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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！第八讲 细胞生物学一、竞赛中涉及的问题细胞生物学是现代生物学的重要组成部分,这部分学问在国际IBO 竞赛纲要中占据了比较大的比例；现行的中同学物学教材对纲要中提及的很多概念都没有涉及到；因此,有必要根 据纲要的内容进行补充和深化；同时也应当留意,仍是要以基础学问为主,不行片面地拔高；（一）细胞生物学的进展1细胞的发觉 1665 年英国物理学家罗伯特 虎克用他自制的显微镜观看栓皮栎的软木切片时,看到了 一个个蜂窝状的小室；他把这样的“ 小室” 称为细胞；其实,他所看到的是植物细胞死亡后 留下来的细胞空腔,是一个死细胞；尽管如此
2、,虎克的工作仍是使生物学的讨论进入了微观 领域；此后,很多人在动、植物中都看到和记载了细胞构造的轮廓；2细胞学说的建立自虎克发觉细胞之后约170 年,到 1839 年创立了细胞学说；在这期间内,人们对动物、植物细胞及其内含物进行了较为广泛的讨论,积存了大量的资料；直到 19 世纪 30 岁月已有 人留意到植物和动物在结构上存在某种一样性,它们都是由细胞所组成的；在这一背景下,德国植物学家施莱登于 1838 年提出了细胞学说的主要论点,次年又经德国动物学家施旺加以 充实,最终创立了细胞学说；细胞学说的主要内容是：细胞是动、植物有机体的基本结构单位,也是生命活动的基本 单位；这样,就论证了整个生物
3、界在结构上的统一性,细胞把生物界的全部物种都联系起来 了,生物彼此之间存在着亲缘关系；这是对生物进化论的一个庞大的支持；细胞学说的建立 有力地推动了生物学的进展,为辩证唯物论供应了重要的自然科学依据,恩格斯对此评判很 高,把细胞学说誉为 19 世纪自然科学的三大发觉之一；3细胞学的进展 进入本世纪以来,染色方法的改进,高速离心机的应用,特殊是电镜的问世和放射性同位素的应用等,已使细胞生物学进展进入了较高的层次；从1953 年开头,逐步兴起在分子水平上探讨生命秘密的分子生物学；分子生物学取得的杰出成就对细胞学的进展是一个庞大的 推动；细胞学逐步进展成从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上深化
4、探讨细胞生命 活动的学科；（二）细胞的外形与大小1细胞的外形 一个细胞与其他细胞分别而单独存在时,称游离细胞；游离细胞常呈球形或近于球形；但实际上由于细胞表面张力或原生质粘度的不均一性等缘由,很多单独存在的游离细胞并不 呈球状；例如,动物的卵细胞、植物的花粉母细胞是球状或近于球状的细胞,人的红细胞呈 扁圆状,某些细菌呈螺旋状,精子和很多原生动物具有鞭毛或纤毛,变形虫和白血球等为不 定形细胞；很多细胞构成组织,这样的细胞称组织细胞；组织细胞的外形受相邻细胞的制约,并和 细胞的生理功能有关；例如肌肉细胞适于伸缩,神经细胞适于接受刺激、产生兴奋、传导兴 奋；2细胞的大小 细胞的体积很小,肉眼一般是看
5、不见的,需要借助显微镜才能看到；在显微技术和电镜名师归纳总结 技术中常用的单位有：微米（ m 或 ）、纳米（又叫毫微米nm）和埃三种；0.1 m 0.2第 1 页,共 22 页1m102cm106 m 1010.细胞的直径多在10 m100 m 之间；有的很小,如枝原体,其直径为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！m,是最小的细胞；细菌的直径一般只有1 m2 m；有的细胞较大,如番茄、西瓜的果肉细胞直径可达 1mm ；棉花纤维细胞长约 1cm5cm；最大的细胞是鸟类的卵（鸟类的蛋只有 其中的蛋黄才是它的细胞,卵白是供发育用的养分物质,
6、不屑于细胞部分）,如鸵鸟蛋卵黄的 直径可达 5cm；细胞的大小与生物体的大小没有相关性；参天的大树与新生的小苗；大象与昆虫,它们 的细胞大小相差无几；鲸是最大的动物,但是它的细胞并不大,生物体积的加大,主要是细 胞数目的增多造成的；（三）原核细胞和真核细胞 构成生物体的细胞可以分成两类：原核细胞和真核细胞；原核细胞代表原始形式的细胞,结构简洁,只有一些低等的生物,如细菌、蓝藻、放线菌、枝原体等是由原核细胞构成的；真核细胞结构复杂,大多数生物都是由真核细胞所构成；1原核细胞 原核细胞外部由质膜包围,质膜的结构与化学组成和其核细胞相像；在质膜之外仍有一 层牢固的细胞壁爱护；原核细胞壁的化学组成与真
7、核细胞不同,是由一种叫胞壁质的蛋白多 糖所组成,少数原核细胞的壁仍含有其他多糖和类脂,有的原核细胞壁外仍有胶质层；原核细胞内有一个含 DNA 的区域,称类核或拟核；类核外面没有核膜,只由一条 DNA 构 DNA 不与蛋白质结合形成核蛋白；原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质 成；这种 体等,但有核糖体和中间体；核糖体分散在原生质中,是蛋白质合成的场所；中间体是质膜 内陷形成的复杂的褶叠构造,其中有小泡和细管样结构；有些原核细胞含有类囊体等结构；类囊体具有光合作用功能；在原核细胞中仍有糖原颗粒、脂肪滴和蛋白颗粒等内含物（见下 图）；蓝藻细胞模式图1DNA 2核糖体3细胞壁4细胞膜2真核细胞
8、 真核细胞结构比原核细胞复杂,在同一个多细胞体内,功能不同的细胞,其外形结构也 有不同；在真核细胞中,动物细胞和植物细胞也有重要区分；动物细胞质膜外无细胞壁,无 明显的液泡；此外,在细胞核的邻近有中心粒,在细胞有丝分裂时,发出星状细丝,称为星 体；植物细胞和动物细胞的主要区分是：植物细胞具有质体；其次,植物细胞的质膜外被细 胞壁,相邻细胞间有一层胶状物粘合作用,称中层或胞间层；在两个相邻细胞间的壁上,有 原生质丝相连,称胞间连丝,使细胞间相互沟通；最终在植物的分化细胞中往往有大液泡；原核细胞和真核细胞的主要区分比较如下：原核细胞与真核细胞结构的主要区分名师归纳总结 原核细胞真核细胞第 2 页,
9、共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 细 胞 大很小（ 110 微米）优秀资料欢迎下载！较大（ 10100 微米）小细胞核无膜（称“ 类核”）有膜遗 传 系DNA 不与蛋白质结合核内的 DNA 与蛋白质结合,形成染色质（染色统体）一个细胞只有一条DNA 一个细胞有两条以上染色体细胞质无内质网有内质网无高尔基体有高尔基体无溶酶体有溶酸体无线粒体有线粒体仅有功能上相近的中间体有叶绿体（植物细胞）无叶绿体,但有的原核细胞有类囊有微管、微丝体在中心粒（动物细胞）一般无微管、无微丝 无中心粒细胞壁主要由胞壁质组成主要由纤维素组成（四）真核细胞的亚显微结构
10、 我们通常把光镜下看到的结构称为细胞的显微结构；光镜可以把物体放大几百倍到一千多倍,辨论的最小极限达到0.2 微米,是肉眼辨论率的1000 倍；电子显微镜下看到的结构,一般称为亚显微结构；亚显微结构水平能将辨论率提高到甚 至几个埃,放大倍数可达到几十万倍,能使人们对于细胞结构的讨论取得更多进展；1细胞膜 细胞膜即细胞质膜,它不仅是细胞与外界环境的分界层,而重要的是它掌握着细胞内外 的物质交换；此外,在真核细胞内仍有丰富的膜系统；它们组成具有各种特定功能的细胞器 和亚显微结构；例如,线粒体、叶绿体、高尔基体、溶酶体、细胞核、内质网等都是由膜围 成的,有的并由膜构成内部的复杂结构；细胞膜和内膜系统
11、以及线粒体膜、叶绿体膜等统称 为“ 生物膜”；生物膜对细胞的一系列催化过程的有序反应和整个细胞的区域化供应了一个必 需的结构基础；（1）质膜的化学组成细胞膜主要由脂类和蛋白质组成,蛋白质约占膜干重的20%70%,脂类约占30% 80%,此外仍有少量的糖类；不同细胞的细胞膜中各成分的含量出膜的功能而有所不同；构成质膜的脂类中有磷脂、糖脂和类固醇等,其中以磷脂为主要组分；磷脂主要由脂肪 酸、磷酸和甘油组成； （见下图）它是兼性分子,既有亲水的极性部分,又有流水的非极性部 分,磷脂分子的构形是一个头部和两条尾巴；这种一头亲水,一头疏水的分子称为兼性分子；糖脂和胆固醇也都属于兼性分子；一般地说,功能多
12、而复杂的生物膜蛋白质比例大；相 反,膜功能越简洁,所含蛋白质的种类越少；例如,神经髓鞘主要起绝缘作用,蛋白质的只有三种,与类脂的重量比仅为0.23；线粒体内膜就功能复杂,因此含有蛋白质的种类约30 种40 种,蛋白质与类脂的比值达3.2 之多；构成质膜的蛋白质（包括酶）的种类很多,这和不同种类细胞的质膜功能有关,少者几种,多者可能有数十种；由于分别提纯困难,迄今提纯名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！的膜蛋白仍为数不多；从分布位置看,质膜的蛋白质可分为两大类；一类只是与膜的内外表 面相连,称为外在
13、性蛋白或周缘蛋白；另一类嵌入双脂质内部,有的甚至仍穿透膜的内外表 面,称为内在性蛋白；分高外在性蛋白比较简洁,但内在性不易分一般外在性蛋白占全部胰 蛋白的比例较小,而内在性蛋白所占的比例较大；质膜中的多糖主要以糖蛋白和糖脂的形式存在；一般认为,多糖在接受外界刺激的信息 方面有重要作用；（2）质膜的分子结构模型；其 关于质膜的分子结构,有很多不同的模型,其中受到广泛支持的是“ 流淌镶嵌模型”主要特点有两个：一是强调了膜的流淌性；认为脂类的双分子层或者膜的蛋白质都是可以流 动或运动的；二是显示了膜脂和膜蛋白分布的不对称性；如有的蛋白质分子镶在类脂双分子 层表面,有的就部分或全部嵌入其内部,有的就横
14、跨膜层；在类脂层外面的蛋白质称为外在性蛋白,嵌入类脂层中的蛋白质和横跨类脂层的蛋白质 称为内在性蛋白；各种生物膜在功能上的差别可以用镶嵌在类脂层中的蛋白质的种类和数量 的不同得到说明；外在性蛋白主要处于水的介质中,而内在性蛋白只是部分暴露于水中,而主要处于油脂 介质中,内在蛋白在这种双相环境中所以能保持稳固,是由于它也像磷脂分子那样具有亲水 和疏水两个部分；暴露在水介质中的部分由亲水性氨基酸组成,而嵌在脂质在的蛋白质部分 主要是由疏水性氨基酸组成的；现在已能分别出某些内在性蛋白,发觉它们的疏水性氨基酸 含量显著多于亲水性氨基酸,而外在性蛋白的这两类氨基酸的比例是大体相等的；多糖只分布于膜和外侧
15、,表现出不对称性；脂质在膜中的分布也是不完全对称的,例如 不饱和脂肪酸和固醇在膜的外侧较多；流淌镶嵌模型认为质膜的结构成分不是静止的,而是 可以流淌的；很多试验证明,质膜中类眼分子的脂肪酸键部分在正常生理情形下处于流淌状 态；一般认为膜脂所含脂肪酸的碳链愈长或不饱和度愈高,流淌性愈大；环境温度下降膜脂 的流淌性减弱,相反,在肯定限度内温度上升就脂质的流淌性增加；质膜中的蛋白质也是能够运动的；人们常提到的一个试验证据是1970 年 FryeLD 和EddidinM 的工作（见下图） ；他们用不同的荧光染料标记的抗体分别与小鼠细胞和人细胞的 膜抗原相结合,它们能分别产生绿色和红色荧光；当这两种细胞
16、融合后形成一个杂交细胞时,开头一半呈绿色,一半呈红色,说明它们的抗原（蛋白质）是在融合细胞膜中相互分开存在 的；但在 37下保温 40 分钟后,两种颜色的荧光点就呈匀称分布；这说明抗原蛋白质可以在细胞膜中移动而重新分布；这一过程基本上不需能量,由于它 不因缺乏 ATP而受抑制；膜蛋白的运动受很多因素影响；膜中蛋白质与脂类的相互作用、内在蛋白与外在蛋白相 互作用、膜蛋白复合体的形成、膜蛋白与细胞骨架的作用等都影响和限制蛋白质的流淌；质 膜中蛋白质的移动明显应和质膜的功能变化有关；（3）物质通过质膜进出细胞名师归纳总结 物质进出细胞必需通过质膜,质膜对物质的通透有高度挑选性；通透过程可分5 种类型
17、：第 4 页,共 22 页自由扩散、促进扩散、相伴运输、主动运输和内吞外排作用（见下图）；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！通过细胞膜物质运输的五种形式（1）简洁扩散； （ 2）促进扩散； （ 3）相伴运输； （4）主动运输； （ 5）内吞外排作用自由扩散 指物质顺浓度梯度直接穿过脂双层进行运输的方式；既不需要细胞供应能量 也不需要膜蛋白帮助；一般来说,影响物质进行自由扩散速度的因素主要是物质本身分子大 小、物质极性大小、膜两侧物质的浓度差及环境温度等；由于膜主要由类脂和蛋白质组成,双层类脂分子构成质膜的基本骨架,所以物质通过膜 的
18、扩散和它的脂溶性程度有直接关系；大量试验证明,很多物质通过膜的扩散都和它们在脂 肪中的溶解度成正比；水几乎是不溶于脂的,但它常常能够快速通过细胞膜；有人估计膜上有很多小孔,膜蛋 白的亲水基团嵌在小孔表面,因此水可通过质膜自由进出细胞；促进扩散 这也是一种顺浓度梯度的运动,但扩散是通过镶嵌在质膜上的蛋白质的帮助 来进行的；有试验说明,K不能通过磷脂双分子层的人工膜,但如在人工膜中加入少量缬氨 霉素时, K便可通过；激氨霉素是一种多肽,是含有十二个氨基酸的脂溶性抗生素；缬氨霉素和 K有特异的亲和力,在它的帮忙下K可以透过膜由高浓度处向低浓度处扩散；缬氨霉素就相当于质膜中起载体作用的蛋白质；葡萄糖过
19、红细胞膜进入细胞的过程也是以这种促进扩散的方式进行的；但葡萄糖通过膜进入细胞的过程,特殊是在小肠上皮细胞,往往是以主动运输方式进行的；主动运输 物质由低浓度向高浓度（逆浓度梯度）进行的物质运输；主动运输过程中,需要细胞供应能量；一般动物细胞和植物细胞的细胞内 K的浓度远远超过细胞外的浓度,相反,Na的含量一般远远低于四周环境；为了细胞逆浓度梯度排出 Na,吸取 K的机制,进展了一种离子泵的概念,即靠这种泵的作用在排出 Na的同时抽进 K；现在已经知道离子泵的能量来源是 ATP；凡是具有离子泵的组织细胞,其质膜中都有 ATP酶系； 有试验证明, 当注射 ATP给枪乌贼 （由于中了毒不能合成自己的
20、 ATP）庞大神经细胞时,细胞膜立刻开头抽排钠和钾离子,并且始终连续到 ATP全部用完为止；关于泵的作用机制,有各种说明；例如,一个存在于神经和肌肉细胞中的离子泵的模型,要求有一个蛋白质的载体,它横跨质膜,在质膜外侧一端和Na结合,而在内侧一端和Na结合；在有ATP供应情形下,载体蛋白内外旋转,使K转入内侧,而Na转入外侧；这样离子脱离载体蛋白后, K即积存于细胞内, 而 Na进入细胞外的环境中；整个过程可以反复进行；另外仍有一种方式的物质运输,也是物质逆浓度梯度进入细胞的过程,叫相伴运输,又名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - -
21、- - - 优秀资料 欢迎下载！叫协同运输； 在此过程中物质运动并不直接需要ATP,而是借助其他物质的浓度梯度为动力进行的；后一种物质是通过载体和前一种物质相相伴运动的；比如动物细胞对氨基酸和葡萄糖的主动运输,就是相伴Na的协同运输；内吞作用和外排作用大分子物质要以形成小泡的方式才能进入细胞；它们先与膜上某种 蛋白质进行特异性结合,然后这部分质膜内陷形成小囊,将该物质包在里面；随后从质膜上 分别下来形成小泡,进入细胞内部；这个过程称做内吞作用；内吞的物质为固体者称为吞噬 作用,如为液体就称为胞饮作用；变形虫利用吞噬作用来猎取食物；吞噬后的小泡再与细胞 质的溶酶体融合逐步将其吞进的物质分解；哺乳
22、动物的多形核白细胞和巨噬细胞利用吞噬作 用来毁灭侵入的病菌；与内吞作用相反,有些物质通过形成小泡从细胞内部逐步移到细胞表面,与质膜融合而 把物质向外排出；这种运输方式称为外排作用；分泌蛋白颗粒就是通过这种方式排出体外的；内吞作用和外排作用与其他主动运输一样也需要能量供应；假如氧化酸化作用被抑制,那么吞噬作用应就会被阻挡；假如分泌细胞中的（4）细胞膜与细胞的识别ATP合成受阻,就外排作用也不能连续进行；细胞识别是指生物细胞对同种和异种细胞的熟悉,对自己和异己物质的熟悉；无论单细 胞生物和高等动植物,很多重要的生命活动都和细胞的识别才能有关；比如,草履虫有性生 殖过程中的细胞接合,开花植物的雌蕊能
23、否接受花粉进行受精,都要靠细胞识别的才能；高 等动物和人类的免疫功能更要依靠细胞的识别才能；细胞识别的功能是和细胞膜分不开的；由于细胞膜是细胞的外表面,自然对外界因素的识别过程发生在细胞膜；如哺乳动物和人类 的细胞识别：当外来物质（例如大分子、细菌或病毒,在免疫学上称它们为抗原）进入动物 和人体,免疫系统以两种方式发生反应,一是制造抗体,一是产生敏锐细胞；抗体和敏锐细 胞与抗原相结合,通过一系列反摧残抗原,把抗原从体内排除掉；抗原与抗体的识别,主要 取决于细胞膜上表面的某些受体；（5）细胞膜与细胞连接 在多细胞生物体内,细胞与细胞之间通过细胞膜相互联系,形成一个亲密相关,彼此协 调一样的统一体
24、,称为细胞连接；动物细胞间的连接方式有紧密连接、桥粒、粘合带以及间 隙连接等（见下图） ；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！植物细胞间就通过胞间连丝连接；紧密连接：亦称结合小带,这是指两个相邻细胞的质股紧靠在一起,中间没有间隙,而且两个质膜的外侧电子密度高的部分相互融合,成一单层,这类连接多见于胃肠道上皮细胞之间的连接部位；间隙连接：是两个细胞的质膜之间有20. 40. 的间隙的一种连接方式；在间隙与两层质腹中含有很多颗粒；这些颗粒的直径大约有80. 左右,它们相互以90. 的距离规章排列；间隙
25、连接的区域比连接大得多,以断面看长得多；间隙连接为细胞间的物质交换；化学信息的 传递供应了直接通道；间隙连接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等组织细胞间；粘合带：是相邻细胞膜之间有较大间隙的一种连接方式,连接处相邻细胞膜间存在着15nm 20nm 的间隙； 在这部分细胞膜下方的细胞质增浓,由肌动蛋白组成的环形微丝穿行其中；粘合带一般位于紧密连接的下方,又称中间连接,具有机械支持作用；见于上皮细胞间；桥粒：格相邻细胞间的纽扣样连接方式；在桥位处两个细胞质腹之间隔有宽约 250. 的间 隙,其中有一层电子密度稍高的接触层,将间隙等分为二；在桥粒处内侧的细胞质呈板样结 构,聚集很多微丝；这种结构和加强桥
26、粒的坚强性有关；桥拉多见于上皮,尤以皮肤、口腔、食管、阴道等处的复层扁平上皮细胞间较多；桥粒能被胰蛋白酶、胶原酶及透亮质酸酶所破 坏,故其化学成分中可能含有很多蛋白质；胞间连丝：植物细胞间特有的连接方式,在胞间连丝连接处的细胞壁不连续,相邻细胞 的细胞膜形成直径约 20nm40nm 的管状结构,使相邻细胞的细胞质相互连通；胞间连丝是 植物细胞物质与信息沟通的通道,对于调剂植物体的生长与发育具有重要作用；总的来讲,细胞间连接的主要作用在于加强细胞间的机械连接；此外对细胞间的物质交 换起重要作用；一般认为,间隙连接在细胞间物质交换中起明显的作用；中间连接部分也是 相邻细胞间易于物质沟通的场所；紧密
27、连接是不易进行细胞间物质交换的部分；桥粒的作用 看来也只是在于细胞间的粘着；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！2细胞质 真核细胞质膜以内核膜以外的结构称为细胞质；细胞质主要包括细胞质基质和细胞器；（1）细胞质的基质 细胞质基质亦称透亮质,是细胞质中除去全部细胞器和各种颗粒以外的部分,呈均质半 透亮的胶体状物质；其中包含了很多物质,如小分子的水、无机离子,中等分子的脂类、氨 基酸、核苷酸,大分子的蛋白质、核酸、脂蛋白、多糖；细胞质的基质主要有两个方面的功能：一是含有大量的酶,生物代谢的中间代谢过程
28、大 多是在细胞质基质中完成,如糖酵解途径、磷酸戊糖途径、脂肪酸合成等；二是细胞质基质 作为细胞器的微环境,为爱护细胞器正常结构和生理活动供应所需的环境,也为细胞器的功 能活动供应底物；（2）细胞器 线粒体 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器,各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP供应的,因此有细胞的“ 动力工厂” 之称；线粒体主要由蛋白质和脂类组成,其中蛋白质占线粒体干重的一半以上；此外仍有少量 的 DNA、RNA、辅酶等；线粒体含有很多种酶类,其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶）,比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶,内膜为细胞色素氧化酶,膜间隙为腺苷酸激酶,线粒体
29、基质的为苹果酸脱氢酶；在大多数情形下,线粒体呈圆形、近似圆形、棒状或线状；在电子显微镜下,线粒体为内外两层单位膜构成的封闭的囊状结构；可分为以下四个部 分：外膜 为一个单位膜,膜中蛋白质与脂类含量几乎均等；物质通透性较高；占整个膜的 80%左右； 内膜对物质有高度地选 内膜 也是一个单位膜, 膜蛋白质含量高,择通透性；部分内膜向线粒体腔内突出形成嵴；同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构,称为基粒；基粒包括三个部分：头部（F1 因子,为水溶性蛋白质,具有 ATP酶活性）、腹部（ F-F1 与 F0 之间）；0因子,由疏水性蛋白质组成）、柄部（位于 膜间隙 为内外膜之间围成的胜除；其内布满无定形物
30、,主要是可溶性酶、反应底物以 及帮助因子等；基质 由内膜封闭形成的空间,其中含有脂类、蛋白质、核糖体、RNA 及 DNA；10 000 道尔 讨论说明,内外膜的通透性差别很大；外膜容许电解物质、水、蔗糖和大至顿的分子自由透入；外膜上可能有20. 30 . 的小孔,便于小分子的通过；内膜与外膜相反,离子各分子的通过要有特殊的载体帮忙才能实现；在线粒体内膜上存在的电子传递键,能将代谢脱下的电子最终传给氧并生成水,同时释 放能量,这种电子传送链又称呼吸键；它的各组分多以分子复合物形式存在于线粒体内膜中；在线粒体内膜中,各组分按严格的排列次序和方向（氧仍电位由低到高）,参加电子传递；糖、脂肪、氨基酸的
31、中间代谢产物在线粒体基质中经三羧酸循环进行最终氧化分解；在 在有氧条件下, 经线粒体内 氧化分解过程中,产生 NADH 和 FADH2 两种高仍原性的电子载体；膜上呼吸键的电子传递作用,将 O2 仍原为 H2O；同时利用电子传递过程中释放的能量将 ADP 合成 ATP；关于 ATP形成,即氧化磷酸化作用的机制,目前,最为公认的是化学渗透假说；它认为,电子在线粒体内膜上传递过程中,释放的能量将质子从线粒体基质转移至膜间隙,在内膜两侧形成质子梯度；利用这一质子梯度,在ATP酶复合体参加下,驱动ADP 磷酸化,合成ATP；催化 NADH 氧化的呼吸链中,每传递两个电子, 可产生 3 个 ATP分子；
32、 而催化琥珀酸氧化的呼名师归纳总结 吸链中,每传送两个电子,只产生两个ATP分子；呈环状, 和细菌 DNA 相像；已经证明,第 8 页,共 22 页线粒体中的DNA 分子通常与线粒体内膜结合存在,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在线粒体中有优秀资料欢迎下载！DNA 的才能；线粒体DNA 聚合酶,并且离体的线粒体在肯定条件下有合成新DNA 也是按半保留方式进行复制的,其复制时间与核 DNA 不同,而与线粒体的分裂增殖有关；一般是在核 DNA 进行复制后, 在核分裂前 （ G2）期,线粒体 DNA 进行复制, 随后线粒体分裂；在细胞进化过程中,最早的线粒
33、体是如何形成的？这就是线粒体的起源问题；目前,有 两种不同的假说,即内共生假说和分化假说；内共生假说认为线粒体是来源于细菌,是被原 始的前真核生物吞噬的细菌；这种细菌与前真核生物共生,在长期的共生过程中通过演化变 成了线粒体；另一种假说,即分化假说就认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜的内陷,再经过分化后形成的；叶绿体 叶绿体是质体的一种,是绿色植物进行光合作用的场所；质体是植物细胞所特有的；它 可分为具色素的叶绿体、有色体和不具色素的白色体；叶绿体主要由脂类和蛋白质分子组成,此外在叶绿体基质中仍有少量 DNA 和 RNA；电镜观看,叶绿体由双层单位膜构成（见下图）叶绿体结构示意图外被：由两
34、层单位膜构成,外膜通透性大,内膜物质有较强挑选通透性；内外膜间围有 膜间隙；基质：叶绿体内布满流淌状态的基质,基质中有很多片层结构；每片层是由四周闭合的 两层膜组成,呈扁囊状,称为类囊体；类囊体内也是水溶液；小类囊体相互堆叠在一起形成 基粒,这样的类囊体称为基粒类囊体；组成基粒的片层称为基粒片层；大的类囊体横贯在基 质中,连接于两个或两个以上的基粒之间；这样的片层称为基质片层,这样的类囊体称基质 类囊体；光合作用过程中光能向化学能的转化是在类囊体膜上进行的,因此类囊体膜亦称光 DNA 纤维,各 合膜；在叶绿体的基质中有颗粒较大的油滴和颗粒较小的核糖体；基质中存在 种可溶性蛋白（酶） ,以及其他
35、代谢有关的物质；兰藻和光合细菌等原核生物没有叶绿体；兰藻的类囊体是分布在细胞内,特殊是分散在 细胞的周边部位；光合细菌的光合作用是在含有光合色素的细胞内膜进行的；这种内膜呈小 泡状或扁囊状,分布于细胞四周,称为载色体；叶绿体中的DNA 含量比线粒体显著多；其DNA 也是呈双链环状,不与组蛋白结合,能以半保留方式进行复制；同时仍有自己完整的蛋白质合成系统；当然,叶绿体同线粒体一样,其生长与增殖受核基因及其自身基因两套遗传系统掌握,称为半自主性细胞器；关于叶绿体的起源和线粒体一样也有两种相互对立的假说,即内共生说和分化说；按内 共生假说,叶绿体的祖先是兰藻或光合细菌；内质网 内质网是细胞质中由膜围
36、成的管状或扁乎囊状的结构,相互连通成网,构成细胞质中的名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！扁平囊状系统；内质网依据不同的外形结构,可分为两种类型：一种是粗面内质网,其结构特点是由扁 平囊状结构组成,膜的外侧有核糖体附着；现在有大量试验证明,各种分泌蛋白质（如血浆 蛋白、血浆清蛋白、免疫球蛋白、胰岛素等）都主要是在粗面内质网的结合核糖体上合成的；仍有种内质网是滑面内质网,多由小管与小囊构成不规章的网状结构,膜表面光滑,无核糖 体颗粒附着；主要存在于类固醇合成旺盛的细胞中；内质网的功能包括以下几点：；
37、蛋白质的合成与转运（粗面内质网）蛋白质的加工（如糖基化）；脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）；解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）；核糖体 核糖体是在各类细胞中普遍存在的颗粒状结构,是一种特别重要的细胞器；核糖体是无膜的细胞器, 主要成分是蛋白质与RNA；核糖体的 RNA 称为 rRNA,约占 60%,蛋白质约占40%,蛋白质分子主要分布在核糖体的表面,而rRNA 就位于内部,二者靠非共价键结合在一起；在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜,称为附着核糖体,它与内质同形成复合细 胞器,即粗面内质网；在原核细胞质膜内侧也常有核糖体着附；仍有一些核糖体不附着在跟 上,呈游离状态,分布在细胞质基质内
38、,称游离核糖体；附着在内质网膜上的核糖体与游离 核糖体所合成的蛋白质种类不同,但核糖体的结构与化学组成是完全相同的；核糖体由大、 小两个亚单位组成；由于沉降系数不同,核糖体又分为 70S 型和 80S型；70S 型核糖体主要存在于原核细胞及叶绿体、线粒体基质中, 其小亚单位为 30S,大亚单位为 50S；80S 型核糖体主要存在于真核细胞质中,其小亚单位为 40S,大亚单位 60S；核糖体是蛋白质合成的场所；因此核糖体是细胞不行缺少的基本结构,存在于全部细胞 中；核糖体往往并不是单个独立地执行功能,而是由多个核糖体串连在一条 mRNA 分子上高效地进行肽键的合成；这种具有特殊功能与外形的核糖体
39、与 高尔基复合体,mRNA 的聚合体称为多聚核糖体；1898 年最初在神经细胞发觉这种细胞器,以创造者的名字命名,称高尔基体形中高尔基 器；其主要成分是脂类、蛋白质及多糖物质组成；其标志酶为糖基转移酶；在电镜下可见高尔基体是由滑面膜围成的扁囊状和泡状结构组成的；膜上无核糖体,因 此它不能合成蛋白质；典型的高尔基体表现肯定的极性；它的外形如同一个圆盘,盘底向着 核膜或内质网一侧凸出,而凹面对着质膜一侧；凸面称形成面,凹面称成熟面；形成面的膜 较薄,与内质网膜相像,成熟面的膜较厚,与质膜相像；高尔基器的第一个主要功能是为细胞供应一个内部的运输系统,它把由内质网合成并转 运来的分泌蛋白质加工浓缩,通
40、过高尔基小泡运出细胞,这与动物分泌物形成有关；高尔基 体对脂质的运输也起肯定的作用；高尔基体的其次个重要功能是能合成和运输多糖,这可能 与植物细胞壁的形成有关；第三个方面就是糖基化作用,即高尔基体中含有多种精基转移酶,能进一步加工、修饰蛋白质和脂类物质；关于高尔基体的发生,倾向于认为它是由内质网转变来的；溶酶体 溶酶体是由一个单位膜围成的球状体；主要化学成分为脂类和蛋白质；溶酶体内富含水 解酶,由于这些酶的最适 pH 值为酸性,因而称为酸性水解酶；其中酸性磷酸酶为溶酶体的标 志酶；由于溶酶体外面有膜包着,使其中的消化酶被封闭起来,不致损害细胞的其他部分；否 就膜一旦破裂,将导致细胞自溶而死亡；
41、名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！溶酶体可分成两种类型：一是初级溶酶体,它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结 构,因此它本质上是分泌泡的一种,其中含有种种水解酶；这些酶是在租面内质网的核糖体 上合成并转运到高尔基囊的；初级溶酶体的各种酶仍没有开头消化作用,处于埋伏状态；二 是次级溶酶体,它是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物,是正在进行或已经进行消化作用的液 泡；有时亦称消化泡；在次级溶酶体中把吞噬泡中的物质消化后剩余物质排出细胞外；吞噬 泡有两种,异体吞噬泡和自体吞噬泡,前者吞噬的是外源物质,后
42、者吞噬的是细胞本身的成 分；溶酶体第一方面的功能是参加细胞内的正常消化作用；大分子物质经内吞作用进入细胞 后,通过溶酶体消化,分解为小分子物质扩散到细胞质中,对细胞起养分作用；其次个方面 的作用是自体吞噬作用；溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器,其降解的产物重新被细胞利 用；第三个作用是自溶作用；在肯定条件下,溶酶体膜破裂,其内的水解酶释放到细胞质中,从而使整个细胞被酶水解、消化,甚至死亡,发生细胞自溶；细胞自溶在个体正常发生过程 中有重要作用；如无尾两栖类尾巴的消逝等；圆球体和糊粉粒 植物细胞有具水解酶活性的结构,如圆球体；它们都是由一个单位膜围成的球状体；圆 球体具有消化作用及贮存脂肪功能；
43、糊粉粒也具消化作用,并且为蛋白质的贮存场所；微体 微体也是一种由单位膜围成的细胞器；它呈圆球状、椭圆形、卵圆形或哑铃形；依据酶 活性的差别可分为两种类型：过氧物体和乙醛酸循环体；过氧化物酶体：是具有过氧化氢酶活性的小体,内含很多氧化酶、过氧化氢酶,能将对 细胞有害的的 H2O2 转化为 H2O 和 O2；在植物叶肉细胞中,过氧化物酶体执行光呼吸的功能；乙醛酸循环体：除含过氧化物酶体有关的酶系外,仍含有乙醛酸循环有关的酶系,如异 柠檬酸裂合酶、苹果酸合成酶等；乙醛酸循环体除了具有分解过氧化物的作用,仍参加糖异 生作用等过程 液泡与液泡系 在植物细胞中有大小不同的液泡；成熟的植物细胞有一个很大的中
44、心液泡,可能占细胞 体积的 90%,它是由很多小液泡合并成的；动物细胞中的液泡较小,差别也不显著；液泡由一层单位膜围成；其中主要成分是水；不同种类细胞的液泡中含有不同的物质,如无机盐、糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等；液泡的功能是多方面的,强爱护细胞的紧急度是它所起的明显作用；其次是贮藏各种物 质,例如甜菜中的蔗糖就是贮藏在液泡中,而很多种花的颜色就是由于色素在花瓣细胞的液 泡中浓缩的结果；第三,液泡中含有水解酶,它可以吞噬消化细胞内破坏的成分；最终,液 泡在植物细胞的自溶中也起肯定的作用；植物有些衰老退化的细胞通过自溶被消化掉；这时 液泡破坏,其中的水解酶被释放出来,导致细胞成分
45、的分解和细胞的死亡；例如蚕豆子叶中约 80%的 RNA 是在种子萌发的最初30 天内逐步被分解的；但假如把液泡破坏,其中的核糖核酸酶释放出来的话,可在几小时内使核糖体 出来,可以很快使细胞自溶；3细胞核RNA 分解完；这说明一旦液泡破坏,水解酶释放真核细胞具有细胞核；除了哺乳动物成熟红细胞及高等植物的筛管细胞等少数几种细胞 能在无核状态下进行生命活动外,多数真核细胞都具有细胞核；细胞核是遗传信息的贮存场 所,对于细胞结构及生命活动具有重要的调控作用；（1）核膜 在电镜下真核细胞的核主要包括核膜、染色质、核仁和核基质四部分；真核细胞具有核膜,核膜亦称核被膜,使遗传物质DNA 与细胞质分开；原核生物,如细名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀资料 欢迎下载！菌、兰藻等不具核膜,即 DNA 和细胞质之间没有膜隔开；核膜由内外两层膜组成；内膜平滑,外膜靠细胞质的一侧有时附着有核糖体,并且常可看到外膜与粗面内质网是连续的,所以内 外膜之间的