细胞的基本形态结构及功能

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1、3 细胞的基本形态结构与功能细胞学说细胞学说(cell theory(cell theory）: : 1838-1839 1838-1839年年 Schleden Schleden 和和 Schwann Schwann 创立创立 1)1)所有的动物和植物都是由细胞构成的所有的动物和植物都是由细胞构成的 2)2)一切细胞来源于细胞；一切细胞来源于细胞； 3)3)细胞通过分裂形成组织。细胞通过分裂形成组织。病毒病毒(virus)非细胞的生命形态非细胞的生命形态(non-cellular form of life)细胞细胞(cell)(cell)的发现的发现 16651665年年 虎克虎克(R.Ho

2、oke)(R.Hooke)细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法显微观察显微观察细胞培养细胞培养分子生物学技术分子生物学技术组织学技术组织学技术胚胎学技术胚胎学技术生物化学技术生物化学技术物理学技术物理学技术（1）光学显微镜）光学显微镜 复式显微镜、暗视野显复式显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜等微镜、荧光显微镜等（2）电子显微镜）电子显微镜 透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜、扫描电子显微镜电子显微镜细胞生物学与分子生物学细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与包括分子遗传学与生物化学生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。相互渗透与交融是总的发

3、展趋势。Transmission Electron Microscopy细胞是生命活动的基本单位细胞是生命活动的基本单位一切有机体都由细胞构成，一切有机体都由细胞构成，细胞细胞是构成有机体的是构成有机体的基本单位基本单位细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞具有独立的、有序的自控代谢体系， 细胞是代谢与功能的基本单位细胞是代谢与功能的基本单位细胞是有机体生长与发育的基础细胞是有机体生长与发育的基础细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性没有细胞就没有完整的生命没有细胞就没有完整的生命细胞的基本共性细胞的基本共性 Basic properties o

4、f cellsBasic properties of cells所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。构成的生物膜，即细胞膜。所有的细胞都含有两种核酸：即所有的细胞都含有两种核酸：即DNADNA与与RNARNA作为遗传作为遗传信息复制与转录的载体。信息复制与转录的载体。作为蛋白质合成的机器作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地存在核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。于一切细胞内。 All cells contain: 细胞膜细胞膜(plasma membrane)、 细胞质细胞质Cytoplasm 、DNA、 RNA、R

5、ibosomes for protein synthesisTwo fundamentally different classes of cells: Prokaryotes and eukaryotes原核细胞原核细胞 和和 真核细胞真核细胞原核细胞：原核细胞：主要代表主要代表：支原体（mycoplast）最小最简单的细胞；细菌蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria）真核细胞：真核细胞：主要代表：主要代表：动物动物 、植物、真菌、原生动物、植物、真菌、原生动物 真核与原核细胞的区别真核与原核细胞的区别原核细胞细胞核原核细胞细胞核遗传的信息量小，由一个环状遗传的信息量小，由一个环状DNA构

6、成；构成；细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构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器和细胞核膜。与功能的细胞器和细胞核膜。真核细胞有核膜包被的细胞核、细胞器。真核细胞有核膜包被的细胞核、细胞器。原核细胞是无丝分裂，真核细胞是有丝分裂原核细胞是无丝分裂，真核细胞是有丝分裂。1 Eukaryotes have membrane-bound organelles and cytoskeletal proteins; prokaryotes have neither.2 Eukaryotic cells MUST contain:Mitochondria for cell resp

7、iration and energy3 Cellular reproduction: Eukaryotes divide by mitosis; prokaryotes divide by simple fission.原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞与真核细胞基本特征的比较原核细胞与真核细胞基本特征的比较细 胞 膜核 膜染 色 体核 仁线 粒 体内 质 网高 尔 基 体溶 酶 体核 糖 体光 合 作 用 结 构核 外DNA细 胞 壁细 胞 骨 架细 胞 增 殖 （ 分 裂 ） 方 式有 （ 多 功 能 性 ）无由 一 个环 状DNA 分 子 构 成 的

8、 单 个 染色体 ， DNA不 与 或 很 少 与 蛋 白 质 结 合无无无无无70S（ 包 括50S与30S的 大 小 亚 单 位 ）蓝 藻 含 有 叶 绿 素a 的 膜 层 结构 ， 细菌具 有 菌 色 素细 菌 具 有 裸 露 的 质 粒DNA主 要 成 分 是 氨 基 糖 与 壁 酸无无 丝 分 裂 （ 直 接 分 裂 ）有有2个 染 色 体 以 上 ， 染 色 体 由 线 状DNA与 蛋 白 质 组 成有有有有有80S（ 包 括60S与40S的 大 小 亚 单 位 ）植 物 叶 绿 体 具 有 叶 绿 素a与b线 粒 体DNA， 叶 绿 体DNA动 物 细 胞 无 细 胞 壁 ， 植

9、 物 细胞 壁 的 主 要 成 分 为 纤 维 素与果 胶有以 有 丝 分 裂 （ 间 接 分 裂 ） 为 主特 征原 核 细 胞真 核 细 胞DNA量 （ 信 息 量 ）DNA分 子 数DNA分 子 结 构基 因 组 数基 因 数大 量 “ 多 余 ” 的 “ 重 复 ” 的DNA序 列基 因 中 插 入 内 含 子DNA与 组 蛋 白 结 合DNA 与 组 蛋 白 以 核 小 体 及 各级 高 级 结 构 构 成 染 色 质 与 染 色 体DNA复 制 的 明 显 周 期 性基 因 表 达 的 调 控转 录 与 翻 译 的 时 空 关 系转 录 后 与 翻 译 后 大 分 子 的 加工 与

10、 修 饰细 胞 复 制 与 分 裂 （ DNA 传 递与 分 配 ）少1环 状1n几 千不 与 或 与 少 量 类 组 蛋 白 结 合主 要 以 操 纵 子 方 式无 丝 分 裂多2个 以 上线 状2n， 多n大 于 几 万 ， 十 万十十与5种 组 蛋 白 结 合十十复 杂 性 ， 多 层 次 性原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较DNA量（信息量）DNA分子数DNA分子结构基因组数基因数大量“多余”的“重复”的DNA序列基因中插入内含子DNA与组蛋白结合DNA 与组蛋白以核小体及各级高级结构构成染色质与染色体DNA复制的明显周期性

11、基因表达的调控转录与翻译的时空关系转录后与翻译后大分子的加工与修饰细胞复制与分裂（DNA 传递与分配）少1环状1n几千不与或与少量类组蛋白结合主要以操纵子方式转录与翻译同时同地进行无丝分裂多2个以上线状2n，多n大于几万，十万十十与5种组蛋白结合十十复杂性，多层次性核内转录，细胞质内翻译严格的阶段性与区域性十有丝分裂，减数分裂原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较比较电镜照片电镜照片支原体支原体曲霉曲霉3.1 细胞的基本结构与功能 细胞的数量细胞的数量 单细胞生物仅一个单细胞生物仅一个细胞细胞 多细胞生物的细胞多细胞生物的细胞数量一般与生物

12、体数量一般与生物体个体大小有关，个体大小有关， 个个体越大细胞数目越体越大细胞数目越多。多。 细胞基本结构 细胞壁细胞壁cell wallcell wall cell cell细胞细胞 细胞膜（质膜）细胞膜（质膜） 原生质体原生质体 细胞质细胞质cytoplasm protoplast 细胞核细胞核cell nucleus 原生质原生质(protoplasm) 指组成原生质体指组成原生质体（或细胞）的有生命物质，是细胞生命活动（或细胞）的有生命物质，是细胞生命活动的物质基础。的物质基础。3.1.1 细胞膜和细胞壁 Cell Membrane and cell wall 细胞膜又称质膜，具有半透

13、性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。植物细胞等的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物细胞的功能。叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体 cell wall细胞壁 原核生物原核生物 ： 细菌、蓝藻有，支原体无细菌、蓝藻有，支原体无 真核生物真核生物 ： 植物、真菌、原生动物如鞭毛植物、真菌、原生动物如鞭毛虫有，动物无虫有，动物无 细胞壁的结构大体可分为三层：细胞壁的结构大体可分为三层：胞间层胞间层、初生壁初生壁和和次生壁次生壁。 一般认为，细胞分化完成后仍保持有生一般认为，细胞分化完成后仍保

14、持有生活原生质体的细胞不具次生壁。活原生质体的细胞不具次生壁。 细胞壁的结构图（1）胞间层）胞间层 又称中胶层，是细胞分裂产生新细胞又称中胶层，是细胞分裂产生新细胞时形成的，是相邻细胞间共有的一层薄膜。它的主时形成的，是相邻细胞间共有的一层薄膜。它的主要成分是果胶质，果胶是一类多糖物质。要成分是果胶质，果胶是一类多糖物质。（2）初生壁，）初生壁， 在细胞生长过程中，原生质体分泌在细胞生长过程中，原生质体分泌的造壁物质在胞间层上沉积，构成细胞的初生壁。的造壁物质在胞间层上沉积，构成细胞的初生壁。初生壁主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质。初生壁主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质。（3）次生壁是细胞体积停止增大后加在初生壁内）次生壁是细胞体积停止增大后加在初生壁内表面的壁层。表面的壁层。 次生壁的主要成分有纤维素、半纤维素，且常有次生壁的主要成分有纤维素、半纤维素，且常有木质素等物质填充其内而发生质变。木质素等物质填充其内而发生质变。 膜结构的液态镶嵌模型：在脂质双分子层中镶嵌着球蛋白分子。膜中的蛋白质有的是特异酶类，在一定条件下具有识别、捕捉和释放某些物质的能力，从而对物质的透过起主动的控制作用。 磷脂分子模型磷脂分子模型