细胞的基本形态结构与功能-175学习教案

会计学1第一页，共173页。2 原核细胞：体积小，结构简单。 无内膜系统、细胞器、核膜(h m)。 染色体环状的DNA分子， 有质粒。 真核细胞：有内膜系统、细胞器、核膜(h m)。 复杂的骨架系统。 普通生物学 细胞(xbo)结构与细胞(xbo)通讯第1页/共173页第二页，共173页。3原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞第2页/共173页第三页，共173页。4细胞(xbo)大小 动、植物细胞直径(zhjng): 10 100 m 支原体：最小，100 nm 鸵鸟蛋：最大，150 mm 麻纤维：10 cm； 神经细胞： 胞体：0.1mm； 轴突：1 m第3页/共173页第四页，共173页。5* 细胞(xbo)的大小和 * 功能相适应* 神经细胞(xbo) 长* 神经信号传导* 卵细胞(xbo)体积 大 * 存放营养物质 * （供胚胎发育）第4页/共173页第五页，共173页。6 细胞膜（Cell Membranes） 细胞质（Cytoplasm） 细胞核（Nucleus） 细胞壁（Cell Wall）3.2 真核细胞的结构真核细胞的结构(jigu)动物细胞、植物动物细胞、植物(zhw)细胞细胞第5页/共173页第六页，共173页。7动物细胞模式图第6页/共173页第七页，共173页。8植物(zhw)细胞模式图第7页/共173页第八页，共173页。9 真核细胞最大、最重要的细胞器，大多单核。 细胞的控制中心： 遗传物质（DNA）主要位于细胞核； 调控细胞代谢、生长、分化。 包括(boku)核被膜、核基质、染色质、核仁。3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心细胞核是真核细胞的控制中心第8页/共173页第九页，共173页。10核基质核基质(j zh)第9页/共173页第十页，共173页。11（1）核被膜核外面，包括核膜和核膜下面的核纤层。核膜：两层膜，单层膜厚7-8 nm，膜之间的核周腔宽约10-50 nm。外膜常与糙面内质网相连，有核糖体颗粒。核纤层：在核膜内面，核纤层蛋白(dnbi)组成。第10页/共173页第十一页，共173页。12第11页/共173页第十二页，共173页。13核被膜的电镜图核被膜的电镜图第12页/共173页第十三页，共173页。14 大分子如何大分子如何(rh)出入细出入细胞核？胞核？ 蛋白质（蛋白质（如如DNA、RNA合成相关的酶合成相关的酶） 细胞质细胞质 细胞核细胞核 RNA 细胞核细胞核 细胞质细胞质第13页/共173页第十四页，共173页。15 核孔 核孔复合体：蛋白质，30-50种， 与 核纤层紧密结合；第14页/共173页第十五页，共173页。16 50 100 nm，几千，几千 几百万个几百万个第15页/共173页第十六页，共173页。17 功能：物质转运功能：物质转运 核内物质：核内物质：RNA、组装、组装(z zhun)好的好的 核糖体亚基核糖体亚基 核孔核孔 细胞质；细胞质； 细胞质中物质：蛋白质细胞质中物质：蛋白质 核内；核内； 如：合成如：合成 DNA和和RNA的聚合酶，的聚合酶， 构成染色体的组蛋白；构成染色体的组蛋白； 核糖体蛋白，等；核糖体蛋白，等；第16页/共173页第十七页，共173页。18 选择性选择性 mRNA前体前体 不能通过核孔；不能通过核孔； mRNA前体前体 加工、与蛋白结合加工、与蛋白结合(jih) 复合体复合体 核孔核孔 核外；核外； 主动转运（非扩散）主动转运（非扩散） 蛋白质：自身的核定位信号，蛋白质：自身的核定位信号， 核孔复合体：受体蛋白，核孔复合体：受体蛋白， 两者结合两者结合(jih) 核孔核孔 出、入核；出、入核；第17页/共173页第十八页，共173页。192. 染色质：固定、苏木(s m)精染色 常染色质 异染色质 第18页/共173页第十九页，共173页。20 成分：主要：DNA、组蛋白； 少量：RNA、非组蛋白； DNA：同一个体，各种细胞中 含量相同 常染色质：粗、细丝(x s) 网状； DNA分子展开部分； 异染色质：粗大团块、色深、 DNA紧缩盘绕部分，附于核膜；第19页/共173页第二十页，共173页。21 组蛋白 碱性：含碱性氨基酸 （赖氨酸、精氨酸） 能与DNA带负电荷的磷酸基团(j tun)结合； 5 种：H1、H2A、H2B、H3、H4； 功能不同； 第20页/共173页第二十一页，共173页。22 非组蛋白 种类多； 有关(yugun)DNA复制、转录的因子， 如：DNA聚合酶、 RNA聚合酶等；第21页/共173页第二十二页，共173页。23 染色质丝：串珠（念珠(ninzh)）状 细丝：1.5 2.5 nm，连接体DNA； 核小体：小珠状， 10 nm； 第22页/共173页第二十三页，共173页。24 核小体： 核心(hxn)：4 对组蛋白 H2A、H2B、H3、H4 各 2 对； 核心(hxn)核小体H1第23页/共173页第二十四页，共173页。25 DNA：缠绕在核心(hxn)外周； 组蛋白H1：核心(hxn)外侧，与DNA结合 H1核心(hxn)核小体第24页/共173页第二十五页，共173页。26 染色质丝的单位(dnwi)：1段连接DNA + 1个核小体上DNA； 200 碱基对；核心(hxn)核小体H1第25页/共173页第二十六页，共173页。27 H1和核心组蛋白和核心组蛋白 作用于作用于 染色质丝染色质丝 聚拢聚拢(jlng)折叠折叠 30 nm纤维纤维10 nm30 nm第26页/共173页第二十七页，共173页。28 染色质在不同时期的表现 串珠状细丝(x s)：10 nm 染色质极度伸张； 细胞分裂间期：2530nm 染色质丝折叠 螺线管； 细胞分裂期 进一步浓缩（高度折叠） 光镜可见的粗大染色体；第27页/共173页第二十八页，共173页。29共计压缩共计压缩84008400倍倍压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍从DNA到染色体水平(shupng)的压缩过程 第28页/共173页第二十九页，共173页。30 3. 核仁 形态：圆、椭圆，无外膜； 数目(shm) 12 个， 各种生物中 固定；核 仁第29页/共173页第三十页，共173页。31 成分：富含蛋白质、RNA（rRNA） 形成：某一个、几个特定染色体的 一定片段（核仁组织区） 核仁组织区：转录 rRNA 的基因， 即DNA（rDNA）所在地； 功能(gngnng)：转录 rRNA、组装核糖体。第30页/共173页第三十一页，共173页。32（4）核基质 核内由蛋白质组成(z chn)的纤维状网络： 网孔中充以透明液体-核质。 核的支架；染色质附着的场所。核骨架第31页/共173页第三十二页，共173页。33 细胞(xbo)质 质膜内，细胞(xbo)核外 细胞(xbo)溶胶、细胞(xbo)器3.2.2 细胞质细胞质第32页/共173页第三十三页，共173页。341、内质网和核糖体 内质网：一系列囊腔、细管，彼此相通 隔离于细胞溶质的膜系统(xtng) 总膜面积一半，最多的膜 。内质网光面内质网(sER)糙面内质网(rER)核糖体：蛋白质合成核糖体：蛋白质合成(hchng)的的场所。场所。第33页/共173页第三十四页，共173页。35第34页/共173页第三十五页，共173页。36 光滑内质网(sER)：无核糖体颗粒 作用(zuyng)： 脂质合成 糖类代谢 药物、毒物的解毒 第35页/共173页第三十六页，共173页。37脂质合成 脂肪细胞脂肪、磷脂 睾丸(o wn)、肾上腺细胞甾体类激素第36页/共173页第三十七页，共173页。38糖类代谢糖类代谢 肝细胞中肝细胞中sER中一种中一种(y zhn)酶参与糖原水解释放葡萄酶参与糖原水解释放葡萄糖糖解毒作用解毒作用(zuyng) 镇静剂在肝细胞中被镇静剂在肝细胞中被sER代谢代谢第37页/共173页第三十八页，共173页。39 糙面内质网(rER) 具核糖体颗粒； 合成(hchng)、转运 蛋白质； 糙面内质网光面(un min)内质网第38页/共173页第三十九页，共173页。40细胞质中无膜包被的颗粒状结构(jigu): 由RNA和蛋白质组成的复合物; 合成蛋白质的机器; 悬浮于细胞溶胶或连在内质网上核糖体第39页/共173页第四十页，共173页。41 蛋白质合成起始于细胞溶胶中的核糖体，有些蛋白质合成开始后不久便转到内质网上合成。这些蛋白质包括：1. 向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素；2. 膜蛋白，决定其在膜中的排列；3. 需与其它细胞组分严格分开(fn ki)的酶，如溶酶 体的各种水解酶；4. 需进行修饰的蛋白，如糖蛋白。第40页/共173页第四十一页，共173页。42信号信号(xnho)假说（假说（Signal hypothesis）：）： 信号信号(xnho)肽，指导蛋白质转至内质网肽，指导蛋白质转至内质网上合成。上合成。蛋白质转入内质网合成的过程：蛋白质转入内质网合成的过程：信号肽与信号肽与SRP结合结合肽链延伸终止肽链延伸终止(zhngzh)SRP与受体结合与受体结合SRP脱离信脱离信号肽号肽肽链在内质网上继续合成，同时信肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽信号肽切除切除肽链延伸至终止肽链延伸至终止(zhngzh)翻译体翻译体系解散。系解散。SRP：信号：信号(xnho)识别颗粒识别颗粒第41页/共173页第四十二页，共173页。43第42页/共173页第四十三页，共173页。44第43页/共173页第四十四页，共173页。45第44页/共173页第四十五页，共173页。46 功能： 将内质网合成好的蛋白质 分门别类进行(jnxng)加工、分类、包装、 运送 细胞 特定部位， 或分泌 细胞外第45页/共173页第四十六页，共173页。47 无合成蛋白质功能； 合成 多糖(du tn)（纤维素）、果胶质 参与细胞壁的形成。第46页/共173页第四十七页，共173页。48溶酶体溶酶体第47页/共173页第四十八页，共173页。49 特性：特性： （1） 酸性，酸性，pH4.8或更低，或更低， 水解酶在酸性环境中才有活性。水解酶在酸性环境中才有活性。（2）溶酶体膜与质膜厚度相近、成分不）溶酶体膜与质膜厚度相近、成分不同同(b tn) 区别：区别： 有质子泵，将有质子泵，将H+泵入溶酶体，泵入溶酶体，pH值值降低。降低。 膜蛋白高度糖基化，防止蛋白降解。膜蛋白高度糖基化，防止蛋白降解。第48页/共173页第四十九页，共173页。50 根据生理功能完成的不同阶段分为：根据生理功能完成的不同阶段分为： 初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome)： 高尔基体产生，内含物均一，无明显高尔基体产生，内含物均一，无明显颗粒。颗粒。 次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome)： 正在进行正在进行(jnxng)或完成消化作用的溶或完成消化作用的溶酶体酶体 。 残体残体(residual body) ：又称后溶酶体：又称后溶酶体（post-lysosome） 失去酶活性，仅留未消化的残渣。失去酶活性，仅留未消化的残渣。食物泡初级溶酶体次级溶酶体残体残体第49页/共173页第五十页，共173页。51相关疾病：相关疾病：1矽肺矽肺 2 肺结核肺结核3台台-萨氏综合征萨氏综合征4II型糖原型糖原(tn yun)累积病累积病第50页/共173页第五十一页，共173页。52第51页/共173页第五十二页，共173页。53线粒体是动态的细胞器， 多形性、易变性、运动性、适应性， 形态(xngti)、大小、数量、分布在不同细胞、即使同一细胞，随代谢条件的不同也会变化。第52页/共173页第五十三页，共173页。54 四个功能区： 外膜、内膜、膜间隙、基质 （1）外膜： 平整(pngzhng)， 脂类、 蛋白质， 亲水通道 嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间隙膜间隙第53页/共173页第五十四页，共173页。55 （2）内膜： 向内折叠形成嵴，增加(zngji)内膜面积。 上有带柄、直径约10 nm的基粒ATP 合成酶复合体嵴嵴内膜内膜基基质质外膜外膜膜间膜间隙隙第54页/共173页第五十五页，共173页。56 膜间隙：宽膜间隙：宽 6-8 nm， 延伸延伸 嵴内部；嵴内部； 基质：液态基质：液态(yti) 填充于填充于 内膜、嵴之间；内膜、嵴之间； 富含酶类；富含酶类；嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间隙膜间隙第55页/共173页第五十六页，共173页。57 线粒体的功能线粒体的功能 细胞的细胞的“动力动力(dngl)工厂工厂” 细胞呼吸、能量代谢中心细胞呼吸、能量代谢中心 含细胞呼吸所需的含细胞呼吸所需的 各种酶、电子传递体；各种酶、电子传递体； 电子传递过程：内膜表面；电子传递过程：内膜表面； 第56页/共173页第五十七页，共173页。58 ATP合成酶复合体合成酶复合体 将糖类、脂质分子的化学能将糖类、脂质分子的化学能 贮存于腺苷三磷酸（贮存于腺苷三磷酸（ATP） 即：细胞代谢即：细胞代谢(dixi)可直接利用的能可直接利用的能量；量； 第57页/共173页第五十八页，共173页。59 生物氧化过程生物氧化过程(guchng) 除糖酵解在细胞质中进行，除糖酵解在细胞质中进行， 其他均在线粒体中进行；其他均在线粒体中进行； 酶类：线粒体基质中酶类：线粒体基质中 催化三羧酸循环，催化三羧酸循环， 催化脂肪酸、丙酮酸氧化；催化脂肪酸、丙酮酸氧化；第58页/共173页第五十九页，共173页。60 半自主性的细胞器半自主性的细胞器 基质中含基质中含 DNA（环状）、核糖体，（环状）、核糖体， 即：完整的遗传即：完整的遗传(ychun)系统系统 （转录、翻译体系），（转录、翻译体系）， 编码编码 10% 自身蛋白质。自身蛋白质。第59页/共173页第六十页，共173页。61 线粒体的起源线粒体的起源 线粒体、细菌相似线粒体、细菌相似 大小相似；核糖体相似；大小相似；核糖体相似； 均具环状均具环状DNA分子；分子； 线粒体起源的设想线粒体起源的设想 细胞吞噬细胞吞噬(tnsh)细菌、细菌入侵细细菌、细菌入侵细胞，胞， 细胞内的细菌细胞内的细菌 线粒体。线粒体。第60页/共173页第六十一页，共173页。62第61页/共173页第六十二页，共173页。63叶绿体： 最重要的有色体，双层膜包裹。 光合作用-光能转变成化学能。 * 大小、形状、数目随不同植物(zhw)、细胞而不同。 * 高等植物(zhw)呈椭圆形，数目20-100个。第62页/共173页第六十三页，共173页。64叶绿体组成(z chn)：外被（chloroplast envelope） 类囊体（thylakoid） 基质（stroma）； 3种膜：外膜、内膜、类囊体膜； 3个腔：膜间隙、基质、类囊体腔。第63页/共173页第六十四页，共173页。65 类囊体膜：光合作用的色素、 电子传递系统； 基质：碳反应进行(jnxng)的场所。 半自主性： 有自己的DNA、核糖体， 编码部分自身蛋白。第64页/共173页第六十五页，共173页。66第65页/共173页第六十六页，共173页。67功能：1. 过氧化物酶体（动、植物细胞都有）： 脂肪酸氧化：分解20%的脂肪酸； 解毒：过氧化氢酶利用(lyng)H2O2将酚、 甲醛、甲酸、醇等有害物质氧化， 饮入的酒精 25以上在微体中氧化。第66页/共173页第六十七页，共173页。682. 乙醛酸循环体（植物细胞有）： 参与光呼吸作用，将光合作用的副产 物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢； 萌发的种子(zhng zi)中，将脂类转化为糖。第67页/共173页第六十八页，共173页。69微体微体第68页/共173页第六十九页，共173页。70上。上。液泡液泡第69页/共173页第七十页，共173页。71 功能： 调节(tioji)细胞渗透压； 收集代谢废物； 液泡中的花青素决定 花、果实和叶的颜色。第70页/共173页第七十一页，共173页。728、细胞骨架（、细胞骨架（cytoskeleton） 真核细胞中的蛋白纤维网络真核细胞中的蛋白纤维网络结构。结构。 发现较晚，电镜制样采用低发现较晚，电镜制样采用低温（温（0-4）固定，细胞骨架在）固定，细胞骨架在低温下解聚。低温下解聚。 20世纪世纪60年代后，采用戊二年代后，采用戊二醛常温醛常温(chngwn)固定，认识到固定，认识到细胞骨架的存在。细胞骨架的存在。第71页/共173页第七十二页，共173页。73 功能：功能：维持细胞形状、控制细胞运动；维持细胞形状、控制细胞运动；承受外力、保持细胞内部结构的有承受外力、保持细胞内部结构的有序性；序性；植物细胞中细胞骨架指导植物细胞中细胞骨架指导(zhdo)细细胞壁的合成；胞壁的合成；参与重要生命活动。参与重要生命活动。第72页/共173页第七十三页，共173页。74参与的生命活动：参与的生命活动： 细胞分裂中牵引染色体分离；细胞分裂中牵引染色体分离； 细胞物质运输中，各类小泡和细胞器细胞物质运输中，各类小泡和细胞器的的 定向定向(dn xin)转运；转运； 在肌肉细胞中，组成动力系统；在肌肉细胞中，组成动力系统； 白细胞迁移、精子游动、神经细胞轴白细胞迁移、精子游动、神经细胞轴突突 和树突伸展等都与细胞骨架有关。和树突伸展等都与细胞骨架有关。第73页/共173页第七十四页，共173页。75第74页/共173页第七十五页，共173页。76三种(sn zhn)类型：微管、微丝、中间纤维第75页/共173页第七十六页，共173页。77微管：中空长管状，微管：中空长管状，22-25 nm。 纺锤体、鞭毛和纤毛都由微管纺锤体、鞭毛和纤毛都由微管构成。构成。微管蛋白微管蛋白(dnbi)：、亚基，亚基，分子量分子量55 000左右。左右。 双体分子螺旋排列，盘绕成微双体分子螺旋排列，盘绕成微管管壁。管管壁。第76页/共173页第七十七页，共173页。78* * 成束或分散存在于细胞质，支持作用成束或分散存在于细胞质，支持作用(zuyng)(zuyng)。* * 解体成亚基，也可重新组装成完整的解体成亚基，也可重新组装成完整的 微管。微管。 微管蛋白没有特异性。微管蛋白没有特异性。秋水仙素、长春藤碱、紫杉醇：多倍体、秋水仙素、长春藤碱、紫杉醇：多倍体、抗癌。抗癌。第77页/共173页第七十八页，共173页。79第78页/共173页第七十九页，共173页。80第79页/共173页第八十页，共173页。81 微丝（肌动蛋白丝）实心纤维，宽约 47nm。 组成(z chn)单体是肌动蛋白，没有特异性。 单体相连成串，两串扭缠成束，即微丝，动植物细胞中都有。 横纹肌、纤维细胞、肠微绒毛均有丰富的微丝运动功能。第80页/共173页第八十一页，共173页。82 微丝易于解聚成单体，又容易重新聚合， 细胞松弛素B：切断微丝纤维，结合在微丝末端 抑制肌动蛋白聚合到微丝纤维上微丝解聚。 鬼笔环肽：与微丝特异(ty)结合，防止解聚。 两者相反的作用都能特异(ty)性的抑制微丝功能， 引起细胞变形，使细胞骨架发生变化。第81页/共173页第八十二页，共173页。83微丝微丝微管微管(wi un)第82页/共173页第八十三页，共173页。84中间纤维(IF)：810nm，介于微管和微丝之间 最稳定的细胞骨架成分，支持、运动的功能(gngnng)。形态相似，组成蛋白质有明显差异：角蛋白(keratin)：上皮细胞中的IF；波形蛋白(vimentin)：成纤维细胞中的IF；层粘连蛋白(laminin)：上皮组织基础膜的主要成分；细胞核膜下的核纤层也是中间纤维构成。第83页/共173页第八十四页，共173页。85几种中间几种中间(zhngjin)(zhngjin)纤维的模式图纤维的模式图第84页/共173页第八十五页，共173页。86第85页/共173页第八十六页，共173页。87第86页/共173页第八十七页，共173页。88中心粒中心粒9束束3体微管体微管第87页/共173页第八十八页，共173页。89第88页/共173页第八十九页，共173页。9011、细胞壁：质膜之外 细菌、植物细胞细菌、植物细胞(xbo) 无生命结构：无生命结构： 细胞细胞(xbo)分泌物分泌物代谢物组成，代谢物组成， 纤维素、多糖、蛋纤维素、多糖、蛋白质等白质等 功能：功能： 机械支撑机械支撑 支持、保护支持、保护第89页/共173页第九十页，共173页。913.3 生物膜生物膜-流动流动(lidng)镶嵌模型镶嵌模型 真核细胞由膜分割成一个个小真核细胞由膜分割成一个个小“区区室室”，使细胞具有界限分明、功能各异的，使细胞具有界限分明、功能各异的工作单位；也使膜的总面积大大增加，工作单位；也使膜的总面积大大增加，提高物质合成、运输等生命活动提高物质合成、运输等生命活动(hu dng)效率。效率。第90页/共173页第九十一页，共173页。92细胞(xbo)的内膜系统 细胞(xbo)内 在结构、功能及发生上相关的，由膜包围形成的细胞(xbo)器或细胞(xbo)结构称为细胞(xbo)的内膜系统。 细胞(xbo)质膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、液泡、高尔基体等第91页/共173页第九十二页，共173页。93生物膜：细胞器膜、核膜、质膜在分子生物膜：细胞器膜、核膜、质膜在分子结构上类似，统称生物膜。结构上类似，统称生物膜。 主要由脂质、蛋白质组合装配成，主要由脂质、蛋白质组合装配成，7-8 nm厚。厚。 磷脂磷脂(ln zh)双分子层是骨架，又称脂双双分子层是骨架，又称脂双层。层。 蛋白质以不同方式镶嵌，膜功能的主要蛋白质以不同方式镶嵌，膜功能的主要体现者。体现者。 质膜表面有少量糖类分子质膜表面有少量糖类分子糖脂和糖糖脂和糖蛋白蛋白 。第92页/共173页第九十三页，共173页。94基本支架：磷脂双分子层主要(zhyo)化学成分：脂质、蛋白质、糖类第93页/共173页第九十四页，共173页。95生物膜特性生物膜特性: : 流动性流动性 选择透过性选择透过性第94页/共173页第九十五页，共173页。96 进行(jnxng)生命活动的重要物质基础。 细胞的能量转换、 蛋白质合成、 物质运输、 信息传递、 细胞运动第95页/共173页第九十六页，共173页。97第96页/共173页第九十七页，共173页。98 表面是磷脂(ln zh)分子的亲水端， 内部是磷脂(ln zh)分子的疏水性脂肪酸链。HeadsTails第97页/共173页第九十八页，共173页。991.侧向扩散(kusn)； 4.伸缩震荡2.旋转运动； 5.翻转运动3.摆动运动； 6.旋转异构 脂双层中脂分子进行脂双层中脂分子进行(jnxng)各种形式的快速各种形式的快速运动：运动：第98页/共173页第九十九页，共173页。100 功能： 保持细胞正常的结构和功能。 屏障作用，膜两侧水溶性物质不能自由通过，相对(xingdu)稳定的内环境； 脂双层中脂类成分随不同生物而不同。结构复杂保证膜蛋白的嵌入及其特定功能的发挥。第99页/共173页第一百页，共173页。101第100页/共173页第一百零一页，共173页。102膜蛋白可分两大类：内在蛋白(1-2)和周边蛋白(3-6)。内在蛋白: 疏水部分穿过脂双层的疏水核心； 大多两端亲水，也有一端亲水。 周边蛋白: 非共价键结合在内在蛋白外端， 或结合在磷脂(ln zh)分子的亲水头上。第101页/共173页第一百零二页，共173页。103 膜蛋白的功能: * 物质运输(ynsh) * 酶 * 受体信号转导 * 细胞识别 * 胞间连接 * 将细胞骨架与胞外基质连接第102页/共173页第一百零三页，共173页。104 膜蛋白在脂双层自由移动，证明细胞膜的流动性。上皮细胞膜上的运输蛋白和各种( zhn)酶不能完全自由移动。第103页/共173页第一百零四页，共173页。105膜流动性的影响因素膜流动性的影响因素与膜本身组分、遗传因子、环境因子有关，与膜本身组分、遗传因子、环境因子有关，包括：包括： 胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动动 脂肪酸链的饱和脂肪酸链的饱和(boh)(boh)度：脂肪酸链所度：脂肪酸链所含双键越多越不含双键越多越不 饱和饱和(boh)(boh)，使膜流动性增加。，使膜流动性增加。 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流膜流 动性降低。动性降低。 卵磷脂卵磷脂/ /鞘磷脂：比例高则膜流动性增加，鞘磷脂：比例高则膜流动性增加，因为鞘因为鞘 磷脂粘度高于卵磷脂。磷脂粘度高于卵磷脂。 其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸度、酸 碱度、离子强度等。碱度、离子强度等。第104页/共173页第一百零五页，共173页。106固定膜中蛋白质。固定膜中蛋白质。第105页/共173页第一百零六页，共173页。107糖萼糖萼糖萼：寡糖链和蛋白质共同构成细胞糖萼：寡糖链和蛋白质共同构成细胞(xbo)表表面的糖萼，面的糖萼， 或称糖被。或称糖被。第106页/共173页第一百零七页，共173页。108 细胞识别对生物非常细胞识别对生物非常(fichng)重要，重要， 关键是识别细胞表面的糖分子。关键是识别细胞表面的糖分子。 细胞表面的糖分子种类及位置细胞表面的糖分子种类及位置 多变是细胞与细胞区分的标志。多变是细胞与细胞区分的标志。第107页/共173页第一百零八页，共173页。109 细胞膜防止物质自由进出，保证内环境相对稳定，生化反应能有序运行。 但细胞必须通过细胞膜与周围环境发生信息、物质、能量交换，完成特定的生理功能。 生物膜是一种由多分子形成的有序组织(zzh)，是一种超分子结构，具有选择透性。3.4 物质物质(wzh)的跨膜的跨膜转运转运第108页/共173页第一百零九页，共173页。110 膜的选择透性源于膜的选择透性源于 脂双层本身的限制脂双层本身的限制 和转运蛋白的专一性。和转运蛋白的专一性。 烃类、烃类、CO2CO2、O2O2等能溶于脂双层，易于透等能溶于脂双层，易于透过细胞膜。过细胞膜。 葡萄糖、氨基酸等亲水性物质通过葡萄糖、氨基酸等亲水性物质通过(tnggu)(tnggu)转运蛋白出入细胞。转运蛋白出入细胞。第109页/共173页第一百一十页，共173页。111物质出入细胞穿过细胞膜的方式主要有： 被动转运（单纯扩散和易化扩散） 主动(zhdng)转运、 胞吞作用、 胞吐作用第110页/共173页第一百一十一页，共173页。112被动转运是穿过膜的扩散被动转运是穿过膜的扩散(kusn)：扩散扩散(kusn)：分子因其所带动能自由运：分子因其所带动能自由运动从高浓度区域向低浓度区域的网状传播。动从高浓度区域向低浓度区域的网状传播。 扩散扩散(kusn)的方向决定于扩散的方向决定于扩散(kusn)物质的浓度梯度，总是从高浓度物质的浓度梯度，总是从高浓度向低浓度区域移动。向低浓度区域移动。被动转运：顺浓度梯度穿过膜扩散被动转运：顺浓度梯度穿过膜扩散(kusn)的作用。的作用。第111页/共173页第一百一十二页，共173页。113 物质穿过膜的扩散仅与该物质的浓物质穿过膜的扩散仅与该物质的浓度有关，与其他溶质度有关，与其他溶质(rngzh)的浓度的浓度无关。无关。 不是任何顺浓度梯度存在的物质都不是任何顺浓度梯度存在的物质都能穿膜。能穿膜。第112页/共173页第一百一十三页，共173页。114渗透是水的被动转运渗透是水的被动转运 水分子穿过选择透性膜而发生的被动水分子穿过选择透性膜而发生的被动转运称为渗透。转运称为渗透。 无壁细胞既不能耐受过量的水分吸收无壁细胞既不能耐受过量的水分吸收也不能耐受过量的水分损失。也不能耐受过量的水分损失。 生活在高渗或低渗环境生活在高渗或低渗环境(hunjng)中中的动物都有特殊的渗透调节机制以控制的动物都有特殊的渗透调节机制以控制体内水分平衡。体内水分平衡。第113页/共173页第一百一十四页，共173页。115 有壁细胞如植物、藻类、细菌和真菌有壁细胞如植物、藻类、细菌和真菌细胞在低渗溶液中膨胀，在等渗溶液中细胞在低渗溶液中膨胀，在等渗溶液中萎软，高渗溶液中质壁分离。萎软，高渗溶液中质壁分离。 对植物细胞而言，细胞的水势对植物细胞而言，细胞的水势(shu sh)有渗透势和压力势组成。渗透势决定于有渗透势和压力势组成。渗透势决定于细胞液的总浓度，压力势来源于细胞壁细胞液的总浓度，压力势来源于细胞壁的压力。的压力。第114页/共173页第一百一十五页，共173页。116细胞细胞(xbo)外外细胞细胞(xbo)内内小分子(fnz)物质细胞膜细胞膜单纯扩散单纯扩散动画模拟动画模拟第115页/共173页第一百一十六页，共173页。117特点：从高浓度到低浓度；不需要载体蛋白的协助；不消耗(xioho)能量。如：氧气、二氧化碳、 甘油、乙醇等。第116页/共173页第一百一十七页，共173页。118特点： 从高浓度到低浓度； 需要(xyo)转运蛋白的协助； 不需要(xyo)能量。 专一的膜转运专一的膜转运(zhun yn)蛋白使扩散易化蛋白使扩散易化易化易化扩散扩散第117页/共173页第一百一十八页，共173页。119膜转运膜转运(zhun yn)蛋白可蛋白可分为两类：分为两类：第118页/共173页第一百一十九页，共173页。120 通道蛋白是跨膜的亲水性通道，使专一的亲水性分子或离子顺浓度梯度通过细胞膜。 水通道蛋白使水迅速从膜的一侧到另一侧； 有些通道蛋白平时处于关闭(gunb)状态，仅在特定刺激下才打开，又称为门控通道（gated channel）。 刺激可以是电刺激或化学物质。第119页/共173页第一百二十页，共173页。121 载体蛋白发生构象变化而将溶质运送过膜。 构象变化由被转运分子的结合和释放(shfng)引起。第120页/共173页第一百二十一页，共173页。122易化扩散易化扩散(kusn)动动画模拟画模拟细胞细胞(xbo)外外细胞细胞(xbo)内内细胞膜细胞膜载体蛋白第121页/共173页第一百二十二页，共173页。123单纯(dnchn)扩散 （free diffusion）易化扩散(kusn) （facilitated diffusion）被动被动(bidng)运输运输 物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度扩散进出细胞，扩散进出细胞， 统称为统称为被动运输被动运输。第122页/共173页第一百二十三页，共173页。124主动(zhdng)转运具有重要的意义：主动(zhdng)转运是活细胞的特性，保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动(zhdng)选择吸收所需的营养物质，主动(zhdng)排出代谢废物和对细胞有害的物质。 为维持生命活动的正常为维持生命活动的正常(zhngchng)(zhngchng)进行，生物进行，生物体主要靠主动转运（主动运输）来获取营养物质。体主要靠主动转运（主动运输）来获取营养物质。什么(shn me)是主动转运？有什么(shn me)特点呢？第123页/共173页第一百二十四页，共173页。125第124页/共173页第一百二十五页，共173页。126特点： 从低浓度到高浓度； 需要载体蛋白(dnbi)的协助； 需要能量（ATP)。如：Na+ 、K+、Ca2+等离子通过细胞膜。 第125页/共173页第一百二十六页，共173页。127功能：泵入K+ 泵出Na+，形成并保持膜内高钾 膜外高钠的分布。维持渗透压平衡、维持正常细胞体积， 建立势能贮备，提供驱动力。为蛋白质合成及许多代谢反应(fnyng)提供必要的离子浓度。特性(txng)：第126页/共173页第一百二十七页，共173页。128生电泵：使膜两侧产生电压的转运蛋白。生电泵：使膜两侧产生电压的转运蛋白。 如如 Na+-K+泵每泵动一次就有一个正电荷泵每泵动一次就有一个正电荷从细胞质转移从细胞质转移(zhuny)至胞外，是动物细胞至胞外，是动物细胞中的主要生电泵。中的主要生电泵。 植物和真菌的生电泵是质子泵，将质子植物和真菌的生电泵是质子泵，将质子（氢离子）主动运出细胞。（氢离子）主动运出细胞。第127页/共173页第一百二十八页，共173页。129协同转运：专一转运一种溶质的泵协同转运：专一转运一种溶质的泵又间接地推动其他电解质的主动转又间接地推动其他电解质的主动转运。运。- 动物细胞中常常利用动物细胞中常常利用(lyng)膜两膜两侧侧Na+浓度梯度来驱动。浓度梯度来驱动。- 植物细胞和细菌常利用植物细胞和细菌常利用(lyng)H+浓度梯度来驱动。浓度梯度来驱动。第128页/共173页第一百二十九页，共173页。130介导葡萄糖易化扩散(kusn)的载体蛋白小肠(xiochng)上皮细胞吸收葡萄糖Na+驱动(q dn)葡萄糖共运输 肠腔微绒毛紧密连接肠上皮细胞细胞外液 肠上皮细胞转运蛋白的不对称分布造成葡萄糖从肠腔到血液的跨膜转运第129页/共173页第一百三十页，共173页。131 植物细胞利用质子泵产生植物细胞利用质子泵产生(chnshng)(chnshng)的的H+H+浓度梯度推动葡萄浓度梯度推动葡萄糖、氨基酸等养分被吸入细胞。糖、氨基酸等养分被吸入细胞。第130页/共173页第一百三十一页，共173页。132主动转运易化扩散单纯扩散小分子跨膜运输(ynsh)的方式第131页/共173页第一百三十二页，共173页。133第132页/共173页第一百三十三页，共173页。1343.3.4 胞吞作用与胞吐作用大分子、颗粒性物质的跨膜运输(ynsh)。转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，又称膜泡运输(ynsh)。细胞的内吞和外排活动总称吞排作用。胞吞作用： 吞噬作用：吞噬固体颗粒。 胞饮作用：吞入液体。 受体介导的胞吞：专一性的胞吞作用第133页/共173页第一百三十四页，共173页。135吞噬作用吞噬作用(tn sh zu yn)第134页/共173页第一百三十五页，共173页。136胞饮作用胞饮作用第135页/共173页第一百三十六页，共173页。137 一些大分子物质如低密度脂蛋白（LDL）进入细胞必须先与膜上的特异性受体（一种镶嵌蛋白质）识别并结合，然后(rnhu)通过膜的内陷形成囊泡而入胞。受体介导的胞吞第136页/共173页第一百三十七页，共173页。138LDL 颗粒颗粒(kl)（：22nm ）核心：核心：1500个酯化胆固醇分子个酯化胆固醇分子800磷脂磷脂(ln zh)分子分子 ， 500游离胆固醇，游离胆固醇，apoB100转转运运(zhun yn)肝肝合合成成的的内内源源性性胆胆固固醇醇第137页/共173页第一百三十八页，共173页。139第138页/共173页第一百三十九页，共173页。140第139页/共173页第一百四十页，共173页。141 家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症 高胆固醇血症患者血浆中胆固醇水平高胆固醇血症患者血浆中胆固醇水平较正常人高出较正常人高出6-86-8倍。倍。 LDL LDL受体蛋白缺陷，受体蛋白缺陷，LDLLDL颗粒不能进入颗粒不能进入(jnr)(jnr)细胞，胆固醇在血液中积累，引细胞，胆固醇在血液中积累，引起早期动脉粥样硬化。起早期动脉粥样硬化。 常染色体显性遗传。杂合子则常染色体显性遗传。杂合子则 父母父母至少一个是该病患者。纯合子则至少一个是该病患者。纯合子则 双亲必双亲必定都是患者。定都是患者。第140页/共173页第一百四十一页，共173页。142 胞吐作用胞吐作用：从细胞表面排出渣滓(zh z)和细胞 分泌物的过程。细胞膜循环使用第141页/共173页第一百四十二页，共173页。143胞吐作用胞吐作用(zuyng)第142页/共173页第一百四十三页，共173页。1443.5 动物细胞动物细胞(xbo)的胞外基质和细胞的胞外基质和细胞(xbo)连接连接 细胞外基质是机体细胞外基质是机体(jt)发育过程发育过程中由细胞分泌到细胞外间隙的各种中由细胞分泌到细胞外间隙的各种生物大分子组装构成的结构精细的生物大分子组装构成的结构精细的网络。分布于细胞和组织之间、细网络。分布于细胞和组织之间、细胞周围或形成上皮细胞的基膜，将胞周围或形成上皮细胞的基膜，将细胞与细胞或细胞与基膜相互联系，细胞与细胞或细胞与基膜相互联系，构成组织与器官，连成有机整体。构成组织与器官，连成有机整体。第143页/共173页第一百四十四页，共173页。145胶原蛋白在细胞外形成粗壮的丝，埋藏在蛋白聚糖胶原蛋白在细胞外形成粗壮的丝，埋藏在蛋白聚糖形成的网中；纤连蛋白与整合形成的网中；纤连蛋白与整合(zhn h)在膜内的整在膜内的整联蛋白相连，使细胞与胞外基质相连。联蛋白相连，使细胞与胞外基质相连。整联蛋白第144页/共173页第一百四十五页，共173页。146 细胞外基质不同于以共价键形式细胞外基质不同于以共价键形式(xngsh)结合于膜脂、膜蛋白上的结合于膜脂、膜蛋白上的多糖链细胞被。其主要是通过与细多糖链细胞被。其主要是通过与细胞膜中的整联蛋白结合而构成细胞胞膜中的整联蛋白结合而构成细胞间相互联系的结构网络。间相互联系的结构网络。第145页/共173页第一百四十六页，共173页。147细胞连接（cell junction）：细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构(jigu)。 动物细胞连接主要有3种： 桥粒 紧密连接 间隙连接第146页/共173页第一百四十七页，共173页。148 桥粒：桥粒：上皮细胞间纽扣状斑块结构。 承受强拉力(ll)的组织中， 如：皮肤、口腔、食管 桥粒与胞质溶胶中的中间纤维相连，使相邻细胞的细胞骨架间接地连成穿胞细胞骨架网络。 具有支持和抵抗外界压力与张力的作用。第147页/共173页第一百四十八页，共173页。149钙粘素钙粘素细胞质细胞质斑斑第148页/共173页第一百四十九页，共173页。150第149页/共173页第一百五十页，共173页。151 紧密连接(linji)：（又称封闭连接(linji)） 存在于脊椎动物上皮细胞间，长约50-400 nm， 相邻细胞间质膜紧密结合，没有缝隙。 电镜下可见连接(linji)区域具有蛋白质形成的焊接线网络，封闭细胞与细胞之间的空隙。作用：封闭相邻细胞间接缝，防止溶液中分子沿细胞间隙渗入体内，保证机体内环境的相对稳定。第150页/共173页第一百五十一页，共173页。152第151页/共173页第一百五十二页，共173页。153紧密连接紧密连接第152页/共173页第一百五十三页，共173页。154 间隙连接（通讯连接）： 最多的一种细胞连接。 相邻细胞间有23nm的缝隙，连接区域比紧密连接 大得多，最大直径可达0.3m。 间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，构成间隙连 接的基本单位，称连接子。连接子：由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径8 nm，中心(zhngxn)形成一个直径约1.5 nm的孔道。cAMP极易通过，实现信息传递。第153页/共173页第一百五十四页，共173页。155间隙连接的功能：间隙连接的功能： 参与细胞分化参与细胞分化(fnhu)； 协调代谢；协调代谢； 构成电紧张突触构成电紧张突触.间隙连接间隙连接第154页/共173页第一百五十五页，共173页。1563.6 细胞细胞(xbo)通讯通讯 生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。的自然的信息处理系统。 一方面一方面 生物生物(shngw)信息系统的存在使有机体适应信息系统的存在使有机体适应其内外环境的变化，维持个体的生存；其内外环境的变化，维持个体的生存； 另一方面另一方面 信息物质在不同世代间传递维持种族的延续。信息物质在不同世代间传递维持种族的延续。 第155页/共173页第一百五十六页，共173页。157 生命现象生命现象(xinxing)是信息在同是信息在同一或不同时空传递的现象一或不同时空传递的现象(xinxing)，生命的进化实质上就，生命的进化实质上就是信息系统的进化。是信息系统的进化。第156页/共173页第一百五十七页，共173页。158 单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化化(binhu)。 多细胞生物是由各种细胞组成的细胞社会，多细胞生物是由各种细胞组成的细胞社会，除了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯除了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号转导，以协调不同细胞的行为，维与信号转导，以协调不同细胞的行为，维持其整体性。持其整体性。第157页/共173页第一百五十八页，共173页。159 细胞接受的信号既可以是物理细胞接受的信号既可以是物理(wl)信号信号（光、热、电流），也可以是化学信号，但在（光、热、电流），也可以是化学信号，但在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号，如短肽、蛋白质、气体分子（学信号，如短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等等。生物等等。第158页/共173页第一百五十九页，共173页。160细胞信号分子的共同特点：细胞信号分子的共同特点： 特异性，只能与特定的受体结合；特异性，只能与特定的受体结合； 高效性，几个分子即可发生明显的生高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；逐级放大系统； 可被灭活，完成可被灭活，完成(wn chng)信息传递信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。息传递的完整性和细胞免于疲劳。第159页/共173页第一百六十页，共173页。1613.4.1 信号信号(xnho)接受接受信号信号(xnho)分子都是一个配体分子都是一个配体配体：能与某种大分子（受体）专配体：能与某种大分子（受体）专一性配对结合的较小分子。与受体一性配对结合的较小分子。与受体结合后使受体分子发生形状上的改结合后使受体分子发生形状上的改变。变。第160页/共173页第一百六十一页，共173页。162受体（受体（receptor）：能识别和选择性结）：能识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白。一般至少质，多为糖蛋白。一般至少(zhsho)包括两个功能区域，与配体结合的区包括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域，当受体与配体域和产生效应的区域，当受体与配体结合后，构象改变而产生活性，启动结合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程，最终表现为特定生物学一系列过程，最终表现为特定生物学效应。效应。第161页/共173页第一百六十二页，共173页。163受体的种类：受体的种类：细胞内受体（细胞内受体（intracellular receptor） 介导亲脂性信号分子的信息传递，介导亲脂性信号分子的信息传递，如胞内的固醇类激素受体。如胞内的固醇类激素受体。细胞表面受体（细胞表面受体（cell surface receptor） 介导亲水性信号分子的信息传递，介导亲水性信号分子的信息传递，可分为可分为(fn wi)： 离子通道型受体、离子通道型受体、 G蛋白耦联型受体、蛋白耦联型受体、 酶耦联型酶耦联型受体。受体。第162页/共173页第一百六十三页，共173页。164细胞细胞(xbo)表面受体和细胞表面受体和细胞(xbo)内受体内受体第163页/共173页第一百六十四页，共173页。165配体与受体作用的三个主要配体与受体作用的三个主要(zhyo)特征：特征： 特异性；特异性； 饱和性；饱和性； 高度的亲和力。高度的亲和力。第164页/共173页第一百六十五页，共173页。166 质膜中质膜中G蛋白耦联型受体最常见，蛋白耦联型受体最常见，G蛋白松散地蛋白松散地连接在质膜的胞质侧，起开关的作用。连接在质膜的胞质侧，起开关的作用。G蛋白受体系统的活动过程：蛋白受体系统的活动过程： 质膜中的受体分子接受信号质膜中的受体分子接受信号(xnho)分子（配分子（配体），体）， G蛋白被活化（与蛋白被活化（与GTP相连）相连） 活化的活化的G蛋白在质膜上移动与酶分子结合；蛋白在质膜上移动与酶分子结合； 活化的酶分子引起相应的生物学效应。活化的酶分子引起相应的生物学效应。第165页/共173页第一百六十六页，共173页。167第166页/共173页第一百六十七页，共173页。1683.4.2 信号转导途径信号转导途径作用：将信号从受体上传递到细胞作用：将信号从受体上传递到细胞内引发专一内引发专一(zhuny)的响应。的响应。 信号转导只是某种信息的传递；信号转导只是某种信息的传递； 传递的大都是蛋白构象的变化；传递的大都是蛋白构象的变化； 蛋白激酶与蛋白磷酸酶使蛋白磷酸蛋白激酶与蛋白磷酸酶使蛋白磷酸化化 或去磷酸化或去磷酸化第167页/共173页第一百六十八页，共173页。169 细胞内有些小分子或离子细胞内有些小分子或离子(lz)起第二起第二信使的作用，在细胞内传递信号，对胞信使的作用，在细胞内传递信号，对胞外信号起转换和放大的作用。外信号起转换和放大的作用。如：如：cAMP信号途径中，细胞外信号与相信号途径中，细胞外信号与相应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，通过第二信使通过第二信使cAMP水平的变化，将细胞水平的变化，将细胞外信号转变为细胞内信号。外信号转变为细胞内信号。第168页/共173页第一百六十九页，共173页。1703.4.3 细胞对信号的响应细胞对信号的响应 信号转导的结果是细胞对信号信号转导的结果是细胞对信号的响应，如酶活性的改变，酶的的响应，如酶活性的改变，酶的合成或细胞核内的变化等。合成或细胞核内的变化等。 信号转导途径信号转导途径(tjng)有许多步有许多步骤，级联反应骤，级联反应第169页/共173页第一百七十页，共173页。171 作为第一信使的激素在血液中的含量虽然极低，但通过细胞的信号转导途径，微弱的化学(huxu)信号可以被逐级放大。第170页/共173页第一百七十一页，共173页。1721102102104104105106108第171页/共173页第一百七十二页，共173页。173Thanks! 普通生物学 细胞(xbo)结构与细胞(xbo)通讯第172页/共173页第一百七十三页，共173页。