第二章 细胞形态结构

第二章 细胞形态结构
一、细胞大小、形状、数目 二、细胞结构 三、生物膜
四、物质穿膜运动
五、细胞连接
一、细胞大小、形状、数目 1、细胞大小 大多数细胞直径在10～100μ m
细菌直径一般1～2μ m
支原体（最小的细胞）：直径100nm 鸵鸟卵细胞（最大的细胞）：直径7～8cm
2、细胞形状
球形或近似球形：某些卵细胞 纺锤体形（梭形）：平滑肌细胞
此时，核糖体继续合成肽链，新合成的肽链在信号肽 引导下穿过内质网膜，进入内质网腔。
然后信号肽在内质网腔内特异性酶的作用下被分解， 合成的Pr分子就留在内质网腔中，并运送到光面内质网中， 由内质网膜包围成小泡，移向高尔基体，并在高尔基体中 进一步加工，最后通过高尔基体产生的分泌泡运输到细胞 外。
（3）高尔基体
C、具有多种功能Biblioteka Ш 、核小体结构要点： A、每个核小体单位包括200个碱基对（bp）左右的DNA 和一个组蛋白八聚体，以及1分子的H1组蛋白； B、组蛋白八聚体构成核小体的核心结构，分子量约为 1×105，由H2A、H2B、H3、H4各2分子所组成； C、146bp的DNA链围绕组蛋白八聚体1.75圈， H1组蛋白 在核小体核心颗粒以外再结合20bp的DNA链，锁住核小 体的进出端，起稳定核小体的作用，并促进各核小体的 聚拢。这样，包括H1组蛋白和166bp的DNA链在内的核 小体结构又称染色质小体； D、两个相邻核小体之间以连接DNA相连，不同物种 变化值为0～80bp不等。
② 微丝(直径4～7nm)
由肌动蛋白所组成，也叫肌动蛋白丝，主要作用是参与 细胞运动。
细胞松弛素B可抑制微丝形成；鬼笔环肽可抑制微丝解体。
③ 中间纤维(直径8～12nm)
细胞核中的核纤层即由中间纤维构成。
中间纤维的功能不十分清楚，一般认为有支持和运动的功能。
（10）鞭毛、纤毛和中心粒
鞭毛和纤毛为细胞表面的附属物，具运动功能，其基本结 构相同，都由微管组成，微管排列方式为9（2）＋2型。区别在 于：鞭毛长而少，纤毛短而多。
庞帕氏病、台－萨氏病
（5）线粒体 由双层膜围成的囊状细胞器，是细胞内产生ATP的重要 部位，被称为细胞内的动力工厂或能量转换器。 外膜： 平滑，只存在少数酶，在代谢中不占重要地位。 允许小分子和离子通过。 结 构 内膜： 内折形成嵴，存在与呼吸作用相关的酶和电子传 递体，以及ATP合成酶复合体，后者是形成ATP的 场所。内膜通透性差，包括H+在内的绝大多数离 子和小分子都不能自由通过。 基质： 位于内膜以内，含有与TCA循环相关的酶以及少 量DNA、RNA和核糖体，能编码并合成自身所需 的10％的Pr。 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其主要功能是 提供TCA循环、电子传递以及能量转换的场所，把有机物氧 化分解产生的能量转移到ATP中。
位于两个相邻细胞之间，主要成分是果胶，主要作用 是把两个细胞粘合在一起，在细胞分裂中最早形成，幼稚 期细胞的细胞壁中只有胞间层。 ② 初生壁 位于胞间层内侧，由原生质体所产生，主要成分是纤 维素，同时也含有其它一些多糖和Pr 。初生壁薄而有弹性， 能随细胞的生长而扩大。
③ 次生壁 位于初生壁内侧，主要成分是纤维素，有的还含有 木质素或木栓质。 纹孔、胞间连丝
多聚核糖体： 核糖体在进行Pr合成时，常常是几个核糖体聚集 在mRNA上一起参加活动，这样的一个功能单位 聚合体叫做多聚核糖体，有利于提高核糖体合成 Pr的效率。
核糖体合成Pr的“信号假 说”：
认为所有Pr的合成最初都在游离核糖体上开始进行， 但运输到细胞外的Pr在合成时，先形成一段由几个aa组成 的疏水性“信号肽”，核糖体在信号肽引导下附着到糙面 内质网上，信号肽进入内质网膜的脂双层中。
4、细胞质和细胞器
（1）内质网
除原核生物和哺乳动物的成熟红细胞外，所有动植物细胞 都有内质网，它是一种相互连通的扁平囊泡所构成的膜性管道 系统，也是生物膜的一种。
光面内质网： 没有核糖体附着，参与脂类合成，在与脂类代 谢相关的细胞中含量较高，如脂肪细胞。 糙面内质网： 附有核糖体，参与Pr合成和运输，在Pr合成旺 盛的细胞中含量较高，如胰腺细胞。 （2）核糖体 它是由rRNA和Pr构成的略呈球形的颗粒状小体，是细胞 合成Pr的场所。
核仁是rRNA合成、加工以及核糖体亚单位装配的场所。
④ 核基质（核骨架） 概念：指细胞核内除核被膜、染色质和核仁以外的精细网 架体系，主要成分是Pr ，也含有少量RNA。 功能： A、真核细胞内的DNA复制可能要依靠核骨架作为 空间支架，DNA复制起点永久性地结合在核骨架上。 B、参与基因的选择性表达，某些正在活跃转录的 基因优先与核骨架结合。 （5）细胞核的功能 真核细胞的细胞核是遗传信息储存和复制的主要场所，控 制着细胞的生长、分裂、分化和新陈代谢等生命活动，从分子 水平上讲，细胞核是真核生物合成DNA和RNA分子的部位。
Ⅱ、组蛋白和非组蛋白
组蛋白：与DNA非特异性结合；富含Lys和Arg；包括H1、 H2A、H2B、H3、H4这样5种，其中， H2A、H2B、H3、H4 非常保守，尤其是H3、H4 ，是所有已知Pr 中最保守的。 非组蛋白：与染色质上特定的DNA序列相结合的Pr ，又 称序列特异性DNA结合蛋白。 非组蛋白的特性： A、具有多样性和异质性 B、对DNA具有识别特异性
（6）质体
植物细胞所特有，包括： 白色体： 主要位于分生组织和不见光细胞中，主要功能为贮 存作用，含淀粉、Pr或油类等物质，分别叫造粉体、 造蛋白体和造油体。 有色体： 含各种色素，如叶黄素、胡萝卜素、叶绿素等。 叶绿体是有色体中最重要的一种，是绿色植物进行光合 作用的场所。 ①形态、数目、分布
②结构
电镜下，高尔基体是由单层膜围成的扁平囊、大泡和 小泡所组成。
形成面：
成熟面：
小泡多分布在形成面。
大泡多分布在成熟面。
高尔基体的功能与细胞内一些分泌物的储存、加工和 运输出细胞有关，它是细胞分泌物最后加工和包装的场所。 （4）溶酶体 溶酶体是由单层膜围成的、内含多种酸性水解酶的囊 泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。 溶酶体含40种以上的水解酶，刚从高尔基体产生的溶 酶体叫初级溶酶体，它与食物泡融合后，就形成次级溶酶 体。
（2）细胞壁的功能
① 支持和保护 ② 防止细胞吸胀而破裂，维持细胞正常形态 ③ 某些结构有利于物质运输
3、细胞核 （1）数量 （2）形状：通常与细胞形状有一定关系 细胞形状 球形、椭球形、多 边形、正方体形 柱状 梭形 细胞核形状 一般为球形 一般为椭球形 一般为杆状
（3）位置
（4）结构：包括核被膜、核仁、核质、染色质等
③核仁
Ⅰ 结构
A、纤维中心：含rDNA（合成rRNA的DNA片段）、 RNA聚合酶Ⅰ（合成rRNA所需）、转录因子。是rRNA 基因的存储位点。 B、致密纤维组分：含高密度rRNA和一些特异性结合 蛋白。是初始rRNA首先出现的位点。
C、颗粒组分：是核仁的主要结构，由核糖核蛋白颗 粒构成。是核糖体亚单位成熟和存储的位点。 Ⅱ功能
二、细胞结构
（一）原核细胞 细菌、蓝藻：没有成形的细胞核；也没有内质网、高尔基体、 线粒体、叶绿体等细胞器。 （二）真核细胞 1、细胞膜 （1）结构 （2）功能
（3）细胞膜与癌
2、细胞壁 大多数原核生物、真菌和植物细胞的质膜外面，都有 细胞壁。这里主要介绍植物细胞的细胞壁。 （1）结构 ① 胞间层
1、总体结构
生物膜的骨架是磷脂双分子层（脂双层），在水 溶液中，磷脂分子的亲水端一致朝外，疏水端埋在内 部。只允许某些小分子物质自由通过，而一些大分子 物质要借助特殊的方式才能选择性透过。
脂类分子之间镶嵌着形态、结构、功能各异的 Pr。 生物膜上往往还存在一些糖类，常与Pr结合成糖 蛋白，或与脂类结合成糖脂。
扁平状：人的表皮细胞
纤维状：葡萄中的分隔纤维细胞 其它形状：人的红细胞、神经细胞、精子细胞、 鞭毛虫、变形虫
3、数目
单细胞生物
多细胞生物：差异很大 多细胞生物体积的增大，可以通过细胞体积 的增大，也可以通过细胞数目的增多，但主要还 是靠细胞数目的增多。一般情况下，多细胞生物 的细胞数目与生物体的大小成正比。
（9）细胞骨架 细胞质基质并非匀质液体，它含有维管、微丝、中间纤维 所组成的网络支架，称细胞骨架，有利于维持细胞形态。 ①微管(直径约24nm)
由微管蛋白依次螺旋排列所形成的中空管状纤维。每个微 管蛋白分子含α、β两个亚基。 细胞分裂时的纺锤体即由微管形成，某些药剂如秋水仙素， 能阻断微管蛋白形成微管，从而抑制纺锤体形成，使细胞分裂 停留在中期，染色体数加倍，常用于育种。 类似药物长春花碱，可用来抑制癌细胞生长。
（7）微体
单层膜，结构与溶酶体相似。 ①过氧化物酶体 由糙面内质网芽生而来，含一些氧化酶和H2O2酶。 ②乙醛酸循环体
植物细胞所特有，常见于富含脂类的细胞中，能将脂类 物质转化为糖，供植物早期生长所需。
（8）液泡
动植物细胞中均有，单层膜。
植物的中央大液泡充满细胞液，主要成分是水，还含有无 机盐、糖类、aa、单宁、植物碱和一些色素。 细胞液对细胞吸水、维持细胞形态有重要作用。
鞭毛和纤毛的基部与细胞质中的基粒相连，基粒也由微管 构成（9（3）＋0型） ，通过鞭毛和纤毛摆动，可实现细胞或 周围物质的移动。 中心粒存在于大多数真核细胞中（种子植物和某些原生 动物细胞除外），一般一个细胞含2个中心粒，互成直角，微 管排列方式为9（3）＋0型。 中心粒及其周围的一小团致密细胞质基质，合称中心体 或微管组织中心，细胞分裂时的纺锤丝即从中心体发出。而 中心粒对纺锤体的形成似乎不是必需的。 三、生物膜 各种细胞器的膜、核膜、质膜，统称生物膜，其分子结 构非常相似，主要都是由脂类和Pr所组成。
①功能
总的功能是细胞内消化，具体而言： A、营养功能
溶酶体内的大分子物质被分解成小分子后，可穿过溶酶 体膜进入细胞质基质，被细胞利用。