竞赛辅导.细胞生物学9课件

1、一.细胞膜的生物学功能1.物质通过质膜进出细胞 物质进出细胞必须通过质膜，质膜对物质的通透有高度选择性。 通透过程可分5种类型：自由扩散、促进扩散、伴随运送、主动运输和内吞外排作用 主动运输： 物质由低浓度向高浓度（逆浓度梯度）进行的物质运输。主动运输过程中，需要细胞提供能量。 一般动物细胞和植物细胞的细胞内K的浓度远远超过细胞外的浓度，相反，Na的含量一般远远低于周围环境。为了细胞逆浓度梯度排出Na，吸收K的机制，发展了一种离子泵的概念，即靠这种泵的作用在排出Na的同时抽进K。现在已经知道离子泵的能量来源是ATP。凡是具有离子泵的组织细胞，其质膜中都有ATP酶系。有实验证明，当注射ATP给枪

2、乌贼（由于中了毒不能合成自己的ATP）巨大神经细胞时，细胞膜立即开始抽排钠和钾离子，并且一直继续到ATP全部用完为止。 2.细胞膜与细胞连接 封闭连接 紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间，紧密连接可阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，因此起到重要的封闭作用。锚定连接 锚定连接在机体组织内分布很广泛。通过锚定连接可将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连，形成一个坚挺、有序的细胞群。 锚定连接具有两种不同形式：与中间纤维相连接的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；与肌动蛋白纤维相连接的锚定连接主要包括粘着带与粘着斑。两个细胞之间形成的钮扣式的连接结构称为桥粒，它将相邻的细胞铆接

3、在一起，同时它也是细胞内中间纤维的锚定位点。半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学组成不同。粘着带一般位于上皮细胞紧密连接下方，相邻上皮细胞间形成的一种连续的带状结构。粘着斑是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的一种连接方式。粘着斑与粘着带均起着附着和支持功能。通讯连接 通讯连接包括间隙连接、植物细胞中的胞间连丝、神经细胞间的化学突触。 间隙连接是两个细胞的质膜之间有23 nm的间隙的一种连接方式。构成间隙连接的基本单位称连接小体。一些小分子物质可通过连接小体中的中央孔道自由进出相邻细胞。间隙连接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等组织细胞间。胞间连丝是植物细胞间特有的连接方式。如图1120所示，在胞间连

4、丝连接处的细胞壁不连续，相邻细胞的细胞膜共同形成2040nm的管状结构，是物质从一个植物细胞进入到另一个植物细胞的通路，它在植物细胞间的物质运输和信息传递中具有重要作用。 3.细胞膜与细胞的识别细 胞识别是指生物细胞对同种和异种细胞的认识，对自己和异己物质的认识。无论单细胞生物和高等动植物，许多重要的生命活动都和细胞的识别能力有关。比如，草 履虫有性生殖过程中的细胞接合，开花植物的雌蕊能否接受花粉进行受精，都要靠细胞识别的能力。高等动物和人类的免疫功能更要依靠细胞的识别能力。细胞识别 的功能是和细胞膜分不开的。因为细胞膜是细胞的外表面，自然对外界因素的识别过程发生在细胞膜。 二.细胞器一.核糖

5、体的基本类型和化学组成非膜性细胞器；电镜：核糖体为高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。 15-25nm。每个核糖体有大、小两个亚基组成。第一节 核糖体（ribosome)小亚基大亚基mRNA通道核糖体的种类和沉降系数 核糖体的类型 单体 大亚基 小亚基 原核细胞核糖体 70S 50S（23S 5S rRNA） 30S（16S rRNA） + 31种蛋白质 + 21种蛋白质 真核细胞核糖体 80S 60S（28S 5.8S 5S rRNA） 40S（18S rRNA） + 49种蛋白质 + 33种蛋白质 线粒体核糖体 55-80S(因种类而异） 50S 30SMg2+0.001mol/L：大小亚

6、基结合 Mg2+0.01mol/L：2个核糖体结合 形成二聚体60S+40S+Mg2+Mg2+80S+Mg2+Mg2+120S多聚核糖体（polyribosome)： 核糖体可由mRNA串连起来，形成针簇状、菊花状或念珠状的长链，这样形成蛋白质合成的功能单位，称为多聚核糖体。功能：参与蛋白质的合成。翻译：由mRNA分子中的核苷酸顺序转变为多肽链中氨基酸 顺序的过程。三联体密码（密码子）：mRNA分子中每三个相邻的碱基 决定了合成的多肽链中的一种氨基酸。二、 核糖体的功能起始密码：AUG终止密码：UAA、UAG、UGA60S40StRNAmRNA多肽链转移酶P位GTP酶A位60S40S40S60

7、S核糖体与多肽链合成有关的活性部位： 受体部位（A位） 供体部位（P位） 转肽酶活性部位 GTP酶活性部位1945年，K.R.Poter-电子显微镜-小鼠成纤维细胞-内质网（endoplasmic reticulum,ER）第二节 内质网核膜外层 一、内质网的形态结构和类型 内质网是由一层单位膜围成的相互连续的小管，小泡，扁囊样结构组成的网状膜系统，膜厚5-6nm.内质网内质网的内腔相互连通。细胞膜(一)粗面内质网（rER):膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。如胰腺细胞和浆细胞；而在未分化或分化低的细胞，如

8、胚胎细胞和干细胞及肿瘤细胞中粗面内质网较少。（二）滑面内质网（sER)膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。如肝细胞，睾丸间质细胞，肾上腺细胞。三、内质网的化学组成脂类：40%较细胞膜少，主要成分为磷脂。 磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少。蛋白质：60%较细胞膜多，约有30多种膜结合蛋白。 葡萄糖-6-磷酸酶被认为是标志酶， 电子传递体系：细胞色素b5，NADH-细 胞色素b5还原酶，细胞色素P450酶系。 内质网膜（一）粗面内质网的功能粗面内质网的主要功能是进行蛋白质的合成、修饰加工、分选和转运。粗面内质网主要合成的蛋白质有：分泌性蛋白：包括抗体、酶类、肽类

9、激素 和细胞外基质蛋白 膜蛋白可溶性驻留蛋白（一）粗面内质网的功能1.粗面内质网与分泌蛋白质的合成2.蛋白质在内质网腔的折叠3.粗面内质网与蛋白质的糖基化4.蛋白质由内质网向高尔基体的运输5.粗面内质网与膜脂的合成1.固醇激素的合成和脂类代谢2.糖原的合成与分解3.解毒作用：如肝细胞的细胞色素P450酶系。（二）滑面内质网的功能一. 高尔基复合体的形态结构光镜：网状结构电镜扁平囊成熟面（反面）小囊泡大囊泡形成面（顺面）高尔基体的三维结构顺面高尔基体网状结构（cis Golgi network，CGN），分选来自内质网新合成的蛋白质、脂类。高尔基体中间膜囊（medial Golgi），多数糖基修

10、饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。反面高尔基体网状结构（trans Golgi network，TGN）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋白质的分类与包装，最后输出。 The Golgi Apparatus反面高尔基体网状结构顺面高尔基体网状结构高尔基体中间膜囊 高 尔基器的第一个主要功能是为细胞提供一个内部的运输系统，它把由内质网合成并转运来的分泌蛋白质加工浓缩，通过高尔基小泡运出细胞，这与动物分泌物形成有 关。高尔基体对脂质的运输也起一定的作用。 高尔基体的第二个重要功能是能合成和运输多糖，这可能与植物细胞壁的形成有关。 第三个方面就是糖基化作用，即高 尔基体中含有多

11、种精基转移酶，能进一步加工、修饰蛋白质和脂类物质。 关于高尔基体的发生，倾向于认为它是由内质网转变来的。第四节 溶酶体 (lysosome) 1955年: 发现具酸性磷酸酶活性颗粒， 1956年: 确认为细胞器， 定名为溶酶体。 现在: 发现几乎所有的真核细胞都具有溶 酶体，原核细胞无. 细胞内的消化器官 溶酶体是由一个单位膜围成的球状体。主要化学成分为脂类和蛋白质。溶酶体内富含水解酶，由于这些酶的最适pH值为酸性，因而称为酸性水解酶。其中酸性磷酸酶为溶酶体的标志酶。 由于溶酶体外面有膜包着，使其中的消化酶被封闭起来，不致损害细胞的其他部分。否则膜一旦破裂，将导致细胞自溶而死亡。溶 酶体可分成

12、两种类型： 一是初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它本质上是分泌泡的一种，其中含有种种水解酶。这些酶是在租面内质 网的核糖体上合成并转运到高尔基囊的。初级溶酶体的各种酶还没有开始消化作用，处于潜伏状态。 二是次级溶酶体，它是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在 进行或已经进行消化作用的液泡。有时亦称消化泡。在次级溶酶体中把吞噬泡中的物质消化后剩余物质排出细胞外。吞噬泡有两种，异体吞噬泡和自体吞噬泡，前者 吞噬的是外源物质，后者吞噬的是细胞本身的成分。 溶 酶体第一方面的功能是参与细胞内的正常消化作用。大分子物质经内吞作用进入细胞后，通过溶酶体消化，分解为小分子物质扩散到

13、细胞质中，对细胞起营养作用。 第二个方面的作用是自体吞噬作用。溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器，其降解的产物重新被细胞利用。 第三个作用是自溶作用。在一定条件下，溶酶体膜破裂， 其内的水解酶释放到细胞质中，从而使整个细胞被酶水解、消化，甚至死亡，发生细胞自溶。细胞自溶在个体正常发生过程中有重要作用。如无尾两栖类尾巴的消失 等。3.细胞核细胞核是细胞内最大的细胞器，它含有全部基因组的染色体，是生命活动的控制中心。细胞核主要由核膜、核基质、染色质、核仁组成。如图l116所示。染色质和染色体 1染色质的概念和分类 染色质指间期细胞核内易被洋红、龙胆紫、苏木精等碱性染料着色的细丝状结构，是间期细胞遗传

14、物质存在的形式。染色体指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。二者的区别不在化学组成上，而在构型上，反映了细胞周期的不同阶段。2.染色质的化学组成 染色质的主要成分是DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA，DNA和组蛋白是染色质的稳定成分，非组蛋白与RNA的含量则随着生理状态而变化。组蛋白是染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸，属于碱性蛋白，与酸性的DNA紧密结合，一般不要求特殊的核苷酸序列。 用聚丙烯酰胺凝胶电泳可将组蛋白区分为5种组分，即H1、H2A、H2B、H3和H4。非组蛋白是指在染色质中与特异的DNA序列相结合的蛋白质。非组蛋白主要包括各

15、种酶(如连接酶、转录酶等)以及少量的结构蛋白，它们能帮助DNA分子折叠，以形成不同的结构域。 3染色质和染色体的结构 在电子显微镜下可看到染色质成串珠状的细丝，小珠称核小体，是染色质的基本结构单位，如图1117所示，它的主要结构要点是：每个核小体单位包括200碱基对左右的DNA和一个组蛋白八聚体以及一分子的组蛋白H1；组蛋白八聚体构成核小体的核心结构，由H2A、H2B、H3和H4各两个分子所组成；DNA分子盘绕核小体的核心74圈，共140个碱基对，称为核心DNA；一个分子的组蛋白H1与DNA结合，锁住核心DNA的进出口，从而稳定了核小体的结构；两相邻核小体之间是一段连接DNA，含60个碱基对。

16、根据着丝粒在染色体上的位置，可将染色体分为四种类型：中着丝粒染色体，两臂长度相等或大致相等；近中着丝粒染色体，两臂长度不相等，分为长臂和短臂；近端着丝粒染色体，着丝粒位于染色体一端；端着丝粒染色体，有一个非常小的或难以察觉的短臂。如图1-l-18所示。 4染色体各部分的主要结构 (1)着丝粒和着丝点(动粒) 着丝粒连接着两个染色单体，由于染色体在着丝粒部位内缢，所以将此部位称为主缢痕。着丝粒是一种高度有序的整合结构，在结构和组成上都是非均一的，至少包括3个不同的结构域：着丝点结构域，又称动粒，即着丝粒外表面的结构。中央结构域，这是着丝粒结构域的主体。配对结构域，这是中期姐妹染色单体相互作用的位点。 (2)次缢痕 指除主缢痕外染色体上浅染缢缩的部位。它的数目、位置和大小