第一章 第一节： 细胞结构概述

第一章 第一节： 细胞结构概述

第一章细胞的基本功能第一节细胞结构概述

（注: 所有提供的教学内容文档，阅读时请参照相应的ppt课件） 第一节细胞的结构概述

细胞是构成人体最小的结构和功能单位.人体由数百万亿个细胞构成。细胞主要的结构由外而内为细胞膜、细胞质、细胞核。细胞膜将细胞内的环境与外环境隔开。细胞内的包括细胞核和细胞质。细胞质是指细胞内除核以外的原生质, 包括透明的黏液状的胞质溶胶及悬浮于其中的细胞器。

细胞具有多种多样的形态, 有球形、杆状、星形、多角形、梭形、圆柱形等。多细胞生物体, 依照细胞在各种组织和器官中所承担的不同功能, 分化形成了各种不同的形状。 本节内容主要是了解细胞膜的结构和功能 一、细胞膜 1、膜的组成

细胞膜主要由膜脂、膜蛋白和膜糖组成。

1.1 膜脂分子的排列呈连续的双层, 是生物膜的基本组成成分, 约占膜的50% ,主要有3大类: 磷脂、糖脂、胆固醇。

大多数膜脂都含有磷酸基团, 这种脂称为磷脂,是细胞膜中含量最丰富和最具特性的脂。磷脂分子的极性端是各种磷脂酰碱基,称作头部。它们多数通过甘油基团与非极性端相连。常见磷脂包括磷脂酰丝氨酸、卵磷脂、磷脂酰肌醇等。磷脂分子的疏水端是两条长短不一的烃链, 称为尾部, 其中一条烃链常含有一个或数个双键, 双键的存在造成这条不饱和链有 一定角度的扭转。由于磷脂是两性物质的这一特点, 具有亲水的极性头和疏水的非极性的尾部, 大多数磷脂在水溶液中能够自动形成双分子层结构。当这些兼性分子被水环境包围时, 它们就聚集起来, 将疏水的尾部埋在里面, 亲水的头部露在外面与水接触。可能有两种形式: 形成球状的微团,把尾部包在里面; 或者形成双分子层, 把疏水的尾部夹在头部的中间。

胆固醇分子分为3部分: 羟基团组成的极性头部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。胆固醇分子是扁平和环状的, 对磷脂的脂肪酸尾部的运动具有干扰作用, 所以胆固醇对调节膜的流动性、加强膜的稳定性有重要作用。

以鞘氨醇为基础衍生的各种不同脂主要是在鞘氨醇的羟基上连接不同的基团,如添加的是糖类, 就是糖脂。因为所有的鞘脂的一端有两个长的疏水碳链, 而在另一端有一个亲水的头, 所以它们具有双亲媒性, 与磷脂的性质相似。 第一章细胞的基本功能第一节细胞结构概述 1.2 膜蛋白

细胞质膜有着许多重要的生物学功能, 这些功能大多数是由膜蛋白来执行的。膜蛋白在膜上的存在方式, 主要是根据膜蛋白与膜脂的关系。部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧, 以非极性氨基酸与脂双分子层的非极性疏水区相互作用而结合在质膜上的是内在蛋白。蛋白完全外露在脂双层的内侧或外侧,主要通过非共价键附着在脂的极性头部, 或整合蛋白亲水区的一侧,间接与膜结合，这类蛋白是外在蛋白。还有一些蛋白通过共价键的方式同脂分子结合, 位于脂双层的外侧。主要有两种结合方式, 一种是蛋白质直接结合于脂双分子层, 另一种方式是蛋白质并不直接同脂双层结合, 而是通过一个糖分子间接同脂双层结合。膜蛋白中有些是运输蛋白, 转运特殊的分子和离子进出细胞; 有些是酶, 催化与酶相关的代谢反应; 有些是连接蛋白, 起连接作用; 还有些是受体, 起信号接收和转导作用等。 1.3 膜糖

真核细胞质膜中的糖类是通过共价键同膜脂或膜蛋白相连, 即以糖脂或糖蛋白的形式

存在于细胞质膜上。膜糖在细胞的生命活动中具有重要作用, 它们可以提高膜的稳定性, 增强膜蛋白对细胞外基质中蛋白酶的抗性,帮助膜蛋白进行正确的折叠和维持正确的三维构型。同时膜糖也参与细胞的信号识别、细胞的黏着。如同某些糖脂一样,膜蛋白中的糖基是细菌和病毒感染时的识别和结合位点。另外, 糖蛋白中的糖基还帮助新合成蛋白质进行正确的运输和定位。 2、膜结构的特点

1972 年Singer和Nicolson总结了当时有关膜结构模型及各种研究新技术的成就, 提出了流动镶嵌模型。流动镶嵌模型强调了两个主要特点：流动性和不对称性。

膜的流动性膜的主要成分是脂和蛋白质, 所以膜的流动主要是由脂和蛋白质的流动引起的。脂的流动是主要因素, 概括起来, 膜脂的运动方式主要有3 种：侧向迁移、旋转运动、翻转。除了上面几种主要的运动方式外, 膜脂还有其他一些运动方式,膜脂会围绕着与膜平面相垂直的轴进行伸缩摆动。由于膜蛋白分子质量较大, 主要有侧向移动、旋转运动、翻转运动。 膜的不对称性膜的主要成分是, 膜的不对称性主要是指蛋白质、脂和糖这些成分分布的不对称以及这些分子在方向上的不对称。膜脂分布的不对称性表现在膜两侧分布的各类脂的含量比例不同, 各种细胞的膜脂不对称性差异很大。由于膜脂在两侧分布的差别, 造成 第一章细胞的基本功能第一节细胞结构概述

不同膜区的功能各异。例如在红细胞膜脂双层中, 在外层含鞘磷脂、磷脂酰胆碱较多, 而在内层含磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸较多。膜蛋白的分布是绝对不对称的, 每种膜蛋白在膜内都有特定的排布方向。一般说, 细胞质面的蛋白质比外表面少, 一些酶和受体处于膜的外表面, 如5’核苷酸酶、磷酸脂酶、Mg2+-ATP酶、激素受体、生长因子受体等。腺苷酸环化酶则是处于膜的内表面。而糖脂均分布在动物细胞的外表面。另外, 糖蛋白的糖基在质膜上也是分布于质膜脂双层的外层。

细胞质中含有各种细胞器，如线粒体、内质网、核糖体、高尔基体等。细胞质液与细胞的能量代谢，蛋白质合成，物质的运输与储藏等一系列细胞活动密切相关。

细胞内重要遗传物质就是DNA。在真核细胞中,DNA被包裹细胞核内。细胞核中的染色质由D N A 和组蛋白构成纤维结构状结构。DNA是遗传信息的一级载体,能够被转录成RNA,并进行蛋白质的合成,从而使遗传信息在个体上表现出来。