細胞生物學課件翟中和第四版1

細胞生物學課件翟中和第四版1CATALOGUE目錄細胞生物學概述細胞的基本結構與功能細胞的物質運輸與能量轉換細胞的生長、分裂與增殖細胞的分化、衰老與凋亡細胞工程與應用01細胞生物學概述細胞生物學是研究細胞結構、功能、發(fā)生、發(fā)展及其與周圍環(huán)境相互關系的科學。細胞生物學的定義細胞生物學以細胞為研究對象，包括細胞的結構、功能、代謝、遺傳、發(fā)育、進化等方面。研究對象細胞生物學的定義與研究對象發(fā)展歷史細胞生物學的發(fā)展經(jīng)歷了從細胞的發(fā)現(xiàn)、細胞學說的建立、細胞超微結構的揭示到現(xiàn)代細胞生物學的形成等階段?，F(xiàn)狀當前細胞生物學已經(jīng)成為生命科學領域最活躍、最前沿的學科之一，涉及的研究領域廣泛，包括細胞信號傳導、細胞周期與細胞凋亡、細胞自噬與細胞免疫等。細胞生物學的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

細胞生物學的研究意義與價值揭示生命活動的基本規(guī)律細胞是生命活動的基本單位，通過研究細胞可以揭示生命活動的基本規(guī)律，如遺傳信息的傳遞、物質的合成與分解等。為醫(yī)學提供理論基礎許多疾病的發(fā)生與發(fā)展都與細胞的結構與功能異常有關，通過研究細胞可以為醫(yī)學提供理論基礎，有助于疾病的預防、診斷和治療。推動生物技術的發(fā)展細胞生物學的研究不僅有助于揭示生命活動的奧秘，還可以為生物技術的發(fā)展提供理論支持和技術指導，如基因工程、細胞工程等。02細胞的基本結構與功能03細胞膜的功能物質運輸、能量轉換、信息識別與傳遞等。01細胞膜的主要成分脂質、蛋白質和糖類。02細胞膜的結構磷脂雙分子層構成基本支架，蛋白質分子鑲嵌、貫穿或覆蓋于磷脂雙分子層中。細胞膜的結構與功能水、無機鹽、脂質、糖類、氨基酸和核苷酸等。細胞質的主要成分細胞質的結構細胞質的功能由基質、細胞器和包含物組成，細胞器包括線粒體、葉綠體、內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等。新陳代謝的主要場所，參與蛋白質合成、能量轉換、物質運輸?shù)取?30201細胞質的結構與功能DNA、RNA、蛋白質和酶等。細胞核的主要成分核膜、核仁、染色質和核基質等。細胞核的結構遺傳信息庫，控制細胞代謝和遺傳，參與基因表達調(diào)控等。細胞核的功能細胞核的結構與功能溶酶體含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。高爾基體參與蛋白質的加工、分類和包裝，形成分泌泡或分泌顆粒。內(nèi)質網(wǎng)細胞內(nèi)蛋白質合成和加工的重要場所。線粒體細胞內(nèi)的“動力工廠”，參與細胞呼吸和能量轉換。葉綠體植物細胞中的光合作用場所，將光能轉換為化學能。細胞器的結構與功能03細胞的物質運輸與能量轉換主動運輸物質逆濃度梯度轉運，需要消耗細胞代謝能量，包括原發(fā)性主動轉運和繼發(fā)性主動轉運兩種方式。被動運輸包括簡單擴散和易化擴散兩種方式，不需要消耗細胞代謝能量，物質順濃度梯度轉運。膜泡運輸大分子和顆粒物質被運輸時并不直接穿過細胞膜，都是由膜包圍形成膜泡，通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成轉運的過程，故稱為膜泡運輸。物質的跨膜運輸方式細胞通過分解代謝和合成代謝獲取和消耗能量，維持生命活動的正常進行。細胞通過氧化磷酸化和底物水平磷酸化兩種方式合成ATP，為細胞提供能量。細胞的能量代謝與ATP合成ATP合成細胞能量代謝信號傳導細胞通過信號分子與受體結合，引發(fā)細胞內(nèi)一系列生化反應，將信號從細胞外傳遞到細胞內(nèi)，調(diào)節(jié)細胞生理功能的過程。細胞通訊細胞間通過直接接觸或分泌信號分子進行信息交流，協(xié)調(diào)細胞行為的過程。細胞通訊對于多細胞生物體的發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)的維持以及應對環(huán)境變化具有重要意義。細胞的信號傳導與通訊04細胞的生長、分裂與增殖細胞生長的概念細胞體積和質量的增加，包括細胞內(nèi)含物的增多和細胞結構的復雜化。細胞大小的控制機制通過細胞表面積與體積的比例、細胞核與細胞質的比例等因素來調(diào)控細胞的大小。細胞生長的測量指標包括細胞體積、細胞干重、蛋白質含量、DNA含量等。細胞的生長與大小控制細胞核直接分裂成兩個子核，無紡錘絲形成，常見于低等生物和植物組織培養(yǎng)中。無絲分裂細胞核在分裂前先進行DNA復制，然后紡錘絲形成，牽引染色體向兩極移動，最終分裂成兩個子細胞。有絲分裂特殊的有絲分裂方式，發(fā)生在生殖細胞中，染色體復制一次而細胞連續(xù)分裂兩次，形成四個子細胞，遺傳物質減半。減數(shù)分裂細胞的分裂方式及過程細胞增殖的調(diào)控因子01包括生長因子、激素、細胞周期蛋白等，它們通過不同的信號通路來調(diào)控細胞的增殖。細胞周期的概念02指連續(xù)分裂的細胞從一次有絲分裂結束到下一次有絲分裂結束所經(jīng)歷的整個過程。細胞周期的分期及各期特點03包括DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）、有絲分裂期（M期）等四個時期，每個時期都有不同的特點和調(diào)控機制。細胞的增殖調(diào)控與周期05細胞的分化、衰老與凋亡細胞分化是指在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。細胞分化的概念普遍性、穩(wěn)定性、不可逆性。細胞分化的特點基因的選擇性表達。細胞分化的實質形成不同的細胞和組織。細胞分化的結果細胞的分化及機制細胞內(nèi)水分減少、新陳代謝速度減慢、多種酶的活性降低、色素積累、呼吸速度減緩、細胞核體積增大、線粒體數(shù)量減少、體積增大、嵴變短、細胞膜通透性功能改變。細胞的衰老特征自由基學說、端粒學說等。其中，自由基學說認為細胞衰老是自由基對細胞成分的有害進攻造成的；端粒學說則認為細胞在每次分裂過程中都會由于DNA聚合酶功能障礙而不能完全復制它們的染色體，因此最后復制DNA序列可能會丟失，最終造成細胞衰老死亡。細胞衰老的原因細胞的衰老特征與原因細胞凋亡的概念由基因決定的細胞自動結束生命的過程。細胞凋亡的過程凋亡誘導因子作用于靶細胞，通過信號傳導途徑激活凋亡相關基因，導致細胞發(fā)生凋亡。細胞凋亡的調(diào)控細胞凋亡受到嚴格的調(diào)控，包括基因水平、轉錄水平、翻譯后水平等多個層次的調(diào)控。其中，Bcl-2家族、caspase家族、IAP家族等是細胞凋亡調(diào)控中的重要分子。細胞的凋亡過程及調(diào)控06細胞工程與應用從機體直接獲取細胞進行培養(yǎng)，保持其原有生物學特性。原代細胞培養(yǎng)將原代細胞進行傳代培養(yǎng)，獲得大量相同遺傳背景的細胞。傳代細胞培養(yǎng)通過有限稀釋法或軟瓊脂培養(yǎng)法，獲得單細胞來源的細胞群。細胞克隆技術細胞培養(yǎng)技術與方法通過物理或化學方法，使兩個或多個細胞融合成一個細胞。細胞融合將免疫B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，形成既能無限增殖又能分泌特異性抗體的雜交瘤細胞。雜交瘤技術細胞融合與雜交瘤技術細胞器移植與基因編輯技術細胞器移植將一個細胞的細胞器移植到另一個細胞中，實現(xiàn)細胞器功能的轉移?；蚓庉嫾夹g利用CRISPR/Cas9等基因編輯技術，對細胞基因組進行定點編輯