第四讲 细胞 —— 生物体的基本结构
单位
一,细胞学说的建立
二,细胞的结构与功能
三,细胞分裂和细胞周期
四,细胞分化、衰老与死亡
1,细胞学说的主要的内容
17世纪中叶，显微镜被用于生
物学研究，用显微镜观察来自树皮
的木栓，看到一个个, 小室, 结构，
称之谓, Cell”（细胞）。
一、细胞学说的建立
(本节见参考书第 16-17页）
人们用显微镜观察各种生物，
包括微生物和动、植物的细微构造，
到处都看到细胞结构。逐渐形成一
个观念,各种生物都是由细胞组成
的。
19 世纪初，两位德国生物学家
施莱登和施旺正式明确提出：
细胞是植物体和动物体的基本结
构单位。
这个观点，经过后来的丰富和发展，
形成公认的 细胞学说：
（ 1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。
（ 2）每个细胞相对独立，一个生物体内各
细胞之间协同配合。
（ 3）新细胞由老细胞繁殖产生 。
2、细胞学说的科学意义
细胞学说的提出先于进化论约
20年，它与进化论一起，奠定了生
物科学的基础。细胞学说使 生命世
界有机结构多样性的统一,从哲学
推断走向自然科学论证。
细胞学说被认为是 19 世纪自然
科学的重大发现之一。
值得注意的是，从 两篇经典的
论文 看来，细胞学说不但关系到生
物体的 构造,也关系到生物体的 生
长与发育 。
有没有非细胞生命？
19 世纪末，人们逐渐发现比细菌还
小的, 传染性的活性成份,,称为 病毒 。
1930s－ 1940s 期间弄清病毒的化学
本质和电镜结构。
看来,病毒是一类不具细胞结构的
生命形态。
最简单的病毒仅由 核酸大分子
和蛋白质大分子 组成。但是，病毒
颗粒必需 进入寄主活细胞 才能表现
出生命的各方面特性。
二、细胞的结构和功能
（本节见参考书第 47-57页）
1,动物细胞的 典型结构
细胞膜和生物膜
磷脂 和 鞘脂 分子具有一个共同
的特征 ―― 一个极性的头两个非极
性的尾巴 。在水环境中，这类分子
会自发形成 脂双层微囊 。
细胞膜的框架，就是 脂双层,
还有蛋白质, 镶嵌, 其中。
1970s 提出的 流动镶嵌学说,强调
了生物膜中脂分子和蛋白质分子的
运动。
这样的膜结构不但用以组成细
胞膜，还用以分割形成各种细胞器，
所以,统称 生物膜 。
内质网 由单层生物膜围成。
是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类
合成的场所。
细胞核 由两层生物膜围成，
遗传信息贮藏在核内，是 DNA 复制
和 RNA 合成场所。
溶酶体 由单层生物膜围成，
是生物大分子分解的场所。
高尔基体 由单层生物膜围成，
与蛋白质修饰和分泌有关。
细胞质 有多种蛋白质和酶，
是糖酶解和糖元合成等反应的场
所。
线粒体 由双层生物膜围成，
是生物氧化、产生能量的场所。
细胞骨架 由蛋白质亚基组装
成，和细胞形状、迁移、信息传导
等有关。
核糖体 由 RNA 和蛋白质形
成的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。
2、植物细胞的 典型结构
与动物细胞相比,有几点不
同,
植物细胞 动物细胞
有细胞壁 没有细胞壁
有叶绿体 没有叶绿体
有中央液泡 没有中央液泡
3、真核细胞和原核细胞
细菌细胞结构 与动、植物细胞不
同，要简单的多。最主要的差别是细
菌没有细胞核结构,核物质－ DNA还
是有的，形成 类核区 (又称拟核 )。并
且细菌细胞也没有其他各种细胞器。
依据有无细胞核，整个生命世界可
以区分为两大类：
原核生物 真核生物
细 菌 植 物
放线菌 动 物
蓝 藻 真 菌（霉菌、酵母 )
等 等 原生动物
藻 类
三、细胞分裂和细胞周期
（本节见参考书第 81-86页）
1、为什么会有细胞分裂？
随着细胞生长，细胞体积增大，而
细胞表面积和体积之比 (表面积 /体积 )却
在变小。
活细胞不断进行新陈代谢，细胞表
面担负着输入养分，排出废物的重任。
表面积 /体积 比值的下降,意
味着代谢速率的受限和下降。所以，
细胞分裂是细胞生长过程中保持足
够表面积，维持一定的生长速率的
重要措施。
2,原核生物的细胞分裂
原核生物以细菌为例，细胞分裂比较
简单。
细胞生长增大到一定程度,DNA 复制，
形成两个 DNA 分子，分别移到拉长了的细
胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形
成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为
二分分裂。
3,真核细胞的有丝分裂
大多数真核生物是多细胞生物。
体细胞的分裂称为 有丝分裂 ；生
殖细胞形成过程中，则有与之不同
的减数分裂。
细胞 从 前一次 分裂开始到 后一次
分裂开始，这段时间称为 一个,
细胞周期 。
（ 1） 细胞分裂周期
通常,细胞周期 可以区分为四个
阶段：
M 期 —— 分裂期，在这个阶段
可以在显微镜下看到
细胞分裂过程。
G1 期 ——
S 期 —— DNA 合成期
G2 期 ——
G1 期,S 期和 G2 期又总称为,
分裂间期。
（ 2）有丝分裂过程
前期 染色质浓缩，折叠，包装，
形成光镜下可见的染色体。每条染
色体含两条姊妹染色单体。
中期 核膜消失，染色体排列
在赤道板上。
后期 姐妹染色单体分开，被 分别
拉向细胞两侧
末期 重新形成核膜，染色体 消失
细胞质分裂 胞质形成间隔，最终
分开为两个细胞
现在集中看一下
在 M 期发生的 有丝分裂过程：
前期, 染色质浓缩，折叠，包装，形成光
镜下可见的染色体，每条染色体含
两条染色单体。
中期, 核膜消失，染色体排列在赤道板上。
后期, 姐妹染色单体分开，被分别拉向细
胞两侧。
末期, 重新形成核膜，染色体消失。
细胞质分裂, 胞质形成间隔，最终分开为
两个细胞。
（ 3）染色质和染色体
处于分裂间期的细胞，细胞核内
的 DNA 分子，在一些蛋白质的帮助
下，有一定程度的盘绕，形成 核小体 。
多个核小体串在一起形成 染色质。 所
以,染色质是在细胞分裂间期遗传物
质存在的形式。
核小体 直径 10 nm，光镜下看不
到。当细胞进入 M 期时,染色质折
叠包装，大约压缩 8400 倍,形成光
镜下可以看到的 染色体 。
应记住,在染色体出现时，细胞
已经过 S 期完成 DNA 复制,已由原
来的每个 DNA 分子复制出两个 DNA
分子。所以，每条 染色体 由两条 姐妹
染色单体 组成。
通常把体细胞称为 双倍体细胞,
体细胞的遗传物质的总含量为 2n。
在细胞分裂中，在光镜下可以看到染
色体时，已经过 DNA 复制，这时遗
传物质的总量已经是 4n 了。细胞分
裂完成时，出现的两个子细胞又都回
复为 2n。
不同物种的细胞，染色体数目不
同。所以,染色体数目也是不同物种
细胞的特征。 因为，对大多数物种来
说，体细胞是 2n 的，所以染色体数
目通常为偶数。
物种 染色体数目 物种 染色体数目
人 46 豌豆 14
小鼠 40 玉米 20
爪蟾 36 小麦 42
果蝇 8 酵母 32
4,真核细胞的减数分裂
（ 1）减数分裂发生在产生 生殖细
胞 的过程中。生殖细胞包括卵细胞和
精子细胞。它们的遗传物质总量仅为
体细胞的一半，称为 n 细胞。
由 2n 的体细胞产生 n 的生殖细
胞，需要经过 减数分裂 。
（ 2）,减数分裂后，细胞中染色体数目
减少一半。
减数分裂可以分为两个阶段：
第一次减数分裂,DNA复制一次，
细胞分裂一次。
第二次减数分裂,DNA不复制,细
胞再分裂一次。
结果，子细胞 染色体数目减半，
遗传物质总量由 2n 变为 n。
总之，减数分裂就是 DNA 复制
一次，细胞连续分裂两次，结果由一
个 2n 细胞分出 4 个 n 细胞。
（ 3）、减数分裂丰富基因组合
减数分裂的特点,
一是子细胞染色体数减半 ;
二是子细胞基因组合大为丰富。
基因组合的丰富由两个原因造成。
首先，体细胞的染色体实际上是由两套
同源染色体组成。 人的细胞 有 4６ 条
染色体，实际上可以看作 2２ 对同源染
色体加上两条性染色体。
在减数分裂的第一次分裂时，每
对同源染色体分别分配至两个子细胞。
于是 父源的 同源染色体 和 母源的 同源
染色体以 不同组合,分配到两个子细
胞中去。这样，产生不同染色体组合
的配子种型大增。
其次，在第一次减数分裂中，还
发生 同源染色体配对,配对后还发生
同源染色体之间的 染色体交叉 和 基因
重组 。这使基因组合状况更为复杂化。
所以，经由减数分裂产生的生殖
细胞，其基因组合表现 极大的丰富和
多样化 。结果是,有性生殖的后代具
有更丰富的基因组合，具有 更强的适
应性和进化潜能 。
四、细胞的分化、衰老与死亡
（本节见参考书第 86-94页）
1,细胞的分化
成年人 全身细胞总数 约 1012个。
细胞种类 有 200 多种。这么多
种类细胞均来自
一个 受精卵细胞 。
细胞分化的定义,发育过程中细胞后代在
形态、结构和功能上发生差异的过程称为 细胞
分化。
细胞分化不但发生在胚胎阶段和
发育过程中，亦发生在 成人阶段 。如：
人体血细胞的产生。
分化以后 不同种类的细胞,
形态不同，
功能不同，
基因表达不同，
代谢活动也不同。
2,细胞的衰老
衰老 是人们永恒的议题，至今仍
是一个迷。
人体衰老时，身体 各部分功能 都
发生衰老。
身体的衰老是以细胞衰老为基础
的。实验证明，细胞有着明显的 衰老
过程 。
亦有人强调，人体衰老时，并非
全身细胞均衡衰老，而是部分细胞衰
老，导致整体机能失调。 激素系统 和
神经系统 的衰老对全身的 影响最大 。
衰老的机理，尚不清楚，有各种
学说。 自由基假说 是其中广为人们接
受的一种假说。
生物氧化中产生自由基，自由
基破坏生物大分子 —— 蛋白质、核
酸、脂类等。使得 细胞结构破坏，
基因突变，导致细胞衰老 。
人体存在着清除自由基机制，
这些 淬灭自由基机制 受遗传控制。
3,细胞凋亡
多细胞生物个体的一生中，不断
发生构成身体的细胞的死亡。
有两种细胞死亡：
? 因环境因素突变或病原物入侵而
死亡，称为 病理死亡，或细胞坏死。
? 因个体正常生命活动的需要，一
部分细胞必定在一定阶段死去，称 细
胞凋亡。
细胞凋亡是普遍存在的
? 变态,蝌蚪 ?? 青蛙
昆虫,卵 ? 幼虫 ? 成虫
? 哺乳类, 皮肤，指（趾）甲
? 红细胞,分化成熟 ? 失去细胞核 ? 凋亡
? 淋巴细胞,95% 以上在成熟之前死去，
不到 5% 成熟后只存活一至几天
? T— 细胞杀伤靶细胞的机制之一，
就是诱使靶细胞凋亡
? 癌细胞亦可看作是凋亡失控了
的细胞 。
细胞凋亡和细胞坏死有明显区别,
细胞凋亡 细胞坏死
Apoptosis Necrosis???????????????????????
细胞变圆,与周围细胞脱开 细胞外形不规则变化
核染色质凝聚 溶酶体破坏
细胞膜内陷 细胞膜破裂
细胞分为一个个小体 胞浆外溢
被周围细胞吞噬 引起周围炎症反应
???????????????????????
细胞凋亡受 基因 控制。 线虫 是研
究细胞凋亡的理想材料。
每条线虫具有 1090个细胞,其中
131个细胞 在发育过程中凋亡。从线虫
中找到若干控制细胞凋亡的基因。
(Caenorbabditis Elegans)
1031个细胞, 131个细胞凋亡
找到一系列与细胞凋亡有关的基因
ced-3,ced-4 诱发、启动凋亡
ced-9 抑制凋亡
① ced-3,ced-4 基因 突变或缺失，使凋亡受阻
② 移入 ced-9 使凋亡受阻
③ 失去 ced-9 使细胞凋亡
秀丽隐杆线虫
谢谢大家的合作！
再见！
