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1、第 三 章 细细胞的结结构 与细细胞通讯讯 一 细胞的概述一 细胞的概述 一 细胞的发现 1665年英国人胡克 Robert Hooke 用自制的显微镜 放大40倍 140倍 观察软木薄片 发 现了软木是由许多蜂窝状的 小格子 小室 组成 并将 其定名为 细胞 Cell l与此同时 荷兰的一位生物业余爱好者 列文虎克 A V Leeuwenhook 也先 后用自制的显微镜 观察了池塘中的原 生动物和单细胞藻类 牙垢上的细菌 鱼的红细胞 精子等 这是人类第一次 观察到完整的活细胞 二 细胞学说的建立 二 细胞学说的建立 1838年德国 植物学家施莱登提出所有植物体都 是由细胞组合而成 这一结果被
2、德国动物学家 施旺 1839年 在动物中证实 由此提出 细胞学说 细胞学说可以概括为 1 任何一个细胞都是从其他细胞中产生出来的 2 细胞是构成有机体的基本单位 3 植物和动物的细胞大致是相似的 一切生命有机体都由细胞构成一切生命有机体都由细胞构成 单细胞生物如 细菌 衣藻 酵母菌 群体生物如 团藻 多细胞生物如 竹 熊猫 三 细胞的新概念 三 细胞的新概念 细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位 1 一切生命有机体都由细胞构成 细胞是构成生命有机体的基本单位 2 细胞具有独立有序的自控代谢系统 细胞是代谢与功能的基本单位 3 细胞是生命有机体生长发育的基础 4 细胞具有遗传信息的全
3、能性 细胞是生命有机体遗传的基本单位 5 没有细胞就没有完整的生命 细胞是生命活动的功能单位 证明细胞全能性的实验证明细胞全能性的实验 四 各类显微镜 四 各类显微镜 1 光学显微镜 复式显微镜 暗视野显微镜 相差显 微镜 倒置显微镜 荧光显微镜等 2 电子显微镜 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 生物显微镜与体视显微镜生物显微镜与体视显微镜 倒置显微镜和倒置荧光显微镜倒置显微镜和倒置荧光显微镜 光学显微镜下的成熟花药结构光学显微镜下的成熟花药结构 生殖细胞 花粉粒 花粉壁 营养细胞 纤维层 表皮 透射电子显微镜 透射电子显微镜下看到的花粉粒 扫描电子显微镜 扫描电镜下柱头表面形态 各种各种 视
4、野视野 下的细菌下的细菌 光镜 暗视野 荧光透射电镜 超薄切片 冷冻切片扫描电镜 DNA蛋白质 复合物 电镜下的电镜下的 微生物微生物 曲霉阿米巴草履虫 酵母菌 细胞的形状 大小和数目细胞的形状 大小和数目 形状与大小各异的细 胞是生物进化的结果 单细胞生物 多细胞生物 真核细胞与原核细胞的区别 原核细胞无成形的细胞核 无 细胞器的分化 真核细胞有成形的细胞核 有细胞器的分化 l 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 细胞内没有核膜和 具有专门结构与功 能的细胞器的分化 细细 胞胞 的的 基基 本本 结结 构构 二 细胞的基本结构二 细胞的基本结构 1 细胞膜和细胞壁
5、 2 细胞核 3 细胞质和细胞器 细胞器有 线粒体 质体 叶绿体 有色体 白色体 内质网 核糖体 高尔基体 溶酶体 微体 液泡 细胞骨架 鞭毛 纤毛和中心粒 植物细胞显微结构图植物细胞显微结构图 植物细胞超微结构图植物细胞超微结构图 l真核细胞 植物细胞和动物细胞 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区别动物细胞与植物细胞的区别 细细胞器动动物细细胞植物细细胞 细细胞壁无有 叶绿绿体无有 液泡无有 溶酶体有无 圆圆球体无有 乙醛醛酸循环环体无有
6、 通讯连讯连 接方式间间隙连连接胞间连丝间连丝 中心体有无 胞质质分裂方式收缩环缩环细细胞板 一 细胞膜和细胞壁 一 细胞膜和细胞壁 l 细胞膜又称质膜 具有半 透性 可选择地让物质通过 它还有一些细胞识别位点 如激素的受体 抗原结合点 等 具有接受外界信息 与 外界通讯等功能 l植物细胞的细胞膜外还有细 胞壁 具有支持和保护植物 细胞的功能 1 1 细胞膜 质膜 细胞膜 质膜 l 植物细胞的细胞质外方与细胞壁紧密相 接的一层薄膜 称为细胞膜或质膜 动 物细胞无细胞壁 最外方为细胞膜 l膜的化学组成 几乎全由磷脂和蛋白质 组成 此外 尚有少量的糖类 l在电子显微镜下看到的质膜是由两层染 色深的
7、暗层 一层蛋白质的分子层和脂 类双分子层的亲水头 中间夹着一层 染色浅的亮层 脂类双分子层的疏水尾 组成 这样的结构称为单位膜 细胞膜的结构图细胞膜的结构图 膜结构的液态镶嵌 模型 在脂质双分子 层中镶嵌着球蛋白分 子 膜中的蛋白质有 的是特异酶类 在一 定条件下具有 识别 捕捉 和 释放 某些物质的能力 从 而对物质的透过起主 动的控制作用 质膜具有多种生理功能质膜具有多种生理功能 l维持稳定的细胞内环境 l控制细胞内外的物质交换 有选择性地 使物质通过或排出废物 l吞食外围的液体或固体小颗粒 l参与胞内物质问胞外分泌 l接受外界的刺激和信号 l还参与细胞的相互识别的功能 2 2 细胞壁细胞
8、壁 l细胞壁的结构大体可分为三层 胞间层 初生壁和次生壁 l一般认为 细胞分化完成后仍保持有生 活原生质体的细胞不具次生壁 细胞壁的结构图细胞壁的结构图 l 1 胞间层 又称中胶层 是细胞分裂产生新 细胞时形成的 是相邻细胞间共有的一层薄膜 它的主要成分是果胶质 果胶是一类多糖物 质 l 2 初生壁 在细胞生长过程中 原生质体 分泌的造壁物质在胞间层上沉积 构成细胞的 初生壁 初生壁主要成分是纤维素 半纤维素 和果胶质 l 3 次生壁是细胞体积停止增大后加在初生 壁内表面的壁层 l 次生壁的主要成分有纤维素 半纤维素 且常 有木质素等物质填充其内而发生质变 l纤维素是细胞壁的主要成分 它构成细
9、胞壁的 框架 其他物质可以填充在其内 纤维素分子 是由链状系列葡萄糖基构成的 它聚集成微纤 丝 微纤丝又聚集成大纤丝 壁层名称主要成分形成时间 胞间层 又称中 胶层 果胶新细胞形成时 初生壁纤维素 半纤 维素和果胶质 细胞生长过程 中 次生壁纤维素 半纤 维素 细胞停止生长 后 管胞结构图管胞结构图 示具缘纹孔 示具缘纹孔 核被膜 包在核外的双层膜 外膜可延 伸与细胞质中的内质网相连 一些蛋 白质和RNA分子可通过核被膜或核被膜 上的核孔进入或输出细胞核 核仁 是核中颗粒状结构 富含蛋白质 和RNA 核糖体的装配场所 大多数细 胞的核内有1个或几个核仁 染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可 被
10、苏木精等染料染色的物质 染色质 DNA含有大量基因片段 是生命的遗传 物质 间期核染色质常伸展成网状细 丝 染色质 分裂时 染色质高度 螺旋化变粗 染色体 染色质和核仁都被液态的核基质所包 围 二 二 细胞核细胞核 间期核圆球形 幼小细胞核居中 细胞核的细胞核的主要功能主要功能 l是控制蛋白质的合成 控制细胞的 生长 发育和遗传 因此 细胞核 被强调为 细胞的控制中心 在细 胞遗传和代谢方面起着主导作用 三 细胞质与细胞器 三 细胞质与细胞器 l细胞质是质膜以内 细胞核以外的原生质 l细胞质可分胞基质和细胞器 l细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞 结构 l胞基质是无色透明的胶体物质 l胞
11、基质能维持细胞器的实体完整性提供所需要 的离于环境 供给细胞器行使功能所必须的物 质 同时 胞基质本身还进行某些生化反应 l 细胞器 细胞膜内是透明粘稠并可流动的细胞质 基质 细胞器分布在细胞质基质中 细胞器主要包括 内质网 核糖体 高 尔基体 溶酶体 线粒体 质体 微体 液 泡 微管 微丝等 有的细胞表面还有鞭毛 或纤毛 1 1 线粒体线粒体 1 形状和大小 除细菌 蓝藻和 厌氧真菌外 生活的细胞一般都有 线粒体 线粒体呈粒状 棒状 丝 状或分枝状 线粒体较小 直径一 般为 0 5 1 0微米 2 结构 显微镜下用詹纳斯绿B 染色才能看到 用电子显微镜观 察 线粒体有一层外膜和一层内 膜 内
12、膜在许多部位向内褶叠成 管状或搁板状突起称为嵴 嵴间 的空间为基质 其中含有DNA 蛋白质 核糖体 类脂球等 在 基质和内膜中 有ATP酶和三羧 酸循环酶等 与呼吸作用有关 线粒体的线粒体的功能功能 是细胞进行有氧呼吸的场所 提供能量 2 2 质质 体体 l质体根据色素和 功能的不同 分 为三种主要类型 l叶绿体 l有色体 l白色体 1 1 叶 叶 绿绿 体体 高等植物的叶绿体主 要存在于叶肉细胞 中 其功能是进行 光合作用 把光能 转变为化学能 将 二氧化碳和水合成 有机物 释放氧气 叶绿体的形状为 球状椭圆形 叶绿体的超微结构图叶绿体的超微结构图 l叶绿体外被两层膜 称 叶绿体被膜 被膜以
13、内 有蛋白质基质和密布其 中的基粒 每个基粒由 10 100个类囊体叠成 类囊体是由单层膜围成 的 并且具有很多穿孔 的扁平小囊 囊内含有 液状内含物 l类囊体平行地相叠 在 基质间到处延伸 组成 了复杂的类囊体系统 连接基粒的类囊体部分 称为基质片层或基质类 囊体 2 2 有色体 有色体 含有类胡萝卜素的质体 故呈橘红一黄之 间的色彩 花瓣 果实等的颜色就是有色体 的颜色 有色体多从叶绿体转化而来 积累 脂类和淀粉 3 3 白色体 白色体 是无色的质体 近球形 存在于甘薯 番薯 马铃薯地下贮藏器官中 种子的胚及少数植 物叶的表皮细胞中也有存在 包括合成淀粉的 造粉体 合成脂肪和油的造油体 合
14、成蛋白质 的糊粉体等等 3 3 内质网内质网 脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系 统 分为糙面内质网和光面内质网 光面内质网与脂类合 成和代谢有关 糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体 核糖体是细胞合成蛋白质的场所 糙面内质网合成 并运输蛋白质 内质网是许多细胞器的来源 4 4 核糖体核糖体 l核糖体是合成蛋白质的场所 核蛋白体 含有大约40 蛋白质和60 的RNA 核 糖体大小约15 30纳米的小颗粒 由大小 两个亚单位组成 l核糖体常几个到几十个与信使RNA分子 结合成念珠状的复合体 称为多聚核糖 体 5 高尔基体 是一些聚集的扁的小囊和小泡 是细胞 分泌物的加工和包装场所 最后形成分泌泡将
15、分泌物 排出体外 高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细 胞膜的形成有关 6 6 溶溶 酶酶 体体 l溶酶体常为圆球形 只有一层膜包围 含 有活性范围非常广泛 的各种水解酶类 以 酸性磷酸酶为特有的 酶 l溶酶体在细胞内起消 化作用 能降解生物 大分子 进行异体吞 噬 自体吞噬甚至发 生自溶作用 l 溶酶体是内质网分离 出来的小泡形成的 l溶酶体病 矽肺 7 7 圆球体圆球体 l 圆球体是一层膜包围的球状小体 圆球 体含有脂肪酶 是积累脂肪的场所 因 而是一种贮藏细胞器 贮藏油滴 脂肪 等 l 圆球体也具有溶酶体的性质 近年来 认为圆球体与周围细胞质构界面上存在 半单位膜 能被饿酸强烈还原 故圆
16、球 体又被称为类脂球 8 8 微微 体体 l 膜内有一单位膜 含有酶 都含有过 氧化氢酶 乙醇酸氧化酶与尿酸酶 l 分为两种类型 一是过氧化物酶体 与 光呼吸有密切关系 另一种为乙醛酸循 环体 与脂肪代谢有关 能将脂肪分解 成糖 9 9 液泡液泡 l液泡是植物细胞的显著特征 之一 l液胞内的液汁称细胞液 其 主要成分是水 并含有糖 有机酸 脂类 蛋白质 酶 氨基酸 树胶 粘液 植 物碱 花青素和无机盐等物 质 l花瓣 果实上红色或蓝色是 因含有花青素 花青素的颜 色随着细胞液的酸碱性不同 而有变化 酸性时呈红色 碱性时呈蓝色 如牵牛花 由早上的蓝色 中午的红色 液泡的生理功能液泡的生理功能 贮藏作用 消化作用 液泡在维持细胞质的内环境的稳定上 起着重要的作用 液泡形成的内环境可以缓冲外界条 件的突然变化 因而液泡与植物抗性有 关 10 10 细胞骨架细胞骨架 l细胞质中存在着骨架结构 称为细胞骨架 构成细胞 骨架的三种结构是微管 微丝和居间纤丝 中间纤维 它们和细胞质基质中更细微的纤维状蛋白系统 称为微梁系统 l微管呈中空管状或纤丝状结构 微管的管壁由13条原纤 丝集合而成 每条原纤丝
