2课3细胞结构.

第三章细胞结构与细胞通讯1、细胞的发现1665年，胡克(RorbertHooke)《Micrographia》一书中报道：用自制的显微镜(30倍)观察栎树软木塞切片时发现“cell”（细胞）。1674年，荷兰人列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)利用自制的高倍显微镜(300倍左右)，观察到池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子（活细胞）。他们二人的工作是人类的认识进入了微观世界。•光学显微镜：分辨率是0.2微米，一般显微镜设计的最大放大倍数是1000倍。(分辨率:人肉眼是0.1mm，光镜0.2um,电镜0.2nm)•透射电子显微镜：主要用于研究样本内部的超微结构。•扫描电子显微镜主要用来观察样品表面的形貌特征，成像具有强烈的立体感。扫描电镜（SEM）透射电镜（TEM）19世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：（1）细胞是所有动、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。(魏尔肖）细胞学说最初提出细胞学说观点的两篇论文是:德国植物学家施莱登1938年发表的论文:『论植物发现』;德国动物学家施旺1939年发表的论文:『动、植物结构与生长相似性的显微研究』。2分级分离技术可用于研究活的样本细胞的分级分离是将细胞破碎，将其中的的各种细胞器分开，从而可以分别研究它们的功能。最有效的仪器是超速离心机。(差速离心法）沉降系数的S单位。S表示的是大分子或颗粒在超速离心时的沉降行为，其大小与颗粒的密度、形状、沉降介质的密度均有关。沉降系数越大，分子或颗粒就越大。利用分级分离技术，可以制备比较大量的各种细胞器的制剂，以便仔细研究其功能。(P30步骤）3细胞的概貌•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，生物体积的增加，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。4两类细胞：原核细胞和真核细胞原核细胞：不含细胞核(nucleus)原核细胞所形成的生物称为原核生物(prokaryotes)，包括所有的细菌(bacteria)。真核细胞：有细胞核。真核细胞构成的生物称为真核生物(eukaryotes)，包括动物（animal）、植物（plant）、真菌(fungi)以及介于动植物之间的原生生物(protista)。原核细胞的结构特点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许多核糖体（合成蛋白质的场所）结构简单，没有细胞骨架支原体—目前发现的最小最简单的细胞细菌(Bacteria)蓝藻又称蓝细菌菌以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜系统以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。真核细胞3.2真核细胞的结构1细胞核是真核细胞的控制中心核被膜双层膜，具核孔核基质纤维网状结构（蛋白质）染色质由DNA和蛋白质组成核仁富含蛋白质和RNA的区域，核糖体的装配场所。核被膜核被膜的组成：外核膜内核膜核周腔核孔核膜：内、外膜，核纤层，核孔复合体进入：蛋白质出去：RNA，核糖体亚基核被膜的功能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染色质染色质：分成常染色质，即细丝状的部分；和异染色质，即染色较深的团块。组成：DNA和蛋白质，及少量RNA。分成组蛋白和非组蛋白两类。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。核小体核小体：直径10nm。4对组蛋白分子。连接DNA：与核小体上的DNA相加，约为146个碱基对。染色体的各级结构图解染色体包装的四级结构模型：核小体串珠结构-----螺线管-----超螺旋管------染色体（8400倍）核仁细胞间期核中１个或几个浓密的球形小体称为核仁富含蛋白质和rRNA是rRNA合成、加工和核糖体亚基的装配场所。核仁由蛋白质成分组成的纤维状网，网孔中充以液体。是核的支架，并为染色质的代谢活动提供附着的场所。核基质内质网的两种基本类型：–粗面内质网–光面内质网2内质网与核糖体内质网光面内质网的形态：分支管状或小泡状，无核糖体附着。粗面内质网的功能——蛋白质合成与加工——脂类的合成粗面内质网的形态：呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。蛋白质合成分泌蛋白细胞器内蛋白整合膜蛋白光面内质网的功能脂质的合成肝的解毒作用（带上羟基）肝细胞葡萄糖释放（糖磷酸酯G）肌细胞的光面ER贮存Ca2+原核细胞与真核细胞的核糖体外形和功能基本相同，但大小不同核糖体的主要成分为rRNA(50~60%)和蛋白质(40~50%)，构成大小亚基核糖体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面向核的凸面为顺面(接受侧)远离核的凹面为反面(外运侧)反面顺面高尔基体的功能区隔高尔基体的功能多糖合成蛋白质分类、包装、运输蛋白质修饰与加工内质网高尔基体4溶酶体起消化作用溶酶体是单层膜包裹的小泡，由高尔基体外运侧出芽而成，内含60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，PH为5左右，而各种水解酶只有在酸性环境中才有活性。（泄露呢？）5液泡有多种功能植物细胞中普遍存在。有单层细胞膜包裹。分生组织细胞的液泡多而小，而成熟细胞的液泡大，且占据细胞的中央。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。6.线粒体和质体等进行能量交换线粒体:细胞呼吸并产生ATP的主要场所线粒体一般呈粒状或杆状，一般直径0.5-1μm，长1.5-3.0μm。线粒体的结构组成：线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔。嵴内膜基质外膜膜间隙ATP合成酶复合体嵴线粒体结构质体白色体有色体叶绿体：最主要的有色体白色体：贮存淀粉或者油脂有色体：果实、花、秋叶中，含色素前质体光（1）叶绿体膜：叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10-20nm的膜间隙（2）类囊体是单层膜围成的扁平囊，沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分，光能向化学能的转化是在类囊体上进行的，因此又称光合膜。扁平囊→相叠→基粒→以基粒类囊体连通→膜系统；7微体是与H2O2代谢有关的细胞器•单层膜包裹的小泡，外形与溶酶体相似。分成过氧化物酶体和乙醛酸循环体两种。过氧化物酶体乙醛酸循环体动、植物细胞都有，内含氧化酶类。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。脂肪转化为糖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。组成细胞骨架的三类蛋白纤维：微管微丝中间纤维细胞骨架结构细胞骨架组成微丝微管中间丝微管•，球状微管蛋白亚基组成中空管，直径25nm•功能：–维持细胞形状–细胞器运送–胞内物质运输–鞭毛、纤毛、染色体运动以细胞核为中心向外放射状排列的微管纤维（红色）微丝•肌动蛋白组成的微丝，直径7nm肌动蛋白•功能：–维持细胞形状–细胞分裂–肌肉收缩中间丝（纤维）•多种蛋白组成直径10nm左右•细胞中含量丰富•功能：维持细胞形状固定细胞器和细胞核承受机械压力核纤层的形成鞭毛和纤毛：中心粒：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。由微管构成的细胞器，结构和基体相似。呈9（3）+0排列。中心粒位于中心体（微管组织中心）中。9鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关基体：由微管构成，呈9（3）+0排列。基粒与鞭毛和纤毛的基部相连。细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的显著特点之一。细胞壁保护植物细胞，维持其形状，并使它不能吸收过量的水分。10细胞壁包被着植物细胞1．细胞壁的分层胞间层——主要由果胶质组成初生壁——主要由纤维素和果胶质组成次生壁——主要由木质素和纤维素组成2．细胞壁的特化木化角化栓化矿化普通生物学CAI课件木化细胞壁内填充和附加了木质素，增加了细胞壁的硬度。角化细胞壁内渗入角质素，使细胞壁不透水、不透气。原生质体产生的角质常积聚在细胞壁的表面形成一层无色透明的角质层。栓化细胞壁中增加了木栓质，使得细胞壁具有水、光、气三不透的性质。矿化细胞壁中渗入矿物质，增加了细胞壁的硬度。如果积累的矿物质是特殊的SiO2，则称为硅化。如禾本科植物粘液化细胞壁中所含的果胶质和纤维素发生水解变成粘液的一种变化。种子粘液层（兰香子）普通生物学CAI课件柿核胚乳细胞的胞间连丝11动物细胞有胞外基质和细胞连接•分布于细胞外空间•由蛋白质和多糖构成网络结构胞外基质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•紧密连接（封闭连接）两个相邻细胞之间的细胞膜紧密靠拢，两膜之间不留空隙，使胞外的物质不能通过•桥粒在皮肤、子宫颈处的上皮细胞之间有一种非常牢固的细胞连接，叫桥粒•间隙连接（通讯连接）两细胞之间有很窄的间隙，其宽度不过2-3nm，贯穿于间隙之间有一系列通道（连接子），使两细胞的细胞质相连。（小分子）·3.3生物膜-流动镶嵌模型•各种细胞器的膜和核膜、质膜在分子结构上是一样的，它们统称为生物膜。生物膜厚越7~8nm，真核细胞的生物膜占细胞干重的70~80%，最多的是内质网膜。•生物膜把细胞空间分隔开，使细胞具有了界限分明、工作性质各异的单位。生物膜的这种分隔也使膜面积加，提高了物质合成、运输等多种生命活动的效率。•生物膜主要由脂类和蛋白质分子以非共价键组合装配而成。骨架是脂双层，其中有以不同方式镶嵌其间的蛋白质分子。此外，质膜的表面还有糖类分子。•生物膜不是固定不变的，而是经常处于动态变化之中。主要化学成分：蛋白质、脂类（磷脂）、糖类基本支架：磷脂双分子层动物细胞质膜的结构模型磷脂分子胆碱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；流动镶嵌模型突出了膜的流动性和不对称性：流动镶嵌模型1膜是流动的细胞膜中脂类和蛋白质分子的运动性在生理状态下，膜脂双分子层处于液晶态，既具有液态的流动性，也具有固态分子的有序性。温度的改变可调节膜脂的状态。64质膜的流动性•由磷脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。•1、磷脂分子的运动侧向扩散运动旋转运动摆动运动伸缩振荡运动翻转运动旋转异构化运动65膜蛋白的运动性说明膜蛋白会移动。胆固醇胆固醇是极性脂质，它散布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠磷脂分子的极性头部，甾环与磷脂的非极性尾相互作用，对膜稳定性起重要作用。2膜是镶嵌的蛋白质以不同方式镶嵌或附着于脂双层上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：膜周边蛋白、膜内在蛋白。(1)内在膜蛋白与膜结合非常紧密，穿过脂双层的疏水核心，许多都是整个的穿过膜(2)膜周边蛋白，完全不埋在脂双层中，他们像附属物一样与膜内在蛋白发生疏松的结合。膜内在蛋白膜周边蛋白•3膜上的糖类为细胞间识别所必需糖蛋白糖脂糖以共价键与膜上的蛋白或脂肪结合，糖只存在于质膜的外层细胞识别关键在于识别细胞表面的糖分子，例如。“流动镶嵌模型”要点流动性不对称性11动物细胞有胞外基质和细胞连接1.细胞外基质细胞外基质指分布动物细胞外，由细胞分泌的蛋白质和多糖[胶原蛋白和纤连蛋白】构成的网络结构，在组