三细胞的基本形态结构与功能课件.ppt
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- 关 键 词:
- 细胞 基本 形态 结构 功能 课件
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1、q 人眼人眼的分辨力仅有的分辨力仅有0.1 mmq 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有细胞学诞生q 显微镜的发明史显微镜的发明史 1590年,荷兰眼镜制造商年,荷兰眼镜制造商J.Janssen和和Z.Janssen父子制作了第一台复式显父子制作了第一台复式显微镜(有微镜(有物镜物镜和和目镜目镜),它的放大倍数是),它的放大倍数是310倍倍Zaccharias Janssenq 显微镜的发明史显微镜的发明史 1665年,英国人年,英国人R.Hooke用自己设计与制造的显微镜(放大倍数用自己设计与制造的显微镜(
2、放大倍数40140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,并首次用拉丁文文cella来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室Robert Hookeq 显微镜的发明史显微镜的发明史 1673年起,荷兰人年起,荷兰人A.van Leeuwenhoek一生中制作了一生中制作了400多台显微镜,最多台显微镜,最高的放大倍数达到高的放大倍数达到200300倍。第一个看到倍。第一个看到活细胞活细胞,第一个观察,第一个观察细菌细菌和和原生动物原生动物A.van Leeuwenhoekq 显微
3、镜的发明史显微镜的发明史 1812年,苏格兰人年,苏格兰人D.Brewster 发明发明油浸物镜油浸物镜,并改进了,并改进了体视显微镜体视显微镜 1886年,德国人年,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通光学显微镜技术基本成熟Brewsters microscopeErnst Abbeq 显微镜的发明史(显微镜的发明史(光学显微镜光学显微镜的最大放大倍率约为的最大放大倍率约为2000倍倍)1932年,荷兰籍德国人年,荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了成功设计了相差显微镜(相差显微镜(phase c
4、ontrast microscope),并由,并由Zeiss工厂制成,因而获得工厂制成,因而获得1953年度诺贝尔物理学奖年度诺贝尔物理学奖相差显微镜可以观察相差显微镜可以观察未经染色的标本未经染色的标本和和活细胞活细胞,其原理是把透过标本的,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结构变得清晰可见 F.Zernikeq 显微镜的发明史(显微镜的发明史(电子显微镜电子显微镜的最大放大倍率超过的最大放大倍率超过300万倍万倍)1932年,德国人年,德国人M.Knoll和和E.A
5、.F.Ruska描述了一台最初的描述了一台最初的电子显微镜电子显微镜,1940年美国和德国制造出分辨力为年美国和德国制造出分辨力为0.2 nm的商品电镜的商品电镜 1981年,瑞士人年,瑞士人G.Binnig和和H.Rohrer发明了发明了扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜而与电镜发而与电镜发明者明者Ruska同获同获1986年度诺贝尔物理学奖年度诺贝尔物理学奖H.Rohrer&G.BinnigE.A.F.Ruskaq 细胞学说的建立细胞学说的建立 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,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
6、义一直没有作出理论的概括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世纪世纪30年代,德国植物学家年代,德国植物学家施莱登(施莱登(M.J.Schleiden)和动物学家和动物学家施旺施旺(T.Schwann)分别在其各自的论文分别在其各自的论文植物发生论植物发生论和和动植物的结构动植物的结构和生长一致性的显微研究和生长一致性的显微研究提出:提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,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是生命活动的基本单位 1858年,德国细胞病理学家年,德国细胞病理学家魏尔肖(魏尔肖(R.L.C.Virchow)提出提出“一切细胞来一切细胞来
7、源于细胞源于细胞”的著名论断,进一步完善和概括了细胞学说的著名论断,进一步完善和概括了细胞学说q 细胞学说的细胞学说的基本内容基本内容:细胞是有机体,一切动植物都是由细胞细胞是有机体,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所有细胞都具有基本上相同的化学组成和代谢活性和代谢活性 每个细胞作为一个相对独立的基本单位,每个细胞作为一个相对独立的基本单位,既有它们既有它们“自己的自己的”生命,又与其他细生命,又与其他细胞协调地集合,构成生命的整体胞协调地集合,构成生命的整体 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生新的细胞可
8、以通过老的细胞繁殖产生M.J.SchleidenT.SchwannR.L.C.Virchowq 原核细胞(原核细胞(procaryotic cell)与真核细胞()与真核细胞(eukaryotic cell)由原核细胞构成的生物称为由原核细胞构成的生物称为原核生物原核生物,包括所有的,包括所有的细菌细菌和和蓝藻蓝藻类类 由真核细胞构成的生物称为由真核细胞构成的生物称为真核生物真核生物,包括所有的,包括所有的动物细胞动物细胞和和植物细胞植物细胞原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞大小大小大多数很小(0.1-10 mm)大多数较大(10-100 mm)细胞核细胞核无膜包围有双层膜包围遗传遗传环状裸露D
9、NA或者结合少量蛋白质DNA复制转录翻译同一时间地点进行线状DNA,与蛋白质结合成染色质复制转录在核中,翻译在细胞质中内膜系统内膜系统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细胞质细胞质无细胞骨架有细胞骨架细胞膜细胞膜电子传递链、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细胞壁细胞壁肽聚糖和壁酸组成纤维素和果胶繁殖方式繁殖方式无丝分裂无丝分裂、有丝分裂、减数分裂q 细胞的细胞的大小大小与细胞的与细胞的功能功能相相适应适应 支原体:直径支原体:直径100 nm,最简单、体积最小的原核细胞,最简单、体积最小的原核细胞
10、 鸟卵:肉眼可见,最大的真核细胞鸟卵:肉眼可见,最大的真核细胞 神经细胞:胞体直径不过神经细胞:胞体直径不过0.1 mm,但发出的纤维可长达,但发出的纤维可长达1 mq 单细胞生物仅有一个细胞单细胞生物仅有一个细胞q 细胞细胞数目数目增加增加 生物生物体积体积加大加大q 多细胞生物的细胞多细胞生物的细胞数目数目和生物体的和生物体的大小大小成成正比正比动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞q 细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁q 细胞核细胞核q 细胞质和细胞器细胞质和细胞器 细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁q 细胞核细胞核q 细胞质和细胞器细胞质和细胞器q 细胞膜:细胞表面的被膜,又名细胞膜:细胞表面的被膜,又
11、名质膜(质膜(plasma membrane)厚度:厚度:78 nm 半透性(半透性(semipermeability):选择通透性选择通透性 激素受体激素受体、抗原结合位点抗原结合位点、其他、其他有关细胞识别的位点有关细胞识别的位点q 细胞壁(细胞壁(cell wall):植物细胞的细胞膜之外):植物细胞的细胞膜之外 无生命结构,由细胞代谢产物,如无生命结构,由细胞代谢产物,如纤维素纤维素等,组成等,组成 功能:功能:支持支持和和保护保护,防止细胞吸涨破裂,防止细胞吸涨破裂q 细胞壁(细胞壁(cell wall)的组成:)的组成:纤维素(纤维素(cellulose)木质素(木质素(ligni
12、n)木栓质(木栓质(suberin)q 细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁 细胞核细胞核q 细胞质和细胞器细胞质和细胞器q 一切真核细胞都有完整的细胞核一切真核细胞都有完整的细胞核q 大多数细胞是单核的大多数细胞是单核的q 细胞核在细胞的细胞核在细胞的代谢代谢、生长生长和和分化分化中起重要作用中起重要作用q 细胞控制中心细胞控制中心:遗传物质主要位于细胞核:遗传物质主要位于细胞核q 细胞核包括:细胞核包括:核被膜核被膜、核基质核基质、染色质染色质和和核仁核仁q 核被膜与核纤层核被膜与核纤层 核被膜(核被膜(nuclear envelope):核外面,两层膜,单层膜厚:核外面,两层膜,单层膜厚7-8
13、nm,膜之,膜之间的核周腔宽约间的核周腔宽约10-50 nm,外膜常与糙面内质网相连,外膜常与糙面内质网相连 核纤层(核纤层(nuclear lamina):核膜内面,由核纤层蛋白组成:核膜内面,由核纤层蛋白组成q 核被膜与核纤层核被膜与核纤层 核孔(核孔(nuclear pore):直径约:直径约50-100 nm,数目几千至上百万个,大分,数目几千至上百万个,大分子出入细胞核的选择性通道子出入细胞核的选择性通道q 染色质(染色质(chromatin)常染色质常染色质(euchromatin):细丝状的部分,):细丝状的部分,DNA长链分子展开的部分长链分子展开的部分 异染色质异染色质(he
14、terochromatin):染色较深的团块,):染色较深的团块,DNA长链分子紧缩盘长链分子紧缩盘绕的部分绕的部分q 染色质(染色质(chromatin)的组成)的组成 DNA 蛋白蛋白 少量少量RNA碱性蛋白碱性蛋白(组蛋白组蛋白,histone):与):与DNA相结合,共五种相结合,共五种非组蛋白非组蛋白:种类多,如:种类多,如DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚合酶等聚合酶等q 染色质(染色质(chromatin)的组成)的组成 核小体核小体:4对对组蛋白(组蛋白(H2A、H2B、H3和和H4)构成核心,直径)构成核心,直径10 nm H1组蛋白组蛋白:核小体外侧结合:核小体外侧结合DNA,
15、稳定核小体,稳定核小体 连接体连接体DNA(linker DNA):连接核小体的:连接核小体的DNA 一个核小体上的一个核小体上的DNA与与连接体连接体DNA,共约,共约200碱基对,构成碱基对,构成染色质丝的一染色质丝的一个单位个单位q 染色质(染色质(chromatin)间期时,间期时,染色质在染色质在H1和核心组蛋白的作用下,聚拢折叠成和核心组蛋白的作用下,聚拢折叠成30 nm纤维纤维 细胞分裂时,细胞分裂时,染色质进一步浓缩折叠成染色质进一步浓缩折叠成染色体(染色体(chromosome)q 核仁(核仁(nucleolus)圆形或椭圆形的颗粒状结构,无外膜,各种生物中数目固定(圆形或椭
16、圆形的颗粒状结构,无外膜,各种生物中数目固定(1-2个)个)富含富含蛋白质蛋白质和和RNA(rRNA,核糖体,核糖体RNA)由某一个或几个特定染色体的由某一个或几个特定染色体的核仁组织区核仁组织区形成,核仁组织区是形成,核仁组织区是rDNA的所的所在之处在之处 转录转录rRNA和和组装核糖体单位组装核糖体单位q 核基质(核基质(nuclear matrix)蛋白质蛋白质组成的纤维状网络,网孔中充有液体组成的纤维状网络,网孔中充有液体 核的支架核的支架 染色质附着的场所染色质附着的场所q 细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁q 细胞核细胞核 细胞质和细胞器细胞质和细胞器q 细胞质(细胞质(cytopla
17、sm):质膜内,细胞核外:质膜内,细胞核外 细胞溶胶(细胞溶胶(cytosol):透明、黏稠、高度有序、动态平衡的物质):透明、黏稠、高度有序、动态平衡的物质 细胞器(细胞器(cell organelle)E内质网和核糖体内质网和核糖体E高尔基体高尔基体E溶酶体溶酶体E线粒体线粒体E微体微体E质体、液泡质体、液泡 细胞骨架(细胞骨架(cytoskeleton)q 内质网和核糖体内质网和核糖体 内质网(内质网(endoplasmic reticulum):细胞质内一系列囊腔和细管,:细胞质内一系列囊腔和细管,彼此相通,形成的一个隔离于细胞溶质的膜系统(占细胞总膜面彼此相通,形成的一个隔离于细胞溶
18、质的膜系统(占细胞总膜面积的积的一半一半)核糖体(核糖体(ribosome):细胞合成蛋白质的场所:细胞合成蛋白质的场所内质网内质网光面内质网(光面内质网(SER)糙面内质网(糙面内质网(RER)q 内质网和核糖体内质网和核糖体 光面内质网(光面内质网(smooth ER)无无核糖体颗粒,核糖体颗粒,脂质合成脂质合成的主要场所,的主要场所,降解有毒分子降解有毒分子合成脂肪、磷脂合成脂肪、磷脂 脂肪细胞脂肪细胞合成甾体类激素合成甾体类激素睾丸、肾上腺细胞睾丸、肾上腺细胞 q 内质网和核糖体内质网和核糖体 糙面内质网(糙面内质网(rough ER)富有富有核糖体颗粒,合成并转运核糖体颗粒,合成并转
19、运蛋白质蛋白质蛋白质都是在蛋白质都是在核糖体核糖体上合成的,起始于细胞质基质,有些蛋白质在合成上合成的,起始于细胞质基质,有些蛋白质在合成开始后不久便转在开始后不久便转在糙面内质网糙面内质网上合成,这些蛋白质主要有:上合成,这些蛋白质主要有:向细胞外分泌的蛋白,如抗体、激素向细胞外分泌的蛋白,如抗体、激素 膜蛋白,并决定膜蛋白在膜中的排列方式膜蛋白,并决定膜蛋白在膜中的排列方式 需要与其它细胞组分严格分开的酶,如溶酶体的各种水解酶需要与其它细胞组分严格分开的酶,如溶酶体的各种水解酶 需要进行修饰的蛋白,如糖蛋白需要进行修饰的蛋白,如糖蛋白q 内质网和核糖体内质网和核糖体 核糖体核糖体唯一功能:
20、唯一功能:按照按照mRNA的指令由氨基酸合成多肽链的指令由氨基酸合成多肽链分类:分类:70S核糖体(核糖体(原核细胞原核细胞),),80S核糖体(核糖体(真核细胞真核细胞)构成:构成:均由大、小均由大、小两个亚单位两个亚单位构成构成只有当小亚单位与只有当小亚单位与mRNA结合结合后,大亚单位才与小亚单位结后,大亚单位才与小亚单位结合成完整的核糖体;肽链合成合成完整的核糖体;肽链合成终止后,大小亚单位解离终止后,大小亚单位解离70s ribosome80s ribosomeq 内质网和核糖体内质网和核糖体 信号假说(信号假说(signal hypothesis)蛋白质合成时,首先合成一段蛋白质合
21、成时,首先合成一段十几个十几个氨基酸组成的氨基酸组成的信号肽信号肽,指导,指导蛋白质转移至内质网上合成蛋白质转移至内质网上合成1999 Nobel laureate Dr.Gnter Blobelq 内质网和核糖体内质网和核糖体 蛋白质转入内质网合成的过程蛋白质转入内质网合成的过程信号肽与信号肽与信号识别颗粒(信号识别颗粒(SRP)结合结合 肽链延伸终止肽链延伸终止 SRP与内质网上与内质网上的的SRP受体受体结合结合 SRP脱离信号肽脱离信号肽 肽链在内质网上继续合成,同时信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号肽引导新生肽链进入内质网腔 信号肽被内质网腔内的信号肽被内
22、质网腔内的信号肽酶信号肽酶切除切除 肽链延伸至终止肽链延伸至终止 翻译体系解散翻译体系解散q 高尔基体(高尔基体(Golgi apparatus)1898年,年,Golgi应用银染法首先在猫头鹰的神经细胞内观察到应用银染法首先在猫头鹰的神经细胞内观察到 20世纪世纪50年代以后,才正确认识它的存在和结构年代以后,才正确认识它的存在和结构 它由数个它由数个扁平囊泡扁平囊泡堆在一起而形成,高度有极性堆在一起而形成,高度有极性Camillo Golgiq 高尔基体(高尔基体(Golgi apparatus)凸凸出的一面对着出的一面对着内质网内质网称为称为形成面(形成面(forming face)或或
23、顺面(顺面(cis face)凹凹进的一面对着进的一面对着质膜质膜称为称为成熟面(成熟面(mature face)或或反面(反面(trans face)中间膜囊中间膜囊 多数糖基修饰、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多数糖基修饰、糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处糖合成均发生此处q 高尔基体(高尔基体(Golgi apparatus)功能:功能:将内质网合成的将内质网合成的蛋白质蛋白质进行加工、分类、包装,然后分门别类地进行加工、分类、包装,然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外送到细胞特定的部位或分泌到细胞外参与参与植物细胞壁植物细胞壁的形成,的形成,植物细胞壁中的纤维素植
24、物细胞壁中的纤维素和果胶质是在高尔基本和果胶质是在高尔基本中合成的中合成的q 溶酶体(溶酶体(lysosome)单层膜单层膜围绕、内含多种围绕、内含多种酸性水解酶酸性水解酶类的囊泡状细胞器,由高尔基类的囊泡状细胞器,由高尔基体断裂产生体断裂产生 主要功能:主要功能:进行进行细胞内消化细胞内消化,消化从外界吞入的颗粒以及细胞本,消化从外界吞入的颗粒以及细胞本身产生的碎渣身产生的碎渣 异质性异质性细胞器:不同溶酶体细胞器:不同溶酶体形态不同、大小不同、形态不同、大小不同、所含水解酶种类也可能不同所含水解酶种类也可能不同q 溶酶体(溶酶体(lysosome)分类:分类:初级溶酶体初级溶酶体:球形,内
25、容物均一,不含明显颗粒物:球形,内容物均一,不含明显颗粒物次级溶酶体次级溶酶体:由初级溶酶体和细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡:由初级溶酶体和细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成;形态不规则,内部结构复杂,含颗粒、膜片、或吞噬泡融合形成;形态不规则,内部结构复杂,含颗粒、膜片、乃至细胞器等乃至细胞器等残余小体残余小体:未被消化的物质残存在溶酶体中,以类似胞吐的方式:未被消化的物质残存在溶酶体中,以类似胞吐的方式排出胞外排出胞外q 溶酶体(溶酶体(lysosome)特点:特点:溶酶体内呈溶酶体内呈酸性酸性,pH4.8或更低,各种水解酶只有在酸性环境中或更低,各种水解酶只有在酸性环境中才有
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