的離子化產(chǎn)物H+OH-作為反應(yīng)物參與反應(yīng)3．作為溶劑——物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)必須溶于水大多數(shù)的鹽類。如NaCl、KCl、KNO3---

帶極性的有機(jī)物。如蛋白質(zhì)，核酸---

帶親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的兩性分子。如磷脂—4．水的離子化和pH38第38頁，共41頁，2023年，2月20日，星期二六、緩沖溶液及生物體的緩沖體系1．緩沖溶液：當(dāng)少量的酸（H+）或堿(OH-)加入到緩沖溶液中時，溶液的pH變化很小。緩沖溶液系統(tǒng)由弱酸（H+供體）和它