高中生物必修一知识体系.doc

模块I 分子与细胞1.细胞的分子组成自由水定义：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。 （1）特点：流动性强，易蒸发，加压可析离，是可以参与物质代谢过程的水。 （2）生理功能：良好的溶剂（自由水是细胞内的良好溶剂，许多物质溶解在这部分水中）。 各种生化反应的介质（细胞内的许多生物化学反应也都需要有水的参与，多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中）。 是生化反应（如光合作用.呼吸作用）的原料。参与物质运输（水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外）。（3）含量：约占细胞内全部水分的95.5%自由水和结合水的区分不是绝对的，两者在一定条件下可以相互转化。如血液凝固时，自由水就变成了结合水。结合水定义：结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水,主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体。功能：（1）组成细胞和生物体结构的成分：水分子是极性分子，细胞内部一部分水主要以氢键的形式与蛋白质，多糖、磷脂等固体物质相结合，这部分水不蒸发、不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物。如心脏，心肌含水量是79%，和血液含水量差不多。但其所含的水主要为结合水，故成坚实形态。（2）稳定大分子结构：结合水因离颗粒表面远近不同，受电场作用力的大小也不同，所以分为强结合水和弱结合水。大家知道，生物大分子具有一定的空间构象，它们的许多功能都与构象的相互转化有关。结合水是稳定大分子结构的必要因素。现已证明，脱氧核糖核酸的双股螺旋，胶原蛋白的三股螺旋，胰岛素、红氧还素等蛋白质晶体结构的形成，蛋白质分子向折叠的转化，类脂双分子膜的稳定等等，无一不和结合水的存在有关。（3）在生物体系中，质子的传递对能量的转换起着十分重要的作用。而结合水所形成的有序水的网络，为这种质子传递提供了必要的结构基础钠离子和钾离子的主动转移是重要的生命现象。主动转移是指细胞内外的离子或溶质的一种抗电化学梯度的反常运动，通常用膜泵理论给以解释。近年来，也有人从细胞内有序结构水对离子的排斥作用来讨论这一问题，并为实验所证实结合水对某些生物体系的代谢具有决定性的影响。美国科学家克列格最近完成了一个很有说服力的实验。他在一种小海虾上发现，随着水合程度的不同，可出现无代谢、限制性代谢、正常代谢三个阶段，并证明了不同的代谢状态与结合水密切相关结合水在肌肉收缩中的作用是圣乔治在1972年提出的。他认为肌肉收缩是收缩蛋白肌球蛋白周围水结构的形成与破坏的过程。其后不少实验都证实，在肌肉收缩过程中，水的状态确实发生着变化。（4）生命活动：老年医学与癌症是目前医学界最为关心的问题。人们对水状态的研究也对此做出了有益的贡献。年代初报道，一些肿癌组织中结合水量减少，水状态与正常组织不同。显然这方面的研究不但与探讨肿瘤发生的机理有关，而且对其早期诊断亦可提供有意义的信息。老年医学中关于衰老机制有着多种不同的解释。蛋白质分子交叉结合产生冰结区，从而抑制代谢的观点，就是其中的一种。它与细胞内水的状态不无联系。而衰老过程中组织可塑性的衰减可能与蛋白质大分子结合水的能力有关。低温生物学的研究有着重要的理论和实际意义。在深低温条件下，细胞内结合水状态的改变，对生物活性的恢复能力有着直接的影响。从以上的叙述不难看出，生物体系中结合水对于生命活动是十分重要的。它不但对于阐明生命本质具有理论价值，而且可能对医学实践有所贡献。此外，其研究成果还有可能广泛应用于食品加工、纺织、制革、冷冻、包藏等工业生产中。可以预料，人们对于生命体系内水所进行的深入研究，必将结出丰硕的果实。（5）自由水和结合水的比较：在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多，而在休眠的种子和越冬的植物，生活在干旱和盐渍状况下的植物，结合水的含量相对较多。碳骨架大多数有机化合物中，碳原子以单键或双键或叁键彼此连接形成的不成环的长链。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成基本的骨架，有许多单体连接成多聚体。糖类分子通式：Cn(H2O) 这只是表示大多数糖的通式。符合这一通式的不一定都是糖类，是糖类也不一定都符合这一通式。比如，脱氧核糖是糖类却不符合这一通式。另外，还有符合这一公式的（如：甲醛HCHO ,乙酸CH3COOH）却不是糖类。分类：单糖、二糖、低聚糖(寡糖)、多糖、复合糖五种。单糖是糖类种结构最简单的一类，单糖分子含有许多亲水基团，易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，简单的单糖一般是含有3-7个碳原子的多羟基醛或多羟基酮，其组成元素是C,H,O葡萄糖、果糖、半乳糖等。 葡萄糖是生命活动的主要能源物质，核糖是RNA的组成物质，脱氧核糖是DNA的组成物质。葡萄糖、果糖的分子式都是：C6H12O6，他们是同分异构体。二糖是由两分子单糖脱水而成的糖苷，苷元是另一分子的单糖。二糖水解后生成两分子的单糖。如乳糖、蔗糖、麦芽糖 。蔗糖和麦芽糖是能水解成单糖供能。它们的分子式都是：C12H22O11。也属于同分异构体。低聚糖（寡糖）由2-10个单糖分子聚合而成。水解后可生成单糖。多聚糖由10个以上单糖分子聚合而成。经水解后可生成多个单糖或低聚糖。根据水解后生成单糖的组成是否相同，可以分为：（1）同聚多糖：由一种单糖组成，水解后生成同种单糖。如阿拉伯胶、糖元、淀粉、纤维素等。 淀粉和纤维素的表达式都是（C6H10O5）n。但他们不是同分异构体，因为他们的n数量不同。其中淀粉n纤维素n。（2）杂聚多糖：由多种单糖组成，水解后生成不同种类的单糖。如粘多糖、半纤维素等。 复合糖（complex carbohydrate，glycoconjugate）.糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物。脂质（脂类）定义：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。粗分1. 油脂(fat)即甘油三酯或称之为脂酰甘油(triacylglycerol)，是油和脂肪的统称。一般将常温下呈液态的油脂称为油，而将其呈固态时称为脂肪。脂肪是由甘油和脂肪酸脱水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的OH 与甘油羟基中的H 结合而失去一分子说，于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，变成了脂肪分子。脂肪和胆固醇均会在血管内壁上沉积而形成斑块，这样就会妨碍血流，产生心血管疾病。也由于此，血管壁上有沉淀物，血管变窄，使肥胖症患者容易患上高血压等疾病。油脂分布十分广泛，各种植物的种子、动物的组织和器官中都存有一定数量的油脂，特别是油料作物的种子和动物皮下的脂肪组织，油脂含量丰富。人体内的脂肪约占体重的10%20%。贮存能量和供给能量是脂肪最重要的生理功能。1克脂肪在体内完全氧化时可释放出38kJ(9.3kcal)的能量，比1克糖原或蛋白质所释放的能量多两倍以上。脂肪组织是体内专门用于贮存脂肪的组织，当机体需要能量时，脂肪组织细胞中贮存的脂肪可动员出来分解供给机体的需要。此外，高等动物和人体内的脂肪，还有减少身体热量损失，维持体温恒定，减少内部器官之间摩擦和缓冲外界压力的作用。 2. 类脂(lipids)包括磷脂(phospholipids)，糖脂(glycolipid)和胆固醇及其酯(cholesterol and cholesterol ester)三大类。磷脂是含有磷酸的脂类，包括由甘油构成的甘油磷脂(phosphoglycerides)与由鞘氨醇构成的鞘磷脂(sphingomyelin)。在动物的脑和卵中，大豆的种子中，磷脂的含量较多。糖脂是含有糖基的脂类。还有，胆固醇及甾类化合物(类固醇)等物质主要包括胆固醇、胆酸、性激素及维生素D等。这些物质对于生物体维持正常的新陈代谢和生殖过程，起着重要的调节作用。另外，胆固醇还是脂肪酸盐和维生素D3以及类固醇激素等的合成原料，对于调节机体脂类物质的吸收，尤其是脂溶性维生素(A，D，E，K)的吸收以及钙、磷代谢等均起着重要作用。这三大类类脂是生物膜的重要组成成分，构成疏水性的“屏障”(barrier)，分隔细胞水溶性成分及将细胞划分为细胞器/核等小的区室，保证细胞内同时进行多种代谢活动而互不干扰，维持细胞正常结构与功能等。蛋白质定义及概述蛋白质是一种复杂的有机化合物，旧称“朊（run)”。食入的蛋白质在体内经过消化被水解成氨基酸被吸收后，重新合成人体所需蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中。因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。蛋白质的结构蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置。二级结构：蛋白质分子局区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。三级结构：蛋白质的二级结构基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的空间构象。四级结构：多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链，以适当的方式聚合所形成的蛋白质的三维结构。蛋白质的性质具有两性可发生水解反应溶水具有胶体的性质加入电解质可产生盐析作用 少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解，如向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出，这种作用叫做盐析。这样盐析出的蛋白质仍旧可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质，因此盐析是个可逆过程利用这个性质，采用盐析方法可以分离提纯蛋白质蛋白质的变性：在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来这种凝结是不可逆的，不能再使它们恢复成原来的蛋白质蛋白质的这种变化叫做变性。蛋白质变性后，就失去了原有的可溶性，也就失去了它们生理上的作用因此蛋白质的变性凝固是个不可逆过程颜色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应例如在鸡蛋白溶液中滴入浓硝酸，则鸡蛋白溶液呈黄色这是由于蛋白质（含苯环结构）与浓硝酸发生了颜色反应的缘故还可以用双缩脲试剂对其进行检验,该试剂遇蛋白质变紫.蛋白质在灼烧分解时，可以产生一种烧焦羽毛的特殊气味。利用这一性质可以鉴别蛋白质蛋白质的生理功能1、构造人的身体：人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成，所以说蛋白质对人的生长发育非常重要。 比如大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖，人的大脑细胞的增长有二个高峰期。第一个是胎儿三个月的时候；第二个是出生后到一岁，特别是0-6个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期。到一岁大脑细胞增殖基本完成，其数量已达成人的9/10。所以0到1岁儿童对蛋白质的摄入要求很有特色，对儿童的智力发展尤关重要。2、修补人体组织3、维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。4、白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。5、维持体液的酸碱平衡。 6、免疫细胞和免疫蛋白：有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时，这个部队就很强，在需要时，数小时内可以增加100倍。 7、构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。8、激素的主要原料。具有调节体内各器官的生理活性。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长素是由191个氨基酸分子合成。9、构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能：味觉、视觉和记忆。10、胶原蛋白：占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑（在大脑脑细胞中，很大一部分是胶原细胞，并且形成血脑屏障保护大脑） 11、提供生命活动的能量。氨基酸定义：含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的有机化合物。氨基连在-碳上的为-氨基酸。天然氨基酸均为-氨基酸。蜂王浆中含有20多种氨基酸。除蛋白氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等人体本身不能合成、又必需的氨基酸外，还含有丰富的丙氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、胱氨酸、脯氨酸、酷氨酸、丝氨酸等据分析，氨基酸中的谷氨酸，不仅是人体一种重要的营养成分，而且是治疗肝病、神经系统疾病和精神病的常用药物，对肝病、精神分裂症、神经衰弱均有疗效。分类：1、必需氨基酸（essential amino acid）： 指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%37%。共有10种其作用分别是：赖氨酸：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化；色氨酸：促进胃液及胰液的产生；苯丙氨酸：参与消除肾及膀胱功能的损耗； 蛋氨酸（甲硫氨酸）：参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能； 苏氨酸：有转变某些氨基酸达到平衡的功能；异亮氨酸：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺；亮氨酸：作用平衡异亮氨酸；缬氨酸：作用于黄体、乳腺及卵巢。精氨酸：精氨酸与脱氧胆酸制成的复合制剂（明诺芬）是主治梅毒、病毒性黄疸等病的有效药物。组氨酸：人体虽能够合成精氨酸和组氨酸，但通常不能满足正常的需要，因此，又被称为半必需氨基酸。2、非必需氨基酸（nonessentialamino acid）：指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成，不需要从食物中获得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。核酸由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内、生物体内核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸，其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸，简称RNA和脱氧核糖核酸，简称DNA。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础，RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用，其中转移核糖核酸，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称mRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。核酸在实践应用方面有极重要的作用，现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变，白化病患者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酪氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程，使人们可用人工方法改组DNA，从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。核苷酸核苷中的戊糖5碳原子上羟基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。依磷酸基团的多少，有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。核苷酸在体内除构成核酸外，尚有一些游离核苷酸参与物质代谢、能量代谢与代谢调节，如三磷酸腺苷（ATP）是体内重要能量载体；三磷酸尿苷参与糖原的合成；三磷酸胞苷参与磷脂的合成；环腺苷酸（cAMP）和环鸟苷酸（cGMP）作为第二信使，在信号传递过程中起重要作用；核苷酸还参与某些生物活性物质的组成：如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。2.细胞的结构和功能细胞骨架是指真核细胞中蛋白纤维的网络结构。细胞骨架不仅在维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离；在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向运转。 细胞骨架在20世纪60年代后期才被发现。细胞学说细胞学说是 18381839 年间由德国植物学家施莱登 (Matthias Jakob Schleiden) 和动物学家施旺 (Theodor Schwann) 所提出，直到 1858 年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说。细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。这一学说的建立地推动了 生物学 的发展，并为辩证唯物论提供了重要的 自然科学 依据。革命导师 恩格斯 曾把细胞学说与能量守恒和转换定律、达尔文的自然选择学说等并誉为 19 世纪最重大的自然科学发现之一。细胞学说与新细胞学说之争十九世纪四十年代，苏联女学者 -勒柏辛斯卡娅宣布她创立了新细胞学说，指斥微尔和的学说是伪科学。勒柏辛斯卡娅1915年毕业于莫斯科医学院，十月革命后从事行政工作并讲授过组织学课程。到了晚年开始研究细胞的起源。她从63岁开始，以鸡蛋为材料，对蛋黄球转变为细胞的过程进行研究，宣称自己发现了鸡的卵黄球会发展成为鸡的内胚层细胞。这种见解在她之前也有人提出过，但从未被人证实过。尔后她又研究鲟鱼的卵细胞的发育过程，声称它们在发育过程中经历过无细胞核的阶段，而无核的卵细胞会发展成为有核的卵细胞。并于1945年出版了细胞起源于生活物质以及生活物质在有机体中的作用一书，总结了她的一系列新发现，宣告新细胞学说的诞生，以往细胞学说的不科学。勒柏辛斯卡娅新细胞学说一问世，便受到学术界和科学界的强烈反对，许多遗传学、组织学、细胞学与胚胎学的权威分别或联名写文章，对勒柏辛斯卡的工作进行了批评，指出其工作是不科学的。但是，由于当时苏联的某些领导机关利用行政手段进行干预，迫使这些科学家不得不放弃自己的学术见解，致使在1950年5月召开的关于细胞起源于非细胞生活物质问题的会议上一致赞同勒柏辛斯卡娅的理论和实验是重大的科学成就，还一致认为社会主义国家不应该有微耳和细胞学说的存在。1950年7月苏联科学院主席团和苏联医学科学院主席团作出联合决定，宣布勒柏辛斯卡娅的工作是伟大的成就，并号召生物学家和医学家沿着勒柏辛斯卡娅的研究方向前进。苏联部长会议也作出决定，授予勒柏辛斯卡娅斯大林奖金一等奖。曾批评过新细胞学说的科学家被迫纷纷作出检讨。但政治高压必竟压不出科学。新细胞学说没有一项得到实验的证实，是一种名副其实的伪科学。原核细胞原核细胞（procaryotic/prokaryotic cell）指没有核膜且不进行有丝分裂、减数分裂、无丝分裂的细胞。这种细胞不发生原生质流动，观察不到变形虫样运动。光合作用在细胞膜进行，没有叶绿体(chloroplast)、线粒体(mitochondrion)等细胞器(organelles)的分化，只有核糖体。由这种细胞构成的生物，称为原核生物，它包括所有的细菌和蓝藻类。即构成细菌和蓝藻等低等生物体的细胞。它没有真正的细胞核(nucleus),只有原核或拟核,所含的一个基因带(或染色体),是环状双股单一顺序的脱氧核糖核酸分子(circular DNA),没有组蛋白(histone)与之结合无核仁(nucleolus),缺乏核膜(nuclear envelope)。缺乏高尔基体(Golgi apparatus)、内质网(E.R.)、线粒体和中心体(centrosomes)等。转录和转译(transcription and translation)同时进行,四周质膜内含有呼吸酶。结构含有:荚膜(capsule)，细胞壁（murein cell wall），细胞膜(cell surface membrane)，脱氧核糖核酸分子(circular DNA), 中膜体（mesosome）或间体, thykoloid, 能源energy storage(e.g.glycogen), 核糖体（ribosome）,鞭毛(flagellum), pilli 等等。分类：根据外表特征，可把原核生物粗分为“三菌三体”6种类型，即细菌（狭义的）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。真核细胞在真核细胞的核中，DNA与组蛋白等蛋白质共同组成染色体结构，在核内可看到核仁。在细胞质内膜系统很发达，存在着内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等细胞器，分别行使特异的功能。真核生物包括我们熟悉的动植物以及微小的原生动物、单细胞海藻、真菌、苔藓等。真核细胞具有一个或多个由双膜包裹的细胞核，遗传物质包含于核中，并以染色体的形式存在。染色体由少量的组蛋白及某些富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白质构成。真核生物进行有性繁殖，并进行有丝分裂。也有些真核生物的细胞也能进行无丝分裂，如蛙的红细胞，人的肝脏细胞。细胞膜细胞膜(cell membrane)又称细胞质膜（plasma membrane）。细胞表面的一层薄膜。有时称为细胞外膜或原生质膜。细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂类、蛋白质和糖类组成。各成分含量分别约为50%、42%、2%8%。此外，细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能。因此细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的1530%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。流动镶嵌模型流动镶嵌模型认为：细胞膜结构是由液态的脂类双分子层中镶嵌可以移动的球形蛋白质而形成的。随着科学研究技术的不断创新和改进，流动镶嵌模型也逐步得到完善，是目前比较公认的膜结构模型。这一模型强调两点：膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向移动。膜蛋白分布的不对称性，球形蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌人或横跨脂双分子层。基本理论生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model)认为： 一、磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架，这个支架不是静止的。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水亲脂性的尾部相对朝向内侧。 二、球形膜蛋白分子以各种镶嵌形式与磷脂双分子层相结合，有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。另外，大多数膜蛋白分子是功能蛋白。 三、大多数蛋白质分子和磷脂分子都能够以进行横向扩散的形式运动，体现了膜具有一定的流动性。 四、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在细胞生命活动中具有重要的功能。例如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用；糖被与细胞表面的识别有密切的关系，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。膜蛋白主要有以下几种运动形式： 随机移动 有些蛋白质能够在整个膜上随机移动。移动的速率比用人工脂双层测得的要低。 定向移动 有些蛋白比较特别，在膜中作定向移动。例如，有些膜蛋白在膜上可以从细胞的头部移向尾部。 局部扩散 有些蛋白虽然能够在膜上自由扩散，但只能在局部范围内扩散。膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性，保证了生命活动的高度有序性。细胞壁细胞壁英文名（cellwall）原核生物和真核生物的结构和功能的基本单位。除病毒外，一切生物均由细胞构成，根据细胞内核结构分化程度的不同，细胞可以分为原核细胞和真核细胞两大类型。细胞壁（cellwall）是细胞的外层，在细胞膜的外面，细胞壁之厚薄常因组织、功能不同而异。植物、真菌、藻类和原核生物都具有细胞壁，而动物细胞不具有细胞壁。细胞壁本身结构疏松，外界可通过细胞壁进入细胞中。细胞壁的结构一般分下列三层:胞间层、初生壁和次生壁。新细胞壁的形成是在细胞分裂末期的赤道面上，分裂的母细胞先形成成膜体。在染色体分向两极时，高尔基器分离出的小泡与微管集合在赤道面上成为细胞板。新的多糖物质沉积在细胞板上就逐渐形成胞间层。其后细胞内合成一些纤维素组成微纤丝沉积在胞间层的两侧，就出现了初生壁。当细胞成熟停止生长以后，一层层新的纤维素和半纤维素以及木质素陆续添加在初生壁上，就建成了次生壁。初生壁每添加一层，微纤维排列的方向就可不同（纵向或横向），形成了不规则的交错网状，称为多网生长。这样加厚的结果，使整个植物体的机械支持有了基础植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素和果胶。真菌细胞壁中主要成分为几丁质。叶绿体大部分高等植物的叶绿体内类囊体紧密堆积。主要含有叶绿素、胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素的含量最多，遮蔽了其他色素，所以呈现绿色。主要功能是进行光合作用。叶绿体(chloroplast)存在于藻类和绿色植物中的色素体之一，光合作用的生化过程在其中进行。因为叶绿体除含黄色的胡萝卜素外，还含有大量的叶绿素，所以看上去是绿色的。用光学显微镜观察叶绿体，它的平面相多数为0.5微米大小的浓绿色粒状结构（基粒）。基粒的清晰程度和数量随植物和组织的种类及叶绿体的发育时期而不同，反映着内膜系统的分化程度。包着叶绿体的包膜由内外两层膜组成，对各种各样的离子以及种种物质具有选择透过性。在个体发育中叶绿体由原质体发育而来，原质体存在于根和芽的分生组织中，由双层被膜包围，含有DNA，一些小泡和淀粉颗粒的结构，但不含片层结构，小泡是由质体双层膜的内膜内折形成的。在有光条件原质体的小泡数目增加并相互融合形成片层，多个片层平行排列成行，在某些区域增殖，形成基粒，变成绿色原质体发育成叶绿体。在黑暗性长时，原质体小泡融合速度减慢，并转变为排列成网格的小管的三维晶格结构，称为原片层，这种质体称为黄色体。黄色体在有光的情况下原片层弥散形成类囊体，进一步发育出基粒，变为叶绿体。成熟叶绿体正常情况下一般不再分裂或很少分裂。在个体发育上，叶绿体来自前质体，由前质体发育成叶绿体，无光不能形成叶绿素。线粒体线粒体 (mitochondrion) 在各种细胞器中具有特殊性。因其含有核糖体且自身带有遗传物质。线粒体DNA是环状的，且有一些和标准真核生物遗传密码不同的变化。这些特性导致了内共生学说线粒体起源于内共生体。这种被广泛接受的学说认为，原先独立生活的细菌在真核生物的共同祖先中繁殖，形成今天的线粒体。除精子细胞外，人身体所有细胞里面都有线粒体，但只有女性的线粒体基因能随其卵子遗传给后代。男人线粒体只伴随此男人生活一生，然后终结，不能遗传给后代。mtDNA表现为母系遗传。mtDNA结构类型是反映母系脉络的重要指标。通过检测现代人mtDNA，能弄清各民族、各地人的母系血缘关系。通过检测古尸线粒体，可弄清历史上各个民族间的母系血缘关系、历史故事、迁徙路线、名人民族、身份。母亲给儿女贡献了50%的遗传基因，对儿女遗传特性有着和父亲一样的影响力。 古代一夫多妻，有时抢掠战败民族女性为妻为妾。胜族由于不适应异族地区气候地理条件，一般打完胜仗带着抢来的妾返回祖籍。异族妻妾生育的孩子虽有一半异族基因，但文化上被视作其父民族的人。儿子长大后继续到异族领地抢掠妻妾，生育的孙子辈已有75%异族血统，但仍被视作属于其爷爷民族的人。虽然孙子的Y染色体仍然和爷爷的一样类型，但其母系线粒体mtDNA，以及身体常染色体已和其爷爷的大不相同。如此不断循环，导致文化虽然还是祖先的，但若干代后民族人口的基因已发生很大改变。因此，母系线粒体mtDNA结构类型比父系Y染色体更能反映一个民族、地区人的遗传特性。在多数细胞中，线粒体均匀分布在整个细胞质中,但在某些些细胞中，线粒体的分布是不均一的，有时线粒体聚集在细胞质的边缘。在细胞质中，线粒体常常集中在代谢活跃的区域,因为这些区域需要较多的ATP，如肌细胞的肌纤维中有很多线粒体。另外，在精细胞、鞭毛、纤毛和肾小管细胞的基部都是线粒体分布较多的地方。线粒体除了较多分布在需要ATP的区域外，也较为集中的分布在有较多氧化反应底物的区域,如脂肪滴,因为脂肪滴中有许多要被氧化的脂肪。细胞必须有能量的供给才会有活性，线粒体就是细胞中制造能量的器官，科学界也给线粒体起了一个别名叫做“power house”，即细胞的发电厂。一个细胞内含有线粒体的数目可以从十几个到数百个不等，越活跃的细胞含有的线粒体数目越多，如时刻跳动的心脏细胞和经常思考问题的大脑细胞含有线粒体的数目最大，皮肤细胞含有线粒体的数目比较少。科学家发现农民皮肤细胞的线粒体因常年在室外劳动受到损伤的程度远远高于其他室内职业者，线粒体受到损伤，细胞就会缺乏能量而死亡。我们的面部常年暴露在外，时时刻刻都在经受风吹雨打和各种污染颗粒的侵袭，因此面部细胞经常是因为过度的磨难而早夭。线粒体一般呈粒状或杆状，但因生物种类和生理状态而异，可呈环形，哑铃形、线状、分杈状或其它形状。属于亚显微结构,普通光学显微镜一般无法看到，在光学显微镜下观察，线粒体大多数呈椭球形.主要化学成分是蛋白质和脂类保持线粒体完好无损就是保持了细胞的活力，拥有健康的肌肤细胞就是留住了青春。这个道理只有细细的品味，才能从中受益。皮肤细胞的新陈代谢就是自然的皮肤更新过程，新陈代谢旺盛细胞更新速率就快，总有一些新生的细胞出现在脸上，才有美丽青春的魅力。内质网内质网是细胞内的一个精细的膜系统。是交织分布于细胞质中的膜的管道系统。两膜间是扁平的腔、囊或池。内质网分两类，一类是膜上附着核糖体颗粒的叫粗糙型内质网，另一类是膜上光滑的，没有核糖体附在上面，叫光滑型内质网。粗糙型内质网的功能是合成蛋白质大分子，并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞，粗糙型内质网便发达。在神经细胞中，粗糙型内质网的发达与记忆有关。光滑型内质网的功能与糖类和脂类的合成、解毒、同化作用有关，并且还具有运输蛋白质的功能。高尔基体高尔基体（Golgi apparatus，Golgi complex） 亦称高尔基复合体、高尔基器。是真核细胞中内膜系统的组成之一。为意大利细胞学家高尔基Golgi于1898年首次用银染方法在神经细胞中发现。是由光面膜组成的囊泡系统，它由扁平膜囊（saccules）、大囊泡（vacuoles）、小囊泡（vesicles）三个基本成分组成。高尔基体是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形，凸出的一面对着内质网称为形成面（forming face）或顺面（cis face）。凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature face）或反面（trans face）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡，在具有极性的细胞中，高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中。高尔基体的主要功能将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。当形成的分泌泡自高尔基囊泡上断离时，分泌泡膜上带有高尔基囊膜所含有的酶,还能不断起作用，促使分泌颗粒不断浓缩、成熟，最后排出细胞外。最典型的，如胰外分泌细胞中所形成的酶原颗粒。放射自显影技术证明，高尔基体自身还能合成某些物质,如多糖类。它还能使蛋白质与糖或脂结合成糖蛋白和脂蛋白的形式。在某些细胞(如肝细胞)，高尔基体还与脂蛋白的合成、分泌有关。高尔基体还有其他功能,如在某些原生动物中,高尔基体与调节细胞的液体。核糖体核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particle)，核糖体无膜结构，主要由蛋白质（40%）和RNA（60%）构成。按核糖体存在的部位可分为三种类型:细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。按存在的生物类型，可分为两种类型：真核生物核糖体和原核生物核糖体。按在细胞中的分布分类，可分为游离核糖体和附着核糖体。游离核糖体位于细胞质基质中，主要合成胞内蛋白。附着核糖体主要附着在糙面内质网上，负责合成外运蛋白。 液泡液泡是植物细胞质中的泡状结构。幼小的植物细胞（分生组织细胞），具有许多小而分散的液泡，在电子显微镜下才能看到。以后随着细胞的生长，液泡也长大，互相并合，最后在细胞中央形成一个大的中央液泡，它可占据细胞体积的90以上。这时，细胞质的其余部分，连同细胞核一起，被挤成为紧贴细胞壁的一个薄层。有些细胞成熟时，也可以同时保留几个较大的液泡，这样，细胞核就被液泡所分割成的细胞质索悬挂于细胞的中央。具有一个大的中央液泡是成熟的植物生活细胞的显著特征，也是植物细胞与动物细胞在结构上的明显区别之一。液泡的功能主要是调节细胞渗透压，维持细胞内水分平衡，积累和贮存养料及多种代谢产物。液泡膜具有特殊的选择透性，使液泡具有高渗性质，引起水分向液泡内运动，对调节细胞渗透压、维持膨压有很大关系，并且能使多种物质在液泡内贮存和积累。贮存和积累在液泡中的物质包括糖、蛋白质、磷脂、单宁、有机酸、植物碱、色素和盐类等。具体情况因植物种类、器官组织部位，成熟程度等的不同而异。例如，海带中积累有大量的碘，柑桔中富含柠檬酸、茶叶有丰富的单宁、甘蔗和甜菜中含糖量高，幼果中通常含有较多的酸，成熟果实中糖分较高等。存在于液泡中的花色素，使花瓣、果实等呈现红色、蓝色、紫色等各种颜色。因液泡的推挤而贴近细胞壁的原生质成一薄层，有利于细胞内外物质的交换。近代研究表明，液泡是一个很重要的细胞器，在植物细胞生命活动中具多方面作用。胞质中过剩的中间产物被液泡吸收和贮存，可保证胞质pH值的稳定，解除部分有毒物质的毒害；当胞质中需要某些物质时，又能及时提供，对保持细胞生物合成原料的稳定供应有一定意义。液泡是汇集和输出无机离子的场所，也是一个磷酸盐库。液泡膜上的ATP酶起着离子泵的作用。液泡中所含的酸性磷酸酶等水解酶，参与物质贮存、分解以及细胞分化等重要生命活动。在电镜下观察经冰冻蚀刻处理的薄壁细胞，其液泡中有线粒体、质体和内质网的片段，认为可能是被液泡吞噬进去的衰老细胞器，经水解酶分解后，可用作组建新细胞器的原料。由此表明，液泡也是一个具有溶酶体性质的细胞器。中心体中心体是细胞中一种重要的无膜结构的细胞器，每个中心体主要含有两个中心粒。它是细胞分裂时内部活动的中心。动物细胞和低等植物细胞中都有中心体。它总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体。在电子显微镜下可以看到，每个中心体含有两个中心粒，这两个中心粒相互垂直排列。周围物质的精确成分至今尚不清楚，微管并非直接从中心粒组装，更直接具有微管组织中心作用的是中心粒周围物质，微管是从这部分物质生长出来的。中心粒是直径0.2微米，长0.4微米的圆筒状小体，筒壁由9组对径向成45度倾斜排列的三联体微管围成。在动物细胞中，中心粒随细胞周期完成其本身的发育周期，G1晚期，两个中心粒稍微分开，于S期，在每个母中心粒旁与其垂直的方向长出一个子中心粒，子中心粒不断延长，在G2期，每个中心体内含有两对中心粒，在有丝分裂早期，中心体分成两部分，各自形成两个中心体，并从其周围发出微管形成星状体，星状体不断向两极移动，形成纺锤体的两极。经过有丝分裂期，每个子细胞的中心体各获得一对中心粒。 中心体一般位于细胞核旁，高尔基区中央。在细胞分裂前，中心体完成自身复制成两个，然后分别向细胞两极移动；到中期时，两个中心体分别移到细胞两极；到细胞分裂后期、末期，随细胞的分裂分配到两个子细胞中。而且，绝大多数动物细胞的中心是细胞核区，而中心体只是位于细胞核一侧的高尔基区的中央。在高等动物细胞中，中心体复制由4个阶段组成：（1）中心粒分裂；（2）中心粒复制；（3）中心体分裂；（4）子代中心体分离。 中心体是细胞中的一个较小的细胞器。作为主要的微管组织中心（MTOC），在间期细胞及有丝分裂期的细胞中起着重要的作用。当中心体功能障碍时，可能引起染色体的分裂异常，并导致恶性肿瘤的发生。本文简要介绍了中心体的结构、功能，纺锤体装配检测点的调节机制，中心体复制及触发，中心体复制与细胞周期的关系，中心体蛋白，中心体异常以及可能的原因，并对其未来的研究和在临床上的应用进行了展望。 一个世纪以来，中心体这一微小的细胞器对生物学家来说一直是一个迷。中心体虽然很小且不引人注目，但是它却在细胞中起着重要的作用。其中一个重要的功能是构成有丝分裂纺锤体。纺锤体微管和动力微管在细胞分裂时牵引染色体到细胞两极，使每一子代细胞都具有完整的染色体。如果没有中心体，细胞将不可能进行正常分裂。越来越多的研究结果表明，当中心体功能障碍时，有可能引起癌症，至少部分癌症是因为中心体功能障碍导致染色体异常而引起。溶酶体溶酶体（lysosomes）真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，直径约0.0250.8微米；内含多种水解酶，专司分解各种外源和内源的大分子物质。1955年由比利时学者CRde迪夫等人在鼠肝细胞中发现。已发现溶酶体内有50余种酸性水解酶（至2006年），包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酯酶及硫酸脂酶等。这些酶控制多种内源性和外源性大分子物质的消化。因此，溶酶体具有溶解或消化的功能，为细胞内的消化器官。溶酶体的酶有3个特点：(1)溶酶体膜蛋白多为糖蛋白，溶酶体膜内表面带负电荷。所以有助于溶酶体中的酶保持游离状态。这对行使正常功能和防止细胞自身被消化有着重要意义；(2)所有水解酶在pH值5时左右活性最佳，但其周围胞质中pH值为7.2。溶酶体膜内含有一种特殊的转运蛋白，可以利用ATP水解的能量将胞质中的H+（氢离子）泵入溶酶体，以维持其pH5；(3)只有当被水解的物质进入溶酶体内时，溶酶体内的酶类才行使其分解作用。一旦溶酶体膜被损，水解酶逸出，导致细胞自溶。根据内含物和形成阶段的不同，溶酶体可分为两大类，具有均质基质的颗粒状溶酶体称为初级溶酶体（primary lysosome），含有复杂的髓磷脂样结构的液泡状溶酶体称为次级溶酶体（secondary lysosome）。次级溶酶体（消化泡）是由初级溶酶体与细胞吞噬作用所产生的吞噬体相互融合而成的，并且是已供给水解酶的溶酶体。在次级溶酶体中含有摄食的物质，并对其进行消化。消化后所残留的未消化物称为残余小体。一般认为，残余小体在变形虫等细胞中被排出细胞之外，但在其他细胞中，则长期留在细胞中，而成为细胞衰老的原因。关于溶酶体的类型和命名，有新提法。有研究资料表明，根据溶酶体的形成过程和功能，把溶酶体命名为前溶酶体(endolysosome)和溶酶体。内吞体与高尔基体的转运小泡融合成前溶酶体，它从高尔基体转运小泡接受了新合成的水解酶和溶酶体膜蛋白，并开始水解内吞的物质。当前溶酶体失去明显的内吞体膜成分，pH再进一步降低，即成为溶酶体。吞噬体与前溶酶体或溶酶体融合成吞噬溶酶体；自噬体与前溶酶体或溶酶体融合形成自噬溶酶体。吞噬溶酶体和自噬溶酶体将物质水解成小分子物质，被细胞吸收，还残留一些不被消化和吸收的物质称为残质体。经出胞作用排出细胞，但大部分残质体留在细胞内，如脂褐色素、老年斑即是这种色素的沉积。溶酶体的功能有二：一是与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子，残渣通过外排作用排出细胞；二是在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉，这是机体自身重新组织的需要。 溶酶体的主要作用是消化作用，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。 细胞内消化：对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就更为重要了。 细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。 自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。 防御作用：如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。 参与分泌过程的调节，如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。 形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子。2 所有白细胞均含有溶酶体性质的颗粒，能消灭入侵的微生物。然而，也有一些病源菌（如麻风杆菌、结核杆菌等）能耐受溶酶体酶的作用，因而能在巨噬细胞内存活。溶酶体在病理过程中也有重要意义。由于肺巨噬细胞吞噬吸入的硅或石棉粉尘，引起溶酶体破裂和水解酶的释放，刺激结缔组织纤维的增加，导致硅肺的发生。组织缺氧（如心肌梗死）也可造成溶酶体的急性释放，使血液中有关酶的浓度迅速增高。细胞核细胞核(nucleus)是细胞中最大、最重要的细胞器（初中老教材认为细胞核不是细胞器，大学细胞生物学则认为是细胞器），它是由核膜（nuclear membrane）、核骨架（nuclear scaffold）、核仁(nucleolus) 几部分组成。细胞核主要分布于绝大多数真核生物细胞中；但是有的真核细胞中也没有细胞核，如哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管细胞等极少数的细胞。有的细胞中含有多个细胞核，植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫等原生动物，人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。核基质是核中除染色质与核仁以外的成分，包括核液与核骨架两部分。核液含水、离子、在HE酶类等无机成分；核骨架（nuclear skeleton)是由多种蛋白质形成的三维纤维网架，并与核被膜核纤层相连，对核的结构具有支持作用。它的生化构成与其它可能的作用沿在研究中。核膜核膜是由通过一个宽度为2040 nm的间隙分开的脂双层所组成的双层膜。核外膜与细胞的内质网是连贯的，有时网上散布着核糖体。在核孔处，核外膜与核内膜彼此相连。有时，外膜与内质网的一部分相连接。核膜的这种基本结构，可因生物种类的不同而异。例如，绿藻类的角丝鼓藻只有一层核膜，但在变形虫和某种脊椎动物的细胞中，在核膜内侧则有第三层膜结构，即呈三层结构。另外，涡鞭虫类中的夜光虫有双层膜结构，但核膜上无核孔。核膜对核内外物质的交通有高度选择性，离子和小分子的通透是由核膜调节的，而核酸、蛋白质大分子的通透则是由核孔复合体的选择通透性控制的。如果把原来存在于核内的蛋白质（如组蛋白、RNA 聚合酶等）注射到细胞质内，便能浓集到核内；而非核内蛋白，分子量超过 60000就很难通过核膜进入核内。推测核内蛋白质分子结构上可