普通动物学-第2章第1节学习课程-细胞的结构
院校：郑州轻工业学院继续教育学院
发布时间：2019-11-08 15:02:34
2.1.3 细胞的结构
细胞是一团原生质(protoplasm),由它分化出细胞膜、细胞核、细胞质和各种细胞器等(图2-4).原生质这个概念一直在沿用着，有人认为从分子水平看，原生质这个名称是笼统的、不明确的。
2.1.3.1 细胞膜或质膜( cell membrane或plasma membrane, plasmolemma)
细胞膜包围在细胞的表面，为极薄的膜。一般在光学显微镜下看不见。不过，在显微解剖镜下，如用微针轻轻地压细胞的表面，可见细胞有明显的皱纹。如果把不能透过细胞膜的染料用微吸管注入细胞，结果细胞就变得有颜色，而且只限在质膜以内。用电子显微镜观察，大部分细胞膜为3层(内外两层为致密层，中间夹着不太致密的一层),称为单位膜( unit membrane) ,厚度一般为5-10 nm,主要由蛋白质和脂质构成。一般认为两层致密层相当于蛋白质成分，中间的一层由两层磷脂分子所组成（不同种膜的脂质和蛋白质的化学组成不同），蛋白质排列很不规则，在磷脂双分子层的内外表面，并以不同的深度伸进脂质双分子层中，有的从膜内伸到膜外（图2-5）。对膜的分子结构存在着不同的看法。20世纪70年代以来，不少科学家用各种物理化学新技术研究膜的结构，提出膜不是静止的，而是动态的结构。主要认为质膜是由连续的脂质双分子层和球形蛋白分子构成的流体。由于膜脂具有流动性，所以质膜也有流动性。现在对膜的分子结构已有较为一致的看法（图2-5）。细胞膜有维持细胞内环境恒定的作用，通过细胞膜有选择地从周围环境吸收养分，并将代谢产物排出细胞外。现在已有大量实验证据说明，细胞膜上的各种蛋白质，特别是酶，对多种物质出入细胞起着关键性作用。同时细胞膜还有信息传递、代谢调控、细胞识别与免疫等作用。正确认识细胞膜的结构与机能，对深入了解有关人和动物的一些生理机能的作用机制、对控制动物和医学实践都有重要意义。
2.1.3.2细胞质（cyloplasm)
在细胞膜以内、细胞核以外的部分为细胞质。用光学显微镜观察活的细胞（如成纤维细胞），可见细胞质呈半透明、均质的状态，黏滞性较低。若用微针刺细胞膜时感到有阻力。但穿过细胞膜到细胞质中则不感到有阻力，微针能自由活动。在细胞质中还可见不同大小的折光颗粒，这是细胞器和内含物等。细胞器（organelle)又称“细胞器官”，简称“胞器”，是细胞生命活动所不可缺少的，具有一定的形态结构和功能。内含物（inclusions)是细胞代谢的产物或是进人细胞的外来物，不具代谢活性。除去细胞器和内含物，剩下的均质、半透明的似无什么结构的胶体物质，称为基本细胞质或细胞质基质（fundamental or basie or gound
eloplasn 或eloplasmie mstrix)。虽然它在光学最微镜下看来设什么结构，但在电子显微镜下却呈现出很复杂的内膜系统，即内质网。因此，细胞质基质的概念受电子显微镜检的影响很大，不过有条件的理解，基质的含义仍然不变，即在细胞中除了可见的结构外，均质透明的部分为基质。在细胞质中包含下列各重要的细胞器：
（1）内质网（endoplasmic reticulum，ER）首次在电子显微镜下发现这种膜系统是在细胞的内质中（K.R.Porter和A.D.Claude，1945），因此称为内质网（图2-4B）。
它是由膜形成的一些小管、小囊和膜层（扁平的囊）构成的。普遍存在于动植物细胞中（哺乳动物的红细胞除外），形状差异较大，在不同类的细胞中，其形状、排列、数量、分布不同，即使在同种细胞，不同发育时期也不同。但在各类型的成熟细胞内，内质网有一定的形态特征。根据内质网形态的不同可分为几种，主要的是糙面或颗粒型（rough ER或granularER）及光面或无颗粒型（smooth ER或agranularER）。糙面内质网的主要特点，是在内质网膜的外面附有颗粒，这些颗粒称为核糖核蛋白体（ribosome)或称核糖体，常简称为核蛋白体。核蛋白体由两个亚单位构成，它们相互吻合构成直径约20nm的完整单位。核蛋白体含有丰富的核糖核酸和蛋白质，是蛋白质合成的主要部位。这种类型的内质网常呈扁平囊状，有时也膨大成网内池（cisterma)。光面内质网的特点是膜上无颗粒，膜系常呈管状，小管彼此连接成网。
这两种内质网可认为是一个系统，因为它们在一个细胞内常是彼此连接的，而且糙面内质网又与核膜相连。糙面内质网不仅能在其核蛋白体上合成蛋白质，而且也参与蛋白质的修饰、加工和运输。光面内质网与脂质物质的合成、糖原和其他糖类的代谢有关，也参与细胞内的物质运输。整个内质网提供了大量的膜表面，有利于酶的分布和细胞的生命活动。
（2）高尔基器（Golgi apparatus）或称高尔基体（Golgi body）、
高尔基复合体（Golgicomplex)。用一定的固定、染色技术处理高等动物的细胞，高尔基器呈现网状结构，大多数无脊椎动物则呈现分散的圆形或凹盘形结构。但在电子显微镜下观察，高尔基器也是一种膜结构（图2-4B，图2-6）。它是由一些表面光滑的大扁囊和小囊构成的。几个大扁囊平行重叠在一起，小囊分散于大扁囊的周围。高尔基器参与细胞分泌过程，将内质网核蛋白体上合成的多种蛋白质进行加工、分类和包装，或再加上高尔基器合成的糖类物质形成糖蛋白转运出细胞，供细胞外使用,同时也将加工分类后的蛋白质及由内质网合成的一部分脂质 加工后,按类分送到细胞的特定部位。高尔基器也进行糖的生物合成。
(3)溶酶体(lyosome)这种细胞器 是1955年才发现的，
应用生化和电子显微镜技术的研究已经证明，溶酶体是一些颗粒状结构(图2-4B)，大小一般在0.25 ~0.8 μm之间，实际界于光学显微镜的分辨范围。表面围有一单层膜(一个单位膜)，其大小、形态有很大变化。其中含有多种水解酶，因此称为溶酶体，就是能消化或溶解物质的小体。目前已鉴定出60多种水解酶，特征性的酶是酸性磷酸酶。这些酶能把一些大分子(如蛋白质、核酸、多糖、脂质等大分子)分解为较小的分子,供细胞内的物质合成或供线粒体的氧化需要。溶酶体主要有溶液解和消化的作用。它对排除生活机体内的死亡细胞、排除异物保护机体，以及胚胎形成和发育都有重要作用。对病理研究也有重要意义。比如当细胞突然缺乏氧气或受某种毒素作用时,溶酶体膜可在细胞内破裂，释放出酶，消化了细胞本身,同时也向细胞外扩散损伤其他结构。又如过量的维生素A可使溶酶体膜破裂，造成自发性骨折等。根据上述对溶酶体作用的了解,可以考虑以药物来控制溶酶体膜的破裂。比如对溶酶体膜有稳定作用的药物，可在临危条件下，用来保护细胞;或对膜有特异性削弱作用的药物，可以用来清除不需要的甚至是对机体有害的细胞( 如癌细胞等)。已制成人工溶酶体，它在试管中的作用与在机体内的作用相同。
(4)线粒体(mitochondrium) 线粒体是- - 些线状、小杆状或颗粒状的结构(图2-4)。
在活细胞中可用詹纳斯绿(Janus green)染成蓝绿色。在电子显微镜下观察,线粒体表面是由双层膜构成的。内膜向内形成- - 些隔，称为线粒体嵴(cristae)。 在线粒体内有丰富的酶系统线粒体是细胞的呼吸中心，它是生物有机体借氧化作用产生能量的--个主要机构，它能将营养物质(如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等)氧化产生能量, 储存在ATP (腺苷三磷酸)的高能磷酸键上，供给细胞其他生理活动的需要，因此有人说线粒体是细胞的“动力工厂”。根据对线粒体功能的了解，近些年来试验用“线粒体互补法”进行育种工作，即将两个亲本的线粒体从细胞中分离出来并加以混合，如果测出混合后呼吸率比两亲本的都高，证明杂交后代的杂种优势强，应用这种育种方法，能增强育种工作的预见性，缩短育种年限。
(5)中心粒(centriole)这种细胞器的位置是固定的，具有极性的结构。
在间期细胞中，经固定、染色后所显示的中心粒仅仅是- -或两个小颗粒(图2 -4)。而在电子显微镜下观察，中心粒是-一个柱状体，长度为0.3~0.5μm， 直径约为0. 15 μm，它是由9组小管状的亚单位组成的，每个亚单位一般由3个微管构成。这些管的排列方向与柱状体的纵轴平行。中心粒通常是成对存在，两个中心粒的位置常成直角。中心粒在有丝分裂时有重要作用。在细胞质内除上述结构外，还有微丝(microfilament) 和微管( micotubule)等结构，它们的主要机能不只是对细胞起骨架支持作用，以维持细胞的形状，如在红细胞微管成束平行排列于盘形细胞的周缘，又如上皮细胞微绒毛中的微丝;它们也参加细胞的运动，如有丝分裂的纺锤丝，以及纤毛、鞭毛的微管。此外，细胞质内还有各种内含物，如糖原、脂肪、结晶、色素等。
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