动物的基本结构和功能

第一章动物体的基本结构和功能

目的与要求

了解生命有机体的构成，掌握细胞、组织、器官和系统等重要概念及其结构和机能。

重点与难点

细胞、组织、器官的概念、结构、机能

方法与手段

多媒体、讲授与讨论

第一节细胞Cell

一、细胞的一般特征

细胞cell是生物体结构与机能的基本单位。

细胞的共同特征：

结构方面：具有细胞膜，细胞质（包括各种细胞器），细胞核。少数细胞如细菌、蓝藻等细胞核不具核膜，称为原核细胞prokaryotic cell，而具有核膜的细胞称为真核细胞eukaryotic cell。

机能方面：①能利用和转化能量，维持细胞的生命活动；②具有生物合成能力；③具有自我复制和繁殖能力；④具有协调整体生命活动的能力。

二、细胞的化学组成

C、H、O、N、P、S对生命起着特别重要的，构成生物大部分的有机分子；Ca、K、

Na、Cl、Mg、Fe等元素也是必须的。其它的12种元素是Mn、I、Mo、Co、Zn、Se、Cu、Cr、Sn、V、Si、Ft等微量元素是生命不可缺少的。这些化学元素形成细胞中的化合物。这些化合物包括水、无机盐、蛋白质、核酸、脂类和糖类等。

1、蛋白质Protein

Protein: 细胞的基本物质，是生命活动的基础，由氨基酸构成，已知的氨基酸约20余种。蛋白质是由几十，几百甚至成千上万的氨基酸分子通过肽键按一定顺序相连而的长链，又按一定方式盘曲折叠形成的复杂的生物大分子。蛋白质具有种的特异性，可作为种类鉴别及种类间亲缘关系的证据。

2、核酸Nucleic acid

生物的遗传变异是由核酸决定的。核酸可分为RNA和DNA。前者在细胞质和细胞核中均发现，后者是细胞核的主要成份。构成核酸的基本单位是核苷酸，一个核苷酸包括一个五碳糖，一个含氮碱基和磷酸。核酸就是由几十个到几万个甚至几百万个核苷酸聚合而成的生

物大分子。DNA分子是由两条多核苷酸链平行围绕着同一轴盘旋成一双链螺旋结构，双链之间由氢键连接一定的碱基对：腺嘌呤A与胸腺嘧啶T，鸟嘌呤G和胞嘧啶C。双螺旋结构对生物的多样性及传递遗传信息具有极大的优越性，为遗传物质的复制提供了条件。

3、糖类Carbohydrate

糖的基本单位是由C、H、O组成，化学式为C X（H2O）Y，单糖在体内脱水合成多糖，如肝糖元、肌糖元等。糖是细胞的主要能源，也是细胞的成份。

4、脂类Lipid

主要有甘油脂、磷脂和固醇三大类。脂类既是能源，也是细胞的重要组成成份。

三、细胞的结构

Fig. 2.2 The mode of structure of animal cell

1、细胞膜cell membrane

包围在细胞外面的膜，在电子显微镜下观察，细胞膜可分为三层，内外两层为致密层，中间为一层不太致密的层。称单位膜nuit membrane。

单位膜结构：厚度一般为5nm-10nm，主要由蛋白质与脂类构成。致密层相当于蛋白质成份，中间的一层由2层磷脂分子构成。蛋白质排列不规则，在磷脂双分子层的内外表面，并以不同的深度伸入到脂类双分子层中，有些从膜内伸到膜外。

Fig. 2.3 unit membrane

单位膜具有动态的结构。认为质膜是由球形蛋白分子和连续的脂类双分子层构成的流体。由于膜脂具有流动性，所以质膜也具有流动性。

细胞膜对维持细胞内外环境的稳定、信息传递、代谢调控、细胞识别与免疫等功能。

2、细胞质cytoplasm

细胞膜以内，细胞核以外的部分为细胞质。光学显微镜下，细胞质呈半透明、均质的状态，粘滞性较低。在细胞质中有不同折光的颗粒，这些是细胞器organelle和内含物inclusions。除去细胞器和内含物外，剩余的均质、半透明的胶体物质，称为基本细胞质fundamental or basic or ground cytoplasm细胞质基质cytoplasmic matrix。

Organelle又称细胞器官或胞器，具有一定的形态结构和功能，是细胞生命活动必不可少的。重要的细胞器包括：内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和中心粒。

Inclusions是细胞代谢的产物或进入细胞的外来物，不具代谢活性。

Fundamental cytoplasm：在电子显微镜下呈现复杂的内膜系统，为内质网。

(1)内质网endoplasmic reticulum, abbreviation: ER

Endoplasmic reticulum是由膜形成的的一些小管、小囊和膜层构成的，形态差异较大，在不同类型的细胞中，其形态、排列、数量和分布不同，即使在同种细胞的不同发育时期也是不同的。Endoplasmic reticulum有一定的形态，根据其形态可主要分为二种形式：糙面内质网rough or granular ER：常呈扁平囊状，且与核膜相连，膜的外面附着有颗粒，这些颗粒称核蛋白体或核糖核蛋白体或核糖体ribosome。Ribosome是蛋白质合成的主要部位，也参与蛋白质的修饰、加工和运输。

滑面内质网smooth or agranular ER：膜呈管状，小管相连成网，无颗粒。与脂类的合成及糖类代谢有关，参与细胞内物质的运输。

(2)高尔基体Golgi apparatus或高尔基体Golgi body或高尔基复合体Golgi complex

Golgi apparatus用一定的固定、染色技术处理高等动物的细胞，高尔基器呈现网状结构，大多数无脊椎动物则呈现分散的圆形或凹盘形结构。在电子显微镜下观察，高尔基器也是一种膜结构.它是由一些表面光滑的大扁囊（或称网内地）和小囊构成的。几个大扁囊平行重叠在一起，小囊分散于大扁囊的周围。高尔基器参与细胞分泌及糖的生物合成过程。

(3)溶酶体lysosome

溶酶体是一些颗粒状结构，大小一般在0.25～0.8μm之间，实际界于光学显微镜的分辨范围。表面围有一单层膜（一个单位膜）其大小、形态有很大变化。其中含有多种水解酶，因此称为溶酶体，就是能消化或溶解物质的小体。目前已鉴定出60多种水解酶，特征性的酶是酸性磷酸酶。这些酶能对—些大分子（如蛋白质、核酸、多糖、脂类等大分子）分解为较小的分子，供细胞内的物质合成或供线粒体的氧化需要。溶酶体主要有溶解和消化的作用。它对排除生活机体内的死亡细胞、排除异物保护机体，以及胚胎形成和发育都有重要作用。对病理研究也有重要意义。

(4)线粒体motichondrium

线粒体是一些线状、小杆状或颗粒状的结构。在活细胞中可用占纳司绿（Janus green）染成蓝绿色。在电子显微镜下观察，线粒体表面是由双层膜构成的。内膜向内形成一些隔，称为线粒体嵴（cristae）。

在线粒体内有丰富的酶系统。线粒体是细胞呼吸的中心，它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构，它能将营养物质（如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等）氧化产生能量，储存在ATP（腺苷三磷酸）的高能磷酸键上，供给细胞其他生理活动的需要，

(5)中心粒centriole

中心粒（centriole）这种细胞器的位置是固定的，具有极性的结构。在间期细胞中，经固定、染色后所显示的中心粒仅仅是1或2个小颗粒。而在电子显微镜下观察，中心位是一