第三章细胞的基本结构

1第三章细胞的基本结构第一节细胞膜—系统的边界一、细胞膜的制备1、实验原理：细胞内的物质具有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。即渗透作用（将细胞放在清水中，水会进入细胞，细胞涨破，细胞的内容物会流出，得到细胞膜）2、实验材料：人或其它哺乳动物成熟红细胞（鸟，两栖类的不能做为实验材料）原因：这些细胞中没有细胞核、细胞壁和众多的细胞器3、制备方法：吸水胀破法4、提纯方法：差速离心法5、实验步骤：选材：猪（或牛、羊、人）的新鲜红的细胞稀释液（注意：用生理盐水稀释，目的是：使红细胞分散开来，不易凝结成块。使红细胞暂时维持原有的形态）制作装片：用滴管吸取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片观察：用显微镜观察红细胞形态（由低倍镜—高倍镜）滴清水：在盖玻片的一侧滴蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引（引流法）（注意：滴加的速度要缓慢，边滴加边用吸水纸吸引注意吸力不要过大，防止细胞被吸走。）观察：持续观察细胞的变化（观察刚制成的临时装片，目的是了解红细胞的正常形态观察引流操作后的细胞形态，认识通过细胞破裂，获得细胞膜的方法）结果：细胞凹陷消失，细胞体积增大，很快细胞破裂，内容物流出来。特别提醒：如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还需经过离心、过滤才能获得。二、细胞膜的成分成分含量在细胞膜构成中的作用脂质主要约50%其中磷脂是构成细胞膜的重要成分（磷脂含量最丰富）；动物细胞膜中还有胆固醇蛋白质约40%蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜的功能主要由其上的蛋白质来行使。糖类（较少）2%—10%与膜蛋白或膜脂结合成糖蛋白（糖被）或糖脂，分布在细胞膜的外表面。以此作为判断细胞的内、外表面的依据注意：1、细胞膜的成分是：蛋白质和脂质，还有少量的糖类2、细胞膜主要的成分是：蛋白质和脂质3、不同的细胞膜所含的蛋白质、脂质糖类的量有所不同4、判断膜功能的复杂程度的依据：看膜上蛋白质的种类还和数量。功能越复杂的细胞膜中，蛋白质的种类和数量越多。25、癌细胞和正常的细胞相比，细胞膜的成分发生了改变，有的产生了甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。三、细胞膜的功能1、将细胞与外界环境分隔开（细胞膜将细胞与外界环境分隔开，成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供了一个相对稳定的内部环境）2、控制物质进出细胞细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性营养物质②废物①③分泌物④细菌、病毒①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性④表明细胞膜的控制作用具有相对性（细胞不需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞，细胞需要的营养物质容易进入细胞，但这种控制作用是相对的，有些细菌和病毒也能侵入细胞使生物体致病；抗体激素等细胞的分泌物可以排出到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外。）3、进行细胞间的信息交流（1）间接交流：（激素随血液将信息传递给靶细胞）（2直接交流（相邻细胞膜直接接触传递信息，精子和卵细胞之间的识别和结合）（3）形成通道：通过在相邻细胞间形成通道传递信息，如高等植物细胞间产生的胞间连丝。四、植物细胞壁1、成分：主要是纤维素和果胶。2、功能：有支持和保护的作用。3、细胞壁无生物活性，是全透性的。发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子3第二节细胞器—系统内的分工合作一、细胞质（在细胞膜以内，除了细胞核以外的其他部分）1、组成：细胞质主要包括细胞器和细胞质基质2、细胞质基质存在状态：胶质状态成分：含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶功能：是多种化学反应的场所二、分离各种细胞器的方法：差速离心法三、细胞器之间的分工1、有双层膜结构的细胞器（1）线粒体①分布：动植物细胞中②形态：圆球状、短棒状、线形、哑铃形等。③结构：两层膜（外膜、内膜）、嵴、基粒、基质。嵴是线粒体内膜向线粒体基质折褶形成的一种结构。线粒体嵴的形成增大了线粒体内膜的（内膜上有多种与有氧呼吸有关的酶）（含有与有氧呼吸有关的酶）④功能：是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞活动所需的能量，大约95%的来自线粒体（注意：线粒体中含有少量的DNA和RNA）（将有机物中的稳定化学能转变成活跃的化学能）⑤数量：一个细胞中有1—50万个。代谢越旺盛，需要的能量越多的细胞含线粒体越多，动物细胞比植物细胞线粒体多，心肌细胞、肝细胞、肾小管的个细胞多。（2）叶绿体①分布：主要分布在植物绿色部位的细胞中（叶肉细胞）②形态：呈球形或椭球形。③结构：两层膜（外膜、内膜）、基质、基粒。基粒由囊状结构(类囊体）堆叠而成。④功能：光合作用的主要场所——“养料制造厂”和“能量转换站”。（注意：线粒体中含有少量的DNA和RNA）（将光能转化为糖类中稳定的化学能）线粒体和叶绿体中都有遗传物质DNA，能进行自我复制并指导蛋白质的合成，所以它们又被称为“半自主性细胞器”2、有单层膜结构的细胞器（1）内质网4①分布：动植物细胞中②形态：它是由膜结构连接而成的网状物，向内与核膜相通，向外与细胞膜相连。③分类：滑面型内质网（无核糖体）；粗面型内质网（含有核糖体）④功能：是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质和糖类的合成车间。（增大了细胞的膜面积，是细胞内蛋白质的运输通道）（2）高尔基体①分布：动植物细胞中②形态结构：扁平囊状和泡状（上有小泡——区别于内质网）③功能：主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“加工车间”和“发送站”（与植物细胞的细胞壁形成有关；在动物细胞中与细胞分泌物的形成有关）（3）溶酶体①分布：动植物细胞中②结构：单层膜包裹着多种水解酶。③功能：能分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。是细胞内的“消化车间”。（4）液泡①分布：存在于植物成熟的活细胞②结构：液泡膜，细胞液（细胞液中有糖类、无机盐、色素、蛋白质等）③功能：调节植物细胞内的渗透压，使细胞保持坚挺。3、无膜结构的细胞（1）核糖体①分布：所有活细胞中②结构：有蛋白质和RNA组成，无膜结构。③分类：游离核糖体—合成结构蛋白固着核糖体—合成分泌蛋白④功能：细胞内合成蛋白质的场所，生产蛋白质的“机器”（2）中心体①分布：动物细胞和低等植物细胞中②结构：由两个相互垂直的中心粒及其周围物质组成。③功能：与细胞的有丝分裂有关。四、实验用高倍镜观察叶绿体和线粒体1、实验目的：使用高倍镜观察叶绿体、线粒体的形态和分布2、材料用具：新鲜的藓类的叶（低等植物叶片由单层细胞构成便于观察）。健那绿染液（对线粒体染色的专一性染料，且为活性染色剂）。3、实验原理：①叶肉细胞中的叶绿体散布于细胞质中，在观察叶绿体时，不需要染色，这是由于叶绿体本身含有色素，呈绿色可以在高倍镜下直接观察。②健那绿染液可使活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质近无色。线粒体能在健那绿染液中维持数小时的活性，通过染色，可以在高倍镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。4、注意事项：临时装片中的叶片不能放干了，要随时保持有水状态。5、实验流程：（1）、观察叶绿体5在洁净的载玻片上滴加一滴清水用镊子取一片藓类的小叶片（直接用叶片的原因是藓类的叶制作临时装片片是一层单细胞）（菠菜叶稍带些叶肉的下表皮）盖上盖玻片观察：先用低倍镜观察再用高倍镜观察（只能看到叶绿体的形态，不能看到叶绿体的内外膜）注意：观察叶绿体时不需要染色，因为叶绿体呈绿色在光学显微镜的高倍镜下观察到叶绿体是绿色的椭球形要观察叶绿体更清晰的结构，必须在电子显微镜下才能观察到（2）、观察线粒体载玻片中央滴一滴质量分数1%健那绿染液制作临时装片消毒牙签刮口腔内侧壁后涂于染液中盖上盖玻片观察：高倍镜下可见被染成蓝绿色的线粒体，细胞质接近与无色。注意：线粒体存在于动植物细胞中，观察时不选植物细胞的原因是：经健那绿染液染色后的线粒体的颜色和叶绿体颜色相接近，会掩盖并影响线粒体的观察显微镜下观察到的是生活状态下的线粒体光学显微镜下也只能看到线粒体的基本轮廓，而不能观察到具体的亚显微结构④光学显微镜下能看到的细胞器是：叶绿体、线粒体、液泡五、细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统1、分泌蛋白：细胞内合成，分泌到细胞外面起作用的蛋白质。合成场所：附着于内质网的核糖体上合成，常见的分泌蛋白：消化酶、抗体、胰岛素、生长激素等2、结构蛋白：细胞内合成，不分泌到细胞外，在细胞内起作用的蛋白质。合成场所：细胞中游离的核糖体上合成。常见的结构蛋白：呼吸有关的酶，光合作用有关的酶，血红蛋白（一）细胞器之间的协调配合（以分泌蛋白的合成和运输为例）总结：细胞中各种细胞器的功能各不相同，但是某一项生命活动的完成并不只依靠一种细胞器，而是在各种细胞器密切合作。协调配合下才能完成的。缺少其中任何一种细胞器，生命活动都不能完成。6(二)、细胞的生物膜系统1、概念：细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，在结构和功能上紧密联系，形成的结构体系叫做生物膜系统2、各种生物膜的联系（1）化学组成上的联系①相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要有蛋白质和脂质组成②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量就越多（2）生物膜系统的结构联系①直接联系：核膜、内质网膜和细胞膜是直接联系的，在功能旺盛的细胞中有时线粒体膜也与内质网膜相连，生物膜之间的这种联系增大了细胞内的膜面积，有利于细胞内的物质运输。②间接联系：细胞膜、高尔基体、内质网间能通过囊泡进行相互转化，以完成细胞对蛋白质的合成、加工、转运和分泌，体现了生物膜之间在功能上的联系。3、生物膜系统的功能：①使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与外界环境进行物质运输，能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。②许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小小的区室，这样就是的细胞内同时能进行各种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高度有序的进行。六、.细胞器归类小结：①具有双层膜结构的有：线粒体、叶绿体、细胞核②无膜结构有：核糖体、中心体③与能量转化有关的细胞器：线粒体、叶绿体④含色素的细胞器：叶绿体、液泡⑤高等的植物细胞区别于动物细胞的结构：叶绿体、液泡、细胞壁（不是细胞器）⑥动物和低等植物细胞区别于高等植物细胞的结构：中心体⑦与分泌蛋白的形成相关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体⑧含有DNA的细胞器：叶绿体、线粒体、细胞核⑨含有RNA的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核⑩与植物细胞的有丝分裂有关的细胞器：高尔基体、核糖体、线粒体7⑪与动物细胞的有丝分裂有关的细胞器：中心体、核糖体、线粒体⑫光学显微镜下能看到的细胞器：叶绿体、液泡、线粒体⑬能产生水（代谢水）的结构：线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体⑭能产生ATP的结构：线粒体、叶绿体、细胞质基质⑮与蛋白质合成与分泌有关的结构：核糖体（合成蛋白质或多肽链）、内质网（加工：折叠、组装、加工糖基团等形成空间结构；运输通道）、高尔基体（再加工：对蛋白质修饰加工、分类包装以供运输）、细胞膜（分泌蛋白的胞吐过程）、线粒体（蛋白质合成、加工、分泌过程的能量供应）8第三节：细胞核──系统的控制中心一、细胞核分布：除高等植物成熟筛管细胞和哺乳动物成熟红细胞等极少数细胞不含有细核外，真核细胞都有细胞核（原核细胞无细胞核、无染色体、无核仁等结构，只有拟核环形DNA）真核细胞绝大多数有一个细胞核，少部分细胞不止一个例如：人体骨骼肌细胞含有数百个细胞核。二、细胞核的功能：1、两种美西螈细胞核移植取核去细胞核结论：美西螈的皮肤的颜色是由细胞核控制的。2、蝾螈受精卵横溢实验结论：细胞的分裂和分化是由细胞控制的，没有细胞核，细胞就不能分裂和分化3、变形虫去核及核移植实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的，即细胞核是生命活动的控制中心。美西螈全是黑色发育发育美西螈全是白色开始分裂发育(慢)发育(快)蝾螈的受精卵无核有核不分裂分裂受精卵横缢，一边有核一边无核将有核一边的一个细胞核挤