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1、奥赛课件细胞的结构与功neng第一页，共五十一页。细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位。细胞是有机体生长与发育的基础。细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性。没有细胞就没有完整的生命没有细胞就没有完整的生命一、一、 细胞的基本概念细胞的基本概念 第二页，共五十一页。细胞必定具备的物质结构细胞必定具备的物质结构1、细胞膜、细胞膜2、遗传系统、遗传系统 所有的细胞都含有两种核酸：所有的细胞都含有两种核酸：DNA和和RNA 3、核糖体、核糖体 4、酶系统、酶系统第三页，共
2、五十一页。二、细胞膜与细胞表面二、细胞膜与细胞表面 19351935年年DanielliDanielli和和DavsonDavson提出三夹板模型。提出三夹板模型。“蛋白质蛋白质- -脂类脂类- -蛋白质蛋白质” ” 19591959年提出了修正模型，认为膜上还具有贯年提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。( (一一) )细胞膜的结构模型细胞膜的结构模型19251925年年GorterGorter等人提出质膜由双层脂分子构等人提出质膜由双层脂分子构成。成。认为极性分子不能通过。认为极性分子不能通过。第五页，共五十一页。197
3、21972年年SingerSinger和和 NicolsonNicolson根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出流动镶嵌模型。提出流动镶嵌模型。主要强调：主要强调：膜的流动性；膜的流动性；膜蛋白的分布不对称性。膜蛋白的分布不对称性。19591959年年RobertsonRobertson提出单位膜模型。他用提出单位膜模型。他用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗显示暗- -明明- -暗三层结构，厚约暗三层结构，厚约7.5nm7.5nm。由厚约由厚约3.5nm3.5nm的双层脂分子和内外表面的双层脂分子
4、和内外表面各厚约各厚约2nm2nm的蛋白质构成。的蛋白质构成。把膜的结构描绘成静止的、不变的。把膜的结构描绘成静止的、不变的。第六页，共五十一页。流动镶嵌模型的特点流动镶嵌模型的特点组成成分：主要组成成分为脂类和蛋白质，还含有少量的糖类。组成成分：主要组成成分为脂类和蛋白质，还含有少量的糖类。不对称性：蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整不对称性：蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层，表现出分布的不对称性。个脂双层，表现出分布的不对称性。流动性：流动性： 膜蛋白和膜脂可作各向运动。膜蛋白和膜脂可作各向运动。1 侧向扩散运动侧向扩散运动 2 旋转运动旋转运动 3 摆动
5、运动摆动运动 4 伸缩震荡运动伸缩震荡运动5 翻转运动翻转运动 6 旋转异构化运动旋转异构化运动第七页，共五十一页。 膜脂的运动方式主要有侧向扩散、旋转运动、左右摆动以及膜脂的运动方式主要有侧向扩散、旋转运动、左右摆动以及翻转运动等。翻转运动等。 不饱和脂肪酸越多，脂肪酸链越短，膜脂流动性越大不饱和脂肪酸越多，脂肪酸链越短，膜脂流动性越大 ；温度下降，膜脂的流动性减弱；胆固醇含量的增加，可增加温度下降，膜脂的流动性减弱；胆固醇含量的增加，可增加膜脂的有序性，降低膜脂的流动性。卵磷脂与鞘磷脂的比值膜脂的有序性，降低膜脂的流动性。卵磷脂与鞘磷脂的比值越高，膜脂的流动性越大越高，膜脂的流动性越大 膜
6、蛋白质分子的运动分为侧向扩散和旋转运动膜蛋白质分子的运动分为侧向扩散和旋转运动 可用荧光标记技术检测膜可用荧光标记技术检测膜蛋白的流动性。蛋白的流动性。(1)膜的流动性膜的流动性 ：第八页，共五十一页。（2）膜的不对称性：膜脂、膜蛋白及糖类的不对称性）膜的不对称性：膜脂、膜蛋白及糖类的不对称性 第九页，共五十一页。 占占50 以上：磷脂具有一个极性头和两个由脂以上：磷脂具有一个极性头和两个由脂肪酸链形成的非极性尾；脂肪酸碳链为偶数；既含肪酸链形成的非极性尾；脂肪酸碳链为偶数；既含饱和脂肪酸又含不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸又含不饱和脂肪酸。 胆固醇只存在于动物细胞、酵母菌、支原体；胆固醇只存在于动物
7、细胞、酵母菌、支原体；细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞膜中一般没有胆细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞膜中一般没有胆固醇；助于增加膜的稳定性，可调节膜的流动性，固醇；助于增加膜的稳定性，可调节膜的流动性，使膜的流动性不至于在温度降低时而下降使膜的流动性不至于在温度降低时而下降( (二二) )细胞膜的细胞膜的基本组成成分基本组成成分1.1.膜脂膜脂 ：磷脂、胆固醇和糖脂：磷脂、胆固醇和糖脂第十页，共五十一页。2.膜蛋白：膜蛋白：外在膜蛋白（或称外周膜蛋白）和内在膜蛋白（或称整合膜蛋白）外在膜蛋白（或称外周膜蛋白）和内在膜蛋白（或称整合膜蛋白）TransportersLinkersReceptorsEn
8、zymes（膜蛋白有多种功能）（膜蛋白有多种功能）（运输）（运输）（连接）（连接）（受体）（受体）（酶）（酶）第十一页，共五十一页。与膜脂、膜蛋白以共价键形成的糖脂或糖与膜脂、膜蛋白以共价键形成的糖脂或糖蛋白，与细胞识别有关蛋白，与细胞识别有关 3.膜糖类：膜糖类：第十二页，共五十一页。 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; ; 选选择择性性的的物物质质运运输输, ,包包括括代代谢谢底底物物的的输输入入与与代代谢谢产产物物的的排排出出, ,其其中伴随着能量的传递中伴随着能量的传递; ; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连
9、接; ; 提供细胞识别位点提供细胞识别位点, ,并完成细胞内外信息跨膜传递并完成细胞内外信息跨膜传递; ; 为多种酶提供结合位点为多种酶提供结合位点, ,使酶促反应高效而有序地进行；使酶促反应高效而有序地进行； 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。( (三三) )细胞膜的生物学功能细胞膜的生物学功能第十三页，共五十一页。被动运输被动运输(passive transport)主动运输主动运输(active transport)穿膜运输穿膜运输1.1.细胞膜与物质的跨膜运输细胞膜与物质的跨膜运输吞噬吞噬(phagocytosis)胞饮胞饮(pin
10、ocytosis)胞吞胞吞(endocytosis)膜泡运输膜泡运输胞吐胞吐(exocytosis)第十四页，共五十一页。被动运输被动运输什么是被动运输什么是被动运输：通通过过自自由由扩扩散散或或协协助助扩扩散散，使使物物质质顺顺着着浓浓度度梯梯度度（或或电电化化学学梯梯度度），由由高高浓浓度度向向低低浓浓度度运运动动，运运动动的的动动力力来来自自浓浓度度梯梯度度，不不需需要要由由细细胞胞提提供供代代谢谢能能量量，这种跨膜转运方式称被动运输。这种跨膜转运方式称被动运输。 类型：简单扩散类型：简单扩散、协助扩散、协助扩散 协助扩散特征：速率高；最大转运速率；需膜转运蛋白协助扩散特征：速率高；最大
11、转运速率；需膜转运蛋白膜转运蛋白：膜转运蛋白： 载体蛋白载体蛋白通透酶性质；通过构象变化进行物质转运，通透酶性质；通过构象变化进行物质转运， 通通道道蛋蛋白白具具有有离离子子选选择择性性，转转运运速速率率高高；通通过过形形成成亲亲水水通通道道允允许许离离子通过，又叫离子通道，离子通道是门控的；只介导被动运输。子通过，又叫离子通道，离子通道是门控的；只介导被动运输。类型：类型： 电压门通道；配体门通道；电压门通道；配体门通道； 压力激活通道压力激活通道第十五页，共五十一页。载体蛋白载体蛋白通过构象变化进行物质转运，介导被动运输与主动运输。通过构象变化进行物质转运，介导被动运输与主动运输。第十六页
12、，共五十一页。通道蛋白通道蛋白第十七页，共五十一页。主动运输主动运输由载体蛋白所介导的、需要消耗能量、逆浓度梯度或电化学梯度的一种跨膜由载体蛋白所介导的、需要消耗能量、逆浓度梯度或电化学梯度的一种跨膜运输方式称为主动运输。根据能量来源不同分为运输方式称为主动运输。根据能量来源不同分为ATP直接提供能量和间接提供直接提供能量和间接提供能量。能量。由由ATP直接提供能量的主动运输直接提供能量的主动运输钠钾泵（钠钾泵（Na+-K+-ATP酶）酶）钙泵（钙泵（Ca2+-ATP酶）酶）质子泵：质子泵：P-型质子泵、型质子泵、V-型质子泵、型质子泵、H+-ATP酶酶 由由ATP间接提供能量的主动运输间接提
13、供能量的主动运输协同运输协同运输 由由Na+-K+泵（或泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用，靠间接消耗泵）与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP 所完成的主动运输方式，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖。所完成的主动运输方式，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖。 分为共运输和对向运输。分为共运输和对向运输。第十八页，共五十一页。维持细胞的渗透性，保持细胞的形态；维持细胞的渗透性，保持细胞的形态；维持低维持低Na+高高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。的细胞内环境，维持细胞的静息电位。每消耗每消耗1个个ATP分子，可使细胞内减少分子，可使细胞内减少3个个Na+并增加并增加2个个K+ 。Na+-K+泵的作用泵的作用
14、 第十九页，共五十一页。钙钙 泵泵 即即CaCa2+泵，分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜、动物肌肉细泵，分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜、动物肌肉细胞肌质网膜上，是由胞肌质网膜上，是由10001000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白。个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白。 它是它是CaCa2+激活的激活的ATPATP酶，每水解一个酶，每水解一个ATPATP转运两个转运两个CaCa2+到细胞外，形成钙离到细胞外，形成钙离子梯度。子梯度。 通常细胞质游离通常细胞质游离CaCa2+浓度很低，约浓度很低，约1010-71010-8摩尔摩尔/ /升，细胞间液升，细胞间液CaCa2
15、+浓度浓度较高，约较高，约510510-3摩尔摩尔/ /升。升。 胞外的胞外的CaCa2+即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离CaCa2+浓度显著变化，浓度显著变化，导致一系列生理反应。钙流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此导致一系列生理反应。钙流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此CaCa2+是一种十分重要的信号物质。是一种十分重要的信号物质。 线粒体内腔、肌质网、内质网样囊腔中含高浓度的线粒体内腔、肌质网、内质网样囊腔中含高浓度的CaCa2+，浓度大于，浓度大于1010-5摩尔摩尔/ /升，名为升，名为“钙库钙库”。在一定的信号作用下。在一定的信号作用下C
16、aCa2+从钙库释放到细胞质，调节从钙库释放到细胞质，调节细胞运动、肌肉收缩、生长、分化等诸多生理功能。细胞运动、肌肉收缩、生长、分化等诸多生理功能。 第二十页，共五十一页。钙钙 泵泵第二十一页，共五十一页。质子泵质子泵P型质子泵：型质子泵： V型质子泵型质子泵 存在生物：真核生物的细胞膜存在生物：真核生物的细胞膜 特点：转运H+过程涉及磷酸化和去磷酸化 存在生物：动物细胞溶酶体膜和植物细胞液胞膜存在生物：动物细胞溶酶体膜和植物细胞液胞膜 特点：转运H+过程不形成磷酸化中间体 功能：保持细胞质基质内中性PH和细胞器内的酸性PH 是由许多亚基构成的管状结构，H+ +沿浓度梯度运动，所释放的能量与ATP合成耦联起来，所以也叫也叫ATPATP合酶合酶 H+ +-ATP酶酶第二十二页，共五十一页。不不是是由由ATP提提供供能能量量，而而是是借借其其他他物物质质的的浓浓度度梯梯度度为为动动力力来来进行的。进行的。 分类：同向协同运输分类：同向协同运输 反向协同运输反向协同运输由由ATP间接提供能量的主动运输间接提供能量的主动运输协同运输协同运输 (耗能耗能与协助扩散对比与协助扩散对比)动物细胞中
