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第二章 生命的基本单位细胞（The Basic Unit of life-cell） 第三节 细胞的结构 (Structures of Cell),原核细胞与真核细胞的比较,原核细胞 真核细胞 细胞大小 较小1-10um 较大10-100um 细胞核 没有成形的细胞核， 有成形的、真正的细胞核。 组成核的物质集中在核 有核膜，有核仁。 区。无核膜，无核仁。 遗传物质 只有裸露的环状DNA分子 由蛋白质和DNA分子组成 只有一条DNA分子 染色质， 有多条染色质 内膜系统 简单 复杂 细胞骨架 无 细胞质骨架、细胞核骨架 基因表达 转录、翻译在同一 转录在细胞核中 时间地点 翻译在细胞质中 细胞分裂 无丝分裂 有丝分裂、减数分裂,1.真核细胞的膜相结构,细胞膜（cell membrane） 核膜（nuclear membrane） 膜性细胞器： 内质网（endoplasmic reticulum，ER） 高尔基复合体（golgi complex，GC） 溶酶体（lysosome） 过氧化物酶体（peroxisome） 线粒体（mitochondrion）,膜相结构： 由单位膜参加形成的所有结构。 细胞内膜： 核膜和构成各种细胞器的膜 内膜系统： 把细胞内膜中在结构上、功能上、 发生上有联系的细胞器，称为内膜系统。,细胞质（cytoplasm）： 是细胞膜内，细胞核外的区域。主要 由各种细胞器、细胞基质和细胞骨架构 成，是细胞内完成各种主要生命活动的 基地。 细胞器： 细胞质中具有一定形态结构、执行一定 功能的小单位，包括膜性细胞器和非膜 性细胞器。,细胞骨架： 由蛋白纤维组成的网架结构，包括微管、微丝、中等纤微。 细胞质基质： 细胞质中，除各种细胞器和内含物以外的较为匀质而半透明的胶体成分，也称细胞液，简称基质。,形态结构 分布 类型 功能,内质网结构模式图,核膜外层,1.2.1内质网的形态结构,内质网是由一层单位膜围成的形状大小不同的小管，小泡，扁平囊状结构，相互连接形成一个连续的网状膜系统。,内质网,细胞膜,内质网的内腔相互连通，内质网是细胞内膜系统的一部分。,1945年，K.R.Poter-电子显微镜-小鼠成纤维细胞发现内质网,内质网,小管,小泡,扁囊状,细胞膜,核膜,1.2.2内质网的分布： 由膜构成的管、泡、扁平囊连成的 膜性管道系统，交织成网，分布在细 胞质中。 内质网的形态、分布和数量与细胞 类型、生理状况、分化程度以及环境 条件有关。,内质网占细胞生物膜的一半左 右，占细胞总体积的10%左右。 同一细胞在不同发育阶段，不同 生理状态下，内质网的结构、功能 发生明显的变化。 细胞周期中内质网经历解体与重 建的过程。,1.2.3内质网的类型 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum rER） 滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum sER ）,内质网,糙面内质网,滑面内质网,1.2.4内质网功能,使细胞质区域化，为物质代谢提供特定的内环境 扩大膜的表面积，有利于酶的分布，提高代谢效率 是蛋白质，脂类和糖类的重要合成基地 参与物质运输，物质交换和解毒作用 对细胞起机械支持作用,粗面内质网的功能 rER以扁平囊为主，排列整齐，有 核糖体附着，核糖体在内质网上附 着是临时性、功能性的，其数量随 细胞的生理或病理状态而变化。,rER在分泌细胞和分泌抗体的浆细 胞中发达，在未分化的细胞和癌细 胞中较少，所以， rER可作为判断 细胞分化程度和功能状态的一种形 态学指标。, 核糖体的支架 合成外输性蛋白质 新生多肽的折叠与组装 蛋白质的加工、修饰,滑面内质网的功能。,在合成固醇类激素的细胞及肝细胞中sER发达。细胞中几乎不含纯的sER，sER只是内质网连续结构的一部分，sER占的区域较小，往往是出芽的位点，将ER上合成的蛋白质和脂质转移到高尔基复合体内,核糖体,粗面内质网,滑面内质网,sER是一种多功能性结构，在不同种类 的细胞中有不同的功能： 在肝细胞中sER是脂类合成的主要场所，且具有解毒功能，并参与糖原的合成与分解。 在睾丸间质细胞sER参与合成固醇类激素。 在肌细胞中sER（肌浆网）可调节Ca2+浓度，引起肌细胞收缩。,1.2.5微粒体： 用密度梯度离心后，内质网断裂成小 泡，称为微粒体。是研究内质网化学 组成和功能的极好材料。 表面附有核糖体的称粗面微粒体，源 于rER 表面光滑无核糖体附着的称光面微粒 体，源于sER,1.3高尔基复合体Golgi complex,形态结构 分布 功能 与内质网的关系,1.3.1形态结构,电 镜,扁平囊,成熟面,小囊泡,大囊泡,形成面,扁 平 囊,凸面：形成（顺）面；,小 囊 泡,来源：小囊泡融合。是GC的主体部分，一般由3-8层的扁平囊膜平行排列而成。,来源：由sER芽生而来。散布于扁平囊的形成面。,大 囊 泡,来源：由扁平囊末端或成熟面末端膨大脱落而成。,凹 面：成熟（反）面,1.3.2数量分布： 分泌功能旺盛的细胞（如唾液腺、小肠上皮细胞）中GC发达 细胞的分化程度越高GC越发达。（例外，成熟的红细胞和粒细胞中GC基本消失） GC在细胞中的位置基本固定，但有的细胞在生理活动变化时GC的位置会移动。,标志酶：糖基转移酶 1.3.3功能： GC在细胞的分泌活动中起重要作用 分泌蛋白的合成（附着核糖体） 转移小泡运输 分泌物的加工、浓缩、包装 分泌物的排出,3H标记亮氨酸,3分钟,17分钟,117分钟,GC在细胞分泌活动中起着重要的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。,GC参与糖蛋白的合成和修饰,3H标记甘露糖,3H标记半乳糖；唾液糖,3H标记N-乙酰葡萄糖胺,高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。,蛋白质合成,溶酶体M6p,切除甘露糖,加N-乙酰葡萄糖胺,加半乳糖,分拣,溶酶体,中层囊,反面囊,大囊泡（分泌颗粒）,rER,高尔基复合体,顺面囊,GC参与蛋白质的分捡与运输,内质网与高尔基复合体在结构与功能上的关系,1.4溶酶体（lysosome）,形态结构 所含的酶 发生 种类 功能 膜的特点,电镜下的溶酶体,20世纪40年代末-鼠肝匀浆离心-酸性磷酸酶,1955年-de Duve等人-电镜-鼠肝细胞,由单层膜包围的，内含多种高浓度酸性水解酶的囊泡状结构。形态大小差异很大，一般在0.20.8um之间。圆形、卵圆形小体。也有长杆状、蛇形的，称为管状溶酶体、线状溶酶体 。,1.4.1形态结构,电镜下细胞结构：箭头指溶酶体,标志酶：酸性磷酸酶（AcP酶) 含有多种水解酶类，PH5左右酶活性最佳 水解酶包括蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酶、磷酸酯酶、硫酸酯酶等,1.4.2溶酶体的酶,不同类型的细胞中，溶酶体酶的种类和数量不同 溶酶体是异质性细胞器：不同的溶酶体包含的酶类差别很大,内吞体,rER,顺面,反面,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,加入磷酸基团M-6-P,溶酶体酶,ATP,ADP+Pi,H+,去除磷酸,PH=6,1.4.3溶酶体的发生,溶酶体膜上有H+质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环境。,溶酶体膜上的蛋白质主要是载体蛋白：可运输溶酶体消化水解的产物。,溶酶体的膜蛋白质高度糖基化：防止自身被水解消化。,1.4.4溶酶体的膜,1.4.6溶酶体的种类,1.4.7溶酶体的功能,参与细胞内的各种消化活动，并与免疫活动及激素分泌的调节有一定的关系。,1.4.8溶酶体与疾病,溶酶体膜失常与疾病:矽肺、石棉沉着病,先天性溶酶体病：糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病,溶酶体 与休克,休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。,休克后缺血缺氧引起细胞内PH下降促进酶的激活。,1.5过氧化物酶体peroxisome,形态结构 所含酶类 功能,过氧化物酶体电镜照片,1954年Rhodin电镜小鼠肾小管 上皮细胞微体（过氧化物酶体） 1.5.1形态结构 由一单层膜包裹、内含多种与过氧化 氢代谢有关的酶，圆形或卵圆形的囊泡 状结构。 在哺乳动物细胞内的过氧化物酶体中 常含有一个尿酸氧化酶组成的晶状体结构， 即类核体。（人体中不含类核体）,1.5.2过氧化物酶体所含的酶,氧化酶：50%，氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。主要有三种：D-氨基酸氧化酶、尿酸氧化酶、过氧化氢酶。,过氧化物酶：分解过氧化氢。,标志酶：过氧化氢酶。 过氧化物酶体也是异质性细胞器。,RH2 + O2,氧化酶,R + H2O2,RH2 + H2O2,过氧化氢酶,R + 2H2O,1.5.3过氧化物酶体的功能,RH2 + O2,氧化酶,R + H2O2,RH2 + H2O2,过氧化氢酶,R + 2H2O,过氧化物酶体防止H2O2在细胞内堆 积，起保护细胞的作用。 各种过氧化物酶体的功能有所不 同，但氧化多种底物，生成过氧化 氢，并使过氧化