动物细胞的结构

根据高一生物必修一整理，下图为动物细胞的结构相关知识总结，动物细胞的结构有细胞膜、细胞质、细胞器、细胞核;它们的主要作用是控制细胞的进出、进行物质转换、生命活动的主要场所、控制细胞的生命活动。

动物细胞的结构

• 结构
  • 细胞膜
    • 结构
      • （支架）磷脂双分子层
        • 是运动的
      • （嵌有）蛋白质
        • 是运动的
    • 功能
      • 选择透过性（半透膜）
        • 限制大分子通过
          • eg.蛋白质
        • 允许小分子通过
          • eg.水和乙醇
  • 细胞核
    • 核膜
      • 具有核孔
        • 允许大分子通过
          • eg.mRNA
        • 核膜上有许多孔，称为核孔，是由内、外层的单位膜融合而成的，直径约50nm，它们约占哺乳动物细胞核总表面积的10%。
      • 由双层膜构成
      • 核膜对控制核内外物质的出入，维持核内环境的恒定有重要作用
    • 核仁
      • 核仁是由核仁丝、颗粒和基质构成的，核仁丝与颗粒是由核糖核酸和蛋白质结合而成的，基质主要由蛋白质组成。没有界膜包围核仁
      • 功能
        • 核基质中进行很多代谢过程，提供戊糖、能量和酶等
        • 核仁的主要机能是合成核蛋白体RNA（rRNA）、并能组合成核蛋白体亚单位的前体颗粒
    • 染色体
      • 蛋白质
      • DNA
        • 是遗传物质
      • 间期染色体结构疏松，称为染色质
        • 染色质是一种嗜碱性的物质，能用碱性染料染色，因而得名
        • 染色质主要由DNA和组蛋白结合而成的丝状结构——染色质丝
        • 染色质丝在间期核内是分散的，因此在光学显微镜下一般看不见丝状结构。在细胞分裂时，由于染色质丝螺旋化，盘绕折叠，形成明显可见的染色体
    • 经固定、染色后，一般可分辨出核膜、核仁、核基质（或称核骨架）和染色质
    • 细胞核的机能是保存遗传物质，控制生化合成和细胞代谢，决定细胞或机体的性状表现，把遗传物质从细胞（或个体）一代一代传下去
  • 细胞质
    • 细胞核控制细胞质；细胞质对细胞的分化、发育和遗传也有重要的作用
    • 定义:在细胞膜以内，细胞核以外的物质叫细胞质
    • 子主题
    • 细胞器
      • 线粒体
        • 有氧呼吸
          • 生成
            • DNA
              • 脱氧核糖核酸
              • DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子
              • DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物
              • 脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）
              • 每一种脱氧核糖核苷酸由三个部分所组成：一分子含氮碱基+一分子五碳糖（脱氧核糖）+一分子磷酸根
              • 双螺旋结构
            • RNA
              • 核糖核酸
              • 核糖核酸（RNA）是一类由核糖核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键聚合而成的线性大分子
              • 类似于DNA一样，RNA也是由核苷酸构成，但与DNA不同，RNA在自然界中的存在方式是以单链折叠的形式存在，而不是成对的双链
              • 在细胞生物中，信使RNA（mRNA）为遗传讯息的传递者，它能够指导蛋白质的合成（利用用鸟嘌呤、尿嘧啶、腺嘌呤和胞嘧啶进行编码和表达，四种碱基分别记作G、U、A和C）。
            • ATP
              • 经过水解酶变成ADP
              • 三磷酸腺苷由1分子腺嘌呤，1分子核糖和3分子磷酸基团组成，是一种不稳定的化合物。ATP水解时能释放出较高能量，是生物体内的通用能量货币。
              • ATP分子式C10H16N5O13P3，分子简式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三个（英文的triple的开头字母T），P代表磷酸基团，“-”表示普通的磷酸键，“~”代表高能磷酸键
              • ATP在ATP水解酶的作用下水解成ADP+Pi（游离磷酸基团）+能量。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.5 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。当然也可以直接水解为AMP+PPi (焦磷酸)，释放出更多的能量
              • ATP + H2O → ADP + Pi ΔG° = −30.5 kJ/mol ATP + H2O → AMP + PPi ΔG° = −45.6 kJ/mol
              • ATP发生水解时，释放出的能量在细胞中就会被利用例如肌肉收缩、神经细胞的活动以及大分子的主动运输等
              • DNA的复制和转录、磷酸化修饰和蛋白质合成中的氨基酸活化等等都有ATP的参与
              • 功能
                • 细胞内信号传递
                • DNA和RNA的合成
                • 蛋白质合成中的氨基酸活化
                • 细胞外信号和神经传递
        • 双层膜结构，内膜向内形成一些隔，称为线粒体嵴
        • 线粒体是细胞呼吸的中心
        • 它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构
        • 在线粒体内有丰富的酶系统
        • 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”
      • 核糖体 （附在内质网膜外面）
        • 合成蛋白质
      • 内质网 （内膜系统）
        • 粗面内质网
          • 有核糖体
        • 滑面内质网
          • 无核糖体
      • 高尔基体
        • 加工分泌物
      • 中心体
        • 参与有丝分裂
        • 在电子显微镜下观察，中心粒是一个柱状体，长度约为0.3μm～0.5μm，直径约为0.15μm，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，2个中心粒的位置常成直角
        • 功能
          • 在细胞质内除上述结构外，还有微丝（microfilament）和微管（microtubule）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
          • 它们也参加细胞的运动
      • 溶酶体
        • 含有水解酶
        • 结构:溶酶体是一些颗粒状结构，大小一般在0.25μm～0.8μm之间，实际界于光学显微镜的分辨范围
        • 特征性的酶是酸性磷酸酶
        • 功能
          • 这些酶能把一些大分子（如蛋白质、核酸、多糖、脂类等大分子）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
    • 细胞质基质
      • 在细胞中除了可见的结构外，均质透明的部分为基质
      • 参与蛋白质的合成、加工、运输、选择性降解。
    • 细胞质内还有各种内含物，如糖原、脂类、结晶、色素等
      • 糖类
        • 又称碳水化合物，是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称，一般由碳、氢与氧三种元素所组成，广布于自然界
        • 分类
          • 数量
            • 单糖
              • 五碳糖
              • 六碳糖
              • 葡萄糖
            • 多糖（四糖，五糖，复合糖）
              • 植物
                • 纤维素
                • 淀粉
              • 动物
                • 糖原
            • 二糖
              • 蔗糖（不是还原糖，不能用斐林试剂检测），麦芽糖，乳糖
        • 在生活上扮演着很重要的角色，像多糖可以被拿来当作储存养分的物质（如淀粉和糖原）或当作动物外骨骼和植物细胞的细胞壁（如：甲壳素和纤维素）；另外像是为五碳醛糖的核糖是构成各种辅因子不可或缺的物质（如ATP、FAD和NAD）也是一些遗传物质分子的骨干（如RNA）
        • 糖类的众多衍生物同时也与免疫系统、受精、预防疾病、血液凝固和生长等有极大的关联。在食品科学和其他非正式的场合中，碳水化合物通常指富有淀粉（如谷物、面包或面食）或简单的糖类的食物（如食糖）
      • 脂质
        • 脂类是一种不溶于水而能被乙醚、 氯仿、苯等非极性有机溶剂抽提出的化合物，主要包括脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物
        • 分类
          • 脂肪
          • 固醇
            • 胆固醇
            • 性激素
            • 维生素D
          • 磷脂
        • 功能
          • 脂肪：细胞代谢所需能量的主要储存形式。
          • 类脂中的磷脂：是构成生物膜的重要物质。
          • 固醇：在细胞的营养、调节、和代谢中具有重要作用。
        • 元素组成：主要由C、H、O组成（C/H比例高于糖类），有些还含N、P
        • 脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。 （在实验中用50%酒精洗去浮色→显微镜观察→橘黄色脂肪颗粒）
• 动物细胞
  • 真核细胞
    • 定义:真核细胞（eukaryotic cell）指含有真核（被核膜包围的核）的细胞。其染色体数在一个以上，能进行有丝分裂。还能进行原生质流动和变形运动。而光合作用和氧化磷酸化作用则分别由叶绿体和线粒体进行。除细菌和蓝藻植物的细胞以外，所有的动物细胞以及植物细胞都属于真核细胞。由真核细胞构成的生物称为真核生物。
    • 结构:细胞膜，细胞质（包括各种细胞器），以核膜为界限的细胞核
    • 功能
      • 能够利用能量和转变能量，以维持细胞的各种生命活动
      • 具有生物合成的能力，能把小分子的简单物质合成大分子的复杂物质
      • 具有自我复制和分裂繁殖的能力
      • 协调细胞机体整体生命的能力
    • 种类:植物，动物，真菌
  • 成熟红细胞
    • 血细胞
      • 血小板
      • 白细胞
  • 细胞
    • 细胞学说
      • 内容
        • 1、细胞是一个有机体
        • 2、细胞是一个相对独立的单位
        • 3、新细胞可以从老细胞中产生
      • 意义
        • 1、揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性,使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础.
        • 2、细胞学说的建立标志着生物学的研究进入到细胞水平,极大地促进了生物学的研究进程.
      • 最初由德国植物学家施莱登（M. Schleiden）和德国动物学家施万(T. Schwann)提出的学说。认为一切生物都由细胞组成，细胞是生命的结构单位，细胞只能由细胞分裂而来。 细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。这一学说的建立推动了生物学的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。恩格斯曾把细胞学说誉为 19 世纪最重大的发现之一
    • 生态系统
      • 细胞
      • 组织
      • 器官
      • 系统
      • 个体
        • 病毒
          • 病毒没有细胞结构
          • 动物病毒
          • 植物病毒
          • 除病毒外，细胞是一切生物体结构和功能的基本单位
      • 种群
        • 同种生物所有个体
      • 群落
        • 同一区域所有个体
      • 生态系统
        • 生物群落+无机环境
        • 最大的生态系统是地球
        • 系统
          • 若干部分相互联系、相互作用，形成的具有某些功能的整体。
        • 生命系统
      • 生物圈
    • 分类
      • 单细胞生物
        • eg.草履虫
      • 多细胞生物
      • 动物细胞
        • 没有细胞壁
      • 植物细胞
        • 洋葱上皮细胞
        • 有细胞壁
        • 质壁分离
          • 植物细胞由于液泡失水而使原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离
          • 过程
            • 当外界溶液的浓度比细胞液的浓度高时，细胞液的水分就会穿过原生质层向细胞外渗出，液泡的体积缩小，由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质体的伸缩性较大，所以在细胞壁停止收缩后，原生质体继续收缩，这样细胞膜与细胞壁就会逐渐分开，原生质体与细胞壁之间的空隙里就充满了外界浓度较高的溶液
            • 如果把发生了质壁分离现象的细胞再浸入浓度很低的溶液或清水中，外面的水就进入细胞，液泡变大，整个原生质层又慢慢恢复到原来的状态，这种现象叫做质壁分离复原。
          • 条件
            • 活的成熟的植物细胞
            • 有半透膜
            • 外界浓度高于细胞内液
            • 细胞膜的通透性正常
  • 流动镶嵌模型
    • 流动镶嵌模型：是膜结构的一种假说模型
    • 流动镶嵌模型模型认为：细胞膜结构是由液态的脂类双分子层中镶嵌可以移动的球形蛋白质而形成的
    • 特点
      • 结构
        • 膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向移动；
        • 膜蛋白分布的不对称性，蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌入或横跨脂双分子层
      • 功能
        • 选择透过性
• DNA与RNA的区别
  • 与双链DNA不同，RNA是单链分子[1]并由短得多的核苷酸链组成
  • DNA中的戊糖为脱氧核糖，而RNA中的戊糖为核糖。[3]其区别在于，脱氧核糖的2位碳上连接的是氢原子，而核糖的2位碳上连接的是羟基）。2位碳上的羟基降低了RNA的稳定性，使得RNA更易被水解
  • 在DNA中，与腺嘌呤（A）互补的含氮碱基是胸腺嘧啶（T），而在RNA中，与腺嘌呤（A）互补的含氮碱基是尿嘧啶（U），它比胸腺嘧啶少了一个甲基
• 异养型生物
  • 消费者：1.动物 2.某些植物（菟丝子） 分解者：1.腐生生物、真菌 2.某些动物（蚯蚓、蜣螂）
  • 异养型是生物新陈代谢中三大种类之一，它指的是不能自身合成有机物，而是靠氧化分解现成的有机物和氧化现成的有机物所释放的能量来维持自身生命活动需要的新陈代谢类型。
  • 异养型生物利用有机物的形式
    • 有机物彻底的分解为二氧化碳和水，同时释放大量的能量
    • 将有机物分解为不彻底的氧化产物乳酸或酒精和二氧化碳
  • 自然界中的异养型生物主要包括
    • 消费者
    • 分解者
  • 特征：不能自己制造有机物，只能靠从外界摄取现成的有机物来维持自己的生存，否则这个生物体就难以生存
• 原核细胞与真核细胞的根本区别: 有无以核膜为界限的细胞核
  • 子主题真核生物的细胞核内的DNA与蛋白质结合,构成染色质/染色体；原核生物的DNA呈裸露的环状，一般不与蛋白质结合
    • 真核生物的基因存在于细胞核、线粒体和叶绿体内；原核生物的基因主要位于拟核和质粒
      • 真核生物有多种细胞器和复杂的膜系统；原核生物只有一种细胞器——核糖体
• 原核生物
  • 原核生物是指一类细胞核无核膜包裹，只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物
  • 原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质，虽然没有核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有一个环状DNA分子，位于无明显边界的区域，这个区域叫拟核
  • 细胞壁不含纤维素，主要成分是肽聚糖，细胞器只有核糖体
  • 种类
    • 细菌
    • 蓝藻
      • 不含叶绿体，但含叶绿素
      • 蓝细菌能进行光合作用并且放氧
        • 自养型生物
          • 自养型指的是绝大多数绿色植物和少数种类的细菌以光能或化学能为能量的来源，以环境中的二氧化碳为碳源，来合成有机物，并且储存能量的新陈代谢类型
          • 分类
            • 光能自养型
              • 光能自养型指的是利用光能将大气中的二氧化碳和土壤中的水合成有机物的自养型
            • 化能自养型
              • 化能自养型指的是利用把氨氧化成硝酸根离子释放的能量来把大气中的二氧化碳和土壤中的水合成有机物的自养型
          • 特征:不需要消耗现成的有机物，而可以自身合成有机物供自己的生命活动需要。同时为消费者（不能自身合成有机物，只能靠消耗现成的有机物来维持自身的生命法活动需要的生物）和分解者（靠分解有机物来维持自身生命活动的需要的生物）提供大量的有机物
          • 以自养型为新陈代谢方式的生物包含绝大多数植物和部分细菌（细菌主要指硝化细菌）
          • 绿色植物
          • 光合细菌，蓝藻
          • 化能合成生物（硝化细菌，硫化菌）
      • 有的蓝细菌在受氮、磷等元素污染后引起富营养化的海水“赤潮”和湖泊的“水华”，给渔业和养殖业带来严重危害
      • 蓝藻包括蓝球藻、颤藻、念珠藻、发菜
      • 繁殖方式
        • 营养繁殖，包括细胞直接分裂（即裂殖）、群体破裂和丝状体产生藻殖段等几种方法
        • 某些蓝藻可产生内生孢子或外生孢子等，以进行无性生殖。孢子无鞭毛。
    • 支原体
    • 衣原体
    • 放线菌
    • 立克次氏体
    • 草履虫等