生物奧賽輔導(dǎo)之五細(xì)胞生物學(xué)第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞學(xué)說(shuō)

生命體是多層次、非線(xiàn)性、多側(cè)面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，而細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位，有了細(xì)胞才有完整的生命活動(dòng)。

認(rèn)為細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來(lái),并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；

每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它“自己的”生命,又對(duì)與其它細(xì)胞共同組成的整體的生命有所助益；

新的細(xì)胞可以通過(guò)老的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(一)細(xì)胞膜(質(zhì)膜)

1、基本組成成分

(1)膜脂：磷脂、膽固醇和糖脂占50％以上,具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)由脂肪酸鏈形成的非極性尾。(2)膜蛋白：外在膜蛋白(或稱(chēng)外周膜蛋白)和內(nèi)在膜蛋白(或稱(chēng)整合膜蛋白)

(3)膜糖類(lèi)：與膜脂、膜蛋白以共價(jià)鍵形成的糖脂或糖蛋白，與細(xì)胞識(shí)別有關(guān)

細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型(Singer和Nicolson)第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(一)細(xì)胞膜(質(zhì)膜)

2、細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸①簡(jiǎn)單擴(kuò)散：疏水的小分子或小的不帶電荷的極性分子(如O2、CO2、乙醇、尿素等)；小分子比大分子容易穿膜，非極性分子比極性分子容易穿膜，而帶電離子的跨膜運(yùn)輸則需要更高的自由能。②協(xié)助擴(kuò)散：載體蛋白、通道蛋白，它橫跨質(zhì)膜形成。如動(dòng)物吸收葡萄糖。③主動(dòng)運(yùn)輸：由ATP直接供能，如Na+-K+-泵。

Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）每消耗1個(gè)ATP分子，可使細(xì)胞內(nèi)減少3個(gè)Na+并增加2個(gè)K+④內(nèi)吞作用與外排作用：大分子(如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖)或顆粒物質(zhì)。吞噬作用、胞飲作用。內(nèi)吞作用與外排作用都需要細(xì)胞提供能量。第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(二)線(xiàn)粒體（1）線(xiàn)粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目與分布

卵圓形顆?；蚨叹€(xiàn)狀；橫徑約0.2um~1um，長(zhǎng)約2um~8um，相當(dāng)于一個(gè)細(xì)菌的大小；需要能量較多的細(xì)胞，線(xiàn)粒體數(shù)目也較多，植物細(xì)胞的線(xiàn)粒體數(shù)量比動(dòng)物細(xì)胞的要少；多數(shù)細(xì)胞中線(xiàn)粒體均勻分布于細(xì)胞質(zhì)，但也常常聚集在需能較多的部位。真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（2）線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)

線(xiàn)粒體內(nèi)、外膜上脂類(lèi)與蛋白質(zhì)的比值不同，內(nèi)膜為0.3：1而外膜為1：1。第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）線(xiàn)粒體的功能：進(jìn)行氧化磷酸化，合成ATP（4）線(xiàn)粒體是半自主性細(xì)胞器（5）線(xiàn)粒體的起源：內(nèi)共生假說(shuō)：被原始的前真核生物吞噬的好氧性細(xì)菌，這種細(xì)菌與前真核生物共生，在長(zhǎng)期的共生過(guò)程中通過(guò)演化變成了線(xiàn)粒體。分化假說(shuō)：線(xiàn)粒體是由于質(zhì)膜的內(nèi)陷，再經(jīng)過(guò)分化后形成的。(二)線(xiàn)粒體真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)前質(zhì)體(或稱(chēng)原質(zhì)體)(2)白色體(造粉體、造蛋白體和造油體)(3)有色體(4)葉綠體

葉綠體功能：光合作用，光反應(yīng)類(lèi)囊體上進(jìn)行，而暗反應(yīng)在基質(zhì)中完成。半自主性細(xì)胞器葉綠體的起源

內(nèi)共生說(shuō)和分化說(shuō)；按內(nèi)共生假說(shuō)，葉綠體的祖先是蘭藻或光合細(xì)菌。真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(三)葉綠體葉綠體結(jié)構(gòu)第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(四)細(xì)胞骨架包括微管、微絲、中間纖維和微梁系統(tǒng)第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)微管微管蛋白組裝成的長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu)?？裳b配成單管、二聯(lián)管、三聯(lián)管三種形式。秋水仙素和能阻斷微管組裝。中心體第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一與胞質(zhì)分裂、肌肉的收縮、細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)環(huán)流運(yùn)動(dòng)有關(guān)、與微絨毛的形成也有關(guān)。

真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)微絲微梁系統(tǒng)：將微管、微絲、中間纖維整合在一起，并且與線(xiàn)粒體、核糖體等各種細(xì)胞器相聯(lián)系。第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(五)細(xì)胞核第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)染色質(zhì)(體)

化學(xué)組成：DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA。組蛋白是染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，分為5種組分，即H1、H2A、H2B、H3和H4；非組蛋白富含有天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸，主要包括各種酶(如連接酶、轉(zhuǎn)錄酶等)以及少量的結(jié)構(gòu)蛋白核小體串珠結(jié)構(gòu)螺線(xiàn)管超螺旋管染色體第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞分裂有絲分裂間期包括G1期、S期和G2期，主要進(jìn)行DNA復(fù)制、中心體復(fù)制、細(xì)胞體積增大等準(zhǔn)備工作。前期中期第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞分裂有絲分裂后期第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞分裂有絲分裂后期從子染色體到達(dá)兩極，至形成兩個(gè)新細(xì)胞為止的時(shí)期。涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個(gè)方面。動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過(guò)胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行排列的肌動(dòng)蛋白組成。用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一植物細(xì)胞末期近兩極處紡錘絲消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成成膜體。來(lái)自高爾基體囊泡沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)到成膜體中間。融合形成細(xì)胞板，囊泡的內(nèi)含物形成初生壁和中膠層，囊泡膜形成質(zhì)膜，融合留下的管道形成胞間連絲。細(xì)胞分裂有絲分裂第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞分裂減數(shù)分裂由連續(xù)兩次分裂構(gòu)成通常減數(shù)分裂I分離的是同源染色體，所以稱(chēng)為異型分裂或減數(shù)分裂。減數(shù)分裂II分離的是姊妹染色體，類(lèi)似于有絲分裂，所以稱(chēng)為同型分裂或均等分裂。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。減數(shù)分裂的S期時(shí)間較長(zhǎng)，部分DNA（約0.3%左右）是在合線(xiàn)期合成的。第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞分裂減數(shù)分裂分裂期減數(shù)分裂的特殊過(guò)程主要發(fā)生在前期I①細(xì)線(xiàn)期:染色體呈細(xì)線(xiàn)狀，具有念珠狀的染色粒。②合線(xiàn)期:亦稱(chēng)偶線(xiàn)期，是同源染色體配對(duì)的時(shí)期。③粗線(xiàn)期:同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時(shí)期。④雙線(xiàn)期:聯(lián)會(huì)的同源染色體相互排斥、開(kāi)始分離，交叉開(kāi)始端化，聯(lián)會(huì)復(fù)合體消失。第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌的質(zhì)粒是除核區(qū)DNA外，可進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳因子，是裸露的環(huán)狀DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個(gè)基因。能進(jìn)行自我復(fù)制，有時(shí)能整合到核DNA中去。質(zhì)粒常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。細(xì)菌的質(zhì)粒第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一植物細(xì)胞工程原理植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是建立在植物細(xì)胞的全能性這一理論基礎(chǔ)上的。所謂植物細(xì)胞全能性就是指組成多細(xì)胞生物體的每一個(gè)生活細(xì)胞，當(dāng)處于適宜的外界條件下時(shí)可以進(jìn)行獨(dú)立的生長(zhǎng)發(fā)育，并形成一個(gè)完整的生物個(gè)體的潛在能力。1、消毒

培養(yǎng)植物組織和細(xì)胞的培養(yǎng)基，因含有植物細(xì)胞所需的高度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且對(duì)于細(xì)菌和霉菌也是很好的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，往往微生物比植物細(xì)胞生長(zhǎng)更為迅速，并且產(chǎn)生毒素，以致培養(yǎng)的細(xì)胞。死亡，因此防止污染是植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)。發(fā)生污染的來(lái)源有：（1）器皿與用具（2）培養(yǎng)基（3）培養(yǎng)的材料（4）操作時(shí)的空氣（5）工作人員本身。過(guò)程一般采用濕熱消毒法，即高溫高壓消毒。無(wú)論固體培養(yǎng)基還是液體培養(yǎng)基，均應(yīng)分裝在較小的器皿中加塞封口，洗凈的培養(yǎng)皿可用牛皮紙或紗布包扎好，然后置入蒸氣消毒鍋中。培養(yǎng)基消毒時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為1.2大氣壓，15分鐘。如果過(guò)長(zhǎng)，高壓消毒過(guò)程中引起培養(yǎng)基成分的變化。培養(yǎng)器皿可延長(zhǎng)消毒時(shí)間達(dá)25-30分鐘。第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一植物細(xì)胞培養(yǎng)原理2、外植體植物的各種組織，如維管束形成層、貯藏器官的薄壁組織、根的中柱鞘、胚乳、子葉、葉肉等，在合適的條件下，都能形成愈傷組織。但盡量選取莖尖分生組織，因?yàn)楹≡w少。3、培養(yǎng)基目前，在植物組織培養(yǎng)中應(yīng)用的培養(yǎng)基，一般都包括大量元素、微量元素和一種碳水化合物，最常用的碳水化合物是蔗糖。還需要添加各種各樣的附加物，如維生素、氨基酸、糖醇，生長(zhǎng)素、激動(dòng)素、赤霉素，螯合劑如EDTA、各種營(yíng)養(yǎng)性的提取物如椰子汁等。

在誘導(dǎo)愈傷組織中，常用的植物激素是2，4-D。4、培養(yǎng)技術(shù)愈傷組織在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)一段時(shí)間以后，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的枯竭，水分散失，以及積累了一些組織的代謝產(chǎn)物，因此必須將組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上。這種轉(zhuǎn)移過(guò)程叫繼代培養(yǎng)。一般在25-28度下進(jìn)行固體培養(yǎng)時(shí)，每隔4-6周進(jìn)行一次繼代培養(yǎng)。在組織塊較小的情況下，繼代培養(yǎng)時(shí)，可以將整塊組織轉(zhuǎn)移過(guò)去。若組織塊較大，可以將組織分成小塊再接種。繼代培養(yǎng)必須及時(shí)進(jìn)行，否則愈傷組織會(huì)出現(xiàn)褐化現(xiàn)象。第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)核移植胚胎移植單克隆抗體動(dòng)物細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)與植物細(xì)胞工程技術(shù)的原理基本相同第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官細(xì)胞懸浮液胰蛋白酶（分解彈性纖維、膠原蛋白）10代細(xì)胞原代培養(yǎng)50代細(xì)胞傳代培養(yǎng)細(xì)胞株無(wú)限傳代細(xì)胞系遺傳物質(zhì)改變遺傳物質(zhì)未改變第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

培養(yǎng)條件：無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境(措施：培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無(wú)菌處理,培養(yǎng)液中加抗生素，定期更換培養(yǎng)液)

營(yíng)養(yǎng):

糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、微量元素、促生長(zhǎng)因子（維生素、激素等）和動(dòng)物血清。①獲得細(xì)胞產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)生物制品－病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。②獲得燒傷病人植皮所需的細(xì)胞。③獲得細(xì)胞用于檢測(cè)有毒物質(zhì)。

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的運(yùn)用：第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一思考？2、為什么選用動(dòng)物胚胎或幼齡個(gè)體的器官或組織做動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)材料？1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組織培養(yǎng)基有何獨(dú)特之處？3、為什么培養(yǎng)前要將組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞？4、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個(gè)體？主要成分：葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。獨(dú)特之處有：1、液體培養(yǎng)基2、成分中有動(dòng)物血清等。因?yàn)檫@些組織或器官上的細(xì)胞生命力旺盛，分裂能力強(qiáng)。成塊組織不利培養(yǎng)，分散了做成細(xì)胞懸浮液利于培養(yǎng)不能。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動(dòng)物個(gè)體。第25頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、核移植技術(shù)克隆羊培育過(guò)程黑面綿羊去核卵母細(xì)胞白面綿羊乳腺細(xì)胞核細(xì)胞核移植重組細(xì)胞電脈沖刺激早期