细胞形态结构
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。
6
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。
13
➢ 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。
1
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)。
4
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。
5
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
1 植物细胞的形态结构
细胞中的微梁系统
（三）细胞基质
多种代谢活动的场所 细胞器之间物质运输和信息传递的介质 为各类细胞器行使功能提供原料
1 具有特定形态和功能的细胞器具有一定的分工，同时 又是相互联系，相互依赖的，试举例说明。
2 许多生物学家认为，细胞内细胞器是一个统一的、相 互联系的膜系统在局部区域特化的结果，这个膜系统 称为细胞的内膜系统。如何理解具有内膜系统是生物 进化的表现？
3)新细胞是由已存在的细胞分裂而来 ； 4)生物体是通过细胞的活动来反映其功能的 。
细胞学说的意义
1、从细胞角度把整个有机体统一起来了； 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
心论和神创论。
1.人类发现细胞并不断深化对其结构、功能的理解， 这与哪些因素有关?
2.细胞的发现有何意义? 3.非细胞形态的生物——病毒单独存在时，不能进行
任何形式的代谢，只是寄生于宿主的细胞内后，才 具有生命特征，能进行代谢和繁殖。这是什么原因?
2.1.2 植物细胞的形状和大小
植物细胞的形状
形状多种多样 球状体：一些游离状态细胞 多面体：主要分布在根茎顶端分生组织细胞 纺锤形：茎形成层细胞 长柱状、管状：导管分子，筛管分子 波浪状：小麦叶肉细胞 梭形：纤维
吸引昆虫等
体、造油体等）
(2)线粒体结构及其功能
双层膜结构,内膜形成嵴,内膜及嵴上有基粒,含有 DNA和RNA，核糖体，能半自主复制。
线粒体是细胞能量代谢的中心，含有细胞呼吸 所需的各种酶和电子传递载体。细胞呼吸作用中的 电子传递过程发生在内膜的表面，而ATP合成发生在 基粒中。因此，线粒体经常被比喻为细胞中的“动 力工厂”。
大纤丝 纤维素的网络结构中交联半纤维素和果胶类物质。
不同种类细胞的形态结构不同的原因
不同种类细胞的形态结构不同的原因细胞是构成生物体的基本单位，不同种类细胞的形态结构差异很大。
这种差异主要是由于细胞的功能需求以及遗传信息的调控所导致的。
本文将从细胞的功能需求和遗传调控两个方面来解释不同种类细胞形态结构差异的原因。
一、细胞的功能需求1. 红细胞（红血球）红细胞是负责输送氧气到全身的细胞。
由于其主要功能是携带氧气，红细胞在形态结构上做出了相应的适应。
红细胞呈扁平的圆盘状，表面积大，便于与氧气接触，从而增加氧气的吸附和释放速度。
此外，红细胞内部没有细胞核，可以容纳更多的血红蛋白，进一步增加氧气的携带量。
2. 神经细胞神经细胞是负责传递神经信号的细胞。
为了快速而准确地传递神经信号，神经细胞具有特殊的形态结构。
神经细胞的细胞体呈梭形，细胞长且突出，以便于传递信号。
此外，神经细胞还具有突触，用于与其他神经细胞进行信息传递。
3. 肌肉细胞肌肉细胞是负责肌肉收缩的细胞。
为了实现肌肉的收缩和伸展，肌肉细胞拥有特殊的形态结构。
肌肉细胞内部有丰富的肌纤维，这些肌纤维可以在神经信号的刺激下收缩。
此外，肌肉细胞还含有大量线粒体，以产生足够的能量来支持肌肉的运动。
二、遗传调控细胞的形态结构也受到遗传调控的影响。
细胞内的基因表达调控了细胞的发育和功能，从而决定了细胞的形态结构。
以下是几个例子：1. 植物细胞和动物细胞植物细胞和动物细胞在形态结构上存在明显的差异，这是由于它们的遗传信息不同。
植物细胞具有细胞壁和叶绿体，而动物细胞则没有。
这是因为植物细胞需要支撑和保护细胞，以及进行光合作用，而动物细胞则需要更大的灵活性。
2. 脂肪细胞和神经细胞脂肪细胞和神经细胞在形态结构上也存在差异。
脂肪细胞具有丰富的脂肪滴，用于储存能量。
而神经细胞则具有突触和长的突起，用于传递信号。
这些差异是由于这两种细胞在基因表达上的差异所致。
总结起来，不同种类细胞的形态结构差异主要是由于细胞的功能需求和遗传调控所决定的。
细胞的功能需求决定了其形态结构需要具备的特点，而遗传调控则决定了细胞的发育和功能，从而导致形态结构的差异。
细胞的形态、结构
（二）细胞质
1、基质 基质的主要成分是水、蛋白质、糖类和无机 盐。 2、细胞器 （1）线粒体 除了成熟的红细胞外，所有 的细胞都有线粒体。在光学显微镜下，线 粒体呈颗粒状或杆状，内含许多酶。是营 养物质氧化分解、释放能量的地方，细胞 能量供应站
（2）内质网
• 是由许多大小不等的微管和微泡相互连通 组成的网 • 光面内质网 作用：解毒、合成固醇类激素和转运物质 • 粗面内质网 作用：参与蛋白质的合成和运输
第一节细胞的形态、结构
一、细胞的形态
二、细胞的结构
• • • • 1、细胞膜 2、细胞质 3、细胞核 细胞的主要成分是蛋白质、核酸、脂类、 和糖类等有机物以及水、无机盐。
（一）细胞膜 细胞膜是包围在细胞外表的一 层薄膜。是一种半透膜，能有选 择地吸收和排除一些物质。对细 胞的物质交换和保护等方面都起 着重要作用。
细胞的结构
动物细胞亚显微结构模式图
2、内含物
• 是存在于细胞内的营养物质和代谢产物， 包括糖原颗粒、脂肪颗粒、蛋白质颗粒、 分泌颗粒和色细胞外，所有细胞都有细 胞核。 • 主要功能是蕴藏遗传信息，参与蛋白质的 合成和代谢，控制细胞的生长、分化和繁 殖。 • 结构：
（3）中心体
• 位于细胞的中央和核附近 • 在细胞有丝分裂过程中起着重要作用
（4）高尔基复合体
在光学显微镜下，高尔基体呈线状、颗粒 状或网状 功能：形成分泌颗粒，并合成多糖类
（5）溶酶体
• 是有界膜的囊泡状小体，内含多种水解酶， 能消化细胞体本身的一些衰老死亡的结构， 能消化一些外来物质。 • 功能：防御、保护功能
研究生物细胞的形态和结构
研究生物细胞的形态和结构生物细胞是生命起源的基本单元之一，是构成生物体的最基本的结构和功能单位。
为了更好地研究生物细胞的形态和结构，我们需要先了解生物细胞的基本组成及其特性。
一、生物细胞的基本组成生物细胞由细胞膜、细胞质和细胞核组成。
其中，细胞膜是细胞的外壳，是由脂质双层和蛋白质组成的。
细胞质是细胞中的液体，包含各种有机分子和无机离子，是生物化学反应和物质转运的场所。
细胞核是细胞的中心控制器，内含遗传信息，是细胞分裂和自我复制的关键组成部分。
二、生物细胞的特性生物细胞具有多样性和多功能性的特性。
它们可以形成各种各样的组织，构成不同类型的器官，从而构成生物体。
生物细胞还具有分化功能，即能够转化为不同类型的细胞，承担不同的生理功能。
此外，生物细胞还具有适应性，能够根据不同的环境压力和变化，调整自身的形态和结构，以适应不同的生存条件。
三、生物细胞的形态和结构生物细胞的形态和结构是其生理功能的基础，也是生命科学中的重要研究对象。
生物细胞的形态和结构受到遗传信息、环境因素和细胞生长等多方面因素的影响。
1.细胞形态生物细胞的形态具有多样性，例如，球形、扁平、长条形等。
这些形态的变化反映了细胞的生理功能和环境适应性。
例如，红细胞就是一种球形的细胞，便于在血管中流动和运输氧气。
2.细胞大小细胞大小也是生物细胞的重要特征之一。
生物细胞的大小差异非常明显，从微米级到厘米级都有。
例如，人的卵细胞是最大的细胞，直径可达1毫米左右，而肝细胞则小得多，直径只有几微米。
3.细胞器官生物细胞内部还有许多细胞器官，这些细胞器官有不同的结构和功能。
例如，内质网是细胞内外物质交换的重要场所，线粒体是细胞的能量生产中心，高尔基体则负责蛋白质的合成、加工和运输。
4.细胞骨架细胞骨架是细胞内部的一个网状结构，支撑和维持了细胞的形态和结构。
细胞骨架的构成成分包括微管、中间丝和微丝。
这些细胞骨架对于细胞分裂、形态变化和运动等过程具有重要的作用。
细胞形态结构观察研究报告
CCD IMAGE SENSOR外形
彩色CCD的组成结构分图
CCD 的三层结构：上：增光镜片、中：色块 网格 下：感应线路
由微型镜头、马赛克分色网格，及垫于最底层 的电子线路矩阵所组成
4.拍摄技术步骤：
胶片相机拍摄：p69-74(生物教研室李相伟）
数码相机拍摄：p74-75(同上）
CCD图像采集： （病理教研室姚海涛
以像点的方式在计算机屏幕上形成图像。 同时，也可沿z轴方向逐渐改变焦平面，完 成对样品厚片不同层面的扫描，进行类似CT断 层扫描的无损伤连续光学切片，经计算机三维重 建处理，可形成观察标本的三维结构图形。
2.LSCM的主要组成部分及工作原理
①激光光源:氢离子激光,能同时 / 顺序 / 分别输出紫 外光和可见光
三、光镜下的固定细胞观察法（组胚，病理）
细胞器培养皿内铺盖片单层培养 细胞悬液 离心沉淀 涂片
取盖片
固定
染色
观察 拍照
（固定剂，染色剂知识介绍） 固定剂的作用：穿透，固定，保形，防腐 固定剂的选择：P83
细胞内组分的差异染色。
染色剂的选择：
Giemsa—染色体桃红色。 本书P84
Feulgen—DNA紫红色，细胞质绿色。鄂P141
上层：聚光镜片（增光镜片）
中层：一个类似马赛克的网络（分色网络）
下层：垫在下层的电子线路矩阵（感应线路
是可记录光线变化的半导体）
CCD工作方式之一：
当数码相机的快门开启，来自影像的光线穿 过，这些马赛克会让感光点的=氧化硅材料释 放出电子（正电）与电洞（负电）。经由外部 加入电压，这些电子和电洞会被转移到不同极 性的另一个硅区暂存。电子数的多寡和曝光点 所接受的光量成正比。在一个影像最明亮部位， 可有十万电子被积存起来。
细胞形态结构的观察方法
细胞形态结构的观察方法一、光学显微技术(P49)1、普通复式光学显微镜技术①组成：光学放大系统、照明系统、机械系统；②性能参数：放大倍数、分辨力、清晰度、焦点深度、镜像亮度等，其中最重要的是分辨力。
分辨力（分辨率、分辨本领）：能分辨两个物点之间最短距离的能力。
该距离越小，则分辨力越高。
显微镜的分辨力计算公式：③普通光镜分辨极限α最大值140°；λ最小波长450nm；N最大值1.5；因此普通光镜的分辨力极限为0.2微米，此数值亦为显微水平和亚微水平的分界点。
（称为瑞利极限，Rayleigh limit）普通光镜有效放大倍数（经验值）＝物镜最大镜口率×1000④提高光学显微镜分辨力的手段a、缩短照明光线波长；b、应用特殊光学效应，增强反差。
光学显微镜样品制备固定（fixation）：使用固定剂（fixative）杀死细胞，并使细胞结构尽可能接近活细胞；脱水：乙醇包埋：石蜡切片：切片机脱蜡、染色：多种染料封片：长期保存显微镜技术和计算机技术结合倒置显微镜2、相差和微分干涉显微镜技术(P51)①相差显微镜：（phase contrast microscope, Ph ）1935年荷兰物理学家Frits Zernicke发明；它利用光的衍射和干涉原理，将光的相位差（人眼无法感受）→振幅差（人眼可以感受）；无色透明物体中的细节表现为明与暗的对比；适合观察活细胞和未染色的样品。
两束光波之间的相互干涉普通光学显微镜相差显微镜②微分干涉显微镜(P51)（differential－interference microscope ，DIM）DIM获得的反差取决于光线穿过样品折射率变化的速率。
样品边缘结构反差增大（相对小的距离内折射率发生明显变化）。
Nomarski microscope 荐阅读《细胞实验指南》下册，科学出版社，P8963、荧光显微镜技术（fluorescence microscopy）①原理：以紫外光为光源，激发标本中的荧光物质产生荧光，从而对某些物质进行定性和定位分析。
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.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
细胞核形状
球形、椭球形、多 边形、正方体形
柱状
一般为球形 一般为椭球形
梭形
一般为杆状
（3）位置
（4）结构：包括核被膜、核仁、核质、染色质等
真核 细胞 的核 糖体
游离核糖体： 游离在细胞质中，所合成的Pr留在细胞质 基质中或作为细胞中各种生物膜的结构成 分。
固着核糖体： 附着在糙面内质网上，所合成的Pr最终 被运到细胞外，如抗体、酶、Pr激素等。
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。
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
பைடு நூலகம்
一、细胞大小、形状、数目 1、细胞大小 大多数细胞直径在10～100μm 细菌直径一般1～2μm 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 扁平状：人的表皮细胞
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
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。
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。
每个核糖体由大、小2个亚基组成，原核细胞的核糖体 为70S型，包括50S和30S两个亚基；真核细胞的核糖体为80S 型，包括60S和40S两个亚基。
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。
二、细胞结构
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 C、具有多种功能
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；
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。
（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 位于两个相邻细胞之间，主要成分是果胶，主要作用
（染色体：细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由 染色质聚缩而成的结构。）
常染色质：指间期核内染色质折叠压缩程度低，处于伸展 状态，用碱性染料染色时着色较浅的染色质。（功能活跃， 正在进行自我复制，呈解螺旋状态）
异染色质：指间期核内染色质折叠压缩程度较高，处于 凝集状态，用碱性染料染色时着色较深的染色质（功能 不活跃，没有在进行自我复制，螺旋化程度较高）
①核被膜
核膜：双层膜，两层膜之间为核周腔，外膜与内质 网相连，附有核糖体，核周腔与内质网腔相通，核 膜实际上是包围核物质的内质网的一部分，主要作 用是把遗传物质集中于细胞内的特定区域。
核纤层：位于核膜内侧，主要成分为核纤层蛋白， 它为核被膜和染色质提供结构支架。
核孔、孔心粒
② 染色质
Ⅰ、概念
染色质：是指间期细胞内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量 RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质的存在形式。
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
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。
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。
（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。
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。