电镜2--细胞的超微结构及功能.ppt

1、细胞的超微结构及功能,电子显微镜教程,2005.3,（四）、纤毛和鞭毛,纤毛（cilia）和鞭毛（flagella）是细胞表面伸出的条状运动装置。二者在发生和结构上并没有什么差别。通常将少而长的叫鞭毛；短而多的叫纤毛。 结构： 由基体和鞭杆两部分构成。 中轴是由多束平行的微管形成的轴丝。 鞭杆中的微管为9+2结构。 基体的微管组成为9+0。,Cilia from an epithelial cell in cross section (TEM x199,500),鞭毛和纤毛的超微结构示意图,第三章 细胞连接,概 念,多细胞生物体的细胞丧失某些独立性，而是作为一个紧密联系的整体进行生命活动。 为

2、达到各细胞的统一和促进细胞间所必须的相互联系，相邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结构，称为细胞连接。,简单地说，细胞连接就是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。 动物体内，除血细胞和结缔组织细胞外，其它的细胞都是相互连接而有一定的排列的。 作用： 加强细胞间的机械联系； 维持组织结构的完整性； 维持和协调细胞功能。,细胞连接的种类,封闭连接,锚定连接,通讯连接,紧密连接 tight junction,粘合带与粘合斑 adhesion belt and adhesion plaque 桥粒与半桥粒 desmosome and hemidesmosome,间隙连接 gap junct

3、ion 化学突触 synapse,一、紧密连接,又称闭锁小带，多见于体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面的一端相邻面。 相邻细胞膜外层呈网格状融合，细胞间隙消失。未融合处，有1015nm宽的间隙。 连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，由跨膜细胞粘附分子构成。 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，构成血脑屏障和血睾屏障等。,兔上皮细胞紧密连接,紧密连接示意图,二、粘合带（中间连接）,位于紧密连接下方。 呈带状环绕细胞顶端，相邻细胞膜未融合，间隙宽约1520nm，其中充以丝状物。 质膜内侧有多种附着蛋白形成的致密斑，形成围绕细胞的连续带。连接的细胞骨架成分为actin。,三

4、、桥粒与半桥粒,桥粒是相邻细胞间形成的纽扣状结构。 桥粒直接将两个细胞铆在一起。 通过质膜下的致密斑连接中间纤维，连接处的细胞间隙约2030nm。 桥粒中间为钙粘素。 分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中。,半桥粒： 位于上皮细胞基面与基膜之间，连接蛋白为整合素。 因其结构为桥粒的一半而得名。 作用：桥粒与半桥粒作为坚韧的细胞连接点，与张力丝形成表皮细胞的大梁支架结构，限制细胞的膨胀性，提高组织的抗张及抗拉能力。,桥粒与半桥粒,三、桥粒与半桥粒,四、化学突触,存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。 由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成。 突触

5、前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体。 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。,五、间隙连接,通讯连接的主要方式，是动物细胞间最普遍的一种细胞连接。 分布于广泛，连接处的相邻细胞膜紧密相贴，仅留有23nm的间隙。 缝隙连接可供细胞互相交换某些小分子物质和离子，以传递化学信息。连接处电阻也低，在肌细胞间和神经细胞之间，便于传递电冲动。,不同的细胞连接,第四章 细 胞 核,Liver cell nucleus and nucleolus (TEM x20,740). Cytoplasm, mitochondria, endoplasmic reticulum, and ribosomes als

6、o shown.,概 述,形状：圆形，胚乳细胞(网状），蝶类丝腺细胞(分支状)。 位置：细胞中央，成熟植物细胞中（边缘）。 数目：通常一个细胞一个核，成熟的筛管和红细胞（0），肝细胞、心肌细胞(1-2），破骨细胞(6-50），骨骼肌细胞(数百）。 结构：核被膜、核仁、核基质、染色质、核纤层。 功能：遗传、发育。,一、核被膜 nuclear envelope,Nucleus with Nuclear Pores (TEM x73,200),核被膜（1）,电镜下，核膜的结构非常复杂。 核被膜是双层膜结构，是整个内膜系统的一部分； 构成：内核膜；外核膜； 核周隙；核孔复合体。,外核膜：面向细胞质，厚

7、约7-8nm，是内质网的一部分，胞质面附有核糖体。 核周隙：宽2040nm，与内质网腔相通，是细胞质和细胞核之间物质交流的重要通道。 内核膜：面向核质，内表面的纤维网络叫核纤层，可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。,核被膜（2）,（3）核孔复合体 nuclear pore complex,内外两层核膜融合形成的小孔，称核孔。 核孔由至少50种不同的蛋白质构成，称为核孔复合体。 细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。 在电镜下观察，核孔呈八角形。 功能：物质运输，细胞通讯,核孔复合体,通过核孔的物质运输与信号序列有关,核定位信号 （nuclear localization signal，

8、NLS） 引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。 第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val。 NLS对连接的蛋白质无特殊要求，完成输入后不被切除。,（4）核膜的主要功能,区域化作用：作为界膜，隔开细胞核与细胞质，稳定细胞核的形态与成分。 控制细胞核与细胞质的物质交换。 无机离子和小分子物质可以自由通过核膜； 大分子物质和一些小颗粒物质可以通过核孔复合体； 大分子蛋白质以主动运输的方式，选择性地通过核孔复合体。,胶体金标记的核蛋白-核质蛋白的核转运,二、核仁 nucleolus,核仁（nucleolus）见于间期的细胞核内，

9、呈圆球形，一般1-2个，有时多达3-5个。 核仁是真核细胞内产生核糖体的非膜相结构，是rRNA基因转录和转录产物加工、成熟的形态学表现。 一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。,1.核仁的结构,超微结构 纤维中心（ FC ）：电镜下的中低电子密度区，主要成分为RNA聚合酶和rDNA，这些rDNA是裸露的分子。 密集纤维部分（ DFC ）：电镜下的高电子密度区，由致密的纤维构成，是新合成的RNP，转录主要发生在FC与DFC的交界处。 颗粒部分： rRNA基因转录产物进一步加工、成熟的区域； 核仁基质：主要由蛋白质组成。,核仁,细胞核中rRNA合成的活动

10、中心； 单个细胞中的约200个rRNA基因成簇分布在5条染色体上，每个基因作为模板可同时进行rRNA分子的转录合成。 核糖体大小亚基的装配工厂； 防止核内前体mRNA的翻译。 核仁装配的核糖体大小亚基必须到细胞质中才能成熟，所以蛋白质的合成只能在细胞质中进行。,2.核仁的功能,染色质与染色体：遗传信息的载体。 同一物质即DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的复合体，在不同的细胞周期中表现出的不同形态。 染色质：细胞分裂间期，伸展、弥散分布，易被碱性染料着色。 染色体：细胞分裂期，折叠、盘曲分布，高度凝缩，呈条状或棒状等特殊形态。,三、染色体 chromosome,1.异染色质和常染色质,间期

11、核中染色质可分为常染色质和异染色质。 常染色质（enchromatin）： 位于细胞核中央部分； 增殖很快的细胞中含量较高。 异染色质（heterochromatin） 在间期核中处于凝缩状态，无转录活性； 是遗传惰性区； 所含DNA大部分为高度重复DNA； 专一程度愈高的细胞，核内异染色质比例愈大。,2.染色体,人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.72.0m。,nucleosomes (10 nm),condensed form (30 nm),3.染色体的超微结构,实质上是指DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等如何组装及其与功能相适应的问题。 核小体是构成染色质的基本结构单位。 200bp的DNA 组蛋白八聚体（H2A、H2B、H3、H4各二分子） H1组蛋白,染色体的超微结构,核小体进一步卷曲形成螺线管：外径30nm，内径10nm，螺距11nm,染色体的超微结构,4.染色体的数目,性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示； 体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染色体成倍增加成为4n、6n、