华科-细胞生物学复习提纲

一、细胞学说的建立及其意义细胞学cytology：研究细胞形态、结构、功能和生活史的科学。细胞学的确立是从Schleiden（1838）和Schwann（1839）的细胞学说的提出开始的，而大部分细胞学的基础知识是在十九世纪七十年代以后得到的。在这一时期，显微镜的观察技术有了显著的进步，详细地观察到核和其他细胞结构、有丝分裂、染色体的行为、受精时的核融合等，细胞内的渗透压和细胞膜的透性等生理学方面的知识也有了发展。对于生殖过程中的细胞以及核的行为的研究，对于发展遗传和进化的理论起了很大作用。细胞学说：1838—1839年，和共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的。细胞学说的主要内容是什么？有何重要意义？答：细胞学说的主要内容包括：一切生物都是由细胞构成的，细胞是组成生物体的基本结构单位；细胞通过细胞分裂繁殖后代。细胞学说的创立对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。其意义在于：明确了整个自然界在结构上的统一性，即动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程；推进了人类对整个自然界的认识；有力地促进了自然科学与哲学的进步。二、原核细胞与真核细胞的比较原核细胞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。由原核细胞构成的生物称为原核生物真核细胞构成真核生物的细胞称为真核细胞，具有典型的细胞结构,有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质;遗传信息量大，并且有特化的膜相结构。真核细胞的种类繁多,既包括大量的单细胞生物和原生生物(如原生动物和一些藻类细胞),又包括全部的多细胞生物(一切动植物)的细胞。试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。答：原核细胞与真核细胞最根本的区别在于：①生物膜系统的分化与演变：真核细胞以生物膜分化为基础，分化为结构更精细、功能更专一的基本单位——细胞器，使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志；②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多；遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程序也相应复杂化，真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性，而在原核细胞内转录与翻译可同时进行。原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是：【从细胞结构】1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。4.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。【从基因组结构】1.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。2.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。3.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链【从遗传过程】1.真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行，而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。2.真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。3.真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期（S期）；原核细胞则没有，其DNA复制常是连续进行的。最原始的真核生物的直接祖先很可能是一种异常巨大的原核生物，体内具有由质膜内褶而成的象内质网那样的内膜系统和原始的微纤维系统，能够作变形运动和吞噬。以后内膜系统的一部分包围了染色质，于是就形成了最原始的细胞核。内膜系统的其他部分则分别发展为高尔基体、溶酶体等细胞器。按照美国学者L.马古利斯等重新提出的“内共生说”（见细胞起源），线粒体起源于胞内共生的能进行氧化磷酸化的真细菌，而叶绿体则起源于胞内共生的能进行光合作用的蓝细菌。三、细胞的基本共性1.所有的细胞都有相似的化学组成2.具有脂-蛋白体系的生物膜3.相同的遗传装置：所有细胞都有DNA与RNA的遗传装置4.一分为二的分裂方式：细胞都以一分为二的分裂方式分裂繁殖5.细胞都有蛋白质合成的机器-核糖体四、原核细胞与古核细胞一、原核细胞二、最小最简单的细胞-支原体三、原核细胞的两个代表类群——细菌和蓝藻（一）细菌细胞1.细菌细胞的表面结构（1）细胞壁（2）细胞质膜（3）中膜体（4）荚膜2.细菌细胞的核区与基因组3.细菌细胞核外DNA4.细菌细胞的核糖体5.细菌细胞内生孢子6.细菌细胞的增殖及其调控（1）细菌细胞的增殖（2）细菌细胞增殖的调控（二）蓝藻细胞1.细胞结构2.细胞分裂3.异形胞四、古核细胞（古细菌）（一）古细菌的细胞壁（二）古细菌的质膜（三）DNA与基因结构（四）核糖体支原体是最简单的原核细胞，支原体的大小介于细菌与病毒之间,直径为0.1～0.3um,约为细菌的十分之一,能够通过滤菌器。支原体形态多变,有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。支原体具有细胞膜，但没有细胞壁。它有一环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区(拟核),能指导合成700多种蛋白质。支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800～1500个。支原体可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。古细菌一类特殊细菌，在系统发育上既不属真核生物，也不属原核生物。它们具有原核生物的某些特征(如无细胞核及细胞器)，也有真核生物的特征(如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成，核糖体对氯霉素不敏感)，还具有它们独有的一些特征(如细胞壁的组成，膜脂质的类型)。因之有人认为古细菌代表由一共同祖先传来的第三界生物(古细菌，原核生物，真核生物)。它们包括酸性嗜热菌，极端嗜盐菌及甲烷微生物。可能代表了活细胞的某些最早期的形式。五、电子显微镜技术一、电子显微镜（一）电子显微镜的基本知识1.电子显微镜与光学显微镜的基本区别2.电子显微镜的分辨本领与有效放大倍数3.电子显微镜的基本构造（1）电子束照明系统（2）成像系统（3）真空系统（4）记录系统（二）主要电镜制样技术1.超薄切片技术（1）固定（2）脱水（3）包埋（4）切片（5）染色2.负染技术3.冷冻蚀刻技术4.电镜三维重构与低温电镜技术5.扫描电镜技术分辨率：区分开两个质点间的最小距离。光学显微镜的分辨率D=0.61λ/Nsinα/2其中λ为入射光线波长；N=介质折射率；α=镜口角（样品对物镜镜口的张角)电子显微镜按工作原理和用途的不同可分为__和。电镜超薄切片技术包括______、、___、等四个步骤。透射电子显微镜工作原理：以电子束作光源，电磁场作透镜。电子束波长与加速电压(通常50~120KV)的平方根成反比；由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、4部分构成；分辨力0.2nm，放大倍数可达百万倍；用于观察超微结构（小于200nm）。扫描电子显微镜工作原理：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。试比较电子显微镜与光学显微镜的区别。答案要点：光学显微镜是以可见光为照明源，将微小的物体形成放大影像的光学仪器；而电子显微镜则是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器。它们的不同在于：①照明源不同：光镜的照明源是可见光，电镜的照明源是电子束；由于电子束的波长远短于光波波长，因而电镜的放大率及分辨率显著高于光镜。②透镜不同：光镜为玻璃透镜；电镜为电磁透镜。③分辨率及有效放大本领不同：光镜的分辨率为0.2μm左右，放大倍数为1000倍；电镜的分辨率可达0.2nm，放大倍数106倍。④真空要求不同：光镜不要求真空；电镜要求真空。⑤成像原理不同：光镜是利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化成像；而电镜则是利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差成像。⑥生物样品制备技术不同：光镜样品制片技术较简单，通常有组织切片、细胞涂片、组织压片和细胞滴片等；而电镜样品的制备较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，还需要制备超薄切片。六、细胞培养与细胞工程一、细胞培养（一）动物细胞培养（二）植物细胞培养二、细胞工程（一）细胞融合与单克隆抗体技术（二）显微操作技术细胞培养：把机体内的组织取出后经过分散（机械方法或酶消化）为单个细胞，在人工培养的条件下，让其在培养瓶或培养基上继续生长与增殖。原代细胞培养：直接从有机体取出组织，通过组织块长出单层细胞，或者用酶消化或机械方法将组织分散成单个细胞，在体外进行培养，在首次传代前的培养称为原代培养。传代细胞培养：原代培养形成的单层培养细胞汇合以后，需要进行分离培养（即将细胞从一个培养器皿中以一定的比率移植至另一些培养器皿中的培养），否则细胞会因生存空间不足或由于细胞密度过大引起营养枯竭，将影响细胞的生长，这一分离培养称为传代细胞培养。细胞株：从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群，能够繁殖50代左右，在培养过程中其特征始终保持。细胞系：在体外培养的条件下，有的细胞发生了遗传突变，而且带有癌细胞特点，失去接触抑制，有可能无限制地传下去的传代细胞。细胞融合：两个或多个细胞融合成一个双核细胞或多核细胞的现象。一般通过灭活的病毒或化学物质介导，也可通过电刺激融合。单克隆抗体：通过克隆单个分泌抗体的B淋巴细胞，获得的只针对某一抗原决定簇的抗体，具有专一性强、能大规模生产的特点。显微操作技术：是指在高倍复式显微镜下，利用显微操作器（micromanipulator）进行细胞或早期胚胎操作的一种方法。显微操作器是用以控制显微注射针在显微镜视野内移动的机械装置。显微操作技术包括细胞核移植、显微注射、嵌合体技术、胚胎移植以及显微切割等。杂交瘤是通过和两种细胞的融合实现的，由此所分泌的抗体称为。体外培养的细胞，不论是原代细胞还是传代细胞，一般不保持体内原有的细胞形态，而呈现出两种基本形态即和。七、膜骨架细胞质膜相关的膜骨架（一）膜骨架（二）红细胞的生物学特性（三）红细胞质膜蛋白及膜骨架膜骨架：细胞质膜下与膜蛋白相连的、由纤维蛋白组成的网架结构，它参与细胞质膜形状的维持，协助质膜完成多种生理功能。血影：红细胞经低渗处理后，质膜破裂，释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白后剩下的结构，是研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的理想材料。红细胞膜骨架蛋白主要成分包括______、________、_______和___等。4、红细胞质膜蛋白及膜骨架的成分是什么？SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分析血影蛋白成分，红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白（或称红膜肽）、锚蛋白、带3蛋白、带4.1蛋白和肌动蛋白，还有一些血型糖蛋白。膜骨架蛋白主要成分包括：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白等。八、生物膜的结构模型流动镶嵌模型强调：①膜的流动性②膜蛋白分