最新第三章细胞的基本形态结构与功能-PPT文档.ppt

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1、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310倍,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,Zaccharias Janssen,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，并首次用拉丁文cella来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,Robert Hooke,显微镜的发

2、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200300倍。第一个看到活细胞，第一个观察细菌和原生动物,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,A. van Leeuwenhoek,显微镜的发明史 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,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,Brewsters microscope,Ernst Abbe,显微镜的发明史（光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍） 1932年，

3、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,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,F. Zernike,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. Bin

4、nig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,显微镜：打开微观世界大门的钥匙,H. Rohrer & G. Binnig,E.A.F. Ruska,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 1858年，德国细胞病理学家魏

5、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和代谢活性 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,细胞学说,M.J. Schleiden,T. Schwann,R.L.C. Virchow,原核细胞（procaryotic cell）与真核细胞（eukaryotic cell） 由原核细胞构成的生物称为原核生物，

6、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,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,细胞的基本结构与功能,真核细胞的结构与功能,动物细胞,植物细胞,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,真核细胞

7、的结构与功能,细胞膜：细胞表面的被膜，又名质膜（plasma membrane） 厚度：78 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,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）,细胞膜和细胞壁,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,一切真核细胞都有完整的细胞核 大多

8、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： 核被膜、核基质、染色质和核仁,细胞核的基本结构,核被膜与核纤层 核被膜（nuclear envelope）：核外面，两层膜，单层膜厚7-8 nm，膜之间的核周腔宽约10-50 nm，外膜常与糙面内质网相连 核纤层（nuclear lamina）：核膜内面，由核纤层蛋白组成,细胞核的基本结构,核被膜与核纤层 核孔（nuclear pore）：直径约50-100 nm，数目几千至上百万个，大分子出入细胞核的选择性通道,细胞核的基本结构,染色质（chromatin） 常染色质（euchro

9、matin）：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,细胞核的基本结构,染色质（chromatin）的组成 DNA 蛋白 少量RNA,细胞核的基本结构,碱性蛋白（组蛋白，histone）：与DNA相结合，共五种 非组蛋白：种类多，如DNA聚合酶、 RNA聚合酶等,染色质（chromatin）的组成 核小体：4对组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成核心，直径10 nm H1组蛋白：核小体外侧结合DNA，稳定核小体 连接体DNA（linker DNA）：连接核小体的DNA 一个核小体上的DNA与连接体DN

10、A，共约200碱基对，构成染色质丝的一个单位,细胞核的基本结构,染色质（chromatin） 间期时，染色质在H1和核心组蛋白的作用下，聚拢折叠成30 nm纤维 细胞分裂时，染色质进一步浓缩折叠成染色体（chromosome）,细胞核的基本结构,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（1-2个） 富含蛋白质和RNA（rRNA，核糖体RNA） 由某一个或几个特定染色体的核仁组织区形成，核仁组织区是rDNA的所在之处 转录rRNA和组装核糖体单位,细胞核的基本结构,核基质（nuclear matrix） 蛋白质组成的纤维状网络，网孔中充有液体 核的支架 染

11、色质附着的场所,细胞核的基本结构,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,细胞质（cytoplasm）：质膜内，细胞核外 细胞溶胶（cytosol）：透明、黏稠、高度有序、动态平衡的物质 细胞器（cell organelle） 内质网和核糖体 高尔基体 溶酶体 线粒体 微体 质体、液泡 细胞骨架（cytoskeleton）,细胞质和细胞器,内质网和核糖体 内质网（endoplasmic reticulum）：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（占细胞总膜面积的一半） 核糖体（ribosome）：细胞合成蛋白质的场所,细胞质和细胞器,内质网

12、和核糖体 光面内质网（smooth ER） 无核糖体颗粒，脂质合成的主要场所，降解有毒分子 合成脂肪、磷脂 脂肪细胞 合成甾体类激素睾丸、肾上腺细胞,细胞质和细胞器,内质网和核糖体 糙面内质网（rough ER） 富有核糖体颗粒，合成并转运蛋白质 蛋白质都是在核糖体上合成的，起始于细胞质基质，有些蛋白质在合成开始后不久便转在糙面内质网上合成，这些蛋白质主要有： 向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素 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 需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白,细胞质和细胞器,内质网和核糖体 核糖体 唯一功能：按照mRNA的指令由氨基酸合成

13、多肽链 分类：70S核糖体（原核细胞），80S核糖体（真核细胞） 构成：均由大、小两个亚单位构成,细胞质和细胞器,只有当小亚单位与mRNA结合后，大亚单位才与小亚单位结合成完整的核糖体；肽链合成终止后，大小亚单位解离,70s ribosome,80s ribosome,内质网和核糖体 信号假说（signal hypothesis） 蛋白质合成时，首先合成一段十几个氨基酸组成的信号肽，指导蛋白质转移至内质网上合成,细胞质和细胞器,1999 Nobel laureate Dr. Gnter Blobel,内质网和核糖体 蛋白质转入内质网合成的过程 信号肽与信号识别颗粒（SRP）结合 肽链延伸终止

14、SRP与内质网上的SRP受体结合 SRP脱离信号肽 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 信号肽被内质网腔内的信号肽酶切除 肽链延伸至终止 翻译体系解散,细胞质和细胞器,高尔基体（Golgi apparatus） 1898年，Golgi应用银染法首先在猫头鹰的神经细胞内观察到 20世纪50年代以后，才正确认识它的存在和结构 它由数个扁平囊泡堆在一起而形成，高度有极性,细胞质和细胞器,Camillo Golgi,高尔基体（Golgi apparatus） 凸出的一面对着内质网称为 形成面（forming face）或顺面（cis face） 凹进的一面对着质膜称为 成熟面（

15、mature face）或反面（trans face） 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糖合成均发生此处,细胞质和细胞器,高尔基体（Golgi apparatus） 功能： 将内质网合成的蛋白质进行加工、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,细胞质和细胞器,参与植物细胞壁的形成，植物细胞壁中的纤维素和果胶质是在高尔基本中合成的,溶酶体（lysosome） 单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，由高尔基体断裂产生 主要功能：进行细胞内消化，消化从外界吞入的颗粒以及细胞本身产生的碎渣 异质性细胞器：不同溶酶体 形态不同、大小不同、 所含水解酶种

16、类也可能不同,细胞质和细胞器,细胞质和细胞器,溶酶体（lysosome） 分类： 初级溶酶体：球形，内容物均一，不含明显颗粒物 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 残余小体：未被消化的物质残存在溶酶体中，以类似胞吐的方式排出胞外,溶酶体（lysosome） 特点： 溶酶体内呈酸性，pH4.8或更低，各种水解酶只有在酸性环境中才有活性 溶酶体膜与质膜厚度相近，但成分不同： 溶酶体膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其pH值降低 具有多种载体蛋白，用于水解产物向外转运 溶酶体膜蛋白高度糖基化，有利于防止自身膜蛋

17、白降解,细胞质和细胞器,acid phosphatase in lysosome,溶酶体（lysosome） 功能： 清除无用生物大分子、衰老细胞器及损伤死亡的细胞 防御功能：巨噬细胞杀死病毒和细菌 其他生理功能： 作为消化器官为细胞提供营养 蝌蚪尾巴的退化、断奶后乳腺的退行性变化 受精：精子的顶体,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 细胞的“动力工厂” 通过氧化磷酸化作用，将贮存在糖类或脂肪中的化学能转变为细胞代谢可直接利用的能量分子ATP（三磷酸腺苷） 新陈代谢旺盛的细胞线粒体多 细胞功能旺盛的需能部位线粒体多,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 结构：

18、 内外两层膜套叠而成的封闭囊状结构，内外膜不相连 外膜：孔蛋白（porin） 内膜：向内折叠形成嵴 膜间隙：无定形液体 基质：蛋白质性胶状物质,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 化学组成： 蛋白质（占干重65-70%）、脂类（占25-30%） 酶的定位：约120种酶 外膜：单胺氧化酶 内膜：细胞色素氧化酶、ATP合成酶 膜间隙：腺苷酸激酶 基质：苹果酸脱氢酶,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 功能： 氧化磷酸化 电子传递链 ATP合成酶,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 线粒体的半自主性 线粒体中还存在DNA、RNA、DNA聚合酶、R

19、NA聚合酶、核糖体、氨基酸活化酶等进行DNA复制、转录和蛋白质翻译的全套装备，说明线粒体具有独立的遗传体系，能编码合成13种多肽 但线粒体的绝大多数蛋白质都由核基因编码，在胞质核糖体合成 受两套遗传系统控制半自主性,细胞质和细胞器,线粒体（mitochondrion） 线粒体可能起源于内共生 线粒体在形态，染色反应、化学组成、物理性质、活动状态、遗传体系等方面，都很像细菌 需氧细菌被原始真核细胞吞噬以后，互利共生。在进化过程中，好氧细菌逐步丧失了独立性，并将大量遗传信息转移到宿主细胞中，形成了线粒体的半自主性,细胞质和细胞器,质体（plastid） 植物细胞的细胞器 白色体：分生组织和不见光的

20、细胞中 含淀粉、蛋白质或油类 有色体： 含各种色素，如类胡萝卜素 叶绿体（chloroplast）,细胞质和细胞器,质体（plastid） 叶绿体（chloroplast） 光合作用的场所，将光能转变为化学能 同化二氧化碳和水，合成糖，同时产生分子氧 叶绿体在细胞中的分布与光照有关,细胞质和细胞器,质体（plastid） 叶绿体的结构 叶绿体膜（外膜和内膜） 类囊体（thylakoid） 基粒类囊体 基质类囊体 基质（stroma）,细胞质和细胞器,质体（plastid） 叶绿体的化学组成 叶绿体膜： 蛋白质、脂类 类囊体膜： 蛋白质（细胞色素、光系统等）、脂类 基质： 可溶性蛋白（RuBP羧

21、化酶）、DNA、RNA,细胞质和细胞器,质体（plastid） 叶绿体的主要功能： 光合作用（photosynthesis） 光反应类囊体膜上进行 暗反应基质中进行 叶绿体也是半自主性的细胞器,细胞质和细胞器,微体（microbody） 和溶酶体相似，单层膜包被 所含酶不同、pH为中性 分类： 过氧化物酶体（peroxisome）： 氧化酶分解脂肪酸，产生的H2O2再被过氧化氢酶分解 乙醛酸循环体（glyoxisome）：仅存于植物细胞 参与光呼吸反应；将种子中的脂肪酸转化为糖，用于萌发,细胞质和细胞器,液泡（vacuole） 植物细胞单层膜包被的充满细胞液（cell sap）的囊泡 液泡随细

22、胞成长而发展：多个 一个；5% 95% 功能： 细胞液是高渗的，使细胞吸涨饱满 含有花色素苷，决定花、果、叶的颜色 贮存代谢废物,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 真核细胞中的蛋白质纤维网架体系 组成： 微管、微丝、中间纤维 功能： 参与细胞运动、物质运输、能量转换、细胞分裂、基因表达、及细胞分化等,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微管（microtubule） 平均外径24 nm的中空长管状纤维 除红细胞外，真核细胞都有微管 参与纺锤体、鞭毛、纤毛、轴突、神经管等构成 功能： 细胞形态维持、细胞运动、细胞分裂,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoske

23、leton） 微管（microtubule） 由微管蛋白（tubulin）构成 微管蛋白含a、b两个亚基 a、b二聚体螺旋排列形成原纤维 13根原纤维合拢成一段微管 微管具有极性（+/-） “踏车”现象,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微管（microtubule） 微管蛋白二聚体上具有两个位点： 秋水仙素结合位点：育种，产生多倍体 常春藤碱结合位点：抗癌 紫杉醇：促进微管装配、增加稳定性；抗癌,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微丝（microfilament） 又称肌动蛋白丝（actin filament） 直径7 nm的骨架纤维 组成单体为肌动蛋

24、白 单体相连成串，两串以右手螺旋扭缠成束，即微丝 微丝在动植物细胞中都有，肌动蛋白没有特异性 微丝也有极性（+/-）,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微丝（microfilament） 微丝装配的“踏车”现象,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微丝（microfilament） 微丝易于解聚成单体，单体又容易重新聚合成微丝，因此有运动功能： 肌肉收缩、变形运动、及胞质分裂等 横纹肌、纤维细胞、肠微绒毛均有丰富的微丝,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 微丝（microfilament） 细胞松弛素B：结合在微丝（）端抑制肌动蛋白聚合到

25、微丝纤维上，并引起肌动蛋白解聚 鬼笔环肽：与微丝特异性结合，防止肌动蛋白丝解聚 两者作用相反，但都能特异性的抑制微丝功能，引起细胞变形，使细胞骨架发生变化,细胞质和细胞器,细胞骨架（cytoskeleton） 中间纤维（intermediate filament） 直径8-10 nm，介于微管和微丝之间 最稳定的细胞骨架成分，支持、运动的功能 形态上非常相似，但其组成蛋白却不尽相同： 角蛋白(keratin)：上皮细胞 波形蛋白(vimentin)：成纤维细胞 层粘连蛋白(laminin)：上皮组织基础膜 细胞核膜下的核纤层也是中间纤维构成,细胞质和细胞器,鞭毛、纤毛和中心粒 鞭毛和纤毛：细胞

26、表面的附属物 运动功能 两者基本结构相同：微管，横切面呈9(2)+2排列 长度、数量不同 基粒：微管构成，呈9(3)+0排列，与鞭毛和纤毛的基部相连 中心粒：微管构成，与基粒同源，结构相似，位于中心体（微管组织中心）中,细胞质和细胞器,细胞溶胶 除细胞器以外的细胞质液体部分 细胞骨架位于其中 富含蛋白质，拥有细胞25-50%的蛋白质 含有多种酶，是细胞多种代谢活动的场所 胞质溶胶中还有细胞的各种内含物,细胞质和细胞器,细胞器膜、核膜、质膜的分子结构类似，统称生物膜 厚7-8 nm 真核细胞的生物膜占细胞干重的70-80%，内质网膜最多，占总膜面积的一半,生物膜流动镶嵌模型,生物膜把细胞空间分隔

27、开，使细胞具有了界限分明、功能各异的工作单位细胞器 分隔使膜面积大大增加，提高物质合成、运输等生命活动的效率,生物膜主要由脂质、蛋白质以非共价键组合装配而成 生物膜的骨架是磷脂双分子层，又称脂双层 蛋白质以不同方式镶嵌，执行膜的许多重要功能 质膜表面有少量糖类分子 糖脂和糖蛋白,生物膜流动镶嵌模型,流动镶嵌模型（fluid mosaic model） 1972年，S.J. Singer和G. Nicolson提出 膜是流动的，膜蛋白和膜脂均可侧向运动 膜蛋白的分布是不对称的 均由磷脂双分子层构成,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 在生物膜的总重量中，脂类约占40-50% 膜脂主要包括：磷脂（主要）、

28、糖脂和胆固醇三类,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 磷脂构成膜脂的基本成分，占整个膜脂50%以上 磷脂分子具有一个极性的头和两个非极性的尾 脂双层表面是磷脂分子的亲水端 内部是磷脂分子的疏水性脂肪酸链,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 糖脂约占膜脂总量的5%以下 糖脂具有细胞专一性，常是细胞表面的标志性物质 糖脂又是细胞表面抗原的重要组分 糖脂决定ABO血型,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 胆固醇只存在于动物细胞，含量不超过膜脂的1/3 胆固醇分子也是极性分子 “脂筏”：胆固醇与鞘磷脂构成,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 脂双层中的脂分子进行各种形式的快速运动： 沿膜平面的侧向运动 围绕轴心的自旋运动 脂分子尾部

29、的摆动运动 脂分子尾部脂肪酸链沿着纵轴进行的伸缩震荡 双层脂分子之间的翻转运动 脂分子尾部脂肪酸链围绕C-C键的旋转异构,生物膜流动镶嵌模型,脂双层 脂双层的功能： 有利于细胞保持正常的结构和功能 屏障作用，使膜两侧的水溶性物质不能自由通过，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境 脂类成分随不同生物而不同，脂双层结构的复杂性保证了膜蛋白的嵌入及其特定功能的发挥,生物膜流动镶嵌模型,膜蛋白 膜蛋白是膜功能的主要体现者 不同生物膜中的蛋白质含量不同： 线粒体内膜75% 神经纤维髓鞘膜25% 质膜50%,生物膜流动镶嵌模型,膜蛋白 膜蛋白分为两大类： 内在膜蛋白（intrinsic protein）

30、以疏水部分直接与磷脂疏水部分非共价结合，大多两端亲水，也有仅一端亲水 外在膜蛋白（extrinsic protein） 以非共价键结合在内在蛋白的外端，或结合在磷脂分子的亲水头上,生物膜流动镶嵌模型,膜蛋白 膜蛋白也有流动性 膜蛋白在脂双层中自由移动 某些膜蛋白与细胞骨架结合，限制膜蛋白的运动 膜蛋白与膜脂分子相互作用，影响膜蛋白的运动,生物膜流动镶嵌模型,膜蛋白 膜蛋白的功能： 物质运输作为“载体” 将物质转运进出细胞 酶催化膜上特异化学反应，如内质网膜上的酶催化磷脂合成 受体作为激素或其他化学物质的受体，如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体 细胞识别作为表面抗原，与特异抗体结合

31、（人类白细胞抗原HLA）,生物膜流动镶嵌模型,糖和糖萼 膜糖：细胞膜表面的糖 分类 糖蛋白：与膜蛋白结合而成 糖脂：与脂质结合而成 成分：半乳糖、甘露糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖、唾液酸等 功能：与细胞识别有关；固定膜中的蛋白质,生物膜流动镶嵌模型,糖和糖萼 糖萼（glycocalyx）： 位于细胞表面，由寡糖链和蛋白质共同构成，或称糖被。 各种细胞的糖萼具有特异性，与细胞识别有关,生物膜流动镶嵌模型,影响膜流动性的因素 与膜本身组分、遗传因子和环境因子有关，包括： 胆固醇：胆固醇含量增加，膜流动性降低 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，膜流动性增加 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸

32、相变温度高，膜流动性降低 卵磷脂/鞘磷脂：比例高则膜流动性增加，因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂 其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等,生物膜流动镶嵌模型,生物膜（质膜）的功能 为细胞生命活动提供相对稳定的内环境 选择性的物质运输和能量传递 提供细胞识别位点，完成信息跨膜传递 提供多种酶的结合位点，使酶促反应高效有序进行 介导细胞与细胞、细胞与基质间的连接 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构,生物膜流动镶嵌模型,细胞膜防止了细胞内外物质自由进出细胞，保证了细胞内环境相对稳定，使各种生化反应能有序运行 然而，细胞必须与周围环境发生信息、物质、能量交换，才能完成特定的生理功能

33、 物质出入细胞穿过细胞膜的方式主要有： 单纯扩散、易化扩散、主动运输、 胞吞作用和胞吐作用,物质的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 扩散（diffusion）：物质分子从相对高浓度的区域移动到低浓度的区域 分子的跨膜扩散速度不仅取决于分子的浓度梯度，还与分子的大小、疏水性和电性有关 分类： 单纯扩散和易化扩散,物质的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 单纯扩散（simple diffusion）：即自由扩散 特点：沿浓度梯度扩散、不需要提供能量、没有膜蛋白的协助 扩散速率随浓度梯度的增加而等比提高 以单纯扩散透过的物质： 非极性的小分子，如O2、CO2、N2； 不带电荷的极性小分子，如尿素、甘油等,物质

34、的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 易化扩散（facilitated diffusion）：也称协助扩散 特点：沿浓度梯度扩散、不需要提供能量 但需特异性转运膜蛋白协助 比自由扩散转运速率高、存在最大转运速率,物质的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 易化扩散（facilitated diffusion） 转运膜蛋白：分为载体蛋白（通透酶）和通道蛋白两类,物质的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 水分子的跨膜扩散渗透（osmosis） 溶液有一个重要性质，凡是溶液都有渗透压 渗透压取决于溶质颗粒数目的多少，而与溶质的特性无关 人的体液的渗透压与0.9%的生理盐水相当 发生渗透时，水会从低渗溶液进入高渗溶液，直

35、至渗透压平衡 水通过水孔蛋白（水通道）进行跨膜易化扩散,物质的跨膜转运,单纯扩散和易化扩散 水分子的跨膜扩散渗透（osmosis） 细胞与等渗、高渗和低渗溶液,物质的跨膜转运,主动转运（active transport） 细胞逆浓度梯度或电化学梯度运输物质 特点： 逆浓度梯度运输、需要能量、需要载体蛋白,物质的跨膜转运,主动转运（active transport） 钠钾泵 ：Na+-K+ ATP酶 动物细胞胞内的Na+浓度低而K+浓度高 钠钾泵是由2个大亚基和2个小亚基组成的4聚体,物质的跨膜转运,钠钾泵通过磷酸化和去磷酸化作用发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化，从而泵出Na+

36、 、泵入K+,主动转运（active transport） 质子泵、Ca2+泵 小肠上皮细胞对葡萄糖和Na+的同向协同运输（利用浓度梯度） Na+/ H+反向协同运输调节细胞pH值,物质的跨膜转运,胞吞作用与胞吐作用 真核细胞通过胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）完成大分子、颗粒性物质等的跨膜运输 在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输 细胞的内吞和外排活动总称为 吞排作用（cytosis）,物质的跨膜转运,胞吞作用与胞吐作用 胞吞作用：分为吞噬作用和胞饮作用 吞噬作用（phagocytosis）：细胞吞噬固体颗粒的作用 胞饮作用（

37、pinocytosis）：细胞吞入液体的过程,物质的跨膜转运,胞吞作用与胞吐作用 胞吐作用：细胞从细胞表面排出渣滓和细胞分泌物的过程 胞吞作用和胞吐作用中使用的细胞膜可循环使用,物质的跨膜转运,细胞连接 细胞连接（cell junction）：细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的连接结构,物质的跨膜转运,细胞连接 细胞连接主要分3大类： 锚定连接：通过骨架系统连接，如桥粒、半桥粒、粘合带和粘合斑 封闭连接：细胞膜紧密靠拢、无间隙，如紧密连接 通讯连接：包括间隙连接、化学突触和胞间连丝,物质的跨膜转运,细胞连接 锚定连接 桥粒（desmosome） 存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的

38、复层鳞状上皮细胞之间和心肌中，功能为铆接 相邻细胞间形成的纽扣状结构，两细胞膜间的间隙约30 nm，每一质膜胞质面有一厚15-20 nm盘状致密斑，并与中间纤维相连，相邻两致密斑由钙粘连蛋白相互连接,物质的跨膜转运,细胞连接 封闭连接 紧密连接（tight junction） 存在于上皮细胞间，长度约 50-400 nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙 功能：阻止可溶性物质沿上皮细胞间间隙扩散渗漏，而只能跨细胞运输，起重要的封闭作用；还具有隔离和一定的支持功能,物质的跨膜转运,细胞连接 通讯连接 间隙连接（gap junction） 普遍存在的一种细胞连接， 间隙为2-3 nm，连接区域

39、 大小不一，最大直径可达0.3 m 构成间隙连接的基本单位是连接子（connexon），由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，中心形成一直径1.5 nm的孔道,物质的跨膜转运,细胞连接 通讯连接 间隙连接的功能： 调节代谢：允许小分子代谢物质和信号分子通过，如cAMP等 传递神经冲动信息（电突触）及形成心肌和平滑肌间的电耦联 调节早期胚胎发育和细胞分化,物质的跨膜转运,细胞连接 通讯连接 化学突触（chemical synapse） 存在于可兴奋细胞间的连接方式，通过释放神经递质来传导神经冲动，并因此得名 电信号 化学信号 电信号,物质的跨膜转运,细胞连接 通讯连接 胞间连丝（plasmodesma） 植物细胞间连接的通道 穿越细胞壁，直径20-40 nm，中央是内质网延伸形成的链管结构 功能：植物细胞间通讯、介导物质运输,物质的跨膜转运,细胞连接 通讯连接 胞间连丝,物质的跨膜转运,Thank you for your attention!,