【高二生物会考and自主招生】第三章生命的结构基础.ppt

第三章生命的结构基础 细胞生物学一小段历史 * 细胞生物学研究细胞的结构、功能和生活史。由细胞学（Cytology）发展而来。 * 是揭开生命奥秘的关键学科。 * 是当代生物科学中发展最快的一门学科。 * 是生物、农学、医学等专业的一门必修课程。 细胞研究的三个水平 1）显微水平，光学显微镜下可见的结构。 2）超微水平，电子显微镜下可见的结构。 3）分子水平，细胞结构的分子组成，及其在生命活动中的作用。 Rorbert Hooke和他的显微镜 1665年英国学者胡克(Robert Hooke)第一个发现了细胞。开始他相弄明为什么软木塞吸水后能够膨胀，并且能够堵塞住瓶中的气体溢出。 于是用自制的显微镜观察栎树软木塞切片发现其中有许多小室， 状如蜂窝， 他称为“cella”，这是人类第一次发现细胞。 1674年，荷兰布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)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 形形色色的细胞 细胞学说的建立 1838年，德国植物学家施来登(Mathias Schleiden)提出植物是由细胞构成的； 1839年，德国动物学家施旺(Theodor Schwann)指出植物和动物的细胞具有类似的结构，并提出关于细胞的两条重要原理: 第一， 地球上的生物都是由细胞构成的； 第二， 所有的生活细胞在结构上都是相类似的。 1855年德国医生和病理学家魏尔肖(Rudolf Virchow)又补充了第三条原理: 所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自细胞。这三条原理就是著名的细胞学说。 分子细胞生物学的辉煌年代 认识细胞的重要性 * 正如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。 * 诺贝尔奖频繁授予细胞生物学领域。 * 各国政府都重视细胞生物学学科，新西兰科技部（Ministry of Research, Science and Technology） 的报告BIOTECHNOLOGIES TO 2005中认为细胞生物学是未来生物技术的重要支撑学科。 生物体的基本组成单位——细胞 细胞形态与大小 细胞本身的大小并非是随意改变的细胞体积要维持相对恒定 哺乳动物细胞的体积大小受几个因素的限制，其中一个主要限制因素是体积与表面积的关系。 假定一个边长为30μm的正方体的细胞，若将该立方体细胞分成为27个边长为10μm的正方体的小细胞，计算表面积。计算结果表明，细胞的总体积没有变化，但是细胞分小后，面积由原来5400μm2扩大到16200μm2，是原来的3倍。这样，每个小细胞的表面积与体积的比要比大细胞的比值大得多（如下图） 细胞的两种基本类型 在细胞的进化中， 虽然经历了原核细胞和真核细胞两个不同的阶段， 但是， 原核细胞并没有消失， 我们今天所见到的细胞仍然分为两大类: 原核细胞和真核细胞。这一概念最早是20世纪60年代由著名细胞生物学家Ris提出的。 原核细胞 原核细胞(prokaryotic cell)是组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核， 同时也没有核膜和核仁， 只有拟核，进化地位较低。 真核细胞 真核细胞(eucaryotic cell)是构成真核生物的细胞，具有典型的细胞结构， 有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质。 真核细胞结构 细胞膜 细胞的边界----细胞膜结构的探究 细胞膜的化学成分 E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜。 因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。 细胞膜的膜骨架 E. Gorter F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。 因而推测细胞膜由双层脂分子组成。 细胞膜化学成分的补充 J. Danielli H. Davson 1935 发现细胞膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。 推测膜中含有蛋白质 。 三明治模型 J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构(如图)，厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。 细胞膜的分子结构——镶嵌模型 流体镶嵌模型有两个主要特点。其一，蛋白质不是伸展的片层，而是以折叠的球形镶嵌在脂双层中，蛋白质与膜脂的结合程度取决于膜蛋白中氨基酸的性质。 第二个