细胞亚微结构与功能细胞质精选PPT.ppt

关于细胞亚微结构与功能细胞质第1页，讲稿共29张，创作于星期二一、细胞内膜系统一、细胞内膜系统(一一)内质网内质网1.1.内质网的结构和类型内质网的结构和类型 内质网内质网(endoplasmic reticulum,ER)(endoplasmic reticulum,ER)是交织分布于细胞质是交织分布于细胞质中的膜层系统，通常可占细胞膜系统的一半左右。内质中的膜层系统，通常可占细胞膜系统的一半左右。内质网大部分呈膜片状网大部分呈膜片状(图图1-13)1-13)，由两层平行排列的单位膜，由两层平行排列的单位膜组成，膜厚约组成，膜厚约5nm5nm，也有的内质网呈管状，此外，在两层，也有的内质网呈管状，此外，在两层膜空间较宽的地方内质网则呈囊泡状。膜空间较宽的地方内质网则呈囊泡状。第2页，讲稿共29张，创作于星期二图图 1-13 1-13 植物内质网功能区模型图植物内质网功能区模型图第3页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.内质网的功能内质网的功能(1)(1)物质合成物质合成 粗糙内质网上的核糖体是蛋白质合成的场所，而光滑内粗糙内质网上的核糖体是蛋白质合成的场所，而光滑内质网参与糖蛋白的寡糖链和脂类的合成。质网参与糖蛋白的寡糖链和脂类的合成。(2)(2)分隔作用分隔作用 内质网布满了整个细胞质，将细胞质分隔成许多内质网布满了整个细胞质，将细胞质分隔成许多室，使各种细胞器均处于相对稳定的环境中，有序地进行各室，使各种细胞器均处于相对稳定的环境中，有序地进行各自的代谢活动。自的代谢活动。(3)(3)运输、贮藏和通讯作用运输、贮藏和通讯作用 内质网形成了一个细胞内的运输和内质网形成了一个细胞内的运输和贮藏系统。它还可通过胞间连丝，成为细胞之间物质与信息的传贮藏系统。它还可通过胞间连丝，成为细胞之间物质与信息的传递系统。另外，由内质网合成的造壁物质参与了细胞壁的形成。递系统。另外，由内质网合成的造壁物质参与了细胞壁的形成。第4页，讲稿共29张，创作于星期二(二二)高尔基体高尔基体1.1.高尔基体的结构高尔基体的结构高尔基体高尔基体(Golgi body)(Golgi body)是由膜包围的液囊垛叠而成。液囊是由膜包围的液囊垛叠而成。液囊呈扁平盘状，囊的两边稍变曲，中央为平板状。通常呈扁平盘状，囊的两边稍变曲，中央为平板状。通常1 1个个高尔基体由高尔基体由3 31212个液囊平叠而成。囊的边缘可分离出许个液囊平叠而成。囊的边缘可分离出许多小泡多小泡高尔基体小泡高尔基体小泡(图图1-14)1-14)。第5页，讲稿共29张，创作于星期二图图 1-14 高尔基体透射电镜图高尔基体透射电镜图 第6页，讲稿共29张，创作于星期二图图1-6 高尔基体的亚显微结构及功能图解高尔基体的亚显微结构及功能图解A.高尔基体的结构高尔基体的结构 B.高尔基体的分泌活动高尔基体的分泌活动1.高尔基体的扁囊高尔基体的扁囊 2.高尔基体小泡高尔基体小泡 3.内质网内质网 4.质膜质膜 第7页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.高尔基体的功能高尔基体的功能 (1)(1)物质集运物质集运 蛋白质合成后输送到高尔基体暂时贮存、浓缩，然后蛋白质合成后输送到高尔基体暂时贮存、浓缩，然后再送到相关部位。运输的过程可能是：内质网再送到相关部位。运输的过程可能是：内质网高尔高尔基体基体高尔基体小泡高尔基体小泡液泡液泡(分泌液泡分泌液泡)。第8页，讲稿共29张，创作于星期二图图 1-15 1-15 经由高尔基体的物质集运经由高尔基体的物质集运A.木糖葡萄糖的集运 B.果胶多糖的集运第9页，讲稿共29张，创作于星期二(2)(2)生物大分子的装配生物大分子的装配 高尔基体也参与某些物质的合成或生物大分子的高尔基体也参与某些物质的合成或生物大分子的装配。它利用单糖和含硫单糖合成多糖和含硫多糖，装配。它利用单糖和含硫单糖合成多糖和含硫多糖，是许多多糖生物合成的地点。在合成糖蛋白或糖脂是许多多糖生物合成的地点。在合成糖蛋白或糖脂类的碳水化合物侧链时，高尔基体也起一定的作用，类的碳水化合物侧链时，高尔基体也起一定的作用，很可能糖蛋白中的蛋白质先在核糖体上合成，然后很可能糖蛋白中的蛋白质先在核糖体上合成，然后再在高尔基体中把多糖侧链加上去。再在高尔基体中把多糖侧链加上去。第10页，讲稿共29张，创作于星期二(3)(3)参与细胞壁的形成参与细胞壁的形成 在植物细胞中，高尔基体的一个重要作用是参与细胞板在植物细胞中，高尔基体的一个重要作用是参与细胞板和细胞壁的形成。例如，组成细胞壁的糖蛋白就是经高尔和细胞壁的形成。例如，组成细胞壁的糖蛋白就是经高尔基体加工，由高尔基体小泡运输到细胞质膜，然后小泡与基体加工，由高尔基体小泡运输到细胞质膜，然后小泡与质膜融合，把内含物释放出来，沉积于细胞壁后形成的。质膜融合，把内含物释放出来，沉积于细胞壁后形成的。(4)(4)分泌物质分泌物质 高尔基体除分泌细胞壁物质外，还分泌多高尔基体除分泌细胞壁物质外，还分泌多种其它物质。种其它物质。第11页，讲稿共29张，创作于星期二(三三)溶酶体溶酶体1.1.溶酶体的结构溶酶体的结构 溶酶体溶酶体(lysosome)lysosome)是单层膜围绕，内含是单层膜围绕，内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。溶多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶。糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶。第12页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.溶酶体的功能溶酶体的功能(1)(1)消化作用消化作用 溶酶体中的水解酶能分解蛋白质、溶酶体中的水解酶能分解蛋白质、核酸、多糖、脂类以及有机磷酸化合物等，进行核酸、多糖、脂类以及有机磷酸化合物等，进行细胞内的消化作用。细胞内的消化作用。(2)(2)吞噬作用吞噬作用 溶酶体通过吞噬等方式消化、溶解溶酶体通过吞噬等方式消化、溶解部分由于损裂而丧失功能的细胞器和其它细胞质部分由于损裂而丧失功能的细胞器和其它细胞质颗粒或侵入其体内的细菌、病毒等，所得产物可颗粒或侵入其体内的细菌、病毒等，所得产物可被再利用。被再利用。(3)(3)自溶作用自溶作用 在细胞分化和衰老过程中，溶酶体在细胞分化和衰老过程中，溶酶体可自发破裂可自发破裂,释放出水解酶释放出水解酶,把不需要的结构和酶把不需要的结构和酶消化掉消化掉,这种自溶作用在植物体中是很重要的。这种自溶作用在植物体中是很重要的。第13页，讲稿共29张，创作于星期二(四四)液泡液泡1.1.液泡的结构液泡的结构 液泡是植物细胞特有的，由单层膜包裹的囊泡。它起源于内质网或高尔基体的小泡。在分生组织细胞中液泡较小且分散，随着细胞的生长，这些小液泡融合、增大，最后可形成大的液泡，有的中央液泡(central vacuole)的体积往往占细胞体积的90左右%。细胞质和细胞核则被挤到贴近细胞壁处。第14页，讲稿共29张，创作于星期二图图1-7 植物细胞的液泡及其发育植物细胞的液泡及其发育A-E.幼期细胞到成熟的细胞，随细胞的生幼期细胞到成熟的细胞，随细胞的生长，细胞中的小液泡变大，合并，最终形长，细胞中的小液泡变大，合并，最终形成一个大的中央液泡成一个大的中央液泡 第15页，讲稿共29张，创作于星期二2.液泡的功能液泡的功能(1)(1)调节功能调节功能 液泡借单层的液泡膜液泡借单层的液泡膜(tonoplast)(tonoplast)与细胞质相联系。与细胞质相联系。植物细胞利用其液泡转运营养物、代谢物和废物。调节细胞水势植物细胞利用其液泡转运营养物、代谢物和废物。调节细胞水势 大多大多数植物细胞在生长时主要靠液泡大量地积累水分，并借助膨压导致细胞数植物细胞在生长时主要靠液泡大量地积累水分，并借助膨压导致细胞壁扩张。中央液泡的出现使细胞与外界环境之间构成一个渗透系统壁扩张。中央液泡的出现使细胞与外界环境之间构成一个渗透系统,从从而可调节细胞的吸水机能而可调节细胞的吸水机能,维持细胞的挺度。维持细胞的挺度。(2)(2)类似溶酶体作用类似溶酶体作用 液泡含有多种水解酶，通过吞噬作用，消化液泡含有多种水解酶，通过吞噬作用，消化分解细胞质中的外来物或衰老的细胞器，起到清洁和再利用作用。分解细胞质中的外来物或衰老的细胞器，起到清洁和再利用作用。(3)(3)代谢库的功能代谢库的功能 液泡可以有选择性地吸收和积累各种溶质，如液泡可以有选择性地吸收和积累各种溶质，如无机盐、有机酸、氨基酸、糖等。无机盐、有机酸、氨基酸、糖等。(4)(4)赋予细胞不同颜色赋予细胞不同颜色第16页，讲稿共29张，创作于星期二(五五)微体微体1.1.微体的结构和种类微体的结构和种类 微体微体(microbody)(microbody)外有单层膜包裹，直径为外有单层膜包裹，直径为0.20.21.5m1.5m，膜内基质是均一的，或呈颗粒状，膜内基质是均一的，或呈颗粒状，无内膜片层结构。根据功能不同，微体可分为无内膜片层结构。根据功能不同，微体可分为过氧化物体和乙醛酸体。通常认为微体起源于过氧化物体和乙醛酸体。通常认为微体起源于内质网。内质网。第17页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.微体的功能微体的功能(1)(1)过氧化物体与光呼吸过氧化物体与光呼吸 过氧化物体过氧化物体(peroxisome)(peroxisome)含有乙醇酸氧化酶、过氧化氢含有乙醇酸氧化酶、过氧化氢酶等，所催化的反应参与光呼吸过程。高光呼吸的酶等，所催化的反应参与光呼吸过程。高光呼吸的C C3 3植植物叶肉细胞中的过氧化物体较多，而低光呼吸物叶肉细胞中的过氧化物体较多，而低光呼吸C C4 4植物的过植物的过氧化物体大多存在于维管束鞘细胞中氧化物体大多存在于维管束鞘细胞中。(2)(2)乙醛酸体与脂类代谢乙醛酸体与脂类代谢 乙醛酸体乙醛酸体(glyoxysome)(glyoxysome)中含乙醛酸循环酶类、脂肪酰辅中含乙醛酸循环酶类、脂肪酰辅酶酶A A合成酶、过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶等。其生理功能是合成酶、过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶等。其生理功能是糖的异生作用，即从脂肪转变成糖类。糖的异生作用，即从脂肪转变成糖类。第18页，讲稿共29张，创作于星期二二、微梁系统（细胞骨架二、微梁系统（细胞骨架）细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等。它们都由蛋白质组成，没有膜的结构，互相联结成立体的纤维等。它们都由蛋白质组成，没有膜的结构，互相联结成立体的网络，也称为细胞内的微梁系统网络，也称为细胞内的微梁系统(microtrabecular system)(microtrabecular system)。细胞骨架不仅在维持细胞形态细胞骨架不仅在维持细胞形态,保持细胞内部结构的有序性方面起保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、重要作用，而且还与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂和分化、基因表达等生命活动密切相关。植物的许多生细胞分裂和分化、基因表达等生命活动密切相关。植物的许多生理过程，象极性生长、叶绿体运动、保卫细胞分化、卷须弯曲等理过程，象极性生长、叶绿体运动、保卫细胞分化、卷须弯曲等也都有细胞骨架的参与。也都有细胞骨架的参与。第19页，讲稿共29张，创作于星期二(一一)微管微管1.1.微管的结构微管的结构 微管微管(microtubulemicrotubule)是存在于细胞质中的由微管蛋白是存在于细胞质中的由微管蛋白(tubulin)(tubulin)组装成的中空管状结构。微管粗细均匀，组装成的中空管状结构。微管粗细均匀，可弯曲，不分支，直径可弯曲，不分支，直径202027nm27nm，长度变化很大，有，长度变化很大，有的可达数微米。微管的主要结构成分是由的可达数微米。微管的主要结构成分是由-微管蛋白与微管蛋白与-微管蛋白构成的异二聚体，这些微管蛋白组成念珠微管蛋白构成的异二聚体，这些微管蛋白组成念珠状的原纤丝，由状的原纤丝，由1313条原纤丝按行定向平行排列则组成条原纤丝按行定向平行排列则组成微管微管(图图1-11A)1-11A)。管壁上生有突起，通过这些突起。管壁上生有突起，通过这些突起(或或桥桥)使微管相互联系，或与质膜、核膜、内质网等相连。使微管相互联系，或与质膜、核膜、内质网等相连。第20页，讲稿共29张，创作于星期二图图1-11 1-11 微管和微丝的分子结构模型微管和微丝的分子结构模型A.A.微管，示微管，示1313条原纤丝，条原纤丝，、为微管蛋白为微管蛋白 B.B.微丝微丝第21页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.微管的功能微管的功能(1)1)控制细胞分裂和细胞壁的形成控制细胞分裂和细胞壁的形成 在细胞分裂中，有丝分裂器在细胞分裂中，有丝分裂器纺锤体纺锤体(spindlespindle)是由是由微管组成的，它与染色体的着丝点相连，并牵引染色单体移微管组成的，它与染色体的着丝点相连，并牵引染色单体移向两极。其后，细胞板的形成与生长也有微管的参与。周质向两极。其后，细胞板的形成与生长也有微管的参与。周质微管决定了纤维素微纤丝在细胞外沉积的走向，在许多不同微管决定了纤维素微纤丝在细胞外沉积的走向，在许多不同类型和形状的细胞中，都可见到紧贴质膜之内的微管和紧贴类型和形状的细胞中，都可见到紧贴质膜之内的微管和紧贴质膜之外的纤维素微纤丝的方向恰好一致，在初生壁、次生质膜之外的纤维素微纤丝的方向恰好一致，在初生壁、次生壁的沉积过程中，也可见到这一现象壁的沉积过程中，也可见到这一现象。第22页，讲稿共29张，创作于星期二(2)(2)保持细胞形状保持细胞形状 由于微管控制细胞壁的形成，因而它具有保持细胞形由于微管控制细胞壁的形成，因而它具有保持细胞形态的功能。植物的精细胞常呈纺缍形，这与微管的排列和态的功能。植物的精细胞常呈纺缍形，这与微管的排列和细胞长轴方向一致有关。当用秋水仙素处理破坏微管，精细胞长轴方向一致有关。当用秋水仙素处理破坏微管，精细胞就变成球形。细胞就变成球形。(3)(3)参与细胞运动与细胞内物质运输参与细胞运动与细胞内物质运输 如纤毛运动、鞭毛运动以及纺锤体和染色体运动都有微管如纤毛运动、鞭毛运动以及纺锤体和染色体运动都有微管的参与。已经在植物细胞中发现与运动有关的几类微管马达蛋的参与。已经在植物细胞中发现与运动有关的几类微管马达蛋白白(microtubule motor protein)(microtubule motor protein)。如烟草花粉中的驱动。如烟草花粉中的驱动蛋白蛋白(kinesin),(kinesin),萱草花粉中的动力蛋白萱草花粉中的动力蛋白(dynamin)(dynamin)，这些微，这些微管马达蛋白都与细胞内的物质运输和细胞器的运动直接相管马达蛋白都与细胞内的物质运输和细胞器的运动直接相关。关。第23页，讲稿共29张，创作于星期二(二二)微丝微丝1.1.微丝的结构微丝的结构 微丝微丝(microfilamentmicrofilament)比微管细而长，直径为比微管细而长，直径为4 46nm6nm。微丝由收缩蛋白构成微丝由收缩蛋白构成,它类似于肌肉中的肌动蛋白，呈它类似于肌肉中的肌动蛋白，呈丝状，同时还与肌球蛋白、原肌球蛋白等构成复合物丝状，同时还与肌球蛋白、原肌球蛋白等构成复合物质。微丝在植物细胞中有着广泛的分布：通常是成束质。微丝在植物细胞中有着广泛的分布：通常是成束地存在于细胞的周质中，其走向一般平行于细胞长轴；地存在于细胞的周质中，其走向一般平行于细胞长轴；有的疏散成网状，与微管一起形成一个从核膜到质膜有的疏散成网状，与微管一起形成一个从核膜到质膜的辐射状网络体系；在早前期微管带、纺锤体及成膜的辐射状网络体系；在早前期微管带、纺锤体及成膜体中也有大量微丝存在。体中也有大量微丝存在。第24页，讲稿共29张，创作于星期二图图1-11 1-11 微管和微丝的分子结构模型微管和微丝的分子结构模型A.A.微管，示微管，示1313条原纤丝，条原纤丝，、为微管蛋白为微管蛋白 B.B.微丝微丝第25页，讲稿共29张，创作于星期二2.2.微丝的功能微丝的功能 (1)(1)参与胞质运动参与胞质运动 关于胞质运动的机制已基本清楚。大体是微丝中关于胞质运动的机制已基本清楚。大体是微丝中的肌动蛋白与肌球蛋白在胞质内外界面上形成三维的网络体系；肌的肌动蛋白与肌球蛋白在胞质内外界面上形成三维的网络体系；肌动蛋白位于外质，肌球蛋白位于内质，肌球蛋白连结着胞质颗粒，动蛋白位于外质，肌球蛋白位于内质，肌球蛋白连结着胞质颗粒，在有在有ATPATP能量的启动下，肌球蛋白能量的启动下，肌球蛋白胞质颗粒结合体沿着肌动蛋白微胞质颗粒结合体沿着肌动蛋白微丝束滑动，从而带动整个细胞质的环流。花粉管中原生质流动是肌丝束滑动，从而带动整个细胞质的环流。花粉管中原生质流动是肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的结果，同时也是花粉管生长的动力。动蛋白和肌球蛋白相互作用的结果，同时也是花粉管生长的动力。(2)(2)参与物质运输和细胞感应参与物质运输和细胞感应 已发现微丝可与质膜联结已发现微丝可与质膜联结,参与和参与和膜运动有关的一些重要生命活动，如植物生长细胞的胞饮作用。膜运动有关的一些重要生命活动，如植物生长细胞的胞饮作用。此外，微丝还与胞质物质运输、细胞感应等有关，如中国农业大此外，微丝还与胞质物质运输、细胞感应等有关，如中国农业大学阎隆飞等从丝瓜卷须中分离出了肌动蛋白和肌球蛋白，并探明学阎隆飞等从丝瓜卷须中分离出了肌动蛋白和肌球蛋白，并探明肌动球蛋白是卷须快速弯曲运动的物质基础肌动球蛋白是卷须快速弯曲运动的物质基础。第26页，讲稿共29张，创作于星期二(三三)中间纤维中间纤维1.1.中间纤维的结构中间纤维的结构 2020世纪世纪6060年代中期，在哺乳动物细胞中发现了年代中期，在哺乳动物细胞中发现了10nm10nm粗的纤维，因粗的纤维，因其直径介于肌粗丝和细丝之间，故被命名为中间纤维，又称中间丝其直径介于肌粗丝和细丝之间，故被命名为中间纤维，又称中间丝(intermediate filament)(intermediate filament)。后来在藻类和高等植物中也鉴定出中间纤维。后来在藻类和高等植物中也鉴定出中间纤维。中间纤维是一类柔韧性很强的蛋白质丝，其成分比微丝和微管复杂，中间纤维是一类柔韧性很强的蛋白质丝，其成分比微丝和微管复杂，由丝状亚基由丝状亚基(fibrous subunits)(fibrous subunits)组成。不同组织中的中间纤维有特异性，其组成。不同组织中的中间纤维有特异性，其亚基的大小、生化组成变化都很大。亚基的大小、生化组成变化都很大。中间纤维蛋白亚基合成后，游离的单体很少，它们首先形成双股超螺旋中间纤维蛋白亚基合成后，游离的单体很少，它们首先形成双股超螺旋的二聚体，然后再组装成四聚体，最后组装成为圆柱状的中间纤维。的二聚体，然后再组装成四聚体，最后组装成为圆柱状的中间纤维。第27页，讲稿共29张，创作于星期二图图 1-12 1-12 中间纤维组装模型中间纤维组装模型A两条中间纤维多肽链形成超螺旋二聚体；B两个二聚体反向平行以半交叠方式构成四聚体；C四聚体首尾相连形成原纤维；D 8根原纤维构成圆柱状10nm纤维 第28页，讲稿共29张，创作于星期二感谢大家观看第29页，讲稿共29张，创作于星期二