生物奥赛普生第二讲

细胞的结构与功能 生物奥赛辅导 2 真核细胞构成真核生物的细胞称为真核细胞 具有典型的细胞结构 有明显的细胞核 核膜 核仁和核基质 遗传信息量大 并且有特化的膜相结构 真核细胞的种类繁多 既包括大量的单细胞生物和原生生物 如原生动物和一些藻类细胞 又包括全部的多细胞生物 一切动植物 的细胞 真核细胞的主要特点是以生物膜为基础进一步分化 使细胞内部产生许多功能区室 它们各自分工负责又相互协调和协作 一 细胞核 核膜是双层膜结构 构成 双层核膜 核孔复合体外核膜 外核膜上常常附有核糖体 且常常与粗面内质网相连通 核周间隙 核周池 两层膜之间宽10 50nm 与内质网腔相通 核纤层 位于内核膜的内表面的纤维网络 核纤层由纤维状的蛋白质组成 可支持核膜 保持细胞核的形态 核孔复合体 核孔复合体 NPC 是指镶嵌在核孔上的复杂结构 由至少50种不同的蛋白质组成 并与核纤层紧密结合 组成核孔复合体的蛋白质统称为核孔蛋白 染色质 常染色质 指核内折叠压缩程度低 处于伸展状态 着色浅的染色质异染色质 指核内折叠压缩程度高 处于聚缩状态 着色深的染色质 常附着在内核膜上 异染色质又被分为 结构异染色质和兼性异染色质 兼性异染色质 原来的常染色质聚缩 并丧失基因转录活性 变为异染色质 巴氏小体 barrbody 雌性哺乳动物细胞中一条异染色质化的X染色体 巴氏小体 人的胚胎发育到16天以后 出现巴氏小体 因此检测羊水中胚胎细胞的巴氏小体可以预测胎儿的性别 barrbody 20世纪70年代以前人们对染色质的认识是蛋白包裹在DNA外面形成的纤维结构 20世纪70年代之后人们通过酶切降解和电镜观察到核小体是染色质的基本结构单位 提出了染色质机构的 串珠 模型 核小体核小体由166bpDNA和5种蛋白结合而成 其中4种蛋白 H2A H2B H3 H4 各两分子形成八聚体 构成核心颗粒 约146bpDNA分子螺旋在核心颗粒表面缠绕1 75圈 蛋白H1在核心颗粒外额外结合20bp的DNA 锁住核小体DNA的进出口 起稳定核小体结构的作用 相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接DNA 连接DNA 染色体包装的结构模型人体每个细胞所含的DNA约6 109bp 分布在46条染色体中 总长2米 平均每条染色体的DNA长约5厘米 而细胞核的直径只有5 8微米 这就意味着从染色质DNA包装成染色体要压缩万倍 染色质螺旋盘绕 染色质进一步螺旋盘绕 染色体 压缩7倍 压缩6倍 压缩40倍 压缩5倍 核仁 1 核仁见于间期的细胞核内 呈圆球形 一般1 2个 主要功能是形成rRNA和组装核糖体2 一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁 反之核仁很小 如分泌细胞 卵母细胞 其核仁较大 可占总核体积的25 3 核仁在分裂前期消失 分裂末期又重新出现 4 核仁中编码rRNA的DNA称为rDNA rDNA一般成簇分布在不同的染色体上 这些含rDNA的区域称为核仁组织区 NOR 人的核仁组织区位于10个染色体的一端 所以新产生的核仁可多达10个 但是很小 很快就融合成1个大的核仁 线粒体 粒状或杆状 分为外膜 内膜 膜间隙和基质四部分 二 线粒体和质体 1 外膜 40 的脂类和60 的蛋白 厚约6nm 2 内膜 蛋白质的含量高 占80 厚约6 8nm 内膜向线粒体内室褶入形成嵴 在内膜和嵴上有许多排列规则的带柄的球状小体 称为ATP合酶 每个线粒体约有104 105个 3 膜间隙 是内外膜之间的腔隙 宽约6 8nm 4 基质 为内膜和嵴包围的空间含有DNA 核糖体 RNA 酶等 质体 植物细胞中由双层膜包围的具有光合作用和贮藏功能的细胞器质体是植物细胞中特有的结构 根据质体内所含色素的不同 可将质体分为白色体 有色体和叶绿体 三种质体不但来源相同 且结构相似 都含有少量的遗传物质DNA和RNA 能够进行自我复制 三种质体在一定的条件下 还可以发生相互转化 白色体 不含色素 有储存淀粉 蛋白质和油滴的作用 根据贮藏物质可分为 造粉体 贮藏淀粉 造蛋白体 贮藏蛋白质 油质体 贮藏脂质 有色体 只含叶黄素和胡萝卜素 有色体多存在于果实 花瓣或植物体的其他部分 如胡萝卜的根 西红柿 红辣椒及一些花瓣 叶绿体 含有叶绿素和类胡萝卜素 主要存在于植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞里 是进行光合作用合成有机物的场所 叶绿体是植物细胞中最重要的一种质体 叶绿体 由叶绿体膜 类囊体和基质3部分组成 1 叶绿体膜双层膜组成 膜间为10 20nm的膜间隙2 类囊体 是单层膜围成的扁平囊基粒 扁平小囊堆叠而成基粒类囊体 组成基粒的类囊体基质类囊体 连接基粒的没有堆叠的类囊体3 基质主要成分包括 DNA RNA 核糖体等 三 内质网 ER 定义 是由封闭的膜系统及其围成的腔形成相互沟通的网状结 约占细胞总膜面积的一半分类 分为粗面型内质网 RER 和光面型内质网 SER RER有核糖体附着 SER无核糖体附着 ER的功能 功能 1 参与蛋白质的合成 粗面内质网 a 向细胞外分泌的蛋白 如抗体 激素 b 膜蛋白 细胞膜 内质网 高尔基体 溶酶体膜上的蛋白质 C 溶酶体的各种水解酶d 需要进行修饰的蛋白 如糖蛋白 蛋白质的修饰与加工 包括糖基化 羟基化 酰基化 有机或无机含氧酸分子中去掉羟基后 剩下的原子团统称为酰基 等 其中最主要的是糖基化 几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化 糖基化的作用 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用 赋予蛋白质传导信号的功能 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠 2 内质网的其它作用 光面内质网 1 合成磷脂 胆固醇等膜脂 合成后以出芽的方式转运至高尔基体 溶酶体和质膜上2 参与固醇类激素的合成3 使糖磷酸酯 葡糖6 磷酸 水解 释放糖至血液中 糖原水解的第一个产物是糖磷酸酯 膜对磷酸化的糖是高度不通透的 葡糖6 磷酸只有在去磷酸化以后才能通过质膜 进入血液 4 解毒 肝细胞光面内质网能合成一些酶 用以清除脂溶性的废物和代谢产生的有害物质 四 核糖体核糖体是一种无膜的细胞器 直径约25nm 主要成分是蛋白质与RNA 核糖体的RNA称为rRNA 约占60 蛋白质约占40 蛋白质分子主要分布在核糖体的表面 而rRNA则位于内部 二者靠非共价键结合在一起 分为附着核糖体和游离核糖体 Howanucleolusisorganized 核仁组成成分包括rDNA rRNA和核糖核蛋白 核仁是rRNA基因存储 rRNA合成 加工以及核糖体亚单位的装配场所 功能 核糖体是蛋白质合成的场所核糖体往往并不是单个独立地执行功能 而是由多个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽键的合成 这种具有特殊功能与形态的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体 五 高尔基体 结构特点 高尔基体呈弓形或半球形 凸出的对着内质网或细胞核的一面称为形成面 顺面 凹进的对着质膜的一面称为成熟面 反面 1 顺面膜囊功能 接受囊泡并对其中的内容物分类后 大部分被送入中间膜囊 小部分再运回内质网 2 中间膜囊功能 多数糖基化修饰 糖脂的形成 3 反面膜囊功能 主要参与蛋白质的分类与包装 少数蛋白质的修饰 主要功能 功能总结 1 参与细胞分泌活动 RER上合成蛋白质 进入ER腔 运输小泡 进入高尔基体中加工 分类 包装后 形成运输小泡 与质膜融合 排出2 蛋白质的糖基化3 参与植物细胞壁的形成 合成纤维素和果胶 4 参与形成溶酶体 1 定义 是单层膜围绕 内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器 直径约0 2 0 5微米 注意 溶酶体具有异质性 指不同溶酶体的形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同 2 成分 a 膜上有质子泵 借助水解ATP释放的能量将H 泵入溶酶体 使其PH值降低 维持酸性环境b 膜蛋白高度糖基化 可能有利于防止自身膜蛋白降解c 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运 六 溶酶体 分类 根据完成完成其生理功能的不同阶段 1 初级溶酶体 有多种酸性水解酶 但没有活性 反应的最适PH值为5左右 2 次级溶酶体 是正在进行消化作用的溶酶体 内含水解酶和相应的底物 可分为自噬溶酶体和异噬溶