细胞的结构和功能

细胞的结构和功能2023/7/181第1页，课件共61页，创作于2023年2月第一节细胞的结构和功能根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为非细胞生物：包括病毒、噬菌体(细菌病毒).细胞生物：以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在方式不同又可以分为：真核生物(eukaryote)：(真核细胞)原生动物、单细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类原核生物(prokaryote)：(原核细胞)细菌、蓝藻(蓝细菌)原核细胞结构简单，没有细胞核（仅有拟核）。真核细胞：细胞膜、细胞质、细胞核及(植物)细胞壁2023/7/182第2页，课件共61页，创作于2023年2月一。原核细胞原核细胞结构简单，主要由细胞壁，细胞膜，细胞质和拟核构成。2023/7/183第3页，课件共61页，创作于2023年2月原核细胞2023/7/184第4页，课件共61页，创作于2023年2月真核细胞(eukaryoticcell)的结构2023/7/185第5页，课件共61页，创作于2023年2月第一节细胞的结构和功能一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)二、

细胞质(cytoplasm)

１

线粒体

２

质体

３

核糖体

４

内质网

三、

细胞核2023/7/186第6页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)细胞是由细胞膜、细胞质和细胞核三部分所组成。细胞膜是一切细胞不可缺少的表面结构，是包被着细胞内原生质的一层薄膜，简称质膜。它使细胞成为具有一定形态结构的单位，借以调节和维持细胞内微小环境的相对稳定性。原生质是指细胞所含有的全部生活物质：包括细胞质和细胞核两部分。质膜的厚度约为７０－－１００Ａ。2023/7/187第7页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)在电子显微镜下观察细胞的结构，不仅可以看到细胞膜的超微结构，而且还可以看到细胞内许多物体也具有膜的结构。因此，根据膜的有无，可以把整个的细胞结构分为两大类别：2023/7/188第8页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)（１）

膜相结构，包括细胞膜、线粒体、质体、内质网、高尔基体

、液泡和核膜等。

（２）非膜相结构，包括细胞壁、核糖体、中心体、染色体和核仁等。

2023/7/189第9页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)

在膜相结构中都是由蛋白质和磷脂组成的，其中还有少量的糖类物质，固醇类物质及核酸等。

2023/7/1810第10页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)

细胞膜对细胞生命活动具有重要有作用。据近来研究认为，质膜是流动性的嵌有蛋白质的脂质双分子层的液态结构。它的主要功能在于能主动而有选择地通透某些物质，既能阻止细胞内许多有机物的渗出，同时又能调节细胞外一些营养物质的渗出。2023/7/1811第11页，课件共61页，创作于2023年2月一、细胞膜(plasmamembrane/plasmalemma)质膜上各种酶，对于多种物质透过质膜起着关键性的作用。质膜上一些蛋白质可与某些物质结合，引起蛋白质的空间结构改变，即变构作用，因而导致物质通过细胞膜而进入细胞或从细胞中排出。同时某些物质也可以从高浓度流向低浓度而渗入细胞，或从细胞中渗出。此外，质膜对于信息传递，能量转换，代谢调控，细胞识别和癌变等方面，都具有重要的作用。2023/7/1812第12页，课件共61页，创作于2023年2月二、细胞质(cytoplasm)细胞质是在质膜内环绕着细胞核外围的原生质，其中含有的液体是细胞浆，呈胶体溶液，内有许多蛋白质分子，脂肪，溶解在内的氨基酸分子和电解质，在细胞质内还包含着各种细胞器。细胞器是指细胞质内除了核以外的一些具有一定形态，结构和功能的物质。2023/7/1813第13页，课件共61页，创作于2023年2月二、细胞质(cytoplasm)细胞器是指细胞质内除了核以外的一些具有一定形态，结构和功能的物质。它们包括，线粒体、质体、中心体、溶酶体、核糖体、内质网、高尔基体和液泡等其中有些细胞器只是某些生物所特有的。例如，中心体只是动物和一些蕨类及裸子植物有；质体只是绿色植物有。细胞器是细胞里有生命活动的组成部分。现已肯定线粒体、叶绿体、核糖体和内质网等具有重要的遗传功能。2023/7/1814第14页，课件共61页，创作于2023年2月1.

线粒体

线粒体内含有它自身的ＤＮＡ，与同细胞内核的ＤＮＡ在碱基成分上不同，即鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对的含量有别，而且没有同组蛋白结合，表现为裸露的环状ＤＮＡ。此外，线粒体内有核糖体，能合成蛋白质，并且有自身复制的能力。因此，一般认为线粒体在遗传上有一定的自主性。2023/7/1815第15页，课件共61页，创作于2023年2月1.

线粒体

近来发现，线粒体的活性和作物杂种优势之间存在某些相关性。例如，能产生杂种优势的两个亲本类型的线粒体，在体外混合时，常表现出超亲的活性，这种现象叫线粒体互补作用。此种方法正在式用于杂种优势的预测。

2023/7/1816第16页，课件共61页，创作于2023年2月2.

质体有叶绿体，有色体和白色体三种，叶绿体和线粒体一样含有本身的ＤＮＡ，还有ＲＮＡ及核糖体，能够分裂增殖，并能发生白化等突变，表明叶绿体本身是具有一定独立的遗传功能。

2023/7/1817第17页，课件共61页，创作于2023年2月３.

核糖体

普遍存在于活细胞内，主要成分大约由４０％的蛋白质和６０％的rＲＮＡ所组成。核糖体可以附着在内质网上，有些也可以游离在细胞质中或核内，它是细胞内一个很重要的成分，是合成蛋白质的主要埸所。2023/7/1818第18页，课件共61页，创作于2023年2月４.

内质网是在细胞内广泛分布的膜相结构，内质网的表面，有的光滑，有的附着直径约１００－－２００埃的核糖体颗粒，前者称为平滑型内质网，后者称粗糙型内质网。内质网是输送合成原料和最终产物的通道。

2023/7/1819第19页，课件共61页，创作于2023年2月三、细胞核所有生物都具有一定的细胞结构，但在细胞结构的组成上，各种生物是不同的。根据细胞结构的复杂程度，可把生物界的细胞分为两类：原核细胞真核细胞。2023/7/1820第20页，课件共61页，创作于2023年2月三、

细胞核两者的主要区别在于：原核细胞仅含有核物质，没有核膜，通常称为拟核或核质体。细菌和蓝藻等低等生物的细胞属于这种结构，统称为原核生物。真核细胞不仅含有核物质，而且有核结构，即核物质被核膜包被在细胞核里。2023/7/1821第21页，课件共61页，创作于2023年2月三、细胞核除了原核生物，所有的高等植物、动物、以及单细胞藻类、真菌和原生动物等都具有这种真核细胞生物，故统称为真核生物。2023/7/1822第22页，课件共61页，创作于2023年2月细胞核是由四部分组成。核膜、核浆、核仁染色质2023/7/1823第23页，课件共61页，创作于2023年2月1.核膜是核的表面膜，它把核与细胞质划分为两个功能不同而又密切相关的部分。在电子显微镜下可以见到核膜为两层的薄膜，膜上分布着直径约为４００－－７００Ａ的核孔，它们在很多地方是通过内质网与质膜相通的，所以核孔与细胞的活性有着密切的关联。在细胞分裂的前期，核膜开始解体，形成小泡状物，散布在细胞质中，到细胞分裂末期，核膜重新形成，并把染色体包被起来。2023/7/1824第24页，课件共61页，创作于2023年2月2.核液核内充满着核液，在电子显微镜下，核液是分散在低电子密度构造中的直径为１００－－２００Ａ的小颗粒和微细纤维。由于这种小颗粒与细胞质内核糖体的大小类似，因此有人认为它可能是核内蛋白质合成的埸所。

2023/7/1825第25页，课件共61页，创作于2023年2月3.核仁核内一般有一个或几个折光率很强的核仁，其形态为圆形。电镜观察表明，各种细胞的核仁都裸露在核质中，没有外膜包被，呈团块状或线网状。在细胞分裂过程中，核仁有短时间的消失，实际上只是暂时的分散，以后又重新聚集起来。核仁的功能一般认为它与核糖体的合成有关，是核内蛋白质合成的重要埸所。

2023/7/1826第26页，课件共61页，创作于2023年2月4.染色质在细胞尚未进行分裂的核中，可以见到许多由于碱性染料而染色较深的，纤细的网状物，这就是染色质。2023/7/1827第27页，课件共61页，创作于2023年2月第二节。染色体一。染色质与染色体在细胞尚未进行分裂的核中，可以见到许多由于碱性染料而染色较深的，纤细的网状物，这就是染色质。当细胞分裂时，核内的染色质便卷缩而呈现为一定数目和形态的染色体。当细胞分裂结束进入间期时，染色体又逐渐松散而回复为染色质。所以说，染色质和染色体实际上是同一物质在细胞分裂中所表现的不同形态。2023/7/1828第28页，课件共61页，创作于2023年2月染色质染色质chromatin：间期细胞核内能被碱性染料着色的物质。组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、RNA染色质丝：10nm，含有一条DNA分子2023/7/1829第29页，课件共61页，创作于2023年2月根据染色的反应，染色体中的染色质可区分为两种：异染色质和常染色质。异染色质是染色质线中染色很深的区段，这称为异染色质区；常染色质是染色很浅的区段，称为常染色质区。据分析，异染色质和常染色质在化学性质上并没有什么差别，只是核酸含量上的不同。并且根据电子显微镜的观察，二者在结构上是连续的。2023/7/1830第30页，课件共61页，创作于2023年2月常染色质和异染色质常染色质

euchromatin间期染色浅，分裂期染色深,活跃转录异染色质heterochromatin间期染色深，分裂期染色浅,一般无转录活性2023/7/1831第31页，课件共61页，创作于2023年2月染色体的功能染色体是核中最重要而稳定的成分，它具有特定的形态结构和一定的数目，具有自我复制的能力，并且积极参与细胞的代谢活动，能出现连续而有规律的变化。它在控制生物性状的遗传和变异上具有极其重要的作用。遗传学中通常把控制生物性状的遗传物质单位叫做基因，例如，水稻芒的有无，植株的高矮等都是受一定的基因所控制。大量的实验证实，基因就是按一定顺序在染色体上成直线排列的。因此，染色体是生物遗传物质的主要载体。第二节2023/7/1832第32页，课件共61页，创作于2023年2月二。染色体的形态在真核生物分裂期间，在光学显微镜下可以清楚地看到染色体。主缢痕（着丝粒）次缢痕染色体臂2023/7/1833第33页，课件共61页，创作于2023年2月二、染色体的形态着丝点所在的缢缩部分是主缢痕。在某些染色体的一个或两个臂上还常另外有缢缩部位，染色较淡，称为次缢痕。它的位置是固定的，通常在短臂的一端。某些染色体次缢痕的末端所具有的圆形或略呈长形的突出体，称为随体。它的大小可以不同，其直径可与染色体同样，或者较小，甚至小到难以辩认的程度。联接染色体臂和随体的次缢痕也可长或短。2023/7/1834第34页，课件共61页，创作于2023年2月次缢痕(secondaryconstriction)和随体(satellite)某些染色体的一个或两个臂上往往还具有另一个染色较淡的缢缩部位，称为次缢痕，通常在染色体短臂上。次缢痕末端所带有的圆形或略呈长形的突出体称为随体。2023/7/1835第35页，课件共61页，创作于2023年2月次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定，可以作为染色体识别的标志。次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。可能与核仁的形成有关，因此也称为核仁组织中心(nucleolusorganizer).2023/7/1836第36页，课件共61页，创作于2023年2月人类染色体的编号(pp12-13)1.按染色体的长度进行排列(分组)；2.按长臂长度进行与着丝点位置排列(M，SM，ST，T)；3.按随体的有无与大小(通常将带随体的染色体排在最前面)。2023/7/1837第37页，课件共61页，创作于2023年2月一、染色体的形态特征次缢痕的位置和范围，也与着丝点一样，都是相对恒定的。这些形态特征也是识别某一特定染色体的重要标志。此外，染色体的次缢痕一般具有组成核仁的特殊功能，在细胞分裂时，它紧密联系着一个球形的核仁，因而称为核仁组织中心。例如，玉米第六对染色体的次缢痕就明显地联系着一个核仁。也有些生物在一个核中有两个或几个核仁。例如，人的第１３、１４、１５、２１和２２对染色体的短臂上都各联系着一个核仁。2023/7/1838第38页，课件共61页，创作于2023年2月一、染色体的形态特征各种生物的染色体形态结枸不仅是相对稳定的，而且数目一般是成对存在的。这样形态和结构相同的一对染色体称为同源染色体；而这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体，则互称为非同源染色体。例如，水稻有１２对同源染色体，这１２对同源染色体彼此即互称为非同源染色体。2023/7/1839第39页，课件共61页，创作于2023年2月着丝粒的位置决定染色体的形态2023/7/1840第40页，课件共61页，创作于2023年2月1.中间着丝点染色体中间着丝点染色体(M,metacentricchromosome)的着丝点位于染色体中部，两臂长度大致相等；细胞分裂后期由于纺锤丝牵引着丝粒向两极移动，染色体表现为“V”形。2023/7/1841第41页，课件共61页，创作于2023年2月2.近中着丝点染色体近中着丝点染色体(SM,sub-metacentricchromosome)的着丝点偏向染色体的一端，两臂长度不等，分别称为长臂和短臂；在细胞分裂后期染色体呈“L”形。2023/7/1842第42页，课件共61页，创作于2023年2月3.近端着丝点染色体近端着丝点染色体(ST,sub-telocentricchromosome)的着丝点接近染色体的一端，染色体两臂长度相差很大。细胞分裂后期染色体近似棒状。2023/7/1843第43页，课件共61页，创作于2023年2月4.端着丝点染色体端着丝点染色体(T,telocentricchromosome)的着丝点位于染色体的一端，因而染色体只有一条臂，细胞分裂后期呈棒状。但是有人认为真正的端着丝点染色体可能并不存在，人们所观察到的端着丝粒染色体可能只是由于短臂太短，在光学显微镜下不能观察到而已。2023/7/1844第44页，课件共61页，创作于2023年2月染色体的形态示意图(有丝分裂后期)染色体臂长度和着丝粒的位置是染色体识别与编号的另一个重要特征。2023/7/1845第45页，课件共61页，创作于2023年2月染色体的大小不同物种和同一物种的染色体大小差异都很大，而染色体大小主要指长度而言，在宽度上同一物种的染色体大致是相同的。一般染色体长度变动于０.２０－－５０微米；宽度变动于０.２０－－２.００微米。

2023/7/1846第46页，课件共61页，创作于2023年2月染色体的大小在高等植物中单子叶植物一般比双子叶植物的染色体大些，但双子叶植物中牡丹属和鬼臼属是例外，具有较大的染色体。玉米，小麦，大麦和黑麦的染色体比水稻为大；而棉花，苜蓿。三叶草等植物的染色体较小。2023/7/1847第47页，课件共61页，创作于2023年2月染色单体(chromatid)一条染色体的两个染色单体互称为姊妹染色单体(sisterchromatid)。在有丝分裂中期所观察到的染色体是经过间期复制的染色体，均包含有两条成分、结构和形态一致的染色单体。2023/7/1848第48页，课件共61页，创作于2023年2月染色体的形态示意图(有丝分裂中期)2023/7/1849第49页，课件共61页，创作于2023年2月同源染色体：形态和结构相同的一对染色体2023/7/1850第50页，课件共61页，创作于2023年2月染色体组型或染色体核型

每一种生物染色体数目、大小及形态特征都是特定的,这种特定的染色体组成,称染色体组型(核型)。根据测定染色体数目、长度、着丝点位置、臂长以及次缢痕、随体的有无等特征，对染色体进行配对，分类和编号。

2023/7/1851第51页，课件共61页，创作于2023年2月人类染色体组型分析

2023/7/1852第52页，课件共61页，创作于2023年2月三、染色体的一般结构染色体的结构是单线还是多线，这也是长期争论的问题，目前来看，侧向于单线说，一般都认为在间期核Ｓ期中，每条染色体已含有两染色线。每一条染色线含有一个ＤＮＡ分子，称为染色单体，每条中期染色体上可清楚地看到含有两条染色单体。在染色线上还可以看到含有两条染色单体。在染色线上还可以看到染色很深的颗粒称为染色粒。染色粒的大小不同，在染色线上有一定的排列顺序。一般认为它们就是由于染色质线反复盘绕卷缩形成的。在染色质线的周围，过去认为存在着基质，并在基质表面还可能有一层表膜。但是，根据电子显微镜等方面的研究没有能够证实基质和表膜的存在。2023/7/1853第53页，课件共61页，创作于2023年2月三、染色体的超徽结构染色质是染色体在细胞分裂的间期所表现的形态，呈纤细的丝状结构，故也称为染色质线。它是ＤＮＡ和蛋白质的复合物，其中ＤＮＡ的含量约占染色质重量的３０－４０％，是最重要的遗传物质。组蛋白是与ＤＮＡ结合的硷性蛋白；它与ＤＮＡ的含量比率大致相等，