1、细胞生物学闽清一中 生物组 林惠平1细胞质细胞质（1）细胞质的基质）细胞质的基质 物质：小分子的水、无机离子，中等分子物质：小分子的水、无机离子，中等分子的脂类、氨基酸、核苷酸，大分子的蛋白质、的脂类、氨基酸、核苷酸，大分子的蛋白质、核酸、脂蛋白、多糖。核酸、脂蛋白、多糖。细胞质的基质主要有两个方面的功能：一细胞质的基质主要有两个方面的功能：一是含有大量的酶，生物代谢的中间代谢过程大是含有大量的酶，生物代谢的中间代谢过程大多是在细胞质基质中完成，如糖酵解途径、磷多是在细胞质基质中完成，如糖酵解途径、磷酸戊糖途径、脂肪酸合成等；二是细胞质基质酸戊糖途径、脂肪酸合成等；二是细胞质基质作为细胞器的微
2、环境，为维护细胞器正常结构作为细胞器的微环境，为维护细胞器正常结构和生理活动提供所需的环境，也为细胞器的功和生理活动提供所需的环境，也为细胞器的功能活动提供底物。能活动提供底物。2、细胞器细胞器线粒体线粒体 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP提供的，提供的，因此有细胞的因此有细胞的“动力工厂动力工厂”之称。之称。线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体干重的一半以上。此外还有少量的干重的一
3、半以上。此外还有少量的DNA、RNA、辅酶等。线辅酶等。线粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶），比如线粒体（标记酶），比如线粒体外膜外膜的标记酶为单胺氧化酶，的标记酶为单胺氧化酶，内膜内膜为细胞色素氧化酶，为细胞色素氧化酶，膜间隙膜间隙为腺苷酸激酶，为腺苷酸激酶，线粒体基质线粒体基质的为的为苹果酸脱氢酶。苹果酸脱氢酶。分为以下四个部分：分为以下四个部分：外膜外膜 为一个单位膜，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。物质为一个单位膜，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。物质通透性较高。通透性较高。内膜内膜 也是一个单位膜，膜蛋白质含
4、量高，占整个膜的也是一个单位膜，膜蛋白质含量高，占整个膜的80%左右。左右。内膜对物质有高度地选择通透性。部分内膜向线粒体腔内突出形内膜对物质有高度地选择通透性。部分内膜向线粒体腔内突出形成成嵴嵴。同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构，称为。同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构，称为基粒基粒。基。基粒包括三个部分：头部（粒包括三个部分：头部（F1因子，为水溶性蛋白质，具有因子，为水溶性蛋白质，具有ATP酶酶活性）、基部（活性）、基部（F0因子，由疏水性蛋白质组成）、柄部（位于因子，由疏水性蛋白质组成）、柄部（位于F1与与F0之间）。之间）。膜间隙膜间隙 为内外膜之间围成的腔隙。其内充满无定形物
5、，主要为内外膜之间围成的腔隙。其内充满无定形物，主要是可溶性酶、反应底物以及辅助因子等。是可溶性酶、反应底物以及辅助因子等。基质基质 由内膜封闭形成的空间，其中含有脂类、蛋白质、核糖由内膜封闭形成的空间，其中含有脂类、蛋白质、核糖体、体、RNA及及DNA。线粒体的起源：线粒体的起源：两种不同的假说，即内共生假说和分化两种不同的假说，即内共生假说和分化假说。假说。内共生假说：认为线粒体是来源于细菌，是被原始的前内共生假说：认为线粒体是来源于细菌，是被原始的前真核生物吞噬的细菌。这种细菌与前真核生物共生，在长真核生物吞噬的细菌。这种细菌与前真核生物共生，在长期的共生过程中通过演化变成了线粒体。期的
6、共生过程中通过演化变成了线粒体。分化假说：认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜分化假说：认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜的内陷，再经过分化后形成的。的内陷，再经过分化后形成的。叶绿体叶绿体 叶绿体是质体的一种，是绿色植物进行光合作用的场所。质体叶绿体是质体的一种，是绿色植物进行光合作用的场所。质体是植物细胞所特有的。它可分为具色素的叶绿体、有色体和不具色是植物细胞所特有的。它可分为具色素的叶绿体、有色体和不具色素的白色体。素的白色体。叶绿体主要由脂类和蛋白质分子组成，此外在叶绿体叶绿体主要由脂类和蛋白质分子组成，此外在叶绿体基质中还有少量基质中还有少量DNA和和RNA。兰藻和光合兰藻和
7、光合细菌没有叶绿体细菌没有叶绿体兰藻光合作用产所：细胞内的类囊体兰藻光合作用产所：细胞内的类囊体光合细菌光合作用产所：载色体光合细菌光合作用产所：载色体内质网内质网粗面内质网（粗面内质网（rER）：）：合成各种分泌蛋白质合成各种分泌蛋白质滑面内质网（滑面内质网（sER）：）：主要存在于类固醇合成旺盛的细胞中主要存在于类固醇合成旺盛的细胞中内质网的功能包括以下几点：内质网的功能包括以下几点：蛋白质的合成（粗面内质网）；蛋白质的合成（粗面内质网）；蛋白质的修饰加工（如糖基化）；蛋白质的修饰加工（如糖基化）；脂质的合成（滑面内质网）；脂质的合成（滑面内质网）；新生多肽的折叠和组装新生多肽的折叠和组装
8、解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）。解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）。核糖体核糖体 主要成分是蛋白质与主要成分是蛋白质与RNA。核糖体的核糖体的RNA称为称为rRNA，约约占占60%，蛋白质约占，蛋白质约占40%。核糖体唯一的功能是按照核糖体唯一的功能是按照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。核糖体核糖体附着在内质网膜上的核糖体附着在内质网膜上的核糖体游离核糖体游离核糖体所合成的蛋白质种类不所合成的蛋白质种类不同，但核糖体的结构与同，但核糖体的结构与化学组成是完全相同的化学组成是完全相同的核糖体分为核糖体分为70S型和型和80S型，由大、小两个亚单位组成。型，
9、由大、小两个亚单位组成。80S60S40S50S30S70S多聚多聚核糖体及蛋白质的合成：核糖体及蛋白质的合成：多聚核糖体：多聚核糖体：具有特殊功能与形态结构的核糖体与具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA 的的聚合体。聚合体。蛋白质的合成：蛋白质的合成：在在mRNA起始密码起始密码AUG上游有上游有3-9个碱基可与核糖体小亚单位中个碱基可与核糖体小亚单位中的的16S rRNA 的的3端碱基配对，使端碱基配对，使 mRNA与与30S的核糖体不亚单位的核糖体不亚单位结合，接着甲硫氨酸结合，接着甲硫氨酸-rRNA的反的反密码子识别并与密码子识别并与mRNA 的的AUG配配对形成起始复合物。对形成
10、起始复合物。高尔基复合体高尔基复合体 其主要成分是脂类、蛋白质及多糖物质组成。其主要成分是脂类、蛋白质及多糖物质组成。其标志酶为糖基转移酶。其标志酶为糖基转移酶。高尔基器功能：高尔基器功能：将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，然后分将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定的部位或细胞外。合成和运输多糖，门别类地运送到细胞特定的部位或细胞外。合成和运输多糖，这可能与植物细胞壁的形成有关。这可能与植物细胞壁的形成有关。蛋白质的糖基化及基修饰作用蛋白质的糖基化及基修饰作用 高尔基体的高尔基体的发生发生，倾向于认为它是由内质网转变来的。，倾向于认为它是由内质
11、网转变来的。成熟面成熟面核质顺面反面溶酶体溶酶体 主要化学成分为脂类和蛋白质。主要化学成分为脂类和蛋白质。标志酶：酸性磷酸酶标志酶：酸性磷酸酶 主要功能：进行细胞内的消化作用主要功能：进行细胞内的消化作用 存在：所有的动物细胞中存在：所有的动物细胞中类型：类型：次级溶酶体：吞噬泡和初级溶酶体融合的产物次级溶酶体：吞噬泡和初级溶酶体融合的产物初级溶酶体：粗面内质网的核糖体上合成并转运到初级溶酶体：粗面内质网的核糖体上合成并转运到 高尔基囊的。还没有开始消化作用，高尔基囊的。还没有开始消化作用，处于潜伏状态。处于潜伏状态。吞噬泡吞噬泡异体吞噬泡：吞噬的是外源物质异体吞噬泡：吞噬的是外源物质自体吞噬
12、泡：吞噬的是细胞本身的成分自体吞噬泡：吞噬的是细胞本身的成分溶酶体膜成分特点：溶酶体膜成分特点：1、嵌有质子泵，借助水解、嵌有质子泵，借助水解ATP释放出的能量将释放出的能量将H+泵入泵入溶酶体内，使溶酶体中的溶酶体内，使溶酶体中的H+浓度比细胞质高浓度比细胞质高100倍以上，倍以上，以形成和维持酸性的内环境。以形成和维持酸性的内环境。2、具有多种载体蛋白用于水解的产物向转运。、具有多种载体蛋白用于水解的产物向转运。3、膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降、膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。解。圆球体和糊粉粒圆球体和糊粉粒 植物细胞有具水解酶活性的结构，如圆球体。它植
13、物细胞有具水解酶活性的结构，如圆球体。它们都是由一个单位膜围成的球状体。圆球体具有消化们都是由一个单位膜围成的球状体。圆球体具有消化作用及贮存脂肪功能；糊粉粒也具消化作用，并且为作用及贮存脂肪功能；糊粉粒也具消化作用，并且为蛋白质的贮存场所。蛋白质的贮存场所。微体（过氧化物酶体）微体（过氧化物酶体）与溶酶体区别：过氧化物酶体中的尿酸等常形成晶格状与溶酶体区别：过氧化物酶体中的尿酸等常形成晶格状结构，在成分、劝能及发生方式等方面也有很大的差异。结构，在成分、劝能及发生方式等方面也有很大的差异。过氧化物酶体功能：过氧化物酶体功能：可降解生物大分子，最终产生可降解生物大分子，最终产生H2O2。的的H
14、2O2转化为转化为H2O和和O2。分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。液泡与液泡系液泡与液泡系主要成分是水。不同种类细胞的液泡中含有不同的物质，如主要成分是水。不同种类细胞的液泡中含有不同的物质，如无机盐、糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等。无机盐、糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等。液泡的功能：液泡的功能：维持细胞的紧张度。维持细胞的紧张度。贮藏各种物质。贮藏各种物质。液泡中含有水解酶，它可以吞噬消化细胞内破坏的成分。液泡中含有水解酶，它可以吞噬消化细胞内破坏的成分。液泡在植物细胞的自溶中也起一定的作用。液泡在植物细胞的自溶中也
15、起一定的作用。3、细胞核、细胞核 在电镜下真核细胞的核主要包括核膜、染色质、核仁和核基质在电镜下真核细胞的核主要包括核膜、染色质、核仁和核基质四部分。四部分。（1）核膜）核膜内膜平滑：有特民蛋白内膜平滑：有特民蛋白膜有时附着有核糖体，与粗面内质网是连续的膜有时附着有核糖体，与粗面内质网是连续的核被膜核被膜结构结构（2）染色质）染色质 组成：组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量组蛋白、非组蛋白、少量RNA 常染色质：常染色质：折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性染料染色时着色浅。具有转录活性的染色质一般为常染色质。染料染色时着色浅。具有转录活性的染色质
16、一般为常染色质。异染色质：异染色质：折叠压缩程度高，处于凝集状态，经碱性染料折叠压缩程度高，处于凝集状态，经碱性染料染色着色深。其染色着色深。其DNA中重复序列多，复制较常染色质晚。其中中重复序列多，复制较常染色质晚。其中部分异染色质是由原来的常染色质凝集而来，还有一些异染色部分异染色质是由原来的常染色质凝集而来，还有一些异染色质除复制期外，在整个细胞周期中均处于集缩状态。质除复制期外，在整个细胞周期中均处于集缩状态。核小体是一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线核小体是一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线DNA两部分组两部分组成，可描述如下（图成，可描述如下（图12-11）：每个核小体单位包括约）
17、：每个核小体单位包括约200bp的的DNA、一个组蛋白核心和一个一个组蛋白核心和一个H1；由由H2A、H2B、H3、H4各各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；两分子形成八聚体，构成核心颗粒；DNA分子以左手螺旋缠绕分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈在核心颗粒表面，每圈80bp，共共1.75圈，约圈，约146bp，两端被两端被H1锁锁合；相邻核心颗粒之间为一段合；相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线的连接线DNA。染色质的基本结构单位染色质的基本结构单位核小体核小体（3）核仁）核仁 核仁结构核仁结构主要是四种主要是四种直径为直径为150200 的颗粒成分的颗粒成分 直径为直径为2030 的纤
18、维成分。的纤维成分。伸入到核仁中的染色质，它的电子密度比较低。伸入到核仁中的染色质，它的电子密度比较低。基质，即上述三种结构以外的部分。基质，即上述三种结构以外的部分。核仁的功能：核仁的功能：主要涉及核糖体的生物发生。这一过程包括主要涉及核糖体的生物发生。这一过程包括rRNA的合成、加工、和核糖体亚单位的装配。的合成、加工、和核糖体亚单位的装配。组成组成80S型核糖体的型核糖体的rRNA共有四种：共有四种：5S、5.8S、18S、28S，其中后三种是在核仁中合成的。其中后三种是在核仁中合成的。（4）核基质）核基质 间期核内非染色或染色很淡的基质称核内基质。染色质和核仁间期核内非染色或染色很淡的基质称核内基质。染色质和核仁悬浮于其中，它含有蛋白质、悬浮于其中，它含有蛋白质、RNA、酶等。核内基质亦称核液酶等。核内基质亦称核液
