普通生物學第三章課件

第三章細胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能概述——細胞發(fā)現(xiàn)與顯微鏡（一）細胞的發(fā)現(xiàn)1665年英國人胡克（RobertHooke)用自制的顯微鏡（放大40倍～140倍）觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)了軟木是由許多蜂窩狀的小格子（小室）組成，并將其定名為“細胞(Cell)”。與此同時，荷蘭的一位生物業(yè)余愛好者，列文虎克(A．V．Leeuwenhook)也先后用自制的顯微鏡，觀察了池塘中的原生動物和單細胞藻類、牙垢上的細菌、魚的紅細胞、精子等，這是人類第一次觀察到完整的活細胞。一切生命有機體都由細胞構(gòu)成單細胞生物如：細菌、衣藻、酵母菌群體生物如：團藻、多細胞生物如：竹、熊貓（三）細胞的新概念

——細胞是生命活動的基本單位

1、一切生命有機體都由細胞構(gòu)成——細胞是構(gòu)成生命有機體的基本單位2、細胞具有獨立有序的自控代謝系統(tǒng)——細胞是代謝與功能的基本單位3、細胞是生命有機體生長發(fā)育的基礎(chǔ)4、細胞具有遺傳信息的全能性——細胞是生命有機體遺傳的基本單位5、沒有細胞就沒有完整的生命細胞是生命活動的功能單位（四）各類顯微鏡（1）光學顯微鏡復式顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、倒置顯微鏡、熒光顯微鏡等（2）電子顯微鏡透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡生物顯微鏡與體視顯微鏡倒置顯微鏡和倒置熒光顯微鏡透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡下看到的花粉粒掃描電子顯微鏡各種“視野”下的細菌光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片掃描電鏡DNA蛋白質(zhì)復合物電鏡下的

微生物曲霉阿米巴草履蟲酵母菌一、細胞的形狀、大小和數(shù)目形狀與大小各異的細胞是生物進化的結(jié)果。單細胞生物多細胞生物植物細胞顯微結(jié)構(gòu)圖植物細胞超微結(jié)構(gòu)圖真核細胞：植物細胞和動物細胞葉綠體線粒體細胞壁細胞膜液泡細胞質(zhì)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體線粒體細胞質(zhì)細胞膜細胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中心體纖毛（一）細胞膜和細胞壁

細胞膜又稱質(zhì)膜，具有半透性，可選擇地讓物質(zhì)通過；它還有一些細胞識別位點如激素的受體、抗原結(jié)合點等，具有接受外界信息、與外界通訊等功能。植物細胞的細胞膜外還有細胞壁，具有支持和保護植物細胞的功能。1細胞膜（質(zhì)膜）

植物細胞的細胞質(zhì)外方與細胞壁緊密相接的一層薄膜，稱為細胞膜或質(zhì)膜。動物細胞無細胞壁，最外方為細胞膜。膜的化學組成，幾乎全由磷脂和蛋白質(zhì)組成，此外，尚有少量的糖類。在電子顯微鏡下看到的質(zhì)膜是由兩層染色深的暗層（一層蛋白質(zhì)的分子層和脂類雙分子層的親水頭），中間夾著一層染色淺的亮層（脂類雙分子層的疏水尾）組成。這樣的結(jié)構(gòu)稱為單位膜。2細胞壁細胞壁的結(jié)構(gòu)大體可分為三層：胞間層、初生壁和次生壁。一般認為，細胞分化完成后仍保持有生活原生質(zhì)體的細胞不具次生壁。細胞壁的結(jié)構(gòu)圖（1）胞間層又稱中膠層，是細胞分裂產(chǎn)生新細胞時形成的，是相鄰細胞間共有的一層薄膜。它的主要成分是果膠質(zhì)，果膠是一類多糖物質(zhì)。（2）初生壁，在細胞生長過程中，原生質(zhì)體分泌的造壁物質(zhì)在胞間層上沉積，構(gòu)成細胞的初生壁。初生壁主要成分是纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)。（3）次生壁是細胞體積停止增大后加在初生壁內(nèi)表面的壁層。

次生壁的主要成分有纖維素、半纖維素，且常有木質(zhì)素等物質(zhì)填充其內(nèi)而發(fā)生質(zhì)變。纖維素是細胞壁的主要成分，它構(gòu)成細胞壁的框架，其他物質(zhì)可以填充在其內(nèi)。纖維素分子是由鏈狀系列葡萄糖基構(gòu)成的，它聚集成微纖絲，微纖絲又聚集成大纖絲。壁層名稱主要成分形成時間胞間層又稱中膠層果膠新細胞形成時初生壁纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)。細胞生長過程中次生壁纖維素、半纖維素細胞停止生長后管胞結(jié)構(gòu)圖

（示具緣紋孔）核被膜包在核外的雙層膜，外膜可延伸與細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。一些蛋白質(zhì)和RNA分子可通過核被膜或核被膜上的核孔進入或輸出細胞核。核仁是核中顆粒狀結(jié)構(gòu)，富含蛋白質(zhì)和RNA，核糖體的裝配場所。大多數(shù)細胞的核內(nèi)有1個或幾個核仁。染色質(zhì)是核中由DNA和蛋白質(zhì)組成并可被蘇木精等染料染色的物質(zhì)，染色質(zhì)DNA含有大量基因片段，是生命的遺傳物質(zhì)。間期核染色質(zhì)常伸展成網(wǎng)狀細絲——染色質(zhì)；分裂時，染色質(zhì)高度螺旋化變粗——染色體。染色質(zhì)和核仁都被液態(tài)的核基質(zhì)所包圍。（二）

細胞核（間期核圓球形，幼小細胞核居中）細胞核的主要功能是控制蛋白質(zhì)的合成，控制細胞的生長、發(fā)育和遺傳。因此，細胞核被強調(diào)為"細胞的控制中心"，在細胞遺傳和代謝方面起著主導作用。（三）細胞質(zhì)與細胞器細胞質(zhì)是質(zhì)膜以內(nèi)，細胞核以外的原生質(zhì)。細胞質(zhì)可分胞基質(zhì)和細胞器。細胞器是細胞內(nèi)具有特定結(jié)構(gòu)和功能的亞細胞結(jié)構(gòu)。胞基質(zhì)是無色透明的膠體物質(zhì)。

胞基質(zhì)能維持細胞器的實體完整性提供所需要的離于環(huán)境，供給細胞器行使功能所必須的物質(zhì)。同時，胞基質(zhì)本身還進行某些生化反應。細胞器

細胞膜內(nèi)是透明粘稠并可流動的細胞質(zhì)基質(zhì)，細胞器分布在細胞質(zhì)基質(zhì)中。細胞器主要包括：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、溶酶體、線粒體、質(zhì)體、微體、液泡、微管、微絲等。有的細胞表面還有鞭毛或纖毛。1線粒體（1）形狀和大小：

除細菌、藍藻和厭氧真菌外，生活的細胞一般都有線粒體。線粒體呈粒狀、棒狀、絲狀或分枝狀。線粒體較小，直徑一般為0．5-1．0微米。（2）結(jié)構(gòu)：顯微鏡下用詹納斯綠B染色才能看到。用電子顯微鏡觀察，線粒體有一層外膜和一層內(nèi)膜，內(nèi)膜在許多部位向內(nèi)褶疊成管狀或擱板狀突起稱為嵴。嵴間的空間為基質(zhì)，其中含有DNA、蛋白質(zhì)、核糖體、類脂球等。在基質(zhì)和內(nèi)膜中，有ATP酶和三羧酸循環(huán)酶等，與呼吸作用有關(guān)。線粒體的功能是細胞進行有氧呼吸的場所，提供能量。2質(zhì)體質(zhì)體根據(jù)色素和功能的不同，分為三種主要類型葉綠體有色體白色體（1）葉綠體

高等植物的葉綠體主要存在于葉肉細胞中，其功能是進行光合作用，把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能；將二氧化碳和水合成有機物，釋放氧氣。葉綠體的形狀為球狀橢圓形。葉綠體的超微結(jié)構(gòu)圖葉綠體外被兩層膜，稱葉綠體被膜。被膜以內(nèi)有蛋白質(zhì)基質(zhì)和密布其中的基粒。每個基粒由10-100個類囊體疊成。類囊體是由單層膜圍成的，并且具有很多穿孔的扁平小囊。囊內(nèi)含有液狀內(nèi)含物。類囊體平行地相疊，在基質(zhì)間到處延伸，組成了復雜的類囊體系統(tǒng)。連接基粒的類囊體部分稱為基質(zhì)片層或基質(zhì)類囊體。（2）有色體

含有類胡蘿卜素的質(zhì)體，故呈橘紅一黃之間的色彩?；ò?、果實等的顏色就是有色體的顏色。有色體多從葉綠體轉(zhuǎn)化而來，積累脂類和淀粉。（3）白色體

是無色的質(zhì)體，近球形，存在于甘薯（番薯）、馬鈴薯地下貯藏器官中，種子的胚及少數(shù)植物葉的表皮細胞中也有存在。包括合成淀粉的造粉體、合成脂肪和油的造油體，合成蛋白質(zhì)的糊粉體等等。3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂類雙分子層為基礎(chǔ)形成的囊腔和管道系統(tǒng)。分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與脂類合成和代謝有關(guān)。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上附有顆粒狀的核糖體。核糖體是細胞合成蛋白質(zhì)的場所，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并運輸?shù)鞍踪|(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是許多細胞器的來源。4核糖體核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所。核蛋白體含有大約40%蛋白質(zhì)和60%的RNA。核糖體大小約15-30納米的小顆粒，由大小兩個亞單位組成。核糖體常幾個到幾十個與信使RNA分子結(jié)合成念珠狀的復合體，稱為多聚核糖體。5高爾基體

是一些聚集的扁的小囊和小泡。是細胞分泌物的加工和包裝場所，最后形成分泌泡將分泌物排出體外。高爾基體還與植物分裂時的新細胞壁和細胞膜的形成有關(guān)。6溶酶體溶酶體常為圓球形，只有一層膜包圍，含有活性范圍非常廣泛的各種水解酶類，以酸性磷酸酶為特有的酶。溶酶體在細胞內(nèi)起消化作用，能降解生物大分子。進行異體吞噬、自體吞噬甚至發(fā)生自溶作用。

溶酶體是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來的小泡形成的。7圓球體·圓球體是一層膜包圍的球狀小體，圓球體含有脂肪酶，是積累脂肪的場所，因而是一種貯藏細胞器，貯藏油滴、脂肪等。·圓球體也具有溶酶體的性質(zhì)。近年來，認為圓球體與周圍細胞質(zhì)構(gòu)界面上存在半單位膜，能被餓酸強烈還原，故圓球體又被稱為類脂球。8微體

·膜內(nèi)有一單位膜，含有酶，都含有過氧化氫酶、乙醇酸氧化酶與尿酸酶。·分為兩種類型：一是過氧化物酶體，與光呼吸有密切關(guān)系；另一種為乙醛酸循環(huán)體，與脂肪代謝有關(guān)，能將脂肪分解成糖。9液泡液泡是植物細胞的顯著特征之一。液胞內(nèi)的液汁稱細胞液，其主要成分是水，并含有糖、有機酸、脂類、蛋白質(zhì)、酶、氨基酸、樹膠、粘液、植物堿、花青素和無機鹽等物質(zhì)?；ò?、果實上紅色或藍色是因含有花青素，花青素的顏色隨著細胞液的酸堿性不同而有變化，酸性時呈紅色，堿性時呈藍色。如牽牛花：由早上的藍色→中午的紅色。液泡的生理功能:

①

貯藏作用;

②消化作用;

③

液泡在維持細胞質(zhì)的內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定上起著重要的作用；④液泡形成的內(nèi)環(huán)境可以緩沖外界條件的突然變化，因而液泡與植物抗性有關(guān)。10細胞骨架細胞質(zhì)中存在著骨架結(jié)構(gòu)，稱為細胞骨架。構(gòu)成細胞骨架的三種結(jié)構(gòu)是微管、微絲和居間纖絲（中間纖維）。它們和細胞質(zhì)基質(zhì)中更細微的纖維狀蛋白系統(tǒng)，稱為微梁系統(tǒng)。微管呈中空管狀或纖絲狀結(jié)構(gòu),微管的管壁由13條原纖絲集合而成，每條原纖絲由α和β球狀蛋白，即微管蛋白的亞基組成雙體，沿著管徑的長軸呈斜向交替排列。微管在細胞中起支架作用，使細胞保持一定的形狀；微管還參與構(gòu)成紡錘絲；參與細胞壁的形成和生長；微管也與胞質(zhì)運動和鞭毛運動有關(guān)。微絲是比維管更細的纖絲。維持著細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性。成纖維細胞的中心粒與微管三、生物膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運1、生物膜各類細胞器的膜（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、內(nèi)囊體膜等）、質(zhì)膜和核膜在分子結(jié)構(gòu)上基本相同，它們統(tǒng)稱為生物膜。膜的結(jié)構(gòu)1895年Overton膜是由脂組成的1917年Langmuir

磷脂單分子層1925年Gorter&Grendel

磷脂雙分子層1932年Davson&Danielli

“三明治”模型

……

流動鑲嵌模型三、生物膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運生物膜的“流動鑲嵌模型”主要特點有序性流動性不對稱性生物膜的結(jié)構(gòu)是與其功能相一致的。2、物質(zhì)的跨膜運輸

被動運輸——簡單擴散

被動運輸——易化擴散

水的滲透作用

主動運輸——鈉鉀泵（動物細胞）

——直接消耗ATP

主動運輸——質(zhì)子泵（植物細胞）

——直接消耗ATP

主動運輸——協(xié)同運輸

——間接消耗ATP

胞吞和胞吐作用

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運輸物質(zhì)的跨膜運輸（總結(jié)）被動運輸——簡單擴散

——易化擴散主動運輸——直接消耗ATP

（動物細胞）——鈉鉀泵（植物細胞）——質(zhì)子泵

——間接消耗ATP——協(xié)同運輸胞吞和胞吐作用

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運輸三、細胞的連接動物細胞間的連接：1、橋粒2、緊密連接3、間隙連接緊密連接間隙連接橋粒植物細胞間的連接：胞間連絲真核細胞與原核細胞的區(qū)別原核細胞無成形的細胞核，無細胞器的分化。真核細胞有成形的細胞核，有細胞器的分化。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