第3章細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)

1第3章細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)2、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)*3、生物膜——流動(dòng)鑲嵌模型*4、細(xì)胞通訊主要內(nèi)容：2Leeuwenhoek發(fā)明制作顯微鏡，并觀察了活的細(xì)菌及原生動(dòng)物。RobertHooke將觀察到的軟木片中的蜂窩狀小格子命名為cell。Schleiden和Schwann的兩篇論文奠定了細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)

植物和動(dòng)物都是由細(xì)胞組成的，細(xì)胞是組成生物體的基本單位。3.1.1Schleiden和Schwann的研究奠定了細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)3

最初提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)觀點(diǎn)的兩篇論文是:

德國(guó)植物學(xué)家施萊登1838年發(fā)表的論文:『論植物的發(fā)生』;

德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺1839年發(fā)表的論文:『動(dòng)、植物結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)相似性的顯微研究』。4細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基本內(nèi)容：細(xì)胞是所有動(dòng)、植物的基本結(jié)構(gòu)單位每個(gè)細(xì)胞相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)生物體內(nèi)各細(xì)胞之間協(xié)同配合。新細(xì)胞由老細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。細(xì)胞是生物體生長(zhǎng)發(fā)育的基本單位細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位細(xì)胞是遺傳的基本單位生物體內(nèi)各細(xì)胞間又相互聯(lián)系協(xié)作5英國(guó)科學(xué)家霍克（R.Hook,1635-1703)，27歲成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)成員,發(fā)表對(duì)木栓的觀察,命名Cell。荷蘭人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1623-1723）用自磨鏡片做成顯微鏡第一次觀察了活的細(xì)菌和原生動(dòng)物。3.1.2.顯微技術(shù)和分級(jí)分離技術(shù)是研究細(xì)胞的重要手段6H-15R通用超速冷凍離心機(jī)，最大離心力：21056g

離心機(jī)轉(zhuǎn)子

73.1.3細(xì)胞的形態(tài)和大小與細(xì)胞的機(jī)能相適應(yīng)細(xì)胞的形狀各種各樣人神經(jīng)細(xì)胞植物纖維雞卵人精子和卵變形蟲(chóng)血細(xì)胞支原體1m100mm10mm1mm100μm10μm1μm100nm8細(xì)胞的大小相差很大，多數(shù)細(xì)胞體積很小：最大的細(xì)胞：鴕鳥(niǎo)蛋17×13.5cm最小的細(xì)胞：支原體0.2—0.3μm最長(zhǎng)的細(xì)胞：神經(jīng)細(xì)胞長(zhǎng)達(dá)1m

一般動(dòng)植物細(xì)胞直徑在1—100μm之間，多數(shù)在20—30μm

多細(xì)胞生物體的大小與細(xì)胞數(shù)目成正比而與細(xì)胞大小無(wú)相關(guān)性——細(xì)胞體積守恒定律910回311細(xì)胞的形狀和大小與細(xì)胞的機(jī)能相適應(yīng)123.1.4

所有生物細(xì)胞可按結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和進(jìn)化順序分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩大類原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞1.遺傳物質(zhì)為環(huán)狀DNA2.無(wú)核膜3.無(wú)細(xì)胞器,無(wú)細(xì)胞骨架4.以無(wú)絲分裂或出芽繁殖代表:支原體、細(xì)菌、藍(lán)藻三大結(jié)構(gòu)體系生物膜系統(tǒng)質(zhì)膜、內(nèi)膜系統(tǒng)遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)染色質(zhì)(體)核糖體、mRNA、tRNA等細(xì)胞骨架系統(tǒng)胞質(zhì)骨架、核骨架13

依據(jù)細(xì)胞類型，整個(gè)生物世界可以區(qū)分為原核生物和真核生物兩大類：

原核生物真核生物

細(xì)菌植物

放線菌動(dòng)物

藍(lán)藻真菌（霉菌,酵母)

原生動(dòng)物

藻類143.1.5

原核細(xì)胞較小,且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單細(xì)胞較小，直徑約2-8um無(wú)真正的核及核膜，只有擬核區(qū)無(wú)膜性細(xì)胞器及細(xì)胞骨架有些細(xì)菌還有一些附屬結(jié)構(gòu)：莢膜、菌毛、鞭毛等。15遺傳信息表達(dá)系統(tǒng):染色質(zhì)(體)、mRNA、tRNA以及核糖體等構(gòu)成細(xì)胞遺傳信息表達(dá)系統(tǒng).細(xì)胞骨架系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)狀蛋白纖維構(gòu)成細(xì)胞骨架,參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞活動(dòng)生物膜系統(tǒng):真核細(xì)胞被膜系統(tǒng)分割成不同的功能區(qū)域,細(xì)胞質(zhì)中包含各種被膜包被的細(xì)胞器-----內(nèi)膜系統(tǒng)3.2.1真核細(xì)胞具有三大結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3.2真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)16動(dòng)物細(xì)胞模式17Figure4.5BNotin

animal

cellsNucleusGolgi

apparatusCentral

vacuoleChloroplastCellwallMitochondrionPeroxisomePlasmamembraneRoughendoplasmicreticulumRibosomesSmooth

endoplasmic

reticulumCytoskeletonMicrotubuleIntermediate

filamentMicrofilament植物細(xì)胞模式183.2.1細(xì)胞核是真核細(xì)胞的控制中心一切生活的真核細(xì)胞均有核，除…….外多數(shù)為一個(gè)核，少數(shù)有多個(gè)核，如：控制著細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝、分化等過(guò)程；結(jié)構(gòu)復(fù)雜19（1）核被膜（nuclearenvelope)核外膜

面向胞質(zhì)，表面附有核糖體顆粒，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連核內(nèi)膜

面向核質(zhì)，表面無(wú)核糖體顆粒，有核纖層的結(jié)合位點(diǎn)核孔

由多種蛋白質(zhì)與核纖層緊密結(jié)合構(gòu)成核孔復(fù)合體，是核膜上的選擇性雙向親水通道使胞內(nèi)物質(zhì)及功能區(qū)域化，保證遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定；保證核與胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換；核膜的功能20核孔核孔復(fù)合物外膜內(nèi)膜核纖層21（2）染色質(zhì)(chromatin)是間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的可被蘇木精等染色的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)染色質(zhì)分常染色質(zhì)和異染色質(zhì)常染色質(zhì)絲狀纖維充分伸展，DNA充分顯露，是功能活躍的染色質(zhì)。不易染色，著色淺。

處于常染色質(zhì)狀態(tài),是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件。

異染色質(zhì)壓縮程度高,處于凝集狀態(tài)，堿性染料染色時(shí)著色深的染色質(zhì)。

常染色質(zhì)與異染色質(zhì)是處于不同功能狀態(tài)的染色質(zhì)。22組蛋白：——核小體組蛋白八聚體組蛋白H1DNA組蛋白與DNA纏繞成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位23(3)細(xì)胞分裂時(shí)染色質(zhì)盤(pán)旋折疊成染色體短臂著絲粒長(zhǎng)臂DNA染色單體24核基質(zhì)：由蛋白質(zhì)構(gòu)成的纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)功能：維持核的形態(tài)；固定核內(nèi)結(jié)構(gòu)核仁：由rDNA、RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的臨時(shí)結(jié)構(gòu)細(xì)胞分裂時(shí)消失；

功能：組裝核糖體？253.2.2細(xì)胞膜內(nèi)細(xì)胞核外是胞質(zhì)溶膠和各種細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)：細(xì)胞膜以內(nèi)細(xì)胞核以外的部分，包括胞質(zhì)溶膠和各種細(xì)胞器。細(xì)胞器：核糖體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，溶酶體，微體，線粒體，質(zhì)體，細(xì)胞骨架等。26(1)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum)是由內(nèi)膜構(gòu)成的囊腔和細(xì)管交織而成的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)27光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)基本類型糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能合成分泌蛋白合成磷脂蛋白質(zhì)的修飾新生多肽的折疊與組裝功能多樣合成脂質(zhì)：脂肪、磷脂、固醇及固醇類激素肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與糖代謝肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)酶參與藥物解毒作用肌肉細(xì)胞中光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存鈣離子28（2）核糖體是蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所主要成分——蛋白質(zhì)和RNA功能:按照mRNA的指令合成多肽鏈分布:胞質(zhì)、核外膜、線粒體及葉綠體基質(zhì)29內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)肽假說(shuō)?？康鞍仔盘?hào)肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔合成多肽核糖體mRNA30（3）高爾基體（Golgibody)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)加工、分揀、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)中心形成面成熟面空腔分泌小泡形態(tài)結(jié)構(gòu)由扁平囊泡和大小囊泡形成的一組膜性結(jié)構(gòu)31蛋白質(zhì)修飾與加工（糖基化等）蛋白質(zhì)的分選與包裝蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)分泌等植物細(xì)胞內(nèi)非纖維素多糖的合成植物細(xì)胞分裂時(shí)參與細(xì)胞板的形成高爾基體的功能32（4）溶酶體（lysosome）具有消化分解作用

由單位膜圍成的囊泡狀小體內(nèi)含多種酸性水解酶。其標(biāo)志酶是酸性磷酸酶溶酶體的形成33溶酶體的類型及功能

根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段，大致可分為：初級(jí)溶酶體（primarylysosome)次級(jí)溶酶體（secondarylysosome)殘余小體（residualbody)

消化細(xì)胞內(nèi)吞的食物，為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)清除衰老的細(xì)胞器防御功能34溶酶體分解內(nèi)吞物動(dòng)畫(huà)2-135VacuoleTransportvesicle

fromERRoughERTransportvesicle

fromGolgiPlasma

membraneLysosomeGolgi

apparatusNuclear

envelopeSmoothERNucleusFigure4.14內(nèi)膜系統(tǒng)構(gòu)成的各種細(xì)胞器在結(jié)構(gòu)和功能上都是彼此聯(lián)系的36（5）液泡是植物細(xì)胞的顯著特征之一,具有多種功能單層膜圍成的大型囊泡，大小不定，約占細(xì)胞體積50%以上,形成大液泡是植物細(xì)胞的顯著特征之一。液泡膜是具有選擇透性的膜；內(nèi)含的水溶液稱為細(xì)胞液其細(xì)胞液中含水、無(wú)機(jī)鹽、水解酶、氨基酸、糖類、色素及代謝廢物等使細(xì)胞膨脹37(6)線粒體(mitochondria)是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換器形態(tài)功能半自主性結(jié)構(gòu)38線粒體的主要功能

線粒體是細(xì)胞進(jìn)行氧化呼吸，產(chǎn)生能量的地方，在線粒體中進(jìn)行的代謝途徑主要有:

三羧酸循環(huán)氧化磷酸化參與脂肪酸代氧化關(guān)于線粒體的某些觀點(diǎn):

組成：有一套自身的完整的遺傳系統(tǒng)；

繁殖：主要以分裂或出芽的形式繁殖；

起源：內(nèi)共生39（7）質(zhì)體(plastid):植物細(xì)胞所特有的細(xì)胞器白色體：存在于分生組織及不見(jiàn)光的組織中，不含色素。造粉質(zhì)體、造蛋白體、造油體等。有色體：含各種色素的質(zhì)體最重要的有色體是葉綠體40葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，也是植物細(xì)胞生化活動(dòng)中心形態(tài)結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)：含有環(huán)狀DNA和核糖體，可進(jìn)行半自主復(fù)制。——與線粒體類似41（8）微體（microbody)是含氧化酶的細(xì)胞器，參與H2O2的代謝與溶酶體相似的單位膜泡狀小體過(guò)氧化物酶體(peroxisome)（動(dòng)植物細(xì)胞）乙醛酸循環(huán)體(glyoxisome)（僅植物細(xì)胞）含多種氧化酶和過(guò)氧化氫酶

參與底物的氧化分解肝細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體參與解毒作用乙醛酸循環(huán)體可將脂類轉(zhuǎn)化為糖，為種子萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)提供碳水化合物功能：42(9)細(xì)胞骨架維持細(xì)胞形態(tài)并控制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)胞質(zhì)骨架是由微絲、微管、中間纖維三種蛋白纖維為主要成分構(gòu)成的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)43MicrofilamenteIntermediatefilamentMicrotubuleActinsubunitFibroussubunitsTubulinsubunit7nm10nm25nm微絲微管中間纖維44微管

微管由α、β微管蛋白亞基組成，二者形成二聚體，是微管裝配的基本單位。異源二聚體微管蛋白亞基功能：維持細(xì)胞形態(tài)支持細(xì)胞器運(yùn)動(dòng)纖毛、鞭毛、中心粒、紡錘體的形成；參與植物細(xì)胞壁的形成45鞭毛、纖毛、中心粒的組成雙管三連管二連管：二連管排列構(gòu)成纖毛和鞭毛：9（2）+2三連管：三連管按一定的方式排列組成中心粒和基體：9（3）+0排列46FLAGELLUMOutermicrotubuledoubletPlasma

membraneCentral

microtubulesOutermicrotubuledoubletPlasma

membraneElectronmicrographofsections:FlagellumBasalbodyBasalbody

(structurallyidenticaltocentriole)47說(shuō)明中心粒（centrioles):有些植物細(xì)胞也有中心粒，某些原生動(dòng)物細(xì)胞則沒(méi)有;鞭毛或纖毛(Flagellumorcilium)：?jiǎn)渭?xì)胞藻類、原生動(dòng)物、各種生物的精子及多細(xì)胞動(dòng)物的某些上皮細(xì)胞有。48微絲

微絲是指真核細(xì)胞中由肌動(dòng)蛋白單體組成的骨架纖維

肌動(dòng)蛋白單體功能:在細(xì)胞骨架中產(chǎn)生張力，維持細(xì)胞形態(tài)；在肌球蛋白和ATP存在時(shí)，具有運(yùn)動(dòng)功能，可引起細(xì)胞質(zhì)環(huán)流

49中間纖維C末端N末端中間纖維直徑介于微管與微絲之間結(jié)構(gòu)固定，不發(fā)生解聚與重組裝固定細(xì)胞器和維持細(xì)胞形態(tài)上起重要作用是由一群蛋白亞單位構(gòu)成的纖維結(jié)構(gòu)50維持細(xì)胞形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性；在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞分化等方面均有一定的作用.細(xì)胞骨架的功能小泡正極負(fù)極微管運(yùn)動(dòng)