三细胞的基本形态结构与功能
细胞的基本形态结构与功能
机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学 论证。
细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一。
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4. 细胞的基本概念
细胞是生命活动的基本单位 细胞是物质、能量和信息过程结合的综
合体 细胞是生物形态结构、生理功能和生长
发育、遗传的基本单位
80S 线粒体DNA，叶绿体DNA
沉降系数（S）：大分子或颗粒在超速离心时的沉降行为，其大小 与颗粒的密度、形状、沉降介质的密度均有关。蛋白质、核酸等生
物大分子的S实际上时常在10-1来自秒左右，故把沉降系数10-13 秒称为 一个Svedberg单位，简写S，量纲为秒。
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➢ 动物细胞与植物细胞的比较
重点
细胞之间的区别：原核细胞与真核细胞、动物细 胞与植物细胞；
主要细胞器的结构与功能：细胞核、线粒体、叶 绿体、内质网、高尔基体、溶酶体；
生物膜：结构组成与功能、流动镶嵌模型特点； 物质运输：主动运输的特点、Na+-K+泵。
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一、细胞的基本结构与功能
1. 细胞的发现
1665年，英国人 罗伯特虎克 Robert Hooke ） 利用自制的显微 镜发现软木塞是 由密排的蜂窝状 小室组成（死细 胞壁），命名细 胞(Cell)。
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细胞学说的内涵
① 所有生物都是由细胞和细胞产物所构成； ② 新细胞只能由原来的细胞经分裂而产生； ③ 所有细胞都具有基本相同的化学组成和代谢活
性； ④ 生物体总的活性可以看成是组成生物体的各相
关细胞的相互作用和集体活动的总和。
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3. 细胞学说的意义
① 从细胞角度把整个有机体统一起来； ② 证明了动物和植物都是由细胞起源的； ③ 证明了达尔文的生物进化论观点，打击了唯心论
细胞的结构与功能
细胞的结构与功能细胞是生物体的基本组成单位，具有多种结构和功能。
了解细胞的结构与功能对于理解生命的本质以及解释生物现象具有重要意义。
本文将从细胞膜、细胞质、细胞核以及细胞器等方面来探讨细胞的结构与功能。
一、细胞膜细胞膜是细胞的外部边界，起到控制物质进出的作用。
它主要由磷脂双层和蛋白质构成。
细胞膜的主要功能包括物质的选择性通透性、维持细胞内外环境的稳定性以及细胞间的相互识别和相互作用。
1. 物质的选择性通透性：细胞膜通过磷脂双层的排列和蛋白质通道的作用，调控物质进出细胞。
小分子物质如氧气和二氧化碳可以通过细胞膜的扩散传输，而大分子物质如蛋白质则需要通过蛋白质通道进行运输。
2. 维持细胞内外环境的稳定性：细胞膜通过调控物质的进出，使细胞内外的浓度、pH值以及离子平衡等环境参数保持稳定，确保细胞的正常生理功能。
3. 细胞间的相互识别和相互作用：细胞膜上的蛋白质和糖类结构可以用于细胞间的识别和相互作用，如免疫系统的信号传递、受精作用等。
二、细胞质细胞质是细胞膜内外的胶状物质，是细胞的主要组成部分之一。
细胞质包含有机分子、无机离子、细胞器以及细胞骨架等物质，具有维持细胞形态、储存物质、进行代谢活动等功能。
1. 维持细胞形态：细胞质具有胶状特性，可以填充细胞膜内外的空间，使细胞保持特定的形态。
2. 储存物质：细胞质中含有丰富的有机分子，如葡萄糖、脂类和蛋白质等，可以用来储存能量和合成生物分子。
3. 进行代谢活动：细胞质中包含代谢酶和其他催化物，可以进行代谢反应，如糖的分解和脂类的合成等。
三、细胞核细胞核是细胞中的重要结构，主要包括核膜、染色质和核仁。
细胞核具有存储遗传信息、控制细胞活动等功能。
1. 存储遗传信息：染色质是细胞核中的重要成分，其中包含了细胞的遗传信息，如DNA。
细胞核通过复制DNA和进行转录、翻译等过程来传递和传承遗传信息。
2. 控制细胞活动：细胞核内含有核仁，是细胞中合成核糖体的场所。
核仁通过指导核糖体的合成和组装来控制蛋白质的合成。
细胞的形态结构与功能的关系
细胞的形态结构与功能的关系细胞是生命的基本单位，通过其形态结构来实现各种不同的生物功能。
细胞的形态结构其实就是细胞器官的排列组合，这些细胞器官各自有特定的结构和功能，通过协同作用实现细胞的各种生物活动。
本文将从细胞的结构与功能的关系入手，分别讨论细胞膜、细胞核、粒细胞体、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器官的结构与功能。
1、细胞膜细胞膜是细胞的外包层，它主要由脂质分子、蛋白质和糖类组成。
细胞膜的主要功能有控制物质进出、维持细胞形态和结构、参与信号传导、识别并吸附外部物质等。
细胞膜的不同部位所具有的不同结构和功能使得细胞能够完成不同的生物学功能，例如：细胞膜上的蛋白质可以作为细胞识别外界信号的“感受器”，引导外界物质进入细胞内部，并且调节细胞内外物质的流动，维持内环境的稳定性。
细胞膜的磷脂双层结构保证了细胞的可塑性，使得细胞能够适应不同的外界环境变化，例如遗传学中Kock实验中培养出的‘Koch壳菌’。
2、细胞核细胞核是细胞内包含遗传信息的结构，控制着细胞的所有基因表达。
细胞核周围有核膜包裹，内含的DNA分子编码了细胞产生的所有蛋白质，这些蛋白质则是细胞的所有生命活动的物质基础。
细胞核的结构决定了它的功能特点，例如：细胞核内的核孔可以使有机分子穿过核膜，通过核孔运输RNA分子进入细胞质，进行蛋白质合成。
细胞核内的染色质可以存储并传递遗传信息，相当于将DNA分子包装成一个框架，通过实现DNA的复制和转录作用，确保了遗传信息的稳定性和传递。
3、粒细胞体粒细胞体是一种蛋白质和RNA的组合物，是蛋白质的合成和折叠的主要场所。
通过粒细胞体内的核糖体，转录DNA信息，并将其转化为蛋白质。
粒细胞体的结构与功能关系如下：粒细胞体可以通过拼接两个不同的蛋白质，并产生酶、抗体、激素等生物分子，形成细胞膜和细胞核膜等的构建。
粒细胞体参与蛋白质的折叠作用，将成型的蛋白质进行分割，生成单元体，进而向其他细胞器输送，进行合成。
细胞的结构与功能关系
细胞的结构与功能关系细胞是构成生物体的基本单位，其结构与功能密切相关。
在细胞结构的层级中，细胞膜、细胞质、细胞核等组成部分之间相互协作，以实现细胞的各项功能，从而维持生物体的正常运作。
本文将从细胞膜、细胞质和细胞核三个方面探讨细胞结构与功能关系。
一、细胞膜细胞膜是细胞结构中最外层的一层，它由磷脂双层和质蛋白构成。
细胞膜的主要功能是控制物质的进出和细胞内外环境的稳定。
细胞膜上的蛋白质可以起到信号传导、细胞识别和受体功能等。
此外，细胞膜还参与细胞间的黏附作用，维持组织的结构和形态。
细胞膜的结构与其功能紧密相关。
磷脂双层的疏水性使得细胞膜具有选择性渗透性，能够选择性地通过不同的通道来调节物质的进出。
细胞膜上的蛋白质具有不同的功能，如通道蛋白媒介物质的传输，受体蛋白与外界信号分子结合以传递信号等。
这些功能使得细胞能够有效地与外界环境进行交互，并调节细胞内外物质的平衡。
二、细胞质细胞质是细胞膜内和细胞核之间的区域，主要由水、有机物、离子和细胞器构成。
细胞质是细胞内许多化学反应和细胞器的所在地。
细胞质具有多种功能，如维持细胞的形态、细胞器的运动以及合成和储存物质等。
细胞质的结构与功能密切相关。
细胞质中的细胞器如线粒体、内质网、高尔基体等，都承担着不同的功能。
例如，线粒体是细胞内能量的合成器官，通过细胞呼吸过程生成的能量供给细胞的各项生命活动。
内质网是与合成蛋白质相关的重要细胞器，参与蛋白质的合成和修饰。
高尔基体是负责细胞内物质的转运和分泌，参与蛋白质的定向运输和修饰。
这些细胞器共同作用，协调完成细胞质中的各种生化反应和物质运输，确保细胞正常发挥功能。
三、细胞核细胞核是细胞的控制中心，包含细胞的遗传信息，控制细胞的生长、分化和遗传物质的复制。
细胞核主要由核膜、染色体和核仁组成。
细胞核的结构与其功能密切相关。
核膜是细胞核的包裹层，通过核孔调节物质的进出。
染色体携带了细胞的遗传信息，通过DNA的复制和转录与细胞的生长和分化相关。
三细胞的基本形态结构与功能
三细胞的基本形态结构与功能三细胞是一种多细胞生物的基本结构，它由三个细胞组成：上皮细胞、组织细胞和神经细胞。
这三个细胞具有不同的形态结构和功能，它们共同协调工作，维护生物体的正常运作。
首先是上皮细胞。
上皮细胞是身体各个组织和器官的最外层细胞，它们紧密排列在一起，形成一个连续的上皮组织。
上皮细胞的主要功能是保护和覆盖身体表面，防止病原体和有害物质的侵入。
上皮细胞的形态结构特点是细胞间紧密连接，形成一个屏障，阻止外部物质的进入。
上皮细胞还有分泌和吸收的功能，例如上皮细胞在肠道内分泌消化酶，并负责吸收营养物质。
其次是组织细胞。
组织细胞是构成多细胞器官和组织的基本单位，它们以不同的方式组织在一起，形成不同的组织类型，如肌肉组织、骨骼组织和结缔组织等。
组织细胞的主要功能是提供结构支持和维持器官的正常功能。
例如肌肉细胞可以收缩和放松，使得身体得以运动；骨骼细胞可以合成和分解骨质，维持骨骼的稳定性；结缔组织细胞可以合成胶原蛋白，提供组织的弹性和拓展性。
最后是神经细胞。
神经细胞是组成神经系统的基本单元，它们负责传递信号和信息，使得身体各个部分的协调活动得以实现。
神经细胞的形态结构特点是长而细长的轴突和树突，轴突负责传递信号，而树突负责接收信号。
神经细胞通过突触与其他神经细胞相连接，形成神经回路和网络。
神经细胞具有兴奋性和传导性的特点，可以将外界刺激转化为神经信号，并在神经系统内传递和处理。
总的来说，三细胞的基本形态结构与功能使得多细胞生物能够适应并生存于不同的环境。
它们的相互作用和协调合作是多细胞生物的基石，使得生物体能够实现各种生理功能，保持身体的稳态和稳定内环境。
3 细胞的基本形态结构与功能
胞吐作用：
细胞从细胞表面排出渣滓和细胞分泌物 的过程。
（四）细胞连接 1. 桥粒
上皮细胞 间纽扣状的 斑块结构。
桥 粒
2. 紧密连接
细胞膜紧密靠拢，无间隙。
兔上皮细胞紧密连接
紧密连接
3. 间隙连接（通讯连接）
两细胞间有很窄的间隙（2~4nm）。
间 隙 连 接 电 镜 照 片
植物细胞有，在 质膜之外。是一无生 命结构，由细胞的分 泌物组成。功能是支 持和保护，防止细胞 吸涨而破裂。 细菌也有细胞壁。
2. 细胞核的基本结构
核膜
核的组成： 核仁 核质 染色质丝
细胞核的形态
（1）核被膜与核纤层
核被膜: 包在核的外面。由两层膜组成。两 膜之间为宽约10-50nm的核周腔。外膜 常与粗糙内质网相连。
虎克发表的图片
原核细胞
真核细胞
动物细胞
植 物 细 胞
细胞膜结构
细胞核结构
核
膜
核小体和染色质
组蛋白与DNA的结合
组蛋白与DNA的结合
染 色 体
内质网结构
高尔基体的形态结构
成熟面
分泌小泡
空腔
形成面
溶酶体结构
线 粒 体 结 构
白色体：
• 不含色素的质体
• 合成淀粉
• 合成脂肪
螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花）
染色体（ 1400nm）
（３）核仁
细胞核中圆形或椭圆形的颗粒状结构。
各种生物的核仁数目是固定的。由某一 个或几个特定染色体的核仁组织区构成。而 核仁组织区是rDNA的所在地。 （4）核基质 由蛋白质成分组成的纤维状网，网孔中 充以液体。
第三章细胞的基本形态结构和功能
过氧化物酶体的功能：
• 脂肪酸的氧化：动物组织中大约有25－50% 的脂肪酸是在过氧化物酶体中氧化的（其他 则是在线粒体中氧化的），产生H2O2 • 解毒：过氧化氢酶利用过氧化氢氧化各种 底物， 如酚、甲酸、甲醛和乙醇等，氧化 的结果使这些有毒性的物质变成无毒性的 物质，同时也使H2O2进一步转变成无毒的 H2O。
和 滑 面 内 质 网 （ ）
粗 面 内 质 网 （ ）
RER SER
（2）核糖体(ribosome)：
由rRNA和蛋白质按一定规律组 成的实心小粒。单个核糖体直径为 90nm，由大小两个亚基构成；是细 胞合成多肽和蛋白质的工具。
核糖体 由大亚基（Large Subunit) 和小 亚基（Small Subunit) 组成
细胞骨架（微管、微丝、中间纤维）
• 微管（microtubule）： 普遍存在于各种细胞，为非膜性结构细 胞器。 微管的主要成分是微管蛋白，αβ微管蛋 白聚合成双体成为微管细丝的亚单位。微 管除单微管外，还形成二联微管、三联微 管，如中心粒、纤毛、鞭毛内的微管。
微管纤维
• 秋水仙素(colchicine)结合微管蛋白，阻止微管 蛋白互相连接成微管，从而破坏纺锤体形成，长 春花碱具有类似的功能。 • 紫杉醇(taxol) 能促进微管的装配, 并使已形成 的微管稳定。但这种稳定性会破坏微管的正常功 能，使细胞处于分裂期，而不能增殖。
• 木质化: 细胞壁内填充和附加了木质素， 可使细胞壁的硬度增加，细胞群的机械力 增加。这样的填充木质素的过程就叫做木 质化. 木栓化: 细胞壁中增加了脂肪性化合物木 栓质，它是一种栓化的细胞，不易透气， 也不易透水，所以造成最后细胞内的原生 质体完全消失。这样的填充脂肪族化合物 的过程就叫做木栓化.
细胞的形态构成和功能
细胞的形态构成和功能细胞是构成生物体的基本单位，其形态构成和功能具有重要意义。
了解细胞的形态和构成可以帮助我们更好地了解生物的生命活动。
一、细胞的构成细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。
1.细胞膜细胞膜是细胞最外层，由磷脂双分子层和蛋白质组成。
细胞膜的主要功能是维持细胞内外环境的稳定性，并控制物质的进出。
2.细胞质细胞膜内的液体是细胞质，其中包括各种细胞器、细胞骨架和溶质等。
（1）细胞器细胞器是细胞内各种功能机构的总称，如内质网、高尔基体、细胞核、线粒体、溶酶体、叶绿体等。
内质网是细胞膜内的重要蛋白质合成和加工的地方；高尔基体则是储存和运输蛋白质的荷尔蒙等细胞物质分泌的关键器官；线粒体主要负责产生ATP(细胞能量储存)；溶酶体是进行细胞内外物质的分解的“垃圾车”；叶绿体是植物细胞特有的光合作用器官。
（2）细胞骨架细胞骨架是由细胞质中的微纤维等纤维构成的细胞结构，是维持细胞形态和细胞器定位的关键。
细胞骨架还参与调控细胞遗传学和细胞功能、信号转导等生物学过程。
3.细胞核细胞核是细胞内含有DNA的重要组织，细胞核的主要功能是控制轴突生长、细胞分裂、DNA复制和RNA转录等生命过程。
二、细胞的形态细胞的形态包括大小、形状和结构等方面，不同种类细胞有不同的形态。
1.大小细胞大小不尽相同，大型动物细胞可达数百微米，而细菌细胞则只有几微米，且大小会影响细胞的代谢运动、信号传递和分子交换等生命过程。
2.形状细胞形状通常包括球形、棒状、扁平、梭形等，与细胞所处的生活环境、功能任务和代谢活动等有关。
3.结构细胞内的结构也多种多样，如细胞透镜、鞭毛、纤毛、伪足等。
每个结构都有不同的生物学意义，如细胞透镜和钙控钠离子交换泵是视网膜细胞和心肌细胞功能的关键器官。
三、细胞的功能细胞的功能包括代谢活动、自我复制和信号感知等生物学过程。
1.代谢活动细胞是代谢活动的基本单位，包括能量转化、物质转化和物质吸收等生物学过程。
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肽聚糖和壁酸组成
纤维素和果胶ห้องสมุดไป่ตู้
无丝分裂
无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
细胞的基本结构与功能
细胞的大小与细胞的功能相适应
➢ 支原体：直径100 nm，最简单、体积最小的原核细胞 ➢ 鸟卵：肉眼可见，最大的真核细胞 ➢ 神经细胞：胞体直径不过0.1 mm，但发出的纤维可长达1 m
细胞的基本结构与功能
单细胞生物仅有一个细胞 细胞数目增加 生物体积加大 多细胞生物的细胞数目和生物体的大小成正比
真核细胞的结构与功能
细胞膜和细胞壁 ➢ 细胞核 细胞质和细胞器
细胞核的基本结构
一切真核细胞都有完整的细胞核 大多数细胞是单核的 细胞核在细胞的代谢、生长和分化中起重要作用 细胞控制中心：遗传物质主要位于细胞核 细胞核包括：
➢ 1932年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了相差显微镜（phase contrast microscope) ，并由Zeiss工厂制成，因而获得1953年度诺贝尔物理学奖 相差显微镜可以观察未经染色的标本和活细胞，其原理是把透过标本的 可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种 结构变得清晰可见
➢ 由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括所有的细菌和蓝藻类 ➢ 由真核细胞构成的生物称为真核生物，包括所有的动物细胞和植物细胞
细胞的基本结构与功能
大小 细胞核 遗传
内膜系统
细胞质 细胞膜 细胞壁 繁殖方式
原核细胞
大多数很小（0.1-10 mm）
真核细胞
大多数较大（10-100 mm）
无膜包围
有双层膜包围
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史
➢ 1673年起，荷兰人A. van Leeuwenhoek一生中制作了400多台显微镜，最 高的放大倍数达到200～300倍。第一个看到活细胞，第一个观察细菌和 原生动物
A. van Leeuwenhoek
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史
第三章
细胞的基本 形态结构与功能
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
人眼的分辨力仅有0.1 mm 显微镜的发明为细胞的发现奠定了基础，没有显微镜就不可能
有细胞学诞生 显微镜的发明史
➢ 1590年，荷兰眼镜制造商J. Janssen和Z. Janssen父子制作了第一台复式显 微镜（有物镜和目镜），它的放大倍数是3～10倍
➢ 1858年，德国细胞病理学家魏尔肖（R.L.C. Virchow）提出“一切细胞来 源于细胞”的著名论断，进一步完善和概括了细胞学说
细胞学说
细胞学说的基本内容：
➢ 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来，并由细胞和细胞产物所构成
➢ 所有细胞都具有基本上相同的化学组成 M.J. Schleiden 和代谢活性
➢ 1812年，苏格兰人D. Brewster 发明油浸物镜，并改进了体视显微镜 ➢ 1886年，德国人E. Abbe发明复消差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普
通光学显微镜技术基本成熟
Brewster’s microscope
Ernst Abbe
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史（光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍）
H. Rohrer & G. Binnig
E.A.F. Ruska
细胞学说
细胞学说的建立
➢ 十九世纪以前，着眼于细胞显微结构方面的研究和对细胞形态上描述， 但对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括
➢ 19世纪30年代，德国植物学家施莱登（M.J. Schleiden）和动物学家施旺 （T. Schwann）分别在其各自的论文《植物发生论》和《动植物的结构 和生长一致性的显微研究》提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 细胞是生命活动的基本单位
细胞膜和细胞壁
细胞壁（cell wall）：植物细胞的细胞膜之外
➢ 无生命结构，由细胞代谢产物，如纤维素等，组成 ➢ 功能：支持和保护，防止细胞吸涨破裂
细胞膜和细胞壁
细胞壁（cell wall）的组成：
➢ 纤维素（cellulose） ➢ 木质素（lignin） ➢ 木栓质（suberin）
Zaccharias Janssen
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史
➢ 1665年，英国人R. Hooke用自己设计与制造的显微镜（放大倍数40～140 倍）观察了软木的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁 文cella来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室
Robert Hooke
环状裸露DNA或者结合少量蛋白质 线状DNA，与蛋白质结合成染色质 DNA复制转录翻译同一时间地点进行 复制转录在核中，翻译在细胞质中
无独立内膜系统
无线粒体、叶绿体、高尔基体、内质 网、溶酶体等细胞器
有，并且分化成细胞器 具有各种膜包被的细胞器
无细胞骨架
有细胞骨架
电子传递链、氧化磷酸化位于质膜上
电子传递链、氧化磷酸化位于线粒体 内膜上
真核细胞的结构与功能
动物细胞
植物细胞
真核细胞的结构与功能
细胞膜和细胞壁 细胞核 细胞质和细胞器
真核细胞的结构与功能
➢ 细胞膜和细胞壁 细胞核 细胞质和细胞器
细胞膜和细胞壁
细胞膜：细胞表面的被膜，又名质膜（plasma membrane）
➢ 厚度：7～8 nm ➢ 半透性（semipermeability）：选择通透性 ➢ 激素受体、抗原结合位点、其他有关细胞识别的位点
F. Zernike
显微镜：打开微观世界大门的钥匙
显微镜的发明史（电子显微镜的最大放大倍率超过300万倍）
➢ 1932年，德国人M. Knoll和E.A.F. Ruska描述了一台最初的电子显微镜， 1940年美国和德国制造出分辨力为0.2 nm的商品电镜
➢ 1981年，瑞士人G. Binnig和H. Rohrer发明了扫描隧道显微镜而与电镜发 明者Ruska同获1986年度诺贝尔物理学奖
➢ 每个细胞作为一个相对独立的基本单位， 既有它们“自己的”生命，又与其他细 胞协调地集合，构成生命的整体
➢ 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生
R.L.C. Virchow
T. Schwann
细胞的基本结构与功能
原核细胞（procaryotic cell）与真核细胞（eukaryotic cell）