生命科学导论-第三章 细胞
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生命科学导论——细胞工程(2020年版)
47
动物细胞的培养方式-悬浮培养
悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。 主要用于非贴壁依赖性细胞培养，如杂交瘤细胞等，或 者经过驯化的细胞。
CHO悬浮培养
48
细胞驯化
细胞驯化的实质是对细胞进行条件筛选的过程，其目的是通过改 变细胞的生长方式和生活环境以适应特定的工业化需要。
主要包括： ➢对贴壁细胞进行悬浮生长的驯化； ➢血清依赖性细胞进行无血清无蛋白培养驯化； ➢提高对NH4+等有毒代谢物的耐受，延长培养时间，提高产物浓 度
又可以共同形成生物体或组织
病毒例外
21
细胞是什么？
➢ 细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是 由细胞组成的；
➢ 细胞是生命活动的功能单位，一切生命活动 均以细胞为基础。
➢ 细胞是生物体生长发育的基础； ➢ 细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性； ➢ 没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活
动离不开细胞）
➢传代细胞 可在体外连续传代的细胞系，理论上具有无限传代的寿命，传代细 胞 系可以通过多种方法衍生而来。如Vero细胞、BHK21细胞、 CHO细 胞、H293细胞、杂交瘤细胞株、ST细胞、MDCK细胞等。
51
四大要素之二：细胞培养基
细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境 ， 是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础 。 培养基主要包括天然培养基、合成培养基和无血 清培 养基等。
52
天然细胞培养基
天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基，直接 取 自于动物组织提取液或体液，如血清、淋巴液、胚 胎浸 出液等。 优点：营养丰富，含有细胞生长所需的各种成分 缺点：价格较贵，成分复杂，差异大、不稳定，来源也 受到限制，容易污染。 常用的有胎牛血清、小牛血清、马血清及人血清
动物细胞的培养方式-悬浮培养
悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。 主要用于非贴壁依赖性细胞培养，如杂交瘤细胞等，或 者经过驯化的细胞。
CHO悬浮培养
48
细胞驯化
细胞驯化的实质是对细胞进行条件筛选的过程，其目的是通过改 变细胞的生长方式和生活环境以适应特定的工业化需要。
主要包括： ➢对贴壁细胞进行悬浮生长的驯化； ➢血清依赖性细胞进行无血清无蛋白培养驯化； ➢提高对NH4+等有毒代谢物的耐受，延长培养时间，提高产物浓 度
又可以共同形成生物体或组织
病毒例外
21
细胞是什么？
➢ 细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是 由细胞组成的；
➢ 细胞是生命活动的功能单位，一切生命活动 均以细胞为基础。
➢ 细胞是生物体生长发育的基础； ➢ 细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性； ➢ 没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活
动离不开细胞）
➢传代细胞 可在体外连续传代的细胞系，理论上具有无限传代的寿命，传代细 胞 系可以通过多种方法衍生而来。如Vero细胞、BHK21细胞、 CHO细 胞、H293细胞、杂交瘤细胞株、ST细胞、MDCK细胞等。
51
四大要素之二：细胞培养基
细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境 ， 是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础 。 培养基主要包括天然培养基、合成培养基和无血 清培 养基等。
52
天然细胞培养基
天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基，直接 取 自于动物组织提取液或体液，如血清、淋巴液、胚 胎浸 出液等。 优点：营养丰富，含有细胞生长所需的各种成分 缺点：价格较贵，成分复杂，差异大、不稳定，来源也 受到限制，容易污染。 常用的有胎牛血清、小牛血清、马血清及人血清
现代生命科学导论--第三章 细胞 2014 教材为曹凯鸣主编
• 2.细胞内膜（在细胞质膜内）
第二节
细胞的基本结构和功能
细胞膜蛋白根据其不同功能分类
• 通道蛋白：与细胞膜的物质转运功能有关。 • 受体蛋白：识别和结合细胞外环境中特异的配体蛋白
透射电子显微镜
分辨率达0.2nm
扫描电子显微镜
扫描电镜
Phage T4 (X27.5万)
昆虫头部
分裂的细胞（荧光染料染色）
第一节
概述
2.细胞的基本概念
细胞理论－归纳为以下三点：
1、
所有生物都由一个或多个细胞组成
2 、新的细胞是已存在的细胞经过分裂而产生。 ( 以上是 1858 年
魏尔啸 (Virchow) 总结显微镜观察细胞的结果提出的，至今仍成立。 1880 年魏斯曼 Weissmann 指出，所有现在的细胞都可追溯到远古时菌与病毒之间，更接近于细菌的一类原核生物。它既有 细菌特点又具病毒特征，特点之一是多形性，可以是球杆状或杆状， 还有时出现长丝状体。是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物， 以美国病理学家霍华德· 泰勒· 立克次姓氏命名.
•4.衣原体
衣原体为革兰氏阴性病原体，在自然界中传播很广泛。它没有合成高能 化合物ATP、GTP的能力，必须由宿主细胞提供，因而成为能量寄生物，多呈 球状、堆状，有细胞壁，以一般寄生在动物细胞内。从前它们被划归病毒， 后来发现自成一类。它是一种比病毒大、比细菌小的原核微生物，呈球形， 直径只有O.3-0.5微米，它无运动能力，衣原体广泛寄生于人类，哺乳动物 及鸟类，仅少数有致病性。
• 能够自我复制 • 能够指导蛋白质的合成
将DNA遗传信息传递给RNA的过程，称为转录。再以mRNA为模板， 以每3个相邻碱基序列为一种氨基酸的遗传密码，称为密码子，来决 定蛋白质合成时氨基酸的序列，这一过程称为翻译。DNA的遗传信息 通过转录和翻译指导合成各种功能的蛋白质而发挥生理功能，这就是 基因表达。复制——转录——翻译就是分子生物学的中心法则。
第二节
细胞的基本结构和功能
细胞膜蛋白根据其不同功能分类
• 通道蛋白：与细胞膜的物质转运功能有关。 • 受体蛋白：识别和结合细胞外环境中特异的配体蛋白
透射电子显微镜
分辨率达0.2nm
扫描电子显微镜
扫描电镜
Phage T4 (X27.5万)
昆虫头部
分裂的细胞（荧光染料染色）
第一节
概述
2.细胞的基本概念
细胞理论－归纳为以下三点：
1、
所有生物都由一个或多个细胞组成
2 、新的细胞是已存在的细胞经过分裂而产生。 ( 以上是 1858 年
魏尔啸 (Virchow) 总结显微镜观察细胞的结果提出的，至今仍成立。 1880 年魏斯曼 Weissmann 指出，所有现在的细胞都可追溯到远古时菌与病毒之间，更接近于细菌的一类原核生物。它既有 细菌特点又具病毒特征，特点之一是多形性，可以是球杆状或杆状， 还有时出现长丝状体。是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物， 以美国病理学家霍华德· 泰勒· 立克次姓氏命名.
•4.衣原体
衣原体为革兰氏阴性病原体，在自然界中传播很广泛。它没有合成高能 化合物ATP、GTP的能力，必须由宿主细胞提供，因而成为能量寄生物，多呈 球状、堆状，有细胞壁，以一般寄生在动物细胞内。从前它们被划归病毒， 后来发现自成一类。它是一种比病毒大、比细菌小的原核微生物，呈球形， 直径只有O.3-0.5微米，它无运动能力，衣原体广泛寄生于人类，哺乳动物 及鸟类，仅少数有致病性。
• 能够自我复制 • 能够指导蛋白质的合成
将DNA遗传信息传递给RNA的过程，称为转录。再以mRNA为模板， 以每3个相邻碱基序列为一种氨基酸的遗传密码，称为密码子，来决 定蛋白质合成时氨基酸的序列，这一过程称为翻译。DNA的遗传信息 通过转录和翻译指导合成各种功能的蛋白质而发挥生理功能，这就是 基因表达。复制——转录——翻译就是分子生物学的中心法则。
生命科学导论生命基本的单位
1 所有生物都由细胞和细胞的产物组成。 2 新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。 3 每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞
又可以共同形成生物体或组织。 生命科学导论生命基本的单位
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
细胞是生命活动的基本单位，除病毒外，一切生物都是由 细胞构成的。
各类生命生科学物导都论生由命基细本胞的单组位 成
膜包被形成的具有独立特定功能的细胞器。 主要细胞器包括：细胞核、线粒体、质体、内质网、核糖体
、高尔基体、溶酶体、微体、液泡、微管和微丝等。 有的细胞表面还有细胞膜的特化结构如鞭毛或纤毛。 以膜为基础分化的结构使得真核细胞比原核细胞复杂许多，
导致了真核细胞功能的多样性。 真核细胞种类繁多，一些单细胞原生生物、多细胞的植物与
不同组织细胞之间存在着广泛的联系和通讯联络，表现 出分工合作的相互关系。
细胞是生物体生长发育的基础。 细胞是生物繁殖和遗传的基础。 细胞的形成是生物进化的起点。
生命科学导论生命基本的单位
二、细胞的形态
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
生命科学导论生命基本的单位
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
3~100m 有核膜、核仁和核质组成的核
有
有
无以膜为基础的细胞器
有
多数有
植物和真菌细胞有
70S型（30S和50S）
80S型（40S和60S）
裸露DNA，无组蛋白
DNA与组蛋白结合
环状，细胞质中
线状，细胞核中
有的细胞含有质粒DNA
线粒体与叶绿体DNA
RNA无内含子，转录在细胞质 RNA有内含子，转录在细胞核
核仁是细胞核中的纤维和颗粒状结构，富含蛋白质和RNA。
又可以共同形成生物体或组织。 生命科学导论生命基本的单位
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
细胞是生命活动的基本单位，除病毒外，一切生物都是由 细胞构成的。
各类生命生科学物导都论生由命基细本胞的单组位 成
膜包被形成的具有独立特定功能的细胞器。 主要细胞器包括：细胞核、线粒体、质体、内质网、核糖体
、高尔基体、溶酶体、微体、液泡、微管和微丝等。 有的细胞表面还有细胞膜的特化结构如鞭毛或纤毛。 以膜为基础分化的结构使得真核细胞比原核细胞复杂许多，
导致了真核细胞功能的多样性。 真核细胞种类繁多，一些单细胞原生生物、多细胞的植物与
不同组织细胞之间存在着广泛的联系和通讯联络，表现 出分工合作的相互关系。
细胞是生物体生长发育的基础。 细胞是生物繁殖和遗传的基础。 细胞的形成是生物进化的起点。
生命科学导论生命基本的单位
二、细胞的形态
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
生命科学导论生命基本的单位
第三章 细胞—生命的基本单位 第一节
3~100m 有核膜、核仁和核质组成的核
有
有
无以膜为基础的细胞器
有
多数有
植物和真菌细胞有
70S型（30S和50S）
80S型（40S和60S）
裸露DNA，无组蛋白
DNA与组蛋白结合
环状，细胞质中
线状，细胞核中
有的细胞含有质粒DNA
线粒体与叶绿体DNA
RNA无内含子，转录在细胞质 RNA有内含子，转录在细胞核
核仁是细胞核中的纤维和颗粒状结构，富含蛋白质和RNA。
生命科学导论(生物学导论)全复习整理
生命科学导论第一章绪论21世纪将是生命科学的世纪，面向21世纪的大学生应有生命科学基础，而不应该成为“生物盲”。
一．什么是生物学？1. 定义生物学（biology）是研究生物体生命现象和生命活动规律的科学，因此，又称为生命科学（life sciences）。
生物学研究生物体的形态、构造、行为、机能、演变及其与环境间相互关系等问题。
2. 生物学的研究对象生物学的研究对象正在日渐加深和扩大，不仅要研究肉眼看不见的微生物，也要研究自然界的动物、植物。
生物学还要研究人类自己，因为人类也是一种生物。
生物学还要研究小至生物大分子的基团行为，广至地球表面的生物圈（bio-sphere)的将来动态，延伸至玄古生命的发生和宇宙中生命存在的问题。
3. 生物学的分科根据研究对象分为：动物生物学、植物生物学、微生物学、人类学。
根据研究角度分为：分类学，形态学，生理学，胚胎学，古生物学，遗传学，生态学等。
根据研究范围分为：生物化学，生物物理学，分子生物学，细胞生物学，组织生物学，器官生物学，个体生物学，群体生物学等。
二．生物学的历史和发展从传统生物学到现代生命科学（1）描述生物学阶段（19世纪中叶以前）主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。
代表人物：达尔文—《物种起源》（1859）（2）实验生物学阶段（19世纪中叶~20世纪中叶）利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律。
（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。
（4）生物学的发展趋势从微观到宏观分子→细胞→整体水平高度分化和高度综合的辨证统一现代生物学的高度分化，各学科的相互渗透，新学科或边缘学科的产生。
三．生物学的研究方法1. 观察与描述方法外部观察和外部形态描述：分类学。
《尔雅》、《本草纲目》、亚里士多德对500种动物的描述分类、林奈的双名法等。
2. 比较方法比较解剖学：脊椎动物各类群的器官和器官系统的形态，结构进行解剖，加以比较，为生物进化论提供证据。
《生命科学导论》重要知识点汇总三
《生命科学导论》重要知识点汇总三61.原核细胞概述原核细胞(prokaryotic cell)是组成原核生物的细胞。
这类细胞主要特征是没有由核膜包裹形成的细胞核,同时也没有核膜和核仁,其DNA卷曲在拟核区内,通常亦没有结合蛋白。
原核细胞一般没有细胞内由膜包被的结构,即没有恒定的内膜系统,核糖体为70S型,组成的基本结构含有荚膜、细胞壁、细胞膜、环状的脱氧核糖核酸分子、中膜体或间体、类囊体、鞭毛、纤毛等。
原核细胞不进行有丝分裂和减数分裂,DNA复制后,转录和翻译同时进行,细胞随即分裂为二;鞭毛呈单一的结构,这类细胞不发生细胞质流动，观察不到变形虫样运动;质膜内含有呼吸酶,光合作用、氧化磷酸化均在细胞膜进行,因此没有叶绿体、线粒体等细胞器的分化。
62.细菌细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体,是自然界物质循环的主要参与者。
绝大多数细菌的直径大小在0.5~5 μm。
可根据形状分成三类:球菌、杆菌和螺旋菌。
细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核等部分组成,有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。
63.放线菌放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。
由于放线菌具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似,所以过去曾认为它是“介于细菌与真菌之间的微生物”。
然而，用近代生物学技术所进行的研究结果表明,放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝而已。
从系统发育上看,放线菌(除高温放线菌外)与全部革兰氏阳性细菌同源。
64.蓝藻蓝藻又称蓝细菌(cyanobacterium)，能进行与高等植物类似的光合作用。
与光合细菌的光合作用的机制不一样,蓝藻是以水为电子供体放出O2,因此被认为是最简单的植物。
蓝藻没有叶绿体,但含有藻蓝素(呈蓝色,但含量少)和叶绿素(呈绿色并且含量多),是能够进行光合作用的自养生物。
细菌中绝大多数种类是营腐生或者寄生生活的一种生物。
蓝藻和细菌中，都没有成形的细胞核。
生命科学导论3-生命的新陈代谢与细胞的分化
磺胺是对氨基苯甲酸的类似物, 可阻断叶酸的合成
（A） 对氨基苯磺酸
（B） 对氨基苯甲酸
（C） 叶酸
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
？
问题：人也需要叶酸为什么磺胺药对人没 有影响？
答案：细菌自己合成叶酸，而高等动物从 饮食中获取叶酸。
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
➢ 青霉素竞争性抑制细菌与细胞壁合成有关的酶，使 细菌不能合成完整的细胞壁，易被杀死。 为什么人不会受青霉素的毒害？
ATP 丙酮酸
CO2+H2O
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
葡萄糖氧化产生能量依次经历三条代谢途径
（1） 糖酵解途径 六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的丙酮
酸，净得两个ATP，同时还产生NADH。
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
葡萄糖
甘油醛-3-磷酸
ATP
❶
❶己糖激酶
NDA
❻
NDAH
ADP ❷葡萄糖-6-磷酸异构酶 1,3-二磷酸甘油酸
➢ 生长在干热地区的植物，白天气温高，植物为了防止体 内水分过多散失，需要把叶面的气孔关小。这样，进入 叶子内部的CO2减少，CO2浓度过低，光呼吸启动；
这类植物如何进行光合作用？
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
➢ 方案：这类植物的叶肉细胞具有磷酸烯醇式丙酮 酸（PEP）羧化酶，该酶催化三碳化合物PEP结 合一个CO2，变化为苹果酸（四碳化合物）。
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
羧基肽酶（小圆球是Zn2+）
哈工大-生命科学导论
新陈代谢与细胞
铁卟啉辅基 (血红素)
哈工大-生命科学导论
生命科学导论03-细胞
• 多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂， 数目增加并伴随细胞的分化来实现的；
• 在多细胞生物中，具有不同形态和功能的 细胞都是由一个受精卵分裂和分化而来的。
所以，研究生物的生长发育必须以研究 细胞的增值、生长与分化为基础。
15
细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性
每一个细胞，不小主要 受核质比和表 面积/体积比 决定
10
细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动 均以细胞为基础，细胞具有独立的、有序的 自控代谢体系
• 在多细胞生物中，担负着不同生物功能的各 种细胞密切配合，共同完成一系列复杂的生 命过程，这些均是以细胞为单位；
• 细胞与细胞之间存在着广泛的联系和信号联 络，表现出有条不紊的分工合作关系；
第三章 细 胞
3.1 细胞及细胞生物学的发展 3.2 细胞的基本概念 3.3 细胞的类别 3.4 细胞的结构 3.5 生物膜 3.6 细胞成分与结构的分离
1
３.1 细胞及细胞生物学的发展
显微镜的发明与细胞的发现 300多年前
Anton van Leeuwenhoek （荷兰，1632-1723）
世界上最早的显微镜， 能将微小物体放大近300倍, 最早看到细菌的人
惟 妙 惟 肖 的 表 型 特 征
非 常 狭 窄 的 遗 传 桥 梁 ，
13
同种蛋白质中氨基酸顺序的差异导致 细胞表型的不同（镰刀状细胞贫血症）
正 常 红 细 胞
编码谷氨酸的密码子GAG突变为编码缬氨酸GUG
镰 刀 型 红 细 胞
14
细胞是生物体生长发育的基础
• 生物体的生长，部分是通过细胞体积的增 长来实现；
变形虫 血细胞
支原体
细胞是生命起源的归 宿，是生物进化的起 点；形状与大小各异的 细胞是生物进化的结果。
• 在多细胞生物中，具有不同形态和功能的 细胞都是由一个受精卵分裂和分化而来的。
所以，研究生物的生长发育必须以研究 细胞的增值、生长与分化为基础。
15
细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性
每一个细胞，不小主要 受核质比和表 面积/体积比 决定
10
细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动 均以细胞为基础，细胞具有独立的、有序的 自控代谢体系
• 在多细胞生物中，担负着不同生物功能的各 种细胞密切配合，共同完成一系列复杂的生 命过程，这些均是以细胞为单位；
• 细胞与细胞之间存在着广泛的联系和信号联 络，表现出有条不紊的分工合作关系；
第三章 细 胞
3.1 细胞及细胞生物学的发展 3.2 细胞的基本概念 3.3 细胞的类别 3.4 细胞的结构 3.5 生物膜 3.6 细胞成分与结构的分离
1
３.1 细胞及细胞生物学的发展
显微镜的发明与细胞的发现 300多年前
Anton van Leeuwenhoek （荷兰，1632-1723）
世界上最早的显微镜， 能将微小物体放大近300倍, 最早看到细菌的人
惟 妙 惟 肖 的 表 型 特 征
非 常 狭 窄 的 遗 传 桥 梁 ，
13
同种蛋白质中氨基酸顺序的差异导致 细胞表型的不同（镰刀状细胞贫血症）
正 常 红 细 胞
编码谷氨酸的密码子GAG突变为编码缬氨酸GUG
镰 刀 型 红 细 胞
14
细胞是生物体生长发育的基础
• 生物体的生长，部分是通过细胞体积的增 长来实现；
变形虫 血细胞
支原体
细胞是生命起源的归 宿，是生物进化的起 点；形状与大小各异的 细胞是生物进化的结果。
生命科学绪论
15、2005年，获亚太种子协会（APSA） “杰出研究成就奖”；
16、2006年，当选为美国科学院外籍院 士。
（2） 2000年 人类基因组工作框 架图功能，标志着基因组时代到 来。
人类基因组计划
人类基因组计划(human genome project, HGP)是 由美国科学家于1985年率先 提出，于1990年正式启动的。 美国、英国、法兰西共和国、
1、1979年，获“全国劳动模范”称号； 2、1984年，获“国家级有突出贡献的
科技专家”称号； 3、1992年，获湖南省“功勋科学家”
荣誉称号； 4、1995年，当选为中国工程院院士；
5、1996年，获“全国优秀科技工作 者”称号；
6、1999年，国际编号为8117的小行 星被命名为“袁隆平星”；
（1）活力论
活力论 认为：生物体具有与物理化学过 程不同的生命力。
汉语词典将活力解释为：旺盛的生命力。 活力用英语表示为“vigor”，意为身体或精 神上的力量或能量。目前约定俗成的活力涵 盖了以上两种解释，包括：个体感到他们拥 有的体力、情绪能量和认知灵活性三方面内 容。 活力由三个维度的能量组成，即体力、 情绪能量、认知灵敏性。
就体力而言，有活力的人表现 出身体健康强壮，感觉精力充沛， 饮食、睡眠良好等。就情绪能量而 言，有活力的人通常表现为情绪稳 定，积极乐观，能站在别人的角度 思考问题，关心他人、同情他人等。 就认知灵活性而言，有活力的人表 现出思维敏捷，工作效率高，坚强 自信、动机强烈等。
（2）机械论
机械论认为：生命问题说到底 是物理和化学问题，一切生命现象 都可以用物理和化学定律做出解释， 生物体内没有什么与物理化学力不 同的生命。
6、《杂交水稻育种栽培学》，1990年获全 国优秀科技图书一等奖，1994年获国家图 书奖，1996年获国家科技进步三等奖；
16、2006年，当选为美国科学院外籍院 士。
（2） 2000年 人类基因组工作框 架图功能，标志着基因组时代到 来。
人类基因组计划
人类基因组计划(human genome project, HGP)是 由美国科学家于1985年率先 提出，于1990年正式启动的。 美国、英国、法兰西共和国、
1、1979年，获“全国劳动模范”称号； 2、1984年，获“国家级有突出贡献的
科技专家”称号； 3、1992年，获湖南省“功勋科学家”
荣誉称号； 4、1995年，当选为中国工程院院士；
5、1996年，获“全国优秀科技工作 者”称号；
6、1999年，国际编号为8117的小行 星被命名为“袁隆平星”；
（1）活力论
活力论 认为：生物体具有与物理化学过 程不同的生命力。
汉语词典将活力解释为：旺盛的生命力。 活力用英语表示为“vigor”，意为身体或精 神上的力量或能量。目前约定俗成的活力涵 盖了以上两种解释，包括：个体感到他们拥 有的体力、情绪能量和认知灵活性三方面内 容。 活力由三个维度的能量组成，即体力、 情绪能量、认知灵敏性。
就体力而言，有活力的人表现 出身体健康强壮，感觉精力充沛， 饮食、睡眠良好等。就情绪能量而 言，有活力的人通常表现为情绪稳 定，积极乐观，能站在别人的角度 思考问题，关心他人、同情他人等。 就认知灵活性而言，有活力的人表 现出思维敏捷，工作效率高，坚强 自信、动机强烈等。
（2）机械论
机械论认为：生命问题说到底 是物理和化学问题，一切生命现象 都可以用物理和化学定律做出解释， 生物体内没有什么与物理化学力不 同的生命。
6、《杂交水稻育种栽培学》，1990年获全 国优秀科技图书一等奖，1994年获国家图 书奖，1996年获国家科技进步三等奖；
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信息的携带者。
RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细
胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。
细胞内总DNA的提取分离与浓度测定
用紫外分光光度计测定DNA溶液的纯度和浓度
DNA双螺旋结构的发现
1951年 Watson 23岁 丹麦的哥本哈根 Wilkins教授 英国剑桥大学Cavendish实验室
• 3.4 细胞的基本结构与功能
• 细胞膜和细胞壁
• 细胞质
• 内膜系统
• 细胞核
细胞膜和细胞壁
细胞膜又称质膜，具有半
透性，可选择地让物质通过；
它还有一些细胞识别位点如激 素的受体、抗原结合点等，具 有接受外界信息、与外界通讯 等功能。
植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物
细胞的功能 。
约是糖氧化时的二倍。
生物表面的保护层/保持体温/生物活性物质。
中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)
由甘油醇和
脂肪酸结合成的
酯。
磷脂
又称磷酸甘油脂，与 脂肪不同之处在于甘油的 一个羟基不是与脂肪酸结
合成酯，而是与磷酸及其
衍生物(如磷酸胆碱)结合 ，形成卵磷脂。
卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，磷酸胆碱一端为极性 的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾，其中一个脂肪酸通常 含不饱和双键，因此总有点弯折。
糖类化合物(carbohydrate)
糖分子含C、H、O 3种元素，通常3者的比例 为1:2:1，一 般化学通式为(CH2O)n。
葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22O11 脱氧核糖C5H10O4，乙酸
C2H4O2
糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，还可构成核酸和糖蛋 白等重要生物成分、糖又是生命活动的主要能源。 糖类包括小分子的单糖、寡糖和由单糖构成的大分子的多糖。
细胞质
占据质膜之内核膜之外空间的实物体系,是细 胞的主要部分,是新陈代谢的主体,生命活动的主 要表现者。其结构复杂,包括无定形的基质部分和
细胞器,分工协作,共同组成细胞质整体。
基质是细胞质的无定形部分，呈胶状，透光，可流动，是细 胞质的主要结构成分。胞质溶胶是蛋白胶系，在电镜下呈半
DNA碱基：A、T、G、C
RNA碱基：A、U、G、C
脱氧核糖核酸或核糖核酸
多个核糖核
苷酸以磷酸顺序
相连成长链的多
核苷酸分子，即 成为核酸的基本 结构。
DNA双螺旋结构
DNA分子是由两条脱氧核
糖核酸长链互以碱基配对
相连而成的螺旋状双链分 子； DNA主要存在于细胞 核内的染色质中，线粒体 和叶绿体中也有，是遗传
许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。
贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质 的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。通过蛋白质的作 用，DNA实际上控制着细胞和生物体的生命过程。
DNA控制蛋白质的合成是通过RNA来实现的，即遗传信 息由DNA转录到RNA，后者决定蛋白质的氨基酸序列。
核苷酸
每一个核苷酸含有一个戊糖 （核糖或脱氧核糖）分子、一 个磷酸分子和一个含氮的有机 碱（碱基）。
脱氧核糖或核糖上第一位碳原
子与嘌呤或嘧啶结合，就成为 脱氧核苷或核苷，第三位或第 五位碳原子再与磷酸结合，就 成为脱氧核糖核苷酸或核糖核 苷酸。
核苷酸的有机碱分为两类；一类是嘌呤，是双环分子；一 类是嘧啶，是单环分子。 嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)2种。 嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3种。
植物细胞和动物细胞的区别
特 征 动物细胞 植物细胞 有，自养营养 有（纤维素和果胶质）
质体（叶绿体） 无，异养营养 细胞壁 无
大的中央液胞
其它
无
溶酶体、中心体 分裂时的收缩环
有（代谢调节作用）
乙醛酸循环体、胞间连丝 分裂时的细胞板
• 3.3 细胞的物质基础
• 原子和分子——生命的化学基础
• 生物小分子
就是细胞所含的生活物质，包括细胞核(nucleus)和周围的
细胞质(cytoplasm)。
细胞的类别
原核细胞 真核细胞
原核细胞 遗传的信息量小，遗传信 息载体仅由一个环状DNA 构成。 细胞内没有核膜和具有专
门结构与功能的细胞器的
分化。
植物细胞和动物细胞
纤毛
高尔基体
硫酸铵分级沉淀不同的蛋白
进一步分离纯化 离心、柱层析和电泳等技术 结构测定 X射线衍射和核磁共振技术
柱层析分离蛋白质
电泳分离蛋白质
X射线衍射技术分析蛋白质结构
核酸 （nucleic acid)
核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成。
核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都是由
Crick， 31岁
伦敦大学King’s实验室 女科学家Franklin
Wilkins教授 Randall教授
DNA应该是双螺旋 A与T、 C与G巧妙连接
符合X衍射数据 DNA的复制
1953年2月28日，Watson 和Crick用金属线又制出了新的DNA模型， 他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。
具有亲水性，有利于这些化
合物稳定于有大量水分子存 在的细胞中。
脱水缩合反应与水解反应
由生物单体分子合成生 物大分子多聚体往往涉及与 功能基团相关的脱水反应， 又称为脱水缩合反应。
使生物大分子多聚体分 解为单体的分解反应往往需 要有水分子参与，因此又称 为水解反应。
水解反应是脱水缩合反 应的逆反应。
细胞是生命活动的基本单位
细胞是独立有序、
能够进行代谢自 我调控的结构与 功能体系. 不同组织细胞之 间存在着广泛的 联系和通讯联络， 表现出分工合作
的相互关系。
细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传 语言； 细胞是生物体生长发育的基础；
为什么细胞是生命活动的基本单位
蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子
氨基酸结构的共同特点在于
，在与羧基相连的碳原子（ -碳原子）上都有一个氨 基，另一个R基。
不同氨基酸
其R基各不相同 ，R基的结构决 定了20种氨基酸 的特殊性质。
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合，形 成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序 相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。
叶绿体 线粒体
细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡
线粒体
中心体 高尔基体
细胞膜 细胞质 细胞核
细胞核 粗面内质网 光面内质网
粗面内质网 光面内质网
原核细胞和真核细胞的区别
特征 原核细胞 真核细胞
细胞大小 细胞核 细胞膜 细胞器 细胞壁 核糖体 染色体 DNA 核外DNA RNA与蛋白 细胞质 细胞分裂 细胞组织
1~10m 没有真正的细胞核 有 无以膜为基础的细胞器 多数有 70S型（30S和50S） 裸露DNA，无组蛋白 环状，细胞质中 有的细胞含有质粒DNA RNA无内含子，转录在细胞质 无细胞骨架 无有丝分裂 主要是单细胞生物， 不形成细胞组织
3~100m 有核膜、核仁和核质组成的核 有 有 植物和真菌细胞有 80S型（40S和60S） DNA与组蛋白结合 线状，细胞核中 线粒体与叶绿体DNA RNA有内含子，转录在细胞核 有细胞骨架 有丝分裂、减数分裂 多数为多细胞生物， 形成细胞组织
第三章
生命活动的基本单位 -细胞
• 3.1 细胞的发现和细胞学说的建立 • 3.2 细胞的基本概念
• 3.3 细胞的物质基础
• 3.4 细胞的基本结构与功能 • 3.5 生物膜 • 3.6 细胞分裂与细胞周期 • 3.7 细胞学研究的一般方法
• 3.1 细胞的发现和细胞学说的建立
• 显微镜的发明
细胞的大小形态
在生物界，细胞大小悬殊，形态各异，都是生物进化的结果。
独立生活的细胞具有特定的形态，它由内在结构、自身的表 面张力以及外部的机械压力所决定，多呈球形和椭圆形。
肝 细 胞
血 细 胞
神 经 细 胞
精 子
为什么大多数细胞都非常小？
• 3.2 细胞的基本概念
原生质
1860年，德国生物学家舒尔采(Schuttze)提出原生质 是生命的物质基础，或者说是生命物质体系的总称。具体说
• 细胞是生命活动的基本单位
显微镜的发明
1665年Robert Hooke
Anton van Leeuwenhoek
1838年，Matthias Schleiden
1839年, Theodor Schwann 1858年，Virchow 细胞学说可以归纳为以下三点： 1、所有生物都由细胞和细胞的产物组成； 2、新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生 3、每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞 又可以共同形成生物体或组织。
• 生物大分子
生物体的主要元素
生物具有多样性，但生物体的化学 组成基本相似
组成生物体的主要元素包括C、 H、O、N、P、S、Ca等，以上7种 元素约占生物体的99.35%，其中C、
H、O、N 4种元素占96%。
生物体的主要生物分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
生物体都是由蛋白质、 核酸、脂类、糖、无机盐和 水组成。
类固醇
类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分。
蛋白质（protein)
蛋白质的主要种类和功能
结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白
激素蛋白
信号蛋白 酶和辅酶