普通生物學(xué)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞通訊

細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞通訊一、細(xì)胞的大小和數(shù)目二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)三、細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞連接1人眼：

100μm

光鏡：0.2μm電鏡：0.2nm分辨力（resolvingpower）2一、細(xì)胞大小和數(shù)目最小的細(xì)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。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。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。單細(xì)胞生物僅有一個(gè)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。3

最小的病毒0.021

支原體0.1~0.310

細(xì)菌1~2100

動(dòng)、植物細(xì)胞10~301000原生動(dòng)物細(xì)胞數(shù)百~數(shù)千10000

細(xì)胞類型直徑(μm)比例

細(xì)胞大小的一般規(guī)律：4細(xì)胞的形態(tài)5EUKARYOTICCELLMembraneCytoplasmOrganellesNucleus(containsDNA)1μmPROKARYOTICCELLDNA(nonucleus)MembraneLackofmembrane-enclosedorganellesmembrane-enclosedorganellessize二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)6原核細(xì)胞遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個(gè)環(huán)狀DNA構(gòu)成；細(xì)胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。prokaryoticcell7真核細(xì)胞以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(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)、高爾基體等以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)：染色質(zhì)、核仁、核糖體。由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)：微管、微絲、中間纖維、細(xì)胞核骨架。eukaryoticcell8原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別

原核細(xì)胞真核細(xì)胞

細(xì)胞大小很小（1-10微米） 較大（10-100微米）細(xì)胞核 無核膜（稱“擬核”） 有核膜 遺傳系統(tǒng) DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合只有一條環(huán)形DNA分子有二條以上染色體細(xì)胞器無由膜包被的細(xì)胞器有由膜包被的細(xì)胞器 細(xì)胞骨架無有核糖體70S80S核外DNA裸露的質(zhì)粒DNA線粒體DNA，葉綠-體DNA9CYTOSKELETONRibosomes(smallbrwondots)CentralvacuoleMicrofilamentsIntermediatefilamentsMicrotubulesRoughendoplasmicreticulumSmoothendoplasmicreticulumChromatinNUCLEUSNuclearenvelopeNucleolusChloroplastPlasmodesmataWallofadjacentcellCellwallGolgiapparatusPeroxisomeTonoplastCentrosomePlasmamembraneMitochondrionEukaryoticcell10RoughERSmoothERCentrosomeCYTOSKELETONMicrovilliCiliaLysosomeGolgiapparatusRibosomesNucleolusChromatinNUCLEUSFlagellumENDOPLASMICRETICULUMMitochondrionNuclearenvelopePlasmamembraneEukaryoticcell11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)中心體纖毛動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的比較細(xì)胞壁（cellwall)葉綠體（chloroplast)大液泡（vacuole)胞間連絲（plasmodesmata)植物特有的結(jié)構(gòu)12（一）細(xì)胞膜和細(xì)胞壁植物細(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)，防止細(xì)胞吸漲而破裂。細(xì)胞膜：又名質(zhì)膜(plasmamembrane)，是細(xì)胞表面的膜。厚7-8nm。半透性（選擇性透性）。質(zhì)膜上存在激素的受體、抗原結(jié)合點(diǎn)以及其他細(xì)胞識(shí)別位點(diǎn)。細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)：膜脂、膜蛋白、膜糖。細(xì)胞壁：13cellwall14cellmembrane15在生物膜的總重量中，脂類約占40~50%。構(gòu)成膜脂的脂類包括：磷脂(phospholipids)；膽固醇(cholesterol)；糖脂(glycolipid)。膜脂的表面是磷脂分子的親水端，內(nèi)部是磷脂分子疏水的脂肪酸鏈。膜脂有屏障作用，使膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過。有利于細(xì)胞保持正常的結(jié)構(gòu)和功能。組成膜脂的脂類成分隨不同生物而不同。1.膜脂1617不同生物膜中蛋白質(zhì)的含量不同。線粒體內(nèi)膜75%、神經(jīng)纖維髓鞘膜25%、質(zhì)膜50%。膜蛋白可分為兩大類：內(nèi)在蛋白(integralprotein)和外在蛋白(peripheralprotein)。內(nèi)在蛋白以其疏水的部分直接與磷脂的疏水部分共價(jià)結(jié)合。這些蛋白大多兩端親水，也有僅一端親水。外在蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合在內(nèi)在蛋白的外端上，或結(jié)合在磷脂分子的親水頭上。膜蛋白的功能是多方面的。物質(zhì)運(yùn)輸、酶、電子傳遞體、受體、細(xì)胞識(shí)別。2.膜蛋白18膜蛋白以不同的方式與脂雙層相結(jié)合19膜糖是質(zhì)膜表面的糖類總稱。膜糖大部分以共價(jià)鍵與膜蛋白結(jié)合而成糖蛋白(glycoprotein)，少部分與脂類結(jié)合而成糖脂(glycolipid)。膜糖只存在于質(zhì)膜表面，與細(xì)胞質(zhì)接觸的一層沒有糖。膜糖的成分主要有半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖以及唾液酸等。糖蛋白與細(xì)胞識(shí)別(cellrecognition)有關(guān)。3.膜糖20膜糖只存在于質(zhì)膜表面，與細(xì)胞質(zhì)接觸的一層沒有糖。21真核細(xì)胞有細(xì)胞核(nucleus)。有些細(xì)胞是多核的，大多數(shù)細(xì)胞則是單核的。細(xì)胞核在細(xì)胞的代謝、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。細(xì)胞核包括核被膜(nuclearenvelope)、核基質(zhì)(nuclearmatrix)、染色質(zhì)(chromatin)和核仁(nucleolus)等部分。（二）細(xì)胞核(nucleus)22核膜:由兩層膜組成。兩膜之間為寬約10-50nm的核周腔(perinuclearspace)。外膜常與粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。核纖層:在核膜內(nèi)面，有核纖層蛋白(lamin)組成。核孔(nuclearpore):大分子出入細(xì)胞核的通道。1、核被膜在核的外面，包括核膜(nuclearmembrane

)和核膜下面的核纖層(nuclearlamina)。23NucleusNucleusNucleolusChromatinNuclearenvelope:InnermembraneOutermembraneNuclearporeRoughERPorecomplexSurfaceofnuclear

envelope.Porecomplexes(TEM).Nuclearlamina(TEM).Close-upof

nuclearenvelopeRibosome1μm1μm0.25μmnucleus24染色質(zhì)(chromatin)：分成常染色質(zhì)(euchromatin)，即細(xì)絲狀的部分；和異染色質(zhì)(heterchromatin)，即染色較深的團(tuán)塊。組成：

DNA和蛋白質(zhì)，及少量RNA。組成蛋白分成組蛋白（histone）和非組蛋白(nonhistone)兩類。組蛋白是堿性蛋白，分為H1、H2A、H2B、H3、H4共5種。它們與DNA相結(jié)合；非組蛋白種類多，如DNA聚合酶、RNA聚合酶等。核小體(nucleosome)：直徑10nm，4對(duì)組蛋白分子。連接DNA：與核小體上的DNA相加，約為200堿基對(duì)。２、染色質(zhì)253-DofnucleosomeNature389:251,19972627核仁（nucleolus）是細(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RNA分子。核仁是由某一個(gè)或幾個(gè)特定染色體的核仁組織區(qū)構(gòu)成。而核仁組織區(qū)(nucleolusorganizer)是rDNA的所在地。３、核仁

有由蛋白質(zhì)成分組成的纖維狀網(wǎng)，網(wǎng)孔中充以液體。4、核基質(zhì)28nucleolus29除細(xì)胞核和質(zhì)膜外，剩下的是細(xì)胞質(zhì)，而細(xì)胞質(zhì)又分為細(xì)胞器（organelle）和胞質(zhì)溶膠（cytosol）兩部分。內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem）指細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的由膜包繞形成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基器、過氧化酶體等。廣義上的內(nèi)膜系統(tǒng)概念也包括線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞核等細(xì)胞內(nèi)所有膜結(jié)合的細(xì)胞器。

（三）細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器30內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum

,ER)：彼此相通的一列囊腔和細(xì)管。光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smoothER,sER)：與脂類代謝有關(guān)。粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(roughER,rER)：蛋白質(zhì)合成和運(yùn)輸。核糖體(ribsome)：是由核糖體RNA(rRNA)和蛋白質(zhì)組成的顆粒，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體31SmoothERRoughERERlumenCisternaeRibosomesTransportvesicleSmoothERTransitionalERRoughER200μmNuclearenvelopeendoplasmicreticulum,ERribosome32高爾基體（Golgiapparatus）由一系列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(chǎng)所，是細(xì)胞中蛋白質(zhì)的加工、貯存、分揀和轉(zhuǎn)運(yùn)的中心。蛋白分泌過程：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-小泡-高爾基體-分泌泡-質(zhì)膜高爾基體能合成多糖。2、高爾基體33GolgiapparatusTEMofGolgiapparatuscisface(“receiving”sideofGolgiapparatus)VesiclesmovefromERtoGolgiVesiclesalsotransportcertainproteinsbacktoERVesiclescoalescetoformnewcisGolgicisternaeCisternalmaturation:Golgicisternaemoveinacis-to-transdirectionVesiclesformandleaveGolgi,carryingspecificproteinstootherlocationsortotheplasmamem-braneforsecretionVesiclestransportspecificproteinsbackwardtonewerGolgicisternaeCisternaetransface(“shipping”sideofGolgiapparatus)0.10μm165234“cisternalmaturationmodel”Golgiapparatus34溶酶體（lysosome）是單層膜包裹的小泡，由高爾基體斷裂產(chǎn)生，內(nèi)含40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)胞本身產(chǎn)生的碎渣。食物泡+溶酶體次級(jí)溶酶體。溶酶體是酸性的，PH4.8或更低，而各種水解酶只有在酸性環(huán)境中才有活性。3、溶酶體35lysosome36形狀：線粒體（mitochondria）為顆粒狀或短桿狀，大小與細(xì)菌相當(dāng)。數(shù)目：隨細(xì)胞而定。1個(gè)到幾百個(gè)。結(jié)構(gòu)：雙層膜包裹的囊狀細(xì)胞器，囊內(nèi)充滿液態(tài)的基質(zhì)。外膜平整，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴。功能：細(xì)胞呼吸及能量代謝的中心?；|(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。半自主性細(xì)胞器。４、線粒體37mitochondria38質(zhì)體（plastid）是植物細(xì)胞細(xì)胞器，分五類：5、質(zhì)體葉綠體的自主性：葉綠體（chloroplast）：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)。基粒類囊體(thylakoid)重疊成基粒(grana)，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。有自己的DNA和核糖體，編碼部分自身蛋白。半自主性細(xì)胞器。前質(zhì)體、淀粉體、黃化質(zhì)體、葉綠體和有色體。39chloroplast406、微體微體（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(peroxisome)和乙醛酸循環(huán)體(glyoxysome)兩種。過氧化物酶體乙醛酸循環(huán)體動(dòng)、植物細(xì)胞都有，內(nèi)含氧化酶。細(xì)胞中20%的脂肪酸在其中氧化分解。氧化反應(yīng)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。脂類轉(zhuǎn)化為糖及參與光呼吸。41peroxisome42液泡（vacuole）在植物細(xì)胞中普遍存在。植物液泡的作用：調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓以及收集代謝廢物。液泡中的花青素還決定花、果實(shí)和葉的顏色。vacuole43細(xì)胞骨架（cytoskeleton）細(xì)胞溶質(zhì)中由蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成的支架。蛋白質(zhì)纖維有三種：微管(microtubule)、微絲(microfilament)和中間纖維(intermediatefilament)。8、細(xì)胞骨架微管存在于所有真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中，呈中控棒狀，直徑約25nm，由微管蛋白（tubulin）構(gòu)成，含α和β兩個(gè)亞基，分子量均在55000左右。雙體分子螺旋排列，盤繞成一層分子的微管管壁。維管或成束存在，或分散于細(xì)胞質(zhì)中，起支持作用。微管在細(xì)胞中可解體成亞基，也可由亞基重新組裝成完整的微管。微管蛋白沒有特異性。44微絲：又稱肌動(dòng)蛋白絲(actinfilament)，是實(shí)心纖維，寬約4~7nm。組成單體是肌動(dòng)蛋白(actin)。單體相連成串，兩串扭纏成束，即微絲。微絲在動(dòng)植物細(xì)胞中都有。肌動(dòng)蛋白也沒有特異性。微絲有運(yùn)動(dòng)的功能。它們易于解聚成單體，單體也容易重新聚合成微絲。中間纖維：大小介于微管和微絲之間（8~10nm），有支持和運(yùn)動(dòng)的功能。核纖層。45microtubule46microfilament47intermediatefilament48鞭毛(flagellae)和纖毛(cilia)9、鞭毛、纖毛和中心粒中心粒(centriole)基體（basalbody）細(xì)胞表面的附屬物，有運(yùn)動(dòng)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。基粒與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)和基體相似，它們是同源器官。中心粒位于中心體（微管組織中心）中。49Directionofswimmingflagellumci