细胞演示文稿partII环境等课件.ppt

3. 3. 细胞的膜系统细胞的膜系统3.1 3.1 生物膜的组成、结构和特性生物膜的组成、结构和特性主要成分：　脂类、蛋白质和少量糖类脂类：磷脂、糖脂和固醇　植物原生质膜中的固醇植物原生质膜中的固醇磷脂磷脂 糖脂糖脂胆固醇胆固醇 菜油固醇菜油固醇 谷固醇谷固醇 豆固醇豆固醇细胞演示文稿partII环境等磷脂和糖脂的两条脂肪酸链长度在１４－２４碳原子之间，通常一条为饱和脂肪酸，另一条为不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸的存在对膜的流动性特别重要耐寒植物常具有较高的不饱和脂肪酸含量固醇可以起到稳定膜结构和降低水溶性物质的膜通透性的作用低温时：通过防止磷脂向凝胶态转变提高膜流动性高温时：可以防碍脂尾的摆动而降低流动性图图1.6 磷脂酰胆碱的分子结构磷脂酰胆碱的分子结构细胞演示文稿partII环境等膜蛋白:　赋予细胞膜非常重要的生理功能 内在蛋白（integral membrane protein）插入双层脂中，常常是跨膜的与膜脂结合紧密只有用去垢剂使膜崩解后才能将内在膜蛋白分解出来 外在蛋白（peripheral　membrane protein）通过离子键或其它非共价键，如氢键，附着在膜上。

容易从膜上分离下来　细胞演示文稿partII环境等The fluid-mosaic membrane Model膜的结构膜的结构——流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 生物膜是由液态的脂类双分子层中镶嵌着蛋白而形成的，膜蛋白和膜脂均可侧向移动，膜蛋白分布具有不对称性. 不同膜在功能上的差别表现在镶嵌在磷脂中的蛋白质的种类 和数量不同.近年的研究结果对该模型近年的研究结果对该模型修正修正:膜下的细胞骨架有膜下的细胞骨架有”锚定锚定”膜蛋白的作用膜蛋白的作用, 使膜蛋白移动受到一定限使膜蛋白移动受到一定限制制, 界面脂移动也受到一界面脂移动也受到一定限制定限制.细胞演示文稿partII环境等3.2 3.2 质膜质膜 (Plasma membrane) (Plasma membrane)质膜是细胞原生质的界膜质膜是细胞原生质的界膜功能：功能：• 使细胞相对独立于外界环境，形成一个稳定有序的，使细胞相对独立于外界环境，形成一个稳定有序的，有利于细胞生命活动进行的内部环境有利于细胞生命活动进行的内部环境• 控制细胞内外物质和信息的交流：控制细胞内外物质和信息的交流：质膜上的各种膜质膜上的各种膜蛋白如运输载体、离子通道、信号和激素受体等等促蛋白如运输载体、离子通道、信号和激素受体等等促进和控制着跨膜的物质运输和信息传递。

进和控制着跨膜的物质运输和信息传递• 合成细胞壁物质纤维素合成细胞壁物质纤维素细胞演示文稿partII环境等3.2 3.2 内膜系统内膜系统 ( endomembrane system) ( endomembrane system) 在细胞中存在许多由膜包围而形成的细胞器，这在细胞中存在许多由膜包围而形成的细胞器，这些细胞器组成一个在结构、功能或发生上具连续些细胞器组成一个在结构、功能或发生上具连续性的膜系统，称为性的膜系统，称为内膜系统内膜系统在植物细胞中，内在植物细胞中，内膜系统通常包括内质网、高尔基体、液泡、微体膜系统通常包括内质网、高尔基体、液泡、微体, , 以及它们形成的分泌泡等等以及它们形成的分泌泡等等细胞演示文稿partII环境等3.2.1 3.2.1 内质网内质网（（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，，ERER）） 细胞内质网示意图细胞内质网示意图由封闭膜系统以及互相连通的膜腔由封闭膜系统以及互相连通的膜腔而形成的的网状结构而形成的的网状结构 常与细胞常与细胞核的外膜连在一起核的外膜连在一起 内质网是高度动态的结构。

内质网是高度动态的结构 滑面内质网：脂类物质合成滑面内质网：脂类物质合成 蛋白质蛋白质N N连接的糖基化修饰连接的糖基化修饰粗面内质网：膜蛋白和分泌蛋白的粗面内质网：膜蛋白和分泌蛋白的合成；合成； 蛋白的分选蛋白的分选（（sorting）） 内质网参与胞间连丝的形成内质网参与胞间连丝的形成 细胞演示文稿partII环境等3.2.2 3.2.2 高尔基器高尔基器 （（Golgi apparatusGolgi apparatus）） 高尔基体示意图高尔基体示意图由堆叠在一起的排列较为整齐由堆叠在一起的排列较为整齐的扁平膜囊的垛堆（的扁平膜囊的垛堆（stackstack））所构成每一个所构成每一个垛堆垛堆（（stack））称为高尔基体（称为高尔基体（Golgi bodyGolgi body）高尔基体具有极性高尔基体具有极性: : 靠近细胞核的一面，扁囊弯曲靠近细胞核的一面，扁囊弯曲成凸面又称形成面或顺面成凸面又称形成面或顺面（（cis facecis face））; ;面向细胞质膜的一面常呈现凹面向细胞质膜的一面常呈现凹面又称成熟面或反面（面又称成熟面或反面（trans trans faceface）。

细胞演示文稿partII环境等主要功能：主要功能： 蛋白糖基化修饰蛋白糖基化修饰 多糖物质的合成多糖物质的合成 多糖和蛋白质的包装和运转多糖和蛋白质的包装和运转 高尔基体在植物细胞壁的建造中有非常重要的作用高尔基体在植物细胞壁的建造中有非常重要的作用细胞演示文稿partII环境等3.2.3 3.2.3 中央大液泡中央大液泡 ( vacuole) ( vacuole)的结构与功能的结构与功能 TEM of a cross-section of spongy mesophyll cells of a bean leaf分生组织中存在小的分生组织中存在小的原液泡，原液泡， 随细胞生随细胞生长，形成中央大液泡长，形成中央大液泡占细胞体积占细胞体积85-90%常形成跨液泡索常形成跨液泡索（（transvacuolar strand).细胞演示文稿partII环境等•迅速扩大植物细胞的表面积，迅速扩大植物细胞的表面积，以达到最大的物质和以达到最大的物质和能量吸收利用，而又不会引起细胞质的稀释和对细能量吸收利用，而又不会引起细胞质的稀释和对细胞造成伤害。

胞造成伤害•吞噬和消化吞噬和消化: :液泡含有各种酸性水解酶，可使差不多液泡含有各种酸性水解酶，可使差不多所有细胞组分重新分解利用这个过程对于细胞结所有细胞组分重新分解利用这个过程对于细胞结构的正常周转及程序化死亡过程中营养成分的重新构的正常周转及程序化死亡过程中营养成分的重新利用都是十分重要的利用都是十分重要的功能功能: :细胞演示文稿partII环境等•液泡也是种子储藏蛋白、脂肪和糖类的重要场所液泡也是种子储藏蛋白、脂肪和糖类的重要场所如淀粉种子中蛋白储藏在液泡中形成蛋白体，如淀粉种子中蛋白储藏在液泡中形成蛋白体， 油油料种子中脂肪储存在液泡中形成原球体料种子中脂肪储存在液泡中形成原球体 •液泡作为细胞的重要储藏库，液泡作为细胞的重要储藏库，液泡作为细胞的重要储藏库，液泡作为细胞的重要储藏库，通过通过细胞质与液泡间细胞质与液泡间的活跃物质交流调节着植物的正常生命活动的活跃物质交流调节着植物的正常生命活动：各种：各种无机离子、代谢中间产物、酶等都储藏在液泡中无机离子、代谢中间产物、酶等都储藏在液泡中液泡膜（液泡膜（tonoplast)tonoplast)上已发现各种离子通道、载体上已发现各种离子通道、载体及泵等。

细胞质与液泡间的物质交流对于维持正常及泵等细胞质与液泡间的物质交流对于维持正常生命活动是至关重要的生命活动是至关重要的, , 如维持细胞质合适的如维持细胞质合适的pHpH、、离子浓度，控制酶的活性、细胞骨架的组装等离子浓度，控制酶的活性、细胞骨架的组装等细胞演示文稿partII环境等•收集和隔离毒物收集和隔离毒物 :一些有毒物质如重金属或一些有毒一些有毒物质如重金属或一些有毒的代谢物被收集和隔离到液泡中，减少对细胞的毒的代谢物被收集和隔离到液泡中，减少对细胞的毒害作用 •调节细胞水分吸收调节细胞水分吸收：：液泡通过积累溶质，调节细液泡通过积累溶质，调节细胞水吸收，维持膨压此外渗透调节在植物抗旱、胞水吸收，维持膨压此外渗透调节在植物抗旱、抗盐中起重要作用抗盐中起重要作用细胞演示文稿partII环境等•防御作用防御作用: : 液泡中含有几丁质酶，能水解破坏真菌液泡中含有几丁质酶，能水解破坏真菌的细胞壁，液泡吞噬病原体，通过水解酶将病原体的细胞壁，液泡吞噬病原体，通过水解酶将病原体分解液泡中也积累一些有毒化合物如酚类化合物、分解液泡中也积累一些有毒化合物如酚类化合物、生物碱、生氰糖苷等防御昆虫和食草动物侵害生物碱、生氰糖苷等防御昆虫和食草动物侵害. .•赋予花瓣果实颜色赋予花瓣果实颜色: :如生物碱、酚类物质，花色素苷如生物碱、酚类物质，花色素苷等。

花瓣、果实的颜色是液泡中的花色素苷形成的花瓣、果实的颜色是液泡中的花色素苷形成的细胞演示文稿partII环境等由内外两层单位膜组成: 外核膜（外核膜（outer nuclear membrane））表面有核糖体颗粒，常与粗面内质网相连续.内核膜（内核膜（inner nuclear membrane）） 无核糖体颗粒核内一侧有一层蛋白网络结构称为核纤层（nuclear lamina）. 在内外核膜之间有核周腔核周腔（perinuclear space）,宽20-40 nm，与内质网腔相连通 3.3 3.3 细胞核细胞核3.3.1 3.3.1 核膜细胞演示文稿partII环境等核孔核孔（（nuclear pore）） ：是：是核内、外膜在一定部位彼此融合，形核内、外膜在一定部位彼此融合，形成的环状开口是核和细胞质间的重要通道是由多达百种的成的环状开口是核和细胞质间的重要通道是由多达百种的蛋白质所组成的蛋白复合体，因此又称为核孔复合体（蛋白质所组成的蛋白复合体，因此又称为核孔复合体（nuclear nuclear pore complexpore complex）） 核孔复合体模型的示意图核孔复合体模型的示意图在核孔的核被膜的外膜侧和内膜侧在核孔的核被膜的外膜侧和内膜侧各有各有8个蛋白亚基组成环形结构，个蛋白亚基组成环形结构，核外膜侧的环称为核外膜侧的环称为胞质环胞质环，核内膜，核内膜侧的环称为侧的环称为核质环核质环，在环的中央有，在环的中央有运载体，从核孔的中央腰部有辐射运载体，从核孔的中央腰部有辐射臂伸出到核周臂伸出到核周腔腔，并由锚定蛋白将，并由锚定蛋白将核孔复合体连接到核膜上。

胞质环核孔复合体连接到核膜上胞质环向细胞质发出丝状结构核质环向向细胞质发出丝状结构核质环向核内伸出丝状物，并在其末端形成核内伸出丝状物，并在其末端形成小环，组成一个滴漏状的笼形结构小环，组成一个滴漏状的笼形结构细胞演示文稿partII环境等TEM显示核被膜（显示核被膜（NE)及核孔及核孔(NP)细胞演示文稿partII环境等核孔复合体负责细胞核与细胞质之间的物质运输：核孔复合体负责细胞核与细胞质之间的物质运输：小分子物质通过核孔自由扩散小分子物质通过核孔自由扩散: 核孔复合体是一亲核孔复合体是一亲水通道，它充许离子和水溶性小分子穿梭于核质之水通道，它充许离子和水溶性小分子穿梭于核质之间，进行自由扩散分子量越大的分子通过核孔复间，进行自由扩散分子量越大的分子通过核孔复合体的速率就越慢，分子量大于合体的速率就越慢，分子量大于60 kD的球蛋白几的球蛋白几乎不能进入核内乎不能进入核内大分子物质通过核孔复合体是需要大分子物质通过核孔复合体是需要ATP的主动运输的主动运输过程过程: 往往涉及信号识别和载体介导核孔复合往往涉及信号识别和载体介导核孔复合体的有效直径可随运输颗粒的大小进行调节。

体的有效直径可随运输颗粒的大小进行调节细胞演示文稿partII环境等从细胞质到细胞核的蛋白运输从细胞质到细胞核的蛋白运输：： 通常把在细胞质内合成，然后输入到核内发挥功能作通常把在细胞质内合成，然后输入到核内发挥功能作用的一类蛋白称为用的一类蛋白称为亲核蛋白质亲核蛋白质亲核蛋白一般都含有亲核蛋白一般都含有特殊的由特殊的由4-84-8个氨基酸残基组成的个氨基酸残基组成的信号序列信号序列，这一特殊，这一特殊的氨基酸序列命名为核定位信号（的氨基酸序列命名为核定位信号（nuclear nuclear localization signallocalization signal，简称，简称NLSNLS）NLSNLS可定位在亲核可定位在亲核蛋白的不同部位蛋白的不同部位 在细胞中有一类与在细胞中有一类与NLSNLS特异性结合的蛋白（特异性结合的蛋白（NLS-NLS-binding proteinsbinding proteins，简称，简称NBPSNBPS）），这种蛋白质可能在被，这种蛋白质可能在被转运的亲核蛋白与核孔复合体之间起衔接分子的作用转运的亲核蛋白与核孔复合体之间起衔接分子的作用。

细胞演示文稿partII环境等由细胞核向细胞质运输由细胞核向细胞质运输：： 也有信号识别的过程也有信号识别的过程真核细胞的真核细胞的RNARNA一般要经过转录后加工，修饰成为成熟一般要经过转录后加工，修饰成为成熟的的RNARNA分子后才能被转运出细胞核在生理状态下，当分子后才能被转运出细胞核在生理状态下，当分子的分子的5‘5‘端具有端具有m m7 7GPPPGGPPPG帽子时，即被定位于细胞质；帽子时，即被定位于细胞质；而没有帽子的而没有帽子的RNARNA分子却滞留在核中，说明分子却滞留在核中，说明5’5’端端m m7 7G G帽帽子结构对于子结构对于mRNAmRNA的核输出是关键信号的核输出是关键信号成熟的成熟的rRNArRNA分子总是在核仁内装配成分子总是在核仁内装配成核糖体亚单位核糖体亚单位，，以以RNPRNP颗粒的形式转运到细胞质中，颗粒的形式转运到细胞质中，rRNArRNA如不结合核糖如不结合核糖体蛋白则不能输出核外体蛋白则不能输出核外细胞演示文稿partII环境等3.3.2 3.3.2 核仁核仁 (nucleolus) (nucleolus) 间期核中最明显的结构间期核中最明显的结构, , 大小、大小、 形状和数目随细胞类型和代谢状态形状和数目随细胞类型和代谢状态发生改变发生改变. . 在细胞周期过程中表现在细胞周期过程中表现出周期性消失和重建出周期性消失和重建, , 称核仁周期称核仁周期. . 核仁是产生核糖体的机器核仁是产生核糖体的机器. rDNA. rDNA转转录成录成rRNA, rRNA, 再与来自细胞质的蛋白再与来自细胞质的蛋白质结合质结合, , 加工改造成核糖体前体加工改造成核糖体前体, ,然后输出到细胞质然后输出到细胞质. .细胞核的结构细胞核的结构细胞演示文稿partII环境等3.3.3 3.3.3 染色质与染色体染色质与染色体: : 染色质是间期细胞遗传物质存在的形式，是由染色质是间期细胞遗传物质存在的形式，是由DNADNA，，组蛋白，非组蛋白及少量组蛋白，非组蛋白及少量RNARNA组成的线性复合结构。

组成的线性复合结构 染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构染色质聚缩而成的棒状结构 真核细胞的真核细胞的DNADNA在形成染色体的过程中往往要压缩上在形成染色体的过程中往往要压缩上百万倍这个包装，压缩的过程是严格有序，分级进行百万倍这个包装，压缩的过程是严格有序，分级进行的细胞演示文稿partII环境等染色体的基本结构单位是核小体染色体的基本结构单位是核小体（（nucleosome）直径为直径为10 nm的核小体的核小体“念珠念珠”结结构再进一步螺旋盘绕成每圈构再进一步螺旋盘绕成每圈6个核个核小体，外径小体，外径30 nm，内径，内径10 nm的的螺线管30 nm螺线管在非组蛋白的支架上螺线管在非组蛋白的支架上形成袢环结构，在此结构基础上再形成袢环结构，在此结构基础上再形成螺旋管压缩，最后形成染色体形成螺旋管压缩，最后形成染色体中期染色体包装示意图中期染色体包装示意图细胞演示文稿partII环境等。