细胞结构与细胞通讯.ppt

第三章第三章 细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯一一、细胞的基本形态结构与功能、细胞的基本形态结构与功能二二、生物膜、生物膜流动镶嵌模型流动镶嵌模型三三、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运四四、细胞通讯、细胞通讯1可编辑版一、细胞的基本形态结构与功能一、细胞的基本形态结构与功能(一一)细胞概述细胞概述 细胞的发现、细胞学说、细胞的发现、细胞学说、细胞的基本概念、细胞的基本概念、细胞的数量、大小和形态、细胞的数量、大小和形态、原核细胞、真核原核细胞、真核 细胞、细胞、动物细胞与植物细胞的比较、细胞的动物细胞与植物细胞的比较、细胞的基本共性基本共性(二二)细胞的基本形态结构与功能细胞的基本形态结构与功能 细胞核、细胞内膜系统、细胞骨架细胞核、细胞内膜系统、细胞骨架2可编辑版(一一)细胞概述细胞概述1.1 细胞的发现细胞的发现1665年，英国罗伯特虎克年，英国罗伯特虎克(Robert Hooke)发现细胞，发现细胞，软木塞，软木塞，死的细胞壁死的细胞壁，命名细胞，命名细胞(Cell)。1674年，荷兰学者列文虎克年，荷兰学者列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)观察到完整的观察到完整的活细胞活细胞。1838年，德国植物学家施莱登年，德国植物学家施莱登(M.J.Schleidem)指出指出细胞是一切细胞是一切植物植物结构的基本单位。结构的基本单位。1839年，德国动物学家施旺年，德国动物学家施旺(T.Schwann)指出指出动物动物组织的基本单位都是细胞。组织的基本单位都是细胞。3可编辑版1.2、细胞学说、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世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：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。细胞学说的诞生。（1）细胞是有机体细胞是有机体，是所有动、植物的基本结构单位，是所有动、植物的基本结构单位；（2）每个细胞相对独立，）每个细胞相对独立，既有它自己的生命，又对与其他细既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用胞共同组成的整体的生命起作用；（3）新细胞由老细胞繁殖产生。）新细胞由老细胞繁殖产生。细胞学说被认为是细胞学说被认为是19世纪世纪自然科学的自然科学的重大发现重大发现之一。之一。4可编辑版1.3 细胞的基本概念细胞的基本概念 细胞是什么？细胞是什么？细胞细胞是生命活动的基本单位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。传的基本单位。研究细胞分整体水平、研究细胞分整体水平、亚显微水平亚显微水平、分子水平、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）。亚显微结构（电子显微镜下）。5可编辑版1.4 细胞的数量、大小和形态细胞的数量、大小和形态细胞的数量细胞的数量 单细胞生物仅一个细胞，大小与细胞体积成正单细胞生物仅一个细胞，大小与细胞体积成正比。比。多细胞生物的细胞数量一般与生物体个体多细胞生物的细胞数量一般与生物体个体 大小有关，大小有关，个体越大细胞数目越多。个体越大细胞数目越多。如：如：新生儿约有新生儿约有21012 个个 成年人约有成年人约有1014 个个6可编辑版细胞的大小及其分析细胞的大小及其分析 人眼、光学显微镜的分辨力分别为人眼、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各类细胞直径的比较 细胞类型细胞类型 直径大小（直径大小（m）支原体细胞支原体细胞细菌细胞细菌细胞动植物细胞动植物细胞原生生物细胞原生生物细胞 0.1-0.31-210-50数百到数千数百到数千 鸵鸟蛋的蛋黄：鸵鸟蛋的蛋黄：170mm*135mm7可编辑版细胞的形态细胞的形态8可编辑版1.5 原核细胞原核细胞（遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状个环状DNADNA构成构成细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门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结构与功能的细胞器和细胞核膜“拟核区拟核区”荚膜荚膜菌毛菌毛9可编辑版1.6 真核细胞真核细胞l以脂质及蛋白质成分为基础的以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构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、细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等；高尔基体等；l以核酸（以核酸（DNA或或RNA）与蛋白质为主要成分的）与蛋白质为主要成分的遗遗传信息表达系统传信息表达系统：染色质、核仁、核糖体；：染色质、核仁、核糖体；l 由特异蛋白分子装配构成的由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统细胞骨架系统：微管、：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。微丝、中间纤维、细胞核骨架。10可编辑版原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小 很小（很小（1-10微米）微米）较大（较大（10-100微米）微米）细胞核细胞核无核膜（称无核膜（称“拟核区拟核区”）有核膜有核膜遗传系统遗传系统 DNA不与蛋白质结合不与蛋白质结合 DNA与蛋白质结合与蛋白质结合 只有一条只有一条DNA染色质染色质 有二条以上染色体有二条以上染色体细胞器细胞器 无无 有有细胞骨架细胞骨架 无无 有有核糖体核糖体 70S 80S核外核外DNA 裸露的质粒裸露的质粒DNA 线粒体线粒体DNA,叶绿体叶绿体DNA11可编辑版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1.7 动物细胞与植物细胞的比较动物细胞与植物细胞的比较细胞壁（细胞壁（cell wall)cell wall)叶绿体（叶绿体（chloroplast)chloroplast)大液泡（大液泡（vacuole)vacuole)胞间连丝（胞间连丝（plasmodesmata)plasmodesmata)12可编辑版 动物细胞动物细胞 植物细胞植物细胞 线粒体线粒体 核糖体核糖体 内质网内质网 高尔基体高尔基体 中心体中心体中心体中心体（低等植物）（低等植物）（低等植物）（低等植物）乙醛酸循环体乙醛酸循环体细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体 液泡液泡液泡液泡胞间连丝胞间连丝胞间连丝胞间连丝动物细胞与植物细胞比较动物细胞与植物细胞比较13可编辑版1.8 1.8 细胞的基本共性细胞的基本共性所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌 蛋白质构成的生物膜，即蛋白质构成的生物膜，即细胞膜细胞膜。所有的细胞都含有两种所有的细胞都含有两种核酸核酸：即：即DNADNA与与RNARNA 作为遗传信息复制与转录的载体。作为遗传信息复制与转录的载体。作为蛋白质合成的机器作为蛋白质合成的机器核糖体核糖体，毫无例外地，毫无例外地 存在于一切细胞内。存在于一切细胞内。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂分裂。14可编辑版（二）、细胞的基本形态结构与（二）、细胞的基本形态结构与功能功能细胞的基本结构是由细胞的基本结构是由细胞膜细胞膜、细胞质细胞质和和细胞核细胞核三部分组成。三部分组成。（细胞溶胶（细胞溶胶P30）真核细胞可分为三个系统：真核细胞可分为三个系统：生物膜结构系统生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶：细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等。绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等。遗传信息表达系统遗传信息表达系统（颗粒纤维系统）：染色质、（颗粒纤维系统）：染色质、核仁、核糖体。核仁、核糖体。细胞骨架系统细胞骨架系统：微管、微丝、中间纤维、细胞：微管、微丝、中间纤维、细胞核骨架。核骨架。15可编辑版2.1 细胞核细胞核-真核细胞的控制中心真核细胞的控制中心细胞核是真核细胞核是真核细胞内细胞内最大、最大、最重要最重要的细胞的细胞器器 包含基因，包含基因，是细胞遗传、是细胞遗传、代谢调控的信代谢调控的信息中心息中心核被膜核被膜核被膜核被膜核基质核基质核基质核基质16可编辑版 2.2.1核被膜与核孔复合体核被膜与核孔复合体 核被膜的组成：核被膜的组成：核被膜的组成：核被膜的组成：外核膜外核膜外核膜外核膜 内核膜内核膜内核膜内核膜 核纤层核纤层核纤层核纤层 核孔核孔核孔核孔功能：功能：构成核、质之间的天然选择构成核、质之间的天然选择构成核、质之间的天然选择构成核、质之间的天然选择性屏障性屏障性屏障性屏障避免生命活动的彼此干扰避免生命活动的彼此干扰避免生命活动的彼此干扰避免生命活动的彼此干扰保护保护保护保护DNADNA不受细胞骨架运动不受细胞骨架运动不受细胞骨架运动不受细胞骨架运动 所产生的机械力的损伤所产生的机械力的损伤所产生的机械力的损伤所产生的机械力的损伤 核质之间的物质交换与信息核质之间的物质交换与信息核质之间的物质交换与信息核质之间的物质交换与信息交流交流交流交流17可编辑版核孔复合体核孔复合体(nuclear pore complex)(nuclear pore complex)的组成与功能的组成与功能组成：组成：核孔核孔：30-5030-50种蛋白种蛋白 核纤层核纤层 功能：功能：选择性的主动转运选择性的主动转运 转录产物（转录产物（RNARNA）的输出）的输出亲核蛋白入核亲核蛋白入核核质交换的双向亲水通道核质交换的双向亲水通道 核孔复合体的组成与功能核孔复合体的组成与功能输入蛋白输入蛋白(importin)(importin)输出蛋白输出蛋白(exportin)(exportin)18可编辑版2.2.2 染色质和染色体染色质和染色体染色质染色质的组成：的组成：DNA、组蛋白、少量、组蛋白、少量RNA和其他蛋和其他蛋白白染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的存在形式，由存在形式，由DNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。细胞有丝分裂中期，细胞有丝分裂中期，染色质高度凝缩形成具有特定染色质高度凝缩形成具有特定形态结构的染色体形态结构的染色体。染色质的基本结构染色质的基本结构 核小体核小体（nucleosome）念珠状细纤维念珠状细纤维(10nm)常染色质常染色质：DNADNA长链分子展开的部分（转录活跃）长链分子展开的部分（转录活跃）异染色质异染色质：DNADNA长链分子紧缩盘绕的部分（转录不活跃）长链分子紧缩盘绕的部分（转录不活跃）19可编辑版组蛋白：组蛋白：H2A,H2B,H3,H4H1DNADNA分子长链和连接分子长链和连接DNADNA核小体：核小体：20可编辑版人的染色体人的染色体21可编辑版2.2.3 核核 仁仁:细胞间期核中个或几个浓密的球形小体称为细胞间期核中个或几个浓密的球形小体称为核仁（含蛋白质、核仁（含蛋白质、RNA）形状、大小、和数目因物种和生理状态形状、大小、和数目因物种和生理状态而异而异 功能功能rRNA合成和加工合成和加工核糖体亚基的组装核糖体亚基的组装核仁组织者核仁组织者：含：含rDNArDNA的区域的区域22可编辑版核膜核膜是双层膜，核膜使细胞的核质分开；核孔使细胞的是双层膜，核膜使细胞的核质分开；核孔使细胞的是双层膜，核膜使细胞的核质分开；核孔使细胞的是双层膜，核膜使细胞的核质分开；核孔使细胞的核质之间能进行物质交换核质之间能进行物质交换核质之间能进行物质交换核质之间能进行物质交换.核仁核仁是细胞核中显著的结构，它折光性较强。在细胞有是细胞核中显著的结构，它折光性较强。在细胞有是细胞核中显著的结构，它折光性较强。在细胞有是细胞核中显著的结构，它折光性较强。在细胞有丝分裂过程中核仁呈现丝分裂过程中核仁呈现丝分裂过程中核仁呈现丝分裂过程中核仁呈现周期性的消失和重建。周期性的消失和重建。周期性的消失和重建。周期性的消失和重建。核仁是产生核仁是产生核仁是产生核仁是产生核糖体的细胞器核糖体的细胞器核糖体的细胞器核糖体的细胞器。染色质染色质主要指细胞核内主要指细胞核内主要指细胞核内主要指细胞核内易被碱性染料染成深色的物易被碱性染料染成深色的物易被碱性染料染成深色的物易被碱性染料染成深色的物质质质质。其主要成分是。其主要成分是。其主要成分是。其主要成分是DNADNA和蛋白质和蛋白质和蛋白质和蛋白质。在细胞有丝分裂间期：。在细胞有丝分裂间期：。在细胞有丝分裂间期：。在细胞有丝分裂间期：染色质呈细长丝状且交织成网状，在细胞有丝分裂分裂期，染色质呈细长丝状且交织成网状，在细胞有丝分裂分裂期，染色质呈细长丝状且交织成网状，在细胞有丝分裂分裂期，染色质呈细长丝状且交织成网状，在细胞有丝分裂分裂期，染色质高度缩短成圆柱状或杆状的染色质高度缩短成圆柱状或杆状的染色质高度缩短成圆柱状或杆状的染色质高度缩短成圆柱状或杆状的染色体。染色体。核基质核基质主要成分是蛋白质，是核的骨架为染色质的代谢主要成分是蛋白质，是核的骨架为染色质的代谢主要成分是蛋白质，是核的骨架为染色质的代谢主要成分是蛋白质，是核的骨架为染色质的代谢提供附着场所。提供附着场所。提供附着场所。提供附着场所。23可编辑版2.2 细胞的内膜系统细胞的内膜系统细胞内在结构、功能及发生上相关的，由膜包围形细胞内在结构、功能及发生上相关的，由膜包围形成的细胞器或细胞结构。成的细胞器或细胞结构。细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网、液泡、高尔基体等。质网、液泡、高尔基体等。24可编辑版2.3.1 内质网、核糖体的结构与功能内质网、核糖体的结构与功能内质网的两种基本类型内质网的两种基本类型：囊腔和管道囊腔和管道糙面内质网糙面内质网：核糖体颗粒，核糖体颗粒，糙面内质网糙面内质网合成并运输蛋白质。合成并运输蛋白质。光面内质网光面内质网:与脂类合成和糖类代谢等有与脂类合成和糖类代谢等有关。关。25可编辑版核糖体核糖体细胞质中细胞质中无膜无膜包被的颗粒状结构包被的颗粒状结构 RNA 和蛋白质组成的复合物和蛋白质组成的复合物合成蛋白质的机器（细胞质和细胞核内合成蛋白质的机器（细胞质和细胞核内蛋白）蛋白）存在形式：游离态；结合态（附着于内存在形式：游离态；结合态（附着于内质网膜或核被膜）质网膜或核被膜）26可编辑版 2.3.2 高尔基体高尔基体 高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构 由扁平囊和大小不等囊泡组成由扁平囊和大小不等囊泡组成 具有具有极性极性的细胞器：形成顺面（接受侧）和反面的细胞器：形成顺面（接受侧）和反面 （外（外 运侧）运侧）功能功能:蛋白质修饰与加工、蛋白质分类、包装、运输，蛋白质修饰与加工、蛋白质分类、包装、运输，多糖合成多糖合成。27可编辑版 2.3.3 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体是由单层膜包是由单层膜包围的含有多种酸性水围的含有多种酸性水解酶的囊泡状细胞器，解酶的囊泡状细胞器，膜内膜内 pH5.pH5.可催化蛋白质、可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化从生物大分子，消化从外界吞入的颗粒和细外界吞入的颗粒和细胞本身产生的废弃成胞本身产生的废弃成分。分。28可编辑版 溶酶体与疾病溶酶体与疾病先天性贮积病：缺乏某些溶酶体酶，导致某些先天性贮积病：缺乏某些溶酶体酶，导致某些物质在组织中大量积累物质在组织中大量积累 PompesPompes病病 糖原糖原积累，损害肝和肌肉，积累，损害肝和肌肉，2 2岁岁死亡死亡 Tay-sachsTay-sachs病病 脂质积累，损害脑，呆滞，脂质积累，损害脑，呆滞，2-62-6岁岁死亡死亡矽肺结核矽肺结核类风湿关节炎类风湿关节炎29可编辑版2.3.4 线粒体线粒体线粒体：细胞的动力工厂，主要功能是将糖类等分线粒体：细胞的动力工厂，主要功能是将糖类等分线粒体：细胞的动力工厂，主要功能是将糖类等分线粒体：细胞的动力工厂，主要功能是将糖类等分子中贮藏的化学能转变成细胞可直接利用的子中贮藏的化学能转变成细胞可直接利用的子中贮藏的化学能转变成细胞可直接利用的子中贮藏的化学能转变成细胞可直接利用的ATPATP中中中中的能量。的能量。的能量。的能量。结构结构:内外两层膜包被的囊状细胞器。内外两层膜包被的囊状细胞器。30可编辑版2.3.5 质质 体体 白色体白色体 有色体有色体 叶绿体叶绿体叶绿体：叶绿体：叶绿体：叶绿体：果实成熟果实成熟果实成熟果实成熟有色质体有色质体有色质体有色质体白色质体：贮存淀粉白色质体：贮存淀粉白色质体：贮存淀粉白色质体：贮存淀粉有色质体：果实、花、秋叶中，含色素有色质体：果实、花、秋叶中，含色素有色质体：果实、花、秋叶中，含色素有色质体：果实、花、秋叶中，含色素前前前前质质质质体体体体光光光光31可编辑版内膜内膜内膜内膜外膜外膜外膜外膜类囊体腔类囊体腔类囊体腔类囊体腔类囊体类囊体类囊体类囊体基质基质基质基质基粒基粒基粒基粒膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙叶绿体的结构叶绿体的结构32可编辑版叶绿体叶绿体是植物光合作用的是植物光合作用的细胞器，细胞器，将光能转变成化将光能转变成化学能。学能。叶绿体叶绿体外膜的渗透性大，外膜的渗透性大，内膜的选择性很强，内膜的选择性很强，在类囊体上在类囊体上光能向化学能光能向化学能转化。转化。33可编辑版2.3.6 微微 体体 单层膜围成的一类泡状结构，内含的酶不同于单层膜围成的一类泡状结构，内含的酶不同于溶酶体溶酶体 过氧化物酶体过氧化物酶体 脂肪酸氧化、肝脏解酒精和解毒脂肪酸氧化、肝脏解酒精和解毒 H H2 2O O2 2 H H2 2O+OO+O2 2 （过氧化物酶）（过氧化物酶）乙醛酸循环体乙醛酸循环体(植物细胞植物细胞)植物细胞内：脂肪、油植物细胞内：脂肪、油 糖糖34可编辑版 2.3.7 液液 泡泡 细胞生长发育过程中来自内质网的小液泡细胞生长发育过程中来自内质网的小液泡 结合成中央液泡结合成中央液泡 功能：功能：有机物、无机离子贮藏库有机物、无机离子贮藏库 植物的溶酶体，含水解酶植物的溶酶体，含水解酶 代谢副产品丢弃场代谢副产品丢弃场 色素色素 增加细胞体积与表面积，有利于物质吸收增加细胞体积与表面积，有利于物质吸收35可编辑版2.4 细胞骨架细胞骨架分布与真核细胞内的蛋白质纤维组成网状结构，与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，在细胞中起到换及信息传递等有关，在细胞中起到“骨骼和肌肉骨骼和肌肉”作用。作用。支架、运输、运动系统。支架、运输、运动系统。蛋白纤维：蛋白纤维：微管微管 微丝微丝 中间纤维中间纤维微丝微丝微丝微丝微管微管微管微管中间纤维中间纤维中间纤维中间纤维36可编辑版 微微 管管，球状微管蛋白组球状微管蛋白组 成中空管，直径成中空管，直径 25nm功能：功能：维持细胞形态维持细胞形态细胞器定位细胞器定位胞内物质运输胞内物质运输鞭毛、纤毛、染色体鞭毛、纤毛、染色体 运动运动中心粒中心粒37可编辑版 微微 丝丝肌动蛋白组成肌动蛋白组成的微丝，直径的微丝，直径7 nm功能：功能：维持细胞形态维持细胞形态肌肉收缩肌肉收缩运动运动38可编辑版 中间丝（纤维）中间丝（纤维）多种蛋白组成多种蛋白组成 直径直径 10nm10nm 细胞中含量丰富，细胞中含量丰富，且结构固定。且结构固定。功能：功能：承受机械压力，承受机械压力，维持细胞形状和固维持细胞形状和固定细胞器。定细胞器。39可编辑版2.5 细胞壁细胞壁细胞壁的结构细胞壁的结构成分：主要成分：主要成分：主要成分：主要是是是是纤维素纤维素纤维素纤维素组组组组成。成。成。成。功能：保护功能：保护功能：保护功能：保护和支持作用。和支持作用。和支持作用。和支持作用。特点：特点：特点：特点：全透全透全透全透性性性性。40可编辑版 2.62.6细胞连接细胞连接 细胞与细胞间、细胞与细胞外空间细胞与细胞间、细胞与细胞外空间的结构关系称为细胞连接。的结构关系称为细胞连接。紧密连接紧密连接 桥粒桥粒 间隙连接间隙连接 胞间连丝胞间连丝41可编辑版紧密连接紧密连接(封闭连接封闭连接)紧密连接紧密连接(Tight junction)：a.带状带状,相邻细胞的细胞膜相邻细胞的细胞膜紧密靠拢，不留间隙。细紧密靠拢，不留间隙。细胞膜融合。胞膜融合。b.封闭封闭10nm宽的胞间隙。宽的胞间隙。c.常存在于体内各种屏障常存在于体内各种屏障内。内。42可编辑版桥粒桥粒盘状，很牢固。支撑作用。盘状，很牢固。支撑作用。桥粒与细胞溶胶中的中间桥粒与细胞溶胶中的中间丝连接，在表皮细胞间大丝连接，在表皮细胞间大量存在，构成细胞间桥。量存在，构成细胞间桥。间隙连接（通讯连接）间隙连接（通讯连接）有有23 nm胞间隙。中间有胞间隙。中间有1.5nm 的亲水性通道。的亲水性通道。进行信息交换进行信息交换。43可编辑版胞间连丝胞间连丝植物细胞壁上的植物细胞壁上的管道，使相邻细管道，使相邻细胞的细胞膜相连、胞的细胞膜相连、内质网相通。内质网相通。44可编辑版细细胞胞核核-“中中心心调调度度室室”,细细胞胞生生命命活活动动的的“控制中心控制中心”核糖体核糖体-蛋白质生产的蛋白质生产的“机器机器”内内质质网网-合合成成蛋蛋白白质质、脂脂类类和和糖糖类类的的“生生产车间产车间”高高尔尔基基体体-生生物物大大分分子子加加工工、包包装装的的“加加工车间工车间”线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体-产能的产能的“动力车间动力车间”溶酶体溶酶体-“回收车间回收车间”和和“保卫处保卫处”细细胞胞骨骨架架系系统统（MF,MT,IFMF,MT,IF）-“支支架架、运运输、运动系统输、运动系统”生生物物膜膜系系统统-膜膜流流，生生产产“流流水水线线”和和“传送带传送带”。45可编辑版细胞膜的结构细胞膜的结构细胞的外围包有一层由脂双层分子和蛋白质构细胞的外围包有一层由脂双层分子和蛋白质构成的膜称为质膜成的膜称为质膜 质膜结构的研究简史质膜结构的研究简史三明治结构模型三明治结构模型 (J.FDanielli(J.FDanielli，H.Davson,H.Davson,1935)1935)单位膜模型单位膜模型 (J.D.Robertson,1959)(J.D.Robertson,1959)流动镶嵌模型流动镶嵌模型 (S.J.Singer,G.L.Nicolson,(S.J.Singer,G.L.Nicolson,1972)1972)二、生物膜二、生物膜流动镶嵌模型流动镶嵌模型46可编辑版基本支架：磷脂双分子层基本支架：磷脂双分子层主要化学成分：主要化学成分：蛋白质、脂类蛋白质、脂类（磷脂）、糖类（磷脂）、糖类47可编辑版脂双层脂双层:磷脂具有一个极性的头两个非极性的磷脂具有一个极性的头两个非极性的尾巴。尾巴。1.1.膜是流动的膜是流动的48可编辑版脂质体的类型脂质体的类型(a)a)水溶液中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；(b)(b)球形脂质体；球形脂质体；球形脂质体；球形脂质体；(c)(c)平面脂质体膜；平面脂质体膜；平面脂质体膜；平面脂质体膜；(d)(d)用于疾病治疗的脂质体的示意图用于疾病治疗的脂质体的示意图用于疾病治疗的脂质体的示意图用于疾病治疗的脂质体的示意图49可编辑版膜蛋白膜蛋白:根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，膜蛋白可分为两大类型：膜蛋白可分为两大类型：膜蛋白可分为两大类型：膜蛋白可分为两大类型：膜周边蛋白、膜内在蛋膜周边蛋白、膜内在蛋膜周边蛋白、膜内在蛋膜周边蛋白、膜内在蛋白白白白。(1)(1)(1)(1)膜周边蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它膜周边蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它膜周边蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它膜周边蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。(2)(2)(2)(2)膜内在蛋白膜内在蛋白膜内在蛋白膜内在蛋白(整合蛋白整合蛋白整合蛋白整合蛋白)与膜结合非常紧密，与膜结合非常紧密，与膜结合非常紧密，与膜结合非常紧密，只有用去垢剂只有用去垢剂只有用去垢剂只有用去垢剂(detergent)(detergent)(detergent)(detergent)使膜解后才可分离出使膜解后才可分离出使膜解后才可分离出使膜解后才可分离出来。来。来。来。2.2.膜是镶嵌的膜是镶嵌的50可编辑版膜内在蛋白膜内在蛋白脂分子或糖脂脂分子或糖脂连接的膜周边蛋白连接的膜周边蛋白膜周边蛋白膜周边蛋白51可编辑版生物膜的生物膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”主要特点主要特点:细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内生物膜骨架；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。部，或横跨整个脂双层。有序性有序性有序性有序性流动性流动性流动性流动性不对称性不对称性不对称性不对称性生物膜的结构是与其功能相一致的。生物膜的结构是与其功能相一致的。52可编辑版 40分钟分钟细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性 (用不同颜色的荧光标记不同细胞膜上的蛋用不同颜色的荧光标记不同细胞膜上的蛋白质白质)53可编辑版膜流动性的生理意义膜流动性的生理意义:质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。性密切相关。性密切相关。性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。成膜的溶解。成膜的溶解。成膜的溶解。54可编辑版 膜的不对称性膜的不对称性膜脂与糖脂、膜蛋白的膜脂与糖脂、膜蛋白的不对称不对称鞘鞘鞘鞘磷磷磷磷脂脂脂脂卵卵卵卵磷磷磷磷脂脂脂脂磷磷磷磷脂脂脂脂酰酰酰酰丝丝丝丝氨氨氨氨酸酸酸酸磷磷磷磷脂脂脂脂酰酰酰酰乙乙乙乙醇醇醇醇胺胺胺胺磷磷磷磷脂脂脂脂酰酰酰酰肌肌肌肌醇醇醇醇胆胆胆胆固固固固醇醇醇醇55可编辑版 细胞外被细胞外被植物细胞质膜外存在细胞壁植物细胞质膜外存在细胞壁植物细胞质膜外存在细胞壁植物细胞质膜外存在细胞壁动物细胞表面存在一层富含糖类物质的结构称为细动物细胞表面存在一层富含糖类物质的结构称为细动物细胞表面存在一层富含糖类物质的结构称为细动物细胞表面存在一层富含糖类物质的结构称为细胞外被或糖萼。它由构成脂膜的糖蛋白和糖脂伸出的胞外被或糖萼。它由构成脂膜的糖蛋白和糖脂伸出的胞外被或糖萼。它由构成脂膜的糖蛋白和糖脂伸出的胞外被或糖萼。它由构成脂膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成。寡糖链组成。寡糖链组成。寡糖链组成。功能：功能：功能：功能：保护膜蛋白保护膜蛋白保护膜蛋白保护膜蛋白细胞识别细胞识别细胞识别细胞识别血型抗原血型抗原血型抗原血型抗原酶酶酶酶56可编辑版细胞膜作用细胞膜作用（1 1）它们是把细胞分割成一个个）它们是把细胞分割成一个个）它们是把细胞分割成一个个）它们是把细胞分割成一个个“小室小室小室小室”(compartment)(compartment)的物理屏障。通过控制的物理屏障。通过控制的物理屏障。通过控制的物理屏障。通过控制“小室小室小室小室”内的成内的成内的成内的成份和特定的物理化学性质，为生物分子间的反应提供最份和特定的物理化学性质，为生物分子间的反应提供最份和特定的物理化学性质，为生物分子间的反应提供最份和特定的物理化学性质，为生物分子间的反应提供最佳的微环境。佳的微环境。佳的微环境。佳的微环境。（2 2）它们允许某些分子从一个）它们允许某些分子从一个）它们允许某些分子从一个）它们允许某些分子从一个“小室小室小室小室”运输到另一个运输到另一个运输到另一个运输到另一个“小室小室小室小室”，即它们具有选择通透性。，即它们具有选择通透性。，即它们具有选择通透性。，即它们具有选择通透性。（3 3）它们是）它们是）它们是）它们是“小室小室小室小室”间传递化学信息和能量的介面。间传递化学信息和能量的介面。间传递化学信息和能量的介面。间传递化学信息和能量的介面。（4 4）它们为蛋白质的合成、加工与修饰、分选与定位，）它们为蛋白质的合成、加工与修饰、分选与定位，）它们为蛋白质的合成、加工与修饰、分选与定位，）它们为蛋白质的合成、加工与修饰、分选与定位，提供了工作平台和输运载体。提供了工作平台和输运载体。提供了工作平台和输运载体。提供了工作平台和输运载体。57可编辑版三三、物质的跨膜运输、物质的跨膜运输 细胞维持正常生命活动的基础之一细胞维持正常生命活动的基础之一被动运输被动运输被动运输被动运输 -物质顺浓度梯度运输物质顺浓度梯度运输物质顺浓度梯度运输物质顺浓度梯度运输简单扩散简单扩散协助扩散协助扩散(需载体蛋白需载体蛋白)O2,CO2葡萄糖葡萄糖58可编辑版主动运输主动运输Na+-K+泵泵 由由 ATP 提供能量提供能量物质逆浓度梯度运输，需载体蛋白，消耗能量物质逆浓度梯度运输，需载体蛋白，消耗能量59可编辑版大分子和颗粒进入和大分子和颗粒进入和排出细胞排出细胞 胞吞和胞吐作用胞吞和胞吐作用 生物大分子或颗生物大分子或颗生物大分子或颗生物大分子或颗粒物质的运输粒物质的运输粒物质的运输粒物质的运输60可编辑版物质的跨膜运输物质的跨膜运输 （总结）（总结）被动运输被动运输简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散 易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散 主动运输主动运输直接消耗直接消耗直接消耗直接消耗ATPATPATPATP （动物细胞）（动物细胞）（动物细胞）（动物细胞）钠钾泵钠钾泵钠钾泵钠钾泵 （植物细胞）（植物细胞）（植物细胞）（植物细胞）质子泵质子泵质子泵质子泵 间接消耗间接消耗间接消耗间接消耗ATPATPATPATP协同运输协同运输协同运输协同运输胞吞和胞吐作用胞吞和胞吐作用 生物大分子或颗粒物质的运输生物大分子或颗粒物质的运输生物大分子或颗粒物质的运输生物大分子或颗粒物质的运输61可编辑版四、细胞通讯四、细胞通讯细胞与细胞间的通讯：信号转导途径细胞与细胞间的通讯：信号转导途径肾上腺素肾上腺素受体蛋白受体蛋白信号转导途径信号转导途径糖原水解释糖原水解释放葡萄糖以放葡萄糖以提供能量提供能量接受接受转导转导响应响应62可编辑版G蛋白偶联受体蛋白偶联受体第二信使第二信使第一信使第一信使信号转导途径的开启与信号转导途径的开启与关闭：蛋白质磷酸化和关闭：蛋白质磷酸化和去磷酸化去磷酸化信信号号级级联联放放大大效效应应63可编辑版思考题思考题1.原核细胞与真核细胞有哪些主要区别？原核细胞与真核细胞有哪些主要区别？2.简述细胞核的基本结构与功能。简述细胞核的基本结构与功能。3.单层膜细胞器和双层膜细胞器分别包括哪些细单层膜细胞器和双层膜细胞器分别包括哪些细胞器？胞器？4.简述线粒体与叶绿体的结构与功能。简述线粒体与叶绿体的结构与功能。5.细胞骨架包括哪三类蛋白纤维？细胞骨架包括哪三类蛋白纤维？6.简述生物膜的流动镶嵌模型和特点。简述生物膜的流动镶嵌模型和特点。7.简述简述Na+-K+泵泵 的主要内容及主动转运的特点。的主要内容及主动转运的特点。8.简述细胞通讯的主要流程。简述细胞通讯的主要流程。64可编辑版