细胞膜(cell membrane):又称质膜.细胞表面的一层薄膜.有时称为细胞外膜或原生质膜.主要结构成份一般是蛋白质占60%-80%,类脂占20%-40%,碳水化合物约占5%(分布在类脂和蛋白质之间). 细胞膜把细胞包裹起来,使细胞能够保持相对的稳定性,维持正常的生命活动.此外,细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出,都要通过细胞膜.所以,细胞膜的这种选择性的让某些分子进入或排出细胞的特性,叫做选择渗透性.这是细胞膜最基本的一种功能.如果细胞丧失了这种功能,细胞就会死亡. 细胞膜除了通过选择性渗透来调节和控制细胞内,外的物质交换外,还能以"胞饮"和"胞吐"的方式,帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒,供应细胞再生命活动中对营养物质的需求.细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应,从而调节细胞的生命活动.细胞膜不单是细胞的物理屏障,也是在细胞生命活动中有复杂功能的重要结构. 原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一,是生命物质外面出现了一层膜性结构,即细胞膜。细胞膜位于细胞表面,厚度通常为7~8nm,由脂类和蛋白质组成。它最重要的特性是半透性,或称选择性透性,对进出入细胞的物质有很强的选择透过性。细胞膜和细胞内膜系统总称为生物膜,具有相同的基本结构特征。 根据细胞的生理生化特征,曾先后推测质膜是一种脂肪栅、脂类双分子层和由蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构。同时电镜观察也证实质膜确实呈暗-明-暗三层结构。随后冷冻蚀刻技术显示双层膜中存在蛋白质颗粒;免疫荧光技术证明质膜中蛋白质是流动的。据此等人在1972年提出生物膜的流动镶嵌模型,如图7-4-3和7-4-4所示,,结构特征是:生物膜的骨架是磷脂类双分子层,蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中,细胞膜的表面还有糖类分子,形成糖脂、糖蛋白;生物膜的内外表面上,脂类和蛋白质的分布不平衡,反映了膜两侧的功能不同;脂双层具有流动性,其脂类分子可以自由移动,蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动。 细胞膜的基本结构:(1)脂双层:磷脂、胆固醇、糖脂,每个动物细胞质膜上约有109个脂分子,即每平方微米的质膜上约有5x106个脂分子。(2)膜蛋白,分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合,两端带有极性,贯穿膜的内外;外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上,或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。(3)膜糖和糖衣:糖蛋白、糖脂细胞器分为:线粒体;叶绿体;内质网;高尔基体;核糖体;溶酶体;液泡;中心体。 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。又称”动力车间”. 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 内质网是蛋白质合成和加工的场所。 高尔基体对来自内质网的蛋白质加工,分类和包装的场所。 核糖体是生产蛋白质的场所。 溶酶体分解衰老,损伤的细胞器,吞噬并杀死入侵的病毒或细菌。 液泡是调节细胞内的环境,是植物细胞保持坚挺。含有色素. 中心体与低等植物细胞、动物细胞有丝分裂有关。由两个相互垂直的中心粒构成. 内质网(endoplasmic reticulum) 一般真核细胞中都有内质网,只有少数高度分化真核细胞,如人的红细胞以及原核细胞中没有内质网。在电镜下可以看到内质网是一种复杂的内膜结构,它是由单层膜围成的扁平囊状的腔或管,这些管腔彼此之间以及与核被膜之间是相连通的。内质网按功能分为糙面内质网(smooth ER)和光面内质网(rough ER)两类糙面内质网上所附着的颗粒是核糖体,它是蛋白质合成的场所。因此糙面内质网最主要的功能是合成分泌性蛋白质,膜蛋白以及内质网和溶酶体中的蛋白质。所合成蛋白质的糖基化修饰及其折叠与装配也都发生在内质网中。其次是参与制造更多的膜。 光面内质网上没有核糖体,但是在膜上却镶嵌着许多具有活性的酶。光面内质网最主要的功能是合成脂类,包括脂肪、磷脂和甾醇等。 核糖体(ribosome) 核糖体是蛋白质合成的场所,它是由rRNA和蛋白质构成的,蛋白质在表面,rRNA在内部,并以共价键结合。核糖体是多种酶的集合体,有多个活性中心共同承担蛋白质合成功能。而每个活性中心又都是由一组特殊的蛋白质构成,每种酶或蛋白也只有在整体结构中才具有催化活性。 每一细胞内核糖体的数目可达数百万个,游离核糖体合成细胞质留存的蛋白质,如膜中的结构蛋白;而附在内质网上的核糖体合成向细胞外分泌的蛋白质,合成后向S-ER输送,形成分泌泡,输送到高尔基体,由高尔基体加工、排放。 高尔基体(Golgi apparatus) 由一系列扁平小囊和小泡所组成,分泌旺盛的细胞,较发达。在电镜下得到确认的高尔基体是由单层膜围成的扁平囊和小泡,成堆的囊并不像内质网那样相互连接。在一个细胞中高尔基体只有少数几堆,至多不过上百。 (1)是细胞分泌物的最后加工和包装的场所,分泌泡通过外排作用排出细胞外 (2)能合成多糖,如粘液,植物细胞的各种细胞外多糖。 溶酶体(lysosomes) 溶酶体是由由高尔基体断裂产生,单层膜包裹的小泡,数目可多可少,大小也不等,含有60多种能够水解多糖,磷脂,核酸和蛋白质的酸性酶,这些酶有的是水溶性的,有的则结合在膜上。溶酶体的pH为5左右,是其中酶促反应的最适pH。 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,次级溶酶体和残余小体。 溶酶体的功能有二:一是与食物泡融合,将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子,残渣通过外排作用排出细胞;二是在细胞分化过程中,某些衰老细胞器和生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉,这是机体自身重新组织的需要。 线粒体(mitochondria) 线粒体具有双层膜结构,外膜是平滑而连续的界膜;内膜反复延伸折入内部空间,形成嵴。内外膜不相通,形成膜腔。光镜下,线粒体成颗粒状或短杆状,横径~8um,细菌大小。线粒体是细胞内产生ATP的重要部位,是细胞内动力工厂或能量转换器。线粒体具有半自主性,腔内有成环状的DNA分子和70S核糖体,它们都能自行分化,但是部分蛋白质还要在胞质内合成。 叶绿体(chloroplas) 高等植物叶绿体外行如凸透镜,具有双层膜结构,两膜间没有联系。在叶绿体内部存在复杂的层膜结构,它悬浮于基质中,这些层膜又叫类囊体(thylakoids),与叶绿体内膜可能无联系。类囊体也是双层膜结构,呈扁盘状。类囊体通常是几十个垛叠在一起而成为基粒(grana),类囊体膜上有光合作用的色素和电子传递系统。 在绿色植物和藻类中普遍存在的叶绿体是光合作用场所。同时叶绿体也有自己特有的双链环状DNA,核糖体和进行蛋白质生物合成的酶,能合成出一部分自己所必需的蛋白质,因此叶绿体内共生起源假说为许多人所认可。 微体(microbodies) 含有酶的单层膜囊泡状小体,与溶酶体功能相似,但所含的酶不同于溶酶体。微体在短时间内帮助多种物质转换成别的物质。过氧化物酶体(peroxisomes),是存在于动植物细胞的一种微体,其中所含的一些酶可将脂肪酸氧化分解,产生过氧化氢。 乙醛酸循环体(glyoxisome)存在与富含脂类的植物细胞中,其中一些酶能将脂肪酸核油转换成酶,以供植物早期生长需求。 液泡(vacuole) 在成熟的活的植物细胞中经常都有一个大的充满液体的中央液泡,是在细胞生长和发育过程中由小的液泡融合而成的,是单层膜包围的充满水液的泡。液泡中含有无机盐、氨基酸、糖类以及各种色素等代谢物,甚至还含有有毒化合物,并处于高渗状态,使细胞处于吸涨饱满的状态. 细胞骨架(cytoskeleton) 在真核细胞的细胞质中普遍存在由蛋白质纤维组成的三维网架结构—细胞质骨架,蛋白质纤维包括有微管,微丝和中间纤维三种,它们通过通过磷酸化和去磷酸化而具有自装配和去装配功能,这也是信息传递过程。细胞质中各种细胞器,酶和很多蛋白质都是固定在细胞质骨架上,使之有条不紊地执行各自的功能。 细胞质骨架网络系统对于细胞形态构建,细胞运动,物质运输,能量转换,信息传递,细胞分化和细胞转化等起着重要的作用。 微丝(microfilaments) 微丝(肌动蛋白纤维)是指真核细胞中由肌动蛋白组成的骨架纤维。微丝的功能:肌肉收缩,微绒毛,应变纤维,胞质环流和阿米巴运动,胞质分裂环。 微管(microtuble) 微管由α,β两种类型的微管蛋白亚基组成,两种蛋白形成微管蛋白二聚体,是微管装配的基本单位。微管是由微管蛋白二聚体组成的长管状细胞器结构,微管壁由13个原纤维排列组成,微管可装配成单管,二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中)。微管的功能:维持细胞形态,细胞内运输,鞭毛运动和纤毛运动,纺锤体和染色体运动,基粒与中心粒。 中间纤维(Intermediate filaments) 中间纤维蛋白合成后基本上都装配成中间纤维,游离的单体很少。在一定生理条件下,在植物细胞中也存在类似中间纤维结构。中间纤维按其组织来源和免疫原性可分为6类:角蛋白纤维,波形纤维,结蛋白纤维,神经纤维,神经胶质纤维和核纤层蛋白。 中间纤维与微管关系密切,可能对微管装配和稳定有作用。此外,中间纤维从核纤层通过细胞质延伸,它不仅对细胞刚性有支持作用和对产生运动的结构有协调作用,而且更重要的是中间纤维与细胞分化,细胞内信息传递,核内基因传递,核内基因表达等重要生命活动过程有关。 鞭毛、纤毛和中心粒(flagellum, cilium, centrioles) 细胞表面的附属物,功能是运动。鞭毛和纤毛的基本结构相同,主要区别在于长度和数量。鞭毛长但少,纤毛短,常覆盖细胞全部表面,两者的基本结构都是微管。基部与埋藏在细胞质中的基粒(9(3)+0)相连。中心粒,结构与基粒相似,埋藏在中心体中,许多微管都发自这里。 胞质溶胶(cytosol) 细胞质中除细胞器以外的液体部分。富含蛋白质,占细胞内的25~50%;含有多种酶,是细胞代谢活动的场所;还有各种细胞内含物,如肝糖原、脂肪细胞的脂肪滴、色素粒等。