生命形態(tài)結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞

生命形態(tài)結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日生命的形態(tài)結(jié)構(gòu)單位

——細(xì)胞第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日什么是細(xì)胞？細(xì)胞是包含了全部的生命信息和體現(xiàn)生命所有基本特點的獨立的生命單位。細(xì)胞主要包含3個體系：（1）遺傳信息的復(fù)制、維持和表達(dá)體系；（2）新陳代謝體系；（3）維持生命結(jié)構(gòu)的有序性體系，如細(xì)胞的骨架系統(tǒng)。細(xì)胞可分為真核細(xì)胞和原核細(xì)胞2大類。第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日真核細(xì)胞真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的進(jìn)化是以生物膜分化為基礎(chǔ)的，并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了多種具有精細(xì)結(jié)構(gòu)和特殊功能的單位。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日質(zhì)膜及其表面結(jié)構(gòu)圍繞在細(xì)胞最外層的膜稱為細(xì)胞質(zhì)膜，它與內(nèi)膜系統(tǒng)總稱為生物膜。生物膜是一種半透膜，對進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)有很強(qiáng)的選擇性。生物膜是細(xì)胞化學(xué)活動的組織者，是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定最基本的結(jié)構(gòu)。第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日生物膜的結(jié)構(gòu)雖然質(zhì)膜與各種內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)在組分上略有差異，但它們的基本結(jié)構(gòu)特征卻是一致的。其結(jié)構(gòu)假說有：脂肪柵說脂類雙分子層說蛋白質(zhì)-磷脂-蛋白質(zhì)構(gòu)成的三夾板結(jié)構(gòu)說流動鑲嵌模型說第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日流動鑲嵌模型磷脂排列成雙分子層，構(gòu)成膜的骨架。雙分子層中每個磷脂分子都可以自由地橫向移動，使雙分子層具有流動性。構(gòu)成磷脂雙分子層的分子有磷脂、膽固醇和糖脂。膽固醇普遍存在于動物細(xì)胞中，可以使膜的流動性不因溫度降低而下降。膜蛋白為球蛋白，可以從兩個側(cè)面嵌入或穿透磷脂雙分子層，或位于表面上。膜蛋白可以在磷脂雙分子層中作橫向運動。許多膜蛋白是各種各樣的通道蛋白。第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日細(xì)胞壁植物細(xì)胞質(zhì)膜外還包裹著細(xì)胞壁，停止生長的細(xì)胞壁包括初生壁和次生壁2部分。初生壁是細(xì)胞生成時形成的，由多糖和蛋白質(zhì)構(gòu)成。多糖包括纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)，蛋白質(zhì)包括壁結(jié)構(gòu)蛋白、凝集素和各種酶類。次生壁為初生壁和質(zhì)膜之間，是細(xì)胞停止生長后細(xì)胞分泌物在初生壁上沉積加厚，主要成分是纖維素。細(xì)胞壁不僅能起到機(jī)械支撐作用，還參與了細(xì)胞的很多代謝活動，尤其是次生壁參與了細(xì)胞的生長、分化、細(xì)胞識別和抗病過程等。第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)是指質(zhì)膜以內(nèi)細(xì)胞核以外的部分。細(xì)胞質(zhì)中主要有：細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)為無色透明均一的膠體物質(zhì)，其中含有與糖類、脂類代謝以及蛋白質(zhì)合成等重要生命活動有關(guān)的反應(yīng)物和產(chǎn)物。第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日細(xì)胞器細(xì)胞器（或稱胞器）是細(xì)胞中通過生物膜與細(xì)胞中其他部分分隔開來的、功能上獨立的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。主要的細(xì)胞器包括：核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、線粒體、葉綠體等第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日核糖體核糖體(ribosome)普遍存在于各種細(xì)胞中，是專門合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器，由rRNA和蛋白質(zhì)組成，蛋白質(zhì)在表面，rRNA在內(nèi)部，兩者以共價鍵結(jié)合。核糖體他多種酶的集合體，有多個活性中心共同承擔(dān)蛋白質(zhì)合成功能。核糖體由大、小2個亞基構(gòu)成，小亞基負(fù)責(zé)對序列的特異識別，大亞基負(fù)責(zé)接受氨基酸和肽鏈的延長。每個真核細(xì)胞中大約有106個核糖體，核糖體不是自由漂浮在細(xì)胞質(zhì)中的，而是直接或間接地與細(xì)胞骨架有關(guān)聯(lián)，或位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum，ER)是由一層生物膜形成的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，并形成一個連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)，廣泛存在于真核細(xì)胞中，是細(xì)胞內(nèi)生物大分子合成基地。按功能可分為2種，分別為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，其中糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)所占比例要遠(yuǎn)大于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上附著的是核糖體，是蛋白質(zhì)合成的場所。因此糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能是合成蛋白質(zhì)，其后的蛋白質(zhì)糖基化修飾及其折疊與裝配也發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。除了合成和加工蛋白質(zhì)外，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)還參與膜的合成制造。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上沒有核糖體，但在其膜上卻鑲嵌著許多酶。其最主要的功能是合成脂類，包括脂肪、磷脂和甾醇。第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日高爾基體高爾基體(Golgicomplex)是由單層膜圍成的扁平囊或小泡，成堆的囊并不像內(nèi)質(zhì)網(wǎng)那樣相互連接。在一個細(xì)胞中高爾基體只有少數(shù)幾堆。高爾基體最主要的功能是對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分選、包裝和運輸。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體后，進(jìn)行糖基化修飾、肽的酶解加工。而后，將加工、分揀好的蛋白質(zhì)包裝成轉(zhuǎn)運泡從高爾基體上斷裂下來，再被運送到細(xì)胞膜釋放出去或運送到其他細(xì)胞器中。第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日液泡液泡是細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的小泡的總稱，包括：溶酶體高爾基體液泡微體植物中央液泡動物脊索細(xì)胞中的液泡第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日溶酶體溶酶體(lysosome)是由糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體產(chǎn)生的，是由單層膜圍成的近似球型結(jié)構(gòu)。溶酶體中含有60多種能水解多糖、脂肪、磷脂、核酸和蛋白質(zhì)的酸性酶，溶酶體中的PH值為5左右，是其中酶促反應(yīng)的最適PH。而細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的PH是7左右。溶酶體膜的特點：（1）嵌有質(zhì)子泵；（2）膜蛋白高度糖基化；（3）膜上具有多種載體蛋白。第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日溶酶體的功能與食物泡融合，將細(xì)胞吞噬進(jìn)的食物或致病菌等大顆粒物質(zhì)消化成生物大分子，殘渣排出體外。也稱異體吞噬。在細(xì)胞分化過程中，某些衰老細(xì)胞器和生物大分子等陷入溶酶體內(nèi)并被消化，這是機(jī)體自身重新組織的需要。也稱自體吞噬。第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日微體微體是由單層膜圍成的一類泡狀結(jié)構(gòu)，與溶酶體功能相似，但所含的酶不同于溶酶體。微體能在短時間內(nèi)幫助多種物質(zhì)轉(zhuǎn)換成別的物質(zhì)。例如：過氧化物酶體(peroxisome)，存在于動植物細(xì)胞中，其中一些酶可將脂肪酸氧化分解成過氧化氫；還有一些酶，如過氧化氫酶，能將細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫分解成水和氧。如果過氧化氫在生物體內(nèi)積累，它將殺死正常細(xì)胞。乙醛酸循環(huán)體(glyoxysomes)，存在于富含脂類的植物細(xì)胞中，其中的一些酶能將脂肪轉(zhuǎn)換成糖，供植物早期生長需求。第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日植物細(xì)胞的中央液泡在成熟的活的植物細(xì)胞中，經(jīng)常有一個大的充滿液體的中央液泡，是在細(xì)胞生長和發(fā)育過程中由小液泡融合而成的。一個中央液泡一般占據(jù)了細(xì)胞內(nèi)部空間的50-90%，液泡中儲存著代謝的產(chǎn)物，如氨基酸、糖、色素和離子等，甚至還有有毒化合物。液泡的主要功能是以流體靜力維持細(xì)胞形狀，增加細(xì)胞體積和表面積，從而提高了植物對營養(yǎng)和必需礦物離子的吸收。第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日線粒體線粒體（mitochondrion）是普遍存在于真核細(xì)胞中的一種重要細(xì)胞器，其形狀、大小、數(shù)目和分布常因細(xì)胞種類、生理狀況和生理功能不同而有較大差別。線粒體具有雙層膜結(jié)構(gòu)，外膜是平滑而連續(xù)的界膜，內(nèi)膜反復(fù)延伸折入內(nèi)部空間，形成嵴。內(nèi)外膜并不相通，形成膜腔。外膜上只有少數(shù)酶，在代謝中不占重要地位。內(nèi)膜有呼吸電子傳遞鏈載體等大量的活性酶，在能量轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用。第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日線粒體-動力工廠線粒體是細(xì)胞進(jìn)行氧化磷酸化并產(chǎn)生ATP的主要場所，ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）是一種高能磷酸化合物，在細(xì)胞中，它與ADP的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)貯能和放能，從而保證細(xì)胞各項生命活動的能量供應(yīng)。細(xì)胞生命活動所需能量的80%是由線粒體提供的，因此線粒體被稱為細(xì)胞的“動力工廠”。第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日葉綠體葉綠體（chloroplast）在綠色植物等真核自養(yǎng)生物中進(jìn)行光合作用的場所，被稱作植物的“養(yǎng)料制造車間”。高等植物的葉綠體外形如凸透鏡，具有雙層膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)外膜沒有聯(lián)系。葉肉細(xì)胞中含的葉綠體數(shù)通常是數(shù)十到數(shù)百個。在葉綠體中存在復(fù)雜的層膜結(jié)構(gòu)，它們懸浮于基質(zhì)中，稱為類囊體，與葉綠體內(nèi)膜可能無聯(lián)系。類囊體通常是幾十個垛疊在一起而成為基粒。類囊體也是雙層膜結(jié)構(gòu)，呈扁盤狀，光合色素以及與電子傳遞相關(guān)的一系列蛋白復(fù)合物高度有序地排列在類囊體膜上。它能利用光能同化二氧化碳和水，合成貯藏能量的有機(jī)物，同時產(chǎn)生氧。所以綠色植物的光合作用是地球上有機(jī)體生存、繁殖和發(fā)展的根本源泉。第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日內(nèi)共生起源學(xué)說內(nèi)共生起源學(xué)說(endosymbionthypothesis)指出，線粒體、葉綠體分別起源于一種原始的好氧細(xì)菌和藍(lán)藻類原核細(xì)胞，它們最早被原始的真核細(xì)胞吞噬進(jìn)細(xì)胞內(nèi)而未被消化，與宿主進(jìn)行長期的共生而逐漸演化為重要的細(xì)胞器。依據(jù)：在線粒體和葉綠體中都含有與原核細(xì)胞相似的雙鏈環(huán)狀DNA、核糖體和整套蛋白質(zhì)生物合成系統(tǒng)，都能分別合成出自身所需的部分蛋白質(zhì)。第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞質(zhì)骨架(cytoskeleton)是由蛋白質(zhì)纖維組成的三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中普遍存在。蛋白質(zhì)纖維包括微管、微絲、中間纖維3種。細(xì)胞質(zhì)中各種細(xì)胞器、酶和很多蛋白都是固定在細(xì)胞質(zhì)骨架上，使之能有條不紊地執(zhí)行各自的功能，互不干擾。細(xì)胞質(zhì)骨架對細(xì)胞形態(tài)構(gòu)建、細(xì)胞運動、物質(zhì)運送、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞分化和細(xì)胞轉(zhuǎn)化等都起著重要作用。第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日細(xì)胞核細(xì)胞核(nucleus)是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息貯存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的場所，也是細(xì)胞功能及代謝、生長、增殖、分化、衰老的控制中心。細(xì)胞核由核膜、核仁、染色質(zhì)(染色體)和核骨架組成。第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日核膜核膜是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的界膜，控制著核、質(zhì)之間的物質(zhì)和信息交換，在真核細(xì)胞中普遍存在。核膜是由雙層膜構(gòu)成的扁平囊，外膜與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，可看做是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化區(qū)域。核膜的某些部位兩層膜融合形成核膜孔，數(shù)目和大小因細(xì)胞種類而異。核膜孔是由RNA和蛋白質(zhì)組成的絲狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)封在其上，稱為核孔復(fù)合體。核膜內(nèi)是透明粘稠的核質(zhì)，核內(nèi)代謝反應(yīng)即在其中進(jìn)行。第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日核仁核仁無外膜，一般在同種動物中數(shù)目固定。人體細(xì)胞中有1個大核仁。核仁組成包括rDNA,rRNA和核糖核蛋白（RNP）。rRNA的合成、加工和核糖體亞單位組裝是在核仁中進(jìn)行的。第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日染色質(zhì)染色質(zhì)是由DNA、組蛋白、非組蛋白和少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)，是遺傳物質(zhì)在間期細(xì)胞的存在形式，常呈網(wǎng)狀不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。染色體是指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體。每個核小體由組蛋白和繞在其外的DNA雙螺旋鏈組成。第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日染色質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日核內(nèi)染色質(zhì)的組織方式在細(xì)胞核內(nèi)，染色質(zhì)有一定的組織方式。在高等生物細(xì)胞間期的細(xì)胞核內(nèi)，每條染色質(zhì)都是局限在細(xì)胞核內(nèi)一定區(qū)域內(nèi)，而不是彌散到細(xì)胞核的各個部位，不與周圍的染色質(zhì)摻雜。同時，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)間還存在隧道樣的間隔。第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日核骨架核骨架是核液中由蛋白纖維組成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。由于它的形態(tài)與細(xì)胞質(zhì)骨架很相似，相互之間也有一定的聯(lián)系。核骨架與許多重要的生命活動過程有關(guān)，如DNA復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄、RNA加工修飾、染色質(zhì)構(gòu)建等。第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日原核細(xì)胞原核細(xì)胞沒有膜包被的細(xì)胞核，也沒有核仁。DNA位于細(xì)胞中央的核區(qū)，稱為擬核(nucleoid)，該區(qū)稱為擬核區(qū)。原核細(xì)胞較?。?.1μm～10μm）。染色體只是由環(huán)狀DNA組成，不含組蛋白，染色體外包裹少量的蛋白質(zhì)。很多細(xì)菌還含有染色體外的遺傳物質(zhì)——質(zhì)粒，也是一種小的環(huán)狀DNA分子。核糖體一部分附著在質(zhì)膜上，大部分呈游離狀態(tài)。除質(zhì)膜外，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)