细胞的基本形态结构与功能(3).ppt
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1、第三章 细胞结构与细胞通讯3.1 细胞的结构;细胞的结构;3.2 真核细胞的结构;真核细胞的结构;3.3 生物膜生物膜流动镶嵌模型;流动镶嵌模型;3.4 物质的跨膜转运物质的跨膜转运3.5 细胞连接细胞连接3.6 细胞通讯细胞通讯 普通生物学普通生物学 细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯1可编辑版可编辑版原核细胞原核细胞细菌、蓝藻细菌、蓝藻真核细胞真核细胞动物、植物、真菌动物、植物、真菌3.1 两两 类类 细细 胞胞两者差别非常大两者差别非常大 普通生物学普通生物学 细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯2可编辑版可编辑版原核细胞:原核细胞:体积小,结构简单。体积小,结构简单。无内膜系统、细胞
2、器、核膜。无内膜系统、细胞器、核膜。染色体染色体环状的环状的DNA分子,分子,有质粒。有质粒。真核细胞:真核细胞:有内膜系统、细胞器、核膜。有内膜系统、细胞器、核膜。复杂的骨架系统复杂的骨架系统。普通生物学普通生物学 细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯3可编辑版可编辑版原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞4可编辑版可编辑版细胞大小细胞大小动、植物细胞直径动、植物细胞直径:10 100 m支原体:支原体:最小,最小,100 nm鸵鸟蛋:鸵鸟蛋:最大,最大,150 mm 麻纤维:麻纤维:10 cm;神经细胞:神经细胞:胞体:胞体:0.1mm;轴突:轴突:1 m5可编辑版可编辑版*细胞的大小和细胞的
3、大小和 功能相适应功能相适应 神经细胞神经细胞 长长 神经信号传导神经信号传导 卵细胞体积卵细胞体积 大大 存放营养物质存放营养物质 (供胚胎发育)(供胚胎发育)6可编辑版可编辑版细胞膜(细胞膜(Cell Membranes)细胞质(细胞质(Cytoplasm)细胞核(细胞核(Nucleus)细胞壁(细胞壁(Cell Wall)3.2 真核细胞的结构真核细胞的结构动物细胞动物细胞、植物细胞植物细胞7可编辑版可编辑版动物细胞模式图8可编辑版可编辑版植物细胞模式图9可编辑版可编辑版真核细胞真核细胞最大、最重要的细胞器最大、最重要的细胞器,大,大多单核。多单核。细胞的细胞的控制中心:控制中心:遗传物
4、质(遗传物质(DNADNA)主要位于细胞核;)主要位于细胞核;调控调控细胞代谢、生长、分化。细胞代谢、生长、分化。包括包括核被膜核被膜、核基质核基质、染色质染色质、核仁核仁。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10可编辑版可编辑版核基质核基质11可编辑版可编辑版(1)核被膜)核被膜核外面,包括核外面,包括核膜核膜和核膜下面的和核膜下面的核纤层核纤层。核膜:核膜:两层膜,单层膜厚两层膜,单层膜厚7-8 nm,膜之间,膜之间的核周腔宽约的核周腔宽约10-50 nm。外膜常与糙面内质。外膜常与糙面内质网相连,有核糖体颗粒。网相连,有核糖体颗粒。核纤层:核纤层:在核膜内面,
5、核纤层蛋白组成。在核膜内面,核纤层蛋白组成。12可编辑版可编辑版13可编辑版可编辑版核被膜的电镜图核被膜的电镜图14可编辑版可编辑版 大分子如何出入细胞核?大分子如何出入细胞核?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15可编辑版可编辑版 核孔核孔 核孔复合体:核孔复合体:蛋白质,蛋白质,30-50种,种,与与 核纤层紧密结合;核纤层紧密结合;16可编辑版可编辑版 50 100 nm,几千,几千 几百万个几百万个17可编辑版可编辑版 功能:功能:物质转运物质转运 核内物质:核内物质:RNA、组装好的、组装好的 核
6、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:细胞质中物质:蛋白质蛋白质 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;18可编辑版可编辑版 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 复合体复合体 核孔核孔 核外;核外;主动转运主动转运(非扩散)(非扩散)蛋白质:自身的蛋白质:自身的核定位信号,核定位信号,核孔复合体:核孔复合体:受体蛋白,受体蛋白,两者结合两者结合 核孔核孔 出、入核;出、入核;19可编辑版可编辑版2.
7、染色质:染色质:固定、苏木精染色固定、苏木精染色 常染色质常染色质 异染色质异染色质 20可编辑版可编辑版 成分:主要:成分:主要:DNA、组蛋白;、组蛋白;少量:少量:RNA、非组蛋白;、非组蛋白;DNA:同一个体,各种细胞中同一个体,各种细胞中 含量相同含量相同 常染色质:常染色质:粗、细丝粗、细丝 网状;网状;DNA分子分子展开展开部分;部分;异染色质:异染色质:粗大团块、色深、粗大团块、色深、DNA紧缩盘绕紧缩盘绕部分,附于核膜;部分,附于核膜;21可编辑版可编辑版 组蛋白组蛋白 碱性:碱性:含碱性氨基酸含碱性氨基酸 (赖氨酸、精氨酸)(赖氨酸、精氨酸)能与能与DNA带负电荷的磷酸基团
8、结合;带负电荷的磷酸基团结合;5 种:种:H1、H2A、H2B、H3、H4;功能不同;功能不同;22可编辑版可编辑版 非组蛋白非组蛋白 种类多;种类多;有关有关DNA复制、转录的因子,复制、转录的因子,如:如:DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚合酶等;聚合酶等;23可编辑版可编辑版 染色质丝:染色质丝:串珠(念珠)状串珠(念珠)状 细丝:细丝:1.5 2.5 nm,连接体连接体DNA;核小体:核小体:小珠状,小珠状,10 nm;24可编辑版可编辑版 核小体:核小体:核心:核心:4 对对组蛋白组蛋白 H2A、H2B、H3、H4 各各 2 对;对;核心核心核小体核小体H125可编辑版可编辑版 DNA:
9、缠绕在核心外周;缠绕在核心外周;组蛋白组蛋白H1:核心外侧,与核心外侧,与DNA结合结合 H1核心核心核小体核小体26可编辑版可编辑版 染色质丝的染色质丝的单位:单位:1段段连接连接DNA +1个个核小体上核小体上DNA;200 碱基对;碱基对;核心核心核小体核小体H127可编辑版可编辑版 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 聚拢折叠聚拢折叠 30 nm纤维纤维10 nm30 nm28可编辑版可编辑版 染色质在不同时期的表现染色质在不同时期的表现 串珠状细丝:串珠状细丝:10 nm 染色质极度伸张;染色质极度伸张;细胞分裂间期:细胞分裂间期:2530nm 染色质丝折叠
10、染色质丝折叠 螺线管;螺线管;细胞分裂期细胞分裂期 进一步浓缩(高度进一步浓缩(高度折叠折叠)光镜可见的粗大染色体;光镜可见的粗大染色体;29可编辑版可编辑版螺线管螺线管螺线管螺线管核小体核小体核小体核小体超螺线管超螺线管超螺线管超螺线管染色单体染色单体染色单体染色单体共计压缩共计压缩84008400倍倍压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍DNADNA从从DNADNA到染色体水平的压缩过程到染色体水平的压缩过程 30可编辑版可编辑版 3.核仁核仁 形态:形态:圆、椭圆,无外膜;圆、椭圆,无外膜;数目数目 12 个,个,各种生物中各种生物中 固定;固定;核核 仁仁31可编辑版可编辑版 成分:成分:
11、富含蛋白质、富含蛋白质、RNA(rRNA)形成:形成:某某一个、几个特定一个、几个特定染色体染色体的的 一定片段一定片段(核仁组织区核仁组织区)核仁组织区:核仁组织区:转录转录 rRNA 的基因,的基因,即即DNA(rDNA)所在地;)所在地;功能:功能:转录转录 rRNA、组装核糖体。、组装核糖体。32可编辑版可编辑版(4)核基质)核基质 核内由蛋白质组成的纤维状网络:核内由蛋白质组成的纤维状网络:网孔中充以透明液体网孔中充以透明液体-核质。核质。核的支架;核的支架;染色质附着的场所。染色质附着的场所。核骨架核骨架33可编辑版可编辑版细胞质细胞质 质膜内,细胞核外质膜内,细胞核外 细胞溶胶、
12、细胞器细胞溶胶、细胞器3.2.2 细胞质细胞质34可编辑版可编辑版1、内质网和核糖体、内质网和核糖体 内质网内质网:一系列囊腔、细管,彼此相通一系列囊腔、细管,彼此相通 隔离于细胞溶质的膜系统隔离于细胞溶质的膜系统 总膜面积一半,最多的膜总膜面积一半,最多的膜。内质网内质网光面内质网光面内质网(sER)糙面内质网糙面内质网(rER)核糖体:核糖体:蛋白质合成的场所。蛋白质合成的场所。35可编辑版可编辑版36可编辑版可编辑版 光滑内质网光滑内质网(sER):无核糖体颗粒无核糖体颗粒 作用:作用:脂质合成脂质合成 糖类代谢糖类代谢 药物、毒物的解毒药物、毒物的解毒 37可编辑版可编辑版脂质合成脂质
13、合成 脂肪细胞脂肪细胞脂肪、磷脂脂肪、磷脂 睾丸、肾上腺细胞睾丸、肾上腺细胞甾体类激素甾体类激素38可编辑版可编辑版糖类代谢糖类代谢 肝细胞中肝细胞中sER中一种酶参与糖原水中一种酶参与糖原水解释放葡萄糖解释放葡萄糖解毒作用解毒作用 镇静剂在肝细胞中被镇静剂在肝细胞中被sER代谢代谢39可编辑版可编辑版 糙面内质网糙面内质网(rER)具核糖体颗粒;具核糖体颗粒;合成、转运合成、转运 蛋白质;蛋白质;糙面内质网糙面内质网光面内质网光面内质网40可编辑版可编辑版细胞质中细胞质中无膜无膜包被的颗粒状结构包被的颗粒状结构:由由RNA和蛋白质组成的复合物和蛋白质组成的复合物;合成蛋白质的机器合成蛋白质的
14、机器;悬浮于细胞溶胶或连在内质网上悬浮于细胞溶胶或连在内质网上核糖体核糖体41可编辑版可编辑版 蛋白质合成起始于细胞溶胶中的蛋白质合成起始于细胞溶胶中的核糖体核糖体,有些蛋白质合成开始后不久便转到内质网上合有些蛋白质合成开始后不久便转到内质网上合成。成。这些蛋白质包括:这些蛋白质包括:1.向细胞外分泌的蛋白,如抗体、激素;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;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的酶,如溶酶需与其它细胞组分严格分开的酶,如溶酶 体的各种水解酶;体的各种水解酶;4.需进行修饰的蛋白,如糖蛋白。需进行修饰的蛋白,如糖蛋白。42可编辑版
15、可编辑版信号假说信号假说(Signal hypothesis):):信号肽,指导蛋白质转至内质网上合成。信号肽,指导蛋白质转至内质网上合成。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SRP与受体结合与受体结合SRP脱离信号肽脱离信号肽肽链在内质网肽链在内质网上继续合成,同时信号肽引导新生肽链进入上继续合成,同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔内质网腔信号肽切除信号肽切除肽链延伸至终止肽链延伸至终止翻译体系解散。翻译体系解散。SRP:信号识别颗粒:信号识别颗粒43可编辑版可编辑版44可编辑版可编辑版2、高尔基体(、高尔基体(Gol
16、gi apparatus)1898,Golgi首先观察到,因此得名,动植物细胞首先观察到,因此得名,动植物细胞普遍存在。普遍存在。由由扁平小囊、小泡扁平小囊、小泡堆在一起形成,有极性。堆在一起形成,有极性。凸出面对着内质网称为凸出面对着内质网称为形成面形成面(forming face)或)或顺面顺面(cis face)凹进的一面对着质膜称为凹进的一面对着质膜称为成熟面成熟面(mature face)或或反面反面(trans face)45可编辑版可编辑版46可编辑版可编辑版 功能:功能:将内质网合成好的将内质网合成好的蛋白质蛋白质 分门别类分门别类进行进行加工、分类、包装、加工、分类、包装、运
17、送运送 细胞细胞 特定部位,特定部位,或分泌或分泌 细胞外细胞外47可编辑版可编辑版 无无合成蛋白质功能;合成蛋白质功能;合成合成 多糖(纤维素)、果胶质多糖(纤维素)、果胶质 参与细胞壁的形成。参与细胞壁的形成。48可编辑版可编辑版3、溶酶体、溶酶体(lysosome)形形态态:单层膜单层膜、囊泡、囊泡 来源:来源:高尔基体断裂产生高尔基体断裂产生 功能:功能:细胞内消化,细胞内消化,外界吞入的颗粒外界吞入的颗粒异噬溶酶体异噬溶酶体 细胞自身的碎渣细胞自身的碎渣自噬溶酶体自噬溶酶体49可编辑版可编辑版 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
18、在酸性环境中才有活性。(2)溶酶体膜与质膜厚度相近、成分不同)溶酶体膜与质膜厚度相近、成分不同 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值降低。值降低。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。50可编辑版可编辑版 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,无明显颗粒。高尔基体产生,内含物均一,无明显颗粒。次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome):正在进行或完成消化作用的溶酶体正在进行或完成消化作用的溶酶体。残体残体(r
19、esidual 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。食物泡食物泡初级初级溶酶体溶酶体次级溶酶体次级溶酶体残体残体51可编辑版可编辑版相关疾病: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型糖原累积病型糖原累积病52可编辑版可编辑版4、线粒体、线粒体颗粒、短杆状(线状),颗粒、短杆状(线状),横横径径0.21m,长,长28 m。1到几百甚至数千个。到几百甚至数千个。53可编辑版可编辑版线粒体是线粒体是动态的细胞器动态的细胞器,多形性、易变性、运动性、适应性多形性、易变性、运动性
20、、适应性,形形态态、大大小小、数数量量、分分布布在在不不同同细细胞胞、即即使使同同一一细细胞胞,随随代代谢谢条条件件的的不不同同也也会变化。会变化。54可编辑版可编辑版四个功能区:四个功能区:外膜、内膜、膜间隙、基质外膜、内膜、膜间隙、基质(1)外膜:)外膜:平整,平整,脂类、脂类、蛋白质,蛋白质,亲水通道亲水通道 嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间隙膜间隙55可编辑版可编辑版(2)内膜:)内膜:向内折叠形成嵴,向内折叠形成嵴,增加内膜面积。增加内膜面积。上有带柄、直径约上有带柄、直径约10 nm的基粒的基粒ATP 合成酶复合体合成酶复合体嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间膜间隙隙56可编辑版可编
21、辑版 膜间隙:膜间隙:宽宽 6-8 nm,延伸延伸 嵴内部;嵴内部;基质:基质:液态液态 填充于填充于 内膜、嵴之间;内膜、嵴之间;富含富含酶类;酶类;嵴嵴内膜内膜基质基质外膜外膜膜间隙膜间隙57可编辑版可编辑版 线粒体的线粒体的功能功能 细胞的细胞的“动力工厂动力工厂”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、各种酶、电子传递体;电子传递体;电子传递过程:电子传递过程:内膜表面;内膜表面;58可编辑版可编辑版 ATP合成酶复合体合成酶复合体 将糖类、脂质分子的将糖类、脂质分子的化学能化学能 贮存于贮存于腺苷三磷酸腺苷三磷酸(ATP)即:细胞代谢即
22、:细胞代谢可直接利用的能量;可直接利用的能量;59可编辑版可编辑版 生物氧化过程生物氧化过程 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:酶类:线粒体线粒体基质基质中中 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;60可编辑版可编辑版 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:即:完整的遗传系统完整的遗传系统 (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。61可编辑版可编辑版 线粒体线粒体的起源的起源 线粒体、细菌相
23、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;线粒体线粒体起源的设想起源的设想 细胞吞噬细菌、细菌入侵细胞,细胞吞噬细菌、细菌入侵细胞,细胞内的细胞内的细菌细菌 线粒体。线粒体。62可编辑版可编辑版5、质体、质体植物细胞特有植物细胞特有白色体、有色体白色体、有色体两种。两种。白色体:白色体:分生组织及不见光的细胞。分生组织及不见光的细胞。有色体:有色体:含色素,叶、花、果实含色素,叶、花、果实。63可编辑版可编辑版叶绿体:叶绿体:最重要的有色体,双层膜包裹。最重要的有色体,双层膜包裹。光合作用光合作用-光能转变成化学能。光能转变成化学能。*大
24、小、形状、数目随不同植物、细胞大小、形状、数目随不同植物、细胞而不同。而不同。*高等植物呈椭圆形,数目高等植物呈椭圆形,数目20-10020-100个。个。64可编辑版可编辑版叶绿体组成:叶绿体组成:外被外被(chloroplast envelope)类囊体(类囊体(thylakoid)基质(基质(stroma););3种膜:种膜:外膜、内膜、类囊体膜;外膜、内膜、类囊体膜;3个个腔腔:膜间隙、基质、类囊体腔。膜间隙、基质、类囊体腔。65可编辑版可编辑版 类囊体膜:光合作用的类囊体膜:光合作用的色素、色素、电子传递系统;电子传递系统;基质:碳反应进行的场所。基质:碳反应进行的场所。半自主性:半
25、自主性:有自己的有自己的DNA、核糖体,、核糖体,编码部分自身蛋白。编码部分自身蛋白。66可编辑版可编辑版6、微体、微体(microbody)异质性,不同生物、不同发育阶段不同。异质性,不同生物、不同发育阶段不同。似溶酶体,单层膜、小泡,含酶不同。似溶酶体,单层膜、小泡,含酶不同。圆形,椭圆形或哑呤形等,圆形,椭圆形或哑呤形等,过氧化物酶体、乙醛酸循环体过氧化物酶体、乙醛酸循环体两种。两种。67可编辑版可编辑版功能:功能:1.过氧化物酶体过氧化物酶体(动、植物细胞都有):(动、植物细胞都有):脂肪酸氧化:分解脂肪酸氧化:分解20%的脂肪酸;的脂肪酸;解毒:过氧化氢酶利用解毒:过氧化氢酶利用H2
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