動物體的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)能課件

第二章

動物體的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)能

2.1細(xì)胞

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。2.1.1細(xì)胞的一般特征細(xì)胞大小在10-100微米之間。小的動物細(xì)胞，如小型白血球，直徑約3-4微米；最大的動物細(xì)胞是鴕鳥的卵細(xì)胞，不包括蛋清，其直徑可達(dá)7—8厘米。細(xì)胞的形態(tài)有多種類型，如血細(xì)胞為圓形或橢圓形；上皮細(xì)胞為扁平形、方形或柱形；肌細(xì)胞為紡錘形；神經(jīng)細(xì)胞具長突起。細(xì)胞的形態(tài)和大小雖有不同，但在結(jié)構(gòu)上都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核少數(shù)單細(xì)胞有機(jī)體不具核膜（核物質(zhì)存在于細(xì)胞質(zhì)中的一定區(qū)域），稱原核細(xì)胞具核膜的細(xì)胞就是細(xì)胞具真正的細(xì)胞核，稱真核細(xì)胞在機(jī)能方面的共同特點(diǎn)細(xì)胞能利用能量和轉(zhuǎn)化能量有生物合成能力具有自我復(fù)制和分裂繁殖能力協(xié)調(diào)生物整體生命活動的能力24種元素組成細(xì)胞中的各種化合物，其中無機(jī)物有水(75～85％)和無機(jī)鹽(1％)；有機(jī)物有蛋白質(zhì)(10～20％)、脂類(2～3％)、糖類(1％)、核酸(1％)以及酶等。而以蛋白質(zhì)和核酸最為重要。2.1.2.1蛋白質(zhì)（protein）

蛋白質(zhì)是細(xì)胞中最重要的化學(xué)成分，是生命活動的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。它由20多種氨基酸所組成。氨基酸分子上既有堿性的氨基(一NH2)，又有酸性的羧基(一COOH)。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜一級結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：肽鏈可以按一定的螺旋方式卷曲三級結(jié)構(gòu)：螺旋進(jìn)一步彎曲折疊四級結(jié)構(gòu)：由二條及二條以上的肽鏈卷曲折疊并以副鍵相連幾乎所有20多種氨基酸，通常都存在于每一種蛋白質(zhì)中，隨著這些氨基酸在數(shù)量和排列上的千變?nèi)f化，蛋白質(zhì)的特征也隨之多種多樣。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異都能影響到機(jī)能，如鐮刀形細(xì)胞貧血病的血紅蛋白含有574個氨基酸，與正常血紅蛋白的差別，只是一個谷氨酸被一個纈（xie）氨酸分子所代替，結(jié)果造成紅血細(xì)胞生理機(jī)能的很大變化，成為致命的疾病——惡性貧血病。不同生物種有不同的特有蛋白質(zhì)。兩個種的動物親緣關(guān)系越近，它們的蛋白質(zhì)越相似。蛋白質(zhì)由于具有“種”的特異性，因此可作為種類鑒別和種類間親緣關(guān)系的證據(jù)，以及應(yīng)用于組織移植等方面的實(shí)踐研究。我國于1965年在世界上首次用化學(xué)方法合成了具有全部活性的蛋白質(zhì)—結(jié)晶牛胰島素。核苷酸的種類雖不多，但可因核苷酸的數(shù)目、比例和排列次序的不同而構(gòu)成各種不同的核酸。DNA分子是由兩條多核苷酸鏈平行圍繞著同一軸盤旋成一雙鏈螺旋，雙鏈之間由氫鍵連接一定的堿基對：腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)。在DNA分子中，含這四種堿基的核苷酸有多種的排列方式。RNA也有4種堿基，與DNA不同點(diǎn)，就是由尿嘧啶(U)代替了DNA的胸腺嘧啶(T)。有些病毒沒有DNA，而由RNA控制遺傳。在每個生化步驟中都需要有酶參加，酶本身就是蛋白質(zhì)。（注意在生物化學(xué)中的闡述）2.1.2.4脂質(zhì)（lipid）

動物體的重要脂類有真脂(即甘油脂)、磷脂和固醇三大類。最簡單的脂肪是由甘油和脂肪酸構(gòu)成的。脂類是一種能源，也是細(xì)胞各種結(jié)構(gòu)的組成成分，尤其是細(xì)胞膜、核膜以及細(xì)胞器的膜，主要就是由蛋白質(zhì)和磷脂組成。

2.1.3細(xì)胞的結(jié)構(gòu)動物細(xì)胞一般由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三大部分組成。

動物細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞與植物細(xì)胞的主要區(qū)別：l．動物細(xì)胞僅有細(xì)胞膜，而植物細(xì)胞在細(xì)胞膜外有一層纖維素構(gòu)成的細(xì)胞壁。2．動物細(xì)胞內(nèi)無質(zhì)體，而植物細(xì)胞的胞質(zhì)中有質(zhì)體。3．動物細(xì)胞的胞質(zhì)中無液泡或僅有較小的液泡，而植物細(xì)胞中有較大的液泡。4．動物細(xì)胞中有中心粒，而植物細(xì)胞中無中心粒。細(xì)胞膜上的各種蛋白質(zhì)和酶，對多種物質(zhì)出入細(xì)胞膜起著關(guān)鍵作用。細(xì)胞膜還有信息傳遞、代謝調(diào)控、細(xì)胞免疫等作用。構(gòu)成細(xì)胞膜的球形蛋白分子和連續(xù)的脂類雙分子層具有流動性，所以細(xì)胞膜不是靜止的，而是動態(tài)結(jié)構(gòu)，并不斷地代謝更新。

2.1.3.2細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞膜包圍的內(nèi)部除細(xì)胞核外，統(tǒng)稱細(xì)胞質(zhì)，是由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器以及內(nèi)含物組成。

細(xì)胞質(zhì)中含有重要的細(xì)胞器：1．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的一種膜性管道系統(tǒng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要可分為粗糙型或顆粒型和光滑型或無顆粒型。2．高爾基體

是一種囊泡系統(tǒng)，位于細(xì)胞核附近。高爾基體不是固定的結(jié)構(gòu)，而是在不斷地更新，其數(shù)目及位置，常依細(xì)胞類型而異。它的機(jī)能主要是參與細(xì)胞的分泌活動，起著儲存、加工、濃縮和轉(zhuǎn)運(yùn)分泌物出細(xì)胞的作用。高爾基體可以進(jìn)行糖的生物合成。3．溶酶體

是一些顆粒狀結(jié)構(gòu)，表面圍有一層單位膜，其中含有酸性水解酶，故稱溶酶體。溶酶體能將復(fù)雜的物質(zhì)予以分解。對蛋白質(zhì)、肽、糖、水溶性脂肪、糖脂、糖蛋白、核酸等起水解作用。將溶解的簡單物質(zhì)供細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)合成或供線粒體的氧化需要。（醫(yī)學(xué)）對排除生活機(jī)體內(nèi)的死亡細(xì)胞、排除異物保護(hù)機(jī)體，以及胚胎形成和發(fā)育都有重要作用三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle）是需氧生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，因?yàn)樵谶@個循環(huán)中幾個主要的中間代謝物是含有三個羧基的檸檬酸，所以叫做三羧酸循環(huán)，又稱為檸檬酸循環(huán)。三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)素（糖類、脂類、氨基酸）的最終代謝通路，又是糖類、脂類、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。“線粒體互補(bǔ)法”育種：將兩個親本的線粒體從細(xì)胞中分離出來并加以混合，如果測出混合后呼吸率比兩親本的都高，證明雜交后的雜種優(yōu)勢強(qiáng)，應(yīng)用這種育種方法，能增強(qiáng)育種工作的預(yù)見性，縮短育種年限。2.1.3.3細(xì)胞核（nucleus）細(xì)胞核的形狀多樣。通常每個細(xì)胞中有一個核。細(xì)胞核由核膜、核質(zhì)和核仁組成。核質(zhì)中含有由DNA和蛋白質(zhì)組成的染色質(zhì)。染色質(zhì)是絲狀結(jié)構(gòu)．稱為染色質(zhì)絲，它在間期核內(nèi)是分散的，而在細(xì)胞分裂時盤繞折疊，形成明顯可見的染色體。染色體上具有大量控制遺傳性的基因。生物體各種性狀的控制，都是以遺傳密碼的形式編碼在核酸分子上，通過核酸復(fù)制把遺傳信息傳遞到后代。2.1.4細(xì)胞周期細(xì)胞自我復(fù)制一次，亦即由上次分裂完成，到下次分裂結(jié)束之間的時期，稱為細(xì)胞周期。細(xì)胞周期可分為分裂間期和分裂期兩個階段。(一)分裂間期主要作用是進(jìn)行DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，以便完成染色體的復(fù)制。(二)分裂期(M期)此期染色體分離，細(xì)胞分裂增殖。2.1.5細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂可分為體細(xì)胞分裂時的無絲分裂和有絲分裂，以及生殖細(xì)胞形成時的減數(shù)分裂三種類型。2.1.5.1無絲分裂又叫直接分裂，一般是從核仁開始，延長橫裂為二，接著核延長，中間縊縮，分裂成兩個核；同時細(xì)胞質(zhì)也隨著拉長并分裂，結(jié)果形成兩個細(xì)胞。2.1.5.2有絲分裂又稱間接分裂，一般分為前期、中期、后期和末期。1．前期細(xì)胞核中出現(xiàn)一定數(shù)目的長絲狀染色體。每條前期染色體是由兩條染色單體螺旋細(xì)絲所組成，繼而染色體螺旋化加強(qiáng)，染色體隨之縮短變粗，向細(xì)胞中央移動，直至染色體排列在細(xì)胞的赤道面上。核膜、核仁解體消失。2．中期紡錘體已達(dá)最大程度，一端與排在赤道面上染色體的著絲點(diǎn)相連接；另一端與兩極的中心粒相接。中期時染色體高度螺旋化，呈濃縮狀，因此中期是觀察染色體的形態(tài)和計(jì)數(shù)染色體數(shù)目的最好時期。3．后期著絲點(diǎn)分裂，原來的兩條染色體彼此分開成為兩條子染色體，分別被紡錘絲牽引著向細(xì)胞兩極移動。4．末期兩組子染色體到達(dá)細(xì)胞兩極，螺旋體松解。核膜、核仁重新出現(xiàn)，形成兩個子核。最后，細(xì)胞的赤道區(qū)縊縮斷裂，形成兩個子細(xì)胞。2.1.5.3減數(shù)分裂

是一種特殊的有絲分裂，只發(fā)生在生殖細(xì)胞或性細(xì)胞的形成過程中，分裂完成后子細(xì)胞的染色體數(shù)目比母細(xì)胞的少一半。減數(shù)分裂發(fā)生的時間，每類生物是固定的，不同生物類群不同。合子減數(shù)分裂：少數(shù)低等生物孢子減數(shù)分裂：高等植物配子減數(shù)分裂：所有后生動物、人和一些原生動物細(xì)胞分裂是生物生長、發(fā)育、分化、繁殖的基礎(chǔ)。如高等動、植物，不管多復(fù)雜，它們的身體都是由一個細(xì)胞（受精卵）經(jīng)過細(xì)胞分裂、生長、分化而來。據(jù)報道，小孩出生時大約有20000億個細(xì)胞，由一個受精卵經(jīng)過42代的分裂就可達(dá)到這個數(shù)目，再增加5個細(xì)胞分裂代，就能達(dá)到600000億個細(xì)胞，即重77公斤的成年人。注意:不是所有的細(xì)胞分裂速度和代數(shù)都是一樣的，有的出生時就停止了分裂，如神經(jīng)細(xì)胞，細(xì)胞的壽命也不一樣，如紅細(xì)胞約活120天，神經(jīng)細(xì)胞可活幾十年。2.2組織和器官系統(tǒng)的基本概念2.2.1組織定義：由一些形態(tài)相似、機(jī)能相同的細(xì)胞群構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。高等動物具有很多不同形態(tài)和機(jī)能的組織，歸納起來可分為上皮組織、結(jié)締組織、肌肉組織和神經(jīng)組織等四大類。2.2.1.1上皮組織（epithelialtissue）

是密集的細(xì)胞和少量的細(xì)胞間質(zhì)所組成的膜狀組織，覆蓋在體表和內(nèi)臟器官的表面以及各種管、囊、腔、竇等的內(nèi)壁。具有保護(hù)、吸收、排泄、分泌和呼吸等作用。根據(jù)上皮組織機(jī)能的不同，又分為被覆上皮、腺上皮和感覺上皮。1、被覆上皮

動物體內(nèi)外表面上的上皮組織。據(jù)細(xì)胞層數(shù)和形態(tài)分為單層上皮和復(fù)層上皮。兩類上皮又可分為扁平、立方、柱狀上皮等。無脊椎動物的體表上皮為單層；高等動物的體表上皮多為復(fù)層。有的上皮細(xì)胞可形成纖毛或微絨毛等。2、腺上皮

由具有分泌機(jī)能的腺細(xì)胞組成，多數(shù)為單層立方上皮。以腺上皮為主構(gòu)成的腺體，類型較多，如管狀腺、囊狀腺、管泡狀腺等。腺細(xì)胞的分泌物通過導(dǎo)管排到腺體腔或體外的稱為外分泌腺。不經(jīng)過導(dǎo)管直接分泌到血液中的稱為內(nèi)分泌腺。3、感覺上皮

是由上皮細(xì)胞特化而成，具有感覺機(jī)能，如嗅覺上皮、味覺上皮、聽覺上皮、視覺上皮等。2.2.1.2結(jié)締組織由多種細(xì)胞和大量的細(xì)胞間質(zhì)構(gòu)成。具有支持、保護(hù)、營養(yǎng)、修復(fù)和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)裙δ?。如疏松結(jié)締組織、致密結(jié)締組織、脂肪、軟骨、骨和血液等。1、疏松結(jié)締組織是由排列疏松的纖維與分散在纖維間的多種細(xì)胞構(gòu)成。疏松結(jié)締組織的細(xì)胞種類較多，主要的如組織細(xì)胞或巨噬細(xì)胞，具有吞噬機(jī)能，能吞噬侵入機(jī)體的異物，具保護(hù)作用。又如成纖維細(xì)胞，能產(chǎn)生纖維和基質(zhì)，并能愈合傷口。纖維主要有兩種，即膠原纖維和彈力纖維。膠原纖維有韌性，常集合成束，由膠原蛋白組成，于沸水中溶解成為膠水稱動物膠。彈力纖維有彈性，由彈性蛋白組成，能耐受沸水及弱酸而保持原形。2、致密結(jié)締組織

主要由大量的膠原纖維或彈力纖維組成，基質(zhì)和細(xì)胞較少。如肌腱由大量平行排列的膠原纖維束組成。皮膚的真皮層的膠原纖維交織成網(wǎng)。韌帶及大動脈管壁的彈性膜，是由大量彈性纖維平行排列呈束狀或膜狀所組成。

3、脂肪組織

由大量脂肪細(xì)胞聚集而成，疏松結(jié)締組織存在于成群的脂肪細(xì)胞之間，將其分隔成許多脂肪小葉。脂肪組織儲有大量脂肪，分布在許多器官和皮膚之下。具有保護(hù)、維持體溫和參與能量代謝等作用。4、軟骨組織由軟骨細(xì)胞、纖維和基質(zhì)組成。根據(jù)基質(zhì)中纖維的性質(zhì)不同可分為透明軟骨、纖維軟骨和彈性軟骨。透明軟骨的基質(zhì)是透明凝膠狀的固體。透明軟骨分布最廣，主要如：關(guān)節(jié)軟骨、肋軟骨、氣管軟骨等。纖維軟骨的基質(zhì)內(nèi)有大量成束的膠原纖維，軟骨細(xì)胞分布在纖維束間，如椎間盤、關(guān)節(jié)盂等。彈性軟骨的基質(zhì)內(nèi)含有大量的彈力纖維，如外耳骨和會厭軟骨等。

5、骨組織由骨細(xì)胞、纖維和基質(zhì)組成的堅(jiān)硬的結(jié)締組織。纖維為骨膠纖維，基質(zhì)內(nèi)含有大量的固體無機(jī)鹽。骨分密質(zhì)骨與松質(zhì)骨。松質(zhì)骨存在于長骨的骺端、短骨和不規(guī)則骨的內(nèi)部。骨組織是構(gòu)成骨骼系統(tǒng)的主要成分。骨骼是機(jī)體的支架，保護(hù)柔軟器官，其上附有肌肉，是運(yùn)動器官的杠桿。6、血液

由各種血細(xì)胞和血漿組成的結(jié)締組織。血漿就是液體的細(xì)胞間質(zhì)。除去纖維蛋白原的血漿為血清，血清相當(dāng)于結(jié)締組織的基質(zhì)。血細(xì)胞有紅血細(xì)胞和多種白血細(xì)胞以及血小板等。紅細(xì)胞中的血紅蛋白能與氧結(jié)合，攜帶氧至身體各部。白細(xì)胞有許多種，其中嗜中性白血細(xì)胞和單核細(xì)胞，能吞噬細(xì)菌、異物和壞死組織，淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生抗體和免疫物質(zhì)，參與機(jī)體防御機(jī)能。血小板存在于哺乳動物的血液中，相當(dāng)于其他脊椎動物的血栓細(xì)胞。對血液凝固起一定作用。2.2.1.3肌肉組織主要由收縮性強(qiáng)的肌細(xì)胞組成，肌細(xì)胞一般細(xì)長呈纖維狀，故稱肌纖維。其主要機(jī)能是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，使肌肉收縮而產(chǎn)生各種運(yùn)動。根據(jù)肌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)分為橫紋肌、心肌、斜紋肌和平滑肌。

1、橫紋肌

主要附于骨骼上，也稱骨骼肌。肌細(xì)胞呈長圓柱狀，為多核細(xì)胞，一個肌細(xì)胞內(nèi)可有100多個核。橫紋肌的伸縮受意志支配，故又稱隨意肌。2、心肌

由心肌細(xì)胞組成，為心臟所特有的肌肉組織。心肌除有收縮性、興奮性和傳導(dǎo)性外，還有自動的節(jié)律性。3、斜紋肌

此類肌細(xì)胞廣泛存在于腔腸動物、渦蟲、線蟲、環(huán)節(jié)動物、軟體動物等無脊椎動物體上。4、平滑肌廣泛存在于脊椎動物的各種內(nèi)臟器官中。因其活動不受意志支配，故又稱不隨意肌。2.2.1.4神經(jīng)組織由神經(jīng)細(xì)胞或稱神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。