上海交通大學(xué)普通生物學(xué)課件細胞的基本形態(tài)與功能

1、第三章 生物體的結(jié)構(gòu)(jigu)基礎(chǔ)共一百二十二頁1. 細胞的發(fā)現(xiàn)及細胞學(xué)說的確立2. 細胞的基本概念3. 原核細胞4. 真核細胞5. 植物(zhw)與動物細胞的比較一. 概 述共一百二十二頁1. 細胞(xbo)的發(fā)現(xiàn)及細胞(xbo)學(xué)說的確立生物體的結(jié)構(gòu)(jigu)基礎(chǔ)細 胞原生質(zhì)物質(zhì)基礎(chǔ) 原生質(zhì)是指構(gòu)成細胞的生活物質(zhì)，是由多種化合物組成的復(fù)雜且具有自我更新能力的膠體，是細胞生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。一切生活細胞都有這種膠體物質(zhì)。共一百二十二頁 英國科學(xué)家霍克（R.Hook,1635-1703),27歲成為英國皇家 學(xué) 會領(lǐng)導(dǎo)成員, 發(fā)表對木栓的觀察(gunch),命名Cell。 荷蘭人列文虎克（

2、Antoni von Leeuwenhoek,1623-1723）用自磨鏡片(jngpin)做成顯微鏡第一次觀察了活的細菌和原生動物。1.1、細胞的發(fā)現(xiàn)共一百二十二頁 1838年，德國植物學(xué)家施萊登（Schleiden，M. J.）發(fā)表了“植物發(fā)生論”，指出細胞(xbo)是一切植物結(jié)構(gòu)的基本單位。 1839年，德國動物學(xué)家施旺(Schwann, T.)發(fā)表了“關(guān)于動植物在結(jié)構(gòu)和生長中一致性的顯微研究”，指出動物和植物結(jié)構(gòu)的基本單位都是細胞。共一百二十二頁 人們用顯微鏡觀察各種生物，包括微生物和動、植物的細微構(gòu)造，到處都看到細胞結(jié)構(gòu)。逐漸形成一個觀念(gunnin)： 各種生物都是由細胞組成的。

3、 19 世紀(jì)初，兩位德國生物學(xué)家施萊登和施旺正式明確提出： 細胞是植物體和動物體的基本結(jié)構(gòu)單位。共一百二十二頁（1）細胞是有機體，是所有動、植物的基本結(jié) 構(gòu)單位； （2）每個細胞相對獨立(dl)，一個生物體細胞之間協(xié) 同配合；（3）新細胞由老細胞繁殖產(chǎn)生。 1.2、細胞學(xué)說(x bo xu shu)共一百二十二頁 細胞學(xué)說被認(rèn)為是19世紀(jì)自然科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)之一。 值得注意的是，從兩篇經(jīng)典的論文看來(kn li)，細胞學(xué)說不但關(guān)系到生物體的構(gòu)造，也關(guān)系到生物體的生長與發(fā)育。共一百二十二頁 最初提出細胞學(xué)說觀點的兩篇論文(lnwn)是: 德國植物學(xué)家施萊登1838年發(fā)表的論文: 論植物發(fā)現(xiàn); 德國

4、動物學(xué)家施旺1839年發(fā)表的論文: 動、植物結(jié)構(gòu)與生長相似性的顯微研究。共一百二十二頁1.3 細胞學(xué)說的意義： 從細胞角度把整個有機體統(tǒng)一起來 證明了動物和植物都是由細胞起源的 證明了達爾文的生物進化論觀點，打擊(dj) 了唯心論和神創(chuàng)論 奠定了生物科學(xué)的基礎(chǔ): 細胞學(xué)說使生 命世界有機結(jié)構(gòu)多樣性的統(tǒng)一，從哲學(xué) 推斷走向自然科學(xué)論證 共一百二十二頁有沒有非生命(shngmng)細胞？ 19 世紀(jì)末，人們逐漸發(fā)現(xiàn)比細菌還小的“傳染性的活性成份”，稱為病毒。 1930s1940s 期間弄清病毒的化學(xué)本質(zhì)(bnzh)和電鏡結(jié)構(gòu)。病毒是一類不具細胞結(jié)構(gòu)的生命形態(tài) 共一百二十二頁 最簡單的病毒僅由核酸大

5、分子和蛋白質(zhì)大分子組成。但是，病毒顆粒必需進入寄主活細胞才能表現(xiàn)出生命的各方面(fngmin)特性。SARS病毒(bngd)結(jié)構(gòu)模似圖共一百二十二頁2.細胞(xbo)的基本概念2.1 細胞是什么？ 細胞是生命(shngmng)活動的基本單位 一切有機體都由細胞構(gòu)成； 細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系； 細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)； 細胞具有遺傳的全能性,沒有細胞就沒有 完整的生命； 細胞是多層次、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系 細胞是物質(zhì)、能量和信息過程結(jié)合的綜合體共一百二十二頁細胞結(jié)構(gòu)(jigu)的層次共一百二十二頁2.2 細胞的數(shù)量、大小(dxio)和形態(tài) 細胞的數(shù)量 單細胞生物僅一個細胞 多細胞生物

6、的細胞數(shù)量一般與生物體個體 大小(dxio)有關(guān)，個體越大細胞數(shù)目越多。 如：新生兒約有21012 個 成年人約有61013 個共一百二十二頁細胞(xbo)的大小及其分析各類細胞直徑(zhjng)的比較共一百二十二頁細胞(xbo)的形態(tài)共一百二十二頁人類(rnli)紅細胞人類(rnli)卵細胞和精子植物氣孔保衛(wèi)細胞共一百二十二頁2.3 細胞(xbo)的種類原核細胞： 如：細菌(bacteria) 真核細胞： 如：動物（animal） 植物(zhw)（plant） 真菌(fungi) 原生生物(protista) 共一百二十二頁原核細胞 遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀 DNA構(gòu)成細胞內(nèi)

7、沒有以膜包被的起來的細胞器和細胞核膜支原體 ( Mycoplast ) ：最小最簡單(jindn)的細胞細菌 ( Bacteria )藍藻又稱藍細菌 ( Cyanobacteria )共一百二十二頁支原體的電鏡照片(zhopin)(鏈上細胞直徑約0.5 m)共一百二十二頁集群的藍藻(ln zo)（Dermocarpa）共一百二十二頁 以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)(jch)的生物膜結(jié)構(gòu) 系統(tǒng) 以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的 遺傳信息表達系統(tǒng) 由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)。真核細胞共一百二十二頁真核細胞的結(jié)構(gòu)(jigu)及成分共一百二十二頁真核細胞與原核細胞共一百二十二頁原核細胞

8、與真核細胞的區(qū)別(qbi)原核細胞 真核細胞代表生物細菌、藍細菌原生生物、動物、植物、真菌細胞大小 1-10um 10-100um 細胞核沒有真正的細胞核 有核膜包被的細胞核細胞器無 有細胞質(zhì)無細胞骨架有細胞骨架細胞壁主要由胞壁質(zhì)組成 主要由纖維素組成 DNA環(huán)狀，存在于胞質(zhì)中線狀，存在于細胞核中RNA與蛋白質(zhì)合成RNA沒有內(nèi)含子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA與蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)中進行RNA有內(nèi)含子和外顯子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA在細胞核中進行，蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)內(nèi)進行細胞分裂二分裂，無有絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂 共一百二十二頁2. 動物細胞與植物(zhw)細胞的比較動物細胞植物(zhw)細胞細胞壁液

9、泡葉綠體共一百二十二頁Animal CellNucleusNucleolusRough Endoplasmic ReticulumSmooth Endoplasmic ReticulumRibosomesGolgi BodiesMitochondriaCell MembraneCytoplasm共一百二十二頁Section 7-2Figure 7-5 Plant and Animal CellsGo to Section:Plant CellCell MembraneVacuole共一百二十二頁2.5、細胞的基本(jbn)共性所有的細胞表面均有由磷脂雙分子(fnz)層與鑲嵌 蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜

10、，即細胞膜。所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。作為蛋白質(zhì)合成的機器核糖體，毫無例外地存在于一切細胞內(nèi)。所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。共一百二十二頁二 細胞的基本結(jié)構(gòu)(jigu)及其功能 細胞(xbo)（原生質(zhì)體）： 質(zhì)膜（細胞膜） 細胞核與染色體 細胞質(zhì) 核糖體 細胞器 細胞骨架共一百二十二頁1質(zhì)膜與細胞(xbo)表面結(jié)構(gòu)1.1 質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)(jigu) 主要化學(xué)成分：蛋白質(zhì)(55-57%)、脂類（磷脂） (40%) 、 糖類(2-10%) 基本支架：磷脂雙分子層共一百二十二頁1.2 膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇 磷脂: 構(gòu)成了膜脂的基本成分，

11、約占整 個膜脂的50以上。 磷脂具有一個(y )極性的頭兩個非極性的尾 巴。在水環(huán)境中，這類分子會自發(fā)形成 雙脂層微囊。共一百二十二頁磷脂(ln zh)分子共一百二十二頁共一百二十二頁 糖脂: 普遍存在于原核和真核細胞的質(zhì)膜上，含量約占脂總量的5以下，神經(jīng)細胞質(zhì)膜上糖脂含量約占5-10。 糖脂一般是含有低聚糖的脂類。 膽固醇： 存在于真核細胞膜上，含量不超過膜脂的1/3,膽固醇分子包括包括3部分：羥基代表具有(jyu)極性的頭部，非極性的類固醇環(huán)和一個非極性的碳氫尾部。 性質(zhì)： 提高雙脂層的力學(xué)穩(wěn)定性,調(diào)節(jié)雙脂層流動性, 降低水溶性物質(zhì)的通透性.共一百二十二頁 1.3 膜蛋白: 根據(jù)膜蛋白分離

12、(fnl)的難易及其與脂分子的結(jié)合方式，膜蛋白可分為：外在膜蛋白、內(nèi)在膜蛋白和脂錨定蛋白。 (1) 外在膜蛋白（外周蛋白，周邊蛋白）為水溶性蛋白（20-30%），靠靜電作用及離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子的極性頭部結(jié)合。 (2) 內(nèi)在膜蛋白（整合蛋白，跨膜蛋白，鑲嵌蛋白）鑲嵌在膜中或內(nèi)外兩側(cè)（70-80%），與膜結(jié)合非常緊密，內(nèi)在蛋白是雙型性分子，親水部分暴露在膜的一側(cè)或兩側(cè)表面，疏水區(qū)與脂雙分子層的疏水尾部相互作用。 （3）脂錨定蛋白（脂連接蛋白）通過共價鍵與脂分子相結(jié)合，位于脂雙層的外側(cè)。共一百二十二頁 膜內(nèi)在(nizi)蛋白脂錨定蛋白膜周邊(zhu bin)蛋白共一百二

13、十二頁 內(nèi)在膜蛋白與膜結(jié)合的方式(fngsh)： 內(nèi)在膜蛋白多數(shù)為跨膜蛋白，也有些插入脂雙層中。膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心 的相互作用。 跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶(xidi)正電荷的氨基酸殘基，與磷脂分子帶負電的極性頭形成離子鍵，或帶負電的氨基酸殘基通過Ca2+、Mg2+等離子與帶負電的極性頭相互作用。 某些膜蛋白在細胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半光氨酸殘基上共價結(jié)合磷脂分子。共一百二十二頁1.4 膜糖： 真核細胞的表面都含有糖類(tn li)，占膜總量110%。一糖脂和糖蛋白的形式存在，以寡多糖鏈共價結(jié)合于膜脂上形成糖脂；與膜蛋白共價結(jié)合糖蛋白。 寡多糖鏈與蛋白質(zhì)連接方式有兩種：N-連接糖鏈與肽鏈

14、中的天冬酰胺殘基形成；O-連接糖鏈與肽鏈中的絲氨酸或蘇氨酸殘基形成。 O-連接糖鏈較短（約含4個糖基）； N-連接糖鏈一般在10個以上的糖基。 共一百二十二頁1.5 質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu) 1925年，荷蘭(h ln)科學(xué)家提出雙脂分子層結(jié)構(gòu) 1935年，杰莫斯和達文斯提出雙分子片層（三夾板） 模型。 1954年，Danieli提出質(zhì)膜（片層結(jié)構(gòu)模型 單位膜和流動鑲嵌模型 單位膜模型：1959年，羅伯遜在片層分子模型的基礎(chǔ)上，提出了暗-明-暗3 層結(jié)構(gòu)（暗層是蛋白質(zhì)；明層是脂膜）；該學(xué)說不能解釋。 流動鑲嵌模型：1972年，美國科學(xué)家辛格和尼克爾森提出：膜的雙分子層具有液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)，既具有晶體分子排列

15、的有序性，又有液體的流動性。 共一百二十二頁1.6 膜的流動性 膜脂的流動性：脂分子的側(cè)向(c xin)運動 膜蛋白的流動性 膜的流動性是生物膜的基本特征之一，也是細胞進行生命(shngmng)活動的必要條件。共一百二十二頁膜的流動性 膜脂的流動性側(cè)向擴散：同一單層內(nèi)的脂分子(fnz) 互相換位旋轉(zhuǎn)運動：每個脂分子都圍繞其 長軸快速旋轉(zhuǎn)擺動：膜脂圍繞著與膜平面向垂 直的軸進行左右擺動翻轉(zhuǎn)：脂分子從脂雙層一層翻轉(zhuǎn) 至另一層膜蛋白的流動方式： 側(cè)向(c xin)擴散和旋轉(zhuǎn)擴散共一百二十二頁 40分鐘細胞膜具有(jyu)一定的流動性 (用不同顏色(yns)的熒光標(biāo)記不同細胞膜上的蛋白質(zhì))共一百二十二

16、頁1.7 膜的不對稱性細胞質(zhì)膜的不對稱性是指構(gòu)成 細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)成分分布的不對稱。膜脂的不對稱性：兩側(cè)分布的各類脂的含量(hnling)比例不同；由于兩側(cè)分布的差異，形成了不同膜區(qū)的功能不同。膜蛋白的不對稱性：膜蛋白的分布是絕對不對稱的，每種膜蛋白在膜內(nèi)都有特定的排列方向；如血紅蛋白分子伸向膜內(nèi)，外側(cè)面的氨基酸殘基數(shù)目不對稱。膜糖的不對稱：糖脂和糖蛋白的糖基只分布于膜的外表面。膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不對稱性導(dǎo)致了膜功能的不對稱性和方向性，保證(bozhng)了生命活動的高度有序性。共一百二十二頁膜蛋白的不對稱(duchn)共一百二十二頁 細胞膜由流動的脂雙層和嵌在其中的蛋白質(zhì)組成。 磷脂分子

17、(fnz)以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架； 蛋白質(zhì)或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個脂雙層； 流動鑲嵌模型突出了膜的流動性和不對稱性：1.8 流動鑲嵌(xingqin)模型共一百二十二頁細胞膜是一種選擇(xunz)透過性膜 這種膜可以讓水分子自由通過，細胞(xbo)要選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其它的離子、小分子和大分子則不能通過。共一百二十二頁 為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定(wndng)的內(nèi)環(huán)境； 選擇性的物質(zhì)運輸； 提供細胞識別位點，并完成細胞內(nèi)外信息的跨膜 傳遞； 為多種酶提供結(jié)合位點，使酶促反應(yīng)高效而有序 地進行； 介導(dǎo)細胞與細胞、細胞與基質(zhì)之間的連接

18、；1.9 細胞膜的功能(gngnng):共一百二十二頁1.10 細胞(xbo)外被 植物細胞質(zhì)膜外存在細胞壁 動物細胞表面存在一層富含糖類(tn li)物質(zhì) 的結(jié)構(gòu)稱為細胞外被或糖萼。它由構(gòu) 成脂膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖鏈 組成。共一百二十二頁 膀胱(png gung)上皮細胞表面的糖被功能：保護膜蛋白細胞(xbo)識別血型抗原共一百二十二頁1.11 細胞外基質(zhì)分布于細胞外空間(kngjin)由蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共一百二十二頁1.12 細胞(xbo)連接(cell junction) 細胞與細胞間、細胞與細胞外空間的結(jié)構(gòu)(jigu)關(guān)系稱為細胞連接。 動物細胞： 橋粒和半橋粒; 緊密連

19、接; 間隙連接. 植物細胞： 胞間連絲共一百二十二頁橋粒： 一種圓形或橢圓形的紐扣狀連接，在連接區(qū)的兩細胞膜間有20-30nm的間隙，間隙內(nèi)有絲狀物與兩側(cè)(lin c)細胞膜相連。橋粒多見于易受摩擦的部位，如：表皮、食管、子宮頸等。共一百二十二頁緊密連接： 呈箍狀環(huán)繞于單層立方細胞或柱狀細胞上端的(dund)連接處；相鄰細胞膜的平面上有不規(guī)則的網(wǎng)格狀的封閉索，是兩細胞膜上鑲嵌蛋白的融合； 具有防止異物進入組織內(nèi)，屏障 和連接作用。共一百二十二頁縫隙連接（縫管連接或融合膜） 在高倍鏡下觀察為很小的圓斑，圓斑內(nèi)兩細胞間只有2nm的間隙，斑的平面上有規(guī)律(gul)的分布著許多連接蛋白；強化連接和物質(zhì)

20、交換等 共一百二十二頁胞間連絲 相鄰細胞的細胞壁上有小孔，細胞質(zhì)通過小孔而彼此(bc)相通，這種細胞間的連接稱為胞間連絲。共一百二十二頁1.13 物質(zhì)的跨膜運輸 細胞維持(wich)正常生命活動的基礎(chǔ)之一 被動運輸(ynsh)： 主動運輸： 胞吞作用和胞吐作用：共一百二十二頁 指物質(zhì)順濃度梯度轉(zhuǎn)運過程而言，此過程不消耗能量，其交換方式有兩種。 ）簡單擴散（simple diffusion)：O2、CO2及其它脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度測穿過(chun u)類脂雙層而擴散，不消耗細胞能量。 ）易化擴散（facilitated deffusion）：非脂溶性或親水性分子，加氨基酸、葡萄糖和金屬離

21、子等借助于質(zhì)膜上膜蛋白的幫助，順濃度梯度或電化學(xué)梯度運動，不消耗ATP能量而使物質(zhì)分子從高濃度測向低濃度測擴散。 被動(bidng)運輸(passive transport)共一百二十二頁被動運輸(ynsh) - 物質(zhì)順濃度梯度運輸簡單(jindn)擴散協(xié)助擴散(需載體蛋白)共一百二十二頁 參與物質(zhì)運輸?shù)哪さ鞍追Q為運輸?shù)鞍?，（跨膜蛋白），根?jù)作用方式不同分為通道(tngdo)蛋白和載體蛋白。 通道蛋白：橫跨質(zhì)膜，形成水性通道的蛋白質(zhì)，能使大小適宜的分子及帶電荷的溶液通過簡單擴散運動，從質(zhì)膜的一側(cè)到另一側(cè)。 載體蛋白（運輸?shù)鞍祝号c特定的分子（糖、氨基酸或金屬離子結(jié)合，穿過膜。載體蛋白具有高度的

22、特異性只能與某一種物質(zhì)進行暫時性、可逆性的結(jié)合和分離。共一百二十二頁 質(zhì)膜上的載體蛋白將離子、營養(yǎng)物和代謝物等逆電化學(xué)梯度(t d)從低濃度側(cè)向高濃度側(cè)的耗能運輸。所耗能量由具ATP酶活性的膜蛋白分解ATP提供。 近年來均以“泵”的概念來解釋主動運輸?shù)臋C理，機體細胞中主要是通過Na+、K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶構(gòu)成的Na+和Ca2+泵來完成主動運輸。 主動(zhdng)運輸（active transport)共一百二十二頁主動(zhdng)運輸Na+-K+泵 由 ATP 提供(tgng)能量共一百二十二頁胞吞作用（endocytosis)：質(zhì)膜四陷將所攝取的液體或顆粒物質(zhì)包裹，逐漸成泡

23、，脂雙層融合、箍斷，形成細胞內(nèi)的獨立小泡。根據(jù)所攝物理性質(zhì)的物理性質(zhì)不同把胞吞作用分為兩類： 胞飲作用（Pinocytosis)由質(zhì)膜包裹液態(tài)(yti)物質(zhì)形成吞飲小泡或吞飲體的過程； 吞噬作用（phagocy-tosis)為各種變形的、具有吞噬能力的細胞所特有，吞噬的物質(zhì)多為顆粒性的，如微生物、組織掉片和異物等。 胞吞作用(zuyng)和胞吐作用(zuyng)：共一百二十二頁大分子和顆粒(kl)進入和排出細胞胞 飲 吞 噬胞吞：共一百二十二頁胞飲作用共一百二十二頁吞噬作用(tn sh zu yn)共一百二十二頁變形蟲正在(zhngzi)吞噬一個草履蟲共一百二十二頁胞吐作用（exocytosi

24、s）:把細胞內(nèi)分泌物、突觸小泡等有膜結(jié)構(gòu)內(nèi)的物質(zhì)排出細胞。當(dāng)它們與細胞膜接觸后，與細胞膜相融合，封閉的膜結(jié)構(gòu)開放(kifng)，內(nèi)容物排入細胞外。共一百二十二頁胞吐作用(zuyng)共一百二十二頁胞 吐共一百二十二頁2. 細胞核與染色體 細胞核是真核細胞內(nèi)最大、最重要的細胞器 包含基因，是細胞遺傳(ychun)代謝調(diào)控的信息中心共一百二十二頁2.1 細胞核的結(jié)構(gòu)(jigu)組成核膜 Nuclear envelope核纖層 Nuclear lamina核基質(zhì)(j zh) Nuclear plasma染色質(zhì) chromatin核仁 nucleolus共一百二十二頁 核膜(h m)(nuclear

25、envelope)外核膜(h m)內(nèi)核膜核纖層 核孔共一百二十二頁核外膜：7.5nm，面向基質(zhì)，常附有核糖體，有些部位 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，因此在形態(tài)和性質(zhì)上與內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)相似。核內(nèi)膜：7.5nm，與外核膜平行排列(pili)，在與核質(zhì)相鄰的 核膜內(nèi)表面有一層30-160nm網(wǎng)格狀蛋白質(zhì)層 （核纖層），對內(nèi)層核膜起支撐作用。核周隙：寬20-40nm，充滿無定形物質(zhì)。核孔：細胞膜上溝通核質(zhì)與胞質(zhì)的開口，內(nèi)外膜的局 部融合形成，直徑80-120nm。共一百二十二頁 核膜(h m)的功能 構(gòu)成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障避免生命活動(hu dng)的彼此干擾保護DNA不受細胞骨架運動 所產(chǎn)生的機械力的損傷 核質(zhì)

26、之間的物質(zhì)交換與信息交流 共一百二十二頁染色質(zhì)和染色體 chromatin and chromosome 染色質(zhì)和染色體是遺傳物質(zhì)在細胞周期不同階段的存在形式，由 DNA 和蛋白質(zhì)組成。 處于分裂間期的細胞，細胞核內(nèi)的 DNA 分子，在一些蛋白質(zhì)的幫助下，有一定程度(chngd)的盤繞，形成核小體,多個核小體串在一起形成染色質(zhì)。共一百二十二頁化學(xué)組成 由DNA和蛋白質(zhì)及少量的RNA組成 與DNA結(jié)合組成染色質(zhì)的蛋白質(zhì)稱為DNA結(jié)合蛋白，包括組蛋白和非組蛋白 。 DNA是遺傳信息的一級載體(zit)；一種生物儲存在單倍體染色體組中的中遺傳信息稱為該生物的基因組。 組蛋白是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)

27、蛋白；染色體上除組蛋白以外的DNA結(jié)合蛋白統(tǒng)稱為非組蛋白。共一百二十二頁 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu) 核小體 念珠狀細纖維(10nm) 螺線管狀粗纖維(30nm) 由200個（160-240）左右(zuyu)堿基對的DNA和5種組蛋白結(jié)合而成。共一百二十二頁SV 40 的環(huán)狀 DNA 分子(fnz)共一百二十二頁中期(zhngq)染色體形態(tài)共一百二十二頁核型與染色體分帶： 物種(wzhng)染色體組在有絲分裂中期的表型，是染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。共一百二十二頁染色體分帶：用特殊的染色方法，使染色體產(chǎn)生明顯的色帶（暗帶）和未染色的明帶相間的帶型，形成不同的染色體個體性，依此作為鑒別單個染色體和染

28、色體組的一種(y zhn)手段。共一百二十二頁 核 仁 細胞間期核中個或幾個濃密的球形小體稱為核仁 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:核仁的主要功能是進行rRNA的合成，由專一的RNA聚合酶負責(zé)轉(zhuǎn)錄，真核細胞中rRNA基因存在于特定的染色體上，并且具有恒定的拷貝數(shù)。 核糖體亞基的組裝：核糖體亞基的裝配式同了RNA前提的加工相耦連。 控制蛋白質(zhì)合成的速度：核糖體裝配的速度直接影響(yngxing)蛋白質(zhì)的合成，所以，核仁通過控制核糖體的裝配達到控制蛋白質(zhì)合成。共一百二十二頁3. 核糖體 細胞質(zhì)中無膜包被(bo bi)的顆粒狀結(jié)構(gòu) 合成蛋白質(zhì)的機器 RNA 和蛋白質(zhì)

29、組成的復(fù)合物共一百二十二頁3.1 核糖體的基本(jbn)結(jié)構(gòu) 原核細胞與真核細胞的核糖體外形和功能基 本相同，但大小不同。 核糖體的主要成分為 rRNA ( 50-60%) 和蛋 白質(zhì)( 40-50 % ) ，構(gòu)成大小亞基。 蛋白質(zhì)合成速率高的細胞中核糖體含量特別(tbi) 高，如：人的胰腺細胞。共一百二十二頁 核糖體的功能(gngnng):合成蛋白質(zhì) 游離核糖體 懸浮于細胞質(zhì)內(nèi)，合成大部(d b) 分細胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)。 結(jié)合核糖體 結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外側(cè)，合成膜 蛋白和分泌蛋白。 多聚核糖體 幾個核糖體結(jié)合于一條 mRNA 鏈上，增加每分鐘多肽合成量。共一百二十二頁4.線粒體和質(zhì)體(zh t)4.1

30、 線粒體:細胞呼吸并產(chǎn)生ATP的重要場所 20世紀(jì)50年代(nindi)，證實三羧酸循環(huán)，氧化磷酸化和脂肪酸氧化等重要的能量代謝過程均發(fā)生在線粒體中。共一百二十二頁 線粒體一般呈粒狀或桿狀，但因生物種類(zhngli)和生理狀態(tài)而異，可呈環(huán)形，啞鈴形、線狀、分杈狀或其它形狀。 主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類，其中蛋白質(zhì)占線粒體干重的65-70%，脂類占25-30%。 一般直徑0.5-1m，長1.5-3.0m，在胰臟外分泌細胞中可長達10-20m，稱巨線粒體。 共一百二十二頁 線粒體的結(jié)構(gòu)組成： 線粒體由內(nèi)外兩層膜封閉，包括外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四個功能區(qū)隔。在肝細胞線粒體中各功能區(qū)隔蛋白質(zhì)的含量

31、(hnling)依次為：基質(zhì)67%，內(nèi)膜21%，外8%膜，膜間隙4%。 共一百二十二頁線粒體結(jié)構(gòu)(jigu)共一百二十二頁（1）外膜 (out membrane) 含40%的脂類和60%的蛋白質(zhì)，具有孔蛋白（porin）構(gòu)成的親水通道，標(biāo)志(biozh)酶為單胺氧化酶。（2）內(nèi)膜（inner membrane） 含100種以上的多肽，通透性很低，線粒體氧化磷酸化的電子傳遞鏈位于內(nèi)膜，標(biāo)志酶為細胞色素C氧化酶。 內(nèi)膜向線粒體基質(zhì)褶入形成嵴（cristae），嵴有兩種類型：板層狀、管狀，但多呈板層狀。共一百二十二頁（3）膜間隙(intermembrane space) 是內(nèi)外膜之間的腔隙，腔隙寬約

32、6-8nm。標(biāo)志酶為腺苷酸激酶。（4）基質(zhì)（matrix） 為內(nèi)膜和嵴包圍的空間。除糖酵解在細胞質(zhì)中進行外，其他的生物氧化過程都在線粒體中進行。催化(cu hu)三羧酸循環(huán)，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶類均位于基質(zhì)中，其標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。共一百二十二頁 功 能： 呼吸作用進行的場所，生命活動的“動力工廠”，是三羧酸循環(huán)、電子傳遞和ATP生成的場所。 線粒體的基質(zhì)中含有DNA和DNA復(fù)制的酶系，以及蛋白質(zhì)表達(biod)的酶系。 所以,它是一個半自主性的細胞器。共一百二十二頁4.2 質(zhì) 體 白色體 有色(yu s)體 葉綠體 葉綠體：果實成熟有色質(zhì)體 白色質(zhì)體：貯存(zhcn)淀粉 有色質(zhì)體：果實

33、、花、秋葉中，含色素前質(zhì)體光共一百二十二頁葉綠體的結(jié)構(gòu)(jigu)共一百二十二頁（1） 葉綠體膜： 葉綠體外被由雙層膜組成，膜間為1020nm的膜間隙。外膜的滲透性大，如核苷、無機磷、蔗糖等許多細胞質(zhì)中的營養(yǎng)(yngyng)分子可自由進入膜間隙。 內(nèi)膜的選擇性很強，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸、甘油酸、丙糖磷酸，雙羧酸和雙羧酸氨基酸可以透過內(nèi)膜。共一百二十二頁（2）類囊體 是單層膜圍成的扁平小囊，沿葉綠體的長軸平行排列。膜上含有光合色素和電子傳遞鏈組分，光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化是在類囊體上進行的，因此又稱光合膜。 許多類囊體象圓盤(yun pn)一樣疊在一起，稱為基粒。由10-100個類囊體組成

34、。每個葉綠體中約有40-60個基粒。貫穿在兩個或兩個以上基粒之間的沒有發(fā)生垛疊的類囊體稱為基質(zhì)類囊體。 共一百二十二頁（3）基質(zhì) 主要成分包括：碳同化相關(guān)(xinggun)的酶類，葉綠體DNA，蛋白質(zhì)合成體系：如，ctDNA、各類RNA、核糖體等。一些顆粒成分，如淀粉粒、質(zhì)體小球和植物鐵蛋白等。共一百二十二頁（4）葉綠體的半自主性 線粒體與葉綠體都是細胞內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換的場所，兩者在結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性。 均由兩層膜包被而成，且內(nèi)外膜的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)有顯著的差異(chy)。 均為半自主性細胞器，具有自身的DNA和蛋白質(zhì)體系。共一百二十二頁5.細胞(xbo)的內(nèi)膜系統(tǒng) 細胞內(nèi)在(nizi)結(jié)構(gòu)、功能

35、及發(fā)生上相關(guān)的，由膜包圍形成的細胞器或細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、微體、液泡共一百二十二頁細胞(xbo)的主要結(jié)構(gòu)共一百二十二頁5.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類型(lixng)：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共一百二十二頁 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)：分支管狀或小泡狀，無核糖體附著; 廣泛存在與能合成膽固醇的細胞中。 功能：脂質(zhì)和類固醇的合成。 解毒作用：含有(hn yu)豐富的氧化酶系統(tǒng)，使有害物質(zhì) 解毒，轉(zhuǎn)化為易于排出的物質(zhì)。 離子調(diào)節(jié)作用：肌質(zhì)網(wǎng) 共一百二十二頁 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 蛋白質(zhì)合成：分泌蛋白在合成起始后不久就轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上 繼續(xù)合成并進行轉(zhuǎn)運。 蛋白質(zhì)的運輸：粗面內(nèi)

36、質(zhì)網(wǎng)合成的定位于質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、 溶酶體膜高爾基體膜蛋白都是由煮面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運。 蛋白質(zhì)的修飾語加工：進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)發(fā)生的主要化 學(xué)修飾是糖基化，糖基化過程從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)開始(kish)，在 高爾基體完成。 新生肽的折疊與組裝：進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的新生肽需要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 中進行正確的折疊和組裝后被運轉(zhuǎn)。 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)：呈扁平囊狀，排列整齊(zhngq)，有核糖體附著。共一百二十二頁5.2 高爾基體 形態(tài)結(jié)構(gòu)扁平囊和大小不等囊泡組成(z chn) 面向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一面為形成面或順面( cis 面 )面向細胞膜的一面為成熟面或反面 ( trans 面 )轉(zhuǎn)運泡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成面成熟面分泌泡共一百二十二頁 高爾基體的

37、功能(gngnng) 多糖(du tn)合成蛋白質(zhì)分類、包裝、運輸?shù)鞍踪|(zhì)修飾與加工共一百二十二頁5.3 溶酶體 溶酶體是由單層膜包圍的含有多種酸性水解酶的囊泡狀細胞器，膜內(nèi) pH5. 具有異質(zhì)性，形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同。根據(jù)完成其生理功能的不同階段可分為：初級(chj)溶酶體（primary lysosome），次級溶酶體（secondary lysosome）殘體（residual body）。共一百二十二頁初級(chj)溶酶體次級(c j)溶酶體殘體共一百二十二頁 功能： 1 細胞內(nèi)消化(xiohu) 2 細胞凋亡：如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的

38、，溶酶體可清除不需要的細胞。3.自體吞噬：清除細胞中無用的生物大分子，衰老的細胞器等。肝細胞中線粒體的平均壽命約10天左右。4. 防御作用：如巨噬細胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。5. 參與分泌過程的調(diào)節(jié)：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。6. 形成精子的頂體 共一百二十二頁動物細胞溶酶體系統(tǒng)(xtng)示意圖 共一百二十二頁 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)(wzh)在組織中大量積累。Pompes病 糖原積累，損害肝和肌肉，2歲死亡 Tay-sachs病 脂質(zhì)積累，損害腦，呆滯，2-6歲死亡肺結(jié)核矽肺類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎共一百二十二頁5.4 微 體 單層膜圍成的一類泡狀結(jié)構(gòu)(jigu)，內(nèi)含的酶不同于溶酶體 過氧