细胞形态结构.ppt

第二章细胞形态结构 一 细胞大小 形状 数目 二 细胞结构 三 生物膜 四 物质穿膜运动 五 细胞连接 一 细胞大小 形状 数目 1 细胞大小 大多数细胞直径在10 100 m 细菌直径一般1 2 m 支原体 最小的细胞 直径100nm 鸵鸟卵细胞 最大的细胞 直径7 8cm 球形或近似球形 某些卵细胞 纺锤体形 梭形 平滑肌细胞 扁平状 人的表皮细胞 纤维状 葡萄中的分隔纤维细胞 其它形状 人的红细胞 神经细胞 精子细胞 鞭毛虫 变形虫 2 细胞形状 3 数目 多细胞生物体积的增大 可以通过细胞体积的增大 也可以通过细胞数目的增多 但主要还是靠细胞数目的增多 一般情况下 多细胞生物的细胞数目与生物体的大小成正比 二 细胞结构 一 原核细胞 细菌 蓝藻 没有成形的细胞核 也没有内质网 高尔基体 线粒体 叶绿体等细胞器 二 真核细胞 1 细胞膜 1 结构 2 功能 3 细胞膜与癌 2 细胞壁 大多数原核生物 真菌和植物细胞的质膜外面 都有细胞壁 这里主要介绍植物细胞的细胞壁 1 结构 胞间层 位于两个相邻细胞之间 主要成分是果胶 主要作用是把两个细胞粘合在一起 在细胞分裂中最早形成 幼稚期细胞的细胞壁中只有胞间层 初生壁 位于胞间层内侧 由原生质体所产生 主要成分是纤维素 同时也含有其它一些多糖和Pr 初生壁薄而有弹性 能随细胞的生长而扩大 次生壁 位于初生壁内侧 主要成分是纤维素 有的还含有木质素或木栓质 纹孔 胞间连丝 支持和保护 防止细胞吸胀而破裂 维持细胞正常形态 某些结构有利于物质运输 2 细胞壁的功能 3 细胞核 1 数量 2 形状 通常与细胞形状有一定关系 3 位置 4 结构 包括核被膜 核仁 核质 染色质等 核被膜 染色质 组蛋白 与DNA非特异性结合 富含Lys和Arg 包括H1 H2A H2B H3 H4这样5种 其中 H2A H2B H3 H4非常保守 尤其是H3 H4 是所有已知Pr中最保守的 非组蛋白 与染色质上特定的DNA序列相结合的Pr 又称序列特异性DNA结合蛋白 组蛋白和非组蛋白 核小体 结构要点 A 每个核小体单位包括200个碱基对 bp 左右的DNA和一个组蛋白八聚体 以及1分子的H1组蛋白 B 组蛋白八聚体构成核小体的核心结构 分子量约为1 105 由H2A H2B H3 H4各2分子所组成 C 146bp的DNA链围绕组蛋白八聚体1 75圈 H1组蛋白在核小体核心颗粒以外再结合20bp的DNA链 锁住核小体的进出端 起稳定核小体的作用 并促进各核小体的聚拢 这样 包括H1组蛋白和166bp的DNA链在内的核小体结构又称染色质小体 D 两个相邻核小体之间以连接DNA相连 不同物种变化值为0 80bp不等 核仁 结构 A 纤维中心 含rDNA 合成rRNA的DNA片段 RNA聚合酶 合成rRNA所需 转录因子 是rRNA基因的存储位点 B 致密纤维组分 含高密度rRNA和一些特异性结合蛋白 是初始rRNA首先出现的位点 C 颗粒组分 是核仁的主要结构 由核糖核蛋白颗粒构成 是核糖体亚单位成熟和存储的位点 核基质 核骨架 概念 指细胞核内除核被膜 染色质和核仁以外的精细网架体系 主要成分是Pr 也含有少量RNA 功能 A 真核细胞内的DNA复制可能要依靠核骨架作为空间支架 DNA复制起点永久性地结合在核骨架上 B 参与基因的选择性表达 某些正在活跃转录的基因优先与核骨架结合 4 细胞质和细胞器 每个核糖体由大 小2个亚基组成 原核细胞的核糖体为70S型 包括50S和30S两个亚基 真核细胞的核糖体为80S型 包括60S和40S两个亚基 核糖体合成Pr的 信号假说 认为所有Pr的合成最初都在游离核糖体上开始进行 但运输到细胞外的Pr在合成时 先形成一段由几个aa组成的疏水性 信号肽 核糖体在信号肽引导下附着到糙面内质网上 信号肽进入内质网膜的脂双层中 此时 核糖体继续合成肽链 新合成的肽链在信号肽引导下穿过内质网膜 进入内质网腔 然后信号肽在内质网腔内特异性酶的作用下被分解 合成的Pr分子就留在内质网腔中 并运送到光面内质网中 由内质网膜包围成小泡 移向高尔基体 并在高尔基体中进一步加工 最后通过高尔基体产生的分泌泡运输到细胞外 3 高尔基体 电镜下 高尔基体是由单层膜围成的扁平囊 大泡和小泡所组成 高尔基体的功能与细胞内一些分泌物的储存 加工和运输出细胞有关 它是细胞分泌物最后加工和包装的场所 溶酶体含40种以上的水解酶 刚从高尔基体产生的溶酶体叫初级溶酶体 它与食物泡融合后 就形成次级溶酶体 功能 总的功能是细胞内消化 具体而言 C 清除无用的生物大分子 衰老的细胞器以及受伤 衰老和死亡的细胞 有利于细胞更新 5 线粒体 由双层膜围成的囊状细胞器 是细胞内产生ATP的重要部位 被称为细胞内的动力工厂或能量转换器 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所 其主要功能是提供TCA循环 电子传递以及能量转换的场所 把有机物氧化分解产生的能量转移到ATP中 6 质体 植物细胞所特有 包括 结构 双层膜 内部是一个由扁平囊状结构 即类囊体所形成的复杂膜系统 类囊体有规则地堆叠 形成基粒 基粒之间还有类囊体相互连接 称基质类囊体 类囊体上存在一系列与光合作用相关的色素和电子传递链 基质中含有少量DNA RNA和核糖体 以及一些酶和光合作用产物 淀粉粒 能自己合成某些Pr 但大部分Pr靠细胞质中的核糖体合成 线粒体和叶绿体都有自己的DNA RNA和核糖体 具有相对独立的遗传功能 共同决定着细胞质的遗传 7 微体 单层膜 结构与溶酶体相似 过氧化物酶体 由糙面内质网芽生而来 含一些氧化酶和H2O2酶 乙醛酸循环体 植物细胞所特有 常见于富含脂类的细胞中 能将脂类物质转化为糖 供植物早期生长所需 9 细胞骨架 细胞质基质并非匀质液体 它含有维管 微丝 中间纤维所组成的网络支架 称细胞骨架 有利于维持细胞形态 细胞分裂时的纺锤体即由微管形成 某些药剂如秋水仙素 能阻断微管蛋白形成微管 从而抑制纺锤体形成 使细胞分裂停留在中期 染色体数加倍 常用于育种 类似药物长春花碱 可用来抑制癌细胞生长 微丝 直径4 7nm 由肌动蛋白所组成 也叫肌动蛋白丝 主要作用是参与细胞运动 细胞松弛素B可抑制微丝形成 鬼笔环肽可抑制微丝解体 三 生物膜 鞭毛和纤毛的基部与细胞质中的基粒相连 基粒也由微管构成 9 3 0型 通过鞭毛和纤毛摆动 可实现细胞或周围物质的移动 各种细胞器的膜 核膜 质膜 统称生物膜 其分子结构非常相似 主要都是由脂类和Pr所组成 1 总体结构 生物膜的骨架是磷脂双分子层 脂双层 在水溶液中 磷脂分子的亲水端一致朝外 疏水端埋在内部 只允许某些小分子物质自由通过 而一些大分子物质要借助特殊的方式才能选择性透过 脂类分子之间镶嵌着形态 结构 功能各异的Pr 生物膜上往往还存在一些糖类 常与Pr结合成糖蛋白 或与脂类结合成糖脂 流动镶嵌模型 1972 S J Singer和G L Nicolson 要点 1 磷脂排成双分子层 构成膜的骨架 双分子层中每个磷脂分子都可以自由地横向移动 从而使双分子层具有流动性 2 膜Pr为球Pr 可从脂双层的两个侧面嵌入或穿透脂双层 或位于脂双层表面 膜Pr也可以在脂双层中横向移动 该模型强调了生物膜的流动性和膜Pr分布的不对称性 2 脂双层 脂类一般占生物膜总重的40 50 所含脂类 磷脂 主要 胆固醇 只存在于动物细胞的生物膜上 糖脂等 4 膜糖 只存在于细胞膜外侧 而细胞膜内侧和细胞器的膜上没有糖类 膜糖主要以糖蛋白形式存在 少数以糖脂形式存在 膜糖的主要功能是参与细胞识别 2 扩散类型 3 主动运输 1 概念 指细胞膜通过某种耗能过程 将某种物质由低浓度一侧移向高浓度一侧的过程 即逆浓度梯度的转运 2 特点 需要载体 需要耗能 逆浓度梯度运输 五 细胞连接 植物细胞之间通过细胞壁相互粘连 相邻细胞之间通过质膜形成胞间连丝 可使水和其它一些小分子物质从一个细胞进入另一个细胞 在动物体内 紧密排列的细胞之间也可以细胞膜分化 形成特定的连接 称细胞连接 主要包括3种类型 2 紧密连接 相邻细胞之间通过特殊的跨膜蛋白成串排列 使细胞膜紧密靠拢 不留空隙 物质不能通过 这种坚固的细胞连接叫紧密连接 它使胞外物质只能通过细胞膜进行运输 而不能从细胞之间通过 细胞膜的功能 物质跨膜运输 半透性 选择透过性 细胞膜可以通过扩散 渗透 主动运输 内吞 外排等方式 使细胞内外进行物质交换 信息传递 细胞膜上存在一些受体 有些受体能与激素结合 参与激素的作用 有些受体能与抗原结合 参与免疫反应 有些受体与其它细胞表面的特异性物质结合 参与细胞识别 细胞识别 细胞识别是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相互作用 导致细胞内一系列生理生化反应 最终表现为细胞整体的生物学效应的过程 即细胞之间的认识和鉴别 返回 核被膜 返回 核骨架 返回 生物膜结构 返回 原核细胞 细菌模式图 动物细胞模式图 植物细胞模式图 磷脂 磷脂性质 磷脂是双极性分子 在水环境中自发形成的双分子层或脂质体 是水溶性分子难以通过的天然屏障 脂质体 膜蛋白 膜蛋白 与磷脂双分子层结合 执行各种功能 分为 运输载体酶受体蛋白连接蛋白 膜脂的运动 膜蛋白的运动 膜蛋白分布不对称 内质网 糙面内质网 光面内质网 信号假说