四川省射洪县高中生物 细胞结构和细胞通讯课件 新人教版必修1.ppt

第三章细胞结构与细胞通讯 第三章细胞结构与细胞通讯 一 细胞的结构二 真核细胞的结构三 生物膜 流动镶嵌模型四 细胞通讯 原核细胞与真核细胞的区别 动物细胞与植物细胞的区别 细胞核 主要细胞器线粒体 叶绿体 内质网 高尔基体 溶酶体的结构特点与功能 细胞骨架生物膜结构组成与流动镶嵌模型的特点 生物膜的功能 重点 一 细胞的结构 细胞概述细胞的发现 细胞学说 细胞的基本概念 细胞的数量 大小和形态 原核细胞 真核细胞 动物细胞与植物细胞的比较 1 显微镜揭示了细胞的微观世界 细胞的发现1665年 英国罗伯特 虎克 roberthooke 发现细胞 软木塞 死的细胞壁 命名细胞 cell 1674年 荷兰学者列文虎克 aveeuwenhoek g观察到完整的活细胞 1838年 德国植物学家施莱登 schleiden m j 指出细胞是一切植物结构的基本单位 1839年 德国动物学家施万 schwann t 指出动物和植物结构的基本单位都是细胞 一 细胞的发现和细胞学说 英国r hooke 1635 1703 在显微镜下观察软木 发现了软木由许多蜂房状的空腔组成 便命名为 细胞 cell 细胞学说 19世纪初 两位德国生物学家施莱登和施万正式明确提出 细胞是植物体和动物体的基本结构单位 标志着细胞学说的诞生 1 细胞是有机体 是所有动 植物的基本结构单位 2 每个细胞相对独立 一个生物体细胞之间协同配合 3 新细胞由老细胞繁殖产生 细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一 细胞的基本概念 细胞是什么 细胞是生命活动的基本单位细胞是物质 能量和信息过程结合的综合体细胞是生物形态结构 生理功能和生长发育 遗传的基本单位研究细胞分整体水平 亚显微水平 分子水平三个层次 我们主要从亚显微水平讲解细胞的亚显微结构 电子显微镜下 2 分级分离技术可用于研究活的样本 分级分离技术沉降系数 sedimentationcoefficient 3 1 3细胞的概貌 细胞的大小 1 支原体是最小的细胞 直径只有100nm 2 鸟类的卵细胞最大 3 棉花纤维和麻纤维都是单个细胞 棉花纤维可长达3 4cm 麻纤维甚至可长达10cm 细胞的大小和细胞的功能是适应的 1 神经细胞的细胞体 直径不过0 1mm 但从细胞体伸出的神经纤维可长到1m以上 2 鸟卵之所以大 是由于细胞质中含有大量营养物质 鸟类是卵生的 3 一般说来 生物体积的增大 不是因细胞体积的增大 而是由于细胞数目的增多 4 单细胞生物 如衣藻 草履虫 全身只是一个细胞 一般说来 多细胞生物的细胞数目和生物体的大小成正比 因此 根据生物体或其某一器官的体积以及构成它们的细胞的一般体积 就可估计出该生物体或器官的细胞数目 按照这一方法计算 新生婴儿的细胞数约为2 1012 而成人的细胞数为1014个 细胞的大小及其分析 人眼 光学显微镜的分辨力分别为0 1mm 0 2 m 各类细胞直径的比较 细胞的形态 4 两类细胞 原核细胞和真核细胞 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 原核细胞与真核细胞的区别 原核细胞真核细胞细胞大小很小 1 10微米 较大 10 100微米 细胞核无核膜 称 拟核 有核膜细胞膜质膜 控制物质的进出 质膜遗传系统dna不与蛋白质结合dna与蛋白质结合环状的dna有二条以上染色体细胞器只有核糖体有细胞骨架无有核糖体70s80s核外dna裸露的质粒dna线粒体dna 叶绿 体dna 二 真核细胞的结构 细胞的基本结构是由细胞膜 细胞质和细胞核三部分组成 真核细胞可分为三个系统 生物膜结构系统 细胞膜 核膜 线粒体 叶绿体 溶酶体 内质网 高尔基体等 遗传信息表达系统 染色质 核仁 核糖体 细胞骨架系统 微管 微丝 中间纤维 细胞核骨架 1 细胞核是真核细胞的控制中心 细胞核是真核细胞内最大 最重要的细胞器 包含基因 是细胞遗传 代谢调控的信息中心 核被膜 功能 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 保护dna不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤 核质之间的物质交换与信息交流 核周腔 内外膜之间宽约10 40nm的空隙 核周腔与内质网连通 1 核膜内侧有由纤维蛋白组成的核纤层2 核膜上有小孔称为核孔 内外核膜融合之处形成环状开口 直径80 120nm 沟通核质和胞质 3 核孔与核纤层紧密结合 成为核孔复合体 核被膜的组成 外核膜内核膜核纤层核孔核周腔 核孔复合物的组成与功能组成 100多种多肽1000多个蛋白质分子功能 选择性的主动转运转录产物 rna 的输出核质交换的双向亲水通道亲核蛋白入核 核孔复合物的组成与功能 染色质和染色体 染色质的组成 dna 组蛋白 少量rna和其他蛋白染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的存在形式 由dna和蛋白质组成 细胞有丝分裂中期 染色质高度凝缩形成具有特定形态结构的染色体 染色质的基本结构 核小体 nucleosome 念珠状细纤维 10nm 2 染色质 chromatin 染色质组成及类型 a 组成 分裂间期核内遗传物质存在形式 线性复合结构 b 类型 常染色体和异染色体a 常染色质 dna长链分子中展开的部分 着色浅 处于伸展状态 b 异染色质 dna长链分子中紧缩盘旋的部分 着色深 处于凝集状态 染色质的基本结构 核小体 nucleosome 念珠状细纤维 10nm 核小体和染色质 染色质的化学组成和功能 a 主要成分 dna 组蛋白 碱性蛋白质 非组蛋白和rna 含量随生理状态而有变化 a 组蛋白有5种类型 h1 h4 h1起连接作用 不参加核小体组建 h2a h2b h3和h4 4种核小体组蛋白b 非组蛋白 种类很多b 是dna的主要载体 3 核仁 nucleolus 概述 常为单一或多个均质球形小体 核仁分布特点 大小和数目随生物种类 细胞类型及代谢状态而变化 蛋白质合成旺盛 生长活跃细胞 核仁大 如分泌细胞可占核体积的25 休眠的细胞核仁小 核仁功能a 制造核糖体 rrna合成和加工b 通过控制核糖体装配达到控制蛋白质合成 核仁周期 核仁特点 在细胞周期中 核仁是一种高度动态结构 随着有丝分裂而消失 有丝分裂结束后重建 4 核基质概念 细胞核内除染色质 核膜 核仁以外 以蛋白质为主的纤维网架结构体系 包括10余种蛋白成分 功能 为核内提供一执行功能的结构支架和场所 dna复制和rna转录 细胞的内膜系统 细胞内在结构 功能及发生上相关的 由膜包围形成的细胞器或细胞结构 细胞膜 核膜 线粒体 叶绿体 溶酶体 内质网 液泡 高尔基体等 2 内质网与核糖体 内质网的两种基本类型 粗面内质网 核糖体颗粒 糙面内质网合成并运输蛋白质 光面内质网 与脂类合成和代谢有关 1 分布和功能 分布广 绝大多数动植物细胞 原生动物及真菌细胞中 均能见结构复杂或简单的内质网 功能 合成基地 合成蛋白质 脂类 糖类一系列重要生物大分子 合成蛋白质的种类与细胞基质中游离核糖体所合成的有明显不同 2 内质网 endoplasmicreticulum er 一种主要的细胞器 细胞质中单层膜一个腔构成的管道系统 2 内质网的形态结构和数量 形态结构主要有 三种结构 囊状 有很大内质网腔管状 复杂分支管道状小泡状 小球状 光面内质网 smoother ser a 主要特征及存在部位 由小管和小囊连接成网 表面没附着核糖体颗粒 广泛存在合成脂类的细胞中 精巢 卵巢间质细胞 肾上腺等分泌激素细胞 3 内质网的基本类型及功能 光面和粗面内质网 b 功能 a 最重要功能 脂类和固醇类激素的合成与转运 合成后的转运方式以出芽方式 高尔基体 溶酶体或质膜上 或借助水溶性载体蛋白在膜之间转移磷脂 b 解毒作用 含丰富的氧化酶系统 能将有害的物质氧化 带上羟基 后消除毒性 增加水溶性 易于排出 药 毒 类固醇 c 参与胞质中 ca2 调节 细胞内储存ca2 细胞器 核糖体 细胞质中无膜包被的颗粒状结构 rna和蛋白质组成的复合物合成蛋白质的机器 细胞质和细胞核内蛋白 有两个亚基组成 大亚基和小亚基 存在形式1 悬浮于细胞溶胶中 游离核糖体 2 连在内质网上和核被膜上 附着核糖体 合成蛋白质的类型1 游离核糖体合成的蛋白质就在细胞溶胶中起作用比如 催化糖酵解的酶 2 附着核糖体合成的蛋白质一般要运输到指定地点起作用比如 比如各种分泌蛋白的合成和运输 1 高尔基体分布和形态组成特征 几乎存在所有动 胞核的一侧 植物细胞 分散 中 多呈弓形 也有半球形或球形 排列整齐光滑的单层膜扁平囊堆叠形成立体结构 3 高尔基体 golgibody 1898年意大利医生golgi 首先在神经细胞中发现 组成 由扁平囊泡 大囊泡 分泌泡 和小囊泡 运输泡 构成 构成特点 一种极性细胞器有接受侧和外运侧较恒定的位置和方向使物质一侧进 另侧出 细胞分泌物最后加工和包装场所 rer断下的分泌小泡 移高尔基体与之融合 加工后 再由分泌泡外运 2 高尔基体的功能 细胞产物的 加工 包装和运输 4 溶酶体起消化作用 溶酶体是由单层膜包围的含有多种酸性水解酶的囊泡状细胞器 膜内ph5 0可催化蛋白质 核酸 脂类 多糖等生物大分子 消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒 溶酶体的功能 复杂而精细的细胞内 消化系统 消化作用 保护和防御 变废为 宝 a 消化分解 异噬或自噬各种生物大分子 细菌 病毒 毒物及细胞内部损伤或衰亡产生的碎片 蛋白质 氨基酸或二肽 多糖 单糖或寡糖等 b 未被消化的残留物在其中形成残余小体 排出胞外 5 液泡有多种功能 细胞生长发育过程中来自内质网的小液泡结合成中央液泡 功能 有机物 无机离子贮藏库 植物的溶酶体 含水解酶 代谢副产品丢弃场 色素 增加细胞体积与表面积 有利于物质吸收 6 线粒体和质体等进行能量转换 线粒体由内膜和外膜包裹的囊状结构 囊内是液态的基质 外膜平整 内膜向内折入形成一些嵴 内膜面上有atp酶复合体 线粒体基质中还含有dna分子和核糖体 细胞呼吸并产生atp的重要场所 7 微体是与h2o2代谢有关的细胞器 单层膜围成的一类泡状结构 内含的酶不同于溶酶体过氧化物酶体脂肪酸氧化 肝脏解酒精和解毒付产物h2o2 h2o o2 过氧化物酶 乙醛酸循环体 植物细胞 植物细胞内 脂肪 油 糖 8 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 在细胞中起到 骨骼和肌肉 作用 支架 运输 运动系统 蛋白纤维 微管 微丝 中间纤维 微丝 中间纤维 微管 微管 球状微管蛋白组成中空管 直径25nm功能 维持细胞形态细胞器定位胞内物质运输鞭毛 纤毛 染色体运动中心粒 微管 染色体运动 微丝 肌动蛋白组成的微丝 直径7nm功能 维持细胞形态细胞分裂肌肉收缩 中间丝 纤维 多种蛋白组成直径10nm细胞中含量丰富功能 承受机械压力 9 鞭毛 纤毛 中心粒与运动有关 10 细胞壁包被着植物细胞 细胞壁的结构 细胞壁的特化 木质化 木栓化 角质化 胞间连丝 植物细胞壁上的管道 使相邻细胞的细胞膜相通 细胞壁的组成与功能 成分 主要是纤维素组成 功能 保护和支持作用 特点 全透性 11 动物细胞有胞外基质和细胞连接 细胞连接 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 紧密连接桥粒间隙连接胞间连丝 紧密连接 封闭连接 紧密连接 tightjunction a 带状 相邻细胞的细胞膜内蛋白质 嵴 相贴 细胞膜融合 b 封闭10nm宽的胞间隙 c 常存在于体内各种屏障内 桥粒 盘状 很牢固 支撑作用 桥粒在表皮细胞间大量存在 构成细胞间桥 间隙连接 通讯连接 有2 3nm胞间隙 中间有1 5nm的亲水性通道 进行信息交换 细胞核 中心调度室 细胞生命活动的 控制中心 核糖体 蛋白质生产的 机器 内质网 合成蛋白质 脂类和糖类的 生产车间 高尔基体 生物大分子加工 包装的 加工车间 线粒体和叶绿体 产能的 动力车间 溶酶体 回收车间 和 保卫处 细胞骨架系统 mf mt if 支架 运输 运动系统 生物膜系统 膜流 生产 流水线 和 传送带 细胞膜的结构 细胞的外围包有一层由脂双层分子和蛋白质构成的膜称为质膜质膜结构的研究简史三明治结构模型 j fdanielli h davson 1935 单位膜模型 j d robertson 1959 流动镶嵌模型 s j singer g l nicolson 1972 三 生物膜 流动镶嵌模型 细胞膜作用 1 它们是把细胞分割成一个个 小室 compartment 的物理屏障 通过控制 小室 内的成份和特定的物理化学性质 为生物分子间的反应提供最佳的微环境 2 它们允许某些分子从一个 小室 运输到另一个 小室 即它们具有选择通透性 3 它们是 小室 间传递化学信息和能量的介面 4 它们为蛋白质的合成 加工与修饰 分选与定位 提供了工作平台和输运载体 1 质膜的化学组成及特点 1 化学组成 研究证明生物膜 由脂类 蛋白质及少量糖 形成糖脂糖蛋白 组成 几种成分比例 脂 50 蛋白 40 糖 1 10 各成分比例随细胞种类而不同 膜功能多而复杂的蛋白比例大 线粒体 类囊体 膜功能简单的蛋白种类和数量都少 如神经髓鞘的主要功能 绝缘作用 膜蛋白只三种 15种膜蛋白 六 细胞质膜 及内膜 基本支架 磷脂双分子层主要化学成分 蛋白质 脂类 磷脂 糖类 脂双层 磷脂具有一个极性的头两个非极性的尾巴 2 膜脂类型 分布及功能 生物膜上的脂类称为膜脂 膜脂主要有三种类型 胆固醇 磷脂 最丰富 和糖脂 膜脂为双型性分子 亲水脂性质 亲水头和疏水尾 其结构利于膜脂双分子层的形成 脂类在膜上排列 脂双分子