《细胞结构与功能》课件

《细胞结构与功能》细胞是生命的基本单位，是所有生物体的基本组成部分从单细胞生物到复杂的多细胞生物，细胞都是维持生命活动不可或缺的关键细胞学导论显微镜遗传物质结构与功能细胞是生命的基本单位，通过显微镜观察结细胞内含有遗传物质，决定生命特征细胞拥有复杂结构，每个结构都执行特定功构能细胞的主要成分细胞膜细胞核细胞器细胞质细胞膜是一层薄膜，包围着整细胞核是细胞的控制中心，包细胞器是细胞内的结构，执行细胞质是细胞核以外的物质，个细胞，控制着物质进出细含遗传物质，指导细胞活动特定的功能，例如能量产生和包含细胞器，参与细胞代谢和胞蛋白质合成物质运输细胞膜的结构和功能磷脂双分子层1构成细胞膜的基本结构蛋白质2参与物质运输和信息传递糖类3细胞识别和免疫功能细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换和信息交流的屏障，也是维持细胞正常生命活动的重要结构细胞膜具有选择透过性，可以控制物质进出细胞，保证细胞内部环境的稳定性细胞内膜系统内质网溶酶体内质网是细胞内膜系统的重要组成部分，参与蛋白质的合成、折叠和修饰，溶酶体是细胞内的“消化工厂”，负责分解细胞内废物、吞噬的病原体以以及脂类和类固醇的合成及衰老的细胞器等123高尔基体高尔基体负责对内质网产生的蛋白质进行进一步加工、包装和分拣，并将它们运送到细胞的其他部位或细胞外细胞核的结构和功能细胞核是细胞的控制中心，对细胞的生长、发育、遗传和繁殖起着至关重要的作用细胞核内部包含着遗传物质DNA，并参与了蛋白质的合成、细胞分裂等过程细胞核的结构和功能决定了细胞的特性，对于维持生命活动不可或缺核膜1保护核内物质核仁2合成核糖体染色质3携带遗传信息染色体和基因染色体基因基因表达染色体是细胞核中由DNA和蛋白质组成基因是染色体上的DNA片段，它们编码基因表达是指基因通过转录和翻译过程的结构，它们携带遗传信息特定的蛋白质，决定生物体的性状合成蛋白质的过程，是生物体发育和功能的基础和DNA RNADNARNADNA是脱氧核糖核酸的缩写，是细胞核中的遗传物质它是一种RNA是核糖核酸的缩写，是细胞中重要的遗传物质它是一种单双螺旋结构，由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成DNA链由四链结构，由核糖核苷酸链组成RNA链由四种碱基组成腺嘌呤种碱基组成腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）嘧啶（T）•RNA负责将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成场所••DNA负责存储和传递遗传信息RNA参与蛋白质的合成•DNA是生物体生长发育和遗传的物质基础蛋白质的合成过程转录DNA作为模板，合成信使RNA（mRNA）加工mRNAmRNA进行剪接，去除内含子，拼接外显子，形成成熟的mRNA翻译mRNA从细胞核进入细胞质，在核糖体上进行翻译，合成蛋白质蛋白质折叠新合成的蛋白质链折叠成特定的三维结构，获得生物活性细胞的能量代谢能量获取能量转化细胞通过分解有机物获取能量，能量以化学能的形式储存，并通维持生命活动过代谢过程转化为其他形式的能量能量利用细胞利用能量进行物质合成、细胞分裂、运输等活动细胞呼吸过程糖酵解葡萄糖在细胞质中被分解成丙酮酸，产生少量的ATP三羧酸循环丙酮酸进入线粒体，经过一系列反应，最终生成二氧化碳，产生少量ATP和还原性辅酶电子传递链还原性辅酶在电子传递链中传递电子，最终将氧气还原成水，产生大量的ATP光合作用光合作用是绿色植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程光合作用为地球上所有生物提供能量和氧气，是维持生态平衡的关键光能吸收1叶绿素吸收光能二氧化碳固定2二氧化碳转化为有机物有机物生成3葡萄糖等有机物合成氧气释放4氧气作为副产物释放细胞信号传导细胞膜上的受体蛋白细胞内信号通路细胞信号传导的调节细胞膜上的受体蛋白接受来自外部的信号，信号在细胞内通过一系列的蛋白质传递，最细胞可以调节信号传导的强度和时间，以确并将其传递到细胞内部终到达目标基因或蛋白质，产生特定的反保细胞的正常功能应细胞分裂过程细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础细胞分裂主要有两种方式:有丝分裂和减数分裂细胞周期1包括间期和分裂期有丝分裂2遗传物质复制并平均分配给两个子细胞减数分裂3染色体数目减半，形成生殖细胞干细胞的特性自我更新多能性干细胞能够不断地自我复制，保干细胞可以分化为多种类型的细持自身数量稳定胞，具有发育潜能修复能力干细胞可以修复受损组织和器官，具有再生能力细胞凋亡机制程序性死亡生物学意义细胞凋亡是一种由基因控制的细细胞凋亡在生物体生长发育、组胞自杀过程，细胞自身主动死织器官的重塑、免疫系统调节以亡，不引起炎症及清除衰老细胞方面发挥着重要作用执行过程形态变化细胞凋亡过程涉及一系列复杂的细胞凋亡的形态学特征包括细胞生物化学反应，最终导致细胞发体积缩小、染色质浓缩、核碎裂生形态学和生化改变以及凋亡小体形成细胞的分类原核细胞真核细胞原核细胞结构简单，没有细胞核，DNA位于细胞质中原核生物真核细胞具有细胞核，DNA位于细胞核内真核生物包括动物、包括细菌和古细菌，它们通常是单细胞生物植物、真菌和原生生物，它们可以是单细胞或多细胞生物动物细胞的特点细胞核溶酶体中心体细胞膜动物细胞具有明显的细胞核，动物细胞拥有溶酶体，它参与动物细胞具有中心体，参与细动物细胞的细胞膜结构复杂，其中包含遗传物质，控制细胞细胞的消化和清除废物胞分裂过程中纺锤体的形成参与物质交换和信号传递的活动植物细胞的特点细胞壁叶绿体液泡由纤维素、半纤维素和果胶构成,提供结构进行光合作用，为植物提供能量储存水分、养分和废物，维持细胞内部环境支持和保护稳定细菌细胞的结构细菌细胞是单细胞生物，结构简单，但功能完善细菌细胞没有真正的细胞核，遗传物质集中在一个称为核区的区域，没有核膜包裹细菌细胞具有细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、鞭毛、荚膜等结构这些结构共同保证了细菌的生存和繁殖病毒的基本结构病毒是一种非细胞生物，没有细胞结构，结构简单病毒主要由蛋白质外壳和内部的核酸组成，核酸可以是DNA或RNA不同的病毒具有不同的形态，例如球形、杆状、砖形等病毒没有完整的细胞器，不能独立进行生命活动，必须寄生在活细胞内才能繁殖原核细胞与真核细胞的差异原核细胞真核细胞细胞器大小结构简单，没有核膜包裹的细结构复杂，有核膜包裹的细胞真核细胞有各种细胞器，而原原核细胞比真核细胞小得多胞核，DNA位于细胞质中核，DNA位于细胞核中核细胞没有细胞的隔离作用细胞膜细胞器细胞核细胞膜是细胞的边界，控制物细胞器是细胞内的结构，执行细胞核是细胞的控制中心，包质进出细胞它是一层选择性特定的功能，例如线粒体产生含遗传物质DNA核膜将核通透膜，允许某些物质通过，能量，内质网合成蛋白质每物质与细胞质分开，确保遗传而阻止其他物质通过个细胞器都有其独特的膜结物质的稳定性和完整性，并调构，隔离其内部环境，使其执节物质进出细胞核行其特定功能细胞与环境的相互作用物质交换信息交流细胞需要从环境中获取营养物质细胞通过分泌激素、神经递质等和氧气，同时排出代谢废物这信号分子，与周围环境进行信息个过程通过细胞膜进行，依赖于交流，协调细胞活动和机体功被动运输和主动运输等机制能环境变化环境污染细胞能够感知环境变化，并做出环境污染物会对细胞造成损伤，相应的调整，以适应温度、pH影响细胞功能，甚至导致细胞死值、压力等因素的改变亡细胞的生长与分化细胞生长1细胞生长是细胞体积增大的过程，涉及细胞器和物质的合成细胞分化2细胞分化是指细胞在结构和功能上发生特化的过程，形成不同的细胞类型基因表达3细胞分化受基因表达调控，不同的基因在不同细胞中表达，决定其特化方向细胞的损伤与修复细胞在各种有害因素的作用下，会受到损伤，比如辐射、化学物质、病毒等等受损细胞1细胞膜破裂，DNA损伤，蛋白质变性修复机制2细胞会启动修复机制，修复损伤的细胞器和DNA修复成功3细胞恢复正常功能，继续生存和分裂修复失败4细胞凋亡或癌变细胞癌变的原因基因突变环境因素基因突变会导致细胞生长失控，致癌物质，例如吸烟、辐射和某导致癌变些化学物质，会导致DNA损伤，从而导致癌变病毒感染免疫系统缺陷某些病毒，例如乙肝病毒和人类免疫系统在识别和清除癌细胞方乳头瘤病毒，可以引起细胞癌面发挥重要作用，免疫系统缺陷变会增加患癌风险细胞工程技术的应用基因工程细胞融合基因工程技术被广泛应用于农细胞融合技术可用于生产杂交瘤业、医药和工业等领域例如，抗体、培育新品种和研究细胞功利用转基因技术可以提高农作物能例如，杂交瘤抗体可用于疾产量和品质，研发新型药物和诊病的诊断和治疗断工具细胞培养克隆技术细胞培养技术可用于药物研发、克隆技术可以用于培育优质畜毒性测试、器官移植等例如，牧、生物制药和器官移植例利用细胞培养技术可以生产疫苗如，克隆技术可以用于培育濒危和生物制品动物，以保护生物多样性细胞生物学研究的意义了解生命本质推动医学发展促进农业生产发展生物技术细胞是生命的基本单位，研究细胞生物学研究对医学发展有研究植物细胞可以帮助我们提细胞生物学研究为生物技术的细胞可以帮助我们了解生命的重大意义，例如，了解疾病的高作物产量、改良品种，促进发展提供了理论基础，例如，基本原理和奥秘发生机制、研发新的治疗方农业生产的持续发展基因工程、细胞工程等法细胞研究的前沿单细胞测序类器官12单细胞测序技术能够分析单个细胞的基因组和转录组信息，类器官技术利用干细胞培养三维组织结构，用于模拟人类器为研究细胞异质性提供新方法官的功能，在药物研发和疾病研究中具有巨大潜力人工智能基因编辑34人工智能技术在图像分析、数据挖掘和模型预测等方面为细CRISPR-Cas9等基因编辑技术为细胞生物学研究提供了新的胞生物学研究提供了新工具方法，能够精确地改变基因序列细胞结构与功能的总结细胞是生命的基本单位，具有复杂的结构和功能从简单的单细胞生物到复杂的哺乳动物，细胞的结构和功能都决定了生物体的生存和繁衍细胞结构与功能的理解对于我们认识生命现象，解决生物学和医学问题，以及发展生物技术具有重要意义。