生命形态结构单位细胞

生命形态结构单位细胞第一页，共三十三页，2022年，8月28日生命的形态结构单位

——细胞第二页，共三十三页，2022年，8月28日什么是细胞？细胞是包含了全部的生命信息和体现生命所有基本特点的独立的生命单位。细胞主要包含3个体系：（1）遗传信息的复制、维持和表达体系；（2）新陈代谢体系；（3）维持生命结构的有序性体系，如细胞的骨架系统。细胞可分为真核细胞和原核细胞2大类。第三页，共三十三页，2022年，8月28日真核细胞真核细胞结构的进化是以生物膜分化为基础的，并在细胞内产生了多种具有精细结构和特殊功能的单位。第四页，共三十三页，2022年，8月28日质膜及其表面结构围绕在细胞最外层的膜称为细胞质膜，它与内膜系统总称为生物膜。生物膜是一种半透膜，对进出细胞的物质有很强的选择性。生物膜是细胞化学活动的组织者，是维持细胞内环境稳定最基本的结构。第五页，共三十三页，2022年，8月28日生物膜的结构虽然质膜与各种内膜的结构在组分上略有差异，但它们的基本结构特征却是一致的。其结构假说有：脂肪栅说脂类双分子层说蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构说流动镶嵌模型说第六页，共三十三页，2022年，8月28日流动镶嵌模型磷脂排列成双分子层，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，使双分子层具有流动性。构成磷脂双分子层的分子有磷脂、胆固醇和糖脂。胆固醇普遍存在于动物细胞中，可以使膜的流动性不因温度降低而下降。膜蛋白为球蛋白，可以从两个侧面嵌入或穿透磷脂双分子层，或位于表面上。膜蛋白可以在磷脂双分子层中作横向运动。许多膜蛋白是各种各样的通道蛋白。第七页，共三十三页，2022年，8月28日细胞壁植物细胞质膜外还包裹着细胞壁，停止生长的细胞壁包括初生壁和次生壁2部分。初生壁是细胞生成时形成的，由多糖和蛋白质构成。多糖包括纤维素、半纤维素和果胶物质，蛋白质包括壁结构蛋白、凝集素和各种酶类。次生壁为初生壁和质膜之间，是细胞停止生长后细胞分泌物在初生壁上沉积加厚，主要成分是纤维素。细胞壁不仅能起到机械支撑作用，还参与了细胞的很多代谢活动，尤其是次生壁参与了细胞的生长、分化、细胞识别和抗病过程等。第八页，共三十三页，2022年，8月28日细胞质细胞质是指质膜以内细胞核以外的部分。细胞质中主要有：细胞器、细胞质骨架和细胞质基质。细胞质基质为无色透明均一的胶体物质，其中含有与糖类、脂类代谢以及蛋白质合成等重要生命活动有关的反应物和产物。第九页，共三十三页，2022年，8月28日细胞器细胞器（或称胞器）是细胞中通过生物膜与细胞中其他部分分隔开来的、功能上独立的亚细胞结构。主要的细胞器包括：核糖体、内质网、高尔基体、液泡、线粒体、叶绿体等第十页，共三十三页，2022年，8月28日核糖体核糖体(ribosome)普遍存在于各种细胞中，是专门合成蛋白质的细胞器，由rRNA和蛋白质组成，蛋白质在表面，rRNA在内部，两者以共价键结合。核糖体他多种酶的集合体，有多个活性中心共同承担蛋白质合成功能。核糖体由大、小2个亚基构成，小亚基负责对序列的特异识别，大亚基负责接受氨基酸和肽链的延长。每个真核细胞中大约有106个核糖体，核糖体不是自由漂浮在细胞质中的，而是直接或间接地与细胞骨架有关联，或位于内质网上。第十一页，共三十三页，2022年，8月28日内质网内质网(endoplasmicreticulum，ER)是由一层生物膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统，广泛存在于真核细胞中，是细胞内生物大分子合成基地。按功能可分为2种，分别为糙面内质网和光面内质网，其中糙面内质网所占比例要远大于光面内质网。第十二页，共三十三页，2022年，8月28日内质网的功能糙面内质网上附着的是核糖体，是蛋白质合成的场所。因此糙面内质网的主要功能是合成蛋白质，其后的蛋白质糖基化修饰及其折叠与装配也发生在内质网中。除了合成和加工蛋白质外，糙面内质网还参与膜的合成制造。光面内质网上没有核糖体，但在其膜上却镶嵌着许多酶。其最主要的功能是合成脂类，包括脂肪、磷脂和甾醇。第十三页，共三十三页，2022年，8月28日高尔基体高尔基体(Golgicomplex)是由单层膜围成的扁平囊或小泡，成堆的囊并不像内质网那样相互连接。在一个细胞中高尔基体只有少数几堆。高尔基体最主要的功能是对蛋白质进行加工、分选、包装和运输。内质网上合成的蛋白质进入高尔基体后，进行糖基化修饰、肽的酶解加工。而后，将加工、分拣好的蛋白质包装成转运泡从高尔基体上断裂下来，再被运送到细胞膜释放出去或运送到其他细胞器中。第十四页，共三十三页，2022年，8月28日液泡液泡是细胞内由膜包围的小泡的总称，包括：溶酶体高尔基体液泡微体植物中央液泡动物脊索细胞中的液泡第十五页，共三十三页，2022年，8月28日溶酶体溶酶体(lysosome)是由糙面内质网和高尔基体产生的，是由单层膜围成的近似球型结构。溶酶体中含有60多种能水解多糖、脂肪、磷脂、核酸和蛋白质的酸性酶，溶酶体中的PH值为5左右，是其中酶促反应的最适PH。而细胞质基质中的PH是7左右。溶酶体膜的特点：（1）嵌有质子泵；（2）膜蛋白高度糖基化；（3）膜上具有多种载体蛋白。第十六页，共三十三页，2022年，8月28日溶酶体的功能与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子，残渣排出体外。也称异体吞噬。在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和生物大分子等陷入溶酶体内并被消化，这是机体自身重新组织的需要。也称自体吞噬。第十七页，共三十三页，2022年，8月28日微体微体是由单层膜围成的一类泡状结构，与溶酶体功能相似，但所含的酶不同于溶酶体。微体能在短时间内帮助多种物质转换成别的物质。例如：过氧化物酶体(peroxisome)，存在于动植物细胞中，其中一些酶可将脂肪酸氧化分解成过氧化氢；还有一些酶，如过氧化氢酶，能将细胞内的过氧化氢分解成水和氧。如果过氧化氢在生物体内积累，它将杀死正常细胞。乙醛酸循环体(glyoxysomes)，存在于富含脂类的植物细胞中，其中的一些酶能将脂肪转换成糖，供植物早期生长需求。第十八页，共三十三页，2022年，8月28日植物细胞的中央液泡在成熟的活的植物细胞中，经常有一个大的充满液体的中央液泡，是在细胞生长和发育过程中由小液泡融合而成的。一个中央液泡一般占据了细胞内部空间的50-90%，液泡中储存着代谢的产物，如氨基酸、糖、色素和离子等，甚至还有有毒化合物。液泡的主要功能是以流体静力维持细胞形状，增加细胞体积和表面积，从而提高了植物对营养和必需矿物离子的吸收。第十九页，共三十三页，2022年，8月28日线粒体线粒体（mitochondrion）是普遍存在于真核细胞中的一种重要细胞器，其形状、大小、数目和分布常因细胞种类、生理状况和生理功能不同而有较大差别。线粒体具有双层膜结构，外膜是平滑而连续的界膜，内膜反复延伸折入内部空间，形成嵴。内外膜并不相通，形成膜腔。外膜上只有少数酶，在代谢中不占重要地位。内膜有呼吸电子传递链载体等大量的活性酶，在能量转换中发挥重要作用。第二十页，共三十三页，2022年，8月28日线粒体-动力工厂线粒体是细胞进行氧化磷酸化并产生ATP的主要场所，ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证细胞各项生命活动的能量供应。细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的，因此线粒体被称为细胞的“动力工厂”。第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日叶绿体叶绿体（chloroplast）在绿色植物等真核自养生物中进行光合作用的场所，被称作植物的“养料制造车间”。高等植物的叶绿体外形如凸透镜，具有双层膜结构，内外膜没有联系。叶肉细胞中含的叶绿体数通常是数十到数百个。在叶绿体中存在复杂的层膜结构，它们悬浮于基质中，称为类囊体，与叶绿体内膜可能无联系。类囊体通常是几十个垛叠在一起而成为基粒。类囊体也是双层膜结构，呈扁盘状，光合色素以及与电子传递相关的一系列蛋白复合物高度有序地排列在类囊体膜上。它能利用光能同化二氧化碳和水，合成贮藏能量的有机物，同时产生氧。所以绿色植物的光合作用是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉。第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日内共生起源学说内共生起源学说(endosymbionthypothesis)指出，线粒体、叶绿体分别起源于一种原始的好氧细菌和蓝藻类原核细胞，它们最早被原始的真核细胞吞噬进细胞内而未被消化，与宿主进行长期的共生而逐渐演化为重要的细胞器。依据：在线粒体和叶绿体中都含有与原核细胞相似的双链环状DNA、核糖体和整套蛋白质生物合成系统，都能分别合成出自身所需的部分蛋白质。第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日细胞质骨架细胞质骨架(cytoskeleton)是由蛋白质纤维组成的三维的网络结构系统，在真核细胞的细胞质中普遍存在。蛋白质纤维包括微管、微丝、中间纤维3种。细胞质中各种细胞器、酶和很多蛋白都是固定在细胞质骨架上，使之能有条不紊地执行各自的功能，互不干扰。细胞质骨架对细胞形态构建、细胞运动、物质运送、能量转换、信息传递、细胞分化和细胞转化等都起着重要作用。第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日细胞核细胞核(nucleus)是细胞内遗传信息贮存、复制和转录的场所，也是细胞功能及代谢、生长、增殖、分化、衰老的控制中心。细胞核由核膜、核仁、染色质(染色体)和核骨架组成。第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日核膜核膜是细胞质和细胞核的界膜，控制着核、质之间的物质和信息交换，在真核细胞中普遍存在。核膜是由双层膜构成的扁平囊，外膜与糙面内质网相连，可看做是内质网的特化区域。核膜的某些部位两层膜融合形成核膜孔，数目和大小因细胞种类而异。核膜孔是由RNA和蛋白质组成的丝状网架结构封在其上，称为核孔复合体。核膜内是透明粘稠的核质，核内代谢反应即在其中进行。第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日核仁核仁无外膜，一般在同种动物中数目固定。人体细胞中有1个大核仁。核仁组成包括rDNA,rRNA和核糖核蛋白（RNP）。rRNA的合成、加工和核糖体亚单位组装是在核仁中进行的。第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日染色质染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构，是遗传物质在间期细胞的存在形式，常呈网状不规则的结构。染色体是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。染色质的基本结构单位是核小体。每个核小体由组蛋白和绕在其外的DNA双螺旋链组成。第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日染色质的四级结构第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日核内染色质的组织方式在细胞核内，染色质有一定的组织方式。在高等生物细胞间期的细胞核内，每条染色质都是局限在细胞核内一定区域内，而不是弥散到细胞核的各个部位，不与周围的染色质掺杂。同时，染色质结构间还存在隧道样的间隔。第三十页，共三十三页，2022年，8月28日核骨架核骨架是核液中由蛋白纤维组成的网络状结构。由于它的形态与细胞质骨架很相似，相互之间也有一定的联系。核骨架与许多重要的生命活动过程有关，如DNA复制、基因转录、RNA加工修饰、染色质构建等。第三十一页，共三十三页，2022年，8月28日原核细胞原核细胞没有膜包被的细胞核，也没有核仁。DNA位于细胞中央的核区，称为拟核(nucleoid)，该区称为拟核区。原核细胞较小（0.1μm～10μm）。染色体只是由环状DNA组成，不含组蛋白，染色体外包裹少量的蛋白质。很多细菌还含有染色体外的遗传物质——质粒，也是一种小的环状DNA分子。核糖体一部分附着在质膜上，大部分呈游离状态。除质膜外，无内质网