第三章细胞的基本形态结构与功能1.ppt

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1、第三章细胞的基本形态结构与功能本章重点及难点：本章重点及难点：1 1、细胞的外部形态及内部结构，尤细胞的外部形态及内部结构，尤其是生物膜的结构。其是生物膜的结构。2 2、细胞结构与功能的关系。细胞结构与功能的关系。细胞是生命的基础细胞是生命的基础细胞是生命的基本单位细胞是生命的基本单位生命的基本形态生命的基本形态生命活动的基本单位生命活动的基本单位生命信息复制、加工、表达的场所生命信息复制、加工、表达的场所细 胞1 1、大肠杆菌大肠杆菌2 2、念珠藻、念珠藻3 3、小球藻、小球藻4 4、酵母菌、酵母菌5 5、火丝菌、火丝菌6 6、眼虫、眼虫7 7、分生组织细胞、分生组织细胞8 8、栅栏组织薄壁

2、细胞、栅栏组织薄壁细胞9 9、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细胞胞1010、大鼠肝细胞、大鼠肝细胞1111、肾近曲小管上皮细胞、肾近曲小管上皮细胞1212、成纤维细胞、成纤维细胞1313、人红细胞、人红细胞1414、人精子、人精子1515、哺乳动物的横纹肌细胞、哺乳动物的横纹肌细胞1616、平滑肌细胞、平滑肌细胞1717、神经细胞体、神经细胞体直直观观一个受精卵一个受精卵成年人（约婴儿的成年人（约婴儿的3030倍）倍）婴儿（约婴儿（约2 2万亿个细胞）万亿个细胞）细细 胞胞 发发 育育 示示 例例 一、细胞大小（一、细胞大小（umum）与数目与数目最小的细胞最小的细胞支原体：

3、直径支原体：直径100 nm100 nm最大细胞是鸟类的卵细胞最大细胞是鸟类的卵细胞鸵鸟蛋：直径鸵鸟蛋：直径150mm150mm最长的细胞最长的细胞神经细胞：神经纤维长度神经细胞：神经纤维长度 1 m 1 m 棉花、麻纤维（单个细胞）：棉花、麻纤维（单个细胞）：10 cm10 cm细胞体积与面积细胞体积与面积动植物细胞直径：动植物细胞直径：10 10 100 100 m m细胞核直径：细胞核直径：8 8 30 30 m m 要求：要求：体积：体积：容纳自身生存和繁殖所必需的核酸、容纳自身生存和繁殖所必需的核酸、蛋白质等蛋白质等面积：面积：保证能够从环境中获得充分的营养保证能够从环境中获得充分的

4、营养和水分和水分 原核细胞和真核细胞比较原核细胞和真核细胞比较细胞大小细胞大小 染色体染色体 细胞核细胞核 细胞器细胞器 内膜系统内膜系统 微梁系统微梁系统 细胞分裂细胞分裂 转录和转译转录和转译较小较小 (1-10m)(1-10m)较大较大 (10-100m)(10-100m)一条一条DNADNA。不与不与蛋白质联结。蛋白质联结。几条染色体。与蛋几条染色体。与蛋白质联结在一起白质联结在一起。核区核区,无核膜核仁无核膜核仁有核膜和核仁有核膜和核仁无无有有简单简单复杂复杂无无微管和微丝微管和微丝二分体二分体,出芽分裂出芽分裂有丝分裂有丝分裂同一时间和地点同一时间和地点不同时间和地点不同时间和地点

5、细菌模式图细菌模式图二、细胞的结构（真核细胞）二、细胞的结构（真核细胞）细胞膜（细胞膜（CellMembranes）细胞壁（细胞壁（CellWall）细胞质（细胞质（Cytoplasm）细胞核（细胞核（Nucleus）动物细胞模式图 动物细胞亚显微结构模式图13.中心体1.细胞膜细胞膜2.细胞质3.高尔基体4.核液5.染色质 6.核仁7.核膜8.内质网9.线粒体10.核孔11.内质网上的核糖体12.游离的核糖体植物细胞模式图植物细胞亚显微结构模式图1.细胞膜2.细胞壁3.细胞质4.叶绿体5.高尔基体 6.核仁7.核液8.核膜9.染色质10.核孔 11.线粒体12.内质网13.游离的核糖体14.

6、液泡15.内质网上的核糖体细胞壁（细胞壁（Cell Wall)叶绿体（叶绿体（Chloroplast)大液泡（大液泡（Vacuole)胞间连丝（胞间连丝（Plasmodesmata)植物细胞特有的细胞结构植物细胞特有的细胞结构1、细胞膜（、细胞膜（cellmembrane）细胞膜的功能 保护细胞保护细胞 结构、形状结构、形状 物质交换物质交换 转运物质转运物质 信息传递信息传递 如神经信号传导如神经信号传导 能量交换能量交换 如化学能如化学能生物能生物能 运动运动 促进运动促进运动 免疫免疫 专一性抗原受体专一性抗原受体细胞膜的结构特性：细胞膜的结构特性：具有一定的流动性具有一定的流动性多糖2

7、、细胞壁、细胞壁(cellwall)植物细胞质膜外围植物细胞质膜外围初生壁初生壁次生壁次生壁功能：功能：机械支撑机械支撑 生长、分化生长、分化 细胞识别细胞识别 抗病抗病细胞壁图示细胞壁图示3、细胞核、细胞核(nucleus)细胞核的功能：细胞核的功能：真核细胞中的细胞控制中心真核细胞中的细胞控制中心包含遗传信息（染色质）包含遗传信息（染色质）与细胞质中的其它细胞器通讯与细胞质中的其它细胞器通讯 核液核液核被膜核被膜核被膜可分为三个区域：核被膜可分为三个区域：核外膜（核外膜（outer nuclear membraneouter nuclear membrane）：）：面向胞质，面向胞质，附有

8、核糖体颗粒，与内质网相连。附有核糖体颗粒，与内质网相连。核内膜（核内膜（inner nuclear membraneinner nuclear membrane）：）：面向核质，面向核质，表面无核糖体颗粒，膜上有特异蛋白，为核纤层表面无核糖体颗粒，膜上有特异蛋白，为核纤层提供结合位点。提供结合位点。核孔（核孔（nuclear porenuclear pore）：）：在内外膜的融合处形成在内外膜的融合处形成环状开口。又称核孔复合体，是选择性双向亲水环状开口。又称核孔复合体，是选择性双向亲水通道通道.核膜核膜双层膜双层膜 1 1）化学组成：磷脂分子和蛋白质分子。）化学组成：磷脂分子和蛋白质分子。2

9、 2）结构：磷脂双分子层，蛋白质附着、嵌）结构：磷脂双分子层，蛋白质附着、嵌插贯穿于磷脂双分子层。插贯穿于磷脂双分子层。3 3）功能：选择透过性）功能：选择透过性小分子的物质通过。小分子的物质通过。核核被被膜膜结结构构核孔核孔 大分子物质出入细胞核的通道；大分子物质出入细胞核的通道；主要是蛋主要是蛋白质和核酸出入的通道。白质和核酸出入的通道。核仁核仁折光性较强的球形小体，有丝分裂时周折光性较强的球形小体，有丝分裂时周期性的消失和出现。期性的消失和出现。核仁的结构与功能核仁的结构与功能（）（）纤维中心纤维中心（）致密纤维组分（）致密纤维组分（）颗粒组分（）颗粒组分 核仁是核仁是rRNA基因储存、

10、基因储存、rRNA合成、加工和核糖合成、加工和核糖体亚单位的装配场所体亚单位的装配场所.染色质与染色体染色质与染色体 染色质染色质(chromatin)是指间期细胞内由是指间期细胞内由DNA、组蛋白、组蛋白、非组蛋白及少量非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是组成的线性复合结构，是 间期细胞遗传物质存在的形式。间期细胞遗传物质存在的形式。染色体染色体（chomosome）是指细胞在有丝分裂或减数分是指细胞在有丝分裂或减数分 裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。染色质染色质呈现丝状，能被碱性染料染成深色。呈现丝状，能被碱性染料染成深色。染色质组成成分：

11、蛋白质和DNA分子。染色质的基本结构单位染色质的基本结构单位核小体核小体多级螺线管模型多级螺线管模型螺线管螺线管核小体核小体染染色色体体短臂短臂着丝粒着丝粒长臂长臂DNA染色单体染色单体染色体染色体染色体分类图示染色体分类图示中部着丝粒染色体中部着丝粒染色体近中部近中部着丝粒着丝粒染色体染色体分裂间期分裂间期分裂期分裂期染色质和染色体是同种物质在细胞分裂的不同时期染色质和染色体是同种物质在细胞分裂的不同时期的两种形态的两种形态核基质：又成为核液，是细胞核的支架，并为染色质的代谢活动提供附着的场所。在细胞膜以内、细胞核以外的全部在细胞膜以内、细胞核以外的全部原生质，叫做细胞质原生质，叫做细胞质(

12、cytoplasm)。用光学显微镜观察活细胞，可以看到用光学显微镜观察活细胞，可以看到细胞质是均匀透明的胶状物质。活细细胞质是均匀透明的胶状物质。活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。胞中的细胞质处于不断流动的状态。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。4 4、细胞质的结构和功能、细胞质的结构和功能细胞质基质细胞质基质（cytoplasmicmatrix）：是真核细）：是真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。物质。细胞质基质的成分细胞质基质的成分：还有与中间代谢有关的数千：还有与中间代谢有关的数千种酶类以及维持

13、细胞形态和细胞内物质运输的细种酶类以及维持细胞形态和细胞内物质运输的细胞质骨架。胞质骨架。细胞液植物胞液电子显微镜照片植物胞液电子显微镜照片各种细胞器各种细胞器线粒体线粒体（功能：能量转换，细胞复制，生存）（功能：能量转换，细胞复制，生存）叶绿体叶绿体（功能：光合作用）（功能：光合作用）内质网内质网（功能：细胞复制，生存）（功能：细胞复制，生存）高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体细胞骨架细胞骨架核糖体核糖体1）线）线粒粒体体(mitchondrion)形态：多种形态：多种多样，但以圆多样，但以圆柱状与椭圆形柱状与椭圆形为最多。为最多。能量转换器，细胞动力工厂能量转换器，细胞动力工厂电镜下的线粒体照片

14、电镜下的线粒体照片线粒体的结构线粒体的结构外膜（外膜（outer membrane)outer membrane)内膜（内膜（inner membrane)inner membrane)嵴（嵴（cristacrista)基质（基质（matrix)matrix)膜间隙（膜间隙（intermembraneintermembrane space)space)线粒体主要功能线粒体主要功能 线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，产线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，产生生ATPATP，是细胞的是细胞的“动力动力工厂工厂”，为细胞生命，为细胞生命活动提供直接能量。是糖、脂肪、氨基酸最活动提供直接能量。是糖、脂肪

15、、氨基酸最终氧化释能的场所。终氧化释能的场所。2）叶）叶绿绿体体(cholroplast)形态：一般形态：一般呈扁平的椭呈扁平的椭圆形或卵圆圆形或卵圆形。形。能量转换器能量转换器外膜内膜基质基粒结构：结构：内外膜内外膜基质基质基粒基粒功能：功能：光合作用光合作用线粒体和叶绿体的半自主性线粒体和叶绿体的半自主性1).1).腔内都有环状腔内都有环状DNA,70SDNA,70S 核糖体。核糖体。2).2).它们都能自行分化。它们都能自行分化。3).3).但部分蛋白质还要在但部分蛋白质还要在 胞质内合成胞质内合成 3）内质网(endoplasmic reticulum)及核糖体(ribosome)单层

16、膜形成的囊状、泡状和管状结构单层膜形成的囊状、泡状和管状结构粗面内质网（粗面内质网（rERrER)光面内质网（光面内质网（sERsER)内质网基本类型内质网基本类型蛋白质的合成脂类的合成蛋白质的修饰新生多肽的折叠与组装内质网功能内质网功能核核糖糖体体 核糖体是合核糖体是合成蛋白质的细胞成蛋白质的细胞器器,它的主要成分它的主要成分是蛋白与是蛋白与 RNA,RNA,其其唯一的功能是按唯一的功能是按照照mRNAmRNA的指令用的指令用氨基酸合成多肽氨基酸合成多肽链。链。核糖体显微照片形态结构形态结构:由一些排由一些排列较为整列较为整齐的扁平齐的扁平膜囊堆叠膜囊堆叠在一起。在一起。4）高）高尔尔基基体

17、体(Golgibody)电镜下的高尔基体电镜下的高尔基体是细胞内物质运输的交通枢纽是细胞内物质运输的交通枢纽高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构动物：位于细胞核一侧动物：位于细胞核一侧植物：分散与整个细胞之中植物：分散与整个细胞之中扁平小囊、扁平小囊、小泡或大泡小泡或大泡蛋白质修饰与加工（糖基化等）蛋白质修饰与加工（糖基化等）蛋白质的分拣蛋白质的分拣蛋白质和脂的运输蛋白质和脂的运输蛋白质分泌等蛋白质分泌等 多糖合成（如粘液）多糖合成（如粘液）高尔基体功能5）溶）溶酶酶体体(lysosome)结构结构单层膜包围的球体单层膜包围的球体 由高尔基体断裂产生由高尔基体断裂产生含有大量的酶含有大量的酶

18、消化生物大分子消化生物大分子溶酶体的标志酶是溶酶体的标志酶是酸性水解酶酸性水解酶溶酶体和高尔基体溶酶体和高尔基体结结构构类类型型 根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，大致可分为：段，大致可分为：初级溶酶体（初级溶酶体（primary lysosome)次级溶酶体（次级溶酶体（secondary lysosome)残余小体（残余小体（residual body)溶酶体的各种代谢类型溶酶体的各种代谢类型溶酶体功能溶酶体功能 与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或致病菌等大与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒消化成生物大分子，将残渣排除细胞；颗粒消化成

19、生物大分子，将残渣排除细胞；自噬：清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰自噬：清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞，为新细胞的产生创造条件。老损伤和死亡的细胞，为新细胞的产生创造条件。防御功能防御功能例如：例如：1.两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化；两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化；2.哺乳动物断奶后乳腺的退化性的变化等过程哺乳动物断奶后乳腺的退化性的变化等过程都与溶酶体有关。都与溶酶体有关。6）细胞骨架(Cytoskeleton)胞质骨架：微丝胞质骨架：微丝核骨架：核骨架：核纤层核纤层 核基质核基质微管微管中间纤维中间纤维细胞骨架功能细胞骨架功能 形态构建形态构建 细胞运动细

20、胞运动 物质运输物质运输 能量交换能量交换 信息传递信息传递细胞分化细胞分化细胞质中各种细细胞质中各种细胞器、酶和蛋白胞器、酶和蛋白质都固定在细胞质都固定在细胞骨架上骨架上细胞骨架蛋白质细胞骨架蛋白质微管蛋白微管蛋白-鞭毛、纤毛鞭毛、纤毛肌动蛋白肌动蛋白-微丝微丝-与细胞质流动相关与细胞质流动相关中间纤丝中间纤丝-支撑和运动功能支撑和运动功能细细胞胞质质骨骨架架微丝微丝微管微管中间纤维中间纤维微 丝 微丝（肌动蛋白纤维）微丝（肌动蛋白纤维）是指真核细胞中由是指真核细胞中由 肌动蛋白组肌动蛋白组成的骨架纤维。成的骨架纤维。微丝的功能微丝的功能肌肉收缩肌肉收缩微绒毛微绒毛应力纤维应力纤维胞质环流和

21、阿米巴运动胞质环流和阿米巴运动胞质分裂环胞质分裂环肌肉收缩过程肌肉收缩过程微管的成分微管的成分 微管由微管由、两种两种类型的微管蛋白亚类型的微管蛋白亚基组成，两种蛋白基组成，两种蛋白形成微管蛋白二聚形成微管蛋白二聚体体,是微管装配的基是微管装配的基本单位。本单位。微管的形态微管的形态 微管是由微管蛋微管是由微管蛋 白二聚体组成的长管白二聚体组成的长管状细胞器结构，微管状细胞器结构，微管壁由壁由13根原纤维排列根原纤维排列组成，微管可装配成组成，微管可装配成单管、二连管（纤毛单管、二连管（纤毛和鞭毛中）、三连管和鞭毛中）、三连管（中心粒和基体中）（中心粒和基体中）微管装配的踏车现象微管装配的踏车

22、现象微管的功能微管的功能维持细胞形态维持细胞形态细胞内运输细胞内运输鞭毛运动与纤毛运动鞭毛运动与纤毛运动纺锤体和染色体运动纺锤体和染色体运动基粒与中心粒基粒与中心粒中间纤维中间纤维 中间纤维蛋白合成后，基本上均组装为中间中间纤维蛋白合成后，基本上均组装为中间纤维，游离的单体很少。纤维，游离的单体很少。类型：类型：-角蛋白纤维角蛋白纤维 -波形纤维波形纤维 -结蛋白纤维结蛋白纤维 -神经元纤维神经元纤维 -神经胶质纤维神经胶质纤维中间纤维中间纤维生物膜：指细胞中各种膜的总称，包括：生物膜：指细胞中各种膜的总称，包括：细胞质膜（细胞质膜（plasma membrane)plasma membran

23、e)内质网内质网(endoplasmic reticulum)(endoplasmic reticulum)高尔基体（高尔基体（GolgiGolgi body)body)溶酶体（溶酶体（lysosomelysosome)线粒体（线粒体（mitochondria)mitochondria)叶绿体（叶绿体（chloroplast)chloroplast)三、生物膜系统三、生物膜系统生物膜把各种细胞器与其他部分分隔开，有生物膜把各种细胞器与其他部分分隔开，有利于各种细胞器分别进行特有的功能，有利利于各种细胞器分别进行特有的功能，有利于有秩序地、有条不紊地进行各种代谢活动。于有秩序地、有条不紊地进行各

24、种代谢活动。（1 1）膜膜脂质（脂质（Lipid):Lipid):质膜结构的分子骨架，主质膜结构的分子骨架，主要是磷脂、要是磷脂、另外还有糖脂和胆固醇。另外还有糖脂和胆固醇。（2 2）蛋白质（蛋白质（ProteinProtein）：外在膜蛋白外在膜蛋白 内在膜蛋白内在膜蛋白 整合膜蛋白整合膜蛋白1、生物膜、生物膜的分子结构的分子结构 微团微团双分子层双分子层 脂质体脂质体外在蛋白外在蛋白内在蛋白内在蛋白跨膜蛋白跨膜蛋白（3）膜糖）膜糖生生物物膜膜中中含含有有一一定定的的寡寡糖糖类类物物质质。它它们们大大多多与与膜膜蛋蛋白白结结合合，少少数数与与膜膜脂脂结结合合。糖糖类类在在膜膜上上的的分分布布

25、是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。寡糖链和蛋白质共同构成细胞表面的一层糖萼。寡糖链和蛋白质共同构成细胞表面的一层糖萼。生生物物膜膜中中的的糖糖类类化化合合物物在在信信息息传传递递和和相相互互识识别别方方面具有面具有重重要作用。要作用。2、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：（1）膜的运动性）膜的运动性分子摆动、旋转异构运动、旋转运动、侧向运动等分子摆动、旋转异构运动、旋转运动、侧向运动等膜蛋白的运动膜蛋白的运动相对运动较慢相对运动较慢侧向运动侧向运动旋转扩散旋转扩散流流动动镶镶嵌嵌模模型型分子双层分子双层内外层的脂与蛋白质不尽相同；内外层的脂与蛋白质不尽

26、相同；糖链均在外表面（识别，免疫）。糖链均在外表面（识别，免疫）。(2)(2)不对称性不对称性四、物质的跨膜转运四、物质的跨膜转运（一）、小分子与离子的跨膜转运（一）、小分子与离子的跨膜转运1 1、单纯扩散（、单纯扩散（simple diffusion)simple diffusion)包括分子和离子的转运（e.g氧气和二氧化碳）顺浓度梯度顺浓度梯度不需要能量不需要能量 2 2、易化扩散（、易化扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）：与质膜：与质膜上的载体蛋白结合进入细胞。（上的载体蛋白结合进入细胞。（e.ge.g葡萄糖）葡萄糖）1)1)由

27、高浓度向低浓度由高浓度向低浓度2 2）不需要能量不需要能量3 3）需通道蛋白或载体蛋白介导）需通道蛋白或载体蛋白介导单纯扩散和易化扩散由于都不需要能量的参与，单纯扩散和易化扩散由于都不需要能量的参与，所以又称为被动扩散。所以又称为被动扩散。3 3、主动运输（、主动运输（active transportactive transport）：物质从低：物质从低浓度区域移向高浓度区域。浓度区域移向高浓度区域。1 1）转运载体）转运载体2 2）消耗能量）消耗能量3 3）逆浓度梯度）逆浓度梯度如：质子泵、钠如：质子泵、钠-钾泵、钾泵、钙泵等钙泵等主动转运举例：Na+-K+ATPase 是膜上的载体蛋白，是

28、膜上的载体蛋白，称为称为Na-KNa-K泵或泵或 Na-Na-K-ATPK-ATP酶酶由由2 22 2四个亚基组四个亚基组成成Na-K-ATPNa-K-ATP酶有两种不同酶有两种不同的构型的构型胞外高胞外高NaNa+,低低K+;K+;胞内高胞内高K+,K+,低低Na+Na+作用机制：作用机制：主动运输和被动运输主动运输和被动运输（二）、大分子物质的跨膜转运（二）、大分子物质的跨膜转运吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）细胞内吞噬较细胞内吞噬较大的固体颗粒大的固体颗粒或分子复合物或分子复合物如微生物、细如微生物、细胞碎片等的过胞碎片等的过程。程。内吞内吞 吞噬吞噬t-淋巴细胞吞噬入侵的大肠杆菌淋巴细胞吞噬入侵的大肠杆菌除固体颗粒外，多种细胞还能吞入液体和直除固体颗粒外，多种细胞还能吞入液体和直径小于径小于0.2m的生物大分子，这个过程称为的生物大分子，这个过程称为胞饮作用（胞饮作用（pinocytosis）.吞噬作用和胞饮作用总称为胞吞作用吞噬作用和胞饮作用总称为胞吞作用（endocytosis）。）。