生命的结构基础

生命的结构基础

一.细胞膜

（一）细胞膜的基本组成成分

(1)膜脂细胞膜所包含的脂类主要有三种：磷脂、胆固醇和糖脂。所有三种脂类均具有亲水脂性质。它们包括一个亲水的极性头和一个疏水的非极性末端，这种一头亲水一头疏水的分子称为双型性分子或称双亲媒性分子。磷脂在脂类中含量最为丰富，占脂类的50％以上。它具有一个极性头和两个由脂肪酸链形成的非极性尾。

(2)膜蛋白细胞膜中膜蛋白的种类相当多，可分为两大基本类型：外在膜蛋白(或称外周膜蛋白)和内在膜蛋白(或称整合膜蛋白)。

(3)膜糖类膜结构中的糖类主要是与膜脂、膜蛋白以共价键形成的糖脂、糖蛋白。膜糖只存在于质膜的外层，它们与细胞识别有关。

（二）细胞膜的流动镶嵌模型

（三）细胞膜的生物学功能

1.细胞膜与物质的跨膜运输

2.细胞膜与细胞连接

（1）封闭连接紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间，紧密连接可阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，因此起到重要的封闭作用。

（2）锚定连接锚定连接在机体组织内分布很广泛。通过锚定连接可将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连，形成一个坚挺、有序的细胞群。锚定连接具有两种不同形式：与中间纤维相连接的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；与肌动蛋白纤维相连接的锚定连接主要包括粘着带与粘着斑。两个细胞之间形成的钮扣式的连接结构称为桥粒，它将相邻的细胞铆接在一起，同时它也是细胞内中间纤维的锚定位点。半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学组成不同。粘着带一般位于上皮细胞紧密连接下方，相邻上皮细胞间形成的一种连续的带状结构。粘着斑是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的一种连接方式。粘着斑与粘着带均起着附着和支持功能。

（3）通讯连接①间隙连接是两个细胞的质膜之间有2—3 nm的间隙的一种连接方式。构成间隙连接的基本单位称连接小体。一些小分子物质可通过连接小体中的中央孔道自由进出相邻细胞。间隙连接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等组织细胞间。②胞间连丝是植物细胞间特有的连接方式。在胞间连丝连接处的细胞壁不连续，相邻细胞的细胞膜共同形成20～40nm的管状结构，是物质从一个植物细胞进入到另一个植物细胞的通路，它在植物细胞间的物质运输和信息传递中具有重要作用。③化学突触是存在于可兴奋细胞之间的连接方式，它通过释放神经递质来传导神经冲动。化学突触是相对于电突触而言的，它们共同完成可兴奋细胞之间的通讯。

3.细胞膜与细胞的识别一般是指细胞通过其表面的特殊受体与胞外的信号分子或配基选择性地发生相互作用，从而引起胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。一般认为细胞识别与细胞表面的糖蛋白、糖脂及蛋白聚糖有关。

4.细胞膜与信息的传递体内激素、神经递质和药物对细胞代谢的调节作用都与细胞膜密切相关。各种含氮激素、神经递质和某些药物在影响它们靶细胞的机能活动时，并不直接进入这些细胞内，而只作用于细胞膜上的相应受体(是一种复杂的膜蛋白)，使受体发生构象的改变，从而激活了另一个膜蛋白(腺苷酸环化酶)的活性。腺苷酸环化酶被激活后，可催化细胞内的腺苷三磷酸(ATP)变为环腺苷酸(cAMP)，cAMP作为第二信使进一步催化细胞内一系列连锁反应，以调节细胞的代谢，产生一定的生理作用或药理作用。

二.细胞质

（一）细胞质基质(透明质)

（二）细胞器

1.线粒体

（1）形态、大小、数目与分布线粒体一般呈线状或颗粒状，线粒体的直径约0.5～1um，长2～10um。线粒体数目因细胞类型和生理状况而不同，每个细胞中线粒体的数量可以从1到50万个，在生理活动旺盛的细胞中，线粒体数目多；在衰老或休眠的细胞中线粒体较少。

（2）结构线粒体是由内外两层单位膜构成的封闭的囊状结构，主要由外膜、内膜、膜间隙和基质组成。

外膜是一层完全将线粒体包围起来的单位膜，其表面光滑，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。在膜上有孔洞状蛋白通道，物质通透性较高乙

内膜也是一层单位膜，蛋白质含量高，占整个膜的80％左右。内膜的通透性很低，只有不带电荷的小分子才能通

过，一些较大的分子或离子进入基质则需要特异的运载系统。内膜向线粒体腔内皱褶形成嵴，大大扩增了内膜的表面积。嵴的数目与细胞的功能状态相关，需要能量较多的细胞，不仅线粒体的数目多，嵴的数目也多。内膜和嵴的基质面上有许多带柄的球状小体，称为基粒，基粒包括三个部分：头部(Fl因子，为水溶性蛋白质，具有ATP酶活性)、膜部(Fo因子，由疏水性蛋白质组成)、柄部(位于F1与Fo之间)。

膜间隙指线粒体内外膜之间的腔隙，其中充满无定形液体，内含许多可溶性酶、底物和辅助因子。

基质内膜和嵴包围的腔中所含的胶状物为基质，它含有很多蛋白质和脂类，线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化等有关的酶类都存在于基质中。此外，基质中还含有线粒体基因组DNA及线粒体特有的核糖体、各种RNA 和DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。

（3）化学组成线粒体主要的化学成分是蛋白质和脂类-(其中蛋白质占线粒体干重的65％-70％，脂类占25％—30％)，此外还有少量DNA、RNA、辅酶等。线粒体含有多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的，比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，内膜为细胞色素氧化酶，膜间隙为腺苷酸激酶，线粒体基质的标记酶为苹果酸脱氢酶。

（4）功能（5）半自主性细胞器（6）起源

2.质体（1）白色体（也叫无色体）（2）有色体（叶绿体）①形状、大小、数目与分布②结构③功能

3.内质网和高尔基体

4.液泡系是指由内膜所包围的小泡和液泡，除线粒体和质体外，都属于液泡系。液泡的类型可分为以下几种：①高尔基液泡，由高尔基体成熟面高尔基地边缘形成的小泡，其中含有水解酶等。②溶酶体，由内质网形成，其中含有水解酶。③圆球体，为植物细胞所特有，相当于溶酶体，也是由内质网形成。④微体，按其中所含的酶来确定它们的性质。

⑤自噬小体，由一层膜将一小部分细胞质包围而成，其中被消化的物质是细胞质内含有的各种组成，如线粒体、内质网的碎片等。⑥吞噬泡，由质膜的内陷作用吞噬了营养颗粒而成。⑦胞饮液泡，由质膜的内陷作用吞噬了一些溶液或营养液而成。⑧糊粉粒，在植物的种子中产生的一种特异的液泡，其中贮有蛋白质（多数是酶），起源于内质网。⑨收缩泡，为原生动物所含有的液泡，具有伸缩性，收缩时可把废液和过量的水分排出体外。动、植物液泡都是由一层单位膜包围而成。

植物细胞中的液泡是植物细胞显著特征之一。液泡里有细胞液，细胞液主要成分是水，另外含有糖类、丹宁、有机酸、植物碱、色素、盐类等。植物细胞的液泡既是细胞营养物质的贮藏器，也是废物的排泄器。

溶酶体是溶解或消化小体，内含各种水解酶，在动植物细胞中都含有这类细胞器。细菌内没有发现溶酶体。溶酶体的功能有三个方面：正常消化作用、自体吞噬、细胞自溶作用。

微体有两种类型：过氧化物酶体和乙醛酸循环体。前者存在于动、植物细胞内，而后者仅存在于植物细胞内。

植物细胞内的圆球体和糊粉粒都含有水解酶，具有动物溶酶体同样的功能。

5.核糖核蛋白体电镜下观察，核糖体由大、小亚单位两部分组成。核糖体大小亚基在细胞内常常游离于细胞质基质中，只有当小亚基与mRNA结合后大亚基才与小亚基结合成完整的核糖体，肽链合成终止后，大小亚基解离。核糖体的主要功能是按照mRNA的指令参与蛋白质的生物合成。因此核糖体是细胞不可缺少的基本结构，存在于所有细胞中。在蛋白质合成时核糖体往往并不是单个独立进行的，而是由多个核糖体串连在一条RNA分子上高效地进行肽链的合成。这种具有特殊功能与形态的核糖体和mRNA的聚合体称为多聚核糖体。

6.中心体

7.微管和微丝微管是细胞的骨骼，而微丝则是细胞的肌肉系统。微管含有微管蛋白，微丝含有的分子与肌肉中的肌动蛋白、肌球蛋白和原肌球蛋白相同，也有像肌肉一样的收缩功能。微管的功能有：支架作用、细胞的运动、细胞分裂、细胞内运输、细胞壁的结构等。微管可以单体到多聚体集合成完整的管子，但经低温、高压、秋水仙素和长春花碱等处理后就会破坏，使细胞变形，也不能运动。微丝担负着细胞内运输、细胞质运动、细胞的移动和肌肉的收缩等功能。

三.细胞核

细胞核是细胞内储存、复制和转录遗传信息的主要场所。在真核细胞中，除高等植物成熟的筛管以及哺乳类成熟的红细胞外，都有细胞核。细胞核的核膜由两层膜组成，包在核之外。核膜上有许多穿孔，称核孔，全部核孔占膜面积的8％以上。核孔是细胞核和细胞质进行物质交换的通道。核液充满在核膜内，是以核蛋白为主的胶态物质，染色质和核仁悬浮在其中。当这些基质呈液体状态（溶胶）时叫核液，呈半固体状态（凝胶）时叫核质。核仁主要由蛋白质和RNA组成，它与合成核糖体RNA有关。染色质是细胞核的重要成分，是真核细胞间期核中DNA、组蛋白、非组蛋白性蛋白质以及少量RNA所组成的一串念珠状的复合体，是能被碱性染料染色的物质。

四.原核细胞和真核细胞

（一）原核细胞（二）真核细胞（三）原核细胞和真核细胞的区别