第一章 细 胞

一、细胞的概念 （一）定义 细胞（ cell ）是生物体形态结构和生命活动的基本

单位。 （二）分类 真核细胞：是具有典型细胞核的细胞。 家畜是由真核细胞构成的多细胞生物，其细胞在形

态结构和生理功能上产生了分化，以完成各种生命活动。如能感受刺激传导冲动的神经细胞，繁衍后代的生殖细胞。

原核细胞：是指无典型细胞核的细胞。细胞遗传物质 DNA 散在分布于细胞内，无细胞核膜将 DNA 和细胞质分开。如支原体、细菌等。

真核细胞结构模式图

二、细胞的结构与功能

（一）细胞膜 (cell membrane) 又称质膜（ plasma membrane ），是围绕在细胞最外层，由脂质双分子层和镶嵌蛋白质组成的生物膜。 基本构成 液态镶嵌模型 ： ①膜蛋白与膜脂的流动； ②膜蛋白与膜脂分布的不对称。 功能 ①为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境； ②参与物质运输； ③ 提供细胞识别位点，完成细胞内外信息跨膜传递； ④参与免疫反应； ⑤介导细胞与细胞，细胞与基质之间的连接；

细胞膜结构示意图

（二）细胞质 (cytoplasm)

1. 基质 (matrix)

是指细胞质中的溶胶部分。均匀透明，具有一定的粘性。 组成：胞质溶胶 +细胞骨架及其附着在细胞骨架上的蛋白质。包括细胞骨架（微管、微丝、中间纤维）、核糖体、气体、水、无机离子、大分子物质等。 功能：①构成细胞质骨架，维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。②是细胞器存在与活动的场所。

细胞质基质基本结构

细胞骨架（微管、微丝、中间纤维）、核糖体、气体、水、无机离子、大分子物质

2. 细胞器 (organelle)

（ 1）线粒体（ mitochondrion)

为圆形或椭圆形小体，鞋底状，长 1.0-2.0um ，宽 0.5-1.0um 。是封闭的双层单位膜结构，内膜经折叠演化形成面积扩大并富有大量酶的结构。由外膜、内膜、嵴、间隙和基质构成。肝和心肌细胞含量丰富。

功能：完成氧化磷酸化。①氧化糖类、脂类和氨基酸，生成 CO2 和 H2O ； ② 将 ADP 磷酸化为 ATP ，为细胞生命活动提供直接能量；③与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。

线粒体电子图

（ 2）核糖体（ ribosome) 呈颗粒状，真核细胞核糖体，由大亚基（ 60S ）和小亚基（ 40S ）组成，约为 15nm×25nm 。其化学成分为rRNA 和蛋白质组成。一些核糖体位于细胞质粗面内质网之上，另一些核糖体则处于游离状态。生长旺盛的细胞含核糖体数量多，衰老细胞核糖体数量少。 功能：是合成蛋白质的细胞器，能够按照 mRNA 提供的信息将氨基酸精确连接合成多肽链。

（ 3）内质网（ endoplasmic eticulum ， ER ） 由封闭的内膜系统及其周围的腔形成的互相沟通的网状结构。位于核附近。 根据其形态，分为粗面内质网和滑面内质网。 粗面内质网（ rough endoplasmic eticulum ， rER）：内质网膜上附有核糖体。浆细胞中丰富。其主要功能是合成蛋白。 滑面内质网（ smooth endoplasmicreticulums ， sER）：内质网膜上无核糖体附着，胃腺壁细胞、睾丸间质细胞、骨骼肌细胞中丰富。主要合成脂类物质。此外，生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质细胞的 sER能合成类固醇激素； 肝细胞的 sER具有解毒功能；存在于肌细胞的sER 能储存钙离子。

内质网模式图

（ 4）高尔基体（ Golgi complex) 位于核附近。呈网状囊泡结构，由顺面网状结构、膜囊（朝向核面），中间膜囊，反面膜囊、网状结构（背离核面），囊泡（反面最外层）构成。分泌功能旺盛的细胞富含。 功能：①对蛋白质进行分类筛选并进行转运；②对蛋白质进行糖基化修饰；③蛋白质水解；④参与膜泡运输；⑤合成、分泌蛋白质。

高尔基体基本结构反面网状结构

反面膜囊

中间膜囊

顺面膜囊

顺面网状结构

（ 5）溶酶体（ lysosome ） 是由单层膜围饶形成的囊泡状细胞器，为圆形或卵圆形。含有许多种类的水解酶，酸性磷酸酶是其标志性酶。是一种异质性细胞器，即各种溶酶体大小、结构及其包含的酶不完全相同； 根据是否含酶作用底物，溶酶体分为初级溶酶体和次级溶酶体。 初级溶酶体（ primary lysosome ） ：呈球形，直径约25-50nm ，是新生的溶酶体。内容物均一，含有多种水解酶，但无酶作用底物。 次级溶酶体（ secondary lysosome ）：初级溶酶体与吞噬底物小泡形成的复合体。次级溶酶体内含有生物大分子物质、颗粒物质、线粒体以及细菌等，直径可达 0.8um 。 此外，根据消化物质来源的不同，溶酶体还可分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体和混合性溶酶体。自噬性溶酶体主要用来消化、清除细胞内的无用的生物大分子和不需要的细胞器；异噬性溶酶体主要用来消化细胞吞噬或胞饮的外源性异物；混合性溶酶体则能消化内源性和外源性底物。此外，溶酶体还能是细胞自行溶解。

（ 6）过氧化物酶体 (peroxisome) 又称微体 (microbody)，由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。是圆形或卵圆形小泡，直径 0.1-1.0um 。含多种酶，过氧化物酶是其标志性酶。肝、肾细胞丰富。

( 三）细胞核 呈球形或卵圆形，直径约为 5-10um ，通常位于细胞的中央，由核被膜、染色质、核仁及核骨架构成，是细胞遗传和代谢活动的中心。大多数真核细胞都有细胞核（成熟红细胞除外）。

1. 核被膜（ nuclear envelop) 是包在细胞核表面的界膜，由两层平行且不连续的单位膜构成。包括内层核膜、外层核膜、核周隙、核孔和核纤层。 内层核膜：面向核质的一层膜，表面光滑，无核糖体颗粒分布，与核纤层相连； 外层核膜：面向胞质的一层膜，有核糖体颗粒 ,与粗面内质网相连，相通，是内质网特化形成的区域； 核周间隙：内核膜与外核膜之间的透明状间隙。 核孔：是细胞核内膜与外膜相连，融合形成的环状开口。是细胞质与细胞核间物质交换及调控的重要结构。在核孔镶嵌的蛋白质称为核孔复合体，数量 3000-4000个 /细胞核。核孔复合体由胞质环、核质环、辐和栓组成。 核纤层：位于内层核膜的内表面，由核纤蛋白构成。核纤层与核内骨架一起构成核骨架。

核模式图

核孔模式图

2. 核仁（ nucleolus)

位于细胞核之内，呈球形小体，多是 1-2个。光镜下，为均质性结构。电镜下，可见其由纤维、颗粒、染色质及基质组成。蛋白质合成活跃的细胞，核仁大而明显，如胰腺腺泡细胞；反之，核仁不明显，如精子细胞。此外，核仁存在呈周期性变化，在细胞分裂末期，核仁逐渐形成，在细胞间期，有核仁存在，在细胞分裂期，核仁消失。其化学成分主要是蛋白质、 RNA 和 DNA 。其功能是合成 rRNA 和组装核糖体前体。

细胞核仁

3. 染色质与染色体（ 1）染色质 染色质是细胞间期核内着碱性染料的物质，由 DNA 、组蛋白、非组蛋白及少量 RNA 组成的线形复合结构，是细胞遗传物质所在。其结构单位是核小体。 核小体：是组成染色质的基本单位。每个核小体单位由 DNA超螺旋 + 组蛋白八聚体 +组蛋白 H1构成。两个相邻核小体间以 linkDNA 相连。 DNA 核小体 螺线管(在组蛋白 H1存在情况下，核小体盘绕而成螺线管状 ) 超螺线管（螺线管进一步盘绕） 染色单体 根据其形态，染色质可分为常染色质和异染色质。 常染色质：间期细胞核内染色质纤维折叠程度低，用碱性染料染色着色浅，多位于核中央，转录活跃。 异染色质：间期细胞核内染色质纤维折叠程度高，用碱性染料染色着色深，多位于核膜下，转录不活跃或不转录。

由 X- 射线晶体衍射 (2.8A) 所揭示的核小体三维结构（引自 K.Luger 等， 1997 ）

a 。通过 DNA 超螺旋中心轴所显示的核小体核心颗粒 8 个组蛋白分子的位置；b ．垂直与中心轴的角度所见到的核小体核心颗粒的盘状结构；

c ．半个核小体核心颗粒的示意模型，一圈 DNA 超螺旋（ 73bp ）和 4 种核心组蛋白分子，每种组蛋白由 3 个 α 螺旋和一个伸展的 N- 端尾部组成。

N- 端尾部有序排列，参与核小体之间的相互作用，以形成螺线管等高级结构

（ 2）染色体 是细胞在有丝分裂过程中由间期染色质浓缩而成 结构：分裂中期染色体由两条并列的染色单体通过着丝粒相连。包括着丝粒、着丝点、主缢痕等。 着丝粒：是两条染色单体相连处的中心颗粒； 着丝点：是着丝粒外侧与纺锤体微管相连的部位； 主缢痕：石着丝粒和着丝点所在的缢缩部位； 次缢痕：主缢痕之外的染色体细小部位； 随体：染色体末段的球性部分。

类型：根据着丝粒的位置，染色体分为中部着丝粒染色体、亚中部着丝粒染色体、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体。 数目：猪 38、水牛 48、黄牛 60 、马 64 、山羊 60 、绵羊 54 、兔 44 、鸡 78、鸭 80 、鸽 80 。

组型：染色体按着丝点位置、染色体臂长短、结构等特征进行分组编号，形成染色体核型。每种生物都具有稳定的核型。 单倍体：动物生殖细胞只有一组染色体，称～。 双倍体：体细胞有两组染色体，称～。 性染色体：与性别有关的一对染色体，称～ 。哺乳动物带有 XY 性染色体的为♂ (Y 染色体上带有雄性决定因子 SRY) ，带有 XX的为♀；禽类♂为 ZW，♀为 ZZ。 常染色体：体细胞中性染色体以外的染色体，称～。

人染色体核型图

4. 核基质与核骨架

核基质：是细胞核内除核被膜，核纤层、染色质和核仁以外的网络结构体系，由纤维蛋白构成；

核骨架：狭义的核骨架就是指核基质；广义的核骨架包括核基质、核纤层、染色体骨架及核孔复合体。其功能与 DNA复制、基因表达和染色体包装与组建关系密切。

三、细胞的增殖与分化

（一）细胞增殖（ cell proliferation) 1. 定义 是指细胞分裂和细胞生长，即细胞数量增多和细胞体积增大。 不同类型细胞其分裂能力不同，高度分化的终末细胞，完全丧失了分裂能力，如成熟的红细胞；神经细胞分裂能力很低，几乎见不到分裂相；干细胞则能持续分裂，自我更新，如造血干细胞等。 细胞分裂的方式有无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。

细胞分裂

2. 细胞周期（ cell cycle) 是指从一次细胞分裂开始，到下一次细胞分裂结束所需的时间。可分为 细胞分裂间期 ：① DNA 合成前期（ G1期）主要合成细胞生长所需要的各种蛋白质、糖类、脂质等，但不合成 DNA ；② DNA 合成期（ S期）进行 DNA复制，组蛋白合成， DNA 与组蛋白结合形成核小体；③ DNA 合成后期（ G2期）： DNA复制完成，由 2n转变为 4n。合成 RNA 、蛋白质和纺锤体，为细胞分裂作准备。 细胞分裂期 细胞进行有丝分裂或减数分裂。包括：①前期，细胞核膨大，核膜、核仁解体，染色质变为染色体；②中期，中心粒移向两极，纺锤体形成；③后期，染色体分开移向两极；④末期，细胞分裂为两个子细胞 G0 期：暂时离开细胞周期，停止细胞分裂和细胞分化的细胞。

（二）细胞分化（ cell differatiation) 1. 定义 是指细胞在分裂过程中形成具有稳定特征的不同类型细胞群的过程。 2. 分化的实质 （ 1）是基因在时间上和空间上进行有序性表达的结果。 （ 2）特异性蛋白质在时间和空间上表达的结果。 3. 分化的意义 （ 1）是组织器官形成的基础； （ 2）组织器官的再生：细胞组织受到损伤后，机体其它细胞分化增生形成该组织的过程。高等动物再生力最弱。 细胞转分化：一种类型的分化细胞转变成另一种类型分化细胞的过程，称为转分化。 细胞去分化：已经分化的细胞经过诱导和处理具有未分化细胞性质的过程。 细胞全能性：细胞具有的发育和形成生物个体所有组织器官的能力，称为细胞的全能性。 细胞多能性：细胞具有够分化形成两种或两种以上组织的能力，称为细胞多能性。

四、细胞的衰老与死亡（一）细胞衰老 1. 定义 是细胞分裂增殖能力以及分化能力退化的现象。 2. 衰老的表现： （ 1）膜内折，染色质固缩，结构不清； （ 2）内质网，线粒体等细胞器数量减少； （ 3）色素等沉积，致密体形成； （ 4）水分、酶含量减少，蛋白质合成速率降低。（二）细胞死亡 1. 定义 是细胞生命现象不可逆终止。 细胞死亡包括两种形式：细胞坏死和细胞凋亡 细胞坏死：由于局部缺血、物理性或化学性损伤、生物侵袭等引起的细胞死亡。细胞变形，膜通透性增强，核肿胀，细胞器肿胀，溶酶体破裂，最终细胞裂解。 细胞凋亡：由基因决定的细胞自动结束生命活动的过程。细胞表面微绒毛消失，细胞间接触脱离；染色质固缩，核糖体脱落，内质网囊腔膨胀；染色质断裂，与细胞器和细胞膜一起形成刁亡小体。