细胞质

医学生物学教研室,细 胞 质,医学生物学与遗传学教研室,细胞质概述,细胞质（cytoplasm）是细胞膜内、细胞核之外的区域 ,主要由各种细胞器、细胞基质和细胞骨架构成。,医学生物学与遗传学教研室,细胞质基质：又称透明质或细胞液，是指细胞质中除细胞器和内容物以外的呈均质半透明的液态胶体状物质，简称基质。内含物：是细胞生命活动中的代谢产物或营养物。细胞器：是细胞质中具有一定形态、结构特征，并执行一定功能的小器官。分为膜性细胞器和非膜性细胞器。,医学生物学与遗传学教研室,主要内容：,细胞质,细胞骨架,内质网,线粒体,过氧化氢体,高尔基复合体,溶酶体,核糖体,医学生物学与遗传学教研室,内质网是由一层单位膜构成的相互连通的网状系统。分类： 粗面内质网（rER） 滑面内质网（sER）,一、内质网（endoplasmic reticulum，ER）,医学生物学与遗传学教研室,结构：多呈扁囊状，排列整齐，表面附有核糖体。功能： 1）作为核糖体附着的支架; 2）合成外输性蛋白质，并作为蛋白质的初加工场所和蛋白质运输的通道。,1、rER的结构和功能,医学生物学与遗传学教研室,2、sER的结构和功能,结构：多呈分支管网状，表面光滑，无核糖体附着。主要功能：1）肝细胞：参与脂类的合成与运输；与糖原的合成和分解有关；解毒作用。 2）肌细胞：肌质网3）睾丸间质细胞：参与合成固醇类激素。,医学生物学与遗传学教研室,rER,sER,医学生物学与遗传学教研室,rER和sER的区别,医学生物学与遗传学教研室,1、形态结构,由一层单位膜构成的结构较为复杂、有极性的细胞器，主要由相互联系的三个部分组成，即小囊泡、扁平囊泡、大囊泡。,二、高尔基复合体（Golgi complex，GC）,医学生物学与遗传学教研室,扁平囊泡：GC的主体部分，一般由38层弓形的扁平囊膜平行排列而成，凸出的一面向着内质网或核一侧称形成面或顺面，凹面向着细胞膜一侧称成熟面或反面。,小囊泡：常散布于扁平囊形成面，一般认为是RER芽生而来。运送RER上合成的蛋白质到GC的扁平囊，也称转移小泡。大囊泡：由扁平囊末端或成熟面末端膨大脱落而成。 内含经扁平囊加工的浓缩、分泌产物，又称浓缩泡或分泌泡。,医学生物学与遗传学教研室,医学生物学与遗传学教研室,2、数量和分布,（1）分泌功能旺盛的细胞（如唾液腺细胞、小肠上皮细胞）中GC发达；（2）细胞的分化程度越高GC越发达（例外：成熟红细胞和粒细胞中GC基本消失）；（3）GC在细胞中位置基本固定，但有的细胞在生理活动变化时位置会移动。,医学生物学与遗传学教研室,高尔基复合体在细胞的分泌活动中起重要作用： 转移小泡的运输。 分泌物的加工、浓缩、包装。 分泌物的排出。高尔基复合体参与糖蛋白及多糖的加工、合成： 标志酶糖基转移酶参与溶酶体的形成：,3、功 能,医学生物学与遗传学教研室,三、溶酶体（lysosome）,1、形态结构,溶酶体是由一层单位膜包围而成的含有多种酸性水解酶的圆形或卵圆形的囊泡状细胞器。标志酶：酸性磷酸酶最适PH=5,医学生物学与遗传学教研室,嵌有质子泵，可借助水解ATP释放的能量将H 泵入溶酶体以维持内部酸性环境。膜蛋白高度糖基化，糖链伸向膜内侧可保护自身膜结构免受内部水解酶消化。膜上多种载体蛋白用于水解产物向外转运。,2、溶酶体膜具有别于其他膜的特性,医学生物学与遗传学教研室,3、溶酶体的分类,根据溶酶体形成过程和功能状态分为：,初级溶酶体:,只含有酸性水解酶而无消化底物,次级溶酶体:,残余小体:,初级溶酶体内源性消化底物,脂褐素,自噬性溶酶体：,异噬性溶酶体：,初级溶酶体外源性消化底物,医学生物学与遗传学教研室,3、溶酶体的分类,根据溶酶体形成过程和功能状态分为：,初级溶酶体:,只含有酸性水解酶而无消化底物,次级溶酶体:,残余小体:,初级溶酶体内源性消化底物,脂褐素,自噬性溶酶体：,异噬性溶酶体：,初级溶酶体外源性消化底物,医学生物学与遗传学教研室,溶酶体具有营养、防御、保护作用自溶作用 ：蝌蚪尾巴细胞外消化作用 ：顶体酶,4、溶酶体的功能,医学生物学与遗传学教研室,四、过氧化氢体（peroxisome）,1、形态结构,又叫微体，是由一层单位膜构成的含多种酶类的囊泡状细胞器。 过氧化氢酶为其特征性酶。,类核体：尿酸氧化酶,2、功能,解毒功能,医学生物学与遗传学教研室,医学生物学与遗传学教研室,五、线粒体（mitochondrion）,1、形态结构,光镜下：线粒体呈线状、粒状、杆状。直径约0.51.0um，长为0.43.0um。,医学生物学与遗传学教研室,电镜下：线粒体是由双层单位膜围成的封闭膜性结构，其内膜和外膜套叠构成囊中囊，内囊与外囊不相通。,医学生物学与遗传学教研室,（1）外膜 线粒体最外层的界膜，由一层厚度约57nm的单位膜构成，膜上含有孔蛋白。（2）内膜 由一层厚度约为6nm的单位膜组成，通透性差。内膜向内褶叠形成嵴，嵴的形成增大了线粒体的内膜面积。内膜和嵴上有许多基本微粒（基粒）。内、外膜之间的空隙叫膜间腔，也叫外腔；嵴和嵴之间的腔叫嵴间腔，也叫内腔。（3）基质 线粒体嵴间腔内呈液态的无定形物质，内含蛋白质、脂类、DNA、RNA、核糖体、金属离子、基质颗粒等。,医学生物学与遗传学教研室,主要成分是蛋白质和脂类，尤以蛋白质为多。是细胞内含酶最多的细胞器，达120多种。 内膜：呼吸链氧化反应的酶系和ATP合成酶系； 基质：参与三羧酸循环反应、丙酮酸与脂肪酸氧化的酶系和蛋白质和核酸合成酶系等。,2、化学组成及酶类,医学生物学与遗传学教研室,线粒体不完全受核控制，具有自身的遗传体系（mtDNA），能自主复制和再生。但由于其遗传信息量小，大部分功能蛋白质分子依赖于核基因编码，由两套遗传系统共同控制，因而线粒体是一个半自主性的细胞器。,4、线粒体的半自主性,医学生物学与遗传学教研室,内膜系统（endomembrane system）,细胞质中在结构、功能及发生上具有一定联系的膜性结构的总称，是真核细胞特有的结构，包括核膜、内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体以及小泡和液泡等（不含线粒体）。,膜流：细胞内膜性结构相互移行的现象。,医学生物学与遗传学教研室,六、核糖体（ribosome）,又称为核蛋白体或核糖核蛋白体，是一种非膜性细胞器。核糖体是由rRNA和蛋白质组成的超分子集合体，外观是无被膜包裹的颗粒状结构。是蛋白质合成的中心场所。,广泛存在于除哺乳动物成熟的红细胞等极个别高度分化的细胞外的所有细胞内，是细胞最基本的不可缺少的重要结构。被称为生命活动的基本粒子。,医学生物学与遗传学教研室,1、形态结构,由大、小两个亚单位组成。,医学生物学与遗传学教研室,2、化学组成,主要成分：蛋白质和rRNA。两种基本类型：1）70S（5030）：主要存在于原核细胞和真核细胞中的线粒体和叶绿体；2）80S（6040）：存在于所有真核细胞（线粒体和叶绿体除外）。S：指Sverdberg沉降系数单位。,医学生物学与遗传学教研室,3、功能及分类,功能：按mRNA的指令由氨基酸高效精确地合成多肽链，是细胞合成蛋白质的场所。根据核糖体存在部位的差异，将其分类：附着核糖体：附着于RER和核膜的核糖体；负责合成外输性分泌蛋白质。这种附着是临时性功能性附着。 游离核糖体：游离于细胞质中的核糖体；负责合成细胞自身结构所需的蛋白质 。 生长旺盛的细胞游离核糖体数目多，可据此作为判断恶性肿瘤细胞的标准之一。,医学生物学与遗传学教研室,4、多聚核糖体,定义：由mRNA分子和多个核糖体形成的聚合体，是蛋白质合成的功能集团。,医学生物学与遗传学教研室,5、大、小亚基的聚合与解离,大、小亚基常游离于胞质中，当进行蛋白质合成时，小亚基与mRNA结合后大亚基才与小亚基结合形成完整的核糖体；肽链合成终止后，大小亚基解离。,医学生物学与遗传学教研室,七、细胞骨架（cytoskeleton）,是普遍存在于真核细胞中由蛋白质纤维组成的网状结构。功能：保持细胞形态、参与细胞运动、细胞分裂、细胞内运输以及信息传递等。,组成：微管、微丝、中间纤维 。分类：细胞质骨架、细胞核骨架。,医学生物学与遗传学教研室,（1）微管的形态结构和化学组成：,1、微管(microtububle),形态结构：微管是一种直而中空的圆筒状结构，是细胞骨架中最粗的一种。主要成分：微管蛋白,微管蛋白是一种酸性蛋白质，由和两种单体构成。和各一个分子连在一起构成异二聚体。由若干二聚体排列成纤维状结构，叫原纤维，再由13根原纤维围成微管的管壁。,医学生物学与遗传学教研室,（2）微管的类型,二联管,三联管,单管,由13根原纤维包围而成。常以分散或成束分布在细胞质中,不稳定。细胞中大部分微管都是单管。,由A、B两根微管组成，其中A管与B管构造相同，并有3根原纤维与B管共有，主要是构成鞭毛和纤毛的杆状部分。,由A、B、C三根微管组成，其中A与B、B与C各有三根原纤维共有。中心粒和纤毛的基体是三联管。,医学生物学与遗传学教研室,医学生物学与遗传学教研室,（3）微管的装配,微管是一种动态、不稳定的结构，可依细胞活动不断组装和去组装（微管微管蛋白）。理化因素对此有影响(如秋水仙素） 。,医学生物学与遗传学教研室,（4）微管的功能,细胞的网状支架，维持细胞形态；构成纤毛、中心体等细胞器的基本结构成分；维持细胞器位置、移动；参与大分子物质运输；参与染色体运动，调节细胞分裂；参与细胞内信号转导。,医学生物学与遗传学教研室,2、微丝(microfilament),（1）形态和化学组成：,微丝是一种实心的纤维状结构。主要成分是肌动蛋白,可分为、三种。是由肌动蛋白单体头尾相接形成的有极性的螺旋纤维状结构。,医学生物学与遗传学教研室,（2）微丝的装配,微丝和微管一样，也有极性，也可组装和去组装。细胞松弛素B能解聚微丝而使其功能丧失。,医学生物学与遗传学教研室,（3）功能,细胞支架，维持细胞形态；参与肌肉收缩；参与细胞分裂缢缩环形成；细胞运动：变形、吞噬、胞质环流；参与物质运输；细胞信号转导。,医学生物学与遗传学教研室,3中间纤维（intermediate filament, IF）,中间纤维又称中等纤维，化学成分、种类复杂，结构独特，对解聚微管（秋水仙素）和抑制微丝（细胞松弛素B）的药物均不敏感，是广泛存在于真核细胞中的第三种骨架成分。,医学生物学与遗传学教研室,（1）形态与分类,形态：中空管状纤维，长而不分支，直径约为10nm，介于微管和微丝之间。类型：构成中间纤维的成分复杂，可分为、型5种不同蛋白成分的中间纤维，每种纤维的分布具有严格的组织特异性。但不同的纤维基本结构皆相似 。,医学生物学与遗传学教研室,（2）结构中间纤维的共同结构为：螺旋杆状中心区+两端非螺旋的头部区（氨基端）和尾部区（羧基端）a螺旋区约含310个氨基酸残基，其长度和氨基酸顺序高度保守。而头尾区是高度可变的，具有不同的氨基酸组成和化学性质。,医学生物学与遗传学教研室,（3）功能,在细胞内形成一个完整的网状骨架系统；为细胞提供机械强度支持；参与细胞连接；参与细胞内信息传递及物质运