细胞的形态结构与新陈代谢

• ②遗传物质的储存:真核细胞含DNA多，不是环 状，呈线状并被包装成高度凝缩的染色体结构； 含有大量的重复序列；有的真核细胞的细胞器也 含有DNA，如，线粒体、叶绿体；
• ③遗传物质的表达:翻译时，原核细胞转录翻译 同步进行，而真核细胞的mRNA在合成后，必 须在细胞核内进行剪切加工，再运到胞质中翻译。
80s(60s+40s)
• 细胞骨架
无
有
• 内膜系统
无
有
• 细胞核
拟核
有核膜、核仁
• 染色体 单数，非组蛋白和
多个，组蛋白及分子组成
•
单个DNA分子组成
非组蛋白和多个DNA
• 细胞分裂 无丝分裂
有丝分裂
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真核细胞-原核细胞主要区别总结
• ①细胞器:真核细胞具有完善的内膜系统和细胞 骨架系统以及完整的核结构;
碱度、离子强度等。
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糖和糖萼
• 膜糖：细胞质膜表面糖类，糖蛋白、糖脂两种。 • 糖蛋白：与膜蛋白结合而成。 • 糖脂：与脂质结合而成。
膜糖的成分：半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、 葡萄糖胺、葡萄糖、唾液酸等。
• 功能：细胞识别； 固定膜中蛋白质。
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糖萼：寡糖链和蛋白质共同构成细胞表面的糖萼，
◆ 作用：
♥ 脂质合成 ♥ 糖类代谢 ♥ 药物、毒物的解毒
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◆ 糙面内质网(rER)
糙面内质网 光面内质网
♥ 具核糖体颗粒； ♥ 合成、转运
蛋白质；
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核糖体：合成蛋白质，
起始于细胞质基质，有些蛋白质合成开始 后不久便转在内质网上合成。 这些蛋白质包括： 1. 向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素； 2. 膜蛋白，决定其在膜中的排列； 3. 需与其它细胞组分严格分开的酶，如溶酶
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◆ 非组蛋白 种类多； 有关DNA复制、转录的因子， 如：DNA聚合酶、 RNA聚合酶等；
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◆ 核小体：
核心：4 对组蛋白H2A、H2B、H3、H4 各 2 对；
核心
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核小体
H1
染色质在不同时期的表现
◆ 细胞分裂间期：25-30nm 染色质丝折叠 → 螺线管；
蛋白质，
亲水通道
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外膜
基质 膜间隙
内膜 嵴
（2）内膜：
向内折叠形成嵴，增加内 膜面积。 上有带柄、直径约10 nm 的基粒——ATP 合成酶 复合体
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外膜 内膜
嵴
基质
或称糖被。
糖萼
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•细胞识别对细胞非常重要，关键是识别 细胞表面的糖分子。 细胞表面的糖分子种类及位置多变是细 胞与细胞区分的标志。
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真核细胞的结构
• 细胞膜（Cell Membranes） • 细胞质（Cytoplasm） • 细胞核（Nucleus） • 细胞壁（Cell Wall）
外界吞入的颗粒——异噬溶酶体 细胞自身的碎渣——自噬溶酶体
膜蛋白高度糖基化，防止蛋白降解
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根据生理功能完成的不同阶段分为：
• 初级溶酶体(primary lysosome)：
高尔基体产生，内含物均一，无明显颗粒。
• 次级溶酶体(secondary lysosome)：
正在进行或完成消化作用的溶酶体 。
或结合在磷脂分子的亲水头上。
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膜蛋白的功能:
➢ 物质运输 ➢酶 ➢ 受体——信号转导 ➢ 细胞识别 ➢ 胞间连接 ➢ 将细胞骨架与胞外基质连接
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• 膜蛋白在脂双层自 由移动，证明细胞膜 的流动性。 •上皮细胞膜上的运 输蛋白和各种酶不能 完全自由移动。
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膜流动性的影响因素
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细胞体积与面积
• 动植物细胞直径：10 100 μm • 细胞核直径： 8 30 μm • 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和水分
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1、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（共胚胎发育）
体的各种水解酶； 4. 需进行修饰的蛋白，如糖蛋白。
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信号假说（Signal hypothesis）：
信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成。
蛋白质转入内质网合成的过程：
信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP 与受体结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网 上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入 内质网腔→信号肽切除→肽链延伸至终止→ 翻译体系解散。 SRP：信号识别颗粒
细胞质
细胞核
☺ RNA 细胞核
细胞质
大分子如何出入细胞核？
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核孔
核孔复合体：蛋白质，100多种， 与 核纤层紧密结合；
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◆ 50 ~ 100 nm，几千 ~ 几百万个
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◆ 功能：物质转运 ♦ 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 → 核内； 如：合成 DNA和RNA的聚合酶， 构成染色体的组蛋白； 核糖体蛋白，等；
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生物膜特性:
① 流动性 ② 选择透过性
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• 进行生命活动的重要物质基础。
﹡细胞的能量转换 ﹡蛋白质合成 ﹡物质运输 ﹡信息传递 ﹡细胞运动
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脂双层
• 总重量中脂类约占40-50%。 • 脂类：磷脂（主要）、糖脂、胆固醇
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• 表面是磷脂分子的亲水端， • 内部是磷脂分子的疏水性脂肪酸链。
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● 染色质成分：主要：DNA、组蛋白； 少量：RNA、非组蛋白；
DNA：同一个体，各种细胞中含量相同
♦ 常染色质：粗、细丝 → 网状； DNA分子展开部分；
♦ 异染色质：粗大团块、色深、 DNA紧缩盘绕部分，附于核膜；
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◆ 组蛋白 ♦ 碱性：含碱性氨基酸 （赖氨酸、精氨酸） ♦ 能与DNA带负电荷的磷酸基团结合； ♦ 5 种：H1、H2A、H2B、H3、H4； 功能不同；
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细胞核模式图
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（1）核被膜
• 核外面，包括核膜和核膜下面的核纤层。 • 核膜：两层膜，单层膜厚7-8 nm，膜之间的核周
腔宽约10-50 nm。外膜常与糙面内质网相连。 • 核纤层：在核膜内面，核纤层蛋白组成。
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核被膜的电镜图
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☺蛋白质（如DNA、RNA合成相关的酶）
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高尔基体（Golgi apparatus）
• 1898，Golgi首先观察到，因此得名，动植物细 胞普遍存在。
• 由扁平小囊、小泡堆在一起形成，有极性。 凸出面对着内质网称为形成面（forming face） 或顺面（cis face） 凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature face） 或反面（trans face）
• 残体(residual body) ：失去酶活性，仅留未消化
的残渣。
食物泡
初级溶酶体
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次级溶酶体 残体
线粒体
• 颗粒、短杆状， • 横径0.2-1μm，长2-8 μm。 • 1到几百甚至数千个。 • 两层膜
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• 四个功能区：
外膜、内膜、膜间隙、基质
（1）外膜：
平Hale Waihona Puke ，脂类、2、有机体的体积与细胞的数目有关 新生儿约有2×1012 成年人约有6×1013
• 根据细胞数目划分： 单细胞生物 多细胞生物
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原核细胞核真核细胞的主要区别
特征
原核细胞
真核细胞
• 细胞大小 较小，1～10μm 较大，10～100μm
• 细胞质
无胞质环流
有胞质环流
• 核糖体
70s(50+30s)
Heads Tails
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• 脂双层中脂分子进行各种形式的快速运动：
1.侧向扩散； 2.旋转运动； 3.摆动运动；
4.伸缩震荡 5.翻转运动 6.旋转异构
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脂双层功能：
• 保持细胞正常的结构和功能。
• 屏障作用，膜两侧水溶性物质不能自由通过， 相对稳定的内环境； • 脂双层中脂类成分随不同生物而不同。结构 复杂保证膜蛋白的嵌入及其特定功能的发挥。
◆ 细胞分裂期 进一步浓缩（高度折叠）→光镜可见的粗大染 色体；
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从DNA到染色体水平的压缩过程
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DNA
压缩7倍
核小体
压缩6倍
螺线管
压缩40倍
超螺线管
压缩5倍
染色单体 共计压缩8400倍
核仁
● 形态：圆、椭圆，无外膜；
● 数目
1-2 个，
各种生物中
固定；
核仁
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膜蛋白
• 膜功能的主要体现者； • 不同生物膜中蛋白质含量不同：线粒体内膜75%、
神经纤维髓鞘膜25%、质膜50%。
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•膜蛋白可分两大类：内在蛋白(1-2)和周边蛋白(3-6)。 •内在蛋白: 疏水部分穿过脂双层的疏水核心；
大多两端亲水，也有一端亲水。 • 周边蛋白: 非共价键结合在内在蛋白外端，
与膜本身组分、遗传因子、环境因子有关，包括： ⋄ 胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动 ⋄ 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不
饱和，使膜流动性增加。 ⋄ 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流
动性降低。 ⋄ 卵磷脂/鞘磷脂：比例高则膜流动性增加，因为鞘
磷脂粘度高于卵磷脂。 ⋄ 其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸
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反 面
顺 面
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● 功能：
◆ 将内质网合成好的蛋白质
→ 分门别类进行加工、分类、包装、 运送
→ 细胞 到特定部位， 或分泌→ 细胞外
◆ 无合成蛋白质功能；
◆ 合成：多糖（纤维素）、果胶质
•
→ 参与细胞壁的形成。
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溶酶体（lysosome）
＊形态：单层膜、囊泡 ＊来源：高尔基体断裂产生 ＊功能：细胞内消化，
动物细胞、植物细胞
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细胞壁：质膜之外 • 细菌、植物细胞
• 无生命结构： 细胞分泌物代谢物组成， 纤维素、多糖、蛋白质等
• 功能： 机械支撑 支持、保护
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细胞核是真核细胞的控制中心
• 真核细胞都有，大多单核。
• 细胞的控制中心：
遗传物质（DNA）主要位于细胞核；
调控细胞代谢、生长、分化。 • 包括核被膜、核基质、染色质、核仁。
生命科学概论
第二章 细胞的形态结构与新陈代谢
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第二章 细胞的形态结构与新陈代谢
第一节 细胞的形态结构
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细胞的形态 ➢原核细胞，以大肠杆菌为例 ➢真核细胞，动物细胞和植物细 胞
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细胞大小（um）与数目
• 最小的细胞
•
支原体：直径100 nm
• 最大细胞是鸟类的卵细胞
•
鸵鸟蛋：直径150mm
• 最长的细胞
• 神经细胞：神经纤维长度 > 1 m
•
棉花、麻纤维（单个细胞）：10 cm
人体最大的是成熟的卵细胞，直径在0.1毫米以上； 最小的是血小板，直径只有约2微米。
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•细胞体积守恒定律
生物有机体内细胞种类繁多，各种细胞的大小 相差悬殊，形态各异。但是不论同类动植物的 个体差异有多大，同一器官或组织的细胞大小 是在一个恒定的范围之内，器官组织的大小主 要取决于细胞的数量，而与细胞的大小无关， 这就是“细胞体积守恒定律”。
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大肠杆菌
动物细胞
植物细胞
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生物膜--流动镶嵌模型
★ 真核细胞由膜分割成一个个小“区室”，使 细胞具有界限分明、功能各异的工作单位；也 使膜的总面积大大增加，提高物质合成、运输 等生命活动效率。
细胞核 线粒体、叶绿体 内质网、高尔基体、溶酶体
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细胞质
• 细胞质——质膜内，细胞核外 细胞溶胶、细胞器
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1、内质网和核糖体 ☆内质网：一系列囊腔、细管，彼此相通
隔离于细胞溶质的膜系统 ♦ 总膜面积一半，最多的膜 。
光面内质网(sER)
内质网
糙面内质网(rER) ☆核糖体：蛋白质合成的场所。
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◆ 光滑内质网(sER)：无核糖体颗粒
生物膜系统
生物膜：细胞器膜、核膜、质膜在分子结构
上类似，统称生物膜。 • 主要由脂质、蛋白质组合装配成，7-8 nm厚。
• 磷脂双分子层是骨架，又称脂双层。 • 蛋白质以不同方式镶嵌，膜功能的主要体现者。 • 质膜表面有少量糖类分子——糖脂和糖蛋白 。
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糖
磷
脂
双
蛋白质
分
子
流动镶嵌模型
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♦ 选择性 mRNA前体 → 不能通过核孔； mRNA前体 → 加工、与蛋白结合 → 复合体 → 核孔 → 核外；
♦ 主动转运（非扩散） 蛋白质：自身的核定位信号， 核孔复合体：受体蛋白， 两者结合 → 核孔 → 出、入核；
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染色质：固定、苏木精染色 ● 常染色质 ● 异染色质