第3章 細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能

1、1第3章 細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能3.1 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能3.2 生物膜-流動鑲嵌模型3.3 物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)3.4 細(xì)胞連接2細(xì)胞學(xué)說細(xì)胞學(xué)說(cell theory(cell theory）: : 1838-1839 1838-1839年年 Schleden Schleden 和和 Schwann Schwann 創(chuàng)立創(chuàng)立 1)1)所有的動物和植物都是由細(xì)胞構(gòu)成的所有的動物和植物都是由細(xì)胞構(gòu)成的 2)2)一切細(xì)胞來源于細(xì)胞；一切細(xì)胞來源于細(xì)胞； 3)3)細(xì)胞通過分裂形成組織。細(xì)胞通過分裂形成組織。細(xì)胞細(xì)胞(cell)(cell)的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn) 16651665年年 虎克虎克(R.Hooke

2、)(R.Hooke)3 細(xì)胞可分成原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩類。細(xì)胞可分成原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩類。 p原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單，只有細(xì)胞膜，沒有內(nèi)膜原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單，只有細(xì)胞膜，沒有內(nèi)膜系統(tǒng)，也沒有細(xì)胞器。染色體是環(huán)狀的系統(tǒng)，也沒有細(xì)胞器。染色體是環(huán)狀的DNA分子，沒有核膜包圍。有質(zhì)粒。分子，沒有核膜包圍。有質(zhì)粒。 p真核細(xì)胞較原核細(xì)胞大，有內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞真核細(xì)胞較原核細(xì)胞大，有內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞器。細(xì)胞核被核膜包圍。器。細(xì)胞核被核膜包圍。43.1 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能3.1.1 細(xì)胞大小和數(shù)目3.1.2 細(xì)胞膜和細(xì)胞壁3.1.3 細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)3.1.4 細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器53.1.1 細(xì)胞大小和數(shù)目n最小的細(xì)

3、胞是支原體細(xì)胞，直徑只有100nm；最大的細(xì)胞是鳥卵，肉眼可見。n細(xì)胞的大小和細(xì)胞的機(jī)能是相適應(yīng)的。例如，神經(jīng)細(xì)胞、鳥卵。n 一般說來，生物體積的加大，是由于細(xì)胞數(shù)目增加，而不是由于細(xì)胞體積加大。n 單細(xì)胞生物僅有一個細(xì)胞；而多細(xì)胞生物的細(xì)胞數(shù)目和生物體的大小成正比。http:/ 細(xì)胞膜和細(xì)胞壁細(xì)胞膜：細(xì)胞膜：又名質(zhì)膜又名質(zhì)膜(plasma membrane)，是細(xì)胞，是細(xì)胞表面的被膜。厚表面的被膜。厚7-8nm。半透性。半透性(semipermeability)或選擇性透性。質(zhì)膜上存在激素的受體、抗原結(jié)或選擇性透性。質(zhì)膜上存在激素的受體、抗原結(jié)合點以及其他細(xì)胞識別位點。合點以及其他細(xì)胞識別位

4、點。細(xì)胞壁：細(xì)胞壁：植物細(xì)胞有，在質(zhì)膜之外。是一無生命植物細(xì)胞有，在質(zhì)膜之外。是一無生命結(jié)構(gòu)，由細(xì)胞的分泌物組成。功能是支持和保護(hù)，結(jié)構(gòu)，由細(xì)胞的分泌物組成。功能是支持和保護(hù)，防止細(xì)胞吸漲而破裂。防止細(xì)胞吸漲而破裂。9101 1細(xì)胞壁的分層細(xì)胞壁的分層 胞間層胞間層主要由果膠質(zhì)組成主要由果膠質(zhì)組成 初生壁初生壁主要由纖維素和果膠質(zhì)組成主要由纖維素和果膠質(zhì)組成 次生壁次生壁主要由木質(zhì)素和纖維素組成主要由木質(zhì)素和纖維素組成細(xì)胞壁細(xì)胞壁11122紋孔和胞間連絲紋孔和胞間連絲l紋孔紋孔(pit)是在細(xì)胞停止生長后，形成次生壁時才是在細(xì)胞停止生長后，形成次生壁時才出現(xiàn)，它是由次生壁局部不加厚而形成的。紋

5、孔的出現(xiàn)，它是由次生壁局部不加厚而形成的。紋孔的存在為具有次生壁的細(xì)胞提供了水分與其它物質(zhì)的存在為具有次生壁的細(xì)胞提供了水分與其它物質(zhì)的輸導(dǎo)通道。輸導(dǎo)通道。 l胞間連絲胞間連絲 指穿過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞壁的指穿過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞壁的原生質(zhì)細(xì)絲原生質(zhì)細(xì)絲。紋孔和胞間連絲的存在使得多細(xì)胞有機(jī)體成為一個紋孔和胞間連絲的存在使得多細(xì)胞有機(jī)體成為一個統(tǒng)一的整體。統(tǒng)一的整體。13紋孔14胞間連絲胞間連絲153.1.3 細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)u 真核細(xì)胞有細(xì)胞核。有些細(xì)胞是多核的，大真核細(xì)胞有細(xì)胞核。有些細(xì)胞是多核的，大多數(shù)細(xì)胞則是單核的。多數(shù)細(xì)胞則是單核的。u 細(xì)胞核在細(xì)胞的代謝、生長和分化中，都起細(xì)胞核在細(xì)胞的代謝

6、、生長和分化中，都起著重要的作用。遺傳物質(zhì)主要位于核中。著重要的作用。遺傳物質(zhì)主要位于核中。u 細(xì)胞核包括細(xì)胞核包括核被膜核被膜、核基質(zhì)核基質(zhì)、染色質(zhì)染色質(zhì)和和核仁核仁4部分。部分。16核膜 雙層膜，具核孔核基質(zhì)(核液)染色質(zhì) 由DNA和蛋白質(zhì)組成核仁 富含蛋白質(zhì)和RNA的區(qū)域，核糖體的裝配場所。17核膜核膜(nuclear envelope)：由兩層膜組成。膜厚約7-8nm,兩膜之間為寬約10-50nm的核周腔。外膜常與粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。 核纖層：核纖層： 在核膜內(nèi)面，由核纖層蛋白組成。 核孔核孔(nuclear pore): 大分子出入細(xì)胞核的通道。含100種以上蛋白質(zhì)，與核纖層緊密結(jié)合成核

7、孔復(fù)合體在核的有選擇性的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中起重要作用。1、核被膜與核纖層 在核的外面，包括核膜和核膜下面的核纖層。1819染色質(zhì)染色質(zhì)(chromatin)：分成：分成常染色質(zhì)常染色質(zhì)(euchromatin)，即細(xì)，即細(xì)絲狀的部分；和絲狀的部分；和異染色質(zhì)異染色質(zhì)(heterochromatin)，即，即染色較深的團(tuán)塊。染色較深的團(tuán)塊。 組成：組成：DNA和蛋白質(zhì)，及少量和蛋白質(zhì)，及少量RNA。組成蛋白分成組。組成蛋白分成組蛋白和非組蛋白兩類。組蛋白是堿性蛋白，分為蛋白和非組蛋白兩類。組蛋白是堿性蛋白，分為H1、H2A、H2B、H3、H4共共5種。它們與種。它們與DNA相相結(jié)合；非組蛋白種類多，如結(jié)

8、合；非組蛋白種類多，如DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚聚合酶等。合酶等。 核小體：核小體：直徑直徑10nm。4對組蛋白分子。對組蛋白分子。 連接體連接體DNA（linker DNA）：與核小體上的：與核小體上的DNA相加，相加，約為約為200堿基對。堿基對。、染色質(zhì) 20核小體21 細(xì)胞核中圓形或橢圓形的顆粒狀結(jié)構(gòu)。細(xì)胞核中圓形或橢圓形的顆粒狀結(jié)構(gòu)。 各種生物的核仁數(shù)目是固定的。核仁富含蛋白質(zhì)和各種生物的核仁數(shù)目是固定的。核仁富含蛋白質(zhì)和RNA分子。核仁是由某一個或幾個特定染色體的核仁分子。核仁是由某一個或幾個特定染色體的核仁組織區(qū)構(gòu)成。而核仁組織區(qū)是組織區(qū)構(gòu)成。而核仁組織區(qū)是rDNA的所在地。

9、的所在地。、核仁nucleolus n 由蛋白質(zhì)成分組成的纖維狀網(wǎng)，網(wǎng)孔中充以由蛋白質(zhì)成分組成的纖維狀網(wǎng)，網(wǎng)孔中充以液體。液體。4、核基質(zhì)nuclear matrix 22 除細(xì)胞核和質(zhì)膜外，剩下的是細(xì)胞質(zhì)除細(xì)胞核和質(zhì)膜外，剩下的是細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)，而細(xì)胞質(zhì)又分為細(xì)胞器和，而細(xì)胞質(zhì)又分為細(xì)胞器和細(xì)胞溶膠細(xì)胞溶膠(cytosol)兩部分。兩部分。3.1.4 細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器23n內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum,ER)：在細(xì)胞質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的彼此相通的單層膜形成的一系列囊腔和細(xì)內(nèi)的彼此相通的單層膜形成的一系列囊腔和細(xì)管。管。 光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth E

10、R, sER)：膜上沒有核膜上沒有核糖體顆粒，與脂類代謝糖體顆粒，與脂類代謝,糖類代謝藥物或毒物糖類代謝藥物或毒物的解毒等有關(guān)。的解毒等有關(guān)。 粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough ER,rER)：膜上富有顆膜上富有顆粒核糖體，蛋白質(zhì)合成和運(yùn)輸。粒核糖體，蛋白質(zhì)合成和運(yùn)輸。 1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體2425n核糖體：核糖體：由由 rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的核蛋白體，和蛋白質(zhì)構(gòu)成的核蛋白體，無膜包被，無膜包被，蛋白質(zhì)合成的場所。蛋白質(zhì)合成的場所。1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體類別：類別： 附著核糖體：合成膜蛋白和輸出細(xì)胞外的附著核糖體：合成膜蛋白和輸出細(xì)胞外的蛋白蛋白 游離核糖體：合成留存在細(xì)胞質(zhì)中和核內(nèi)游離核糖體：合成

11、留存在細(xì)胞質(zhì)中和核內(nèi)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì) 26核糖體模式圖核糖體模式圖27q由一系列單層膜圍成的扁平小囊和小泡組成。由一系列單層膜圍成的扁平小囊和小泡組成。是細(xì)胞分泌物的最后加工和包裝場所。是細(xì)胞分泌物的最后加工和包裝場所。 q內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小泡小泡高爾基體高爾基體分泌泡分泌泡質(zhì)膜質(zhì)膜q功能：合成分揀并將產(chǎn)物運(yùn)出細(xì)胞功能：合成分揀并將產(chǎn)物運(yùn)出細(xì)胞q合成多糖；合成多糖；q蛋白質(zhì)的修飾和分泌；蛋白質(zhì)的修飾和分泌；q植物細(xì)胞分裂時參與細(xì)胞板的形成植物細(xì)胞分裂時參與細(xì)胞板的形成2、高爾基體Golgi apparatus2829高爾基體30高爾基體的結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)運(yùn)功能31 溶酶體是溶酶體是單層膜單層膜包裹的小泡

12、，由高爾基體斷包裹的小泡，由高爾基體斷裂產(chǎn)生，內(nèi)含裂產(chǎn)生，內(nèi)含60種以上的水解酶。種以上的水解酶。 溶酶體的功能是消化從外界吞入的顆粒和細(xì)溶酶體的功能是消化從外界吞入的顆粒和細(xì)胞本身產(chǎn)生的碎渣。胞本身產(chǎn)生的碎渣。 食物泡食物泡+初級初級溶酶體溶酶體 次級溶酶體。次級溶酶體。 溶酶體是酸性的，溶酶體是酸性的，pH4.8或更低，而各種水或更低，而各種水解酶只有在酸性環(huán)境中才有活性。解酶只有在酸性環(huán)境中才有活性。3、溶酶體(lysosome)32溶溶酶酶體體參參與與細(xì)細(xì)胞胞消消化化33溶酶體參與細(xì)胞消化溶酶體參與細(xì)胞消化34形狀：顆粒狀或短桿狀，大小與細(xì)菌相當(dāng)。 數(shù)目：隨細(xì)胞而定。1個到幾百個。結(jié)構(gòu)

13、：雙層膜包裹的囊狀細(xì)胞器，囊內(nèi)充滿液態(tài)的基質(zhì)，液態(tài)基質(zhì)含少量DNA、核糖體。外膜平整，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴?；＃ˋTP酶復(fù)合體） 功能：“動力工廠”。細(xì)胞呼吸及能量代謝的中心。將貯存在糖類或脂質(zhì)分子中的化學(xué)能，轉(zhuǎn)變成細(xì)胞代謝中可直接利用的能量分子腺苷三磷酸(ATP)?；|(zhì)中有各種酶，而電子傳遞在內(nèi)膜上進(jìn)行，合成ATP的ATP合成酶復(fù)合體也在內(nèi)膜上。自主性：有自己的DNA及核糖體，編碼約10%的自身蛋白。、線粒體(mitochomdrion)35肌肉細(xì)胞的線粒體36 質(zhì)體是植物細(xì)胞細(xì)胞器，分兩種： 5、質(zhì)體(plastid)u白色體白色體(leucoplast) ：主要存在于分生組織和不見光：主

14、要存在于分生組織和不見光的細(xì)胞中的細(xì)胞中 造粉體（積累淀粉）造粉體（積累淀粉） 造油體（貯藏脂肪）造油體（貯藏脂肪） 造蛋白體（積累蛋白質(zhì)）造蛋白體（積累蛋白質(zhì)）u有色體有色體(chromoplast): 含有各種色素。比如含類胡蘿含有各種色素。比如含類胡蘿卜素、葉黃素卜素、葉黃素 。最重要的有色體最重要的有色體葉綠體葉綠體(chloroplast) 37白色體的類型與功能白色體的類型與功能38 葉綠體（葉綠體（chloroplast）光合作用光合作用的場所，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的場所，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能同化二氧化碳和水，合成糖，同時產(chǎn)生分子氧同化二氧化碳和水，合成糖，同時產(chǎn)生分子氧葉綠體在細(xì)胞

15、中的分布與光照有關(guān)葉綠體在細(xì)胞中的分布與光照有關(guān)5、質(zhì)體(plastid)395、質(zhì)體(plastid)u葉綠體：葉綠體： 大小、形狀、數(shù)目多變。雙層膜包裹。內(nèi)部的基質(zhì)中有一由類囊體組成的內(nèi)膜系統(tǒng)?；ｎ惸殷w重疊成基粒，在基粒之間是基質(zhì)類囊體。光合色素和電子傳遞系統(tǒng)位于類囊體膜上，而暗反應(yīng)在基質(zhì)中進(jìn)行。 u葉綠體的自主性：葉綠體的自主性：有自己的DNA和核糖體，編碼部分自身蛋白。真核細(xì)胞起源。40葉葉綠綠體體的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基質(zhì)內(nèi)囊體基粒416、微體(microbody) 單層膜包裹的小泡，外形與溶酶體相似。分成過氧化物酶體過氧化物酶體和乙醛酸循環(huán)體乙醛酸循環(huán)體兩種。過氧化物酶體過氧化物酶體per

16、oxisome 乙醛酸循環(huán)體乙醛酸循環(huán)體glyoxisome 動、植物細(xì)胞都有。 內(nèi)含氧化酶，氧化分解細(xì)胞中20%的脂肪酸,產(chǎn)生的H2O2由所含的過氧化氫酶分解。 只存在于植物細(xì)胞。參與參與光呼吸光呼吸反應(yīng)；反應(yīng)；將種子中的將種子中的脂肪酸轉(zhuǎn)化為糖脂肪酸轉(zhuǎn)化為糖，用于萌發(fā)，用于萌發(fā)427、液泡(vacuole)q 植物細(xì)胞植物細(xì)胞單層膜包被的充滿單層膜包被的充滿細(xì)胞液（細(xì)胞液（cell sap）的囊泡的囊泡 液泡隨細(xì)胞成長而發(fā)展：多個液泡隨細(xì)胞成長而發(fā)展：多個 一個；一個；5% 95% 功能：功能：細(xì)胞液是高滲的，使細(xì)胞吸漲飽滿細(xì)胞液是高滲的，使細(xì)胞吸漲飽滿含有花色素苷，決定花、果、葉的顏色含

17、有花色素苷，決定花、果、葉的顏色貯存代謝廢物貯存代謝廢物4344q 細(xì)胞骨架（細(xì)胞骨架（cytoskeleton） 真核細(xì)胞真核細(xì)胞中的中的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)架體系纖維網(wǎng)架體系 組成：組成：微管微管、微絲微絲、中間纖維中間纖維 功能：功能：參與細(xì)胞運(yùn)動、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、細(xì)胞分裂、基因表達(dá)、及細(xì)參與細(xì)胞運(yùn)動、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、細(xì)胞分裂、基因表達(dá)、及細(xì)胞分化等胞分化等8 8、細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(cytoskeleton)微管微管微絲微絲中間纖維中間纖維45q 微管（微管（microtubule）平均外徑平均外徑24 nm的中空長管狀纖維的中空長管狀纖維除除紅細(xì)胞紅細(xì)胞外，真核細(xì)胞都有微管外，真

18、核細(xì)胞都有微管參與紡錘體、鞭毛、纖毛、軸突、神經(jīng)管等構(gòu)成參與紡錘體、鞭毛、纖毛、軸突、神經(jīng)管等構(gòu)成功能：功能：細(xì)胞形態(tài)維持、細(xì)胞運(yùn)動、細(xì)胞分裂細(xì)胞形態(tài)維持、細(xì)胞運(yùn)動、細(xì)胞分裂46 微管（微管（microtubule）由由微管蛋白（微管蛋白（tubulin）構(gòu)成構(gòu)成微管蛋白含微管蛋白含a a、b b兩個亞基兩個亞基a a、b b二聚體螺旋排列形成二聚體螺旋排列形成原纖維原纖維1313根原纖維合攏成一段微管根原纖維合攏成一段微管微管具有微管具有極性（極性（+/-+/-）踏車踏車現(xiàn)象現(xiàn)象47q 微管（微管（microtubule）微管蛋白微管蛋白二聚體上具有兩個位點：二聚體上具有兩個位點：秋水仙素秋

19、水仙素結(jié)合位點：育種，產(chǎn)生多倍體結(jié)合位點：育種，產(chǎn)生多倍體常春藤堿常春藤堿結(jié)合位點：抗癌結(jié)合位點：抗癌紫杉醇紫杉醇：促進(jìn)微管裝配、增加穩(wěn)定性；抗癌：促進(jìn)微管裝配、增加穩(wěn)定性；抗癌48q 微絲（微絲（microfilament）又稱又稱肌動蛋白絲（肌動蛋白絲（actin filament）直徑直徑7 nm的骨架纖維的骨架纖維組成單體為組成單體為肌動蛋白肌動蛋白單體相連成串，兩串以右手螺旋扭纏成束，即微絲單體相連成串，兩串以右手螺旋扭纏成束，即微絲微絲在動植物細(xì)胞中都有，肌動蛋白沒有特異性微絲在動植物細(xì)胞中都有，肌動蛋白沒有特異性微微絲絲也有也有極性（極性（+/-+/-）49q 微絲（微絲（mic

20、rofilament）微絲易于解聚成單體，單體微絲易于解聚成單體，單體又容易重新聚合成微絲，因又容易重新聚合成微絲，因此有此有運(yùn)動運(yùn)動功能：功能：肌肉收縮、變形運(yùn)動、及胞肌肉收縮、變形運(yùn)動、及胞質(zhì)分裂等質(zhì)分裂等橫紋肌橫紋肌、纖維細(xì)胞纖維細(xì)胞、腸微絨腸微絨毛毛均有豐富的微絲均有豐富的微絲50q 微絲（微絲（microfilament）細(xì)胞松弛素細(xì)胞松弛素B：結(jié)合在微絲（）端抑制肌動蛋白聚合到微絲纖維上，：結(jié)合在微絲（）端抑制肌動蛋白聚合到微絲纖維上，并引起肌動蛋白解聚并引起肌動蛋白解聚鬼筆環(huán)肽鬼筆環(huán)肽：與微絲特異性結(jié)合，防止肌動蛋白絲解聚：與微絲特異性結(jié)合，防止肌動蛋白絲解聚兩者作用相反，但都能

21、特異性的抑制微絲功能，引起細(xì)胞變形，使兩者作用相反，但都能特異性的抑制微絲功能，引起細(xì)胞變形，使細(xì)胞骨架發(fā)生變化細(xì)胞骨架發(fā)生變化51q 中間纖維中間纖維（intermediate filament）直徑直徑8-10 nm，介于微管和微絲之間，介于微管和微絲之間最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分，最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分，支持、運(yùn)動的功能支持、運(yùn)動的功能形態(tài)上非常相似，但其組成蛋白卻不盡相同：形態(tài)上非常相似，但其組成蛋白卻不盡相同：角蛋白角蛋白( (keratin)：上皮細(xì)胞：上皮細(xì)胞波形蛋白波形蛋白( (vimentin) )：成纖維細(xì)胞：成纖維細(xì)胞層粘連蛋白層粘連蛋白(laminin)：上皮組織基礎(chǔ)膜：上皮組

22、織基礎(chǔ)膜細(xì)胞核膜下的核纖層也是中間纖維構(gòu)成細(xì)胞核膜下的核纖層也是中間纖維構(gòu)成5253鞭毛和纖毛：鞭毛和纖毛：9、鞭毛(flagellum)、纖毛(cilium)和中心粒(centrole)中心粒：中心粒：基粒：基粒： 細(xì)胞表面的附屬物，有運(yùn)動的功能。兩者基本結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別主要在于長度和數(shù)量。它們的結(jié)構(gòu)成分是微管，在橫切面上呈9（2）+2排列。 由微管構(gòu)成，呈9（3）+0排列?；Ｅc鞭毛和纖毛的基部相連。 由微管構(gòu)成的細(xì)胞器，結(jié)構(gòu)和基粒相似，它們是同源器官。中心粒位于中心體（微管組織中心）中。 5455q 細(xì)胞溶膠細(xì)胞溶膠 除細(xì)胞器以外的細(xì)胞質(zhì)液體部分除細(xì)胞器以外的細(xì)胞質(zhì)液體部分 細(xì)胞骨架位于其

23、中細(xì)胞骨架位于其中 富含蛋白質(zhì)，擁有細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，擁有細(xì)胞25-50%的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì) 含有多種酶，是細(xì)胞多種代謝活動的場所含有多種酶，是細(xì)胞多種代謝活動的場所 胞質(zhì)溶膠中還有細(xì)胞的各種內(nèi)含物胞質(zhì)溶膠中還有細(xì)胞的各種內(nèi)含物10、細(xì)胞溶膠563.2.1 脂雙層3.2.2 膜蛋白3.2.3 糖和糖萼3.2 生物膜流動鑲嵌模型p46Biological membranefluid mosaic model57q 細(xì)胞器膜、核膜、質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)類似，統(tǒng)稱細(xì)胞器膜、核膜、質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)類似，統(tǒng)稱生物膜生物膜 厚厚7-8 nm 真核細(xì)胞的生物膜占細(xì)胞干重的真核細(xì)胞的生物膜占細(xì)胞干重的70-80%，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

24、膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜最多，占總膜面最多，占總膜面積的一半積的一半 生物膜生物膜把細(xì)胞空間分隔開，使細(xì)胞具有把細(xì)胞空間分隔開，使細(xì)胞具有了界限分明、功能各異的工作單位了界限分明、功能各異的工作單位細(xì)胞器細(xì)胞器 分隔使膜面積大大增加，提高物質(zhì)合成、分隔使膜面積大大增加，提高物質(zhì)合成、運(yùn)輸?shù)壬顒拥男蔬\(yùn)輸?shù)壬顒拥男?8q 生物膜主要由生物膜主要由脂質(zhì)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以以非共價鍵非共價鍵組合裝配而成組合裝配而成q 生物膜的骨架是生物膜的骨架是磷脂雙分子層磷脂雙分子層，又稱脂雙層，又稱脂雙層q 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以不同方式鑲嵌，執(zhí)行膜的許多重要功能以不同方式鑲嵌，執(zhí)行膜的許多重要功能q 質(zhì)膜表面有少量質(zhì)膜表

25、面有少量糖類糖類分子分子糖脂糖脂和和糖蛋白糖蛋白59q 流動鑲嵌模型（流動鑲嵌模型（fluid mosaic model）1972年，年，S.J. Singer和和G. Nicolson提出提出 膜是膜是流動流動的，膜蛋白和膜脂均可側(cè)向運(yùn)動的，膜蛋白和膜脂均可側(cè)向運(yùn)動 膜蛋白的分布是膜蛋白的分布是不對稱不對稱的的 均由均由磷脂雙分子層磷脂雙分子層構(gòu)成構(gòu)成60q 脂雙層脂雙層 在生物膜的總重量中，脂類約占在生物膜的總重量中，脂類約占40-50% 膜脂主要包括：膜脂主要包括：磷脂（主要）磷脂（主要）、糖脂糖脂和和膽固醇膽固醇三類三類3.2.1 脂雙層脂雙層61q 脂雙層脂雙層 磷脂構(gòu)成膜脂的基本成

26、分，占整個膜脂磷脂構(gòu)成膜脂的基本成分，占整個膜脂50%以上以上 磷脂分子具有磷脂分子具有一個極性的頭一個極性的頭和和兩個非極性的尾兩個非極性的尾 脂雙層表面是磷脂分子的脂雙層表面是磷脂分子的親水端親水端 內(nèi)部是磷脂分子的內(nèi)部是磷脂分子的疏水性脂肪酸鏈?zhǔn)杷灾舅徭?.2.1 脂雙層脂雙層62磷脂結(jié)構(gòu)圖63磷脂雙分子層生物膜64q 脂雙層脂雙層 糖脂約占膜脂總量的糖脂約占膜脂總量的5%以下以下 糖脂具有糖脂具有細(xì)胞專一性細(xì)胞專一性，常是細(xì)胞表面的標(biāo)志性物質(zhì)，常是細(xì)胞表面的標(biāo)志性物質(zhì) 糖脂又是細(xì)胞表面糖脂又是細(xì)胞表面抗原抗原的重要組分的重要組分糖脂決定糖脂決定ABO血型血型3.2.1 脂雙層脂雙層

27、65q 脂雙層脂雙層 膽固醇只存在于動物細(xì)胞，含量不超過膜脂的膽固醇只存在于動物細(xì)胞，含量不超過膜脂的1/3 膽固醇分子也是極性分子膽固醇分子也是極性分子 “脂筏脂筏”：膽固醇與鞘磷脂構(gòu)成：膽固醇與鞘磷脂構(gòu)成3.2.1 脂雙層脂雙層66 脂雙層中的脂分子進(jìn)行各種形式的快速運(yùn)動：脂雙層中的脂分子進(jìn)行各種形式的快速運(yùn)動：沿膜平面的沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動側(cè)向運(yùn)動圍繞軸心的圍繞軸心的自旋運(yùn)動自旋運(yùn)動脂分子尾部的脂分子尾部的擺動運(yùn)動擺動運(yùn)動脂分子尾部脂肪酸鏈沿著縱軸進(jìn)行的脂分子尾部脂肪酸鏈沿著縱軸進(jìn)行的伸縮震蕩伸縮震蕩雙層脂分子之間的雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動翻轉(zhuǎn)運(yùn)動脂分子尾部脂肪酸鏈圍繞脂分子尾部脂肪酸鏈圍

28、繞C-C鍵的鍵的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)3.2.1 脂雙層脂雙層6768 脂雙層的功能：脂雙層的功能：有利于細(xì)胞保持正常的結(jié)構(gòu)和功能有利于細(xì)胞保持正常的結(jié)構(gòu)和功能屏障作用屏障作用，使膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過，使膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過，為細(xì)胞的生命為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境脂類成分隨不同生物而不同，脂雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性保證了膜蛋白脂類成分隨不同生物而不同，脂雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性保證了膜蛋白的嵌入及其特定功能的發(fā)揮的嵌入及其特定功能的發(fā)揮69q 膜蛋白膜蛋白 膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者 不同生物膜中的蛋白質(zhì)含量不同：不同生物膜中的蛋白質(zhì)含

29、量不同：線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜75%神經(jīng)纖維髓鞘膜神經(jīng)纖維髓鞘膜25%質(zhì)膜質(zhì)膜50%3.2.2 膜蛋白膜蛋白703.2.2 膜蛋白膜蛋白q 膜蛋白膜蛋白 膜蛋白分為兩大類：膜蛋白分為兩大類：內(nèi)在膜蛋白（內(nèi)在膜蛋白（intrinsic protein）以疏水部分直接與磷脂疏水部分以疏水部分直接與磷脂疏水部分非共價非共價結(jié)合，大多兩端親水，也有結(jié)合，大多兩端親水，也有僅一端親水僅一端親水外在膜蛋白（外在膜蛋白（extrinsic protein）以以非共價鍵非共價鍵結(jié)合在內(nèi)在蛋白的外端，或結(jié)合在磷脂分子的親水頭上結(jié)合在內(nèi)在蛋白的外端，或結(jié)合在磷脂分子的親水頭上71q 膜蛋白膜蛋白 膜蛋白的功能：膜蛋

30、白的功能：物質(zhì)運(yùn)輸物質(zhì)運(yùn)輸作為作為“載體載體” 將物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)出細(xì)胞將物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)出細(xì)胞酶酶催化膜上特異化學(xué)反應(yīng)，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的酶催化磷脂合成催化膜上特異化學(xué)反應(yīng)，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的酶催化磷脂合成受體受體作為激素或其他化學(xué)物質(zhì)的受體，如甲狀腺細(xì)胞上有接作為激素或其他化學(xué)物質(zhì)的受體，如甲狀腺細(xì)胞上有接受來自腦垂體的促甲狀腺素的受體受來自腦垂體的促甲狀腺素的受體細(xì)胞識別細(xì)胞識別作為表面抗原，與特異抗體結(jié)合（人類白細(xì)胞抗原作為表面抗原，與特異抗體結(jié)合（人類白細(xì)胞抗原HLA）3.2.2 膜蛋白膜蛋白72熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗示意圖熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗示意圖 很多膜蛋白在脂雙層中能自由

31、移動。人、鼠細(xì)胞融合實驗可證明。也有的不能完全自由移動。733.2.3 糖和糖萼糖和糖萼q 糖和糖萼糖和糖萼 膜糖膜糖：細(xì)胞膜表面的糖：細(xì)胞膜表面的糖 分類分類糖蛋白：糖蛋白：與膜蛋白結(jié)合而成與膜蛋白結(jié)合而成糖脂：糖脂：與脂質(zhì)結(jié)合而成與脂質(zhì)結(jié)合而成 成分：半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖、唾液酸等成分：半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖、唾液酸等 功能：與功能：與細(xì)胞識別細(xì)胞識別有關(guān)；固定膜中的蛋白質(zhì)有關(guān)；固定膜中的蛋白質(zhì)74q 糖和糖萼糖和糖萼 糖萼（糖萼（glycocalyx）：）：位于細(xì)胞表面，由寡糖鏈和蛋白質(zhì)共同構(gòu)成，或稱糖被。位于細(xì)胞表面，由寡糖鏈和蛋白質(zhì)共同構(gòu)成，

32、或稱糖被。各種細(xì)胞的糖萼具有特異性，與細(xì)胞識別有關(guān)各種細(xì)胞的糖萼具有特異性，與細(xì)胞識別有關(guān)75糖萼糖萼76q 影響膜流動性的因素影響膜流動性的因素與膜本身組分、遺傳因子和環(huán)境因子有關(guān)，包括：與膜本身組分、遺傳因子和環(huán)境因子有關(guān)，包括： 膽固醇膽固醇：膽固醇含量增加，膜流動性降低：膽固醇含量增加，膜流動性降低 脂肪酸鏈的飽和度脂肪酸鏈的飽和度：脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和，膜流動性增加：脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和，膜流動性增加 脂肪酸鏈的鏈長脂肪酸鏈的鏈長：長鏈脂肪酸相變溫度高，膜流動性降低：長鏈脂肪酸相變溫度高，膜流動性降低 卵磷脂卵磷脂/ /鞘磷脂鞘磷脂：比例高則膜流動性增加，因為鞘磷脂粘

33、度高于卵磷脂：比例高則膜流動性增加，因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂 其他因素：其他因素：膜蛋白和膜脂的結(jié)合方式、溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等膜蛋白和膜脂的結(jié)合方式、溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等77q 生物膜（質(zhì)膜）的功能生物膜（質(zhì)膜）的功能 為細(xì)胞生命活動提供為細(xì)胞生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 選擇性的選擇性的物質(zhì)運(yùn)輸物質(zhì)運(yùn)輸和和能量傳遞能量傳遞 提供提供細(xì)胞識別位點細(xì)胞識別位點，完成，完成信息跨膜傳遞信息跨膜傳遞 提供多種酶的提供多種酶的結(jié)合位點結(jié)合位點，使酶促反應(yīng)高效有序進(jìn)行，使酶促反應(yīng)高效有序進(jìn)行 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間的介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間的連接連接 質(zhì)膜參與形成具有不

34、同功能的質(zhì)膜參與形成具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)78細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)示意圖79q 細(xì)胞連接細(xì)胞連接 細(xì)胞連接（細(xì)胞連接（cell junction）：細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)：細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的連接結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)3.3 細(xì)胞連接cell junction80q 細(xì)胞連接細(xì)胞連接 細(xì)胞連接主要分細(xì)胞連接主要分3大類：大類：錨定連接錨定連接：通過骨架系統(tǒng)連接，如：通過骨架系統(tǒng)連接，如橋粒橋粒、半橋粒半橋粒、粘合帶粘合帶和和粘合斑粘合斑封閉連接封閉連接：細(xì)胞膜緊密靠攏、無間隙，如：細(xì)胞膜緊密靠攏、無間隙，如緊密連接緊密連接通訊連接通訊連接：包括：包括間隙連接間隙連接、化學(xué)突觸化學(xué)突觸和和胞間連絲胞間連絲81q 細(xì)胞連接細(xì)胞連接 錨定連接錨定連接橋粒（橋粒（desmosome）存在于存在于承受強(qiáng)拉力承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復(fù)層鱗的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞之間和心肌中，功能為狀上皮細(xì)胞之間和心肌中，功能為鉚接鉚接相鄰細(xì)胞間形成的相鄰細(xì)胞間形成的紐扣狀紐扣狀結(jié)構(gòu)，兩細(xì)胞膜間的間隙約結(jié)構(gòu)，兩細(xì)胞膜間的間隙約30 nm，