1、一、独立的生命单位一、独立的生命单位 细胞细胞是包含了是包含了全部生命信息全部生命信息和体现所有和体现所有基基本特点本特点的独立的的独立的生命单位生命单位。 细胞包含细胞包含3个个体系：体系： 遗传信息的复制、维持和表达体系遗传信息的复制、维持和表达体系 新陈代谢体系新陈代谢体系构成维持生命结构有序性体系，如细胞骨架系统构成维持生命结构有序性体系，如细胞骨架系统一、独立的生命单位一、独立的生命单位 真核细胞是如何进化来的？真核细胞是如何进化来的？ 共生假说：共生假说：认为真核细胞是一种复合体认为真核细胞是一种复合体,它是它是若干原核细胞与真核细胞祖先的胞质共生的结果若干原核细胞与真核细胞祖先的
2、胞质共生的结果 渐进式进化：渐进式进化：认为原核细胞到真核细胞是一认为原核细胞到真核细胞是一种渐进、直接进化的过程。种渐进、直接进化的过程。 根据根据分子分类分子分类研究结果，却认为研究结果，却认为真核细胞真核细胞、原核细胞原核细胞和和古细菌细胞古细菌细胞同属于由共同祖先平行进同属于由共同祖先平行进化而来的种类化而来的种类。二、限制细胞大小的自然规律二、限制细胞大小的自然规律 一个生活细胞要维持正常的独立生活功能，最一个生活细胞要维持正常的独立生活功能，最低限度需要容纳下为自身生存和繁殖所必须的足够的低限度需要容纳下为自身生存和繁殖所必须的足够的DNADNA、蛋白质分子以及其他内部结构的空间、
3、蛋白质分子以及其他内部结构的空间( (最低限最低限度度需要需要50050010001000种不同类型的酶和蛋白质种不同类型的酶和蛋白质) )。l Relationship Between Cells Volume( (细胞体积）细胞体积）l Cell Surface Area（表面积）（表面积） 细胞必须有足够的表面积才能从环境中获得充足的营细胞必须有足够的表面积才能从环境中获得充足的营养和水分。养和水分。细胞维持体积的相对恒定细胞维持体积的相对恒定 典型的原核细胞直径平均在典型的原核细胞直径平均在1 110m10m之间，而真核细之间，而真核细胞的直径平均为胞的直径平均为3 330m;30m;
4、 某些不同来源的细胞大小变化很大某些不同来源的细胞大小变化很大, ,如人的卵细胞直径如人的卵细胞直径只有只有0.1mm,0.1mm,而鸵鸟的卵细胞的直径则有而鸵鸟的卵细胞的直径则有5cm;5cm; 同类型细胞的体积一般是相近的同类型细胞的体积一般是相近的, ,不依生物个体的大小不依生物个体的大小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细 胞的大小基本相同胞的大小基本相同; ; 器官的大小主要决定于细胞的数量器官的大小主要决定于细胞的数量, ,与细胞的数量成正与细胞的数量成正 比比, ,而与细胞的大小无关而与细胞的大小无关, ,把这种现象为把
5、这种现象为“细胞体积的守细胞体积的守恒定律恒定律”。个体个体中不中不同组同组织的织的细胞细胞形态形态直观直观(人人)：一个受精卵一个受精卵成年人（约婴儿的成年人（约婴儿的3030倍）倍）婴儿（约婴儿（约2 2万亿个细胞）万亿个细胞）细胞类别：细胞类别：原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞细胞生命的基本单位生命的基本单位7水水: : 85% 无机盐无机盐: 1.5% 蛋白质蛋白质 : 10% 脂脂质质 : 2% 糖类糖类: 0.4% DNA : 0.4% RNA : 0.7% 细细 胞胞 化化 学学 成成 分分8三、三、原原 核核 细细 胞胞主要特点主要特点1.1.遗传物质仅一个环状遗传物质仅一
6、个环状DNADNA2.2.无核膜，有细胞壁无核膜，有细胞壁3.3.无细胞器无细胞器, , 无细胞骨架无细胞骨架4.4.以无丝分裂或出芽繁殖以无丝分裂或出芽繁殖代表生物代表生物支原体、细菌、蓝藻支原体、细菌、蓝藻9细菌模式图细菌模式图菌毛菌毛核糖体核糖体间体间体鞭毛鞭毛性菌毛性菌毛颗粒颗粒10三大结构体系三大结构体系四、四、真真 核核 细细 胞胞遗传信息表达系统遗传信息表达系统 染色质染色质( (体体) )、核糖体、核糖体、 mRNA、tRNA等等等等细胞骨架系统细胞骨架系统 胞质骨架、核骨架胞质骨架、核骨架生物膜系统生物膜系统 质膜、内膜系统（细胞器）质膜、内膜系统（细胞器）11动物细胞模式图
7、动物细胞模式图细胞核细胞核溶酶体溶酶体内质网内质网高尔基体高尔基体微丝微丝微管微管质膜质膜线粒体线粒体中心体中心体12植物细胞模式图植物细胞模式图液泡液泡细胞核细胞核内质网内质网微管微管质膜质膜细胞壁细胞壁线粒体线粒体叶绿体叶绿体微丝微丝高尔基体高尔基体13l 细胞壁细胞壁（cell wall)l 叶绿体叶绿体（chloroplast)l 大液泡大液泡（vacuole)l 胞间连丝胞间连丝（plasmodesmata)植物细胞特有的结构植物细胞特有的结构14l 质膜质膜（plasma membrane)l 内质网内质网(endoplasmic reticulum)l 高尔基体高尔基体（Golg
8、i body)l 溶酶体溶酶体（lysosome)l 线粒体线粒体（mitochondria)l 叶绿体叶绿体（chloroplast)（一）生物膜系统（一）生物膜系统151.1.质膜质膜脂质（脂质（lipid)lipid)：是是质膜结构的分子骨架质膜结构的分子骨架主要是磷脂以及糖脂和胆固醇主要是磷脂以及糖脂和胆固醇非极性尾部非极性尾部极性头部极性头部16膜蛋白：膜蛋白：与磷脂双分子层与磷脂双分子层结合，执行各种功能，结合，执行各种功能， 分为：分为：l 运输载体运输载体l 酶酶l 受体蛋白受体蛋白l 连接蛋白连接蛋白17 FUNCTIONS OF MEMBRANE PROTEINS（膜蛋白的
9、功能）（膜蛋白的功能）糖萼糖萼蛋白质蛋白质脂双层脂双层18膜蛋白分布不对称膜蛋白分布不对称 不对称性不对称性脂质双层脂质双层镶嵌蛋白镶嵌蛋白跨膜跨膜蛋白蛋白膜表面膜表面蛋白蛋白19 流动性流动性鼠细胞鼠细胞人细胞人细胞标记蛋白标记蛋白标记蛋白标记蛋白重新分布重新分布细胞融合细胞融合膜蛋白的运动膜蛋白的运动20 流动性流动性膜脂的运动膜脂的运动 旋转旋转摆动摆动上下翻转上下翻转21膜脂的运动方式膜脂的运动方式l 基本类型基本类型l 功能功能l 信号假说信号假说2.2.内内 质质 网网22糙面内质网糙面内质网光面内质网光面内质网23 粗面内质网的功能粗面内质网的功能合成蛋白质合成蛋白质分泌性蛋白质
10、分泌性蛋白质膜蛋白膜蛋白内质网、高尔基体、溶酶体中的蛋白质内质网、高尔基体、溶酶体中的蛋白质 合成蛋白质的糖基化修饰合成蛋白质的糖基化修饰 合成蛋白质的折叠与装配合成蛋白质的折叠与装配 光面内质网的功能光面内质网的功能 合成脂类合成脂类由于光面内质网与粗由于光面内质网与粗面内质网是面内质网是相通相通的，的，因此前者合成的因此前者合成的脂类脂类和后者合成的和后者合成的蛋白质蛋白质能够相遇而产生能够相遇而产生脂蛋白脂蛋白。 蛋白质的合成蛋白质的合成 脂质的合成脂质的合成 蛋白质的修饰蛋白质的修饰 新生多肽的折叠与组装新生多肽的折叠与组装24停靠停靠蛋白蛋白信号肽信号肽内质网腔内质网腔合成合成多肽多
11、肽核糖体核糖体mRNA25 分泌蛋白的形成分泌蛋白的形成 膜蛋白的形成膜蛋白的形成(P49图图2-21、2-22) 新生肽链的折叠新生肽链的折叠参与新生肽链折叠的蛋白有两大类：参与新生肽链折叠的蛋白有两大类：分子伴侣（分子伴侣（molecular chaperone）定义：分子伴侣是指可以帮助内质网上合定义：分子伴侣是指可以帮助内质网上合成的多肽成的多肽转运转运、折叠折叠与与装配装配，而本身，而本身并不参并不参与与最终产物形成的一类蛋白质。最终产物形成的一类蛋白质。分子伴侣的作用（分子伴侣的作用（p49）Integral Proteins膜内在蛋白膜内在蛋白Peripheral Protein
12、s膜周边蛋白膜周边蛋白催化与折叠直接有关的化学反应的酶催化与折叠直接有关的化学反应的酶蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶p 存在部位：在内质网管腔内含量极高存在部位：在内质网管腔内含量极高p 作用：作用： 该酶能催化形成该酶能催化形成二硫键二硫键，二硫键与新生肽，二硫键与新生肽的折叠的折叠密切相关密切相关，因此因此该酶对维系蛋白质分子该酶对维系蛋白质分子空间结构的空间结构的稳定性稳定性和和功能功能发挥重要的作用。发挥重要的作用。催化与折叠直接有关的化学反应的酶催化与折叠直接有关的化学反应的酶肽基辅氨酸顺反异构酶肽基辅氨酸顺反异构酶p存在部位：在内质网管腔内含量极高存在部位：在内质网管腔内含量
13、极高p作用：作用：该酶能催化辅氨酸亚氨基的该酶能催化辅氨酸亚氨基的肽键肽键由由反式反式 顺式顺式有活性有活性PrPr的的空间结构中空间结构中该肽键应为该肽键应为顺式顺式因此，因此，分子伴侣分子伴侣和和这两种酶这两种酶使肽链能够通过正确的折叠而使肽链能够通过正确的折叠而形成具有生理活性的空间结构。形成具有生理活性的空间结构。l 形形 态态 结结 构构l 功功 能能3.3.高高 尔尔 基基 体体26形成面形成面成熟面成熟面空腔空腔分泌小泡分泌小泡35 蛋白质修饰与加工（糖基化等）蛋白质修饰与加工（糖基化等） 蛋白质的分选蛋白质的分选 蛋白质和脂质的运输蛋白质和脂质的运输 蛋白质分泌等蛋白质分泌等3
14、64.4.溶溶 酶酶 体体溶酶体溶酶体（lysome） 是胞质中一类包着多种水是胞质中一类包着多种水 解酶（解酶（6060多种）的小泡多种）的小泡 37 根据溶酶体处于完成其生理功能根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，大致可分为：的不同阶段，大致可分为：初级溶酶体初级溶酶体（primary lysosome)次级溶酶体次级溶酶体（secondary lysosome)残余小体残余小体（residual body)30溶酶体的标志酶是溶酶体的标志酶是酸性水解酶酸性水解酶例如：例如：1.1.两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化 2.2.哺乳动物断奶后乳腺的退化性的变化等
15、哺乳动物断奶后乳腺的退化性的变化等 消化细胞内吞的食物，为细胞提供营养消化细胞内吞的食物，为细胞提供营养 清除衰老的细胞器清除衰老的细胞器 防御功能防御功能39内质网、高尔基体、溶酶体的功内质网、高尔基体、溶酶体的功能衔接能衔接内吞小泡内吞小泡溶酶体溶酶体质膜质膜细胞核细胞核内质网内质网运输小泡运输小泡分泌小泡分泌小泡高尔基体高尔基体325.5.线线 粒粒 体体能量转换器能量转换器 形态结构形态结构 功能功能 半自主性半自主性41外膜外膜嵴嵴基质基质膜间隙膜间隙内膜内膜42 线粒体是细胞进行氧化呼吸，产生线粒体是细胞进行氧化呼吸，产生能量的地方，在线粒体中进行的代谢途能量的地方，在线粒体中进行
16、的代谢途径主要有：径主要有： 三羧酸循环三羧酸循环 氧化磷酸化氧化磷酸化 参与脂肪酸代谢参与脂肪酸代谢436.6.叶叶 绿绿 体体能量转换器能量转换器形态结构形态结构功能：功能：光合作用光合作用44叶叶 绿绿 体体 基基 本本 结结 构构基粒基粒类囊体类囊体内膜内膜外膜外膜45叶绿体叶绿体的的光合作用光合作用46光合作用的光反应光合作用的光反应 光反应光反应 光合色素吸收、光合色素吸收、 传递光能，并将光能转传递光能，并将光能转化成化学能，形成化成化学能，形成ATPATP的过程的过程 (1) (1) 原初反应原初反应 (2) (2) 电子传递电子传递 (3) (3) 光合磷酸化光合磷酸化 暗反
17、应暗反应利用光反应产生的利用光反应产生的ATP ，使使CO2还还原并合成糖，分为三步原并合成糖，分为三步 (1) CO2的固定的固定 (2) 还原反应还原反应 (3)(3)二磷酸核酮糖的再生二磷酸核酮糖的再生 光合作用的暗反应光合作用的暗反应48磷酸甘油酸磷酸甘油酸中间物中间物葡萄糖等葡萄糖等CO2二磷酸二磷酸核酮糖核酮糖磷酸甘磷酸甘油醛油醛光合作用的暗反应光合作用的暗反应（二）遗传信息表达系统（二）遗传信息表达系统 核被膜核被膜 染色质和染色体染色质和染色体 核仁核仁 核糖体核糖体50核外膜核外膜 面向胞质，表面附有核糖体颗面向胞质，表面附有核糖体颗 粒粒，与内质网相连与内质网相连核内膜核内
18、膜 面向核质，表面无核糖体颗粒，有面向核质，表面无核糖体颗粒，有 核纤层的结合位点核纤层的结合位点核孔复合体核孔复合体 核膜上的选择性双向亲水通道核膜上的选择性双向亲水通道51动物细胞模式图动物细胞模式图细胞核细胞核溶酶体溶酶体内质网内质网高尔基体高尔基体微丝微丝微管微管质膜质膜线粒体线粒体中心体中心体12植物细胞模式图植物细胞模式图液泡液泡细胞核细胞核内质网内质网微管微管质膜质膜细胞壁细胞壁线粒体线粒体叶绿体叶绿体微丝微丝高尔基体高尔基体13核孔复合物核孔复合物外膜外膜内膜内膜核孔核孔52 染色质染色质 ( (chromatin) ) 间期细胞内由间期细胞内由DNADNA、 组蛋白、非组蛋白
19、及少量组蛋白、非组蛋白及少量RNARNA组成的线性组成的线性 复合结构复合结构 染色体（染色体（chromosome） 细胞在分裂过程细胞在分裂过程 中，由染色质聚缩而成的棒状结构中，由染色质聚缩而成的棒状结构53 常染色质常染色质 低度折叠压缩的染色质，处于常染低度折叠压缩的染色质，处于常染 色质状态是基因转录的必要条件。色质状态是基因转录的必要条件。 异染色质异染色质 压缩程度高压缩程度高, ,处于凝集状态，碱性处于凝集状态，碱性 染料染色时着色深的染色质染料染色时着色深的染色质. . 54组蛋白组蛋白八聚体八聚体组蛋白组蛋白H1DNA核小体核小体55短臂短臂着丝粒着丝粒长臂长臂DNA染染
20、色单体色单体56中中 期期 染染 色色 体体 中期染色体的两条姐妹染色单体以着丝中期染色体的两条姐妹染色单体以着丝粒相连。由着丝粒在染色体上的位置可分为粒相连。由着丝粒在染色体上的位置可分为: : 中着丝粒染色体中着丝粒染色体 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体端着丝粒染色体57中期染色体分类图示中期染色体分类图示中着丝粒中着丝粒染色体染色体近中着丝粒近中着丝粒染色体染色体近端着丝粒近端着丝粒染色体染色体端着丝粒端着丝粒染色体染色体58染色体染色体DNADNA的关键序列的关键序列 复制起点复制起点 确保染色体能够自我复制确保染色体能够自我复制 着
21、着 丝丝 粒粒 使复制了的染色体能够平均使复制了的染色体能够平均分配到子细胞中分配到子细胞中 端端 粒粒 使使DNADNA能够完成复制，保持能够完成复制，保持 染色体的独立性与稳定性染色体的独立性与稳定性59核核 糖糖 体体 核糖体是合成蛋白核糖体是合成蛋白质的细胞器质的细胞器主要成分主要成分蛋白质蛋白质 RNA功功 能能 按照按照mRNA 的指令合成的指令合成 多肽链多肽链60（三）细胞骨架系统（三）细胞骨架系统 胞质骨架胞质骨架 微丝微丝 微管微管 中间纤维中间纤维 核骨架核骨架 核纤层核纤层 核基质核基质61首要作用首要作用是维持细胞的一定形态是维持细胞的一定形态细细 胞胞 质质 骨骨
22、架架微丝微丝微管微管中间纤维中间纤维62 微丝微丝是指真核细胞中由肌动蛋白单体是指真核细胞中由肌动蛋白单体组成的骨架纤维组成的骨架纤维 肌动蛋白单体肌动蛋白单体63 微丝的装配微丝的装配 肌动蛋白（肌动蛋白（G-actinG-actin）单体形成蛋白）单体形成蛋白（F-actin)F-actin)多聚体多聚体 装配的条件装配的条件 在含在含ATPATP和和CaCa2+2+及低浓度及低浓度NaNa+ +、K K+ +溶液溶液中，中，F 解聚成解聚成G。 在在MgMg2+2+和高浓度的和高浓度的NaNa+ +、K K+ +中中, ,G则装则装配成配成F。64肌球蛋白肌球蛋白 微丝微丝 微丝马达蛋白
23、微丝马达蛋白肌球蛋白（肌肉收缩）肌球蛋白（肌肉收缩）C端端65 微管由微管由、微管蛋白亚基组成，二者形成二微管蛋白亚基组成，二者形成二聚体，是微管装配的基本单位（聚体，是微管装配的基本单位（P53）。）。 异源二聚体异源二聚体微管蛋白微管蛋白亚基亚基66双管双管三连管三连管微管蛋白二聚体微管蛋白二聚体原纤维原纤维微管壁微管壁长管状微管长管状微管二连管二连管（菌毛和鞭毛）（菌毛和鞭毛）三连管三连管（中心体和基体）（中心体和基体）67r- -微管蛋白首先聚合到微管组织（微管蛋白首先聚合到微管组织（MTOCMTOC）上）上异二聚体中的异二聚体中的-微管蛋白结合到微管蛋白结合到 r- -微管蛋白上微管
24、蛋白上原纤维原纤维微管微管-微管蛋白微管蛋白GTPGTP帽子的丢失帽子的丢失就会使原纤维就会使原纤维变为不稳定结构，导致变为不稳定结构，导致微管逐渐破裂微管逐渐破裂，最，最终原纤维就解聚为游离的微管蛋白二聚体终原纤维就解聚为游离的微管蛋白二聚体去去装装配配自装配自装配68 微管马达蛋白微管马达蛋白是指能使微管是指能使微管运动运动，或者使，或者使细胞质中颗粒沿着微管运输的一类蛋白质。细胞质中颗粒沿着微管运输的一类蛋白质。目前发现的微管马达蛋白有三类：目前发现的微管马达蛋白有三类：动蛋白动蛋白力蛋白力蛋白动力蛋白动力蛋白他们是他们是机械化学酶机械化学酶，或，或ATP酶酶，或，或GTP酶酶69小泡小
25、泡正极正极负极负极 由于微管的动态装配而带动小泡的运动由于微管的动态装配而带动小泡的运动70中间纤维具有中间纤维具有组织特异性组织特异性，且在不同发，且在不同发育时期有不同的中间纤维蛋白表达。育时期有不同的中间纤维蛋白表达。 角蛋白纤维角蛋白纤维 波形纤维波形纤维 结蛋白纤维结蛋白纤维 神经元纤维神经元纤维 神经胶质纤维神经胶质纤维特特性性分分类类71装装配配每两条中间纤维蛋白多态链每两条中间纤维蛋白多态链双链超螺旋二聚体双链超螺旋二聚体四聚体（原纤维）四聚体（原纤维）八聚体八聚体中间纤维（中间纤维（4 4个八聚体）个八聚体）反向平行反向平行半交叠半交叠中间纤维解聚中间纤维解聚的最小亚单位的最
26、小亚单位72C末端末端N N末端末端中间纤维中间纤维73 1.1.概念概念五、纳米生物大分子复合体五、纳米生物大分子复合体 在物理学上把直径或长度在在物理学上把直径或长度在10nm10nm以下视为以下视为微观微观 把把直径或长度在直径或长度在1000nm1000nm以上视为以上视为宏观宏观 在真核细胞中，由生物大分子构成的基本结构单在真核细胞中，由生物大分子构成的基本结构单位，其直径或厚度一般都稳定在位，其直径或厚度一般都稳定在5-20nm5-20nm范围内，当它范围内，当它们装配成一级结构时，具有十分规整的几何图形。这们装配成一级结构时，具有十分规整的几何图形。这些纳米量级的基本结构单位，称
27、为些纳米量级的基本结构单位，称为纳米生物大分子复纳米生物大分子复合物。合物。74 由于纳米生物大分子复合物基本介于微观和宏观由于纳米生物大分子复合物基本介于微观和宏观之间，因而也就具有了特殊的之间，因而也就具有了特殊的量子力学量子力学和和量子化学量子化学特特点，如：超级可塑性、具有滑动性、坚固性、稳定性点，如：超级可塑性、具有滑动性、坚固性、稳定性以及自装配以及自装配- -去装配等特性。去装配等特性。 在纳米水平上进行的生物学研究，称为在纳米水平上进行的生物学研究，称为纳米生物学纳米生物学（nanobiologynanobiology），它是介于细胞生物学和分子生物学，它是介于细胞生物学和分子
28、生物学之间的学科。之间的学科。75l 紧密连接（紧密连接（tight junctions）膀胱膀胱相邻膀胱相邻膀胱细胞细胞质膜质膜紧密连接紧密连接六、细六、细 胞胞 连连 接接（一）动物细胞间的连接（一）动物细胞间的连接76l桥粒（桥粒（desmomosomes）：）：小肠小肠相邻小肠相邻小肠细胞细胞质膜质膜桥粒桥粒（一）动物细胞间的连接（一）动物细胞间的连接六、细六、细 胞胞 连连 接接77l间隙连接（间隙连接（gap junctions）肝脏肝脏相邻肝相邻肝细胞细胞质膜质膜通道连接通道连接六、细六、细 胞胞 连连 接接（一）动物细胞间的连接（一）动物细胞间的连接78l 胞间连丝（胞间连丝（
29、plasmodesmate）根根相邻根相邻根细胞细胞胞间连丝胞间连丝质膜质膜细胞壁细胞壁六、细六、细 胞胞 连连 接接（二）植物细胞间的连接（二）植物细胞间的连接79六、细六、细 胞胞 连连 接接（二）植物细胞间的连接（二）植物细胞间的连接l 胞间连丝（胞间连丝（plasmodesmate）的功能）的功能可以使水和其他小分子物质，如营养成分可以使水和其他小分子物质，如营养成分和化学信使等从一个细胞进入另一个细胞；和化学信使等从一个细胞进入另一个细胞；可以对其运输的物质进行调节；可以对其运输的物质进行调节；传递电刺激信号；传递电刺激信号；控制细胞分化控制细胞分化80 肿瘤与癌（肿瘤与癌（canc
30、er） 癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征 细胞生长与分裂失去控制，分化程度低细胞生长与分裂失去控制，分化程度低 具有侵润性和扩散性：良性肿瘤和恶性肿瘤具有侵润性和扩散性：良性肿瘤和恶性肿瘤 细胞间相互作用改变细胞间相互作用改变 蛋白表达谱系或蛋白活性改变蛋白表达谱系或蛋白活性改变 mRNA转录谱系的改变转录谱系的改变 81癌转移与扩散82 癌症是由携带遗传信息的癌症是由携带遗传信息的DNADNA的病理变化引起的的病理变化引起的疾病疾病 与遗传病不同的是，癌症主要是与遗传病不同的是，癌症主要是体细胞体细胞DNADNA突变，突变，而不是而不是生殖细胞生殖细胞DNADNA突变突变 癌基因（癌基因（o
31、ncogenesoncogenes）是控制细胞生长和分裂的）是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变变 细胞正常增殖通过增殖相关基因和抑制增殖相细胞正常增殖通过增殖相关基因和抑制增殖相关基因的协同作用；关基因的协同作用；肿瘤细胞肿瘤细胞是这两类基因的是这两类基因的突变导致增殖失控突变导致增殖失控83癌基因（癌基因（oncogenes）：）：v-onc and c-oncRous(1910)Rous(1910)发现鸡的致癌发现鸡的致癌RNARNA病毒病毒它携带它携带Src基因（基因（v-oncogene），该基因对病毒繁殖是不必要，
32、该基因对病毒繁殖是不必要的，但当病毒感染鸡后可引起的，但当病毒感染鸡后可引起细胞癌变细胞癌变。1976年病毒学家迈克尔年病毒学家迈克尔毕肖普毕肖普(Michael Bishop) 和他的博士后和他的博士后哈罗尔德哈罗尔德沃尔姆斯沃尔姆斯(Harold Varmus）发现，）发现，鸡的正常细胞基因组中也有一个与病毒鸡的正常细胞基因组中也有一个与病毒Src基因同源性很高的基因同源性很高的基因基因，编码一种与细胞分裂调控相关的蛋白激酶。它，编码一种与细胞分裂调控相关的蛋白激酶。它不具有不具有致致癌能力，被称为癌能力，被称为细胞原癌基因（细胞原癌基因（proto-oncogene）,或或C-oncog
33、ene 。（。（1989年的诺贝尔医学奖）年的诺贝尔医学奖）84抑癌基因（抑癌基因（tumor-suppressor gene）Rb抑癌基因（抑癌基因（tumor suppressor gene）Harris(1968): 癌细胞系与同组织正常细胞融合癌细胞系与同组织正常细胞融合杂交细胞无恶性表型，也不致癌；杂交细胞无恶性表型，也不致癌； 随着染色体随着染色体丢失丢失则可能恢复致癌则可能恢复致癌.86细胞癌变是多次基因突变的结果细胞癌变是多次基因突变的结果癌症是典型的癌症是典型的老年性疾病老年性疾病癌症可以治疗癌症可以治疗肿瘤发生的遗传现象：肿瘤发生的遗传现象：遗传型：家族性、多发性、双侧性和
34、早发性；遗传型：家族性、多发性、双侧性和早发性；非遗传型：散发性、单发性、单侧性和晚发性。非遗传型：散发性、单发性、单侧性和晚发性。全世界每年死于癌症人数全世界每年死于癌症人数500500万！万！ 人的一生细胞大约分裂人的一生细胞大约分裂10101616次，基因碱基次，基因碱基自然突变概率为自然突变概率为1010-6-6， 由此推断：一生中人的基因组中每个基因由此推断：一生中人的基因组中每个基因都可能发生突变，然而，事实上人的癌症发病都可能发生突变，然而，事实上人的癌症发病率并没有预想的那样高。据统计，一个细胞转率并没有预想的那样高。据统计，一个细胞转化需要化需要3 37 7次单独的随机突变。
35、次单独的随机突变。 七、细胞凋亡七、细胞凋亡（一）概念（一）概念 1.1.细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosis） 细胞细胞凋亡凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件下是指细胞在一定的生理或病理条件下, ,受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。 2.2.细胞程序性死亡细胞程序性死亡( (programmed cell death,PCD) ) 细胞细胞程序性死亡程序性死亡是指生物在发育过程中对一定是指生物在发育过程中对一定生理刺激的反应性死亡生理刺激的反应性死亡, ,它需要一定基因表达。它需要一定基因表达。 凋亡是细胞死亡过程中一系列固定模式的形态凋亡是细
36、胞死亡过程中一系列固定模式的形态变化的描述变化的描述,PCD,PCD则侧重功能上的概念则侧重功能上的概念. .89七、细胞凋亡七、细胞凋亡（一）概念（一）概念 3.3.细胞凋亡的意义细胞凋亡的意义 发生凋亡的细胞有在发生凋亡的细胞有在正常发育过程正常发育过程中中多余多余的细的细胞、胞、无用无用的细胞，或的细胞，或发育不正常发育不正常细胞、细胞、有害有害细胞，细胞，或已完成使命或已完成使命衰老衰老的细胞。的细胞。 机体通过细胞凋亡以维持器官、组织的细胞数机体通过细胞凋亡以维持器官、组织的细胞数目相对平衡，保证个体正常发育和生长。目相对平衡，保证个体正常发育和生长。90七、细胞凋亡七、细胞凋亡（二
37、）特征（二）特征 1.1.细胞凋亡的特点细胞凋亡的特点细细 胞胞 凋凋 亡亡细胞死亡细胞死亡的形式的形式细细 胞胞 坏坏 死死细胞的形态变化细胞的形态变化细胞质收缩细胞质收缩, ,但细胞器无明显变化但细胞器无明显变化染色质固缩在核膜周边，并伴随染色质降解染色质固缩在核膜周边，并伴随染色质降解以出芽方式形成以出芽方式形成凋亡小体凋亡小体91七、细胞凋亡七、细胞凋亡（二）特征（二）特征 指细胞膜内陷将细胞分割成多个由膜包裹着指细胞膜内陷将细胞分割成多个由膜包裹着内涵物内涵物( (染色质碎块和部分细胞质染色质碎块和部分细胞质) )不外溢的小体不外溢的小体, ,它可被吞噬细胞和邻周细胞识别、吞噬它可被
38、吞噬细胞和邻周细胞识别、吞噬, ,或自然或自然脱落而离开生物体脱落而离开生物体. .核酸内切酶被激活核酸内切酶被激活, ,染色质在染色质在H1H1处被切割成不处被切割成不同倍数的同倍数的200bp200bp的片段的片段. .凋亡凋亡小体小体92凋亡小体凋亡小体细胞凋亡举例细胞凋亡举例94七、细胞凋亡七、细胞凋亡（二）特征（二）特征 2.2.细细 胞胞 坏坏 死死 细胞坏死细胞坏死是指细胞受到严重的物理、化学因是指细胞受到严重的物理、化学因素刺激或严重的病理性刺激，所造成的细胞损素刺激或严重的病理性刺激，所造成的细胞损伤或死亡。伤或死亡。 在这个过程中，由于在这个过程中，由于溶酶体等细胞器发生破
39、溶酶体等细胞器发生破裂，细胞内容物向内释放，引起炎症反应裂，细胞内容物向内释放，引起炎症反应。( (有有别于凋亡或别于凋亡或PCD) )95细胞凋亡和细胞坏死有明显区别细胞凋亡和细胞坏死有明显区别: 细胞凋亡细胞凋亡 细胞坏死细胞坏死细胞变圆细胞变圆, ,与周围细胞脱开与周围细胞脱开 细胞外形不规则变化细胞外形不规则变化 核染色质凝聚核染色质凝聚 溶酶体破坏溶酶体破坏 细胞膜内陷细胞膜内陷 细胞膜破裂细胞膜破裂细胞分为一个个小体细胞分为一个个小体 胞浆外溢胞浆外溢 被周围细胞吞噬被周围细胞吞噬 引起周围炎症反应引起周围炎症反应 96坏死细胞坏死细胞 凋亡细胞凋亡细胞 a a 正常正常T T细胞
40、杂细胞杂 b b 凋亡细胞；凋亡细胞； c c 凋亡细胞凋亡细胞( (透射电镜透射电镜) ) 交瘤细胞；交瘤细胞； 七、细胞凋亡七、细胞凋亡（三）凋亡相关基因（三）凋亡相关基因 与凋亡或与凋亡或PCDPCD 相关的基因可分为两大类相关的基因可分为两大类生存基因生存基因: :维持细胞生存维持细胞生存, ,但不促使细胞但不促使细胞 数目增加数目增加正调控基因正调控基因负调控基因负调控基因: :死亡基因死亡基因: :能促进细胞凋亡的基因能促进细胞凋亡的基因肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因: :它的失活使肿瘤发生它的失活使肿瘤发生 频率升高频率升高99课外科普读物课外科普读物 温伯格著：温伯格著：细胞叛逆者细
41、胞叛逆者 刘易斯刘易斯托马斯博士：托马斯博士：细胞生命的礼赞细胞生命的礼赞 库克：库克：佛克曼：无痛治癌不是梦佛克曼：无痛治癌不是梦 细细 胞胞 分分 裂裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂101有丝分裂周期有丝分裂周期G0期期：休眠期休眠期G1期期：DNA合合 成前期成前期S 期期：DNA合合 成期成期G2期期: DNA合合 成后期成后期M 期期：有丝分有丝分 裂期裂期G0G1G2SM102有丝分裂有丝分裂 (mitosis)103前期前期 前中期前中期 中期中期 后期后期 末期末期 胞质分裂期胞质分裂期染色质开始染色质开始浓缩，浓缩，着丝粒处装着丝粒处装配动粒，配动粒，中心体
42、周围中心体周围微管大量装微管大量装配配核膜破裂，核膜破裂，染色体进一染色体进一步浓缩（步浓缩（X形），形），纺锤体装配，纺锤体装配，星体微管捕星体微管捕获染色体获染色体所有染色体所有染色体排列到赤道排列到赤道板板染色单体分染色单体分离向两极运离向两极运动，动，动粒微管变动粒微管变短，短，极性微管变极性微管变长长染色体到达染色体到达两极并开始两极并开始去浓缩去浓缩动粒微管消动粒微管消失，失，极性微管继极性微管继续增长，续增长，核膜重装配核膜重装配动物细动物细胞胞质胞胞质分裂时分裂时形成收形成收缩环缩环植物细胞植物细胞胞质分裂胞质分裂时形成细时形成细胞板胞板有有 丝丝 分分 裂裂前期前期中期中期后期后期末期末期子细胞子细胞106减减 数数 分分 裂裂前期前期I中期中期I后期后期I末期末期I子细胞子细胞107减减 数数 分分 裂裂前期前期II中期中期II后期后期II 末期末期II子细胞子细胞108细胞的有丝分细胞的有丝分裂裂(mitosis)与 减 数 分 裂与 减 数 分 裂(meiosis)四分体四分体联会联会雌雄配子的发生雌雄配子的发生
