细胞工程细胞工程基础.doc

第二章 细胞工程基础 本章是本课程的理论基础和技术基础，重点回顾了一些重要的与细胞工程有关的理论背景知识，以及涉及的相关设施与技术，目的是为后续细胞工程各章的学习奠定基础。 内容提要： 第一部分 细胞工程的理论基础 第二部分 细胞工程的技术基础 第一部分 细胞工程的理论基础 一、细胞的基本结构及功能 二、细胞分化及细胞凋亡 三、细胞周期及细胞分裂 四、组织与器官 五、生殖与发育  一、细胞的基本结构及功能 细胞（cell）是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。 1、由膜包围的原生质团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流； 2、构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有机体生长发育的基础； 3、代谢与功能的基本单位，具有完整的代谢和调节体系，不同的细胞执行不同的功能； 4、遗传的基本单位，具有发育的全能性。 （一）细胞的基本共性 1、所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。 2、所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。 3、作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。 4、所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。 （二）细胞世界的两大家族：原核细胞和真核细胞 1、原核细胞基本特点：遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。 主要代表： 支原体（最小最简单的细胞） 细菌 蓝藻（蓝细菌） （二）真核细胞的基本结构体系 1、以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统 2、以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统 3、由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 （三）动物细胞与植物细胞的比较： 相同点：都有细胞膜、细胞质、细胞核。 不同点：动物细胞、低等植物有中心体；植物细胞有细胞壁，部分细胞有叶绿体、中央大液泡，动物细胞没有。 特征 原核细胞 真核细胞 细胞大小 较小（1~10µm） 较大（10~100 µm） 核被膜 无 有 DNA 裸露，单数 若干条DNA与蛋白结合 核仁 无 有 分裂方式 无丝分裂 有丝、减数、无丝 核糖体 有（70S） 有（80S） 内膜系统 无 各种膜性细胞器 细胞壁 无纤维素 植物细胞主要成分为纤维素 运动 鞭毛 纤毛和鞭毛 胞吐和胞吞 无 有 转录和翻译 同时同步 不同步 生物 细菌、蓝藻、支原体 真菌，植物，动物，原生物 （三）综合原核细胞和真核细胞的特点，二者的根本区别可归纳为下面两条： 1、细胞膜系统的分化和演变 真核细胞以膜分化为基础，分化为结构更精细，功能更专一的单位——各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。 2、遗传信息量大与遗传装置的复杂化 真核细胞的遗传信息可达上万个基因，具有重复序列,染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状DNA分子，细菌只有几千个基因。 理论基础 3、真核细胞遗传信息的转录和翻译有严格地阶段性与区域性，原核细胞则不具备这些。 假如，真核细胞是结构复杂、功能专一与自动化程度较高的“工厂”，那么，原核细胞就象结构简单、职能上却是多面手的“作坊”。前者固然结构复杂，但在特定条件下，原核细胞却比真核细胞有更强的适应性。 （四）真核细胞三大结构体系 1、生物膜系统——质膜、内膜系统（细胞器） 具有质膜，由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。 内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化(compartmentalization)。区隔化使细胞内表面积增加了数十倍，代谢能力增强。 2、遗传信息表达系统—— 染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等 3、细胞骨架系统—— 胞质骨架、核骨架 二、细胞分化与细胞凋亡（重点） （一）细胞分化（cell differentiation）的概念 同型的胚胎细胞，在细胞分裂、发育过程中，形态结构、生化组成、生理过程上产生专一性和特异性的现象，称细胞分化。是细胞功能和形态逐渐转化、产生稳定组织差异的过程。 （二）细胞分化的分子基础是细胞决定(determination) 细胞的分化可被识别之前，细胞沿着特定方向变化的能力已经被提前赋予了，这种现象称细胞决定。是细胞分化潜能逐渐受限的过程。 分化的本质：细胞按照一定的时空顺序差异基因表达（differential gene express）。如奢侈基因（luxury gene）,持家基因（house-keeping gene）。 **组织特异性基因与当家基因 ◆ 持家基因(house-kee