普通生物学细胞结构与细胞通讯

细胞结构与细胞通讯一、细胞的大小和数目二、细胞结构三、细胞外基质与细胞连接1人眼：

100µm

光镜：0.2µm电镜：0.2nm分辨力（resolvingpower）2一、细胞大小和数目最小的细胞是支原体细胞，直径只有100nm；最大的细胞是鸟卵，肉眼可见。细胞的大小和细胞的机能是相适应的。例如，神经细胞、鸟卵。一般说来，生物体积的加大，是由于细胞数目增加，而不是由于细胞体积加大。单细胞生物仅有一个细胞；而多细胞生物的细胞数目和生物体的大小成正比。3

最小的病毒0.021

支原体0.1~0.310

细菌1~2100

动、植物细胞10~301000原生动物细胞数百~数千10000

细胞类型直径(µm)比例

细胞大小的一般规律：4细胞的形态5EUKARYOTICCELLMembraneCytoplasmOrganellesNucleus(containsDNA)1µmPROKARYOTICCELLDNA(nonucleus)MembraneLackofmembrane-enclosedorganellesmembrane-enclosedorganellessize二、细胞结构6原核细胞遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。prokaryoticcell7真核细胞以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统：染色质、核仁、核糖体。由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。eukaryoticcell8原核细胞与真核细胞的区别

原核细胞真核细胞

细胞大小很小（1-10微米） 较大（10-100微米）细胞核 无核膜（称“拟核”） 有核膜 遗传系统 DNA不与蛋白质结合DNA与蛋白质结合只有一条环形DNA分子有二条以上染色体细胞器无由膜包被的细胞器有由膜包被的细胞器 细胞骨架无有核糖体70S80S核外DNA裸露的质粒DNA线粒体DNA，叶绿-体DNA9CYTOSKELETONRibosomes(smallbrwondots)CentralvacuoleMicrofilamentsIntermediatefilamentsMicrotubulesRoughendoplasmicreticulumSmoothendoplasmicreticulumChromatinNUCLEUSNuclearenvelopeNucleolusChloroplastPlasmodesmataWallofadjacentcellCellwallGolgiapparatusPeroxisomeTonoplastCentrosomePlasmamembraneMitochondrionEukaryoticcell10RoughERSmoothERCentrosomeCYTOSKELETONMicrovilliCiliaLysosomeGolgiapparatusRibosomesNucleolusChromatinNUCLEUSFlagellumENDOPLASMICRETICULUMMitochondrionNuclearenvelopePlasmamembraneEukaryoticcell11叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面内质网光面内质网中心体纤毛动物细胞与植物细胞的比较细胞壁（cellwall)叶绿体（chloroplast)大液泡（vacuole)胞间连丝（plasmodesmata)植物特有的结构12（一）细胞膜和细胞壁植物细胞有，在质膜之外。是一无生命结构，由细胞的分泌物组成。功能是支持和保护，防止细胞吸涨而破裂。细胞膜：又名质膜(plasmamembrane)，是细胞表面的膜。厚7-8nm。半透性（选择性透性）。质膜上存在激素的受体、抗原结合点以及其他细胞识别位点。细胞膜的基本结构：膜脂、膜蛋白、膜糖。细胞壁：13cellwall14cellmembrane15在生物膜的总重量中，脂类约占40~50%。构成膜脂的脂类包括：磷脂(phospholipids)；胆固醇(cholesterol)；糖脂(glycolipid)。膜脂的表面是磷脂分子的亲水端，内部是磷脂分子疏水的脂肪酸链。膜脂有屏障作用，使膜两侧的水溶性物质不能自由通过。有利于细胞保持正常的结构和功能。组成膜脂的脂类成分随不同生物而不同。1.膜脂1617不同生物膜中蛋白质的含量不同。线粒体内膜75%、神经纤维髓鞘膜25%、质膜50%。膜蛋白可分为两大类：内在蛋白(integralprotein)和外在蛋白(peripheralprotein)。内在蛋白以其疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合。这些蛋白大多两端亲水，也有仅一端亲水。外在蛋白以非共价键结合在内在蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。膜蛋白的功能是多方面的。物质运输、酶、电子传递体、受体、细胞识别。2.膜蛋白18膜蛋白以不同的方式与脂双层相结合19膜糖是质膜表面的糖类总称。膜糖大部分以共价键与膜蛋白结合而成糖蛋白(glycoprotein)，少部分与脂类结合而成糖脂(glycolipid)。膜糖只存在于质膜表面，与细胞质接触的一层没有糖。膜糖的成分主要有半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖以及唾液酸等。糖蛋白与细胞识别(cellrecognition)有关。3.膜糖20膜糖只存在于质膜表面，与细胞质接触的一层没有糖。21真核细胞有细胞核(nucleus)。有些细胞是多核的，大多数细胞则是单核的。细胞核在细胞的代谢、生长和分化中，都起着重要的作用。遗传物质主要位于核中。细胞核包括核被膜(nuclearenvelope)、核基质(nuclearmatrix)、染色质(chromatin)和核仁(nucleolus)等部分。（二）细胞核(nucleus)22核膜:由两层膜组成。两膜之间为宽约10-50nm的核周腔(perinuclearspace)。外膜常与粗糙内质网相连。核纤层:在核膜内面，有核纤层蛋白(lamin)组成。核孔(nuclearpore):大分子出入细胞核的通道。1、核被膜在核的外面，包括核膜(nuclearmembrane

)和核膜下面的核纤层(nuclearlamina)。23NucleusNucleusNucleolusChromatinNuclearenvelope:InnermembraneOutermembraneNuclearporeRoughERPorecomplexSurfaceofnuclear

envelope.Porecomplexes(TEM).Nuclearlamina(TEM).Close-upof

nuclearenvelopeRibosome1µm1µm0.25µmnucleus24染色质(chromatin)：分成常染色质(euchromatin)，即细丝状的部分；和异染色质(heterchromatin)，即染色较深的团块。组成：

DNA和蛋白质，及少量RNA。组成蛋白分成组蛋白（histone）和非组蛋白(nonhistone)两类。组蛋白是碱性蛋白，分为H1、H2A、H2B、H3、H4共5种。它们与DNA相结合；非组蛋白种类多，如DNA聚合酶、RNA聚合酶等。核小体(nucleosome)：直径10nm，4对组蛋白分子。连接DNA：与核小体上的DNA相加，约为200碱基对。２、染色质253-DofnucleosomeNature389:251,19972627核仁（nucleolus）是细胞核中圆形或椭圆形的颗粒状结构。各种生物的核仁数目是固定的。核仁富含蛋白质和RNA分子。核仁是由某一个或几个特定染色体的核仁组织区构成。而核仁组织区(nucleolusorganizer)是rDNA的所在地。３、核仁

有由蛋白质成分组成的纤维状网，网孔中充以液体。4、核基质28nucleolus29除细胞核和质膜外，剩下的是细胞质，而细胞质又分为细胞器（organelle）和胞质溶胶（cytosol）两部分。内膜系统（endomembranesystem）指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。包括内质网、溶酶体、高尔基器、过氧化酶体等。广义上的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。

（三）细胞质和细胞器30内质网(endoplasmicreticulum

,ER)：彼此相通的一列囊腔和细管。光滑内质网(smoothER,sER)：与脂类代谢有关。粗糙内质网(roughER,rER)：蛋白质合成和运输。核糖体(ribsome)：是由核糖体RNA(rRNA)和蛋白质组成的颗粒，是蛋白质合成的场所。1、内质网和核糖体31SmoothERRoughERERlumenCisternaeRibosomesTransportvesicleSmoothERTransitionalERRoughER200µmNuclearenvelopeendoplasmicreticulum,ERribosome32高尔基体（Golgiapparatus）由一系列扁平小囊和小泡组成。是细胞分泌物的最后加工和包装场所，是细胞中蛋白质的加工、贮存、分拣和转运的中心。蛋白分泌过程：内质网-小泡-高尔基体-分泌泡-质膜高尔基体能合成多糖。2、高尔基体33GolgiapparatusTEMofGolgiapparatuscisface(“receiving”sideofGolgiapparatus)VesiclesmovefromERtoGolgiVesiclesalsotransportcertainproteinsbacktoERVesiclescoalescetoformnewcisGolgicisternaeCisternalmaturation:Golgicisternaemoveinacis-to-transdirectionVesiclesformandleaveGolgi,carryingspecificproteinstootherlocationsortotheplasmamem-braneforsecretionVesiclestransportspecificproteinsbackwardtonewerGolgicisternaeCisternaetransface(“shipping”sideofGolgiapparatus)0.10µm165234“cisternalmaturationmodel”Golgiapparatus34溶酶体（lysosome）是单层膜包裹的小泡，由高尔基体断裂产生，内含40种以上的水解酶。溶酶体的功能是消化从外界吞入的颗粒和细胞本身产生的碎渣。食物泡+溶酶体次级溶酶体。溶酶体是酸性的，PH4.8或更低，而各种水解酶只有在酸性环境中才有活性。3、溶酶体35lysosome36形状：线粒体（mitochondria）为颗粒状或短杆状，大小与细菌相当。数目：随细胞而定。1个到几百个。结构：双层膜包裹的囊状细胞器，囊内充满液态的基质。外膜平整，内膜向内折叠形成嵴。功能：细胞呼吸及能量代谢的中心。基质中有各种酶，而电子传递在内膜上进行，合成ATP的ATP合成酶复合体也在内膜上。自主性：有自己的DNA及核糖体，编码约10%的自身蛋白。半自主性细胞器。４、线粒体37mitochondria38质体（plastid）是植物细胞细胞器，分五类：5、质体叶绿体的自主性：叶绿体（chloroplast）：大小、形状、数目多变。双层膜包裹。内部的基质中有一由类囊体组成的内膜系统。基粒类囊体(thylakoid)重叠成基粒(grana)，在基粒之间是基质类囊体。光合色素和电子传递系统位于类囊体膜上，而暗反应在基质中进行。有自己的DNA和核糖体，编码部分自身蛋白。半自主性细胞器。前质体、淀粉体、黄化质体、叶绿体和有色体。39chloroplast406、微体微体（microbody）单层膜包裹的小泡，外形与溶酶体相似。分成过氧化物酶体(peroxisome)和乙醛酸循环体(glyoxysome)两种。过氧化物酶体乙醛酸循环体动、植物细胞都有，内含氧化酶。细胞中20%的脂肪酸在其中氧化分解。氧化反应产生的H2O2由所含的过氧化氢酶分解。只存在于植物细胞。脂类转化为糖及参与光呼吸。41peroxisome42液泡（vacuole）在植物细胞中普遍存在。植物液泡的作用：调节细胞渗透压以及收集代谢废物。液泡中的花青素还决定花、果实和叶的颜色。vacuole43细胞骨架（cytoskeleton）细胞溶质中由蛋白质纤维构成的支架。蛋白质纤维有三种：微管(microtubule)、微丝(microfilament)和中间纤维(intermediatefilament)。8、细胞骨架微管存在于所有真核细胞细胞质中，呈中控棒状，直径约25nm，由微管蛋白（tubulin）构成，含α和β两个亚基，分子量均在55000左右。双体分子螺旋排列，盘绕成一层分子的微管管壁。维管或成束存在，或分散于细胞质中，起支持作用。微管在细胞中可解体成亚基，也可由亚基重新组装成完整的微管。微管蛋白没有特异性。44微丝：又称肌动蛋白丝(actinfilament)，是实心纤维，宽约4~7nm。组成单体是肌动蛋白(actin)。单体相连成串，两串扭缠成束，即微丝。微丝在动植物细胞中都有。肌动蛋白也没有特异性。微丝有运动的功能。它们易于解聚成单体，单体也容易重新聚合成微丝。中间纤维：大小介于微管和微丝之间（8~10nm），有支持和运动的功能。核纤层。45microtubule46microfilament47intermediatefilament48鞭毛(flagellae)和纤毛(cilia)9、鞭毛、纤毛和中心粒中心粒(centriole)基体（basalbody）细胞表面的附属物，有运动的功能。两者基本结构相同，区别主要在于长度和数量。它们的结构成分是微管，在横切面上呈9（2）+2排列。由微管构成，呈9（3）+0排列。基粒与鞭毛和纤毛的基部相连。由微管构成的细胞器，结构和基体相似，它们是同源器官。中心粒位于中心体（微管组织中心）中。49Directionofswimmingflagellumci