第3章細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與通訊

1、重點(diǎn)重點(diǎn)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別、動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的區(qū)別；細(xì)胞核、主要細(xì)胞器線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能；生物膜結(jié)構(gòu)組成與流動(dòng)鑲嵌模型的特點(diǎn)、生物膜的功能；物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)、Na+-K+泵的主要內(nèi)容。一、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)一、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)1665年，英國(guó)羅伯特虎克年，英國(guó)羅伯特虎克(Robert Hooke)發(fā)現(xiàn)細(xì)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞胞,軟木塞，軟木塞，死的細(xì)胞壁死的細(xì)胞壁，命名細(xì)胞，命名細(xì)胞(Cell)。1674年，荷蘭學(xué)者列文虎克（年，荷蘭學(xué)者列文虎克（A V Leeuwenhoek)G觀察到完整的觀察到完整的活細(xì)胞活細(xì)胞。 1838年，德國(guó)植物學(xué)家施萊登（年，德國(guó)植

2、物學(xué)家施萊登（Schleiden，M. J.）指出細(xì)胞是一切）指出細(xì)胞是一切植物植物結(jié)構(gòu)的基本單位。結(jié)構(gòu)的基本單位。 1839年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺(Schwann, T.)指出指出動(dòng)動(dòng)物和植物物和植物結(jié)構(gòu)的基本單位都是細(xì)胞。結(jié)構(gòu)的基本單位都是細(xì)胞。( (一一) )細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞學(xué)說(shuō)細(xì)胞學(xué)說(shuō)19 世紀(jì)初，兩位德國(guó)生物學(xué)家施萊登和施旺正式世紀(jì)初，兩位德國(guó)生物學(xué)家施萊登和施旺正式明確提出：明確提出：細(xì)胞是植物體和動(dòng)物體的基本結(jié)構(gòu)單位。細(xì)胞是植物體和動(dòng)物體的基本結(jié)構(gòu)單位。標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)說(shuō)的誕生。標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)說(shuō)的誕生。(二二)顯微鏡顯微鏡 光學(xué)顯微鏡分辨率200nm 電子顯微

3、鏡分辨率0.2nm 肉眼分辨率100000nm （三）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別（三）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別 原核細(xì)胞原核細(xì)胞 真核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小細(xì)胞大小 很?。ê苄。?-10微米）微米） 較大（較大（10-100微米）微米）細(xì)胞核細(xì)胞核 無(wú)核膜（稱(chēng)無(wú)核膜（稱(chēng)“類(lèi)核類(lèi)核”） 有核膜有核膜遺傳系統(tǒng)遺傳系統(tǒng) DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合不與蛋白質(zhì)結(jié)合 DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合與蛋白質(zhì)結(jié)合 只有一條只有一條DNA染色質(zhì)染色質(zhì) 有二條以上染色體有二條以上染色體細(xì)胞器細(xì)胞器 無(wú)無(wú) 有有細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架 無(wú)無(wú) 有有核糖體核糖體 70S 80S核外核外DNA 裸露的質(zhì)粒裸露的質(zhì)粒DNA 線粒體和葉綠體線粒體和葉綠體

4、DNA原核細(xì)胞原核細(xì)胞遺傳的信息量小，僅一個(gè)環(huán)狀DNA構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專(zhuān)門(mén)結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜葉綠體線粒體細(xì)胞壁細(xì)胞膜液泡細(xì)胞質(zhì)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體線粒體細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜細(xì)胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中心體纖毛真核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞壁（細(xì)胞壁（cell wall)cell wall)葉綠體（葉綠體（chloroplast)chloroplast)大液泡（大液泡（vacuole)vacuole)胞間連絲（胞間連絲（plasmodesmata)plasmodesmata)植物特有的結(jié)構(gòu)植物特有的結(jié)構(gòu)中心體中心體二、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)二、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞可分

5、為三個(gè)系統(tǒng)：生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：細(xì)胞膜、核膜、線粒體、葉綠體、溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等。遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)（顆粒纖維系統(tǒng)）：染色質(zhì)、核仁、核糖體。細(xì)胞骨架系統(tǒng)：微管、微絲、中間纖維、細(xì)胞核骨架。（一）細(xì)胞核的是真核細(xì)胞的控制中心（一）細(xì)胞核的是真核細(xì)胞的控制中心 是細(xì)胞遺傳、代謝、生長(zhǎng)和分化調(diào)控的信息中心異染色質(zhì)異染色質(zhì)常染色質(zhì)常染色質(zhì)1.核被膜和核被膜和核孔復(fù)合物核孔復(fù)合物u 核被膜：核被膜： 外核膜、外核膜、 內(nèi)內(nèi)核膜核膜 、 核纖層、核纖層、 核孔核孔u(yù)功能：功能：u構(gòu)成核、質(zhì)之間的構(gòu)成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障天然選擇性屏障;避免生命活動(dòng)的彼避免生命活動(dòng)的彼此干擾此干擾;保護(hù)保護(hù)DNA不受

6、細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)不受細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng) 所產(chǎn)生的機(jī)械力所產(chǎn)生的機(jī)械力的損傷的損傷;uu 核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流。核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流。核孔：核孔：直徑直徑20100nm，數(shù)目不定；數(shù)目不定；組成：組成：3050種蛋白種蛋白質(zhì)并與核纖層質(zhì)并與核纖層緊密結(jié)合；緊密結(jié)合；核孔復(fù)合物核孔復(fù)合物 功能：功能：選擇性的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)選擇性的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 胞質(zhì)環(huán)間隙核質(zhì)環(huán)2.2.染色質(zhì)和染色體染色質(zhì)和染色體 蘇木精染色，常染色質(zhì)（細(xì)長(zhǎng)）、異染色質(zhì)（色深團(tuán)狀、附著于核內(nèi)膜）；染色質(zhì)的組成：DNA、組蛋白（賴(lài)氨酸、精氨酸）、少量RNA和非組蛋白（很多） 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu) 核小體（nucleosome） 直徑約10nm

7、連接DNA約1.52.5nm v核小體 200bpDNA + 組蛋白八聚體顆粒+一分子H1； vH2A、H2B、H3、H4各二分子構(gòu)成扁粒狀； v其中146bpDNA片段繞1.75圈； vH1鎖住了DNA進(jìn)出端遮蓋了約20bp； v核小體之間以連接DNA相連。 核小體核小體人的染色體人的染色體3.3.核核 仁仁細(xì)胞間期核中個(gè)或幾個(gè)濃密的球形小體稱(chēng)為核仁（含rRNA，rDNA和核糖核蛋白） 形狀、大小和數(shù)目因物種和生理狀態(tài)而異 功能rRNA合成和加工核糖體亞基的組裝核仁組織者nucleolus organizer人類(lèi)細(xì)胞的第13、14、15、21和22對(duì)染色體上核膜核膜是雙層膜，核膜使細(xì)胞的核質(zhì)

8、分開(kāi)；核孔使細(xì)胞的是雙層膜，核膜使細(xì)胞的核質(zhì)分開(kāi)；核孔使細(xì)胞的核質(zhì)之間能進(jìn)行物質(zhì)交換核質(zhì)之間能進(jìn)行物質(zhì)交換. .核仁核仁是細(xì)胞核中顯著的結(jié)構(gòu)，它折光性較強(qiáng)。在細(xì)胞有是細(xì)胞核中顯著的結(jié)構(gòu)，它折光性較強(qiáng)。在細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中核仁呈現(xiàn)絲分裂過(guò)程中核仁呈現(xiàn)周期性的消失和重建周期性的消失和重建。核仁是。核仁是勻質(zhì)的球形小體。勻質(zhì)的球形小體。染色質(zhì)染色質(zhì)主要指細(xì)胞核內(nèi)主要指細(xì)胞核內(nèi)易被堿性染料染成深色的易被堿性染料染成深色的物質(zhì)物質(zhì)。其主要成分是。其主要成分是DNADNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)。在細(xì)胞有絲分裂。在細(xì)胞有絲分裂間期：染色質(zhì)呈細(xì)長(zhǎng)絲狀且交織成網(wǎng)狀，在細(xì)胞有絲分裂間期：染色質(zhì)呈細(xì)長(zhǎng)絲狀且交織成網(wǎng)狀，在

9、細(xì)胞有絲分裂分裂期，染色質(zhì)高度縮短成圓柱狀或桿狀的分裂期，染色質(zhì)高度縮短成圓柱狀或桿狀的染色體。染色體。核基質(zhì)核基質(zhì)主要成分是蛋白質(zhì)，是核的骨架為主要成分是蛋白質(zhì)，是核的骨架為染色質(zhì)的代謝提供附著場(chǎng)所染色質(zhì)的代謝提供附著場(chǎng)所.內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)endomembrane system細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的，由膜包圍形成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜核膜線粒體葉綠體溶酶體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)液泡高爾基體等。（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)endoplasmic reticulum類(lèi)型：囊腔和管道粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rER：核糖體顆粒, 合成并運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)sER：與脂類(lèi)合成和代謝有關(guān)、解毒核糖體

10、核糖體ribosome細(xì)胞質(zhì)中無(wú)膜包被的顆粒狀結(jié)構(gòu)組成：t RNA 和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物存在形式：游離于細(xì)胞溶膠中附著于核糖體、核內(nèi)膜功能：合成蛋白質(zhì)（三）高爾基體Golgi apparatus 組成：由扁平囊和大小不等囊泡組成 具有極性：形成面或順面、成熟面或反面 功能:蛋白質(zhì)修飾與加工、蛋白質(zhì)分類(lèi)、包裝、運(yùn)輸，多糖合成。轉(zhuǎn)運(yùn)小泡轉(zhuǎn)運(yùn)小泡順順面面（四）溶酶體（四）溶酶體Iysosome含有60種以上水解酶的單層膜囊泡，膜內(nèi) pH5。 催化蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、多糖以及核酸的降解；消化細(xì)胞碎渣及產(chǎn)生廢棄物；從外界吞入的顆粒。若嬰兒干細(xì)胞溶酶體缺少水解糖的酶，糖原不能消化，形成大糖原泡，壽命僅1年；溶酶

11、體與疾病溶酶體與疾病先天性貯積?。喝狈δ承┤苊阁w酶，導(dǎo)致某些物質(zhì)在組織中大量積累，有20多種。 Pompes病 糖原積累，損害肝和肌肉，2歲死亡（缺乏-1，4-葡萄糖苷酶） Tay-sachs病 脂質(zhì)積累，損害腦，呆滯，2-6歲死亡 （缺少氨基已糖酯酶A）肺結(jié)核矽肺類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（溶酶體酶外逸）矽肺矽肺（五）液泡（五）液泡vacuole 單層膜包被的囊泡年幼細(xì)胞只有數(shù)量小、分散的小液泡，5%；成年結(jié)合成中央液泡，占細(xì)胞體積95%。富含無(wú)機(jī)鹽、氨基酸、色素、糖類(lèi)功能：高濃度細(xì)胞液使植物細(xì)胞處于膨脹狀態(tài)；貯存代謝廢物 花、葉果實(shí)的藍(lán)、紅、紫與液泡內(nèi)色素有關(guān)( (六六) )線粒體、質(zhì)體線粒體、質(zhì)體線粒

12、體由內(nèi)膜和外膜包裹的囊狀結(jié)構(gòu)，囊內(nèi)是液態(tài)的基質(zhì)。環(huán)狀DNA、ATP合成酶和核糖體。 細(xì)胞呼吸并產(chǎn)生ATP的重要場(chǎng)所 葉綠體：葉綠體：果實(shí)成熟果實(shí)成熟有色質(zhì)體有色質(zhì)體 白色質(zhì)體：貯存淀粉白色質(zhì)體：貯存淀粉 有色質(zhì)體：果實(shí)、花、秋葉中，含色素有色質(zhì)體：果實(shí)、花、秋葉中，含色素 淀粉和脂類(lèi)淀粉和脂類(lèi)前前質(zhì)質(zhì)體體光光質(zhì)體白色體：白色體：分生組織、不見(jiàn)光，淀粉、或油脂分生組織、不見(jiàn)光，淀粉、或油脂有色體：類(lèi)胡蘿卜素色素有色體：類(lèi)胡蘿卜素色素葉綠體葉綠體葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體u外被雙層膜、基質(zhì)、基粒（類(lèi)囊體）、基外被雙層膜、基質(zhì)、基粒（類(lèi)囊體）、基質(zhì)類(lèi)囊體，也有環(huán)狀質(zhì)類(lèi)囊體，也有環(huán)狀DNA、核糖體

13、、核糖體在類(lèi)囊體上光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，基質(zhì)是在類(lèi)囊體上光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，基質(zhì)是碳同化的場(chǎng)所。碳同化的場(chǎng)所。（七）微體（七）微體microbody 單層膜圍成的一類(lèi)泡狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含的酶不同于溶酶體： 過(guò)氧化物酶體 脂肪酸氧化、肝臟解酒精和解毒 過(guò)氧化物酶H2O2 H2O + O2 乙醛酸循環(huán)體(植物細(xì)胞) 植物細(xì)胞內(nèi)：脂肪、油 糖（八）細(xì)胞骨架（八）細(xì)胞骨架真核細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)纖維組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。功能：維持細(xì)胞形狀、控制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。蛋白纖維： 微管 微絲中間纖維微管綠色、微絲紅色、藍(lán)色微管綠色、微絲紅色、藍(lán)色 微管微管microtubule微管蛋白（， ）組成中直徑 約25nm、長(zhǎng)約25200nm空管

14、；功能：維持細(xì)胞形態(tài)、運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器運(yùn)動(dòng)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸染色體運(yùn)動(dòng) 微絲微絲micro ilament肌動(dòng)蛋白組成的直徑7nm實(shí)心微絲；功能：維持細(xì)胞形態(tài)改變細(xì)胞形態(tài)胞質(zhì)環(huán)流細(xì)胞分裂-偽足肌肉收縮 中間絲（纖維）中間絲（纖維）多種蛋白組成多種蛋白組成直徑直徑 812nm核纖層中含量核纖層中含量豐富豐富功能：功能：承受機(jī)械壓力承受機(jī)械壓力（九）鞭毛、纖毛、中心粒（九）鞭毛、纖毛、中心粒中心粒：9（3）鞭毛纖毛：9（2）+29（3）染色體運(yùn)動(dòng)染色體運(yùn)動(dòng)秋水仙素和長(zhǎng)春藤堿破壞紡錘體的形成；紫杉醇抑制紡錘體的解聚，抗癌（十）細(xì)胞壁（十）細(xì)胞壁細(xì)胞壁的組成與功能細(xì)胞壁的組成與功能成分：微原纖維（纖維素）+基質(zhì)(

15、多糖+蛋白質(zhì))組成。功能：保護(hù)和支持細(xì)胞作用。使細(xì)胞不能吸收過(guò)量水。（十一）動(dòng)物細(xì)胞的胞外基質(zhì)和細(xì)胞連接（十一）動(dòng)物細(xì)胞的胞外基質(zhì)和細(xì)胞連接胞外基質(zhì)：動(dòng)物細(xì)胞合成并分泌到胞外、分布在細(xì)胞表面或細(xì)胞之間的大分子, 主要膠原纖維和蛋白聚糖。緊密連接(封閉連接) Tight junction呈帶狀，相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜不留空間，使細(xì)胞層成為一個(gè)完整的膜系統(tǒng)，防止物質(zhì)從細(xì)胞間質(zhì)通過(guò)。 常存在于體內(nèi)各種屏障內(nèi)：腦血管內(nèi)壁、腸上皮。橋粒橋粒desmosomedesmosomep皮膚、子宮等上皮細(xì)皮膚、子宮等上皮細(xì)胞間非常很牢固的連接，胞間非常很牢固的連接，呈盤(pán)狀，具支撐作用。呈盤(pán)狀，具支撐作用。 p橋粒處相鄰

16、細(xì)胞中間橋粒處相鄰細(xì)胞中間絲相連呈網(wǎng)狀。絲相連呈網(wǎng)狀。間隙連接（通訊連接）間隙連接（通訊連接）有有23 nm胞間隙。中間胞間隙。中間有有1.5nm 的親水性通道。的親水性通道。離子，離子，1000的小分子的小分子進(jìn)行信息交換。進(jìn)行信息交換。 細(xì)胞核細(xì)胞核-“中心調(diào)度室中心調(diào)度室”, ,細(xì)胞生命活動(dòng)的細(xì)胞生命活動(dòng)的“控制中心控制中心” 核糖體核糖體-蛋白質(zhì)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)生產(chǎn)的“機(jī)器機(jī)器” 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-合成蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和糖類(lèi)的合成蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和糖類(lèi)的“生生產(chǎn)車(chē)間產(chǎn)車(chē)間” 高爾基體高爾基體-生物大分子加工、包裝的生物大分子加工、包裝的“加加工車(chē)間工車(chē)間” 線粒體和葉綠體線粒體和葉綠體-產(chǎn)能的產(chǎn)能的“

17、動(dòng)力車(chē)間動(dòng)力車(chē)間” 溶酶體溶酶體- “- “回收車(chē)間回收車(chē)間”和和“保衛(wèi)處保衛(wèi)處” 細(xì)胞骨架系統(tǒng)細(xì)胞骨架系統(tǒng)（MF,MT,IFMF,MT,IF）- - “支架、運(yùn)支架、運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)輸、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)” 生物膜系統(tǒng)生物膜系統(tǒng)-膜流，生產(chǎn)膜流，生產(chǎn)“流水線流水線”和和“傳送帶傳送帶”。三、生物膜三、生物膜流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型細(xì)胞的外圍包有一層由脂雙層分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的膜稱(chēng)為質(zhì)膜 質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的研究簡(jiǎn)史三明治結(jié)構(gòu)模型 (J.FDanielli，H.Davson, 1935)單位膜模型 (J.D.Robertson, 1959)流動(dòng)鑲嵌模型fluid mosaic model (S.J. Singer,

18、G.L. Nicolson, 1972)糖脂糖脂膜中大多數(shù)脂質(zhì)和一部分膜中大多數(shù)脂質(zhì)和一部分蛋白質(zhì)可以流動(dòng)。蛋白質(zhì)可以流動(dòng)。蛋白質(zhì)或嵌在脂層表面或蛋白質(zhì)或嵌在脂層表面或內(nèi)部或橫跨整個(gè)脂雙層。內(nèi)部或橫跨整個(gè)脂雙層。膜內(nèi)蛋白、膜周蛋白膜內(nèi)蛋白、膜周蛋白膜上的糖為細(xì)胞識(shí)別所必膜上的糖為細(xì)胞識(shí)別所必須。須。動(dòng)物細(xì)胞表面的寡糖鏈和蛋動(dòng)物細(xì)胞表面的寡糖鏈和蛋白質(zhì)形成的糖蛋白層白質(zhì)形成的糖蛋白層-糖萼糖萼糖蛋白、脂蛋白糖蛋白、脂蛋白膜的兩側(cè)分布的糖、蛋白膜的兩側(cè)分布的糖、蛋白質(zhì)的種類(lèi)是不對(duì)稱(chēng)性。質(zhì)的種類(lèi)是不對(duì)稱(chēng)性。 四、細(xì)胞通訊化學(xué)信號(hào)（腎上腺素-第1信使）信號(hào)接受（G蛋白偶聯(lián)受體）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（cAMP、Ca2+-第2信使，酶的級(jí)聯(lián)-信號(hào)放大）細(xì)胞對(duì)信號(hào)的響應(yīng) ) 大分子和顆粒進(jìn)入和大分子和顆粒進(jìn)入和排出