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1、主要内容: 1、细胞的形态和类型 2、真核细胞的结构和功能 3、细胞的增殖 4、细胞的生长与分化,第二章 细胞的基本结构和功能,基本要求： （1）掌握真核细胞与原核细胞以及古细胞的区别； （2）掌握生物膜的概念和组成； （3）理解真核细胞中各细胞器的结构与功能； （4）掌握细胞增殖与细胞周期；细胞有丝分裂增殖的过程； （5）理解细胞周期各时相得主要事件； （6）了解细胞增殖调控的基本原理； （7）了解细胞的生长与分化。,第一节 细胞的形态和类型,一、细胞概述,1、 细胞的发现 1665年，英国罗伯特虎克(Robert Hooke)发现细胞,软木塞，死的细胞壁，命名细胞(Cell)。 1674年
2、，荷兰学者列文虎克（A V Leeuwenhoek)G观察到完整的活细胞。 1838年，德国植物学家施莱登（Schleiden，M. J.）指出细胞是一切植物结构的基本单位。 1839年，德国动物学家施旺(Schwann, T.)指出动物和植物结构的基本单位都是细胞。,2、细胞学说,19 世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出： 细胞是植物体和动物体的基本结构单位。标志着细胞学说的诞生。 （1）细胞是有机体，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。 细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一。,3 、细胞
3、的基本概念,细胞是什么？ 细胞是生命活动的基本单位 细胞是物质、能量和信息过程结合的综合体 细胞是生物形态结构、生理功能和生长发育、遗传的基本单位 研究细胞分整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，我们主要从亚显微水平讲解细胞的亚显微结构（电子显微镜下）。,二、 细胞的数量、大小和形态,细胞的数量 单细胞生物仅一个细胞，大小与细胞体积成正比。 多细胞生物的细胞数量一般与生物体个体 大小有关， 个体越大细胞数目越多。 如：新生儿约有21012 个 成年人约有1014 个,1、细胞的大小及其分析,人眼、光学显微镜的分辨力分别为 0.1mm、0.2m. 各类细胞直径的比较,2、细胞的形态,植物气孔保
4、卫细胞,三、细胞类型,根据细胞的进化程度和结构复杂程度，细胞可划分为原核细胞和核真核细胞 古核细胞：在极端环境（高盐、高温）环境下生活的有着与原核生物和真核生物不一样结构特点的生物的细胞。,生物,非细胞结构：病毒（如：噬菌体、SARS）,细胞结构,原核 细胞,支原体 衣原体 细菌 蓝藻 放线菌,真核 细胞,原核 生物,如,葡萄球菌 破伤风杆菌 乳酸菌 大肠杆菌 肺炎双球菌 结核杆菌,细胞和非细胞形态的生物,真核生物,原生动物（如：草履虫、变形虫、疟原虫） 藻类植物（水绵、衣藻等） 植物 苔藓植物 蕨类植物 种子植物 真菌（如：酵母菌、食用菌、霉菌） 多细胞动物,(一)、原核细胞,遗传的信息量小
5、，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,（二）真核细胞,真核细胞包括单细胞生物（如酵母菌）、植物和动物 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统：染色质、核仁、核糖体。 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。,真核细胞可分为三个系统： 生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等。 遗传信息表达系统（颗粒纤维系统）：染色质、核仁、核糖体。 细胞骨架系统
6、：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。,原核细胞与真核细胞的区别,原核细胞 真核细胞 细胞大小 很小（1-10微米） 较大（10-100微米） 细胞核 无核膜（称“类核”） 有核膜 遗传系统 DNA不与蛋白质结合 DNA与蛋白质结合 只有一条DNA染色质 有二条以上染色体 细胞器 无 有 细胞骨架 无 有 核糖体 70S 80S 核外DNA 裸露的质粒DNA 线粒体DNA ，叶绿 - 体DNA,动物细胞与植物细胞的比较,细胞壁（cell wall) 叶绿体（chloroplast) 大液泡（vacuole) 胞间连丝（plasmodesmata),植物特有的结构,细胞 动物细胞 植物细胞 线粒体
7、 乙醛酸循环体 核糖体 内质网 高尔基体,中心体 （低等植物）,细胞壁 叶绿体 液泡 胞间连丝,动物细胞与植物细胞比较,（三） 古核细胞,古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古 古核生物的结构 核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。 具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白； 还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似
8、于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。,第二节、真核细胞的结构和功能,一、生物膜 生物膜是指位于生物细胞上和细胞内部的膜结构，包括质膜和细胞内膜 （一）质膜和细胞内膜,（cell membrane),使细胞具有相对独立和稳定的内环境； 是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”。,细胞膜,概念：,是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane).,功能：,除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。它们共同构成真核细胞的内膜系统。,细胞内膜,（endomembrane）,概念：,任何生物膜在电镜下都
9、呈现“暗明暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。,生物膜,细 胞 膜,细胞内膜,生物膜(biomembrane）,细胞膜,细胞质,细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；,(二)、生物膜的分子结构模型,生物膜结构描述的历史回顾:,1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。,迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在“脂双分子层”这一基础之上的。,1899年，Overton 曾用各种化学物质对卵细胞进行选择性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物
10、质更容易通过细胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。,1.片层结构模型,1935年,Danielli和Davson,发现细胞膜的表面张力显著低于油-水界面的表面张力,因此认为,细胞膜中除含有脂类外，还含有蛋白质,故提出了片层结构模型.,蛋白质,脂双分子层,夹层学说,（球状）,（球状）,（双分子层）,“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板结构,2.单位膜模型,蛋白质：单层肽链 折叠结构,脂双层,细胞膜,细胞质,1959年, Robertson 利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”的结构模型称为单位膜模型。,暗,明,暗,此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈
11、- 折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。,2.0nm,3.5nm,2.0nm,3. 液态镶嵌模型,1. 流动的脂双分子层 构成生物膜的连续主体。,2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。,脂双分子层,极性头部,疏水尾部,内在膜蛋白,外在膜蛋白,1972年，Singer和Nicolson总结提出，其主要论点是：,评价： 液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受，但也有不足之处：如忽视了膜的各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用。,3.强调了膜的流动性 和不对称性。,流动镶嵌模型,蛋白质,糖链,脂双分子层,(三）、脂质双层膜的特点,（1）
12、生物膜膜组分的不对称性分布：保证膜电荷数量的差异和膜的流动性，与膜蛋白的定向分布及其功能发挥有密切的关系 （2）生物膜膜脂的运动性 表现正常的生物学功能有十分重要的意义。 膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。 膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散 （3）生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水力和范德华力,二、细胞壁,细胞壁(cell wall)是植物细胞外围的一层壁，具一定弹性和硬度，界定细胞形状和大小。,（一）细胞壁的组成 1、细胞壁的结构 典型的细胞壁是由胞间层(intercellular layer)、初生壁(primary wall)以及次生壁(secondary wall
13、)组成，其中次生壁由次生壁外层S1； 次生壁中层S2 ； 次生壁内层S3组成,S1 次生壁外层； S2 次生壁中层； S3 次生壁内层； CW1 初生壁； ML 胞间层,2、细胞壁的化学组成,构成细胞壁的成分中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等。细胞壁中的多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶类，它们是由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等聚合而成。次生细胞壁中还有大量木质素。,三、细胞质及其内含物,细胞质：是指存在于质膜与核被摸之间的原生质，包括细胞器和细胞质基质,（一）、细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix）,在真核细胞，细胞质膜以内、核
14、以外的部分称为细胞质。细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。,1、细胞质基质的涵义, 基本概念： 用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学 家多称之为胞质溶胶。 主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。 主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系； 通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。, 完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等 蛋白质的分选与运输 与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等 蛋白
15、质的修饰、蛋白质选择性的降解 蛋白质的修饰 控制蛋白质的寿命 降解变性和错误折叠的蛋白质 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象,2、细胞质基质的功能,2 细胞骨架,在电子显微镜下，细胞质基质并不是均一的溶胶结构，其中还含有微丝（microfilament）、微管(microtubule)和中间纤维(intermiediate filament)组成的细胞骨架结构。 分布与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结构，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。支架、运输、运动系统。 蛋白纤维： 微管 微丝 中间纤维,（1）微 管,， 球状微管蛋白组 成中空管，直径 25nm 功能： 维持细胞形态 细胞器定位 胞内物质运输 鞭毛、纤毛、染色体 运动 中心粒,（2）微 丝,肌动蛋白组成 的微丝，直径 7 nm 功能： 维持细胞形态 细胞分裂 肌肉收缩,（3）中间丝（纤维）,多种蛋白组成 直径 10nm 细胞中含量丰富 功能： 承受机械压力,
