细胞机构与细胞通讯
细胞结构与细胞通讯
细胞结构与细胞通讯3.1复习笔记一、细胞的结构1．显微镜揭示了细胞的微观世界（1）显微镜的分辨率①光学显微镜的分辨力可达到200 nm，为人眼分辨力的500倍；②电子显微镜的分辨力已达到0.2 nm（氢原子的直径为0.106 nm）。
（2）电镜有两种类型，透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）；TEM用于研究样本内部的超微结构，SEM用于观察样本表面的细微结构；用电镜不能观察活的样本。
2．分级分离技术可用于研究活的样本（1）分级分离技术的机理细胞的分级分离是先将细胞匀浆化，即将细胞（组织）打碎，然后在低温下离心，随着离心速度的增加，越来越小的颗粒就会沉淀下来，从而将各种细胞器分开，常用超速离心机。
（2）分级分离技术的功能利用分级分离技术，可以制备比较大量的各种细胞器的制剂，以便仔细研究其功能。
3．细胞的概貌（1）细胞的大小①绝大多数细胞体积都很小，体积小，表面积大有利于和外界物质进行交换，对细胞生活具有特殊意义。
②支原体是最小的细胞，直径只有100 nm；鸟类的卵细胞最大，是肉眼可见的细胞，鸵鸟蛋的蛋黄是目前世界上最大的动物细胞（鸡蛋的蛋黄也是一个细胞）；棉花和麻的纤维都是单个细胞。
③多细胞生物体积的增加不是由于细胞体积的增大，而是由于细胞数目的增多。
④单细胞生物全身只是一个细胞，多细胞生物的细胞数目与其体积成正比。
（2）细胞的形状①细胞形状与其担负的功能和所处的位置有关，与机能相适应；②游离的细胞多为圆形或椭圆形，如血细胞和卵；排列紧密的细胞有扁平、方形、柱形等；具收缩功能的肌细胞多为纺锤形或纤维形；具传导机能的神经细胞为星形，有长的突起。
4．原核细胞和真核细胞（1）原核细胞的大小原核细胞在地球上出现最早，第一个原核细胞约在35亿年前出现。
原核细胞非常小，大多数细菌的直径为2～8μm，约为典型真核细胞的十分之一，只有用电子显微镜才能看见其内部结构。
（2）原核细胞的结构①拟核区a．原核细胞没有膜包被的细胞核，只有一个拟核区，其染色体为环形的DNA分子，不含组蛋白，这些分子卷曲在拟核区内；b．一个原核细胞至少有一个拟核区，有时有两个甚至多个拟核区。
细胞结构与细胞通讯
（4）核基质
• 核内由蛋白质组成纤维状网络：
核的支架；
核骨架
染色质附着的场所。
• 网孔中充以液体。
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3.2.2 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)
② 解毒：过氧化氢酶利用H2O2将酚、
甲醛、甲酸、醇等有害物质氧化， 饮入的酒精 25％以上在微体中氧化。
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2. 乙醛酸循环体（植物细胞有）：
① 参与光呼吸作用，将光合作用的副产 物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢；
② 萌发的种子中，将脂类转化为糖。
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微体
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7、液泡
• 植物细胞中普遍存在，
• 单层膜包裹，含细胞液，
• 半自主性： 有自己的DNA、核糖体，
编码部分自身蛋白。
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6、微体(microbody)
• 似溶酶体，单层膜、小泡，含酶不同。 • 圆形，椭圆形或哑呤形等，
• 异质性，不同生物、不同发育阶段不同。
• 过氧化物酶体、乙醛酸循环体两种。
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功能：
1. 过氧化物酶体（动、植物细胞都有）：
① 脂肪酸氧化：分解20%的脂肪酸；
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 。
• 残体(residual body) ：又称后溶酶体（post-lysosome）
失去酶活性，仅留未消化的残渣。
食物泡 初级溶酶体
次级溶酶体
03 细胞结构与细胞通讯
细胞核是真核细胞的控制中心
染色质（chromatin）
➢ 常染色质（euchromatin）：细丝状的部分，DNA长链分子展开的部分 ➢ 异染色质（heterochromatin）：染色较深的团块，DNA长链分子紧缩
盘绕的部分，常附着在核被摸内面
细胞核是真核细胞的控制中心
核仁（nucleolus）
Organelles
size
Nucleus (contains DNA)
1 µm
membrane-enclosed organelles
Lack of membrane-enclosed organelles
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原核细胞
遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成； 细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的
细胞核 粗面内质网 光面内质网
粗面内质网 光面内质网
• 细胞壁（cell wall)
• 叶绿体（chloroplast) • 大液泡（vacuole)
植物特有的结构
• 胞间连丝（plasmodesmata)
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真核细胞的结构（自学）
细胞核 细胞质和细胞器 细胞壁和细胞膜
真核细胞的结构
➢ 细胞核 细胞质和细胞器 细胞壁和细胞膜
➢ 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
细胞大小的一般规律：
细胞类型 最小的病毒 支原体 细菌 动、植物细胞 原生动物细胞
直径 (µm) 0.02
0.1 ~ 0.3 1~2 10 ~ 30
➢ 核纤层（nuclear lamina）：核膜内面，由核纤层蛋白组成
细胞通讯_精品文档
激活Gs增加腺苷酸环化酶活性
cAMP
PKA
促进心肌钙转运 心肌收缩性增强
增加肝脏 糖原分解
进入核内PKA 激活靶基因转录
肾上腺素
cAMP信号的终止：
通过cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE)将cAMP的环破坏,形成5＇-AMP。
促黄体激素
组织胺（H2受体）
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点;
过程：
Gs蛋白激活靶蛋白的作用机制
激活的 亚基
无活性靶蛋白
信号分子
G蛋白关联的受体蛋白
亚基水解GTP为GDP，回复至原来构象，并从腺苷酸环化酶上脱落下来；与 亚基重新结合成Gs蛋白
失活的靶蛋白
Pi
失活后复原 的G蛋白
亚基结合腺苷酸环化酶，产生cAMP；受体蛋白脱去配基后回复至原来构象
指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子(配体)选择性的相互作用.从而导致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。 细胞识别是细胞通讯的一个重要环节.
细胞识别定义：
细胞通讯的六个基本步骤:
化学信号分子转运至靶细胞;
细胞内化学信号分子的合成;
信号分子与靶细胞受体特异性结合并使受体激活
信号分子
配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点
激活的受体
GDP
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点
激活的 亚基
激活的 复合物
受体蛋白
GTP
GDPBiblioteka 配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点;
形成配体-受体复合物；降低Gs蛋白对GDP的亲合力;
细胞结构与细胞通讯
3.1 细胞的结构3.1.1 细胞发现与显微镜（1）细胞的发现：1665年英国人胡克（Robert Hooke)用自制的显微镜（放大40倍～140倍）观察软木薄片，发现了软木是由许多蜂窝状的小格子（小室）组成，并将其定名为“细胞(Cell) ”。
与此同时，荷兰的一位生物业余爱好者，列文虎克(A．V．Leeuwenhook)也先后用自制的显微镜，观察了池塘中的原生动物和单细胞藻类、牙垢上的细菌、精子等，这是人类第一次观察到完整的活细胞。
（2）细胞学说的建立1838年德国植物学家施莱登提出所有植物体都是由细胞组合而成，这一结果被德国动物学家施旺（1839年）在动物中证实。
由此提出“细胞学说”A、细胞学说可以概括为：1、所有的生物都是细胞和细胞产物所构成的；2、细胞是生物体结构和功能的基本单位。
所有细胞都具有基本上相同的化学组成和代谢活性，生物体总的活性可看成是组成生物体的各种相关细胞的相互作用和集体活动的总和。
3、新细胞只能由原来的细胞经分裂产生，所有细胞都来源于先前存在的细胞。
B、细胞学说的意义：1、是生物界（动、植物）有机结构多样性相统一，从哲学推断走向自然论证。
2、为进化论奠定了生物学基础。
（3）显微镜：A 光学显微镜：复式显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜等 B 电子显微镜：透射电子显微镜（用透过样品的电子束使其成像的电子显微镜，目前TEM的分辨力可达0.2nm。
扫描电子显微镜）、扫描电子显微镜（应用电子束在样品表面扫描激发二次电子成像的电子显微镜。
主要用于研究样品表面的形貌与成分。
）细胞的概貌（1）细胞的大小：细胞的直径通常在10~100 µｍ。
（2）细胞的形状：千姿百态，多种多样的，有球形、椭圆形、立方形、柱形、扁平形、梭形、星形、多边形等。
形状与功能相适应。
细胞的体积一般都比较小，原因是细胞的大小与细胞功能是相适应的。
细胞体积越大，其相对表面积就越小，与周围环境交换物质的效力就越小。
陈阅增普通生物学第3版课后答案
第一章．绪论1 ．生命体细胞作为基本单位的组构，有哪些重要的特点？细胞是生命的基本单元。
生物有机体（除病毒外）都是由细胞组成的。
细胞由一层质膜包被：质膜将细胞与环境分隔开来，并成为它与环境之间进行物质与能量转换的关口。
在化学组成上，细胞与无生命物体的不同在于细胞中除了含有大量的水外，还含有种类繁多的有机分子，特别是起关键作用的生物大分子：核酸、蛋白质、多糖、脂质。
由这些分子构成的细胞是结构异常复杂且高度有序的系统，在一个细胞中除了可以进行生命所需要的全部基本新陈代谢活动外，还各有特定的功能。
整个生物体的生命活动有赖于其组成细胞的功能的总和。
2 . 分类阶元和界的划分？生物分界代表性人物？如二界系统为瑞典林奈。
界、门、纲、目、科、属、种（递减）林奈：二界系统、海克尔：原生生物界惠特克：五界(原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界)3 ．在五界系统中，为什么没有病毒？五界系统根据细胞结构和营养类型将生物分为五界，病毒不具细胞形态，由蛋白质和核酸组成，没有实现新陈代谢所必需的基本系统，不包含在五界系统中。
4 ．在二界或三界系统中，细菌、真菌均隶属于植物界，在五界系统中，它们都从植物界中划出来，或独立或为原核生物界和真菌，这样做的理由是什么？二界系统中，细菌和蓝藻属于植物界，但是它们的细胞结构显然处于较低水平，它们没有完整的细胞核（染色体是一个环状的DNA 分子，没有核膜）, 也没有线粒体、高尔基体等细胞器。
蓝藻和某些细菌有光合作用，但不应因此就把它们放入植物界。
它们有光合作用只是说明生命在进化到原核生物阶段就有利用光能，进行光合作用的能力。
真菌是是进化的产物，腐食营养，独立为真菌界。
6 ．分子生物学的发展如何深化和发展了人们关于生物界统一性的认识？分子生物学告诉我们，所有生物的细胞是由相同的组分如核酸、蛋白质、多糖等分子所构建的。
细胞内代谢过程中每一个化学反应都是由酶所催化的，而酶是一种蛋白质。
03 细胞结构和细胞通讯
03 细胞结构和细胞通讯一、选择题1．细胞由谁命名的？A．Dutroeher B．SchleidenC．Schwann D．Robert Hooke2．线粒体的可能祖先是：A．单细胞藻类 B．寄生性原生生物C．需氧细菌 D．光合原生生物3．叶绿体中类囊体有规律地重叠在一起所形成的结构称：A．基质 B．基质内囊体C．基粒 D．基粒类囊体4．下列细胞器中，均能进行能量转化的一组是：A．有色体和白色体 B．线粒体和白色体C．线粒体和叶绿体 D．线粒体和有色体5．一个分子自叶绿体类囊体内到达线粒体基质，必须穿过多少层膜？（）A．3 B．5 C．7 D．96．下列细胞器中，是细胞分泌物的加工和包装的场所。
A．高尔基体B．内质网 C．溶酶体 D．线粒体7．下列不被膜包被的细胞器是（）。
A．线粒体 B．高尔基体C．核糖体 D．溶酶体8．下列不是细胞学说的内容的是（）。
A．细胞是最简单的生命形式B．生物体由一个或多个细胞构成C．细胞来源于先前存在的细胞D．细胞是生命的结构单元9．最小的细胞是（）。
A．噬菌体 B．类病毒C．支原体 D．细菌10．下列不是动植物细胞主要区别的是（）。
A．细胞壁 B．质体C．核糖体 D．液泡11．细胞核与细胞质间的通道是（）。
A．核膜孔 B．核膜C．核质连丝 D．外连丝12．与呼吸作用有关的细胞器是（）。
A．核糖体 B．高尔基体 C．质体D．线粒体13．真核细胞的分泌活动与（）无关。
A．糙面内质网 B．高尔基体C．中心体 D．质膜14.能增大细胞内膜面积，并能够作为细胞内蛋白质通道的细胞器是：A.核糖体B.线粒体C.内质网D.中心体15．下列不含DNA的是（）。
A．细胞核 B．线粒体C．高尔基体 D．叶绿体16．关于质体的描述正确的是（）。
A．是叶绿体的一种B．白色体贮存淀粉和蛋白质C．有色体含色素D．无色体和有色体间可以相互转化17．线粒体和叶绿体中含有（）DNA。
A．环状双链 B．环状单链C．线状双链 D．线状单链18．下列关于高尔基体的描述正确的是（）。
细胞结构与细胞通讯
• 一、细胞的基本形态结构与功能 • 二、生物膜—流动镶嵌模型 • 三、物质的跨膜转运 • 四、细胞通讯
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一、细胞的基本形态结构与功能
(一) 细胞概述 细胞的发现、细胞学说、细胞的基本概念、 细胞的数量、大小和形态、 原核细胞、真核 细胞、 动物细胞与植物细胞的比较、细胞的 基本共性
• （1）细胞是有机体，是所有动、植物的基本结构单位； • （2）每个细胞相对独立，既有它自己的生命，又对与其他细
胞共同组成的整体的生命起作用； • （3）新细胞由老细胞繁殖产生。
• 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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1.3 细胞的基本概念
细胞是什么？ • 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
作为遗传信息复制与转录的载体。
作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地
存在于一切细胞内。
所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。
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（二）、细胞的基本形态结构与 功能
• 细胞的基本结构是由细胞膜、细胞质和细胞核 三部分组成。（细胞溶胶P30）
• 真核细胞可分为三个系统：
• 生物膜结构系统：细胞膜、核膜、线粒体、叶 绿体、溶酶体、内质网、高尔基体等。
• 核被膜的组成： • 外核膜 • 内核膜 • 核纤层 • 核孔
功能：
构成核、质之间的天然选择
性屏障
避免生命活动的彼此干扰
保护DNA不受细胞骨架运动
所产生的机械力的损伤
核质之间的物质交换与信息
交流
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核孔复合体的组成与功能
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核仁是核中颗粒状结构，富含蛋白质和RNA，
是产生核糖体的细胞器。 核基质是不溶的纤维网架结构,可作为骨架维
持细胞核的形态。
核质是细胞核中的透明物质.
核被膜
核被膜的TEM照片
核纤层
核纤层结构 核纤层由核纤肽（lamin）构成，核纤肽分子量约60~80KD， 是一类中间纤维，在哺乳类和鸟类中可分为A、B两型。
质体 叶绿体
是植物细胞的细胞器，包括白色体和有色体。 是最重要的有色体，是植物光合作用的细胞器。叶
绿体也有两层膜，也含有环状的DNA和核糖体。
细胞骨架
由微管、肌动蛋白和中间纤维构成的，维持着
细胞的形态结构和内部结构的有序性。
微管
微丝
中间纤维
细胞骨架的基本组分
细胞骨架结构
3.2.10 细胞壁包被着植物细胞
原生质是生命的物质基础，或者说是生命物质体系
的总称。具体说就是细胞所含的生活物质，包括细
胞核(nucleus)和周围的细胞质(cytoplasm)。
细胞核是真核细胞的控制中心
核被膜是包在核外的双层膜，外膜可延伸与
细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和RNA分
子可通过核被膜上的核孔进入或输出细胞核。 核纤层保持核的形态和参与染色质和核的组 装。 染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木 精等染料染色的物质，染色质DNA含有大量基 因片段，是生命的遗传物质。
第三章
细胞结构与细胞通讯
教学目的与要求
通过学习，了解生命体的基本结构单位细胞。主要包括细胞的基本结构与功能， 生物膜的结构与功能，以及细胞连接。
教学内容
3.1 细胞的结构 3.2 真核细胞的结构 3.3 生物膜 3.4 细胞通讯
3.1 细胞的结构
显微镜揭示了细胞的微观世界
1665年Robert Hooke
高尔基体
是一些聚集的扁的小囊和小泡。是蛋白质的加
工、贮存、分拣和转运中心，最后形成分泌泡将分泌物排出体 外。高尔基体还具有合成多糖的功能，与植物分裂时的新细胞 壁和细胞膜的形成有关。
溶酶体
是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生, 内含多种
水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消 化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。
细胞的概貌
没有细胞就没有完整的 生命（病毒的生命活 动离不开细胞）。
细胞的大小与其功能相适应
肝 细 胞 血 细 胞
神 经 细 胞
精 子
3.1.4 两类细胞
原核细胞 真核细胞
原核细胞 遗传的信息量小，遗传信 息载体仅由一个环状DNA
构成。
细胞内没有核膜和具有专
门结构与功能的细胞器的
次 生 壁 的 立 体 层 次
纤维
植物细胞的连接
3.2.11
动物细胞有胞外基质和细胞连接
动物细胞连接：桥粒、紧密连接、间隙连接
3.3 生物膜—流动镶嵌模型
各类细胞器的膜（如内质网膜、内囊体膜等）、质膜 和核膜在分子结构上基本相同，它们统称为生物膜。
20世纪50年代初首次在电镜下显示出膜的超微结构。
分化。
动 物 细 胞 结 构 模 式 图
中心体 高尔基 体
纤毛
线粒体
细胞膜 细胞质 细胞核
粗面内 光面内 质网 质网
植 物 细 胞 结 构 模 式 图
高尔基体
叶绿体 线粒体
细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡
细胞核 粗面内质 网 光面内质 网
3.2 真核细胞的结构
• 细胞的基本概念
原生质
1860年，德国生物学家舒尔采(Schuttze)提出
核孔和核孔复合体
抽提后核孔胞质面的结构
抽提后核孔核质面的结构
核孔结构模型
染色质
30nm和11nm染色质纤维
间期核中染色质可分 为异染色质和常染色质。 常染色质是进行活跃转录 的部位，呈疏松的环状， 电镜下表现为浅染。易被 核酸酶在一些敏感的位点 降解。异染色质的特点是： 在间期核中处于凝缩状态， 无转录活性，也叫非活动 染色质；是遗传惰性区； 在细胞周期中表现为晚复 制、早凝缩，即异固缩现 象。
Байду номын сангаас
Anton van Leeuwenhoek
显微镜的发明打开了微观世界的大门
光学显微镜
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
分级分离技术可用于研究活的样本
用细胞破碎技 术和超离心技术对
细胞器或细胞结构
成分进行分离和进
一步的生物化学分
析是探索细胞结构
与功能相互关系的
重要途径。
细胞成分与结构的分离
3.1.3
膜蛋白的分子运动
利用细胞融合技术观察蛋白质运动
膜是镶嵌的
膜内在蛋白、膜周边蛋白
膜上的糖类为细胞间识别所必需
糖萼
质膜的的结构模型
本 章 摘 要
300多年前英国人Leeuwenhoek制出了世界上最早的显微镜，打开了微 观世界的大门。 细胞学说可以归纳为；所有生物都由细胞和细胞的产物组成；新的细 胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。 原核细胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式。原核细胞的遗 传物质分布于核区，没有以膜为基础的具特定结构与功能的细胞器，细胞 壁主要化学成分是肽聚糖而区别于以纤维素为主的植物细胞壁。 真核细胞具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层膜的特殊结构 中。细胞核包括核仁、核质和核膜等部分。真核细胞还具有许多由膜包被 或组成的细胞器，它们包括线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网等。 膜是生命最基础的结构。典型的生物膜为蛋白质镶嵌的磷脂双分子层， 具有脂类的流动特性。物质的跨膜运输包括不需要能量的被动运输和需要 消耗ATP的主动运输。
液泡
植物细胞内液泡 的大小、形状和 数量差异很大.
具有一个大的中央液 泡是成熟的植物生活细胞 的显著特征，也是植物细 胞与动物细胞在结构上的 明显区别之一。
线粒体
由内膜和外膜包裹的囊状结构，囊内是液态的基质。 外膜平整，内膜向内折入形成一些嵴，内膜面上有ATP酶复合 体。线粒体是细胞呼吸和能量代谢中心。线粒体基质中还含有 DNA分子和核糖体。
作
业
如何理解细胞的膜相结构。
试比较原核细胞和真核细胞，动物细胞和植物细
胞的异同。
异染色质（核内深染部分） 常染色质（核内浅染部分）
染 色 体 的 包 装 方 式
核仁
核仁组织者中心形成核仁
核基质及核骨架
染色质结合在核骨架/染色体骨架上
真核细胞的内膜系统
内膜系统包括核被膜、内质网、高尔基体、 溶酶体、液泡、质膜等。
内质网
脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系统。光面
内质网与脂类合成、糖类的代谢、药物或毒物的解毒有关。糙 面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质 的场所，糙面内质网合成并运输蛋白质，还是制造膜的工厂。
膜脂的分子运动
侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。
旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。
摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。
翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。
旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。
膜的结构
1895年 Overton 膜是由脂组成的 1917年 Langmuir 磷脂单分子层
脂双层：磷脂（主要脂质）、胆固醇、糖脂
膜的结构
1925年 Gorter & Grendel 磷脂双分子层 1932年 Davson & Danielli “三明治”模型 …… 流动镶嵌模型
膜是流动的