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1、细 胞 生 物 学知识梳理细胞质细胞核细胞膜和细胞表面 细胞质基质 细胞器细胞骨架一、细胞的基本概念二、细胞的结构和功能三、细胞的增殖（有丝分裂和减数分裂）、分化、癌变知识框架细胞的基本概念生物非细胞生物病毒细胞生物 真核生物原核生物一.非细胞生物病毒1.分类：核酸分子与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体,DNA病毒和RNA病毒 类病毒（viroid）仅由感染性的RNA构成；朊病毒（prion） 仅由感染性的蛋白质亚基构成；2.病毒与细胞在进化中的关系 生物大分子病毒细胞生物大分子生物大分子细胞病毒病毒细胞现在第二种与第三种观点比较容易接受，而且第三种观点越 来越具有说服力二.细胞生物的基本概念1
2、.原核生物：一藻（蓝藻）两菌（细菌，放线菌）三体（支 原体，衣原体，立克次氏体） 支原体：目前发现的最小最简单的细胞，能生活在培养基上，无细胞壁细菌：细胞膜，中膜体（间体或质膜体 细胞膜内陷）细胞壁（肽聚糖） 荚膜（保护） 鞭毛 核糖体 拟 核（核区或类核）蓝藻：中心质（相当于核区） 光合片层 原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞真核细胞细胞大小很小（110微米）较大（10100微米）细胞核无膜（称“类核”）有膜遗传系统DNA不与蛋白质结合 一个细胞只有一条DNA核内的DNA与蛋白质结 合，形成染色质（染色 体） 一个细胞有两条以上染 色体细胞质无内质网 无高尔基体 无溶酶体 无线粒体 仅
3、有功能上相近的中间体 无叶绿体，但有的原核细胞有类囊体 一般无微管、无微丝 无中心粒核糖体70s（50s+30s）有内质网 有高尔基体 有溶酶体 有线粒体 有叶绿体(植物细胞） 有微管、微丝 在中心粒(动物细胞） 核糖体80s（60s+40s）细胞壁主要由胞壁质组成（肽聚糖）主要由纤维素果胶组成在真核细胞中，动物细胞和植物细胞也有重要区别。动物细胞质膜外无细 胞壁，无明显的液泡。此外，在细胞核的附近有中心粒，在细胞有丝分裂时， 发出星状细丝，称为星体。低等植物也具有中心体。植物细胞和动物细胞的主要区别是：植物细胞具有质体（叶绿体）；其次 ，植物细胞的质膜外被细胞壁，相邻细胞间有一层胶状物粘合作
4、用，称中胶层 或胞间层。在两个相邻细胞间的壁上，有原生质丝相连，称胞间连丝，使细胞 间互相沟通。最后在植物的分化细胞中往往有大液泡。 三.生物的研究方法 1.光学显微镜： 普通光学显微镜：分辨率为0.2m 相差显微镜：不需要染色，可以观察活细胞，甚至 研究细胞核、线粒体等细胞器的动态 2.电子显微镜 超薄切片技术：细胞的超微结构 负色技术：观察线粒体基粒、核糖体和蛋白质及其组成的纤 维甚至病毒等可观察精细结构分辨率1.5nm 冷冻断裂和冷冻蚀刻技术：观察细胞骨架纤维及其结合蛋白 电镜三维重构技术:大分子及其复合物的空间结构 扫描电镜技术：立体感强 3.扫描隧道显微镜：没有破坏性测量，避免样品变
5、形。 细胞的大小和细胞的机能是适应的。 生物体积的加大是由于细胞数目的增多。一.细胞膜细胞的结构和功能1.模型、成分和特点 磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,也称生物膜的骨架（脂双层）。蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面, 有的蛋白质分子和物质运输有关，有的本身就是酶或电子传递体，有的是激素或其他有生物活性物质的受体。膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者；一.成分：膜脂磷脂：膜脂的基本成分（50以上、脂双层的主要脂质） 分为二类: 甘油磷脂和鞘磷脂 主要特征：具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外）；脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由 16,18或20个组成
6、；饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5以下）,神经细胞糖脂含量较高； 胆固醇：胆固醇存在于真核（动物细胞）细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有胆固醇 ，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。胆固醇分子也是极性分子，可以调节膜的 流动性，在物质运输及信号转导中起重要作用。 脂质体：人工合成的双层磷脂分子的球形脂质体外在(外周)膜蛋白水溶性蛋白,靠离子键或 其它弱键与膜内表面的蛋白质 分子或脂分子极性头部非共价 结合，易分离,主要处于水的介 质中，组成这类蛋白质的氨基 酸中，疏水性氨基酸含量与亲 水性氨基酸含量大体相当。内在（整合）膜蛋
7、白 水不溶性蛋白，嵌入脂双层 中的蛋白质或横跨脂双层的蛋白质 叫内在性蛋白，大多是两端都带有 极性的，因而形成跨膜螺旋，与膜 结合紧密，有些内在性蛋白疏水性 氨基酸含量显著多于亲水性氨基酸 。(需用去垢剂分离)脂质锚定蛋白 通过磷脂或脂肪酸锚定，共价 结合。膜蛋白基本类型膜内在蛋白膜周边蛋白脂分子或糖脂 连接的膜蛋白去垢剂：（SDS）十二烷基磺酸钠 使细胞膜崩溃膜的流动性：生物膜的基本特征之一, 细胞进行生命活动的必要条件。（成帽现 象和成斑现象）膜的不对称性2.生物膜结构的特征3、细胞膜与细胞连接、细胞连接的功能分类封闭连接(紧密连接):存在于上皮细胞之间使膜外物质不能通过，这种坚固的结构即
8、是紧 密连接。锚定连接:锚定连接在组织内分布很广泛,在上皮组织,心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富与中间纤维相关的锚定连接:桥粒与半桥粒与肌动蛋白纤维相关的锚定连接：粘合带和粘合斑通讯连接(communicating junctions)间隙连接(gap junction)；神经细胞间的化学突触(chemical synapse)；植物细胞中的胞间连丝(plasmodesmata)。细胞连接是多细胞生物组织内相邻细胞之间通过细 胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。、细胞外被（糖被）和细胞壁动物细胞有细胞外被（糖萼、糖被），是细胞膜外表面的 糖类物质的总称,在细胞识别等方面起重要作用。 植物细
9、胞有细胞壁：胞间层、初生壁、次生壁 ；保护 并支持细胞及整个植物体 4.细胞膜的功能 物质的跨膜运输 、被动运输：是指物质顺浓度梯度的穿膜运输。不消耗 细胞本身的代谢能，又可因是否有运输蛋白的协助，而分 为自由扩散（水，气体，甘油，尿素，苯） 和协助扩散（ 葡萄糖进入红细胞） 、主动运输 ： 物质由低浓度向高浓度（逆浓度梯度）进 行的物质运输。主动运输过程中，需要细胞提供能量。（ 无机离子、氨基酸进入细胞）Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）每消耗1个ATP分子，可使细胞内减少3 个Na+并增加2个K+ Ca2+泵（Ca2+-ATP酶）泵入内质网腔中消耗一个ATP分子转运出两 个 Ca2+
10、 质子泵 细胞质膜上，溶酶体膜和植物泡膜上以及线粒体内膜、 植物内囊体膜 细胞通讯与细胞识别细胞通讯:一个细胞发出信息通过介质传递到另一个 细胞沉声相应的反应。细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质 分子（配体）选择性地相互作用，进而导致胞内一 系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学 效应的过程。是细胞通讯一个重要的环节。 细胞的信号分子与受体信号分子（signal molecule）亲脂性信号分子 甾类激素和甲状腺激素亲水性信号分子 神经递质 生长因子 大多数激素气体性信号分子(NO) 受体（receptor）多为糖蛋白 第二信使（second messenger） cAMP 三
11、磷酸肌醇IP3 二酰基甘油DG 分子开关（molecular switches）G蛋白通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递 G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递细胞表面其它与酶偶联的受体二、细胞质 ： 细胞质基质和细胞器 1、细胞质基质（透明质） 细胞质基质是除去细胞器以外的胶状物质，呈液态，含 有水、无机盐、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸和酶等多 种物质。是细胞进行新陈代谢的主要场所中间代谢过程 如糖酵解途径、脂肪酸合成等都是在细胞质基质中完成 ；细胞质基质作为细胞器的微环境，为维护细胞器正常 结构和生理活动提供所需要的生理环境；同时也为细胞 器的功能活动提供底
12、物 A、维持细胞内相对稳定的离子环境。 B、许多代谢过程是在细胞基质中完成的，如蛋白质 的合成；核苷酸的合成；脂肪酸合成；糖酵 解；磷酸戊糖途径；糖原代谢；信号转导。 C、供给细胞器行使其功能所需要的一切底物。 D、控制基因的表达，与细胞核一起参与细胞的分化。 E、参与蛋白质的合成、加工、运输、选择性降解。内质网（ER）：粗面内质网（rER）和光面内质网（sER）两类。 其中粗面内质网所占比例要远大于光面内质网。2.各种细胞器的结构和功能内质网的功能：蛋白质的合成与转运（粗面内质网）；蛋白质的加工（如糖基化、羟基化、酰基化、 二硫键形成）；脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）；解毒作用（滑面内质网
13、上有分解毒物的酶）。高尔基体作用： 1.高尔基器的第一个主要功能是为细胞 提供一个内部的运输系统 2.高尔基体的第二个重要功能是能合成 和运输多糖 3.第三个方面就是糖基化作用（最主要的是O-连接糖基化 ） 4.参与形成植物细胞壁和溶酶体 5.关于高尔基体的发生，倾向于认为它是由内质网转变来 的。n溶酶体为C. de Duve与B. Novikoff 1955年首次发现。n是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器， 其主要功能是进行细胞内消化。n酸性磷酸酶是标志酶。n膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。n膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解溶酶体A、初级溶酶体：没有
14、活性的PH 5 B、次级溶酶体：正在进行或完成消化作用的溶酶体 C、残体：表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质 微体过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody)，是由单层膜 围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。液泡n在植物细胞中有大小不同的液泡。成熟的植物细 胞有一个很大的中央液泡，可能占细胞体积的90% ，它是由许多小液泡合并成的。动物细胞中的液泡 较小，差别也不显著。n液泡由一层单位膜围成。其中主要成分是水。不 同种类细胞的液泡中含有不同的物质，如无机盐、 糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等 。n花色主要由类黄酮、类胡萝卜素和甜菜色素三大类色素 决定,这
15、些色素一般存在于液泡中。其中,类黄酮色素中的 花色素对花色形成起主要作用,控制着花的粉红色、红色 、紫罗兰色和蓝色。 细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包 绕形成的细胞器或细胞结构。主要包括核膜、内质网和高尔基复 合体三大部分。质膜、溶酶体和分泌泡均可看作是它的衍生物。 而线粒体和叶绿体虽然也是由膜构成的细胞器，但它们含有自身 的DNA，其功能活动和装配要受到核DNA和其自身DNA的共同 调控，是一类半自主性的细胞器；而内膜系统则不含有DNA，其 功能活动和装配完全要受到核DNA控制。此外，各种内膜之间可 通过出芽和融合的方式进行交流，而线粒体和叶绿体不参加这种 方式的交流。
16、因此，线粒体和叶绿体不属于内膜系统。内膜系统是真核细胞完成各种复杂生命活动所必须的基 本结构。也是不同于原核细胞的重要特征。真核细胞中，内膜系 统大体上可把细胞质分隔为两大区域，即为内膜系统所包围的腔 区和细胞质基质区，因而也使每一层膜的两个面又有腔面和胞质 面之分。内膜系统中的各种成分又分为更加精细的区域，从而使 细胞质出现了高度分区化。线粒体 线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，14种蛋白质，含孔蛋白(porin) ，通透性较高 内膜标记酶为细胞色素氧化酶，含有21种蛋白质 间隙标记酶为腺苷酸激酶 线粒体基质的标记酶为苹果酸脱氢酶。 线粒体内、外膜上脂类与蛋白质的比值不同，内膜为0.3：1而外膜 为1：1 线粒体的功能：进行氧化磷酸化，合成ATP （分解丙酮酸）半自主性细胞器：线粒体的增殖：由原来的线粒体分裂或出芽而来。 G2
