第3章生命结构基础 第二部分(普生2012年第4次课)幻灯格式

第三章生命的结构基础Ⅱ思考题
1、内膜系统主要包括哪些细胞器？哪些是由单层膜构成的？
2、简述两种内质网的结构和功能？
3、高尔基体的形态特征和它的功能？
4、溶酶体的类型和执行功能的物质基础？
5、细胞质骨架的形态结构特点？
6、细胞质骨架有几种类型？简述其各自的结构特点和主要功能？
7、简述细胞核的基本结构及它们的主要功能？
8、染色体与染色质之间有本质差别吗？为什么？
9、生物膜由哪几类物质组成？大致比例？组成比例是不变的吗？
10、生物膜的基本结构？其结构特征是由谁决定的？
11、膜蛋白分哪几类？它们在膜上的存在部位？
12、被广泛认可的质膜结构模型是哪种？模型要点？
13、物质跨膜运输包括哪几种途径？其主要特点是什么？
2）制造材料？
硅树脂（花瓣）和老鼠心肌细胞（“花芯”）→八瓣花型“人造水母”。

如何能使“人造水母”在水中的像水母似游动？
3）运动实验，通上电流→心肌细胞收缩→带动八个“花瓣”向中间收缩运动；电流消失→硅树脂的弹性会使得它恢复原状。

4）成果展望
①可用于测试心脏病药物，要看一种药物对心肌组织是否有效，可先用“人造水母”测功效。

②将尝试为“人造水母”增加一个“大脑”，使它能够控制划水的角度和方向，更加接近真实的水母。

5）引发新的讨论——关于“人造生命”
①过去“人造生命”，常通过人工合成遗传物质→“生物体”；
②该研究直接模拟出了一种生物（用生物的细胞制成“新生物”）。

1、“人造生命”《自然—生物技术》22/7
1）能游动“人造水母”→美哈佛&加理工研究人员
2、咖啡与皮肤癌风险《PNAS》15/8
美国每年新增100万个皮肤癌病例
1）咖啡通过杀死可能转化为肿瘤的受损细胞，降低患皮肤癌风险？2）过去研究提出假设，每天喝一杯含咖啡因咖啡，可通过启动抑制ATP蛋白→触发紫外线照射而受损细胞的死亡。

能否防癌？
3）动物实验
①实验组为遗传改性抑制ATP蛋白鼠，以正常鼠为对照；
②紫外线照射，记录和统计癌症发生率。

4）结果显示
①经19周紫外线照射，实验鼠受转变老鼠产生肿瘤比例比对比组低69%，患侵入性肿瘤比例低4倍。

②经34周紫外线照射，实验组老鼠全部产生肿瘤；但比普通老鼠晚3周，不能100%的防御。

③实际上，使用任何致癌物质处理，所有动物最终都会患癌症。

5）研究小组认为，需进行更多研究→是否对人类有效。

二．细胞的亚显维结构及其功能
1）分布和功能
①分布广：绝大多数动植物细胞、
原生动物及真菌细胞中，均能见结
构复杂或简单的内质网；
②功能：合成基地！
合成蛋白质、脂类、糖类一系
列重要生物大分子，合成蛋白质的
种类与细胞基质中游离核糖体所合
成的有明显不同。

2、内质网（endoplasmic reticulum ，ER ）
细胞质中单层膜一个腔构成的管道系统，一种重要的细胞器。

形态结构？
核酸也在此合成吗？
电镜下的内质网
内
质
网
模类型——
最重要的功能！）
蛋白（酶、抗体、激素）、膜蛋白(小泡转
或高尔基器或高尔基复合体：
2）高尔基体的功能：（细胞产物的“加工”、包装和运输）
①细胞分泌物最后加工和包装场所（rER断下的分泌小泡，移高尔基体与之融合，加工后，再由分泌泡外运）；
②植物细胞外多糖也在高尔基体分泌产生。

4、溶酶体（lysosome）单层膜一个腔
1）形态结构、分布与类型：
①单层膜包裹多种酸性水解酶囊泡状
结构；
高尔基体
②动物细胞中，具有多样性和异质性的细胞器；
③三种类型：无底物的初级溶酶体（高尔基扁囊端膨大脱离下来）
有底物的次级溶酶体
含未消化的物质次级溶酶体残余小体
溶酶体结构与功能适应？
②细胞生理性自溶：
A)溶酶体膜破裂→自杀囊（消化整个细胞），
B)动物变态、受精卵形成…
5、液泡（vacuole）单层膜一个腔
1）未成熟植物细胞较多，成熟植物细胞一
般只有一个中央大液泡；
2）液泡腔内含高渗细胞液（主要成分水、盐、糖类和蛋白质；有时含花青素等，还
有高浓度物质的结晶）;
3）液泡功能，渗透调节、储库，大分子降
解（物质再循环）等。

内膜结构还有
(四) 细胞骨架（Cytoskeleton）
1、概述：
1)定义：细胞内外以蛋白质纤维为主
要成分的网络结构，称细胞骨架。

①狭义：指细胞质骨架，包括：微管、
微丝和中间纤维；
核纤层与核基质②广义：指细胞核骨架、细胞质骨架、
细胞膜骨架及细胞外基质骨架。

细胞质骨架三
种纤维结构
细胞骨架功能——
2、微管（microtubule，MT）
细胞质骨架系统中的主要成分，在维持细胞形态、细胞运动、物质运输及有丝分裂等方面起重要作用。

1）微管分布、形态结构和存在形式
①主要分布在核周围，放射状向胞质四周扩散；
②形态结构：
A)直径24~26nm，内径15nm 中空园柱体；
B)微管装配基本单位——微管蛋白（MW：50kD异二
聚体）螺旋盘绕形成管壁；每个异二聚体头尾相接
成细长原丝；
C)13条原丝纵向排列组成微管壁。

③微管的存在形式：（单管、二联和三联管三种）
A）单管（siglet）：大部分细胞质微管
a)13条原丝组成；
b)不稳定微管，在低温、Ca2+和秋水仙素作
用下解聚；
B）二联管（doublet）
a)运动型微管，鞭毛和纤毛的基本结构；
b）对低温、Ca2+和秋水仙素较稳定；
C）三联管（triplet）
组成中心粒，埋在中心体（一团特殊细
胞质）之中的中心粒属三联微管；
（*中心体亦称微管组织中心，许多微管从
这里放射状伸向细胞质）。

微管的组装和极性——
①支架功能：最早被认识的功能，维持细胞
形态。

用秋水仙素处理细胞后，微管被破
坏，细胞变圆，说明微管对维持细胞不对称
形状起重要作用。

还有②细胞中物质的运输：
真核细胞内高度区域化体系，决定了物质的合成部位往往不是发挥功能的部位；需胞内运输，运输轨道和速度与微管（胞质中）形成的网络有关，ATP 为动力，微管作轨道。

③纤毛和鞭毛运动（cillum 和flagellum ）
A)纤毛和鞭毛为细胞表面特化结构，具运动功
能；
B)纤毛和鞭毛的基本结构是由微管组成，它们的
运动是靠微管之间的相对滑动完成。

有丝分裂过程中，主要靠纺锤体运动，保证染色体均等分离。

，分裂间期胞质内微管网崩解，解聚成微管
；分裂末期，染色体分离
分布在细胞中；
由两个单体形成→二聚体，再根据需要结合成→多聚体，形成核心后，更多的肌动蛋白即能快速从两端组装，成直径7nm双
中间纤维的形态
二聚体四聚体两个四聚体头部尾部杆状区八个四聚体→完整中间纤维
（核纤层）！
三种骨架比较
（五）细胞核（cell nucleus）
1、概述：
1）真核细胞最大、最重要细胞器，生命活动控制中心（含全部基因组的染色质或染色体）。

2）细胞核主要功能：2方面
①保持细胞世代间的连续性；（遗传物质复制和细胞分裂）
②控制细胞代谢活动，适应外界环境。

（基因选择性表达）3）细胞核直径一般5~30µm，通常只有一个核；某些具多核（如鼠肝细胞）。

4）细胞核位置：
①随细胞年龄而异，胚和正生长的细胞，位于中间；
②成熟的植物细胞，存在中央大液泡，位于近壁处。

常与粗面内质
④核膜的功能：基因表达时空隔离、微环境、支架、控制交换A）基因表达时空隔离：便于精确控制基因表达，保证生命活动高度有序；
B）保证核内特定微环境：利于染色质正常活动（离子强度，pH及其它）；
C）提供支架：染色质通过核骨架与核膜相连；核内酶一般整合在膜上，利于生化反应的区域化，保证高度的催化活性；D）控制细胞核与细胞质间的物质交换：核内外物质交换通过核孔复合物或核膜形成的囊泡运输。

核孔复合物电镜图
2）染色质(Chromatin)分裂间期细胞核内碱性染料染色的物质
①染色质组成及类型：
A）染色质：分裂间期核内遗传物质存在
形式，线性复合结构；
B）两种类型：常染色体和异染色体
a）常染色质：着色浅，处于伸展状态；
b）异染色质：着色深，处于凝集状态（遗
传惰性，基因活性关闭）。

②染色质的化学组成和功能：
A）主要成分：DNA、组蛋白(染色质的稳定成分)、非组蛋白和RNA(含量随生理状态而有变化) 。

B）DNA是遗传信息的一级载体（一种生物储存在染色体组中总遗传信息，称为该生物的基因组—genome）。

③核小体(nucleosome)亦核体、核粒——染色质基本结构单位
A)组成：由DNA和组蛋白(200bp DNA和4种组蛋白组成8聚体及1H1组蛋白)构成；
B)结构要点：
a）8聚体构成小体的核心结构（小园盘，4种组蛋白各2分子组成）；b）φ2nm DNA分子以左手方向绕8聚体外1
3/
4圈，146~147bp；H
1
与DNA结合，锁住核
小体进出口，稳定核小体结构；
c）相邻核小体间是一段连接DNA，长度不等：
0-80bp。

3）染色体（Chromosome）
细胞有丝或减数分裂过程中，染色质聚缩而形成棒状结构。

（每种生物，体细胞染色体的数目固定且成对存在；高等生物的生殖细胞染色体不成对）
完整的染色体染色体包装
的结构模型多级螺旋管模型（染色质不断的螺旋化）
核型
③核型与染色体分带
A)核型：
a）指染色体组在有丝分裂中期，染色体数目、大小和形态特征的总和。

b)核型分析：在对染色体测量计算的基
础上进行分组、排队、配对，并进行
形态分析的过程。

c)意义：核型分析对于探讨物种亲缘关
系和进化、远缘杂交种的鉴定乃至人
类遗传病的机制，都具重要意义。

用秋水仙素处理，使所有细胞
停止在细胞分裂的中期!
染色体分带
；
形成一种网络结构；
的部分，（由内向外)分别为：
纤维中心（着色浅）；
致密纤维组分；
15种膜蛋白(形成糖脂糖蛋白)组成；
：脂：50%，蛋白：40%，糖：1~10%；
A ）外周蛋白：分布在脂双层的内外两侧，水溶性蛋白，靠非共价键与膜表面的蛋白质或脂分子结合；占膜蛋白总量20~30%；此类蛋白从膜上分离下来，不破坏膜结构（血影中的血影蛋白）；
B ）内在蛋白（跨膜蛋白或整合蛋白）：此类蛋白疏水区与脂双层的脂分子疏水尾部相互作用，亲水区暴露在膜一侧或两侧表面，占膜蛋白总量70~80%（红细胞膜带Ⅲ）；
*C ）脂锚定蛋白：靠共价键与脂分子结合，位于脂双分子层外侧。

3）膜蛋白种类和功能
：
①质膜中的蛋白种类多（~50种球蛋白单
体或聚合体）；
②按与膜脂作用方式和存在部位，分外周
蛋白、内在蛋白、*脂锚定蛋白
③根据功能，膜蛋白分为：
A）催化代谢：电子传递体色素类，氧化还原酶；
B）物质运输：Ca2+-泵，Na+-泵，载体蛋白；
C）细胞运动：微管，微丝蛋白；
D）细胞连接：跨膜接头蛋白；
E）信号传导：激素受体、抗体；
F）支持与保护：胶原蛋白，糖被(糖蛋白)。

4）膜糖：
①膜糖主要有：中性糖、氨基糖和氨基糖酸；
②主要以寡糖（几个以上分子单糖相连在一起）链共价结合在膜脂和膜蛋白上，分布在膜表面，执行重要生理功能；如识别；似“天线”。

结构模型——
及膜流动的不均匀性。

协助扩散。