《组织学与胚胎学》课件02细胞

掌握：

细胞膜结构和主要功能。

各种细胞器结构和主要功能。

细胞核结构和主要功能。熟悉：

细胞周期的概念。

细胞分裂及各期特点。了解：

人体细胞形态特点及大小。

细胞质包涵物。本章学习目标概述细胞（cell）是一切生物体结构和功能的基本单位。人体细胞约有200多种，形态各异，大小差别很大。细胞结构：细胞膜、细胞质和细胞核。细胞膜（cellmembrane）：包裹于细胞外表面一层薄膜，是细胞质的一部分，又称为质膜（plasmamembrane）。（一）细胞膜

细胞膜将细胞质与外环境分隔，构成一种屏障，使细胞具有一个相对稳定的内环境，它在细胞与周围环境之间进行物质交换、能量转换及信息传递过程中起着决定性作用。在真核细胞内存在细胞膜围绕形成的各种细胞器。将细胞膜与细胞内的膜系统，统称为生物膜（biomenbrane）。一、细胞的结构特点：细胞膜甚薄，厚7.5～10nm，光镜下不能分辨。在电镜下，细胞膜由平行的3层板样结构组成，即内、外两层电子密度高、致密，每层厚2.5～3.0nm；中间层电子密度低，为透明层，厚约3.5nm。

这3层膜结构是一切生物膜所具有的共同特征，故又称为单位膜（unitmembrane）。细胞内有膜细胞器也具有单位膜的结构。1.细胞膜结构化学成分：主要是脂类、蛋白质、糖、水和无机盐离子。目前公认的是“液态镶嵌模型”（fluid-mosaicmodel）学说。认为细胞膜由脂双层(lipidbilayer)构成支架，膜蛋白镶嵌在其中或结合于脂双层表面。1.脂双层：由磷脂、糖脂和胆固醇组成，以磷脂为主。磷脂有极性，一端为亲水性球形头部；另一端为疏水性的尾部，呈长杆状。亲水的头部朝向细胞膜的内、外表面，两层磷脂分子的尾部相对。2.膜蛋白：分为外周蛋白和镶嵌蛋白。外周蛋白主要附着在膜的内、外侧表面。镶嵌蛋白不同程度地镶嵌于磷脂双分子层中，是膜蛋白的主要形式。膜蛋白具有载体、受体、酶、抗原和能量转换器等，执行多种功能。3.糖类：糖类只存在于细胞膜的外表面，形成糖脂或糖蛋白,较少。其糖链部分多呈树枝状分布在细胞膜外表面，形成细胞外的细胞衣（cellcoat）。细胞衣常构成抗原或受体，与细胞免疫，细胞粘连，细胞癌变以及对药物激素的反应和物质交换等有密切关系。

被动扩散：指物质从高浓度侧向低浓度侧扩散的过程，不消耗能量。

主动转运：通过嵌入蛋白将离子、营养物质和代谢产物等从低浓度侧向高浓度侧跨膜的转运方式，消耗能量。

内吞作用（endocytosis）：又称入胞作用，通过细胞膜凹陷，将大分子物质包裹进入细胞内的过程。胞吐作用（exocytosis）：将细胞内的分泌颗粒或膜泡中的物质，转运出细胞外的过程。（1）物质交换：细胞膜有维持细胞的完整性和内环境的相对稳定等屏障作用外，还是与细胞外进行物质交换的半透膜。2.细胞膜的功能（2）信息转导：细胞膜能将细胞外的各种信息转换为细胞内的化学或物理信号，启动一系列化学反应，产生生物学效应。（二）细胞质细胞质（cytoplasm），位于细胞膜与细胞核之间，包括细胞基质和有形结构。细胞基质（cytoplasmicmatrix），是细胞中均质无定形胶状物质，呈液态，故又称细胞液（cytosol），含有可溶性的酶类，是细胞质的基本成分。细胞基质生活状态下呈液体状，有形结构（如细胞器、细胞骨架和包涵物）位于其中。1.细胞器（organelles）：是细胞质内具有特定形态与功能的结构。分为有膜细胞器和无膜细胞器两类。（1）线粒体（mitochondria）：光镜下，线粒体呈杆状、线状或颗粒状。电镜下，线粒体为双层单位膜构成的椭圆形小体，外膜光滑，内膜向内折叠形成许多板状或管状的线粒体嵴（mitochondriacristae）。功能：进行氧化磷酸化合成ATP，为细胞活动提供能量。细胞器（2）核糖体（ribosome）又称核蛋白体：是细胞内合成蛋白质的基地。电镜下，核糖体是由大小两个亚单位（基）组成的球形致密颗粒，其主要化学成分为rRNA和蛋白质。细胞器核糖体存在形式：

游离于细胞基质中，称为游离核糖体（freeribosome），主要合成细胞自身需要的结构蛋白质，单个游离的核糖体无合成蛋白质功能，只有聚合成多聚核糖体才具备合成蛋白质的活性。

附着于内质网表面或细胞核外核膜上，称为附着核糖体（boundribosome），主要合成分泌蛋白质。细胞器细胞器（3）内质网（endoplasmicreticulum，ER）：由单位膜围成的扁囊或管泡样结构，以分支互相吻合成网。根据其表面有无核糖体附着分为粗面内质网与滑面内质网。粗面内质网（roughendoplasmicreticulum，rER）：多为平行排列的扁囊，表面附有大量的核糖体，RER常与细胞核膜外层相通连。粗面内质网的功能主要是合成分泌蛋白质、溶酶体酶和部分膜蛋白。滑面内质网（smoothendoplasmicreticulum，sER）：多为表面光滑的分支管泡状结构，无核糖体附着。滑面内质网含多种酶系，功能比较复杂，随所在细胞而异。细胞器（4）高尔基复合体（Golgicomplex）：光镜下，高尔基复合体是位于细胞核附近的网状结构，故又称内网器。电镜下，高尔基复合体由扁平囊泡、小泡和大泡3部分组成。细胞器高尔基复合体主要功能是将rER合成的蛋白质进行加工、修饰、浓缩和糖基化，最终形成分泌颗粒通过胞吐作用排到细胞外。同时高尔基复合体还与溶酶体的形成有关，也参与细胞膜的再循环和更新。细胞器（5）溶酶体（lysosome）：是细胞质内由单位膜包裹，内含60多种水解酶的致密小体，其大小不一、形态多样。但其特异性的标志酶是酸性磷酸酶，可用酶组织化学染色法显示。溶酶体的主要功能是消化作用。溶酶体可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。细胞器（6）过氧化物酶体（peroxisome），又称微体（microbody）：电镜下，过氧化物酶体由一层单位膜围成，多见于肝细胞、肾小管上皮细胞及支气管无纤毛上皮细胞内。过氧化物酶体含有40多种酶，但其标志酶是过氧化氢酶。功能主要是参与脂肪酸氧化、过氧化氢的形成和分解，起解毒作用。（7）中心体（centrosome）：多位于细胞核的一侧，电镜下，由一对互相垂直的圆筒状中心粒（centrioles）和周围致密的细胞基质及许多中心粒随体组成。主要参与细胞分裂活动，形成纺锤体、纤毛、鞭毛和轴丝等结构。（3）中间丝（intermediatefilaments）：是一种介于微管与微丝之间的细丝，主要起支架作用。（二）细胞质2.细胞骨架（cytoskeleton）：微管、微丝和中间丝等。（2）微管（microtubules）：是由微管蛋白（tubulin）装配成细长中空的圆柱形直管。微管具有多种功能：构成细胞支架，维持细胞形状。参与细胞的运动，如细胞有丝分裂时，形成纺锤体微管使染色体向两极移动；纤毛或鞭毛的运动等。参与细胞内物质的输送。（1）微丝（microfilaments）：由肌动蛋白构成的细丝状结构，直径5～6nm。广泛存在于各种细胞内，具有收缩能力，是细胞运动的动力。3.包涵物（inclusions）：是细胞质中具有一定形态的各种代谢产物或储备营养物质的总称。（2）糖原颗粒（glycogengranule）：是细胞内葡萄糖贮存的形式，PAS染色呈紫红色。（3）脂滴（lipiddroplets）：细胞内贮存脂类的形式，内含脂肪酸、三酰甘油和胆固醇等。在HE染色标本上，因脂滴内容物被溶解而呈大小不等的空泡状。（1）分泌颗粒：常见于各种腺细胞内，由单位膜包裹，内含有酶、激素等生物活性物质。颗粒大小、形态常因细胞种类而异。（三）细胞核细胞核（nucleus）含有DNA遗传分子，通过DNA的复制和转录，控制细胞的增殖、分化、代谢等功能活动，因此细胞核是细胞的重要结构。多数细胞只有一个细胞核，少数细胞有双核或多核。HE染色时，细胞核因含有DNA和RNA而具有嗜碱性。细胞核由核膜、染色质、核仁和核基质4部分构成。1.核膜（nuclearmembrane）：指包围在细胞核表面的界膜，由内、外两层单位膜构成，两层膜之间的腔隙，称为核周隙。核膜的外层表面附着核糖体，结构类似粗面内质网，有些与粗面内质网相连续，参与蛋白质的合成。在细胞有丝分裂期，核膜消失与重建均与内质网的相互转化有关。核膜上有小孔，称核孔。核孔的数量因不同细胞而异，功能旺盛的细胞，核孔数量多。功能：①构成核与细胞质之间的选择性屏障，将细胞核与细胞质分成两大结构与功能区。②保护核内DNA分子免受由于细胞骨架运动所产生的机械损伤。③核膜通过核孔复合体使细胞核与细胞质进行物质交换。2.染色质和染色体：染色质（chromatin）:是细胞间期的细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线形复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。HE染色标本中，染色质着色浅，分布较稀疏的部分，称为常染色质（euchromatin），是细胞核内功能活性的部分；染色质较浓缩，染色较深的部分称为异染色质（heterochromatin），是细胞核内功能静止的部分。染色体（chromosome）:是细胞在有丝分裂或减数分裂过程中由染色质超螺旋聚缩而成的棒状结构。每一种属动物体细胞的染色体数目、形态、大小都是恒定的，人体细胞的染色体为46条，组成23对。其中22对为常染色体（autosome），其形态在男、女性都一样；另一对为性染色体（sexchromosome），决定性别。三、细胞核3.核仁（nucleolus）：细胞核内的圆形小体，无单位膜包被。其大小、数量及在细胞核内的位置，随细胞机能状态而变化，在蛋白质合成旺盛的细胞，核仁大而多。电镜下，核仁中心为纤维状结构，周围为颗粒状结构。核仁的化学成分主要是DNA、RNA与蛋白质，核仁的主要功能是合成rRNA和组装核糖体的前体。4.核基质（nuclearmatrix）：由核液和细胞核骨架组成。核液含水、离子和酶等无形成分。核骨架是由多种蛋白质形成的三维纤维网架结构，对细胞核的结构有支持作用。二、细胞周期细胞周期（cellcycle）又称细胞增殖周期（cellgenerationcycle），是指从上次细胞分裂结束形成新生细胞开始，到下一次细胞分裂完成为止所经历的全过程。细胞周期分为两个阶段：即分裂间期与分裂期。（一）分裂间期分裂间期的时间一般持续较长，约占整个细胞周期的95％。在分裂间期内，细胞核没有明显的形态学变化，但此时细胞核内的染色质处于最活跃的时期，除合成大量蛋白质，执行各种细胞功能之外，染色体所含全部基因组的DNA也在分裂间期进行复制。根据DNA合成程序，分裂间期可分为3个阶段：DNA合成前期（G1）；DNA合成期（S）与DNA合成后期（G2）（二）分裂期（M期）

约占整个细胞周期时长的5％。细胞分裂能力强弱不等，分裂能力强的细胞通过细胞分裂，产生两个新的子细胞之后很快进入分裂间期。三、细胞分裂

细胞分裂（celldivision）是细胞繁殖的方式，即一个细胞的成分平均分配形成两个子细胞。人类体细胞的分裂方式有两种：有丝分裂与无丝分裂。（一）有丝分裂（mitosis）：又称间接分裂，是主要的分裂方式。有丝分裂是一个连续的细胞变化过程，通常根据形态变化将其分为4个期：即前期、中期、后期和末期。1.前期（prophase）是有丝分裂的开始阶段。染色质形成染色体，中心粒开始移动，并移向细胞的两极，形成纺锤体。核仁及核膜逐渐消失。2.中期（metaphase）的细胞核膜、核仁完全消失。中心粒已分向细胞的两极，染色体移到细胞的赤道板（equatorialplate），从纺锤体发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。3.后期（anaphase），由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，两个姐妹染色单体分开，逐渐移至细胞的两极，接近中心体，染色单体分为两组。细胞逐渐拉长，在赤道板处的细胞膜缩窄，细胞呈哑铃形。4.末期（telophase），细胞核的染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝和核仁。