? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 細(xì)胞的基本形態(tài)和結(jié)構(gòu)

19世紀(jì)隨著電鏡和顯微鏡的發(fā)明，為人類打開了什么的微觀世界——細(xì)胞的世界，細(xì)胞學(xué)提出細(xì)胞來源于細(xì)胞，即認(rèn)為個體的所有細(xì)胞都是由原有細(xì)胞分裂產(chǎn)生的，譽(yù)為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)之一。認(rèn)為，有機(jī)體是由細(xì)胞構(gòu)成的；細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。每種類型的細(xì)胞具有基本固定的形態(tài)，細(xì)胞的形態(tài)與之功能相適應(yīng)，環(huán)境會影響細(xì)胞的形態(tài)，細(xì)胞的大小因種類不同而相差較大，最小的細(xì)胞是支原體，最大的細(xì)胞是鴕鳥的卵細(xì)胞，動物細(xì)胞的直徑一般為10~100μm，細(xì)胞的大小與它的功能相適應(yīng)，細(xì)胞的大小不依生物體的大小而變化。

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和類型：一真核細(xì)胞（細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核），二原核細(xì)胞（只有擬核，沒有細(xì)胞核及細(xì)胞器），三病毒不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)（沒有膜結(jié)構(gòu)，也沒有核結(jié)構(gòu)，沒有細(xì)胞器）。細(xì)胞的成分：一水和無機(jī)分子包括 水（占細(xì)胞重量75%）、 鉀、鈉、 鈣、 鎂、鐵、鋅、錳、銅、鈷、鉬。二有機(jī)分子（占干重90%）包括 蛋白質(zhì)、核酸、糖類、 脂類。

一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位。細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性，沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性，細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng)；細(xì)胞需要和利用能量；細(xì)胞參與大量機(jī)械活動；細(xì)胞對刺激作出反應(yīng)；細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；繁殖和傳留后代。

細(xì)胞內(nèi)環(huán)境和細(xì)胞外環(huán)境

?細(xì)胞表面有細(xì)胞被+細(xì)胞膜（細(xì)胞質(zhì)膜），比如、細(xì)胞被（糖萼）、細(xì)菌的表層結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、莢膜，細(xì)胞外基質(zhì)包括細(xì)胞外、細(xì)胞間。一、細(xì)胞外基質(zhì)的基本組成和功能：蛋白聚糖、氨基聚糖（形成水性膠狀物）、結(jié)構(gòu)蛋白（膠原蛋白和彈性蛋白）、黏著蛋白（與細(xì)胞表面分子相連）

氨基聚糖：1.透明質(zhì)酸、2.硫酸軟骨素、3.硫酸皮膚素、4.硫酸乙酰肝素、5.肝素、6.硫酸角質(zhì)素。膠原蛋白：膠原蛋白占人體蛋白質(zhì)總量的30%以上。遍布各器官和組織，是細(xì)胞外最重要的水不溶性纖維狀蛋白，與彈性蛋白共同構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)框架結(jié)構(gòu)。膠原蛋白由纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞以及某些上皮細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外。彈性蛋白：彈性纖維（由彈性蛋白組成）的伸展性比同樣粗細(xì)的橡皮條至少大5倍。

細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)作用：細(xì)胞外基質(zhì)不只具有連接、支持、保水、抗壓及保護(hù)等物理學(xué)作用，而且對細(xì)胞的基本生命活動發(fā)揮全方位的生物學(xué)作用。1.影響細(xì)胞的存活、生長與死亡；2.決定細(xì)胞的形狀；3.控制細(xì)胞的分化；4.參與細(xì)胞的遷移。

細(xì)胞膜

細(xì)胞膜：液態(tài)雙層脂質(zhì)膜（鑲嵌蛋白質(zhì)）結(jié)構(gòu)模型。生物膜共性結(jié)構(gòu)—單位膜：電鏡下觀察所有的生物膜都呈現(xiàn)一致的三層結(jié)構(gòu)，“兩暗夾一明”，即內(nèi)外為電子密度高的暗層，中間夾有電子密度低的亮層，這種結(jié)構(gòu)稱單位膜。總厚度7.5nm。細(xì)胞膜是多功能的結(jié)構(gòu)，有保護(hù)細(xì)胞、物質(zhì)交換、傳遞信息、能量轉(zhuǎn)換、運(yùn)動免免疫等生理功能。與細(xì)胞的新陳代謝、生長繁殖、分化、衰老死亡以及癌發(fā)等有關(guān)。

細(xì)胞膜的化學(xué)組成：生物膜包括：脂質(zhì)（磷脂、膽固醇、糖脂）、蛋白質(zhì)（整合蛋白、外周蛋白）、多糖、水、金屬離子，其中磷脂是構(gòu)成生物膜最基本的物質(zhì)。膜脂（脂類）：1.磷脂：卵磷脂（最多）、腦磷脂等5種（雙層）；2.膽固醇（“強(qiáng)直”）；3.糖脂（最外層）。脂質(zhì)體是一種人工膜。在水中攪動后形成，雙層或單層脂分子球體，直徑25~1000nm。人工脂質(zhì)體可用于：1.轉(zhuǎn)基因；2.制備的藥物；3.研究生物膜的特性。

膜蛋白：1.整合蛋白（整合到脂質(zhì)層，4種整合方式），2.外周蛋白（在脂質(zhì)層表面）。膜蛋白的功能：機(jī)械支持、抗原（免疫反應(yīng)）、酶（催化）、載體（轉(zhuǎn)運(yùn)）、受體（接受信息）、通道蛋白、泵（提供能量）。膜糖：七種糖類，如半乳糖、葡萄糖等，總是與蛋白質(zhì)結(jié)合（糖蛋白）或與脂質(zhì)結(jié)合（糖脂）?！耙恢孪蛲狻痹诩?xì)胞膜表面形成“包被”。作用：保護(hù)作用、識別、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)取?/p>

質(zhì)膜的特性：流動性。膜脂分子運(yùn)動方式：①側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動；②旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；③擺動運(yùn)動；④伸縮震蕩運(yùn)動；⑤翻轉(zhuǎn)運(yùn)動；⑥旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運(yùn)動。膜蛋白分子運(yùn)動方式：側(cè)向擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)。質(zhì)膜的特性：不對稱性。膜脂的不對稱性：不同細(xì)胞的膜脂，同一細(xì)胞不同部位的膜脂，同一部位膜脂的內(nèi)外兩層都不完全相同。膜蛋白的不對稱性：蛋白質(zhì)在質(zhì)膜上有特定位置，其分布不對稱。

跨膜運(yùn)輸

小分子物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸：如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸、氧氣、水、酒精、礦物質(zhì)、維生素。

一、被動運(yùn)輸：物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，不耗能。

1.簡單擴(kuò)散（自由擴(kuò)散）又稱“自由擴(kuò)散”。不耗能，無需協(xié)助。分子量越小，脂溶性越大，通過脂質(zhì)雙層的速度越快。

2.協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散） 載體蛋白 通道蛋白（水通道、門控通道）。又稱“易化擴(kuò)散”，不耗能，但依賴膜蛋白協(xié)助，速度更快。主要轉(zhuǎn)運(yùn)各種帶電小分子。協(xié)助膜蛋白有兩大類：載體蛋白和通道蛋白。載體蛋白的協(xié)助擴(kuò)散：如葡萄糖、氨基酸的穿膜運(yùn)輸，其工作原理是自身構(gòu)象改變。通道蛋白的協(xié)助擴(kuò)散：如各種帶電離子的穿膜運(yùn)輸，其工作原理是形成貫穿膜脂雙層的“通道”。門控通道（離子通道）蛋白的特點(diǎn)：1.轉(zhuǎn)運(yùn)速度快；2.沒有飽和值；3.非連續(xù)開放而是門控的。有電壓門控通道、配體門控通道、機(jī)械門控通道。主要通過三個渠道：1.水通道；2.電壓門控通道；3.配體門控通道；多“門”合一，順序開放。

二、主動運(yùn)輸：物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。消耗能量，且需要特殊膜蛋白（泵）幫助。

1.鉀鈉泵，又稱Na+-K+-ATP酶，簡稱鈉泵。當(dāng)Na+↑[K+↑時，都可被激活，ATP分解產(chǎn)生能量，將胞內(nèi)的3個Na+移至胞外和將胞外的2個K+移入胞內(nèi)。鈉-鉀泵還為其它物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)提供動力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-載體-葡萄糖、Na+-載體-氨基酸的復(fù)合體形式進(jìn)行的聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)）。

2.伴隨運(yùn)輸（糖、氨基酸在小腸粘膜細(xì)胞主要的吸收方式），伴隨運(yùn)輸也稱協(xié)同運(yùn)輸，逆濃度或逆電位梯度轉(zhuǎn)運(yùn)時，能量非直接來自ATP的分解，是來自膜兩側(cè)[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。

大分子物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸：如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、細(xì)菌.

運(yùn)輸方式：1.胞吞作用： ①胞飲作用（營養(yǎng)物質(zhì)） ②吞噬作用（細(xì)菌戒死細(xì)胞） ③受體介導(dǎo)的胞吞作用（膽固醇、抗體等）；2.胞吐作用： （分泌激素、酶、細(xì)胞因子等）。胞吞作用：質(zhì)膜的變形—物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。受體介導(dǎo)的胞吞作用——低密度脂蛋白（內(nèi)含膽固醇酯）。膜受體異常與疾?。?.家族性高膽固醇血癥 （LDL受體異常）；2.重癥肌無力；3.胰島素抵抗。

內(nèi)膜系統(tǒng)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)展開后面積很大，由一層單位膜形成的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，形成一個連續(xù)的、封閉的網(wǎng)膜系統(tǒng)，內(nèi)腔是連通的。2種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（有核糖體）和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（無核糖體）。滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：1.糖原分解；2.脂類合成的重要場所；3.類固醇激素合成；4.肝細(xì)胞的解毒作用；5.肌肉收縮（肌質(zhì)網(wǎng)）。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)幫助蛋白質(zhì)（核糖體合成的）轉(zhuǎn)運(yùn)至目的地，蛋白質(zhì)加工、修飾和折疊。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能：蛋白質(zhì)合成始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體，但部分核糖體（及其合成的蛋白質(zhì)）很快轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成的蛋白質(zhì)包括：1.向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)；2.膜整合蛋白；3.構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白；4.需要進(jìn)行修飾的蛋白質(zhì)。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞內(nèi)其它細(xì)胞器的關(guān)系：1.與細(xì)胞膜相連：甚至有管道相通；2與外層核膜相接：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔與核周隙相通；3.與高爾基體在結(jié)構(gòu)、功能與發(fā)生上關(guān)系密切；4.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體緊密相依；5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布與微管走向一致。

核糖體是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的分子機(jī)器。其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精確地合成多肽鏈。

高爾基體的功能：1.蛋白質(zhì)的糖基化和糖基修飾；2.蛋白原的水解；3.蛋白質(zhì)分選。負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)和脂類的運(yùn)輸（分泌）。

溶酶體：細(xì)胞內(nèi)的消化器官，溶酶體是來自高爾基體的小球狀的由一層單位膜構(gòu)成的酸性細(xì)胞器，含有多種水解酶，起消化和保護(hù)作用。直徑約0.25~0.8um。溶酶體的功能：溶酶體的主要作用就是消化作用，是細(xì)胞內(nèi)的消化器官。1.對吞入物質(zhì)（如衰老的人體細(xì)胞、細(xì)菌）進(jìn)行消化分解。2.清除細(xì)胞內(nèi)無用的生物大分子和衰老的細(xì)胞器等。3.細(xì)胞自溶（如蝌蚪尾巳退化）。4.其它功能：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。

蛋白質(zhì)分選：從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌出來的蛋白質(zhì)經(jīng)高爾基體的不同區(qū)室進(jìn)行加工、逐步轉(zhuǎn)移到高爾基體外層網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)分選，形成不同的分泌小泡、運(yùn)送到不同目的地（胞外、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等）。

線粒體

線粒體是細(xì)胞內(nèi)“動力工廠”，細(xì)胞內(nèi)氧化供能(ATP)的主要場所。外膜包圍在線粒體外表面的一層單位膜。厚6-7nm，平整、伸展、光滑。內(nèi)膜厚約6~8nm。內(nèi)膜褶皺向內(nèi)突起形成—嵴。嵴和內(nèi)膜上有許多顆粒——基粒?；＞褪茿TP合成酶（分子馬達(dá)）。線粒體嵴的數(shù)目，與細(xì)胞本身的生理活動有關(guān)。運(yùn)動細(xì)胞好的人線粒體的嵴越多，比如說劉翔。

線粒體的化學(xué)結(jié)構(gòu)：成分：蛋白質(zhì)、脂類、水、DNA、多種輔酶、維生素和各種無機(jī)離子。酶的定位分布，呼吸鏈（電子傳逑鏈）：ATP生成。線粒體的功能：氧化磷酸化，合成ATP，為細(xì)胞生命活動提供直接能量是線粒體的主要功能。與氧自由基生成、程序性死亡、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)以及電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡的調(diào)控等有關(guān)。

細(xì)胞氧化：依靠酶的催化，利用氧將細(xì)胞中的供能物質(zhì)氧化、分解、釋放能量，并排出CO2呾H2O的過程。由于這一過程在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，所以又稱為細(xì)胞呼吸。細(xì)胞氧化的主要步驟：酵解后乙酰輔酶A形成，經(jīng)過三羧酸循環(huán)，然后電子傳遞偶聯(lián)氧化磷酸化。電子傳遞偶聯(lián)氧化磷酸化：將物質(zhì)氧化過程中脫下的氫原子，通過線粒體內(nèi)膜上一系列呼吸鏈酶系的逐級傳遞，最后與氧結(jié)合成水。電子傳遞過程中釋放的能量用于ADP磷酸化為ATP。

線粒體的半自主性：線粒體有自己的遺傳系統(tǒng)和蛋白質(zhì)合成體系。但線粒體DNA只編碼少量線粒體蛋白質(zhì)，大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核DNA編碼，線粒體基因的復(fù)制與表達(dá)所需的許多酶，又是由核DNA所提供，所以線粒體是一個半自主性的細(xì)胞器。線粒體與疾病：Leber遺傳性視神經(jīng)病、帕金森病、衰老、克山病。

過氧化酶體（微體）：具有解毒作用，過氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/4是在微體中氧化為乙醛。調(diào)節(jié)氧濃度，參與脂肪酸的β-氧化。參與脂類合成。在大小上很難與溶酶體相區(qū)別，只是所含酶類不同。

細(xì)胞核

核膜的功能：它將DNA與細(xì)胞質(zhì)分隔開，形成核內(nèi)特殊的微環(huán)境，保護(hù)DNA分子免受損傷；使 DNA的復(fù)制和RNA的翻譯表達(dá)在時空上分隔開來；此外染色體定位于核膜上，有利于解旋、復(fù)制、凝縮、平均分配到子核，核膜還是核質(zhì)物質(zhì)交換的通道。核纖層位于核膜下方，起支架作用，核孔復(fù)合體中間是中央運(yùn)輸?shù)鞍?，像個籃子。

染色質(zhì)指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu), 是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中, 由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)與染色體是在細(xì)胞周期不同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學(xué)組成，但包裝程度不同，構(gòu)象不同。染色質(zhì)組成成分：染色質(zhì)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成，比例為1：1：（1-1.5）：0.05。可見DNA與組蛋白的含量比較恒定，非組蛋白的含量變化較大，RNA含量最少。

端粒：端粒序列(telomere DNA sequence,TEL) ，不同生物的端粒序列都很相似，由長5-10bp的重復(fù)單位個聯(lián)而成，人的重復(fù)序列為TTAGGG。端粒起到細(xì)胞分裂計(jì)時器的作用，端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA不同，每復(fù)制一次減少50-100bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)弽酶性質(zhì)的端粒酶來完成，正常體細(xì)胞缺乏此酶，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)胞隨之衰老。

染色質(zhì)組裝成染色體：1.從DNA到核小體；2.從核小體到螺線管；3.從螺線管到超螺線管；4.從超螺線管到染色體。DNA經(jīng)四級包裝形成染色體 一共壓縮了8400倍。核型是細(xì)胞分裂中期染色體特征的總和，包括染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征等方面。染色體分帶，是經(jīng)物理、化學(xué)因素處理后，再用染料對染色體進(jìn)行分化染色，使其呈現(xiàn)特定的深淺不同帶紋的方法。

核仁（nucleolus）見于間期的細(xì)胞核內(nèi)，呈圓球形，一般1-2個，也有多達(dá)3-5個的。核仁的位置不固定，或位于核中央，或靠近內(nèi)核膜，核仁的數(shù)量和大小因細(xì)胞種類和功能而異。一般蛋白質(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細(xì)胞有較大和數(shù)目較多的核仁，反之核仁很小或缺如。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。核仁的主要功能是轉(zhuǎn)錄rRNA。

核基質(zhì)（nuclear matrix ）或稱核骨架：細(xì)胞核內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是指除核被膜、染色質(zhì)、核纖層及核仁以外的核內(nèi)網(wǎng)架體系。由于核基質(zhì)與DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄和加工，染色體組裝及病毒復(fù)制等生命活動密切相關(guān)，故日益受到重視。