細胞結構與細胞通訊

關于細胞結構與細胞通訊一、細胞的結構細胞概述細胞的發(fā)現(xiàn)；細胞學說；細胞的基本概念；細胞的數(shù)量、大小和形態(tài)；原核細胞、真核細胞；動物細胞與植物細胞的比較；第2頁,共79頁，2024年2月25日，星期天1.顯微鏡揭示了細胞的微觀世界細胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國羅伯特.虎克(RobertHooke)發(fā)現(xiàn)細胞,軟木塞，死的細胞壁，命名細胞(Cell)。1674年，荷蘭學者列文虎克（AVeeuwenhoek)G觀察到完整的活細胞。

1838年，德國植物學家施萊登（Schleiden，M.J.）指出細胞是一切植物結構的基本單位。

1839年，德國動物學家施萬(Schwann,T.)指出動物和植物結構的基本單位都是細胞。第3頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞學說19世紀初，兩位德國生物學家施萊登和施萬正式明確提出：

細胞是植物體和動物體的基本結構單位。標志著細胞學說的誕生。（1）細胞是有機體，是所有動、植物的基本結構單位；

（2）每個細胞相對獨立，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生。細胞學說被認為是19世紀自然科學的重大發(fā)現(xiàn)之一第4頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞的基本概念

細胞是什么？細胞是生命活動的基本單位細胞是物質、能量和信息過程結合的綜合體細胞是生物形態(tài)結構、生理功能和生長發(fā)育、遺傳的基本單位研究細胞分整體水平、亞顯微水平、分子水平三個層次，我們主要從亞顯微水平講解細胞的亞顯微結構（電子顯微鏡下）。第5頁,共79頁，2024年2月25日，星期天2.分級分離技術可用于研究活的樣本分級分離技術沉降系數(shù)第6頁,共79頁，2024年2月25日，星期天3.細胞的概貌細胞的數(shù)量單細胞生物僅一個細胞，大小與細胞體積成正比。多細胞生物的細胞數(shù)量一般與生物體個體大小有關，個體越大細胞數(shù)目越多。

如：新生兒約有2×1012個成年人約有1014個第7頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞的大小及其分析細胞類型直徑大?。é蘭）最小病毒支原體細胞細菌細胞動植物細胞原生生物細胞0.020.1-0.31-210-50數(shù)百到數(shù)千

人眼、光學顯微鏡的分辨力分別為0.1mm、0.2μm.

各類細胞直徑的比較

第8頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞的形態(tài)第9頁,共79頁，2024年2月25日，星期天4.兩類細胞：原核細胞和真核細胞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構成細胞內沒有分化為以膜為基礎的具有專門結構與功能的細胞器和細胞核膜第10頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共79頁，2024年2月25日，星期天真核細胞以脂質及蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統(tǒng)：細胞膜、核膜、線粒體、葉綠體、溶酶體、內質網(wǎng)、高爾基體等以核酸（DNA或RNA）與蛋白質為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)：染色質、核仁、核糖體。由特異蛋白分子裝配構成的細胞骨架系統(tǒng)：微管、微絲、中間纖維、細胞核骨架。第12頁,共79頁，2024年2月25日，星期天原核細胞與真核細胞的區(qū)別

原核細胞

真核細胞

細胞大小很?。?-10微米） 較大（10-100微米）細胞核 無核膜（稱“類核”） 有核膜 遺傳系統(tǒng) DNA不與蛋白質結合DNA與蛋白質結合只有一條DNA染色質有二條以上染色體細胞器無有 細胞骨架無有核糖體70S80S核外DNA裸露的質粒DNA線粒體DNA，葉綠體DNA

第13頁,共79頁，2024年2月25日，星期天葉綠體線粒體細胞壁細胞膜液泡細胞質光面內質網(wǎng)細胞核粗面內質網(wǎng)高爾基體高爾基體線粒體細胞質細胞膜細胞核粗面內質網(wǎng)光面內質網(wǎng)中心體纖毛動物細胞與植物細胞的比較

細胞壁（cellwall)葉綠體（chloroplast)大液泡（vacuole)胞間連絲（plasmodesmata)植物特有的結構第14頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

細胞

動物細胞

植物細胞

線粒體乙醛酸循環(huán)體核糖體內質網(wǎng)

高爾基體

中心體（低等植物）細胞壁葉綠體液泡胞間連絲動物細胞與植物細胞比較第15頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

細胞的基本共性

所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質構成的生物膜，即細胞膜。

所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復制與轉錄的載體。

作為蛋白質合成的機器─核糖體，毫無例外地存在于一切細胞內。

所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。第16頁,共79頁，2024年2月25日，星期天二、真核細胞的結構細胞的基本結構是由細胞膜、細胞質和細胞核三部分組成。真核細胞可分為三個系統(tǒng)：生物膜結構系統(tǒng)：細胞膜、核膜、線粒體、葉綠體、溶酶體、內質網(wǎng)、高爾基體等。 遺傳信息表達系統(tǒng)（顆粒纖維系統(tǒng)）：染色質、核仁、核糖體。細胞骨架系統(tǒng)：微管、微絲、中間纖維、細胞核骨架。第17頁,共79頁，2024年2月25日，星期天1.細胞核是真核細胞的控制中心細胞核是真核細胞內最大、最重要的細胞器

包含基因，是細胞遺傳、代謝調控的信息中心第18頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共79頁，2024年2月25日，星期天核被膜

核被膜的組成：外核膜內核膜核纖層核孔功能：

構成核、質之間的天然選擇性屏障

避免生命活動的彼此干擾

保護DNA不受細胞骨架運動所產生的機械力的損傷

核質之間的物質交換與信息交流第20頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

核孔復合物的組成與功能組成：

100多種多肽

1000多個蛋白質分子功能：選擇性的主動轉運

轉錄產物（RNA）的輸出核質交換的雙向親水通道親核蛋白入核

核孔復合物的組成與功能第21頁,共79頁，2024年2月25日，星期天染色質和染色體染色質的組成：DNA、組蛋白、少量RNA和其他蛋白染色質和染色體是遺傳物質在細胞周期不同階段的存在形式，由DNA和蛋白質組成。細胞有絲分裂中期，染色質高度凝縮形成具有特定形態(tài)結構的染色體。

染色質的基本結構—核小體（nucleosome）－念珠狀細纖維(10nm)第22頁,共79頁，2024年2月25日，星期天核小體和染色質第23頁,共79頁，2024年2月25日，星期天人的染色體第24頁,共79頁，2024年2月25日，星期天核仁:

細胞間期核中１個或幾個濃密的球形小體稱為核仁（含蛋白質、RNA）

形狀、大小、和數(shù)目因物種和生理狀態(tài)而異

功能rRNA合成和加工核糖體亞基的組裝第25頁,共79頁，2024年2月25日，星期天核基質主要成分是蛋白質，是核的骨架為染色質的代謝提供附著場所.第26頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞的內膜系統(tǒng)細胞內在結構、功能及發(fā)生上相關的，由膜包圍形成的細胞器或細胞結構?！毎?、核膜、線粒體、葉綠體、溶酶體、內質網(wǎng)、液泡、高爾基體等。 第27頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共79頁，2024年2月25日，星期天2.內質網(wǎng)與核糖體內質網(wǎng)的兩種基本類型：粗面內質網(wǎng)：核糖體顆粒,合成并運輸?shù)鞍踪|。光面內質網(wǎng):與脂類合成和代謝有關第29頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共79頁，2024年2月25日，星期天核糖體細胞質中無膜包被的顆粒狀結構

RNA和蛋白質組成的復合物

合成蛋白質的機器（細胞質和細胞核內蛋白）第31頁,共79頁，2024年2月25日，星期天3.高爾基體合成、分揀并將產物運出細胞

高爾基體的形態(tài)結構由扁平囊和大小不等囊泡組成具有極性的細胞器：形成面或順面、成熟面或反面

功能:蛋白質修飾與加工、蛋白質分類、包裝、運輸，多糖合成。

第32頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第33頁,共79頁，2024年2月25日，星期天4.溶酶體起消化作用

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pH=5.

可催化蛋白質、核酸、脂類、多糖等生物大分子，消化細胞碎渣和從外界吞入的顆粒。第34頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

溶酶體與疾病先天性貯積?。喝狈δ承┤苊阁w酶，導致某些物質在組織中大量積累

Pompe’s病糖原積累，損害肝和肌肉，2歲死亡

Tay-sachs病脂質積累，損害腦，呆滯，2-6歲死亡肺結核矽肺類風濕關節(jié)炎第35頁,共79頁，2024年2月25日，星期天5.液泡有多種功能

細胞生長發(fā)育過程中來自內質網(wǎng)的小結合成中央液泡

功能：

有機物、無機離子貯藏庫

植物的溶酶體，含水解酶

代謝副產品丟棄場

色素

增加細胞體積與表面積，有利于物質吸收第36頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

第37頁,共79頁，2024年2月25日，星期天6.

線粒體和質體等進行能量轉換線粒體由內膜和外膜包裹的囊狀結構，囊內是液態(tài)的基質。外膜平整，內膜向內折入形成一些嵴，內膜面上有ATP酶復合體。線粒體基質中還含有DNA分子和核糖體。細胞呼吸并產生ATP的重要場所

第38頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共79頁，2024年2月25日，星期天質體

白色體

有色體

葉綠體

葉綠體：……果實成熟有色質體 白色質體：貯存淀粉 有色質體：果實、花、秋葉中，含色素前質體光第40頁,共79頁，2024年2月25日，星期天內膜外膜類囊體腔類囊體基質基粒膜間隙葉綠體的結構第41頁,共79頁，2024年2月25日，星期天葉綠體是植物光合作用的細胞器。葉綠體外膜的滲透性大，內膜的選擇性很強，在類囊體上光能向化學能的轉化，基質是碳同化的場所。第42頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共79頁，2024年2月25日，星期天7.微體是與H2O2代謝有關的細胞器

單層膜圍成的一類泡狀結構，內含的酶不同于溶酶體過氧化物酶體脂肪酸氧化、肝臟解酒精H2O2

H2O+O2（過氧化物酶）

乙醛酸循環(huán)體(植物細胞)

植物細胞內：脂肪、油糖第44頁,共79頁，2024年2月25日，星期天8.細胞骨架維持細胞形狀并控制其運動

分布與真核細胞內的蛋白質纖維組成網(wǎng)狀結構，與細胞器的空間分布、功能活動、物質運輸、能量轉換及信息傳遞等有關，在細胞中起到“骨骼和肌肉”作用。支架、運輸、運動系統(tǒng)。

蛋白纖維：

微管

微絲

中間纖維第45頁,共79頁，2024年2月25日，星期天微絲中間纖維微管第46頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

微管

，球狀微管蛋白組成中空管，直徑25nm功能：維持細胞形態(tài)細胞器定位胞內物質運輸鞭毛、纖毛、染色體運動中心粒第47頁,共79頁，2024年2月25日，星期天秋水仙素、長春藤堿、紫杉酚作用于微管，在生物醫(yī)藥中應用。微管染色體運動第48頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

微絲肌動蛋白組成的微絲，直徑7nm功能：維持細胞形態(tài)細胞分裂肌肉收縮細胞松弛素B：使肌動蛋白絲解聚鬼筆環(huán)肽：防止肌動蛋白絲解聚第49頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

中間絲（纖維）

多種蛋白組成，直徑10nm

細胞中含量豐富功能：承受機械壓力

維持細胞的性狀和固定細胞器位置方面特別重要第50頁,共79頁，2024年2月25日，星期天9.鞭毛、纖毛、中心粒與運動有關第51頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共79頁，2024年2月25日，星期天10.細胞壁包被著植物細胞細胞壁的結構細胞壁的特化：木質化、木栓化、角質化第54頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞壁的組成與功能成分：主要是纖維素組成。功能：保護和支持作用。特點：全透性。第55頁,共79頁，2024年2月25日，星期天11.動物細胞有胞外基質和細胞連接第56頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞連接

細胞與細胞間、細胞與細胞外空間的結構關系稱為細胞連接。緊密連接橋粒間隙連接胞間連絲第57頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

緊密連接(封閉連接)緊密連接(Tightjunction)：a.帶狀,相鄰細胞的細胞膜內蛋白質“嵴”相貼。細胞膜融合。b.封閉10nm寬的胞間隙。c.常存在于體內各種屏障內。第58頁,共79頁，2024年2月25日，星期天橋粒盤狀，很牢固。支撐作用。橋粒在表皮細胞間大量存在，構成細胞間橋。間隙連接（通訊連接）有2~3nm胞間隙。中間有1.5nm的親水性通道。進行信息交換。第59頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

胞間連絲植物細胞壁上的管道，使相鄰細胞的細胞膜相連、內質網(wǎng)相通。第60頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第61頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第62頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞核---“中心調度室”,細胞生命活動的“控制中心”核糖體---蛋白質生產的“機器”內質網(wǎng)---合成蛋白質、脂類和糖類的“生產車間”高爾基體---生物大分子加工、包裝的“加工車間”線粒體和葉綠體---產能的“動力車間”溶酶體---“回收車間”和“保衛(wèi)處”

細胞骨架系統(tǒng)（MF,MT,IF）---“支架、運輸、運動系統(tǒng)”生物膜系統(tǒng)---膜流，生產“流水線”和“傳送帶”。第63頁,共79頁，2024年2月25日，星期天細胞膜的結構細胞的外圍包有一層由脂雙層分子和蛋白質構成的膜稱為質膜質膜結構的研究簡史三明治結構模型(J.FDanielli，H.Davson,1935)單位膜模型(J.D.Robertson,1959)流動鑲嵌模型

(S.J.Singer,G.L.Nicolson,1972)三、生物膜—流動鑲嵌模型第64頁,共79頁，2024年2月25日，星期天基本支架：磷脂雙分子層

主要化學成分：蛋白質、脂類（磷脂）、糖類第65頁,共79頁，2024年2月25日，星期天脂雙層:

磷脂具有一個極性的頭兩個非極性的尾巴。第66頁,共79頁，2024年2月25日，星期天脂質體的類型(a)水溶液中的磷脂分子團；

(b)球形脂質體；

(c)平面脂質體膜；

(d）用于疾病治療的脂質體的示意圖第67頁,共79頁，2024年2月25日，星期天

膜蛋白:根據(jù)膜蛋白分離的難易及其與脂分子的結合方式，膜蛋白可分為兩大類型：外在膜蛋白、內在膜蛋白。

(1)外在膜蛋白為水溶性蛋白，靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質分子或脂分子結合。

(2)內在膜蛋白(整合蛋白)與膜結合非常緊密，只有用去垢劑(detergent)使膜解后才可分離出來。

第68頁,共79頁，2024年2月25日，星期天內在膜蛋白脂分子或糖脂連接的外在膜蛋白外在膜蛋白第69頁,共79頁，2024年2月25日，星期天生物膜的“流動鑲嵌模型”主要特點:細胞膜由流動的脂雙層和嵌在其中的蛋白質組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架；蛋白質或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內部，或橫跨整個脂雙層。生物膜的結構是與其功能相一致的。有序性流動性不對稱性第70頁,共79頁，2024年2月25日，星期天第71頁,共79頁，2024年2月25日，星期天