【广西医药大学】优质课《普通生物学》 第三章 细胞结构与细胞通讯.ppt

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1、【广西医药大学】优质课全国特级教师江新欢博士教授普通生物学普通生物学3 3 细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯3.1 3.1 细胞的结构细胞的结构q人眼人眼的分辨力仅有的分辨力仅有0.1 mmq光光学学显显微微镜镜的的分分辨辨力力可可达达到到200nm，为为人人眼眼的的500倍倍q显显微微镜镜的的发发明明为为细细胞胞的的发发现现奠奠定定了了基基础础，没没有显微镜就不可能有细胞学诞生有显微镜就不可能有细胞学诞生3.1.1 显微镜显微镜：揭示了细胞的微观世界：揭示了细胞的微观世界3.1.1.1 3.1.1.1 细胞的发现细胞的发现16651665年，英国罗伯特年，英国罗伯特虎克虎克(Robert

2、 Hooke)(Robert Hooke)第一个第一个用显用显微镜发现细胞，软木塞，微镜发现细胞，软木塞，死的细胞壁死的细胞壁，命名细胞命名细胞(Cell)(Cell)。16741674年，荷兰学者年，荷兰学者列文虎克列文虎克(Antonie van(Antonie van Leeuwenhoek)Leeuwenhoek)观察到完整的观察到完整的活细胞活细胞。最初提出细胞学说观点的两篇论文是最初提出细胞学说观点的两篇论文是:德国植物学家施莱登德国植物学家施莱登 1938 年发表的年发表的论文论文 :论植物发现论植物发现;指出指出细胞是一切细胞是一切植物植物结构的基本单位结构的基本单位。德国动物

3、学家施旺德国动物学家施旺 1939 年发表的论年发表的论文文:动、植物结构与生长相似性的显微动、植物结构与生长相似性的显微研究。研究。指出指出动物动物组织的基本单位都是细胞。组织的基本单位都是细胞。（1 1）细胞是有机体细胞是有机体，是所有动、植，是所有动、植物的基本结构单位物的基本结构单位；（2 2）每个细胞相对独立，一个生物）每个细胞相对独立，一个生物体细胞之间协同配合；体细胞之间协同配合；（3 3）新细胞由老细胞繁殖产生。）新细胞由老细胞繁殖产生。施莱登、施旺施莱登、施旺-细胞学说：细胞学说：1858年，德国细胞病理学家年，德国细胞病理学家魏尔肖（魏尔肖（R.L.C.Virchow）提出

4、提出“细胞只能由业已存在的细胞经分裂细胞只能由业已存在的细胞经分裂而产生而产生”的著名论断，进一步完善和概括了细胞学的著名论断，进一步完善和概括了细胞学说说扫描电镜（扫描电镜（SEMSEM）：）：样本样本表面表面的细微结构的细微结构透射电镜（透射电镜（TEMTEM）：）：样本样本内部内部的超微结构的超微结构电子显微镜（电子显微镜（EMEM）：）：分辨力分辨力0.2nm0.2nm，用加速的电子束代替可见光来照明用加速的电子束代替可见光来照明电镜：不能观察活的样本。电镜：不能观察活的样本。3.1.2 3.1.2 分级分离技术可用于研究活的样本分级分离技术可用于研究活的样本 细胞的分级分离：细胞破碎

5、细胞的分级分离：细胞破碎各种细胞器分开各种细胞器分开分别研究它们的功能分别研究它们的功能最有效的仪器是最有效的仪器是超速离心机超速离心机。沉降系数的沉降系数的S S单位。单位。S S表示的是大分子或颗粒在表示的是大分子或颗粒在超速离心时的沉降行为。超速离心时的沉降行为。沉降系数越大，分子或颗粒就越大沉降系数越大，分子或颗粒就越大。第一步：匀浆化（打碎第一步：匀浆化（打碎低温离心）低温离心）离心速度增加，越来越小颗粒会沉淀下来离心速度增加，越来越小颗粒会沉淀下来。细胞溶胶：许多代谢的场所细胞溶胶：许多代谢的场所3.1.3 3.1.3 细胞的概貌细胞的概貌最小的最小的细胞是细胞是支原体支原体细胞，

6、直径只有细胞，直径只有100nm100nm；最大的最大的细胞是细胞是鸟卵鸟卵，肉眼可见（，肉眼可见（鸵鸟蛋黄最大鸵鸟蛋黄最大）。细胞的大小和细胞的功能是相适应的。例如，细胞的大小和细胞的功能是相适应的。例如，神经细胞、鸟卵。神经细胞、鸟卵。一般说来，生物体积的增加，是由于细胞数目一般说来，生物体积的增加，是由于细胞数目增加，增加，而不是由于细胞体积加大而不是由于细胞体积加大。细胞体积受大自然规律的限制。细胞体积受大自然规律的限制。最小？最大？最小？最大？不同生物细胞的大小无显著差异。不同生物细胞的大小无显著差异。实验探究：实验探究：细胞大小与物质运输的关系细胞大小与物质运输的关系切成不同大小的

7、琼脂方块切成不同大小的琼脂方块放入放入NaOHNaOH溶液中浸泡溶液中浸泡慢慢地，含酚酞的琼脂随着慢慢地，含酚酞的琼脂随着NaOHNaOH溶液的扩散变红溶液的扩散变红切开琼脂方块切开琼脂方块你发现什么了吗？你发现什么了吗？结论：结论：1.NaOH1.NaOH扩散的体积扩散的体积与与整个琼脂块的体积之比整个琼脂块的体积之比随着随着琼脂块的增大而琼脂块的增大而_。减小减小减小减小反映反映细胞的物质运输的效率细胞的物质运输的效率2.2.琼脂块的表面积与体积之比（即琼脂块的表面积与体积之比（即相对表面积相对表面积）随着琼脂块的增大而随着琼脂块的增大而_；（1）S/V(相相对对表表面面积积)：细细胞胞体

8、体积积越越大大，其其相相对对表表面积越小，面积越小，_就越低。就越低。（2）核核质质比比：细细胞胞核核是是细细胞胞的的控控制制中中心心，其其中中的的_不会随着细胞体积的扩大而增加。不会随着细胞体积的扩大而增加。物质运输效率物质运输效率DNA单细胞生物仅有一个细胞；而多细胞生物单细胞生物仅有一个细胞；而多细胞生物的细胞数目和生物体的大小的细胞数目和生物体的大小成正比成正比。3.1.4 3.1.4 两类细胞：原核细胞和真核细胞两类细胞：原核细胞和真核细胞原核细胞：原核细胞：原核细胞：原核细胞：不含细胞核不含细胞核不含细胞核不含细胞核(nucleus)(nucleus)(nucleus)(nucle

9、us)原核细胞所形成的生原核细胞所形成的生原核细胞所形成的生原核细胞所形成的生 物称为原核生物物称为原核生物物称为原核生物物称为原核生物(prokaryotes)(prokaryotes)(prokaryotes)(prokaryotes)，包括所，包括所，包括所，包括所 有的细菌有的细菌有的细菌有的细菌(bacteria)(bacteria)(bacteria)(bacteria)、古核生物。、古核生物。、古核生物。、古核生物。真核细胞：真核细胞：真核细胞：真核细胞：有细胞核。真核细胞构成的生物称为真核生有细胞核。真核细胞构成的生物称为真核生有细胞核。真核细胞构成的生物称为真核生有细胞核。真

10、核细胞构成的生物称为真核生 物物物物(eukaryotes)(eukaryotes)(eukaryotes)(eukaryotes)，包括，包括，包括，包括动物动物动物动物（animalanimalanimalanimal）、）、）、）、植物植物植物植物（plantplantplantplant）、）、）、）、真菌真菌真菌真菌(fungi)(fungi)(fungi)(fungi)以及介于动以及介于动以及介于动以及介于动 植物之间的植物之间的植物之间的植物之间的原生生物原生生物原生生物原生生物(protista)(protista)(protista)(protista)。原核细胞原核细胞 遗

11、传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNADNA构成构成 细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能 的细胞器和细胞核膜的细胞器和细胞核膜（支原体支原体 目前发现的最小最简单的细胞目前发现的最小最简单的细胞（细菌细菌(Bacteria)(Bacteria)（蓝藻又称蓝细菌蓝藻又称蓝细菌菌菌动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞3.2 3.2 真核细胞的结构真核细胞的结构q细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁q细胞核细胞核q细胞质和细胞器细胞质和细胞器3.2 3.2 真核细胞的结构真核细胞的结构q一切真核细胞都有完整的

12、细胞核一切真核细胞都有完整的细胞核q大多数细胞是单核的大多数细胞是单核的 无核的有？无核的有？q细胞核在细胞的细胞核在细胞的代谢代谢、生长生长和和分化分化中起重要作用，中起重要作用，如变形虫如变形虫q细胞控制中心细胞控制中心：遗传物质主要位于细胞核：遗传物质主要位于细胞核q细胞核包括：细胞核包括：核被膜核被膜、染色质染色质、核仁核仁和和核基质核基质3.2.1 3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心细胞核是真核细胞的控制中心 核被膜核被膜 核被膜的组成：核被膜的组成：外核膜外核膜 内核膜内核膜 核周腔核周腔 核孔核孔核核被被膜膜（nuclear envelope）：核核外外面面，两两层层膜膜，单

13、单层层膜膜厚厚7-8 nm，膜膜之之间间的的核核周周腔腔宽宽约约10-50 nm，外外膜膜常常与与糙糙面面内内质质网网相相连，附着有核糖体连，附着有核糖体核纤层（核纤层（nuclear lamina）：核膜内面，由：核膜内面，由核纤层蛋白核纤层蛋白组成组成 q核被膜与核纤层核被膜与核纤层核核孔孔（nuclear pore）：直直径径约约50-100 nm，数数目目几几千至上百万个，千至上百万个，大分子出入大分子出入细胞核的选择性通道细胞核的选择性通道 1.可可进进入入核核的的蛋蛋白白质质：DNA聚聚合合酶酶、RNA聚聚合合酶酶以以及及染色体中的组蛋白和核糖体蛋白染色体中的组蛋白和核糖体蛋白 2

14、.可可出出核核的的大大分分子子：各各种种RNA以以及及组组装装好好的的核核糖糖体体亚亚基等基等输入蛋白输入蛋白 输出蛋白输出蛋白 主动转运主动转运q核被膜与核纤层核被膜与核纤层核孔复合体：核孔、核纤层核孔复合体：核孔、核纤层核孔蛋白核孔蛋白 核被膜的功能核被膜的功能 构成核、质之间的天然选择性屏障构成核、质之间的天然选择性屏障避免生命活动的彼此干扰避免生命活动的彼此干扰保护保护DNADNA不受细胞骨架运动不受细胞骨架运动 所产生的机械力的损伤所产生的机械力的损伤 核质之间的物质交换与信息交流核质之间的物质交换与信息交流 q染色质（染色质（chromatin）苏木精染色苏木精染色常常染染色色质质

15、（euchromatin）：细细丝丝状状的的部部分分，DNA长链分子长链分子展开展开的部分的部分异异染染色色质质（heterochromatin）：染染色色较较深深的的团团块，块，DNA长链分子长链分子紧缩盘绕紧缩盘绕的部分的部分 q染色质（染色质（chromatin）的组成）的组成DNA蛋白蛋白少量少量RNA 碱性蛋白碱性蛋白（组蛋白组蛋白，histone）：与）：与DNA相结合，共五种相结合，共五种非组蛋白非组蛋白：种类多，如：种类多，如DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚合酶等聚合酶等 组蛋白（组蛋白（histones）真核生物体细胞染色质中的小）真核生物体细胞染色质中的小分子分子碱性蛋白质碱

16、性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基氨基酸残基的的1/4。共。共H1、H2A、H2B、H3、H4 5种种带负电荷带负电荷的双螺旋的双螺旋DNA：带磷酸基团：带磷酸基团q染色质（染色质（chromatin）的组成）的组成核核小小体体：4对对组组蛋蛋白白（H2A、H2B、H3和和H4各各2个个）构构成核心，直径成核心，直径10 nmH1组蛋白组蛋白：核小体外侧结合：核小体外侧结合DNA，稳定核小体，稳定核小体连接体连接体DNA（linker DNA）：连接核小体的：连接核小体的DNA一一个个核核小小体体上

17、上的的DNA与与连连接接体体DNA，共共约约146碱碱基基对对，构成构成染色质丝的一个单位染色质丝的一个单位q染色质（染色质（chromatin）间间期期时时，染染色色质质在在H1和和核核心心组组蛋蛋白白的的作作用用下下，聚聚拢拢折折叠成叠成30 nm纤维纤维细细胞胞分分裂裂时时，染染色色质质进进一一步步浓浓缩缩折折叠叠成成染染色色体体（chromosome）光镜下可见光镜下可见q核仁（核仁（nucleolus）圆圆形形或或椭椭圆圆形形的的颗颗粒粒状状结结构构，无无外外膜膜，各各种种生生物物中中数目固定（数目固定（1-2个）个）富含富含蛋白质蛋白质和和RNA（rRNA，核糖体，核糖体RNA）由

18、由某某一一个个或或几几个个特特定定染染色色体体的的核核仁仁组组织织者者形形成成，核核仁仁组组织织区区是是rDNA的的所所在在之之处处，人人的的在在10条条染染色色体体一一端，新形成核仁为端，新形成核仁为10个，再融合成个，再融合成1-2个大核仁个大核仁转录转录rRNA和和组装核糖体单位组装核糖体单位碘液：细胞核红褐色，碘液：细胞核红褐色，核仁染色更深核仁染色更深q核基质（核基质（nuclear matrix）蛋白质蛋白质组成的纤维状网络，透明物质（核质）组成的纤维状网络，透明物质（核质）核的骨架（维持核形态）核的骨架（维持核形态）染色质附着的场所染色质附着的场所几乎所有新合成的核酸都与核基质纤

19、维连接。几乎所有新合成的核酸都与核基质纤维连接。q细胞质（细胞质（cytoplasm）：质膜内，细胞核外：质膜内，细胞核外细细胞胞溶溶胶胶（cytosol）：透透明明、黏黏稠稠、高高度度有有序序、动态平衡的物质动态平衡的物质细胞器（细胞器（cell organelle）E内质网和核糖体内质网和核糖体E高尔基体高尔基体E溶酶体溶酶体E线粒体线粒体E微体微体E质体、液泡质体、液泡细胞骨架（细胞骨架（cytoskeleton）32页图页图3.273.2.2 内质网和核糖体内质网和核糖体内内质质网网（endoplasmic reticulum）：细细胞胞质质内内一一系系列列囊囊腔腔（潴潴泡泡）和和细细

20、管管，彼彼此此相相通通，（与与核核周周腔腔相相通通），形形成成的的一一个个隔隔离离于于细细胞胞溶溶质质的的膜膜系系统统（占占细细胞总膜面积的胞总膜面积的一半一半）核糖体（核糖体（ribosome）：细胞合成蛋白质的场所：细胞合成蛋白质的场所蛋白质合成多的细胞，核糖体较多，核仁较大。蛋白质合成多的细胞，核糖体较多，核仁较大。内质网内质网光面内质网（光面内质网（SER）糙面内质网（糙面内质网（RER）细胞质一面有核糖体细胞质一面有核糖体 原核细胞与真核细胞的核糖体外形和功能基本相同，但大原核细胞与真核细胞的核糖体外形和功能基本相同，但大小不同小不同 核糖体的主要成分为核糖体的主要成分为 rRNA(

21、5060%)rRNA(5060%)和蛋白质和蛋白质(4050 (4050%)%)，构成大小亚基，构成大小亚基 核糖体核糖体游离态游离态、结合态结合态的核糖体结构上的核糖体结构上是完全一样的。是完全一样的。细胞溶胶中的蛋白质细胞溶胶中的蛋白质分泌蛋白、溶酶体中的蛋白质分泌蛋白、溶酶体中的蛋白质核糖体核糖体唯一功能：唯一功能：按照按照mRNA的指令由氨基酸合成多肽链的指令由氨基酸合成多肽链分分类类：70S核核糖糖体体（原原核核细细胞胞），80S核核糖糖体体（真真核核细胞细胞）构成：构成：均由大、小均由大、小两个亚基两个亚基构成构成 只有当小亚单位与只有当小亚单位与mRNA结合结合后，大亚单位才与小

22、亚单位结后，大亚单位才与小亚单位结合成完整的核糖体；肽链合成合成完整的核糖体；肽链合成终止后，大小亚单位解离终止后，大小亚单位解离70s ribosome80s ribosome 光面内质网的功能光面内质网的功能 脂肪、磷脂、类固醇激素脂肪、磷脂、类固醇激素（如睾丸、肾上腺激（如睾丸、肾上腺激素）素）的合成的合成 肝的解毒作用肝的解毒作用（带上羟基，易溶于水）（带上羟基，易溶于水）肝细胞葡萄糖释放（肝细胞葡萄糖释放（G-6P G-6P 糖磷酸酯糖磷酸酯 G)G)肌细胞内质网潴泡贮存肌细胞内质网潴泡贮存 Ca Ca2+2+（神经冲动刺激，（神经冲动刺激，CaCa2+2+回到细胞溶胶，肌肉收缩）回

23、到细胞溶胶，肌肉收缩）糙面内质网（糙面内质网（rough ER）富有富有核糖体颗粒，合成并核糖体颗粒，合成并转运转运蛋白质蛋白质蛋蛋白白质质都都是是在在核核糖糖体体上上合合成成的的，起起始始于于细细胞胞质质基基质质，有有些些蛋蛋白白质质在在合合成成开开始始后后不不久久便便转转在在糙糙面内质网面内质网上合成，这些蛋白质主要有：上合成，这些蛋白质主要有：向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素膜蛋白，制造膜的工厂（蛋白质、磷脂）膜蛋白，制造膜的工厂（蛋白质、磷脂）需需要要与与其其它它细细胞胞组组分分严严格格分分开开的的酶酶，如如溶溶酶酶体的各种水解酶体的各种水解酶需需要要进

24、进行行修修饰饰的的蛋蛋白白，如如糖糖蛋蛋白白（大大多多数数分分泌蛋白，寡糖）泌蛋白，寡糖）1898年年，Golgi应应用用银银染染法法首首先先在在猫猫头头鹰鹰的的神神经经细细胞内观察到胞内观察到20世纪世纪50年代以后，才正确认识它的存在和结构年代以后，才正确认识它的存在和结构它它由由数数个个扁扁平平囊囊泡泡（潴潴泡泡）堆堆在在一一起起而而形形成成，高高度度有极性有极性 Camillo Golgi3.2.3 3.2.3 高尔基体合成、分拣并将产物运出细胞高尔基体合成、分拣并将产物运出细胞反面反面反面反面顺面顺面顺面顺面高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔 q

25、高尔基体（高尔基体（Golgi apparatus）凸凸出的一面对着出的一面对着内质网内质网称为称为形成面（形成面（forming face）或或顺面（顺面（cis face）凹凹进的一面对着进的一面对着质膜质膜称为称为成熟面（成熟面（mature face）或或反面（反面（trans face）中间膜囊中间膜囊多多数数糖糖基基修修饰饰、糖糖脂脂的的形形成成以以及及与与高尔基体有关的糖合成均发生此处高尔基体有关的糖合成均发生此处细胞核细胞核q高尔基体（高尔基体（Golgi apparatus）功能：功能：将将内内质质网网合合成成的的蛋蛋白白质质进进行行加加工工、分分类类、包包装装，然然后分门别

26、类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外参参与与植植物物细细胞胞壁壁的的形形成成，植植物物细细胞胞壁壁中中的的纤纤维维素素和和果果胶胶质质是是在在高尔基体中合成的高尔基体中合成的3.2.4 3.2.4 溶酶体起消化作用溶酶体起消化作用溶酶体是溶酶体是溶酶体是溶酶体是单层膜单层膜单层膜单层膜包裹的小泡，由高尔基体断裂包裹的小泡，由高尔基体断裂包裹的小泡，由高尔基体断裂包裹的小泡，由高尔基体断裂产生（外运侧出芽），内含产生（外运侧出芽），内含产生（外运侧出芽），内含产生（外运侧出芽），内含60606060种以上的水解酶。种以上的水解酶。种以上的水解酶。种以上

27、的水解酶。溶酶体的功能是消化从外界吞入的颗粒和细胞溶酶体的功能是消化从外界吞入的颗粒和细胞溶酶体的功能是消化从外界吞入的颗粒和细胞溶酶体的功能是消化从外界吞入的颗粒和细胞本身产生的碎渣。本身产生的碎渣。本身产生的碎渣。本身产生的碎渣。食物泡食物泡食物泡食物泡+溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体 次级溶酶体。图次级溶酶体。图次级溶酶体。图次级溶酶体。图3.123.123.123.12溶酶体参与细胞消化溶酶体参与细胞消化 初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体残余小体残余小体残余小体残余小体q溶酶体（溶酶体（lysosome）特点：特点：溶溶酶酶体体内内呈呈酸酸性性

28、，pH4.8或或更更低低，各各种种水水解解酶酶只只有有在在酸酸性环境中才有活性（性环境中才有活性（进入细胞溶胶进入细胞溶胶pH7，失活，失活）溶酶体膜与质膜厚度相近，但溶酶体膜与质膜厚度相近，但成分不同：成分不同：溶酶体膜有溶酶体膜有质子泵质子泵，将，将H+泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其pH值降低值降低具有多种具有多种载体蛋白载体蛋白，用于水解产物向外转运，用于水解产物向外转运溶酶体膜蛋白溶酶体膜蛋白高度糖基化高度糖基化，有利于防止自身膜蛋白降解，有利于防止自身膜蛋白降解 3.2.5液泡（液泡（vacuole）有多种功能）有多种功能植植物物细细胞胞单单层层膜膜包包被被的的充充满满细细胞胞液液

29、（cell sap）的的囊泡囊泡液泡随细胞成长而发展：液泡随细胞成长而发展：多个多个 一个；一个；5%95%功能：功能：细胞液是高渗的，使细胞吸涨饱满细胞液是高渗的，使细胞吸涨饱满含有花色素苷，决定花、果、叶的颜色含有花色素苷，决定花、果、叶的颜色贮存代谢废物（晶体状态）贮存代谢废物（晶体状态）3.2.6.3.2.6.线粒体和质体等进行能量交换线粒体和质体等进行能量交换线粒体线粒体:细胞呼吸并细胞呼吸并产生产生ATPATP的重要场所的重要场所 线粒体一般呈粒状线粒体一般呈粒状或杆状，或杆状，一般直径一般直径0.5-0.5-1m1m，长，长1.5-3.0m1.5-3.0m。光学显微镜可见光学显微

30、镜可见，大小，大小与细菌相当。与细菌相当。电镜照片电镜照片q线粒体（线粒体（mitochondrion）细胞的细胞的“动力工厂动力工厂”通通过过氧氧化化磷磷酸酸化化作作用用，将将贮贮存存在在糖糖类类或或脂脂肪肪中中的的化化学学能能转转变变为为细细胞胞代代谢谢可可直直接接利利用用的能量分子的能量分子ATP（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）新陈代谢旺盛的细胞线粒体多新陈代谢旺盛的细胞线粒体多细胞功能旺盛的需能部位线粒体多细胞功能旺盛的需能部位线粒体多q线粒体（线粒体（mitochondrion）结构：结构：内内外外两两层层膜膜套套叠叠而而成成的的封封闭闭囊囊状状结结构构，内内外外膜膜不不相连相连外膜外膜

31、：孔蛋白（孔蛋白（porin）内膜内膜：向内折叠形成：向内折叠形成嵴嵴膜间隙膜间隙：无定形液体：无定形液体基质基质：蛋白质性液态物质：蛋白质性液态物质 线粒体结构嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间隙膜间隙ATP合酶合酶嵴嵴q线粒体（线粒体（mitochondrion）线粒体的线粒体的半自主性半自主性 线线粒粒体体中中还还存存在在环环状状DNA、RNA、DNA聚聚合合酶酶、RNA聚聚合合酶酶、核核糖糖体体、氨氨基基酸酸活活化化酶酶等等进进行行DNA复复制制、转转录录和和蛋蛋白白质质翻翻译译的的全全套套装装备备，说说明明线线粒粒体体具具有独立的遗传体系有独立的遗传体系，能编码合成能编码合成13种多肽

32、种多肽但但线线粒粒体体的的绝绝大大多多数数蛋蛋白白质质都都由由核核基基因因编编码码，在在胞胞质核糖体合成质核糖体合成受两套遗传系统控制受两套遗传系统控制半自主性半自主性 q线粒体（线粒体（mitochondrion）线粒体可能起源于线粒体可能起源于内共生内共生线线粒粒体体在在大大小小、环环状状DNA、核核糖糖体体、呼呼吸吸酶酶等等方方面，与细菌都很像面，与细菌都很像（细菌的呼吸酶在细胞膜上）（细菌的呼吸酶在细胞膜上）需需氧氧细细菌菌被被原原始始真真核核细细胞胞吞吞噬噬以以后后，互互利利共共生生。在在进进化化过过程程中中，好好氧氧细细菌菌逐逐步步丧丧失失了了独独立立性性，并并将将大大量量遗遗传传

33、信信息息转转移移到到宿宿主主细细胞胞中中，形形成成了了线线粒粒体的半自主性体的半自主性q质体（质体（plastid）植物细胞植物细胞的细胞器的细胞器白白色色体体：分分生生组组织织和和不不见见光光的的细细胞胞中中，含含淀淀粉粉、蛋蛋白白质质或油脂或油脂有色体有色体：果果实实、花花、秋秋叶叶中中，含含各各种种色色素素，如如类类胡胡萝萝 卜卜素、番茄红素素、番茄红素 叶绿体叶绿体（chloroplast）q质体（质体（plastid）叶绿体（叶绿体（chloroplast）植植物物、藻藻类类均均含含有有，光光合合作作用用的的场场所所，将将光光能能转转变变为为化化学学能能，同同化化二二氧氧化化碳碳和和

34、水水，合合成成糖糖，同同时时产生分子氧产生分子氧叶绿体在细胞中的分布与光照有关叶绿体在细胞中的分布与光照有关光照：照光一侧；黑暗：内部光照：照光一侧；黑暗：内部 q质体（质体（plastid）叶绿体的结构叶绿体的结构叶绿体膜叶绿体膜（外膜和内膜）（外膜和内膜）类囊体（类囊体（thylakoid）基粒类囊体基粒类囊体基质类囊体基质类囊体 图图3.16含色素、电子传递体含色素、电子传递体-光合膜光合膜基质（基质（stroma）：电子密度较低）：电子密度较低q质体（质体（plastid）叶绿体的主要功能：叶绿体的主要功能：光合作用（光合作用（photosynthesis）光反应光反应类囊体膜上进行类

35、囊体膜上进行暗反应暗反应基质中进行基质中进行叶绿体也是叶绿体也是半自主性半自主性的细胞器的细胞器（有环状（有环状DNA、核糖体）、核糖体）3.2.7 3.2.7 微体是与微体是与H H2 2O O2 2代谢有关的细胞器代谢有关的细胞器单层膜包裹的小泡，外形与溶酶体相似。单层膜包裹的小泡，外形与溶酶体相似。分成过氧化物酶体和乙醛酸循环体两种。分成过氧化物酶体和乙醛酸循环体两种。过氧化物酶体过氧化物酶体乙醛酸循环体乙醛酸循环体动、植物细胞都有，内含氧化酶。细动、植物细胞都有，内含氧化酶。细胞中胞中20%的脂肪酸在其中氧化分解。的脂肪酸在其中氧化分解。氧化反应产生的氧化反应产生的H2O2由所含的过氧

36、化由所含的过氧化氢酶分解。氢酶分解。25%酒精被氧化酒精被氧化只存在于植物细胞。脂肪转化为只存在于植物细胞。脂肪转化为糖，用于萌发。糖，用于萌发。3.2.8.3.2.8.细胞骨架维持细胞形状并控制其运动细胞骨架维持细胞形状并控制其运动 分布：与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结分布：与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结构，与细胞器的空间分布、功能活动、物质运构，与细胞器的空间分布、功能活动、物质运输、能量转换及信息传递等有关，在细胞中起输、能量转换及信息传递等有关，在细胞中起到到“骨骼和肌肉骨骼和肌肉”作用。作用。组成细胞骨架的三类组成细胞骨架的三类蛋白纤维：蛋白纤维：微管微管 真核细胞质真核细胞

37、质 微丝微丝 动植物动植物 中间丝（中间纤维）中间丝（中间纤维）细胞骨架结构细胞骨架结构微微 管管，球状微管蛋白球状微管蛋白（-和和-亚基，二聚亚基，二聚体）组成中空管，直径体）组成中空管，直径 25nm25nm功能：功能：维持细胞形态维持细胞形态细胞器定位细胞器定位胞内物质运输胞内物质运输鞭毛、纤毛、染色鞭毛、纤毛、染色体运动体运动解组装（解聚）、重组装解组装（解聚）、重组装“踏车踏车”现象现象q微丝（微丝（microfilament）又称又称肌动蛋白丝（肌动蛋白丝（actin filament）直径直径7 nm的骨架纤维的骨架纤维组成单体为组成单体为肌动蛋白肌动蛋白单体相连成串，两串以单体

38、相连成串，两串以右右手螺旋手螺旋扭缠成束，即微丝扭缠成束，即微丝微丝在动植物细胞中都有，微丝在动植物细胞中都有，肌动蛋白没有特异性肌动蛋白没有特异性微微丝丝也有也有踏车现象踏车现象q微丝（微丝（microfilament）微微丝丝易易于于解解聚聚成成单单体体，单单体体又又容容易易重重新新聚聚合合成成微微丝丝，因因此此有有运运动动功功能能：肌肌肉肉收收缩缩、变变形形运运动动、及及胞胞质质环环流流等等横纹肌横纹肌、纤维细胞纤维细胞、肠微绒毛肠微绒毛均有丰富的微丝均有丰富的微丝（作用：产生张力（拉力），支持细胞形状。）（作用：产生张力（拉力），支持细胞形状。）微丝（微丝（microfilament）

39、细细胞胞松松弛弛素素B：真真菌菌的的产产物物，能能使使肌肌动动蛋蛋白白丝丝解解聚聚鬼鬼笔笔环环肽肽：有有毒毒真真菌菌的的，与与微微丝丝特特异异性性结结合合，防防止肌动蛋白丝解聚止肌动蛋白丝解聚两两者者作作用用相相反反，但但都都能能特特异异性性的的抑抑制制微微丝丝功功能能，引起细胞变形，使细胞骨架发生变化引起细胞变形，使细胞骨架发生变化中间纤维中间纤维（intermediate filament）直径直径8-10 nm，介于微管和微丝之间，介于微管和微丝之间最稳定的细胞骨架成分，最稳定的细胞骨架成分，支持、运动的功能支持、运动的功能形态上非常相似，但其组成蛋白却不尽相同：形态上非常相似，但其组成

40、蛋白却不尽相同：角蛋白角蛋白(keratin)：上皮细胞：上皮细胞波形蛋白波形蛋白(vimentin)：成纤维细胞：成纤维细胞层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin)：上皮组织基础膜：上皮组织基础膜细胞核膜下的核纤层也是中间纤维构成；细胞核膜下的核纤层也是中间纤维构成；细胞核位于中间丝组成的笼子里，位置固定。细胞核位于中间丝组成的笼子里，位置固定。鞭毛和纤毛鞭毛和纤毛：细胞表面的附属物：细胞表面的附属物运动运动功能（波浪式、来回摆动）功能（波浪式、来回摆动）两者基本结构相同：微管，横切面呈两者基本结构相同：微管，横切面呈9(2)+2排列排列长度、数量不同长度、数量不同基基体体：微微管管构构成成，

41、呈呈9(3)+0排排列列，与与鞭鞭毛毛和和纤纤毛毛的基部相连的基部相连中中心心粒粒：微微管管构构成成，与与基基粒粒同同源源，结结构构相相似似，位位于于中中心心体体（微微管管组组织织中中心心）中中，大大部部分分真真核核有有，种子植物、某些原生动物没有。种子植物、某些原生动物没有。3.2.9 3.2.9 鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关细胞壁细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的显著是植物细胞区别于动物细胞的显著特点之一。细胞壁特点之一。细胞壁保护植物细胞，维持其保护植物细胞，维持其形状形状，并使它不能吸收过量的水分。，并使它不能吸收过量的水分。结构结构微原纤维（纤维素组成）微原

42、纤维（纤维素组成）基质（多糖和蛋白质组成）基质（多糖和蛋白质组成）3.2.10 3.2.10 细胞壁包被着植物细胞细胞壁包被着植物细胞细胞壁的分层棉花纤维棉花纤维几乎全是几乎全是纤纤维素维素，中空管中空管状状：表皮细胞：表皮细胞伸长，纤维素伸长，纤维素沉积在细胞内沉积在细胞内面，形成次生面，形成次生壁。壁。木材木材死细死细胞的细胞壁，胞的细胞壁，纤维素和之间纤维素和之间的的木质素木质素，使，使细胞壁坚固耐细胞壁坚固耐压压。1 1细胞壁的分层细胞壁的分层 胞间层胞间层主要由主要由果胶质果胶质组成组成 初生壁初生壁主要由纤维素和果胶质组成主要由纤维素和果胶质组成 次生壁次生壁主要由木质素和纤维素组

43、成主要由木质素和纤维素组成 2 2细胞壁的特化细胞壁的特化木质化：木质化：附加附加木质素木质素，增强机械力作用，增强机械力作用矿质化：矿质化：附加附加硅质、钙质，增强机械力作用硅质、钙质，增强机械力作用角质化：角质化：附加附加角质（脂肪性物质），保护作用角质（脂肪性物质），保护作用木栓化：木栓化：附加附加木栓质木栓质（脂肪性物质），保护作用（脂肪性物质），保护作用软木软木粘液化：粘液化：果胶、纤维素变成粘液或树胶，利于种子萌发果胶、纤维素变成粘液或树胶，利于种子萌发3.2.11 3.2.11 动物细胞有胞外基质和细胞连接动物细胞有胞外基质和细胞连接 分布于细胞外空间分布于细胞外空间 由蛋白质和

44、多糖构成网络结构由蛋白质和多糖构成网络结构胞外基质胞外基质（ECMECM）胶原纤维、蛋白聚糖、纤连蛋白胶原纤维、蛋白聚糖、纤连蛋白 整联蛋白整联蛋白细胞连接细胞连接 细胞与细胞间、细胞与细胞外空间细胞与细胞间、细胞与细胞外空间的结构关系称为细胞连接。的结构关系称为细胞连接。桥粒桥粒紧密连接紧密连接间隙连接间隙连接 桥粒桥粒在皮肤、子宫颈处的在皮肤、子宫颈处的上皮细胞之间有一种上皮细胞之间有一种非常牢固的细胞连接，非常牢固的细胞连接，叫桥粒。叫桥粒。电镜下，纽扣状斑块电镜下，纽扣状斑块结构，与中间丝相连。结构，与中间丝相连。紧密连接紧密连接又叫封闭连接又叫封闭连接两个相邻细胞之间的细两个相邻细胞

45、之间的细胞膜紧密靠拢，两膜之胞膜紧密靠拢，两膜之间不留空隙，使胞外的间不留空隙，使胞外的物质不能通过，物质不能通过，如脑血如脑血管内壁、肠壁上皮上。管内壁、肠壁上皮上。肠内消化产物主动转运，肠内消化产物主动转运，进入细胞，再进入血液，进入细胞，再进入血液，而不能从血液返回肠腔。而不能从血液返回肠腔。间隙连接间隙连接又叫通讯连接又叫通讯连接两细胞之间有很窄的两细胞之间有很窄的间隙，其宽度不过间隙，其宽度不过2-3nm，贯穿于间隙之，贯穿于间隙之间有一系列通道，使间有一系列通道，使两细胞的细胞质相连。两细胞的细胞质相连。小分子通过，小分子通过，如如cAMP第二信使：第二信使：多种激素信息的传递多种

46、激素信息的传递分子分子3.3 3.3 生物膜生物膜-流动镶嵌模型流动镶嵌模型各种细胞器的膜和核膜、质膜在分子结构上是一样各种细胞器的膜和核膜、质膜在分子结构上是一样的，它们统称为生物膜。生物膜厚越的，它们统称为生物膜。生物膜厚越78nm，真核，真核细胞的生物膜占细胞干重的细胞的生物膜占细胞干重的7080%，最多的是内，最多的是内质网膜。质网膜。生物膜把细胞空间分隔开，使细胞具有了界限分明、生物膜把细胞空间分隔开，使细胞具有了界限分明、工作性质各异的单位。生物膜的这种分隔也使膜面工作性质各异的单位。生物膜的这种分隔也使膜面积加，提高了物质合成、运输等多种生命活动的效积加，提高了物质合成、运输等多

47、种生命活动的效率。率。选择透过性选择透过性生物膜主要由脂类和蛋白质分子以非共价键组合装生物膜主要由脂类和蛋白质分子以非共价键组合装配而成。骨架是脂双层，其中有以不同方式镶嵌其配而成。骨架是脂双层，其中有以不同方式镶嵌其间的蛋白质分子。此外，质膜的表面还有糖类分子。间的蛋白质分子。此外，质膜的表面还有糖类分子。糖蛋白、糖脂糖蛋白、糖脂生物膜不是固定不变的，而是经常处于动态变化之生物膜不是固定不变的，而是经常处于动态变化之中。中。主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类 基本支架

48、：磷脂双分子层基本支架：磷脂双分子层动物细胞质膜的结构模型动物细胞质膜的结构模型磷脂分子胆胆碱碱 细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。组成。组成。组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；水相组成生物膜骨架；水相组成生物膜骨架；水相组成生物膜骨架；蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，蛋白质或嵌在脂双层

49、表面，或嵌在其内部，蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层；或横跨整个脂双层；或横跨整个脂双层；或横跨整个脂双层；流动镶嵌模型突出了膜的流动镶嵌模型突出了膜的流动性流动性和和不对称性不对称性：流动镶嵌模型流动镶嵌模型3.3.1 3.3.1 膜是流动的膜是流动的 侧向平面内移动相对快，因疏水力弱膜脂分子运动方式：蛋白质分子：较大，移动慢诱导人、鼠细胞融合实验：证明膜蛋白会移动图3.28温度降低则膜的流动性减小。（固化）温度降低则膜的流动性减小。（固化）膜的固化温度决定于组成它的脂质的膜的固化温度决定于组成它的脂质的类型。类型。如果磷脂中含有丰富的不饱和脂肪酸尾，如果磷脂中含有丰富

50、的不饱和脂肪酸尾，固化温度就低。（双键，排列不紧密）固化温度就低。（双键，排列不紧密）胆固醇胆固醇 胆固醇是胆固醇是极性分子极性分子，它散布于磷脂分子它散布于磷脂分子之间，其极性头部之间，其极性头部紧靠磷脂分子的极紧靠磷脂分子的极性头部，性头部，甾环甾环固定固定在碳氢链上，对膜在碳氢链上，对膜稳定性起重要作用：稳定性起重要作用：限制磷脂的移动限制磷脂的移动降低膜的流动性；降低膜的流动性；阻碍磷脂的紧密排阻碍磷脂的紧密排列，降低固化温度。列，降低固化温度。膜必须保持液态（黏稠状态）才能正膜必须保持液态（黏稠状态）才能正常发挥作用。常发挥作用。固化后，透性改变，酶固化后，透性改变，酶失活。失活。细