普通生物学细胞结构与通讯

1、普通生物学细胞结构与通讯第1页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四一、显微镜的发明打开了微观世界的大门光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜样本内部样本表面第2页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四Robert Hooke 软木蜂窝状的小格子“细胞” （命名） Anton van Leeuwenhoek （荷兰，1632-1723） 能将微小物体放大近300倍, 最早看到细菌的人 第3页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四细胞学说1838年施莱登 1839年施万 细胞学说细胞是组成生物体的基本单位 细胞只能由业已存在的细胞经分裂而产生电镜观

2、察的样本都是经过加工的样本用电镜不能观察活的样本第4页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四二、分级分离技术可用于研究活的样本 用细胞破碎技术和超离心技术对细胞器或细胞结构成分进行分离和进一步的生物化学分析是探索细胞结构与功能相互关系的重要途径。第5页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四沉降系数用离心法时，大分子沉降速度的量度，等于每单位离心场的速度。或s=v/2r。s是沉降系数，是离心转子的角速度（弧度/秒），r是到旋转中心的距离，v是沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，并且通常为120010-13秒范围，10-13秒这个因子叫做沉降单位S，即1S

3、=10-13秒，如血红蛋白的沉降系数约为410-13秒或4S。大多数蛋白质和核酸的沉降系数在4S和40S之间，核糖体及其亚基在30S和80S之间，多核糖体在100S以上。沉降系数越大，分子或颗粒就越大第6页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四三、两类细胞：原核细胞和真核细胞原核细胞遗传信息载体仅由一个环状DNA构成细胞内没有核膜和细胞骨架第7页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四真核细胞的结构叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面内质网光面内质网中心体纤毛第8页，共62页，2022年，5月20

4、日，1点30分，星期四第9页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四第10页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四一、细胞核是真核细胞的控制中心第11页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四核被膜：双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连（外膜实际上是围绕核的内质网部分）。核纤层：纤维状蛋白构成核孔：由3050种蛋白质组成，并与核纤层结合，成为核孔复合体，其上蛋白统称为核孔蛋白。 一些蛋白质和RNA分子可由核孔进入或输出细胞核；原理：大分子依据自身的核定位信号与核孔复合体中专一受体蛋白结合而实现“主动转运”第12页，共62页，2022年，5月20日

5、，1点30分，星期四染色质：1.可被苏木精、醋酸洋红、龙胆紫等染料染色的物质2.常染色质 异染色质（附于核被膜内面）3.组成成分：DNA和组蛋白（主要成分）和少量RNA和非组蛋白（如DNA复制和转录有关的蛋白质）4.核小体：核心（4对组蛋白）5.染色质丝的单位：一个核小体上的DNA加一段连接DNA共有146个碱基对6、与染色体第13页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四核仁：是核中颗粒状结构，富含蛋白质和RNA，核糖体RNA（rRNA）就来自核仁，核糖体的装配场所； 核仁组织者：染色体上含编码rRNA的rDNA的区域核基质：含蛋白质的细纤维组成的网架结构 维持形态、固定许多与

6、细胞核活动相关的装置。如：几乎所有新合成的核酸都与核基质纤维相连。 核质与核基质的区别 第14页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四内质网的结构与功能1.组成：由膜形成的小管和小囊状的潴泡组成。其膜占全部膜一半以上。2.种类：分糙面内质网(rER)和光面内质网(sER) 。第15页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体，是蛋白质合成(主要是合成分泌性蛋白和多种膜蛋白)、 蛋白质的修饰与加工（糖基化、羟基化、酰基化与二硫键的形成）、新生肽的折叠与组装的场所，糙面内质网形成转运小泡。在分泌细胞（如胰腺腺泡细胞）和浆细胞中（分泌抗体）

7、中粗面内质网非常发达； 糙面内质网是制造膜的工厂（rER膜中的酶将细胞溶胶中的前体组装成磷脂） 功能第16页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四光面内质网不含有核糖体，在细胞中只是内质网连续结构的一部分。主要功能：脂质合成（脂肪、磷脂、固醇类） 糖类的代谢（肝细胞） 药物或毒物的解毒（肝细胞） （对巴比妥类的镇静剂药物产生耐受性的原因）在肌肉细胞中的特殊功能：细胞溶胶中的Ca2+泵入潴泡，在接受刺激时返回而引发肌肉收缩在睾丸细胞、卵巢细胞、肝细胞中光面内质网非常发达。第17页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四核糖体的结构与功能核糖体(ribosome)是合

8、成蛋白质的细胞器。-蛋白质生产的“机器”参与蛋白质的核糖体都是由大小两个亚基组成，每个亚基由不同的rRNA和蛋白质组装而成。分布：最多一个细胞可多达几百万个合成：第18页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四原核细胞的核糖体，其沉降系数为70S(50S,30S)；真核细胞的核糖体，其沉降系数为80S(60S,40S)。核糖体的分类：游离的核糖体：制造细胞溶胶中的蛋白质连在内质网膜或核被膜上的核糖体：运到指定地点起作用的蛋白质第19页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四高尔基体的结构与功能 -蛋白质的加工、存贮、分拣和转运中心 是一摞扁平的小囊和小泡组成。第20

9、页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四高尔基体主要功能：蛋白质的修饰（糖基侧链的修饰）、加工与分选；细胞的分泌活动；大分子的运输；合成多糖等生物大分子；与植物分裂时的新细胞壁的形成有关。第21页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四溶酶体的结构与功能 溶酶体是动物、真菌和一些植物细胞内的一种细胞器，单层膜小泡，由高尔基体外运侧出芽而产生, 内含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂质、多糖、DNA和RNA等生物大分子的降解，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒（自噬和异噬）。第22页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四溶酶体含有各种酸性水解酶，酸性磷

10、酸酶是溶酶体标志性酶。溶酶体对细胞营养、免疫防御、清除有害物质、应激、分泌、细胞的新陈代谢及组织器官的发育和老化等具有重要作用。第23页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四液泡液胞内的液汁称细胞液，其主要成分是水，并含有糖、有机酸、脂类、蛋白质、酶、氨基酸、树胶、粘液、植物碱、花青素和无机盐等物质。花瓣、果实上红色或蓝色是因含有花色素苷，花色素苷的颜色随着细胞液的酸碱性不同而有变化，酸性时呈红色，碱性时呈蓝色。如牵牛花：由早上的蓝色中午的红色。第24页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四图1-7 植物细胞的液泡及其发育A-E. 幼期细胞到成熟的细胞，随细胞的

11、生长，细胞中的小液泡变大，合并，最终形成一个大的中央液泡 第25页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四液泡的生理功能: 贮藏作用液泡在维持细胞的内环境的稳定上 起着重要的作用 液泡形成的内环境可以缓冲外界条件的突然变化，因而液泡与植物抗性有关第26页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四由内膜和外膜包裹的囊状结构，其膜蛋白是由游离的核糖体制造的，囊内是液态的基质，基质中含有催化三羧酸循环的多种酶；外膜平整，内膜向内折入形成一些嵴，内膜面上有ATP合酶；线粒体 线粒体和质体等进行能量转换第27页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四线粒体基质中还

12、含有环状DNA分子和核糖体，可以进行半自我复制；线粒体是细胞呼吸和能量代谢中心，细胞呼吸中的电子传递过程及ATP的合成就发生在线粒体内膜的表面。推测线粒体的分布推测线粒体的起源第28页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四质 体质体根据色素和功能的不同，分为二种主要类型有色体白色体第29页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四是最重要的植物质体，是植物光合作用的细胞器；也有两层膜，内部由一些扁平囊组成膜系统，称类囊体。植物的光合作用的色素和电子传递系统位于类囊体膜上；含有大量的叶绿素和各种与光合作用有关的酶；含有环状的DNA和核糖体，也可以进行半自我复制。叶绿体

13、 第30页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四有色体 含有类胡萝卜素的质体，故呈橘红一黄之间的色彩。花瓣、果实等的颜色就是有色体的颜色。有色体多从叶绿体转化而来，积累脂类和淀粉。 番茄的有色体中还含有番茄红素第31页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四白色体 是无色的质体，近球形，主要存在于分生组织细胞或不见光的细胞，如：甘薯（番薯）、马铃薯地下贮藏器官中；种子的胚及少数植物叶的表皮细胞中也有存在。包括合成淀粉的造粉体、合成脂肪和油的造油体，合成蛋白质的糊粉体等等。 第32页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四微体与H2O2代谢有关的细胞器

14、两种类型：过氧化物酶体：存在于动植物细胞中 肝脏解毒乙醛酸循环体：只存在于植物细胞中，种子萌发时，脂肪转化为糖的过程就发生在其中第33页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四细胞骨架（cytoskeleton ）是细胞内部以蛋白纤维为主要成分的网络结构，由微管(microtube)、微丝（microfilament）和中间丝（intermediate filament）构成的，维持着细胞的形态结构和内部结构的有序性。 细胞骨架维持细胞形状并控制其运动第34页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四 微管 微丝 中间丝第35页，共62页，2022年，5月20日，1点

15、30分，星期四微管： 由微管蛋白组装成，平均直径为约25nm，由两种微管蛋白亚基组成的二聚体是微管装配的基本单位。存在于所有的真核细胞中。微管参与纺锤体、中心粒、鞭毛、纤毛的组装。微管是细胞器移动的轨道、与细胞分裂过程中染色体的分离有关第36页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四微丝：又称肌动蛋白丝，是指真核细胞中由肌动蛋白组成，直径为7nm的骨架纤维。存在于动植物细胞中，如肌肉细胞、成纤维细胞、肠绒毛细胞中有丰富的微丝。肌肉收缩、胞质环流、细胞分裂（裂沟）、细胞运动（伪足）中起作用； 原理 是：产生张力细胞松弛素B和鬼笔环肽的作用：肌动蛋白丝的解聚和防解聚第37页，共62页

16、，2022年，5月20日，1点30分，星期四中间丝: 直径为10nm，其成分非常复杂，常见的有：角蛋白、波形蛋白、核纤层蛋白。产生张力在维持细胞形状和固定细胞器位置上有重要作用第38页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四鞭毛和纤毛：基本结构成分：微管结构模式：二连体微管 9（2）+2 排列两者都是从位于膜下的基体生长出来的。（基体与中心粒是同源器官）基体的结构模式：三连体微管9（3）+0 排列区别：长度、数目、作用方式功能：（1）使细胞位置移动 （2）使细胞周围的液体或颗粒移动鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关第39页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四第40页，

17、共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四中心粒结构模式：三连体微管9（3）+0 排列分布：大部分真核细胞，但种子植物和某些原生动物中没有中心粒中心体：又称微管组织中心，包括中心粒及其埋藏在其中的一团特殊的细胞质第41页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四细胞壁包被着植物细胞是区别于动物细胞的最典型特征功能：保护、支持、使细胞不能吸收过量的水分组成：纤维素组成的微原纤维埋藏在由其他多糖和蛋白质组成的基质中第42页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四初生壁：主要成分为纤维素、半纤维素，并有结构蛋白存在。细胞在形成初生壁后，如果不再有新的壁层积累，初生

18、壁便是他们的永久的细胞壁。如薄壁组织细胞。 胞间层：富含多糖（果胶质）的物质，位于相邻细胞间。 作用： 初生壁加固方式：次生壁：位于质膜和初生壁之间。主要成分为纤维素 木质化: 细胞壁内填充了木质素（芳香醇类的多聚化合物），使细胞壁的硬度增加木栓化: 细胞壁中增加了木栓质（脂质），不易透气，也不易透水 。如胡克所看到的就是木栓化的壁。第43页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四胞间连丝：由相互连接的相邻细胞的细胞膜共同组成的直径为2040nm的管状结构，中央是由内质网延伸形成的链管结构。第44页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四胞间连丝：植物细胞间通讯连络

19、。第45页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四动物细胞有胞外基质（ECM）和细胞连接胞外基质： 胶原纤维（主要） 蛋白聚糖 纤连蛋白：与质膜内的整联蛋白相连糖蛋白第46页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四细胞连接动物的细胞连接主要有3种类型：桥粒、紧密连接（封闭连接）、间隙连接第47页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四桥粒桥粒：两个细胞间钮扣式的结构。是中间丝的锚定位点，使相邻细胞的细胞骨架间接地连接成网第48页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四角蛋白纤维盘状致密斑桥粒蛋白第49页，共62页，2022年，5月20日，

20、1点30分，星期四紧密连接：可阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，一般存在于上皮细胞之间血脑屏障、肠壁上皮、肾小管上皮第50页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四间隙连接：又称通讯连接几乎所有的动物组织中都有。构成间隙连接的基本单位称连接子，每个连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕，中心形成一个直径约1.5nm的孔道。相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位。第51页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四第52页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四间隙连接的功能：细胞内的一些小分子，如离子、氨基酸等物质有可能通过。 有助于细胞

21、间的代谢偶联，它在细胞通讯方面有重要作用。第53页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四生物膜流动镶嵌模型第54页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四细胞膜（质膜）1、化学组成：脂质和蛋白质组成的生物膜，另有少量糖类2、磷脂分子：3、动物细胞膜中有胆固醇；细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞的膜中一般没有胆固醇第55页，共62页，2022年，5月20日，1点30分，星期四膜是流动的1.磷脂分子和蛋白质分子都可以移动，但磷脂分子移动得快。2.膜蛋白的移动可能连在膜蛋白胞质侧的马达分子指导它沿着细胞骨架的纤丝移动。3.膜固化的温度决定于组成它的脂质类型4.不同温度下，胆固醇对膜的流动性影响不同第56页，共62页，2022年