细胞结构与细胞通讯[1]

直径可达 30 nm 纤维；
H1
直径10 nm
直径30 nm
● 染色质在不同时期的表现 ◆ 串珠状细丝：直径 10 nm 染色质极度伸张； ◆ 细胞分裂间期：25 ~ 30nm 染色质丝折叠 → 螺线管； ◆ 细胞分裂期：高度折叠、浓缩 → 光镜可见的粗大染色体；
3. 核仁 ● 形态：圆、椭圆，无外膜； ● 数目：固定， 1 ~ 2个；
核糖体
● 两种存在形式： 游离核糖体和附着核糖体； 结构相同，分工不同，可互相转换；
◆ 游离在细胞溶胶中的核糖体 合成留在细胞溶胶内的蛋白质， 如：催化糖酵解的酶； 需要进行修饰的蛋白质 —— 糖蛋白；
◆ 结合在内质网上的核糖体 合成运输到指定地点的蛋白质，
如：分泌到细胞外的抗体、激素等； 运到溶酶体中起作用的酶； 运到膜上并决定其 在膜中排列的蛋白质；
3.2.7 微体与 H2O2 的代谢有关 3.2.8 细胞骨架维持细胞形状
并控制其运动 3.2.9 鞭毛、纤毛、中心粒与运动有关 3.2.10 细胞壁包被着植物细胞 3.2.11 动物细胞有胞外基质
和细胞连接
蛋白质的生物合成
3.2.1 ～ 3.2.11
3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心 3.2.2 内质网与核糖体 3.2.3 高尔基体合成、分拣
3.1.2 分级分离技术可用于研究活的样本 ● 细胞的分级分离 (fractionation)
将细胞破碎后，将各种细胞器分开， 从而分别研究它们的功能； ● 仪器 —— 超速离心机： 转速：130 000 r/min（转/分钟） 离心力：1000 000×g（重力加速度）
● 沉降系数 指用离心法时，大分子、颗粒的沉
3.糙面内质网的作用 合成分泌蛋白；是制造膜的工厂
● 合成分泌蛋白：多为糖蛋白 如：某些胰腺细胞分泌胰岛素：
核糖体→ 合成多肽链 → rER膜上的小孔→进入潴泡→折叠 →天然构象→加工并被ER膜包裹→ 离开ER→转运小泡→高尔基体；
● rER是制造膜的工厂 ◆ 蛋白质：核糖体
→ 多肽 → 插入膜中 → 被其疏水部分固定； ◆ 磷脂：rER 膜中特定的酶使 溶胶中的磷脂前体 → 磷脂 → 转运小泡 → 内膜系统的新组分。
◆ 功能：物质转运中起重要作用 ♦ 核内物质：RNA、组装好的
核糖体亚基 → 核孔 → 细胞质； ♦ 细胞质中物质：
蛋白质 → 核孔 →核内； 如：合成 DNA、RNA 的聚合酶、 染色体中的组蛋白、核糖体蛋白等；
♦ 转运方式： 选择性转运 mRNA 前体（不能通过核孔） → 加工 → 与蛋白结合 → 复合体 → 核孔 → 核外； 主动转运 通过输入蛋白、 输出蛋白协助完成
并非细胞体积的增大； ● 细胞体积的限制因素：
相对表面积；
◆ 细胞的相对表面积 是指细胞的表面积与细胞体积之比。
◆ 细胞的体积越小，其相对表面积越大， 则细胞的物质运输效率越高。
多细胞生物的细胞数目与其体积成正比
3.1.4 两类细胞：原核细胞和真核细胞
● 原核细胞：细菌、蓝细菌 （了解）
◆ 地球上出现最早的细胞：
降速度（沉降行为）的量度，等于每单 位离心场的速度；其大小与颗粒的密度 、形状、沉降介质密度有关。
s=v/ω2r v 是沉降速度， ω是离心转子的角速度（弧度/秒）， r 是到旋转中心的距离。
● 沉降系数的 S 单位 （s=v/ω2r） 沉降系数以每单位重力的沉降时间表示， 并且通常为 1～200×10-13 秒范围， 因此 10-13 这个因子就叫做沉降单位S，
即 1S = 10-13 秒。
如：血红蛋白的沉降系数约为 4×10-13 秒或 4S。
蛋白质分子：1 ~ 20S； 核酸：4S ~ 40S ； 核糖体及其亚基：30S ~ 80S。 沉降系数越大，分子或颗粒就越大 。
3.1.3 细胞的概貌（了解）
● 大小：与功能相适应 支原体：最小的细胞， 直径 100 nm，原核； 鸵鸟卵：最大的动物细胞； 麻纤维：长达10 cm； 神经细胞 胞体：直径 ＜ 0.1mm 轴突：长度 ＞1 m
● 广义的内膜系统概念也包括线粒体、
叶绿体、微体（过氧化物酶体）等细 胞内所有 膜结合的细胞器。
1. 内质网（ER）：● 细胞质内一系列
小管、囊状潴泡 → 网状膜系统；
● 面积 > 总膜 1/2；
● 内质网 与核被膜外膜
——
相通，故：
核周腔与 内质网腔相通；
——
● 有两个互相连通的区域（类型）
细胞分裂时消失； 分裂完成后， 子细胞中产生 新的核仁；
核仁
● 成分：富含蛋白质（核糖体蛋白）、 RNA（rRNA）；
● 形成：由1 ~ 几个特定的染色体片段 （rDNA，即编码 rRNA 的基因， 该位点又叫核仁组织区）形成；
● 核仁的功能：产生核糖体的细胞器， 转录 rRNA、组装核糖体的大小亚基。
4.光面内质网的作用 在不同细胞中作用不同： 合成脂质、 糖代谢（血糖调节）、 解毒作用、 肌肉细胞的收缩等；
● 合成脂质 ◆ 脂肪细胞 → 脂肪、磷脂； ◆ 睾丸、卵巢细胞 → 性激素； ◆ 肾上腺 → 固醇类激素；
● 糖代谢（血糖调节）：重要作用
并将产物运出细胞 3.2.4 溶酶体起消化作用 3.2.5 液泡有多种功能 3.2.6 线粒体和质体等进行能量转换
3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心
● 最大、最重要的细胞器 ● 功能：细胞的控制中心 ◆ 遗传物质（DNA）主要在细胞核； ◆ 调控：细胞代谢、生长、分化。 ● 结构：4 部分
核被膜、染色质、核仁、核基质。
◆ 有质膜：细胞质最外层； ◆ 有内膜系统：细胞核、细胞器；
植物细胞 动物细胞
☺ 植物细胞特有的细胞结构：
细胞壁（Cell Wall) 叶绿体（Chloroplast) 大液泡（Vacuole) 胞间连丝（Plasmodesmata)
乙醛酸循环体
◆ 细胞质
♦ 定义：除细胞核以外的所有部分；
细胞结构与细胞通讯[1]
———— 基础生命科学 • 第1 篇 细胞 • 第3章 细胞结构与细胞通讯
第3章 细胞结构与细胞通讯
● 细胞是生命的基础 基本结构单位和功能单位；
● 细胞一般很小，需借助显微镜观察； ● 细胞结构精细复杂
远非任何人造机械可比 ● 生物体是一个整体：亿万个细胞间
物质与能量交换、信息交流， 存在着着复杂、微妙的关系
● 1839，德，动物学家， 施万 T. Schwann: 组成动物组织的基本单位也是细胞； 并提出“细胞学说”这个术语。
● 细胞学说 ◆ 所有的动物和植物 都是由细胞构成的； 后来增加了： ◆ 细胞只能由业已存在的细胞 经分裂而产生。
● 电子显微镜（electron microscope） ◆ 原理：加速电子束，代替可见光； ◆ 分辨力：0.2 nm，又提高1000 倍； ◆ 种类 透射电镜：TEM，研究样本内部结构； 扫描电镜：SEM，观察样本表面结构。 ◆ 电镜样本 需经加工（固定、干燥）， 不能观察活的样本。
转录的蛋白质：DNA聚合酶等；
● 染色质丝：串珠状；
◆ 连接 DNA：细丝；直径 1.5~2.5 nm;
◆ 核小体：小珠状；直径 10 nm；
♦ 核心：4 种组蛋白；
♦ DNA：缠绕核心
核心
♦ 核心外组蛋白H1，
与 DNA 结合
核小体 H1
●组蛋白H1、核心组蛋白
核心
作用下染色质丝聚拢、
折叠 → 螺线管状，
人眼 0.1 mm； 光学显微镜 200 nm
（1 nm = 10-9m） 提高 500 倍
● 17世纪，荷兰，列文虎克 发明显微镜，
● 1665, 英, 物理学家, 胡克 Robert Hook， 用复式显微镜 发现细胞：软木， 蜂房状空腔。
● 1838，德，植物学家， 施莱登 M. J. Schleidem: 细胞是任何植物体 组成结构的基本单位
细胞壁：大多存在， 坚固，保护、支持；
荚膜：有时细胞壁外存在 黏稠外套，保护、粘附；
菌毛：短，可粘附与其他物体表面； 鞭毛：长，运动；
3.1 细胞的结构（了解） 3.2 真核细胞的结构（重点） 3.3 生物膜 —— 流动镶嵌模型 3.4 细胞通讯（重点）
3.2 真核细胞的结构（重点）
原生生物、真菌、动物、植物细胞 ● 出现迟：~ 17 亿年； ● 大、复杂
1. 核被膜（核膜） ● 核被膜 : 双层膜 ◆ 外膜：常与糙面内质网相连； ◆ 核周腔：两层膜之间； ◆ 内膜：与纤维状蛋白
构成的核纤层相连。 （p33, 图3.5a）
细胞模拟图片-核纤层
● 核孔：直径 50 ~ 100 nm； ◆ 数量：几千 ~ 几百万； ◆ 核孔复合体: 30 ～ 50种蛋白质； 与核纤层紧密结合。
♦ 性质：溶胶，透明、粘稠；
高度有序，
动态平衡； ♦ 含细胞器、
——
细胞骨架；
3.2.1 ～ 3.2.11
3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心 3.2.2 内质网与核糖体 3.2.3 高尔基体合成、分拣
并将产物运出细胞 3.2.4 溶酶体起消化作用 3.2.5 液泡有多种功能 3.2.6 线粒体和质体等进行能量转换
◆ 光面内质网：sER，无核糖体； ◆ 糙面内质网
Fra Baidu bibliotek
rER， 具核糖体，
电镜照片 显得粗糙。
糙面内质网
光面内质网
2. 核糖体
● 组成：颗粒状 ◆ 核糖体RNA （rRNA）+ 蛋白质； ◆ 大、小两个亚基；无膜包被。 ● 功能：合成蛋白质的细胞器；
蛋白质合成活跃的细胞 核糖体多；核仁特别大，Why？
1、大肠杆菌 2、念珠藻 3、小球藻 4、酵母菌 5、火丝菌 6、眼虫 7、分生组织细胞 8、栅栏组织薄壁细胞 9、驴蹄草叶表皮细胞和保卫
细胞 10、大鼠肝细胞 11、肾近曲小管上皮细胞 12、成纤维细胞 13、人红细胞 14、人精子 15、哺乳动物的横纹肌细胞 16、平滑肌细胞 17、神经细胞体
◆ 细胞的大小和机能是相适应的
神经细胞长 神经信号传导 卵细胞体积大 存放营养物质
（供胚胎发育）
◆ 要求：
体积--容纳自身生存和繁殖所必需的核酸 、
蛋白质等; 面积--保证能够从环境中获得充分的营养
● 生物体的细胞：单、多细胞； ● 多细胞生物的生长（长大）
细胞分裂 → 细胞数目增多 → 生物体体积变大；
~ 35亿年前；
—
◆ 小：2 ~ 8 um，
真核细胞的 1/10， 电镜才可见；
◆ 构造简单
♦ 无内膜系统 → 无膜包被的细胞核， 无细胞器；
♦ 无细胞骨架，Why？ ♦ 有质粒； ♦ 有拟核区：1 个 ~ 多个；
卷曲的染色体，环状 DNA 分子 ♦ 有质膜 （细胞膜）：似真核细胞。
◆ 其它构造
3.1 细胞的结构（了解） 3.2 真核细胞的结构（重点） 3.3 生物膜 —— 流动镶嵌模型 3.4 细胞通讯（重点）
本章应该掌握的知识点和考查点
1. 各种细胞器的结构和功能； 2. 生物膜的结构 ； 3. 细胞连接； 4. 细胞通讯的全过程；
3.1 细胞的结构（了解）
3.1.1 显微镜揭示了细胞的微观世界 ● 分辨力（率) (resolving power)
2. 染色质：固定、苏木精染色
● 常染色质：网状（粗或细的长丝）；
︱ ︱
DNA 分子展开；
︱
● 异染色质
︱
∕ 粗大团块、色深，
∕
DNA 紧缩盘绕，
∕
常附于核膜内面；
● 染色质成分：主要是 DNA、组蛋白， 以及少量 RNA 和非组蛋白。
◆ DNA：同一生物体各种细胞中 含量相同；
◆ 组蛋白：5 种：功能不同； ◆ 非组蛋白：种类多，有关 DNA 复制、
4. 核基质与核质 ● 核基质：◆ 组成：蛋白质纤维网架； ◆功能：骨架 ♦ 维持细胞核的形态；
♦ 固定许多与细胞核活动有关的装置 如：染色质附着场所， 新形成的核酸都与之相连；
● 核质：透明液体、填充核基质网络中
3.2.1 ～ 3.2.11
3.2.1 细胞核是真核细胞的控制中心 3.2.2 内质网与核糖体 3.2.3 高尔基体合成、分拣
并将产物运出细胞 3.2.4 溶酶体起消化作用 3.2.5 液泡有多种功能 3.2.6 线粒体和质体等进行能量转换
3.2.2 内质网与核糖体
● 内膜系统：指真核细胞中，直接或
通过小的囊泡与许多细胞器相通的、 由膜围成的细胞器或结构，包括核被 膜、内质网、高尔基体、溶酶体、液 泡、质膜等；它们的膜相互流动、 动 态平衡、功能上是相互协同的；