细胞结构与细胞通讯

关于细胞结构与细胞通讯一、细胞的结构细胞概述细胞的发现；细胞学说；细胞的基本概念；细胞的数量、大小和形态；原核细胞、真核细胞；动物细胞与植物细胞的比较；第2页,共79页，2024年2月25日，星期天1.显微镜揭示了细胞的微观世界细胞的发现1665年，英国罗伯特.虎克(RobertHooke)发现细胞,软木塞，死的细胞壁，命名细胞(Cell)。1674年，荷兰学者列文虎克（AVeeuwenhoek)G观察到完整的活细胞。

1838年，德国植物学家施莱登（Schleiden，M.J.）指出细胞是一切植物结构的基本单位。

1839年，德国动物学家施万(Schwann,T.)指出动物和植物结构的基本单位都是细胞。第3页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞学说19世纪初，两位德国生物学家施莱登和施万正式明确提出：

细胞是植物体和动物体的基本结构单位。标志着细胞学说的诞生。（1）细胞是有机体，是所有动、植物的基本结构单位；

（2）每个细胞相对独立，一个生物体细胞之间协同配合；（3）新细胞由老细胞繁殖产生。细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一第4页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞的基本概念

细胞是什么？细胞是生命活动的基本单位细胞是物质、能量和信息过程结合的综合体细胞是生物形态结构、生理功能和生长发育、遗传的基本单位研究细胞分整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，我们主要从亚显微水平讲解细胞的亚显微结构（电子显微镜下）。第5页,共79页，2024年2月25日，星期天2.分级分离技术可用于研究活的样本分级分离技术沉降系数第6页,共79页，2024年2月25日，星期天3.细胞的概貌细胞的数量单细胞生物仅一个细胞，大小与细胞体积成正比。多细胞生物的细胞数量一般与生物体个体大小有关，个体越大细胞数目越多。

如：新生儿约有2×1012个成年人约有1014个第7页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞的大小及其分析细胞类型直径大小（µm）最小病毒支原体细胞细菌细胞动植物细胞原生生物细胞0.020.1-0.31-210-50数百到数千

人眼、光学显微镜的分辨力分别为0.1mm、0.2µm.

各类细胞直径的比较

第8页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞的形态第9页,共79页，2024年2月25日，星期天4.两类细胞：原核细胞和真核细胞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第10页,共79页，2024年2月25日，星期天第11页,共79页，2024年2月25日，星期天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。第12页,共79页，2024年2月25日，星期天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“类核”） 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DNA染色质有二条以上染色体细胞器无有 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DNA

第13页,共79页，2024年2月25日，星期天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)植物特有的结构第14页,共79页，2024年2月25日，星期天

细胞

动物细胞

植物细胞

线粒体乙醛酸循环体核糖体内质网

高尔基体

中心体（低等植物）细胞壁叶绿体液泡胞间连丝动物细胞与植物细胞比较第15页,共79页，2024年2月25日，星期天

细胞的基本共性

所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。

所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。

作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。

所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。第16页,共79页，2024年2月25日，星期天二、真核细胞的结构细胞的基本结构是由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。真核细胞可分为三个系统：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。 遗传信息表达系统（颗粒纤维系统）：染色质、核仁、核糖体。细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。第17页,共79页，2024年2月25日，星期天1.细胞核是真核细胞的控制中心细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器

包含基因，是细胞遗传、代谢调控的信息中心第18页,共79页，2024年2月25日，星期天第19页,共79页，2024年2月25日，星期天核被膜

核被膜的组成：外核膜内核膜核纤层核孔功能：

构成核、质之间的天然选择性屏障

避免生命活动的彼此干扰

保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤

核质之间的物质交换与信息交流第20页,共79页，2024年2月25日，星期天

核孔复合物的组成与功能组成：

100多种多肽

1000多个蛋白质分子功能：选择性的主动转运

转录产物（RNA）的输出核质交换的双向亲水通道亲核蛋白入核

核孔复合物的组成与功能第21页,共79页，2024年2月25日，星期天染色质和染色体染色质的组成：DNA、组蛋白、少量RNA和其他蛋白染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的存在形式，由DNA和蛋白质组成。细胞有丝分裂中期，染色质高度凝缩形成具有特定形态结构的染色体。

染色质的基本结构—核小体（nucleosome）－念珠状细纤维(10nm)第22页,共79页，2024年2月25日，星期天核小体和染色质第23页,共79页，2024年2月25日，星期天人的染色体第24页,共79页，2024年2月25日，星期天核仁:

细胞间期核中１个或几个浓密的球形小体称为核仁（含蛋白质、RNA）

形状、大小、和数目因物种和生理状态而异

功能rRNA合成和加工核糖体亚基的组装第25页,共79页，2024年2月25日，星期天核基质主要成分是蛋白质，是核的骨架为染色质的代谢提供附着场所.第26页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞的内膜系统细胞内在结构、功能及发生上相关的，由膜包围形成的细胞器或细胞结构。—细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、液泡、高尔基体等。 第27页,共79页，2024年2月25日，星期天第28页,共79页，2024年2月25日，星期天2.内质网与核糖体内质网的两种基本类型：粗面内质网：核糖体颗粒,合成并运输蛋白质。光面内质网:与脂类合成和代谢有关第29页,共79页，2024年2月25日，星期天第30页,共79页，2024年2月25日，星期天核糖体细胞质中无膜包被的颗粒状结构

RNA和蛋白质组成的复合物

合成蛋白质的机器（细胞质和细胞核内蛋白）第31页,共79页，2024年2月25日，星期天3.高尔基体合成、分拣并将产物运出细胞

高尔基体的形态结构由扁平囊和大小不等囊泡组成具有极性的细胞器：形成面或顺面、成熟面或反面

功能:蛋白质修饰与加工、蛋白质分类、包装、运输，多糖合成。

第32页,共79页，2024年2月25日，星期天第33页,共79页，2024年2月25日，星期天4.溶酶体起消化作用

溶酶体是由单层膜包围的含有多种酸性水解酶的囊泡状细胞器，膜内pH=5.

可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。第34页,共79页，2024年2月25日，星期天

溶酶体与疾病先天性贮积病：缺乏某些溶酶体酶，导致某些物质在组织中大量积累

Pompe’s病糖原积累，损害肝和肌肉，2岁死亡

Tay-sachs病脂质积累，损害脑，呆滞，2-6岁死亡肺结核矽肺类风湿关节炎第35页,共79页，2024年2月25日，星期天5.液泡有多种功能

细胞生长发育过程中来自内质网的小结合成中央液泡

功能：

有机物、无机离子贮藏库

植物的溶酶体，含水解酶

代谢副产品丢弃场

色素

增加细胞体积与表面积，有利于物质吸收第36页,共79页，2024年2月25日，星期天

第37页,共79页，2024年2月25日，星期天6.

线粒体和质体等进行能量转换线粒体由内膜和外膜包裹的囊状结构，囊内是液态的基质。外膜平整，内膜向内折入形成一些嵴，内膜面上有ATP酶复合体。线粒体基质中还含有DNA分子和核糖体。细胞呼吸并产生ATP的重要场所

第38页,共79页，2024年2月25日，星期天第39页,共79页，2024年2月25日，星期天质体

白色体

有色体

叶绿体

叶绿体：……果实成熟有色质体 白色质体：贮存淀粉 有色质体：果实、花、秋叶中，含色素前质体光第40页,共79页，2024年2月25日，星期天内膜外膜类囊体腔类囊体基质基粒膜间隙叶绿体的结构第41页,共79页，2024年2月25日，星期天叶绿体是植物光合作用的细胞器。叶绿体外膜的渗透性大，内膜的选择性很强，在类囊体上光能向化学能的转化，基质是碳同化的场所。第42页,共79页，2024年2月25日，星期天第43页,共79页，2024年2月25日，星期天7.微体是与H2O2代谢有关的细胞器

单层膜围成的一类泡状结构，内含的酶不同于溶酶体过氧化物酶体脂肪酸氧化、肝脏解酒精H2O2

H2O+O2（过氧化物酶）

乙醛酸循环体(植物细胞)

植物细胞内：脂肪、油糖第44页,共79页，2024年2月25日，星期天8.细胞骨架维持细胞形状并控制其运动

分布与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结构，与细胞器的空间分布、功能活动、物质运输、能量转换及信息传递等有关，在细胞中起到“骨骼和肌肉”作用。支架、运输、运动系统。

蛋白纤维：

微管

微丝

中间纤维第45页,共79页，2024年2月25日，星期天微丝中间纤维微管第46页,共79页，2024年2月25日，星期天

微管

，球状微管蛋白组成中空管，直径25nm功能：维持细胞形态细胞器定位胞内物质运输鞭毛、纤毛、染色体运动中心粒第47页,共79页，2024年2月25日，星期天秋水仙素、长春藤碱、紫杉酚作用于微管，在生物医药中应用。微管染色体运动第48页,共79页，2024年2月25日，星期天

微丝肌动蛋白组成的微丝，直径7nm功能：维持细胞形态细胞分裂肌肉收缩细胞松弛素B：使肌动蛋白丝解聚鬼笔环肽：防止肌动蛋白丝解聚第49页,共79页，2024年2月25日，星期天

中间丝（纤维）

多种蛋白组成，直径10nm

细胞中含量丰富功能：承受机械压力

维持细胞的性状和固定细胞器位置方面特别重要第50页,共79页，2024年2月25日，星期天9.鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关第51页,共79页，2024年2月25日，星期天第52页,共79页，2024年2月25日，星期天第53页,共79页，2024年2月25日，星期天10.细胞壁包被着植物细胞细胞壁的结构细胞壁的特化：木质化、木栓化、角质化第54页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞壁的组成与功能成分：主要是纤维素组成。功能：保护和支持作用。特点：全透性。第55页,共79页，2024年2月25日，星期天11.动物细胞有胞外基质和细胞连接第56页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞连接

细胞与细胞间、细胞与细胞外空间的结构关系称为细胞连接。紧密连接桥粒间隙连接胞间连丝第57页,共79页，2024年2月25日，星期天

紧密连接(封闭连接)紧密连接(Tightjunction)：a.带状,相邻细胞的细胞膜内蛋白质“嵴”相贴。细胞膜融合。b.封闭10nm宽的胞间隙。c.常存在于体内各种屏障内。第58页,共79页，2024年2月25日，星期天桥粒盘状，很牢固。支撑作用。桥粒在表皮细胞间大量存在，构成细胞间桥。间隙连接（通讯连接）有2~3nm胞间隙。中间有1.5nm的亲水性通道。进行信息交换。第59页,共79页，2024年2月25日，星期天

胞间连丝植物细胞壁上的管道，使相邻细胞的细胞膜相连、内质网相通。第60页,共79页，2024年2月25日，星期天第61页,共79页，2024年2月25日，星期天第62页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞核---“中心调度室”,细胞生命活动的“控制中心”核糖体---蛋白质生产的“机器”内质网---合成蛋白质、脂类和糖类的“生产车间”高尔基体---生物大分子加工、包装的“加工车间”线粒体和叶绿体---产能的“动力车间”溶酶体---“回收车间”和“保卫处”

细胞骨架系统（MF,MT,IF）---“支架、运输、运动系统”生物膜系统---膜流，生产“流水线”和“传送带”。第63页,共79页，2024年2月25日，星期天细胞膜的结构细胞的外围包有一层由脂双层分子和蛋白质构成的膜称为质膜质膜结构的研究简史三明治结构模型(J.FDanielli，H.Davson,1935)单位膜模型(J.D.Robertson,1959)流动镶嵌模型

(S.J.Singer,G.L.Nicolson,1972)三、生物膜—流动镶嵌模型第64页,共79页，2024年2月25日，星期天基本支架：磷脂双分子层

主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类第65页,共79页，2024年2月25日，星期天脂双层:

磷脂具有一个极性的头两个非极性的尾巴。第66页,共79页，2024年2月25日，星期天脂质体的类型(a)水溶液中的磷脂分子团；

(b)球形脂质体；

(c)平面脂质体膜；

(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图第67页,共79页，2024年2月25日，星期天

膜蛋白:根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，膜蛋白可分为两大类型：外在膜蛋白、内在膜蛋白。

(1)外在膜蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。

(2)内在膜蛋白(整合蛋白)与膜结合非常紧密，只有用去垢剂(detergent)使膜解后才可分离出来。

第68页,共79页，2024年2月25日，星期天内在膜蛋白脂分子或糖脂连接的外在膜蛋白外在膜蛋白第69页,共79页，2024年2月25日，星期天生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点:细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层。生物膜的结构是与其功能相一致的。有序性流动性不对称性第70页,共79页，2024年2月25日，星期天第71页,共79页，2024年2月25日，星期天