细胞的结构

第三节细胞的结构一、细胞膜和细胞表面细胞膜——细胞质和外界相隔的一层膜性结构（质膜）。非膜性结构核糖体中心体细胞骨架核仁染色质膜性结构质膜核膜内质网高尔基复合体溶酶体过氧化物酶体线粒体电镜下单位膜的结构生物膜——膜性结构的膜的总称，又称单位膜。细胞表面细胞外被质膜胞质溶胶层（一）细胞膜的化学组成1、膜脂主要脂类磷脂胆固醇糖脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸鞘磷脂磷脂酰肌醇2、膜蛋白（1）镶嵌蛋白（内在蛋白）约占膜蛋白总量的70~80%，是膜功能的承担者，以不同的程度嵌入脂双分子层中。主要功能：机械支持、物质运输、受体介导、抗原识别。2、外周蛋白（外在蛋白）约占膜蛋白总量的20~30%，附着在膜的内外表面。主要功能：与细胞的胞吞作用、细胞变形运动及细胞分裂时的缢裂有关。3、膜糖类与蛋白质形成糖蛋白或与脂类形成糖脂，分布在细胞膜的外表面构成糖萼或称细胞外被。（二）细胞膜的分子结构与特性1、细胞膜的分子结构——液态镶嵌模型基本内容：（1）脂质分子排成双层，构成生物膜的基本骨架。（2）蛋白质分子以不同的方式镶嵌或联结于脂双层上。（3）膜的两侧结构是不对称的。（4）膜脂和膜蛋白具有一定的流动性。2、细胞膜的特性（1）细胞膜的不对称性①脂质分布的不对称性红细胞膜外层含胆碱的磷脂胆固醇糖脂内层含氨基的磷脂磷脂酰胆碱鞘磷脂磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇磷脂酰乙醇胺②蛋白质分布的不对称性表现内外膜蛋白质的种类不同内外膜蛋白质的数量不同周边蛋白多分布在膜的内面酶、受体等内外分布不同（2）细胞膜的流动性相变液态晶态温度低温度高①膜脂的运动方式(流动性）（有序性）②膜蛋白质的运动方式A、旋转运动B、侧向运动③影响膜流动的因素A、胆固醇的含量（一定含量内）相变温度以上——增加膜的有序性，减小流动性。相变温度以下——阻止膜的有序性，增加流动性。B、脂肪酸链的长度和不饱和度流动性大流动性小脂肪酸链短脂肪酸链长饱和脂肪酸不饱和脂肪酸C、卵磷脂/鞘磷脂37℃时，比值越大，流动性越大。D、镶嵌蛋白含量镶嵌蛋白越多，流动性越小。E、温度、PH、离子浓度、金属离子膜的流动性有利于膜蛋白发挥各种生物功能。二、细胞质（一）内质网由单层单位膜围成的管网状分布的结构。（二）类型1、粗面内质网（rER)——其上有大量核糖体附着。蛋白质合成旺盛的分泌型细胞分化程度较高的细胞rER发达2、滑面内质网（sER)——其上无核糖体附着。（二）高尔基复合体由单层单位膜围成的扁平囊状和泡状结构。（三）溶酶体1、形态结构由单层单位膜围成的泡状结构，内含约60种水解酶。溶酶体膜结构的特殊性膜上有质子泵，可将细胞质的H+泵入溶酶体内，以维持其酸性环境。膜蛋白糖基化，糖链伸向膜内侧，避免膜被水解酶消化。膜上有多种载体蛋白，用于水解产物外运。2、溶酶体的类型（1）内体性溶酶体（初级溶酶体）由内体与高尔基复合体生出的转运小泡(大囊泡）合并而成，其内仅含水解酶，不含作用底物。（2）吞噬性溶酶体（次级溶酶体）由内体性溶酶体与作用底物融合而成，其内不仅含水解酶，还含作用底物自噬性溶酶体异噬性溶酶体（3）残余小体末期阶段的吞噬性溶酶体，其内含有未消化的物质。（四）过氧化物酶体由单层单位膜围成的泡状结构，内含40多种氧化酶与过氧化氢酶，过氧化氢酶是其标志酶。RH2+O2R+H2O2H2O2H2O2酶H2O+O2主要功能：解毒（五）线粒体1、形态结构由两层单位膜围成的封闭的膜性细胞器。2、线粒体的半自主性线粒体DNA（mtDNA)的特点：①线粒体基因组只有一条DNA，为双链环状。②mtDNA是裸露的，不与组蛋白结合。③线粒体基因组只有很少的非编码序列。④线粒体部分遗传密码与核密码有不同的编码含义。⑤线粒体的mRNA不含内含子。⑥mtDNA是母系遗传。线粒体由于有DNA、RNA、核糖体及蛋白质合成所需的酶系，具有自己的遗传系统和蛋白质翻译系统，可以自主合成自身所需的部分蛋白质；但线粒体基因组只含有16569个碱基对，所编码的蛋白质数量有限，所需的大部分蛋白质还需由细胞质运入，所以称线粒体是具有半自主性的细胞器。（六）核糖体1、形态由蛋白质与rRNA组成的一种非膜性细胞器，电镜下是致密的圆形小颗粒，由大、小两个亚基组成。2、存在方式②游离核糖体——游离于细胞质中。①附着核糖体——附着于粗面内质网上。③多聚核糖体——多个核糖体被mRNA串联起来。主要合成外输性的蛋白。主要合成细胞自身所需的蛋白。3、核糖体功能分区①A部位（氨酰基部位、受位）——是接受氨酰基-tRNA的部位。②P部位（肽酰基部位、供位）——是肽酰基-tRNA移交肽链后tRNA释放的部位。③T因子（肽基转移酶部位）——在肽链合成过程中催化氨基酸之间形成肽键。④G因子（GTP酶）——能分解GTP分子，并将肽酰基-tRNA由A位移到P位。⑤E部位——是新生多肽链的出口位。（七）细胞骨架是横越于细胞核与质膜之间、由蛋白质纤维所组成的复杂的网状结构。1、微管（1）形态结构及组分形态：呈中空的圆筒状结构，外径约25nm,内径约15nm，管壁厚约6~9nm。组分：微管蛋白及微管相关蛋白。（2）类型纺锤丝鞭毛、纤毛中心体（3）微管的组装微管是一种不稳定的结构，一端不断聚合（+），另一端不断解聚（-）。2、微丝（1）形态结构与组分结构：呈实心的纤维状结构，直径约7nm。组分：肌动蛋白及微丝相关蛋白。（2）分类①张力微丝②肌微丝③神经微丝3、中间纤维（1）组成成分①角蛋白②神经丝蛋白③结蛋白④胶质纤维酸性蛋白⑤波形蛋白（2）结构直径约10nm的中空管状结构。（3）组装：由32条多肽围成管壁。三、细胞核（一）核膜由双层单位膜组成的结构。核孔复合体中央颗粒（1组）周边颗粒（8组）（二）核仁1、核仁的化学成分（1）蛋白质80%（2）RNA11%（3）DNA8%2、核仁的超微结构（1）浅色原纤维区：成分为DNA。（2）深色纤维区：含正在转录的rRNA。（3）颗粒区：含核糖体的前体颗粒（rRNA+蛋白质）。（4）核仁基质。——含rRNA基因的特定DNA区段。核仁组织区rDNA——核仁组织区上的rRNA基因。3、核仁的功能（1）合成rRNA。（2）组装核糖体4、核仁周期间期——核仁出现。原因：染色质呈伸展状态，rDNA开放，rRNA合成。分裂期——核仁消失。原因：染色体呈螺旋状态，rDNA关闭，rRNA停止合成。（三）核基质组成：由非组蛋白组成的网架体系。还含有少量的DNA和RNA。功能：可能参与DNA的包装和染色体构建、DNA复制、基因表达调控、前体RNA的加工及核内的一系列生命活动。（四）染色质与染色体染色质——指间期细胞核内能被碱性染料着色的物质，是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA所组成的线性复合结构。1、染色质的化学组成（1）DNA——是染色质的主要成分。（2）组蛋白——是一组碱性蛋白，分为H1、H2A、H2B、H3、H4五类。组蛋白类型碱性氨基酸氨基酸数分子量（Da）LysArgH129%1%21523,000H2A11%9%12913,960H2B16%6%12513,775H310%13%13515,340H411%14%10211,280小牛胸腺DNA的组蛋白的特点（3）非组蛋白——是一类富含天门冬氨酸和谷氨酸的酸性蛋白。（4）RNA——含量极少。2、染色质的结构——染色质串珠状模型3、染色体（1）一级结构许多核小体彼此连接形成直径为11nm的串珠链。（2）二级结构串珠链螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径30nm，内径10nm，螺距11nm的螺旋管。（3）袢环结构袢环沿染色体纵轴由中央向四周伸出，构成放射环，每个DNA袢环包含315个核小体，约63000bp，每18个袢环呈放射状排列形成微带，再沿纵轴构建成染色体单体。4、染色质的类型常染色质——电镜下呈伸展的细丝状，转录功能比较活跃。异染色质——电镜下呈紧密卷曲状，转录功能不活跃。1、结构异染色质——在各类细胞的全部发育过程中都处于凝集状态的染色质。2、兼性异染色质——在特定细胞的某一发育阶段处于凝集状态的染色质。