第一章动物的细胞和组织动物体结构与功能基本单位细胞

第一章动物的细胞和组织

1.动物体结构与功能基本单位——细胞2.动物细胞周期与细胞分裂

3.动物细胞的分化4.多细胞动物的组织、器官和系统

1动物体结构与功能基本单位一细胞

1.1细胞的发现及细胞学说的建立

细胞的发现

细小的细胞肉眼是看不见的，必须借助显微镜。

英国RobertHooke(1665)自行设计制造了显微镜，在观察了软木

薄片后，第一次表述了所看到的类似蜂巢的封闭状小室(实际为纤维

质的细胞壁)，并称之为cell。

荷兰Leeuwenhoek用改进的显微镜观察并发现了许多细菌、原生

动物及动植物细胞，在1674年认识到了细胞核，同时还有其他一些

科学家对细胞进行过研究。早期这种借助显微镜对细胞的观察持续了

170多年，为细胞学说积累了丰富的资料。

细胞学说的建立：

1838——1839年，德国动物学家Schwann、植物学家Schleiden几

乎同时分别对动植物研究后，提出了细胞学说：一切植物和动物都是

由细胞组成，细胞是一切动植物的基本单位。

细胞学说提出的意义

人们通常认为：现代生物学的三大基石：细胞学说、进化论、遗

传学。其中细胞学说又是生物学其他学科研究的基础。

细胞学说带动了生物科学和医学的发展，对整个生物学的发展起

了巨大的促进和指导作用。细胞学的进一步发展需要有先进的研究技

术，如：电子显微镜、分子生物学技术等极大地推动了细胞学研究。

1.2细胞的基本感念

1.2.1原生质

指细胞内所含的生活物质，由细胞膜包围，包括细胞核（nucleus）

及其周围的细胞质（cytoplasm）o

1.2.2细胞的大小和形状

细胞大小一般在微米。最大的10厘米，如鸵鸟蛋；最小

的0.1微米，如支原体，衣原体等，必须借助显微镜观察。

细胞形状是多样性，举例说明。

123细胞的化学组成（自学）

1.3细胞的基本结构

细胞按结构复杂程度可分为原核细胞和真核细胞两大类，如：细

菌、蓝藻、支原体、放线菌等，由一个细胞组成，细胞小，为典型真

核细胞的1/1。，进化上古老（32亿年），胞内没有由膜包被的结构，

如细胞核，线粒体等;真核生物是由原核细胞生物进化而来（17亿年）,

有一个或多个细胞构成，真核细胞结构复杂，又可分为植物细胞和动

物细胞。

1.3.1真核细胞和原核细胞的比较（结构）

原核细胞

真核细胞

细胞壁蛋白质、磷脂、脂多糖、粘肽等

细胞膜两个致密层及中间透明区

细胞质核糖核酸和蛋白质，无高尔基体、细胞器

的结构：有线粒体、

线粒体和内质网等细胞器（极少例外）叶绿体、

内质

网、高

尔基

体、溶

酶体、

微管、

微丝

等。

细胞核脱氧核糖核酸纤丝组成，无核膜，无核仁有明显的核仁和核膜

1.3.2动物细胞和植物细胞的比较（结构）

相同点：细胞膜、核膜、染色质、核仁、线粒体、高尔基体、内

质网与核糖体、微管与微丝等形态结构与成分相同，功能一样。

区另!I：动物细胞没有细胞壁、液泡与叶绿体等结构，但有中心

粒（体）。

连接方式的比较：

多细胞动物体内，一群相同或相似的细胞之间或细胞与非细胞物

质之间以一定的形式连接，形成特定的结构，才能行使一定的功能。

植物细胞：胞间连丝（提问）。

动物细胞：细胞连接，连接方式有3种：桥粒、紧密连接、间隙

连接（P19）

桥粒：在电镜下观察，上皮细胞之间，如皮肤、子宫颈等处的上

皮细胞之间的连接方式，呈纽扣状的斑块结构，这种结构就是桥粒。

桥粒与细胞质溶胶中的中间纤维连接，间援地连成相邻细胞的细胞骨

架。

紧密连接：是指相邻细胞之间的细胞膜紧密靠拢，膜之间不留空

隙。使细胞层成为一个完整的膜系统，完全封闭了细胞之间的通道，

防止物质从细胞之间通过。例如，肠壁的上皮细胞之间就有紧密连接,

阻止了肠内与代谢无关的物质从细胞之间通过。

间隙连接：是动物细胞间最多的连接方式。是指两细胞之间存在

间隙(很窄，2—4nm之间)。有一系列的通道贯穿在间隙之间，细胞

质通过细胞之间存在的间隙相通。只有离子和小分子物质可以通过间

隙连接。

1.3.3动物细胞的基本结构

1.3.3.1细胞膜(cellmembrane)

??膜的流动性。膜蛋白和膜脂均可侧向运动；

??膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入和横跨

磷脂双分子层。

??具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形

成封闭的膜系统的性质，以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相的磷

脂双分子层是组成生物膜的基本构成成分。

??蛋白分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子中或结合在其表面。

??生物膜可以看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。

1.3.3.2细胞质(cytoplasmicmatrix)

包括细胞质基质和细胞器。

细胞质基质：

细胞质中除细胞器以外的胶状物质。主要成分有数千种酶和细胞

质骨架。

功能：

随，许多中间代谢过程在这里进行，如：糖醉解过程，磷酸戊糖

途径、糖醛酸、糖原的合成与分解、蛋白质的合成、修饰与降解等等。

细胞质骨架（微丝和微管）不仅维持细胞的形态（如红细胞的微

管成束平行排列于盘形细胞的周缘，红细胞成双凹型）、细胞的运动

（如有丝分裂的纺锤体，纤毛与鞭毛的微管）、而且在物质的运输、

能量与信息的传递中起着作用，同时还为细胞质基质中其他物质提供

了锚定位点。

细胞器:

形态me膜结功能

构

内质网是由封闭的膜系统单层膜1.和蛋白质，脂类，糖

及其围成的腔形成互相类的合成有关

沟通的网状结构，网状2.是蛋白质流动的通

结构有的和细胞膜相连道

接，有的和细胞核膜相3.扩大了细胞内的膜

连接。（根据结构和功能面积

分为粗面内质网和光面

内质网。粗面内质网的

表面分布大量的核糖体

而得名，是内质网和核

糖体共同形成的复合机

能结构，有合成分泌性

的蛋白和多种膜蛋白。

光面内质网是脂类合成

的重要场所。）

核糖体椭球形粒状小体,无膜蛋白质合成的场

有的游离在细胞质基质所（唯一的功能是按照

中，有的附着在内质网rnRNA的指令由氨基

上。（主要成分是蛋白质酸合成多肽。）

和RNA,二者靠共价键

结合在一起。）

高尔基由单层膜组成的扁单层膜1.对蛋白质进行进一

体平囊叠加而形成步的加工，分类和包装

（细胞内糖类合成；对

蛋白的糖基化及其修

饰等等）

2.与动物细胞分泌物

形成有关（如酶，抗体

等）

3.与植物细胞细胞壁

形成有关

溶酶体单层膜围绕、内含单层膜其主要功能是细胞

多种酸性水解酶类的囊内的消化作用；还在维

泡状细胞器持细胞正常代谢活动

及防御等方面起着重

要作用（植物细胞有中

央液泡等代替）

过氧化与溶酶体相似，生理功能至今尚不清楚

酶体

（微

体）

中心体分裂间期，1个或2无膜与动物细胞有丝

个，通过成对出现，两分裂有关

个中心粒互相垂直

线粒体形状多样，以圆柱双层膜是细胞呼吸的中

形和椭球形最多心，细胞内有机体在此

氧化还原产生能量，如

三段酸循环、氧化磷酸

化反应是在线粒体的

不同部位上进行的，因

此细胞内的动力站。还

存在着DNA基因组、

核糖体以及与转录和

翻译有关的组分

细胞核是细胞内最大最重双层进行基因复制、转

要的细胞器，主要由核膜（外膜录和转录初产物的加

膜、染色质、核仁、核和内质网工，从而控制细胞的遗

骨架组成相连）传和代谢活动

植物细胞中特有的细胞壁、液泡与叶绿体等结构考照P15页相关

介绍（自学）。

2动物细胞周期与细胞分裂

2.1细胞周期（cellcycle）：

多细胞生物从一个细胞（即受精卵或合子）经过连续的有丝分裂

才能成为一个多细胞动物。

细胞由一次分裂结束到下一次分裂结束为止，称为细胞周期,一

个细胞周期是一个细胞的整个生命过程，即由1个老的细胞变成了2

个新的细胞。

人们最初从细胞形态变化考虑，将一个细胞周期简单地分为一个

有丝分裂期（mitosis）和一个分裂间期（inte中hase）,这两个时期是相

互延续的。分裂间期又根据DNA的复制分为3个时期。在分裂间期

的特定时期，DNA合成复制，称为合成期即S期（synthesis）,主要

完成DNA的复制和部分蛋白质的合成。在S期之前和S期之后分别

称为合成前期即G1期（presyntheticphase）和合成后期即G2期

（postsyntheticphase）o

??一般认为在G1期合成DNA复制所需要的酶和底物、RNA等,

而G2期为有丝分裂做准备，主要是合成纺锤体和星体的蛋白质，准

备分裂期所需的能量。

??细胞分裂间期所需要的时间远较分裂期为长。

??细胞已经分化执行特殊的机能时，常不再进行分裂，但在某些

刺激下，如创伤愈合中，乂重新开始生过分裂。把细胞已经分化但不

处于生长分裂期的这个阶段称为GO期。

2.2动物细胞有丝分裂（mitosis）

整个有丝分裂过程（分裂期）是连续的，一般把它分为前期、中

期、后期和末期。

（1）前期（prophase）

①染色质细丝螺旋缠绕成染色体，每条染色体是由两条染色单体

（chromatid）所组成。

②随着前期继续进行，染色体进一步螺旋化变短变粗，随机散布

于核中。两个染色单体上各有一个着丝粒，因着丝粒外侧有一动粒（蛋

白质复合体），所以又称为着丝点，以后和纺锤丝相连。

③核仁逐渐崩解、消失。但核膜依然存在。

④中心体（间期复制成两对）开始向细胞的两极移动。

中心体是微管的生成中心，这时在中心体的周围出现星芒状微管

（星丝），星丝与中心体合称星体，至晚前期，慢慢地在两星体之间

出现一些呈纺锤状的微管（由中心体发出并不断延伸）称为纺锤丝

（Spindlefiber）o星体与纺锤丝形成纺锤体。

(2)前中期(prometaphase)

①核膜开始破碎成核膜小泡，形态很像内质网，核膜小泡散布于

纺锤体周围，在整个有丝分裂过程都可见。

②纺锤体逐渐向细胞的中央移动。

③这个时期，星体的微管向“细胞核”内侵入，有的星体微管与

动粒相联结，形成动粒微管，另一极星体发出的微管则与染色体另一

侧的动粒相联结。一些星体微管的游离端也侵入核内，形成极性微管。

(2)中期(metaphase)

动物细胞的染色体处于赤道面上，排列在纺锤体的中央。中期时,

纺锤体已达到最大的程度，染色体高度螺旋化，呈浓缩状，因此中期

是观察染色体形态、计算染色体数目最合适的时期。这个时期纺锤体

呈典型的纺锤样，染色体两侧动粒微管长度相等，极性微管在赤道区

域相互搭桥，貌似呈连续微观结构。

(3)后期(anaphase)

着丝粒一分为二，两个染色单体分开向两极移动。这分开的染色

体称为子染色体(daughterchromosome),子染色体移向两极的整个过

程，都属于后期。这个时期染色体的数目是加倍的。

着丝粒的分离一般认为是由于动粒微管向两极移动，牵引的结

果。在这个过程动粒微管缩短，极微管却延长了。

(4)末期(telophase)

①两组子染色体已移至细胞的两极，动粒微管完成使命而消失，

染色体移动停止。

②核膜、核仁重新出现。染色体的浓缩状态逐渐减低(解螺旋)，

直到恢复成间期时的细丝状(染色质)。细胞恢复到原来的状态。

③在核重建的同时，细胞质发生分裂，在动物细胞首先在细胞的

赤道区域发生缢缩，缢缩逐渐加强，直到分裂成大小相等的2个子细

胞，有些细胞如胚胎发育早期的细胞有丝分裂时常进行不等分裂，细

胞质分配的不均匀决定了细胞分化的方向。

3动物细胞的分化

人体发育过程是从受精卵开始的，受精卵通过细胞分裂产生了大

量的子细胞，例如人体从受精卵到儿童可产生2.2X1012个细胞°而这

些子细胞大多数为了适应于特殊化的功能，合成了特异的蛋白质，且

细胞形态结构也相应地发生了改变，因而产生了各种各样不同的细

胞，人体有60。多种类型的细胞。

细胞分化：一种类型的细胞在形态结构、生理功能和生物化学特

性方面稳定地转变成另一类型细胞的过程。（细胞之间产生稳定差异

的过程）

细胞分化的显着特点：

分化状态的稳定性，特别是在高等生物中，分化一旦确立，则其

分化状态将是十分稳定的，并能传递许多细胞世代。

对于多细胞动物，胚胎期是最重要的细胞分化期。很多类型的细

胞分化是在发育早期一次发生的。如神经细胞在婴儿期之后可能就不

会再进一步分化，但也有在一生中连续不断分化的细胞类型，如多能

造血肝细胞可在人的一生中不断分化成红细胞细胞。

分化方向的确定往往早于形态差异的出现。细胞形态差异出现以

前，细胞分化方向即已确定，并可持续若干代。例如，血细胞是由多

能干细胞先分为多能造血干细胞，多能造血干细胞与其他干细胞形态

几无差异，但进一步分裂不可逆地发育为单能干细胞，以后发育为红

细胞。

决定期概念：细胞从分化方向的确定到出现特异形态特征以前这

一时期。

随着分化程度的增进，细胞分裂能力逐渐下降。高度分化的细胞

往往不再发生分裂，如红细胞，神经细胞等。细胞有丝分裂指数往往

与细胞分化程度成反比。

4多细胞动物的组织、器官和系统

4.1动物的组织

根据构造和功能将动物组织分为四大组织：上皮组织、结缔组织、

肌肉组织和神经组织。

4.1.1上皮组织（epithelialtissue）：

上皮组织细胞间紧密连接，细胞间质很少。有单层上皮和复层上

皮之分。上皮组织的基部分泌一层很薄的基膜，是细胞和结缔组织之

间的界膜，能阻止结缔组织的某些细胞与上皮细胞接触，但不妨碍神

经纤维穿过。根据上皮组织机能不同，可分为：

被覆上皮：它主要在动物体表和消化管，以及各种管、腔、囊等

的内表面上。主要功能是保护、感觉、分泌、和吸收。多数上皮细胞

表面有纤毛、鞭毛等结构（如扁形动物的上皮、河蚌外套膜上皮和鳏

上皮、蛙的咽部上皮、脊椎动物的气管上皮），能有规律的摆动。有

的上皮表面分泌角质膜，有的形成角质层。

腺上皮：由具有分泌功能的上皮细胞（腺细胞）所组成。有的是

单个腺细胞担负分泌功能称作单胞腺；有的是多个细胞构成腺体，管

状、囊状和复泡状，埋入结缔(di)组织中。

感觉上皮：是一些特化的上皮细胞，如视网膜、鼻腔上皮，舌上

的味蕾等。

4.1.2结缔组织(connectivetissue)

特点是具有发达的细胞间质，间质由液态、胶体状或固体的基质

和纤维组成，细胞分散于细胞间质中。结缔组织种类多，一般分为疏

松结缔组织、致密结缔组织、弹性结缔组织、网状结缔组织、血组织、

脂肪组织、骨骼组织。

疏松结缔组织：主要作用是连结身体各种组织和器官、保护和支

撑身体、提供营养并具有修复功能。

由排列疏松的纤维与分散在纤维间的多种细胞构成的，纤维和细

胞埋在基质中，充满在器官内部的间隙中。细胞种类多，如：①成纤

维细胞；②巨噬细胞；③外膜细胞；④肥大细胞；⑤浆细胞；⑥多种

白细胞和淋巴细胞。

致密结缔组织：致密结缔组织的基质和细胞少，而纤维多且致密,

主要是由大量的胶原纤维或弹性纤维组成，组织坚韧有力，弹性不如

疏松结缔组织。分布在肌肉和骨骼间的肌健和骨膜都属致密结缔组

织。

弹性结缔组织：由平行排列的弹性纤维组成的结缔组织称为弹性

结缔组织，特点是有很强的膨胀和缩小的能力，例如韧带、大动脉、

肺壁等均有弹性结缔组织。

网状结缔组织：特点是主要的纤维互相交织成网状纤维，例如肝

脏、脾脏、淋巴结等器官的基质网架就是由网状结缔组织构成的。

脂肪组织：脂肪组织的细胞中聚集了大量脂肪，故细胞核和细胞

器都被脂肪挤到了细胞一侧。脂肪组织中的网状纤维很发达，动物的

皮下、肠系膜上都富含脂肪组织

血组织：包括血液和淋巴液，由血细胞和血浆组成。血液中由于

纤维蛋白原的存在，在空气中会形成蛋白纤维，使血液凝结。红细胞

可携带氧至身体各部分。白细胞可吞噬细菌和其它侵入体内的异物，

起防御作用。血浆作用是运输营养和内分泌物等到身体各部分，并在

排泄、输送内分泌等物中起作用。

软骨：特化的致密结缔组织，细胞间质坚固而有弹性。软骨间质

中有发达的胶原纤维。软骨中只有一种细抱，位于基质的小室中。软

骨中没有血管和神经，细胞营养物通过在基质中的扩散作用到达软骨

细胞。

硬骨：细胞间质主要是硫酸钙、磷酸钙，坚硬。细胞间质之中只

有一种细胞。根据骨细胞和基质的区