本 章 要 点
? 细胞的化学组分
? 生物膜系统
? 细胞骨架系统
? 细胞核与染色体
? 细胞的增殖与分化
? 热点问题
—— 生命的基本单位
直观：
一个受精卵
成年人（约婴儿的 30倍）
婴儿（约 2万亿个细胞）
细胞类别：
原核细胞
真核细胞
细 胞
水, 85% 无机盐, 1.5%
蛋白质, 10% 脂 质, 2% 糖类, 0.4%
DNA, 0.4% RNA, 0.7%
细胞化学成分
原 核 细 胞
主要特点 1.遗传物质仅一个环状 DNA
2.无核膜
3.无细胞器,无细胞骨架
4.以无丝分裂或出芽繁殖
代表生物 支原体、细菌、蓝藻
细菌模式图
菌毛
核糖体
间体
鞭毛
性菌毛
颗粒
三大结构体系
真 核 细 胞
遗传信息表达系统 染色质 (体 )、核糖体、
mRNA,tRNA等等
细胞骨架系统 胞质骨架、核骨架
生物膜系统 质膜、内膜系统（细胞器）
动物细胞模式图
细胞核
溶酶体
内质网
高尔基体
微丝
微管
质膜
线粒体
中心体
植物细胞模式图
液泡
细胞核
内质网
微管
质膜 细胞壁
线粒体
叶绿体
微丝
高尔基体
?细胞壁（ cell wall)
?叶绿体（ chloroplast)
?大液泡（ vacuole)
?胞间连丝（ plasmodesmata)
植物细胞特有的结构
?质膜（ plasma membrane)
?内质网 (endoplasmic reticulum)
?高尔基体（ Golgi body)
?溶酶体（ lysosome)
?线粒体（ mitochondria)
?叶绿体（ chloroplast)
生物膜系统
质膜 的分子结构
?脂质（ lipid) 质膜结构的分子骨架，
主要是磷脂以及糖脂和胆固醇
非极性尾部
极性头部
磷脂性质：
磷脂是双极性
分子，在水环境中
自发形成 的双分子
层或脂质体，是 水
溶性分子难以通过
的天然屏障
磷 脂
脂 质 体
膜 蛋 白
膜蛋白,与磷脂双分子层 结合，执行各
种功能，分为：
? 运输载体
? 酶
? 受体蛋白
? 连接蛋白
流动镶嵌模型
糖萼
蛋白质
脂双层
膜蛋白分布不对称
流动镶嵌模型特性
? 不对称性
脂质双层
镶嵌蛋白
跨膜蛋白
膜表面
蛋白
? 流动性
流动镶嵌模型特性
鼠细胞
人细胞
标记蛋白 标记蛋白重新分布
细胞融合
膜蛋白的运动
? 流动性
流动镶嵌模型特性
膜脂的运动
旋转
摆动
上下翻转
?基本类型 ?功能 ?信号假说
内 质 网
?糙面内质网 ?光面内质网
内质网基本类型
?蛋白质的合成
?脂质的合成
?蛋白质的修饰
?新生多肽的折叠与组装
内质网功能
内质网的信号假说
停靠蛋白
信号肽
内质网腔
合成多肽
核糖体 mRNA
?形态结构
?功能
高尔基体
高尔基体的形态结构
形成面
成熟面
空腔
分泌小泡
?蛋白质修饰与加工（糖基化等）
?蛋白质的分选
?蛋白质和脂质的运输
?蛋白质分泌等
高尔基体功能
溶酶体
?溶酶体（ lysome） 是胞质中一类包着多
种水解酶的小泡
溶酶体的类型
根据溶酶体处于完成其生理功能
的不同阶段，大致可分为：
?初级溶酶体（ primary lysosome)
?次级溶酶体（ secondary lysosome)
?残余小体（ residual body)
溶酶体的功能
溶酶体的标志酶是 酸性水解酶
例如,1.两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化
2,哺乳动物断奶后乳腺的退化性的变化等
? 消化细胞内吞的食物，为细胞提供营养
? 清除衰老的细胞器
? 防御功能
内质网、高尔基体、溶酶体
的功能衔接
内吞小泡
溶酶体
质膜
细胞核内质网
运输小泡
分泌小泡
高尔基体
线 粒 体
?形态结构
?功能
?半自主性
—— 能量转换器
线粒体的形态结构
外膜
嵴 基质 膜间隙
内膜
线粒体的主要功能
线粒体是细胞进行氧化呼吸，
产生能量的地方，在线粒体中进行
的代谢途径主要有
? 三羧酸循环
? 氧化磷酸化
? 参与脂肪酸代谢
叶 绿 体
?形态结构
?功能,光合作用
—— 能量转换器
叶绿体基本结构
基粒 类囊体 内膜 外膜
叶绿体 的 光合作用
光合作用 绿色植物
和光合细菌摄取太阳
光，使二氧化碳固定
成为有机物
光合作用是一切
生命得以生存的基础
光合作用的光反应
?光反应
光合色素吸收,传递光能，并将光
能转化成化学能，形成 ATP的过程
(1) 原初反应
(2) 电子传递
(3) 光合磷酸化
?暗反应
利用光反应产生的 ATP,使 CO2还
原并合成糖，分为三步
(1) CO2的固定
(2) 还原反应
(3) 二磷酸核酮糖的再生
光合作用的暗反应
磷酸甘油酸
中间物
葡萄糖等
CO2
二磷酸核酮糖
磷酸甘
油醛
光合作用的暗反应
细胞骨架系统
?胞质骨架
微丝
微管中间
纤维
?核骨架
核纤层
核基质
细 胞 质 骨 架
微丝
微管
中间纤维
微 丝
微丝 是指真核细胞中由肌动蛋白
单体组成的骨架纤维
肌动蛋白单体
微丝的装配
?微丝的装配
肌动蛋白（ G-actin）单体形成蛋白
（ F-actin)多聚体
?装配的条件
-在含 ATP和 Ca2+及低浓度 Na+,K+溶
液中,F解聚成 G
-在 Mg2+和高浓度的 Na+,K+中,G则装
配成 F
微丝的踏车行为
因微丝（＋）极组装速度较（－）
极快，在一定条件下，表现出一端增长，
而另一端减短的行为
负极正极
微丝的功能
?肌肉收缩
?微绒毛
?应力纤维
?胞质环流和阿米巴运动
?胞质分裂环
肌肉收缩过程
铰链蛋白 铰链
阿米巴运动
阿米巴运动 与肌动蛋白的溶胶
与凝胶状态有关
凝胶状态
溶胶状态
液态胞质
微管的成分
微管由 α,β微管蛋白亚基组成，二者形
成二聚体，是微管装配的基本单位
异源二聚体
微管蛋白
亚基
微管的形态
双管
三连管
微管蛋白二聚体
原纤维
微管壁
长管状微管
二连管
（菌毛和鞭毛）
三连管
（中心体和基体）
微管装配的踏车现象
因微管正（＋）极组装速度较负
（－）极快，在一定条件下，表现出
一端增长，而另一端减短的行为
负极 正极
微管的功能
? 维持细胞形态
? 与 胞内运输有关
? 与鞭毛运动与菌毛运动有关
? 与纺锤体和染色体运动有关
? 基粒与中心体的结构单位
微管运动示意图
由于微管的动态装配而带动小泡的
运动
小泡
正极负极
中间纤维
C末端N末端
中间纤维
? 角蛋白纤维
? 波形纤维
? 结蛋白纤维
? 神经元纤维
? 神经胶质纤维
中间纤维的类型
细胞核骨架
活性基因
复制起点
残留核仁
核骨架纤维
非活性基因
核纤层
DNA环状
结构域
细胞连接
细胞连接 连接 相邻细胞的各种结构
? 桥粒
小肠 相邻小肠细胞
质膜 桥粒
细胞连接
? 紧密连接
膀胱 相邻膀胱细胞
质膜
紧密连接
细胞连接
? 通道连接
肝脏 相邻肝 细胞
质膜
通道连接
细胞连接
? 胞间连丝
根
相邻根 细胞
胞间连丝
质膜
细胞壁
遗传信息表达系统
? 核被膜
? 染色质和染色体
? 核仁
? 核糖体
核 被 膜
?核外膜 面向胞质，表面附有核糖体
颗粒，与内质网相连
?核内膜 面向核质，表面无核糖体颗
粒，有核纤层的结合位点
?核孔复合体 核膜上的选择性双向亲
水通道
核 被 膜
核孔复合物
外膜
内膜核孔
染色质与染色体
?染色质 (chromatin) 间期细胞内由 DNA、
组蛋白、非组蛋白及少量 RNA组成的线
性复合结构
?染色体（ chromosome） 细胞在分裂过
程中，由染色质聚缩而成的棒状结构
染色质的分类
?常染色质 低度折叠压缩的染色质，
处于常染色质状态是基因
转录的必要条件。
?异染色质 压缩程度高,处于凝集状态，
碱性染料染色时着色深的
染色质
染色质的分类
?活性染色质 具有转录活性的常
染色质
?非活性染色质 不进行转录的染色
质,包括异染色质
和部分常染色质
染色质的基本结构单位
—— 核小体
组蛋白八聚体
组蛋白 H1
DNA
染 色 体
短臂
着丝粒
长臂
DNA
染色单体
染色体包装的结构模型
?多级螺旋模型 (multiple coiling model )
?骨架 — 放射环模型 ( scaffold-radial loop
structure model)
多级螺旋模型
核小体
10nm
纤维
30nm
纤维
螺线管
中 期 染 色 体
中期染色体的两条姐妹染色单体以
着丝粒相连。由着丝粒在染色体上的位
置可分为,
? 中着丝粒染色体
? 近中着丝粒染色体
? 近端着丝粒染色体
? 端着丝粒染色体
中期染色体分类图示
中着丝粒
染色体
近中着丝粒
染色体
近端着丝粒
染色体
端着丝粒
染色体
染色体 DNA的关键序列
?复制起点 确保染色体能够自我复制
?着 丝 粒 使复制了的染色体能够平均
分配到子细胞中
?端 粒 使 DNA能够完成复制，保持
染色体的独立性与稳 定性
核 糖 体
核糖体是合成蛋白
质的细胞器
主要成分 —— 蛋白质
RNA
功 能 按照 mRNA
的指令合成
多肽链
细胞的增殖与分化
?细胞繁殖（ cell reproduction）
细胞生命的一个基本特征。单
细胞生物以此繁殖后代，而多细胞
生物则依赖它来完成个体发育。它
是细胞分化的基础
细胞的增殖与分化
?细胞分化（ cell differentiation）
胚胎细胞分裂后的未定型细胞
或简单可塑性细胞，在形态和化学
组成上向专一性或特异性方向转化，
演变为特定细胞类型的过程
细 胞 分 裂
?无丝分裂
?有丝分裂
?减数分裂
有丝分裂周期
G0期,休眠期
G1期,DNA合
成前期
S 期,DNA合
成期
G2期, DNA合
成后期
M 期,有丝分
裂期
G0
G1 G2
S
M
有 丝 分 裂
前期 中期 后期 末期 子细胞
减 数 分 裂
前期 I 中期 I 后期 I 末期 I 子细胞
减 数 分 裂
前期 II 中期 II 后期 II 末期 II 子细胞
细 胞 分 化
? 细胞分化表现为细胞间产生稳定
差异
? 分化方向的确定往往早于形态差
异的出现
? 细胞生理状态随分化水平提高而
变化
热 点 问 题
?克隆
?应用前景
克 隆
?多利 ?克隆猴
应用前景
?计算机 光敏蛋白（细菌视紫红质）
生物芯片
?化 工 工业酶
纤维素分解
生物塑料（聚羟基丁酸）
化妆品（苹果酰酪氨酸）
甜味剂（槟榔糖蛋白）
?能源 绿色石油
垃圾
光和放氢气
?环境 净化有毒污染（基因工程菌）
?材料 蜘蛛丝蛋白
人造骨骼、血管、皮 肤 等
C60（ 纳米材料）
应用前景
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