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1、第二章 细胞和生物膜第二章 细胞和生物膜2.1 细胞是生物体的基本结构单元细胞是生物体的基本结构单元 2.1.1 细胞的分类和结构细胞的分类和结构 2.1.2 细胞是生物分子发生化学变化的场所细胞是生物分子发生化学变化的场所2.2 生物膜生物膜 2.2.1 生物膜的组成和结构生物膜的组成和结构 2.2.2 生物膜的功能生物膜的功能 2.2.3 生物膜的模拟生物膜的模拟人工膜人工膜2.1 细胞是生物体的基本结构单元Cells are the structural and functional units of all living organisms. The smallest organism
2、s consist of single cells and are microscopic, whereas larger organisms are multicellular. The human body contains at least 1014 cells. Unicellular organisms are found in great variety throughout virtually every environment from Antarctica to hot springs to the inner recesses of larger organisms. Mu
3、lticellular organisms contain many different types of cells, which vary in size, shape, and specialized function. Yet no matter how large and complex the organism, each of its cells retains some individuality and independence. 显微镜的发明显微镜的发明(Hooke)细胞是生物体进细胞是生物体进行代谢、能量转行代谢、能量转换、遗传以及其换、遗传以及其它生理活动的基它生理活动
4、的基本场所。本场所。细胞的大小细胞的形状细胞的形状多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体细胞的形状多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在的结构和自身表面张力，以及外部的机等。由于细胞内在的结构和自身表面张力，以及外部的机械压力，各种细胞总是保持自己的一定形状。械压力，各种细胞总是保持自己的一定形状。细胞的形状和功能之间有密切关系。细胞的形状和功能之间有密切关系。神经细胞会伸展几米，这是因为伸长的神经细胞有利于传神经细胞会伸展几米，这是因为伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息。导外界的刺激信息。高大的树木为什么能郁郁葱葱，这是因为植物内的导管、高大的树木为什么能郁郁葱葱，这
5、是因为植物内的导管、筛管细胞是管状的，有利于水分和营养的运输。筛管细胞是管状的，有利于水分和营养的运输。2.1.1 细胞的分类和结构原核细胞原核细胞(Prokaryote cell) 原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜（质膜），内部为细胞原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜（质膜），内部为细胞质。细胞质的结构非常简单，没有明显的细胞器（由封闭的质。细胞质的结构非常简单，没有明显的细胞器（由封闭的生物膜包裹的固体质粒），只有原始的细胞核（无核膜和核生物膜包裹的固体质粒），只有原始的细胞核（无核膜和核仁）和其它一些核糖核蛋白体等。仁）和其它一些核糖核蛋白体等。 细菌和蓝藻属于原核细胞。细菌和蓝藻属于原核细胞
6、。 真核细胞真核细胞(Eukaryote cell) 真核细胞的外层为细胞膜（植物细胞还有一层细胞壁），真核细胞的外层为细胞膜（植物细胞还有一层细胞壁），内部为细胞质。细胞质的结构非常复杂，含有许多细胞器。内部为细胞质。细胞质的结构非常复杂，含有许多细胞器。主要有：细胞核、线粒体、核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶主要有：细胞核、线粒体、核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶体等。植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡等。各个细胞体等。植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡等。各个细胞器具有不同的生物功能，它们之间的协调运作，使细胞内的器具有不同的生物功能，它们之间的协调运作，使细胞内的代谢和各种生理活动能够有条不紊
7、地进行。代谢和各种生理活动能够有条不紊地进行。 真核细胞是高等植物和动物的基本组织单位。真核细胞是高等植物和动物的基本组织单位。原核细胞(Prokaryote cell)结构某些原核细胞的形状某些原核细胞的形状原核细胞(Prokaryote cell)结构鞭毛鞭毛核糖体核糖体纤毛纤毛细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜荚膜荚膜类核类核细胞质细胞质大肠杆菌大肠杆菌Escherichia coli(E. coli) one of the best studied of all living organismsE. colicells are 0.5 m diameter, 1.5 m long动物细胞结构微绒
8、毛微绒毛光面内光面内质网质网线粒体线粒体粗面内粗面内质网质网高尔基体高尔基体微丝微丝中心体中心体细胞核细胞核核糖体核糖体溶酶体溶酶体细胞细胞质膜质膜植物细胞结构光面内光面内质网质网粗面内粗面内质网质网高尔基体高尔基体线粒体线粒体细胞核细胞核核仁核仁细胞壁细胞壁细胞质细胞质液泡液泡叶绿体叶绿体2.1.2 细胞是生物分子发生化学变化的场所细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞器细胞器生命现象中的许多重要过程，例如细胞的进化，生命现象中的许多重要过程，例如细胞的进化，遗传信息的传递，生物的生殖、发育和衰老，物质的遗传信息的传递，生物的生殖、发育和衰老，物质的代谢和调节，能量的产生和转换，激素的作用机制，代谢和
9、调节，能量的产生和转换，激素的作用机制，神经的信息传递等过程都与生物膜和细胞器功能密切神经的信息传递等过程都与生物膜和细胞器功能密切相关。相关。细胞膜Cell membrane细胞膜是真核细胞表层的一层薄膜，是活细胞的重要组成细胞膜是真核细胞表层的一层薄膜，是活细胞的重要组成部分。部分。它具有保护细胞、进行物质交换、传递信息、能量转换、它具有保护细胞、进行物质交换、传递信息、能量转换、运动和免疫等生理功能。运动和免疫等生理功能。细胞质cell plasma细胞质是非常复杂的生物胶体。细胞质是非常复杂的生物胶体。细胞质所含的有形物质为各种细胞质所含的有形物质为各种细胞器细胞器，细胞器之间为胞液。
10、，细胞器之间为胞液。细胞细胞胞液胞液主要由酶、激素、脂类、糖类以及多种无机盐和主要由酶、激素、脂类、糖类以及多种无机盐和水组成。胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系的介质。水组成。胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系的介质。细胞器细胞质内含有一些具有独立形态的结构，称为细胞质内含有一些具有独立形态的结构，称为细胞器。细胞器。细胞器通过膜（细胞内膜）与周围环境分开，具有特定的细胞器通过膜（细胞内膜）与周围环境分开，具有特定的生理功能。生理功能。（1） 细胞核细胞核 cell nucleus （2） 线粒体线粒体 mitochondrion （3） 核糖核蛋白体核糖核蛋白体 ribosomes （4）
11、 内质网内质网（5） 高尔基体高尔基体 Golgi（6） 溶酶体溶酶体 Lysosomes （7） 叶绿体叶绿体 Chloroplast 细胞核cell nucleus原核细胞的原始核无核膜和核仁，没有固定的形状，只有原核细胞的原始核无核膜和核仁，没有固定的形状，只有一个含有一个含有DNA遗传信息的区域。遗传信息的区域。 真核细胞含有固定形状的细胞核，它有核膜、核仁和组蛋真核细胞含有固定形状的细胞核，它有核膜、核仁和组蛋白等，主要成分是白等，主要成分是DNA、 RNA和有关的合成酶。和有关的合成酶。 细胞核具有遗传信息的存储、复制和转录等功能。细胞核具有遗传信息的存储、复制和转录等功能。 线粒
12、体mitochondrion 线粒体是进行生物代谢和能量转换最重要的场所。线粒体是进行生物代谢和能量转换最重要的场所。v原核细胞不含线粒体，大多数真核细胞含有线粒体。原核细胞不含线粒体，大多数真核细胞含有线粒体。v线粒体为棒状小粒，由内外膜和基质组成。线粒体为棒状小粒，由内外膜和基质组成。 外膜外膜包围着内膜，内膜部分曲折伸入基质使内外膜之间形成包围着内膜，内膜部分曲折伸入基质使内外膜之间形成孔穴。孔穴。 内膜内膜为半透膜，只有部分小分子物质可以通过。外膜通透性为半透膜，只有部分小分子物质可以通过。外膜通透性较大，分子量小于一万的分子都可以通过。较大，分子量小于一万的分子都可以通过。核糖核蛋白
13、体ribosomesv核糖核蛋白体又称为核糖体，由核糖核酸与多种结合蛋白核糖核蛋白体又称为核糖体，由核糖核酸与多种结合蛋白构成。构成。v是蛋白质生物合成的主要场所是蛋白质生物合成的主要场所内质网 endoplasmic reticulum内质网是由细胞膜引伸形成的小管和小胞构成的网状结构。内质网是由细胞膜引伸形成的小管和小胞构成的网状结构。原核细胞无内质网，而所有的真核细胞都有内质网。不同细原核细胞无内质网，而所有的真核细胞都有内质网。不同细胞的内质网的大小、形状和数目都不相同。胞的内质网的大小、形状和数目都不相同。分为粗面内质网和滑面内质网。分为粗面内质网和滑面内质网。内质网上含有多种重要酶
14、系，参与有关蛋白质、甘油酯和磷内质网上含有多种重要酶系，参与有关蛋白质、甘油酯和磷脂的合成及解毒等。脂的合成及解毒等。高尔基体Golgiv高尔基体是真核细胞内一种由网状小管或泡组成的复杂结构。高尔基体是真核细胞内一种由网状小管或泡组成的复杂结构。v其功能与细胞内物质的转运和细胞膜更新有关其功能与细胞内物质的转运和细胞膜更新有关 高尔基体Golgi培养的上皮细胞中高尔基体的分布（高尔基体为红色，核为绿色）培养的上皮细胞中高尔基体的分布（高尔基体为红色，核为绿色） 溶酶体 Lysosomesv溶酶体是由溶酶体是由30-40种水解酶和膜基质组成的一种细胞器。种水解酶和膜基质组成的一种细胞器。v溶酶体主要含有溶酶体主要含有RNA水解酶、水解酶、DNA水解酶、蛋白酶、酸水解酶、蛋白酶、酸性糖苷酶、酸性磷酸酯酶、脂酶和磷脂酶等。性糖苷酶、酸性磷酸酯酶、脂酶和磷脂酶等。v溶酶体是细胞内代谢物质的分解、清除的主要场所。溶酶体是细胞内代谢物质的分解、清除的主要场所。 叶绿体 Chloroplastv叶绿体存在于绿色植物和藻类的细胞中。叶绿体存在于绿色植物和藻类的细胞中。v叶绿体主要含有叶绿素，是进行光合作用的场所。叶绿体主要含有叶绿素，是进行光合作用的场所。
