生命中的化学(6)

1、细胞是生命的基本形态。对细胞结构和活动的研究是生命科学的重要基础。 生命的组织单元细胞1原核细胞细菌，蓝藻真核细胞两者差别非常大 进化观点 渐进式进化 内共生细 胞 类 别21、大肠杆菌2、念珠藻3、小球藻4、酵母菌5、火丝菌6、眼虫7、分生组织细胞8、栅栏组织薄壁细胞9、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细胞10、大鼠肝细胞11、肾近曲小管上皮细胞12、成纤维细胞13、人红细胞14、人精子15、哺乳动物的横纹肌细胞16、平滑肌细胞17、神经细胞体3直观一个受精卵成年人（约婴儿的30倍）婴儿（约2万亿个细胞）细 胞 发 育 示 例 4一、细胞大小（um）与数目最小的细胞支原体：直径100 nm最大细胞是鸟

2、类的卵细胞鸵鸟蛋：直径150mm最长的细胞神经细胞：神经纤维长度 1 m 棉花、麻纤维（单个细胞）：10 cm5细胞体积与面积动植物细胞直径：10 100 m细胞核直径： 8 30 m 要求：体积容纳自身生存和繁殖所必需的核酸、蛋白质等面积保证能够从环境中获得充分的营养和水分 6细胞的观察1000变形虫肉眼或放大镜 500眼虫肉眼或放大镜 200人卵肉眼或放大镜 100硅藻肉眼或放大镜 10蓝藻光学显微镜 5人精子头部光学显微镜 1葡萄球菌光学显微镜 0.1 支原体电子显微镜 0.05噬菌体T2电子显微镜 0.01小病毒和蛋白质电子显微镜71、细胞的大小和机能是相适应的神经细胞长 神经信号传导

3、卵细胞体积大 存放营养物质（供胚胎发育）2、有机体的体积与细胞的数目有关 新生儿约有21012 成年人约有61013 根据细胞数目划分：单细胞生物多细胞生物8原 核 生 物主要特点：1.遗传物质仅一个环状DNA2.无核膜3.无细胞器,无细胞骨架4.以无丝分裂或出芽繁殖代表生物:支原体,细菌,蓝藻,螺旋藻9细菌模式图10三大结构体系：真 核 生 物膜系统: 质膜, 内膜系统, 细胞器细胞核系统: 遗传信息表达系统骨架系统: 细胞质、细胞核等骨架系统11原核细胞和真核细胞比较细胞大小 染色体 细胞核 细胞器 内膜系统 微梁系统 细胞分裂 转录和翻译较小 (1-10m)较大 (10-100m)一条D

4、NA。不与蛋白质联结。几条染色体。与蛋白质联结在一起。核区,无核膜核仁有核膜和核仁无有简单复杂无微管和微丝二分体,出芽分裂有丝分裂同一时间和地点不同时间和地点12二、细胞结构细胞膜（Cell Membranes）细胞壁（Cell Wall）细胞质（Cytoplasm）细胞核（Nucleus）动物细胞植物细胞13动物细胞模式图14细胞壁（Cell Wall)叶绿体（Chloroplast)大液泡（Vacuole)胞间连丝（Plasmodesmata)植物细胞特有的细胞结构15植物细胞模式图16细胞膜17细胞膜功能 保护细胞 结构、形状 物质交换 转运物质 信息传递 如神经信号传导 能量交换 如化

5、学能生物能 运动 促进运动 免疫 专一性抗原受体18细胞壁植物细胞质膜外围初生壁次生壁功能： 机械支撑 生长、分化 细胞识别 抗病19细胞壁图示20细胞质细胞液细胞器细胞溶质（胞液， cytosol ）- 细胞之内处于各个细胞器官之外的区域。胞液占细胞体积的 55% 左右。包含上千种酶，用于糖酵解（glycolysis）和糖异生（ gluconeogenesis）过程的催化及糖、脂肪酸、氨基酸的生物合成.胞液同样含有结构骨架细胞骨架（cytoskeleton）：保持细胞的形状，组织生化反应， 帮助细胞运动。21细胞液植物胞液电子显微镜照片22各种细胞器 线粒体 （功能：能量转换，细胞复制，生存

6、） 叶绿体 （功能：光合作用） 内质网（功能：细胞复制，生存） 高尔基体 溶酶体 细胞骨架 核糖体23细胞核真核细胞中的细胞控制中心包含遗传信息（染色质）与细胞质中的其它细胞器通讯 24线 粒 体形态结构功能半自主性能量转换器，细胞动力工厂25电镜下的线粒体照片26线粒体的形态结构外膜（outer membrane)内膜（inner membrane)嵴（crista)基质（ matrix)膜间隙（intermembrane space)27线粒体主要功能 线粒体进行氧化磷酸化，产生ATP，是细胞的“动力工厂”。28叶 绿 体形态结构功能：光合作用能量转换器29线粒体和叶绿体的半自主性1.腔内

7、都有成环状DNA,70S 核糖体。2.它们都能自行分化。3.但部分蛋白质还要在 胞质内合成 30基本类型功能内 质 网单层膜形成的囊状、泡状和管状结构31粗面内质网（rER)光面内质网（sER)内质网基本类型32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33形态结构功能高 尔 基 体电镜下的高尔基体是细胞内物质运输的交通枢纽34高尔基体的形态结构动物：位于细胞核一侧植物：分散与整个细胞之中扁平小囊、小泡或大泡35蛋白质修饰与加工（糖基化等）蛋白质的分拣蛋白质和脂的运输蛋白质分泌等 多糖合成（如粘液）高尔基体功能36溶 酶 体结构单层膜包围的球体 由高尔基体断裂产生含有大量

8、的酶 消化生物大分子溶酶体的标志酶是酸性水解酶37溶酶体和高尔基体38结 构 类 型 根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，大致可分为：初级溶酶体（primary lysosome)次级溶酶体（secondary lysosome)残余小体（residual body)39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颗粒分解为生物大分子，将残渣排出细胞；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。 防御功能例如：1.两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都与溶酶体有关。40细胞骨架 Cytoske

9、leton 胞质骨架：微丝核骨架： 核纤层 核基质微管中间纤维41细胞骨架功能 形态构建 细胞运动 物质运输 能量交换 信息传递细胞分化细胞质中各种细胞器、酶和蛋白质都固定在细胞骨架上42细胞骨架蛋白质微管蛋白- 鞭毛、纤毛肌动蛋白微丝与细胞质流动相关中间纤丝-支撑和运动功能43细 胞 质 骨 架微丝微管中间纤维44微 丝 微丝（肌动蛋白纤维）是指真核细胞中由 肌动蛋白组成的骨架纤维。45微丝的功能肌肉收缩微绒毛应力纤维胞质环流和阿米巴运动胞质分裂环46微管的成分 微管由、两种类型的微管蛋白亚基组成，两种蛋白形成微管蛋白二聚体,是微管装配的基本单位。 47微管的形态 微管是由微管蛋 白二聚体组

10、成的长管状细胞器结构，微管壁由13根原纤维排列组成，微管可装配成单管、二连管（纤毛和鞭毛中）、三连管（中心粒和基体中）48微管的功能维持细胞形态细胞内运输鞭毛运动与纤毛运动纺锤体和染色体运动基粒与中心粒49核 糖 体 核糖体是合成蛋白质的细胞器,它的主要成分是蛋白与 RNA,其唯一的功能是按照mRNA的指令用氨基酸合成多肽链。50核糖体显微照片51质膜（plasma membrane)内质网(endoplasmic reticulum)高尔基体（Golgi body)溶酶体（lysosome)线粒体（mitochondria)叶绿体（chloroplast)生物膜系统52（1）类脂（Lipid

11、):质膜结构的分子骨架，主要是磷脂质膜的分子结构53流动镶嵌模型54（1）流动分子双层内外层的脂与蛋白质不尽相同；糖链均在外表面（识别，免疫）。 生物膜特性( 2 )不对称性55细胞核骨架56遗传信息表达系统核被膜染色质和染色体核仁核糖体57核被膜核被膜可分为三个区域：核外膜（outer nuclear membrane）：面向胞质，附有 核糖体颗粒，与内质网相连。核内膜（inner nuclear membrane）：面向核质，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。核孔（nuclear pore）：在内外膜的融合处形成环状开 口。又称核孔复合体，是选择性双向亲水通道.5

12、8核 被 膜 结 构5960染 色 体短臂着丝粒长臂DNA染色单体61染色质与染色体 染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、组蛋白、 非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是 间期细胞遗传物质存在的形式。 染色体（chomosome）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。62染色质的基本结构单位63多级螺线管模型螺线管核小体6465染色体66三、细胞过程分子运输DNA复制增 殖蛋白质合成细胞代谢细胞信号传导67分子运输被动运输（高浓度低浓度）梯度扩散：小分子（氧，二氧化碳）通过载体蛋白运输主动运输（低浓度高浓度，耗能）针对离子、生物大分子（蛋白质，核

13、酸，多糖）细胞外秘（胞吐）细胞内吞（胞吞）68主动运输和被动运输69内吞 70吞噬t-淋巴细胞吞噬入侵的大肠杆菌71DNA复制72增 殖 与 分 化有丝分裂减数分裂有丝分裂与减数分裂的关系有丝分裂一次，2个二倍体减数分裂两次，4个单倍体73蛋白质合成第一步 DNA RNA 转录第二步 RNA Protein 翻译74细胞代谢 细胞能量ATP （三磷酸腺苷）驱动生化反应、主动运输光合作用将太阳光、CO2转化为糖、O2 、ATP细胞呼吸动物细胞通过细胞呼吸产生能量75细胞信号传导生物体中存在大量功能各异的细胞协同工作 细胞通讯两类信号传导 化学信号传导 物理接触信号传导76信号传导方式化学信号传导

14、 物理接触传导77细胞的增殖与分化细胞繁殖（cell reproduction）： 细胞生命的一个基 本特征，单细胞生物以此繁殖后代，而多细胞生物是依赖它来完成个体发育，它是细胞分化的基础，即组织、器官、系统形成的基础。细胞分化（cell differentiation）： 胚胎细胞分裂后的未定型细胞或简单可塑性细胞，在形态和化学组成上向专一性或特异性方向转化，演变为特定细胞类型的过程。 细胞增殖、分化、死亡是多细胞生物的个体发育过程中三项基本的生命活动。78细 胞 分 裂 有丝分裂 单细胞生物繁殖 多细胞生物生长 减数分裂79有 丝 分 裂（M期）早中期后中期早后期后后期末期前期80有丝分裂周期G1期：DNA合成前期S期：DNA