普通生物学03细胞结构功能课件

1、3 细胞的形态结构和功能1一、细胞的发现细胞的发现英国学者胡克（Robert Hooke 1635-1703），1665年，首次观察到死的细胞软木栓的小孔“Cell”，实际是细胞壁。荷兰学者虎克（Antonie Van Leeuwenhoek 1632-1723），1674年首次观察到活细胞鲑鱼血液的红血球，1680年观察到酵母。2插图显微镜、列文虎克 英国科学家胡克（R.Hook,1635-1703),27岁成为英国皇家学会领导成员, 发表对木栓的观察,命名Cell。3细胞的发现离不开显微镜的发明The microscope used by Robert Hooke and the hone

2、ycomb-like network of “cella” he drawn in 1665 40 1404现代的生物显微镜5电子显微镜 以电子束替代可见光最大放大倍率超过 300万以电磁场替代棱镜7 扫描电镜 (san electron microscope) 观察到的卵裂细胞8激光扫描共聚焦显微镜 10 19世纪初(1838-1839年），两位德国生物学家施莱登(Schleisden,1804-1881)和施旺(Schwann,1810-1882)明确提出： 细胞是植物体和动物体的基本结构单位。二、细胞学说11 现今的细胞学说包括三个内容：第一 细胞是多细胞生物的最小结构单位，对单细胞来说

3、一个细胞就是一个个体；第二 多细胞生物的每一个细胞作为一代谢活动单位，执行特定的功能；第三 细胞只能通过细胞分裂而来。病毒(virus)非细胞的生命形态(non-cellular form of life)121.大小悬殊：鸵鸟卵：10cm，鼠鲨卵：22cm 支原体：0.1 m; 人神经纤维：1m，鲸：10 m；2.形态各异：圆形，立方形，柱形，梭形，扁 平形星形； 三、细胞的形态结构14上皮细胞脂肪细胞平滑肌 细 胞心肌细胞形态各异15拟核拟核（原核），细胞质中无众多的细胞器以无丝分裂或出芽繁殖代表生物: 支原体,细菌,蓝藻,螺旋藻等。原核细胞(prokaryotic cell) 17细胞壁

4、液 泡质 体植物细胞动物细胞真核细胞(eukaryotic cell) 18细胞大小 染色体 细胞核 细胞器 内膜系统 骨架系统 细胞分裂 转录和转译较小 (1-10m)较大 (10-100m)一条染色体。只与少量蛋白联结。几条染色体。与大量蛋白联在一起。核区有核膜和核仁无线粒体、叶绿体、内质网等多种有线粒体、叶绿体、内质网等等多种简单复杂无微管和微丝二分裂,出芽分裂有丝分裂同一时间和地点不同时间和地点原核细胞真核细胞原核细胞与真核细胞比较核糖体 70S（50S和30S组成）80S（60S和40S组成）19四、细胞的结构 (一)质膜与细胞壁 (二)细胞核与染色体 (三)细胞质和细胞器20（一）

5、质膜与细胞壁 质膜与生物膜 流动镶嵌模型（fluid mosaic model)（1972） 1.脂双层形成框架 2.蛋白质镶嵌其中 3.脂类和蛋白质的相对流动性 21生物膜的基本结构22生物膜的功能1. 控制物质的出入；2. 受体（信号传导）；3. 代谢调控（激素，神经递质）； 4. 细胞识别等。24（二）细胞核细胞的最高“统帅部”核膜：核质之间的物质交换核仁：合成rRNA的场所25各种生物的染色体数目是恒定的，如人有46个（23对）染色体；果蝇有8个（4对）染色体；玉米有20个（10对）；狗有78个（39对）。染色体的数目如果由于某种原因发生了异常，会导致一些疾病的发生。（以后详细介绍）2

6、7人类的染色体带型281.内质网和核糖体2.高尔基体3.溶酶体4.线粒体5.质体6.微体7.液泡8.细胞骨架9.鞭毛、纤毛和中心粒10.胞质溶胶（三）细胞质和细胞器29内质网（endoplasmic reticulum）是一种由囊腔和细管状结构组成，与胞质溶液隔离的管道系统。内质网膜向内与核被膜的外膜相通。膜与其他生物膜相同，为脂质双分子层。光面内质网糙面内质网1 内质网和核糖体 30Smooth endoplasmic reticulum (SER) 光面内质网：膜上无核糖体颗粒，少见，但在与脂类代谢的细胞中却很多。主要存在的场所和功能：睾丸和肾上腺细胞：合成固醇肌细胞：储存钙，调节钙的代谢

7、，参与肌肉收缩。肝细胞：制造脂蛋白所含的脂类和解毒脂肪细胞：合成脂肪、磷脂31Rough endoplasmic reticulum (RER) 糙面内质网：附有颗粒状核糖体。后者是蛋白质合成场所，所以具有合成和运输蛋白质的功能。 核糖体（ribosome）：附着在内质网上的固着核糖体，都是在内质网上的核糖体上合成。由rRNA和结构蛋白组成。 游离核糖体：留存在细胞中的蛋白质，如各种膜中的结构蛋白在游离核糖体中合成。 32核糖体（ ribosome ）蛋白质合成工厂33 光面内质网和糙面内质网是相通的，在管腔中前者产生的脂类和后者产生的蛋白质能够相遇而产生脂蛋白。管腔中的各种分泌物质都逐步被运

8、送至光面内质网，然后内质网膜包裹这些物质，从内质网上断开形成小泡，移向高尔基体，由高尔基体加工、排放。 34信号肽假说 signal hypothesis 35合成蛋白的转运及分泌362 高尔基体（Golgi apparatus）蛋白质的包装加工车间373 溶酶体消化、环保工厂 动物、真菌以及某些植物细胞中有一些单层膜包裹的小泡，数目不定，大小多变，此为溶酶体。 溶酶体是高尔基体断裂产生的，含有40种以上的水解酶，可以催化蛋白质、多糖、脂类以及DNA、RNA等生物大分子的降解。包括消化从外界吞入的颗粒和细胞本身产生的碎碴。 38溶酶体(lysosome) ：39 溶酶体 Lysosome 40

9、高尔基体形成溶酶体食物泡与溶酶体融合形成次级溶酶体初级溶酶体41基质嵴外膜内膜4 线粒体（mitochondria）能量工厂内膜上有很多小颗粒结构，即ATP合成酶复合体。425 质体（plastid） 质体是植物细胞的细胞器，有白色体和有色体两种。（1）白色体：存在于分生组织以及不见光的细胞中。可以含有淀粉、蛋白质或油类。（2）有色体：含有各种色素。花、成熟的水果、秋天的落叶的颜色都是有色体所致。西红柿的红色是因为含有类胡萝卜素和番茄红素的质体。 最重要的有色体是叶绿体。高等植物中较多。 43有色体(Chromoplast)：金色万寿菊 橙色万寿菊44叶绿体植物光合作用的场所叶绿体的结构: 外

10、膜 内膜 膜间隙 基质 类囊体 基粒 类囊体腔45mtDNA /ctDNA形状、数量、大小双链环状(除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA)mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大高等植物，120kbp200kbp；线粒体和叶绿体基因合成蛋白质的种类十分有限；线粒体或叶绿体基因的蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性。466 微体单层膜泡状，含的酶与溶酶体不同。主要有两种： 过氧化物酶体：动植物细胞均有，含有氧化酶，20%的脂肪酸在此被氧化分解。氧化产生对细胞有毒的H2O2。这种小体中含有过氧化氢酶，将H2O2分解为H2O和O2，解除毒性。乙醛酸循环体：乙醛酸循环是一个与三羧酸循环相关的途径

11、，这一途径使植物和某些微生物可利用乙酰CoA用于糖异生。动物细胞没有乙醛酸循环体。477 液泡 单层膜包围的充满水液的泡，普遍存在于植物细胞中。植物细胞的液泡中的液体称为细胞液，溶解有无机盐、氨基酸、糖类以及各种色素，特别是花青素等。液泡也是植物代谢废物囤积的场所，废物以晶体状态沉积于液泡中。 488 细胞骨架(cytoskeleton)质和核中均存在，是真核细胞中的蛋白纤维网架体系,包括：微管（microtubule)、微丝microfilament)、中间纤维(intermediate filament)49细胞骨架50功能：构成纺锤体、具有维持细胞形态、支持、运动功能并导致细胞质的流动。

12、微管微丝中间纤维519 鞭毛、纤毛和中心粒 (1) 鞭毛（flagellum）、纤毛（cilium） 二者都是细胞表面的附属物，主要的功能是运动。基本结构相同，主要的区别是长度和数量。 鞭毛：较长，一个细胞有1-数根。 纤毛：短，很多，常覆盖细胞全部表面。 二者基本成分是微管。基部都是与埋藏于细胞质中的基粒相连。基粒也是由微管构成。52鞭毛、纤毛的微管组成结构 9(2)+2模式二体微管单体微管基粒的结构为9(3)+0模式，见书图3-17。53 是微管组成的细胞器，存在于大部分真核细胞中。其结构为9(3)+0模式，请详见见书图3-17。 一般的细胞中有两个中心粒，彼此构成直角排列。中心粒埋藏于一

13、团特殊的细胞质中，即中心体之中。中心体称为微管组织中心。(2) 中心粒5410 胞质溶胶 细胞质中除细胞器之外的液体称为胞质溶胶。蛋白质含量丰富，细胞中25%的蛋白质存在于胞质溶胶中。 含有多种酶，是细胞多种代谢活动的场所。 许多细胞内含物如肝细胞中的肝糖原、脂肪细胞中的脂肪滴都存在于胞质溶胶中 。55细胞的结构层次56五、物质的穿膜运动 细胞内外的物质出入细胞都要穿过细胞膜，穿过的方式有： 扩散 渗透 主动运输 内吞作用 外排作用57l58（一）扩散（diffusion） 物质分子从高浓度区域经过细胞膜向低浓度区域移动的过程，它不需要消耗能量。分子的过膜扩散的速度取决于：（1）膜两侧的分子浓

14、度；（2）分子的大小；（3）分子的溶解性；（4）分子的电性。59 单纯扩散（simple diffusion）：O2、CO2和其他一些小分子如乙醇等的过膜扩散完全是因为浓度梯度的存在而实现的。不需要膜蛋白的帮助，也无需能量，称为单纯扩散（simple diffusion）。 易化扩散（facilitated diffusion）：有些物质，如葡萄糖，不能靠自身的单纯扩散进入细胞，但是可以与质膜上的球蛋白结合，由载体携带穿过质膜，这种扩散称为易化扩散。特点：也是顺浓度梯度进行，无需能量，但是扩散速度远大于单纯扩散。60（二）渗透（osmosis） 渗透是指水分子从高浓度（如纯水）一侧穿过膜而进入

15、低浓度一侧的扩散。 人的体液渗透压与0.9%的生理盐水相当，人的细胞放于这样的溶液，能保持正常的生理状态，渗透压大小与0.9%的生理盐水相当的溶液称为等渗溶液。 细胞在渗透压高于0.9%的生理盐水溶液中，会失水，这些为高渗溶液。 细胞在渗透压低于0.9%的生理盐水溶液中，会吸水膨胀，这些为低渗溶液。61 膨压和质壁分离： 膨压：植物细胞在低渗溶液中，水分子从外界进入细胞，使细胞膨大。植物细胞在吸水膨胀时，细胞原生质体产生一种对细胞壁的压力，称为膨压。 质壁分离：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，水从细胞中渗透出去，原生质体与细胞壁脱离，细胞壁与质膜之间出现空隙，这种现象称为质壁分离。 62膨压和

16、质壁分离63（三）主动运输 扩散与渗透都是物理过程，分子从高浓度区域移至低浓度区域。生物界还存在相反的过程，即物质从低浓度区域流向高浓度区域。这种逆浓度梯度的移动是通过主动运输实现。64Na+-K+ ATP酶：钠泵是镶嵌在脂质双层的四聚体蛋白质。通过其将Na+不断从细胞内逆浓度运出，而将K+不断从细胞外逆浓度运入。主动运输特点：一是需要载体；而是需要消耗能量。65（四）内吞作用与外排作用 吞噬作用：细胞吞噬固体颗粒的作用称为吞噬作用。 胞饮作用：细胞吞噬液体物质的作用过程称为胞饮作用。 胞饮作用和吞噬作用总称为内吞作用（endocytosis）。内吞作用使一些不能穿过细胞膜的物质和食物颗粒、蛋

17、白质分子进入细胞之中。形成含有液体或固体的食物小泡，小泡和溶酶体融合，吞入物被消化。 吞入的食物被消化后，所剩余的渣滓从细胞表面排出，称为外排作用（exocytosis）。66内吞作用 (endocytosis)67外排作用 (exocytosis)68六、细胞连接结构(cell junction)动物细胞连接： 是指相邻的动物细胞，在质膜上分化出的特殊结构。根据结构和功能的不同，细胞连接可分为桥粒(desmosome)、紧密连接(tight junction) 和间隙连接(gap junction)4种。植物细胞连接： 胞间连丝(plasmodesmata)是植物细胞间的独特的连接结构。69(一）桥粒(desmosome) 呈纽扣状。桥粒与胞质中的中间纤维相连，使相邻的细胞骨架连成骨架网；细胞间在连接处有间隙；连接处的质膜下方细胞质形成圆盘形斑。70桥粒电镜下观察图71(二）紧密连接(tight junction)两个相邻细胞之间的细胞膜紧密靠拢，两膜之间不留空隙，使胞