第一篇 人体组成的结构基础 人体是一个复杂的有机体，构成人体的基本单位是细胞。形态、结构和功能相似的细胞与细胞间质共同构成组织；几种不同的组织共同构成具有一定形态结构并执行特定的生理机能 的器官；若干功能密切联系的器官构成系统。人体就是由八大系统加上感觉器官在神经和神经—体液的调节下，共同完成统一的生理功能，从而实现内、外环境的协调和统一 。本篇主要介绍细胞和组织。 第一章 细胞与细胞间质 【基本内容】 第一节 细 胞 一、细胞的形态 细胞是人体组成的最基本的形态结构和机能单位，它是生命进化过程中的产物。它具有新 陈代谢、生长、繁殖、衰老、死亡等生命特征。 人体内细胞的形状是多种多样的，有球状、多面体、扁平状、柱状、星形等。 这些形态不同的细胞一般都与它们所处的环境和功能相适应。例如：分布在器官表面的多与 外界环境相接触的上皮细胞呈多边形、扁平形；具有收缩功能的肌细胞为细长圆柱形；具有 携带氧气的红细胞呈双凹圆盘形，且无核，这与它携带氧气的功能以及适应扩大携氧面积，同时减少自身对氧的消耗量等功能有关；接受刺激并传导冲动的神经细胞具有长短不一的许多突起；具有游走和吞噬能力的中性粒细胞为圆球形等。图１-１细胞的各种形态 细胞的大小差别很大，如人体最小的小脑颗粒细胞直径仅４μ，卵细胞比较大，直径 达200μ以上，脊髓前角运动神经细胞的轴突可长达１m以上。 二、细胞的结构 细胞的形态和大小虽然千差万别，但都有着共同的结构和相似的机能。细胞一般都是 由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。 （一）细胞膜 细胞膜又称原生质膜或质膜，它是包在细胞表面的一层极薄的膜。因其厚度低于光学显微镜的分辨率，所以在光镜下难以分辨，但在显微解剖镜下，如用微针轻压细胞的表面 ，可见细胞有明显的皱纹。在电子显微镜下，通常可见细胞膜为内、外有两层深色暗带，中间有一层透明亮带的三层结构。暗带是电子密度较高的区域，亮带是电子密度较低的区域。这三层结构的膜与细胞内的其他膜结构相同，这种膜统称为单位膜或生物膜。 细胞膜的主要化学成分有脂类、蛋白质和少量的糖类，还有水、无机盐和金属离子等。关于膜的结构，从本世纪开始直至现在，先后提出很多假说和模型。首先应提到的是单位膜模型，即细胞膜是由脂类双分子层内外两侧各覆盖一层蛋白质所组成的“三夹板”式结构。在电镜下，可观察到细胞膜的结构为：内、外有两暗层，中间有一明层隔开。60年代，由于一系列新技术的应用，发现脂类双分子层中心部分也有蛋白质颗粒等问题，于是就对单位膜 模型进行修正，提出流动镶嵌模型。这一模型认为：膜脂分子与膜蛋白分子相结合，构成膜 的主体。脂质分子可分为头部和尾部，亲水性的头部分别朝向膜的内、外表面，疏水性的尾 部互相对立指向膜的内部。脂质分子经与膜表面垂直的方向平行排列，组成了脂质双分子层 。蛋白质分子附着或嵌入脂质双分子层。附着于脂质双分子层内外表面的蛋白质分子，称为 外在蛋白质；部分嵌入、全部嵌入或穿越脂质双分子层的蛋白质分子称为内在蛋白质。糖类 分子位于膜的外表面，有的与蛋白质分子结合为糖蛋白，有的与脂类分子结合为糖脂，成为 细胞膜的组成部分。膜中的蛋白质分子和脂类分子均能在一定范围内作侧向移动和转动（图１-２）。这一模型说明细胞膜不是静态的，而具有一定流动性。细胞膜的这一结构模型， 能 较好地解释细胞各种生理功能的完成，因此，普遍地被大家所接受。当然，它还有不足之处 ，目前仍不断有新的模型提出。 图１－２ 细胞膜分子结构模式图 细胞膜的主要功能是保持细胞的完整性，保护细胞内物质，维持细胞内环境的稳定；具有选择通透性，能够限定性地让某些物质进入或排出细胞，使细胞能够在多变的环境中维持细胞内部结构和机能的稳定性，保持新陈代谢活动的正常进行。此外，细胞膜还有信息 传递、代谢调控、细胞识别与免疫等作用，如细胞膜中的一些嵌入蛋白（膜受体）与某些化 学物质（如激素、神经递质或某些药物）结合后即被激活，发生构型改变引起细胞内一系列 酶的变化，以控制和调节细胞的代谢和生理活动。 （二） 细胞质 细胞质是位于细胞膜与细胞核之间的全部物质。在光学显微镜下观察活细胞，可见细胞 质是一种半透明、并时刻流动的胶状物质，其中一些大小不等的折光颗粒是细胞器和内含物 ，除此以外的物质为细胞质基质。在电子显微镜下，细胞质则呈很复杂的结构，但其基本组 成包括基质、细胞器和内含物。 １ 基质：基质是细胞质的液态部分，为均匀透明而无结构的物质。其化学成分比较复杂，由蛋白质、脂类、糖类、RNA、水、无机盐和一些吸收物质组成。其中含有大量的酶，所有中间代谢大部分是在基质中进行的。细胞器和内含物等都悬浮于基质之中。 图１－３ 细胞超微结构模式图 ２ 细胞器：细胞器是具有一定的形态特点与特定功能的结构，包括：线粒体、核糖体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体、微管与微丝、中心体等。 （１）线粒体：线粒体在光镜下，一般呈线状和粒状小体，其大小不一，直径一般为０.５μ，长约２－４µ。在电镜下，线粒体多由内外两层膜包围而成，外膜平滑，内膜向内折叠形成线粒体嵴，将线粒体分为内、外两室。嵴的数量多少与细胞氧化代谢机能有关，一般氧 化代谢强的细胞（如心肌细胞）嵴较多。嵴的内表面规则地排列着一层颗粒，球形的头部以 短柄连接于内膜上，现已证实为AＴP酶复合体，其球形头部为AＴP酶。内、外膜之间的腔隙 称 外室，线粒体嵴之间的腔隙称内室，内室充满液态的线粒体基质，内含多种酶系统，参与细 胞内物质氧化和形成AＴP。 图１－４ 线粒体结构模式图 线粒体是细胞呼吸作用的中心。在细胞质基质内，糖和脂肪等物质经酵解作用产生的丙酮酸和脂肪酸进入线粒体内，在有关酶的催化下彻底氧化并释放能量。在AＴP酶的作用下，释放出的能量以高能磷酸键的形式贮存于AＴP中，AＴP携带着高能磷酸键出线粒体，释放能量，以供细胞进行各种生理活动的需要。因此线粒体被认为是细胞内的供能中心或细胞的 “供能站”。 图１－５ 多聚核糖体模式图 人体细胞中除血液中的红细胞外都有线粒体。线粒体的形态、大小及数量，均因细胞的种类、功能状态以及生活条件不同而不同。例如生理功能强的肌细胞和脊髓前角运动神经细胞线粒体数量增多、体积增大，增强了形成AＴP的能力；外界条件也会引起线粒体结构的变化， 如体育锻炼可引起骨骼肌细胞的线粒体发生变化。据研究证明，耐力训练如长跑等使肌纤维的线粒体数量增多，体积增大，以增强形成AＴP的能力，满足机体耗能的需要，适度的体育训练会达到增强体质的目的；但动物实验又证明，过度训练能引起线粒体发生变性，因而 过度训练则会影响身体的健康。在机体的发育和分化过程中，同一类细胞在不同生理条件下 ，如细胞病变过程中或受到电离辐射后等，脾脏、胸腺、肝脏等细胞线粒体的结构都会发生明显变化。研究证明，人类原发性肝癌线粒体嵴的数目显著减少，多发性肌炎病人的骨骼 肌线粒体含有一种特殊类结晶结构等。 （２）核糖体：又称核糖核蛋白体，在电镜下由呈椭圆形颗粒，由大小两个亚基结合而成，其化学结构由核糖核酸和蛋白质组成。核糖体有两种存在形式：一种是游 离于细胞质基质内的游离核糖体，它主要合成细胞自身需要的一种蛋白，即结构蛋白；另一 种是附着于内质网表面的结合核糖体，它主要合成分泌蛋白。 核糖体是蛋白质合成的中心场所。多个核糖体由一条信使RNA（mRNA）串连形成多聚核糖体，只有被（mRNA）串连的多聚核糖体才具有合成蛋白质的活性。可以说，在细胞的蛋白质“工厂”里的一条装配线上，核糖体犹如一台台机器一样，它们沿着这条装配线向前移动，最后每个核糖体制造一个完整的产物—蛋白质。 （３）内质网：内质网是由膜围成的管状、泡状和扁平囊互相连通而成的网状结构。这些内膜管道系统互相沟通，并与细胞膜、核膜连接。根据内质网的不同形态,可分为粗面型内质网和滑面型内质网。粗面型内质网的主要特征是内质网膜的外面附有核糖体颗粒，此核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。粗面型内质网亦是细胞内物质运输的通道；滑面型内质网的主要特征是内质网的外面无核蛋白体颗粒。滑面型内质网其功能复杂多样，主要功能是合成磷脂和胆固醇，此外对离子有调节作用。如骨骼肌和心肌细胞有大量的滑面型内质网，他提取和释放Ca２+并参与肌纤维的收缩活动。 图１－６粗面内质网立体结构模式图 内质网有两种功能，其一是对细胞的支持作用；其二是细胞内的循环系统，使细胞基质与膜内腔之间进行物质交换，而且还可以将细胞内的合成物质运输到细胞外。图１－７ 高尔基复合体的超微结构模式图 （４）高尔基复合体：高尔基复合体在电镜下呈泡状或管状，由扁平囊泡群、大泡和小泡（运输泡）三部分组成。它的功能与细胞内物质的储存、聚集和转运有关。3-10个扁平囊重叠排列，对囊内物质有加工、浓缩的作用，小泡分布在扁平囊群的凸面，由滑面型内质网脱落而成，并进而与扁平囊融合，将内质网的合成物质送到扁平囊内加工、浓缩。扁平囊边缘膨大、脱落，形成大泡，内含加工、浓缩后的物质，大泡中的一部分为分泌颗粒，移向并融合于细胞膜 ，经胞吐作用从细胞中释放出去。 高尔基复合体的主要功能是对粗面型内质网合成的蛋白质进行加工、浓缩使其成熟，经过 包装并运输至细胞外；分泌颗粒的膜也成为细胞膜的一部分，补充了细胞膜。 （５）溶酶体：由粗面型内质网制造，然后移到高尔基复合体进行加工后，再从高尔基复合体分离出来。溶酶体是由一层膜围成的圆形颗粒，其中含有多种水解酶，目前已作鉴定的水解酶就有４０多种，能分解蛋白质、脂肪、糖类与核酸等。溶酶体的功能主 要有溶解和消化作用，对机体内死亡的细胞和异物，溶酶体有溶解作用，从而保护机体； 对进入细胞内的大颗粒营养物质，溶酶体能在细胞内进行正常的消化作用，从而具有营养功能。 （６）中心体：位于细胞核附近，由两个互成直角排列的中心粒组成。中 心粒是由9 组微管围成的圆筒状结构。中心体与细胞的有丝分裂有关，并产生纤毛与鞭毛。 （７）微体：由膜包围的圆形或椭圆形小体，比溶酶体大，也称过氧化物体。内含过氧化物酶和过氧化氢酶，与细胞内的物质氧化有关。 （8）微梁系统：由微管、微丝和居间纤维组成。最粗的是微管，为直径２０-２５nm的管状结构，微丝为直径４-７nm的纤维状结构，居间纤维直径介于微管与微丝之间，为１０nm，它们共同构成了复杂的立体网络系统，称为微梁系统，遍布于细胞质内。微梁系统的主要功能是维持细胞的形状；网络细胞的内部结构，对细胞器有支持和固定 位置的作用；进行细胞内转运；产生细胞的各种运动。 （9）内含物：内含物是细胞质内除细胞器以外的其他有形成分，为无活性的物质，是细胞新陈代谢过程 中的暂时性产物。有的是储藏的营养物如糖元、脂滴等，有的是细胞的代谢产物，如分泌颗粒、空泡、结晶和色素等。内含物随细胞的生理状态不同而增减或消失。例如，进食后细胞内的糖元增加，饥饿时则减少。 （二） 细胞核 人体除成熟的红细胞外，所有的细胞均有细胞核。细胞核的形态与细胞的形态有关，如球形、立方形等多边形细胞的核为球形，柱状细胞的核多为卵圆形，扁平细胞的核为圆盘形 。也有不规则的核，如中性粒细胞的核呈分叶形。细胞核的大小有差异，一般与细胞质的多少成比例，幼稚细胞的核相对较大，衰老细胞的核相对较小。细胞核的数目不尽相同，多数细胞只有一个核，也有的细胞含多个核，如骨骼肌细胞的核可多达数百个。细胞核一般位于细胞中央，也有的*近细胞边缘。细胞核的结构由核被膜、染色质、核仁与核液构成。 １ 核被膜：在电镜下观察，可见核被膜由两层平行排列的单位膜组成。内、 外两层膜之间的腔隙称核周腔。核被膜外层表面有核蛋白体附着，并与内质网相接。核被膜上有许多由内、外膜层融合而成的孔，称核孔。核孔是核内与细胞质之间进行物质交换的通道，核孔的数目可随细胞生理状况的不同而变化。核被膜对控制细胞质与核之间的物质交流，维持核内环境的恒定有重要作用。图１－８ 间期细胞核结构模式图 ２ 染色质：染色质的主要化学成分是ＤNA和组蛋白，由一条双链的ＤNA分子缠绕蛋白质分子形成核小体 （染色质的基本结构单位），核小体以ＤNA连接成串珠状，再经螺旋化形成染色质。在电镜下染色质呈丝状的染色质丝，染色质丝在细胞间期内是分散的，当细胞进入分裂期，每条染色质丝都高度螺旋化、盘绕折叠，形成了光学显微镜下能观察到的染色体 。可见，染色质和染色体是细胞在生活周期中不同时期的不同状态。任何一种生物细胞内的 染色体都具有一定的数目和一定的状态，通过细胞分裂，染色体可以自身复制，代代相传。人体细胞有染色体２３对，共计４６条。 现在认为，染色体上具有大量控制遗传性的基因。基因是遗传的常用单位，从分子水平看，基因相当于ＤNA分子的一段，也就是决定某种蛋白质结构相应的一段ＤNA。生物体各种性状的控制,都是以遗传密码的形式编码在核酸分子上，通过核酸复制把遗传信息传递给后代。可见染色质与生物体的遗传变异有密切关系。 ３ 核仁：在光学显微镜下，核仁是圆形的均匀球体，它的形状、大小和数目都依生物的种类、细胞的形态和生理状态而不同。一般的细胞核内有１-２个核仁，也有的有多个，个别的无核仁。在电镜下可观察到，核仁无界膜包围，整个核仁可分为两个主要的区域：颗粒区和纤丝区。颗粒区在核体的边围，可能是细胞质的核蛋白体的前体。纤丝区由核蛋白质组成，为颗粒区的前体。 核仁的主要功能是合成核糖体RNA（rRNA），组装核糖体的大、小亚基单位前体，然后形成核糖体大、小亚单位，经核孔进入细胞质内，组合成核糖体，执行其合成蛋白质的功能 。 ４ 核液：是细胞核内呈液体状态的基质。当这些基质呈凝胶状时则称核质。染色质和核仁悬浮在核基质中，其主要成分是：蛋白质、RNA和多种酶。多种代谢过程在核液中进行，从而提供戊糖、能量和酶。 从上述可见，在电子显微镜下，细胞结构可分为膜相结构和非膜相结构两大类。膜相结构包括质膜、内质网、高尔基复合体、核膜、线粒体和溶酶体等。非膜结构包括核蛋白体、中心体、微管、微丝、细胞基质、核仁、染色体和核液等。由于细胞大部分有膜相结构，彼此间可通过膜而相互连接，因而整个细胞内各种物质的接触机会大大增多，细胞的内表面亦大大扩充，细胞内的生化反应进行得更有效，从而使各细胞器间成为协调的整体。 第二节细胞间质 细胞间质是存在于细胞与细胞之间的不具有细胞形态结构的物质，它既是细胞分化过程的产物也是细胞生活的外环境。细胞间质与细胞一起共同构成组织。细胞间质包括无一定形态结构的基质和细丝状的纤维。 一、基质 基质大多为粘性胶状，也有液态状（血液的基质）、半固体状（软骨组织的基质）和固体的基质（骨组织的基质）。 二、纤维 纤维包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维。胶原纤维直径为1-12µ，由胶原原纤维 集合成束组成， 胶原原纤维由胶原蛋白组成，胶原原纤维抗张强度大，给组织以韧性；网状纤维，直径为0.2－0.5µ,分支吻合连接成网，也是由胶原蛋白组成的；弹性纤维直径为０.２-1.0µ，主要由弹性蛋白组成，表面还有糖蛋白构成的微原纤维。弹性纤维能被拉长与回缩，给组织以弹性。 细胞间质中的纤维对细胞具有支持、联络、保护和使组织器官承受拉力、压力和损伤修 复等重要功能，而细胞间质中的基质、细胞质中的基质和细胞核中的核质，三者组成细胞内 、外的水路交通系统，担负着细胞营养物质和排泄物质的繁忙运输任务。因此，细胞间质是细胞赖以生活的人体内环境 | 
