想一想:磷脂双分子层不是固定不变的,脂肪酸分子的尾部可以摆动,使得整个磷脂分子能向两侧滑动,但由于许多细胞膜中夹杂着有“刚性”的胆固醇,使得其既具有一定的流动性、又比较坚实。 想一想:①保护和润滑作用,如消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白。
②识别作用,如动物细胞表面的糖蛋白(又称受体蛋白)。
二、“体验制备细胞膜的方法”的实验分析 1.选取哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因
(1)动物细胞没有细胞壁,不但省去了去除细胞壁的麻烦,而且无细胞壁的支持、保护,细胞易吸水涨破。 (2)哺乳动物和人成熟的红细胞,没有细胞核和具有膜结构的细胞器,易用离心分离法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。 (3)红细胞数量大,材料易得。
2.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。 3.实验步骤
选材:猪(或牛、羊、人)的新鲜的红细胞稀释液
制作装片:用滴管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→高倍)
滴清水:在盖玻片的一侧滴,在另一侧用吸水纸吸引(引流法) 观察:持续观察细胞的变化
结果:凹陷消失,体积增大,细胞破裂,内容物流出,获得细胞膜 4.实验注意事项
(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释,目的是: ①使红细胞分散开,不易凝集成块。 ②使红细胞暂时维持原有的形态。
(2)操作时载物台应保持水平,否则易使蒸馏水流走。
(3)滴蒸馏水时应缓慢,边滴加边用吸水纸吸引,同时用显微镜观察红细胞的形态变化。
(4)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,那要想获得较纯净的细胞膜,红细胞破裂后,还必须经过离心、过滤才能成功。 特别提醒
1.细胞膜成分的实验探究
(1)用溶脂剂处理细胞膜,膜被破坏,说明细胞膜中含有脂质成分。 (2)用蛋白酶处理细胞膜,膜被破坏,说明细胞膜中含有蛋白质成分。 2.细胞膜具有识别作用的实验探究
可将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起,发现只有同种生物的精子和卵细胞能结合。
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二、细胞膜的成分 成分 脂质 蛋白质 所占比例 约50% 约40% 约2%~ 10% 在细胞膜构成中作用 其中磷脂是构成细胞膜的重要成分,另外还有少量胆固醇 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,功能越复杂的膜,其蛋白质的种类和数量越多 与膜蛋白或膜脂结合成糖蛋白或糖脂,分布在细胞膜的外表面,与细胞的信息交流有关 糖类 特别提醒
①各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关,功能越复杂的膜,其蛋白质含量和种类越多。 ②糖蛋白(也叫糖被)有保护和润滑作用,还与细胞识别作用有密切关系。
③正常细胞癌变后,细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质,以此可以作为细胞是否癌变的指标之一。 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隔开,保障了细胞内环境的相对稳定。
(1)对于原始生命,膜的出现起到至关重要的作用,它将生命物质与非生命物质分隔开,成为相对独立的系统。
(2)对于原生生物,如草履虫,它属于单细胞生物,它与外界环境的分界面也是细胞膜,由于细胞膜的作用,将细胞与外界环境分隔开。 2.控制物质进出细胞
包括细胞膜控制作用的普遍性和控制作用的相对性两个方面,如图:
3.进行细胞间的信息交流
细胞间信息交流主要有三种方式: (1)通过体液的作用来完成的间接交流
分泌进入体液运输信息
如内分泌细胞――→激素――→体液――→靶细胞受体――→靶细胞,即激素―→靶细胞。 (2)相邻细胞间直接接触,通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞,即细胞?细胞。 如精子和卵细胞之间的识别和结合。(只有细胞膜的外表面有糖被,其它膜没有)
(3)相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通,通过携带信息的物质来交流信息,即细胞←→ 细胞。 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,进行细胞间的信息交流。
第二节 细胞器——系统内的分工合作
一 细胞质的结构和功能 1、细胞质基质
⑴功能:进行许多化学反应的主要场所
⑵化学组成:呈胶质状态,由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成
2、细胞器:⑴ 分离各种细胞器的方法:差速离心法 ⑵细胞器之间的分工
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①液泡:内有细胞液,可调节植物细胞内的环境,使植物细胞保持坚挺
②叶绿体:能进行光合作用的植物细胞所含有的细胞器,制造有机物,储存能量。 ③线粒体:细胞进行有氧呼吸的主要场所,分解有机物,为各项生命活动提供能量 ④内质网:是细胞内蛋白质合成和加工及脂质合成的“车间” ⑤高尔基体:主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和分泌 ⑥核糖体:合成蛋白质
⑦中心体:与细胞的有丝分裂有关
⑧溶酶体:含有多种水解酶,是细胞内的“消化车间” 二 细胞器之间的协调配合
1、分泌蛋白:在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质,如:消化酶、抗体、部分激素等; 2、合成加工运输过程:
三 细胞的生物膜系统
1、概念:内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构、共同构成细胞的生物膜系统 2、功能:
⑴保证内环境的相对稳定,对物质运输、能量运输和信息传递等过程起决定作用 ⑵为多种酶提供附着位点,是许多生化反应的场所 ⑶分隔细胞器,保证生命活动高效、有序地进行。
教材实验:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
一、原理解读
1.叶绿体主要分布于绿色植物的叶网细胞,呈绿色,扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,可用高倍显微镜观察其形态和分布。 2.观察叶绿体
3.线粒体普遍存在于动植物细胞中,无色、呈短
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棒状、圆球状、线形或哑铃形等。3.健那绿染液
能专一性地使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。通过染色,可在高倍显微镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。 三、问题探究
1.健那绿染液将线粒体染成蓝绿色,与叶绿体颜色相近,难以辨认和观察,因此观察线粒体不宜选用绿色植物叶肉细胞。 一、细胞器的结构与功能归类分析
2.动植物细胞结构的比较 项目
不同点 动物细胞 没有细胞壁、叶绿体和大液泡,有中心体 植物细胞 有细胞壁、叶绿体和大液泡,高等植物中无中心体 2.本实验的主要目的是观察线粒体和叶绿体的形态和分布,因此必须保证观察材料的活性。保持有水状态,就是为了避免细胞活性受影响。 3.线粒体在需能多的部位分布多,叶绿体在叶的向光面分布多。它们都不是静止不动的,而是随着细胞质的流动而运动。
相同点 都有细胞膜、细胞质、细胞核,细胞质中共有的细胞器是线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等 3、线粒体与叶绿体的比较 项目 形态
结构 增大
膜面积的方式 所含的酶 种类 与有氧呼吸有关的酶,分布于内膜和基质中 与光合作用有关的酶,分布于类囊体薄膜和基质中 内膜向内腔折叠形成嵴 由囊状结构重叠而成基粒 线粒体 短棒状、哑铃形等 如左图 叶绿体 椭球形、球形 如左图 相同点:均具有双层膜结构;均含有少量DNA,与细胞质遗传有关;均能产生水;共
关注:并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡,如根细胞不含叶绿体,根尖分生区细胞不含大液泡。
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②细胞中细胞器的种类和数量与细胞的功能相适应,如代谢旺盛的细胞中线粒体较多,具分泌功能的细胞中高尔基体较多。 同参与自然界中的碳循环
规律总结:(1)细胞内ATP的来源
①细胞质基质——无氧呼吸,有氧呼吸第一阶段。 ②线粒体——有氧呼吸第2、3阶段。 ③叶绿体类囊体膜——光合作用的光反应。 (2)细胞的三个组分之间是分工合作、共同执行各项生命活动的,若细胞结构不完整,细胞寿命就会缩短,如动物的精子、哺乳动物成熟的红细胞等。
二、生物膜系统在结构和功能上的联系
输为例)
4.在功能上的联系(以分泌蛋白合成、加工、运有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性
2.各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性:各种生物膜在化学组成上大致相同,都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性:不同生物膜的功能不同,组成成分的含量有差异,如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)蛋白质含量高;与细胞识别有关的细胞膜糖类含量高。
3.在结构上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同,都是由磷脂双分子层构成基本支架,蛋白质分子分布其中,具
第三节 细胞核——系统的控制中心
一、细胞核的结构与功能 1.核膜
(1)结构:核膜是双层膜,外膜上附有许多核糖体,常与内质网相连;其上有核孔,是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道;在代谢旺盛的细胞中,核孔的数目较多。
(2)化学成分:主要是脂质分子和蛋白质分子。 (3)功能:起屏障作用,把核物质与细胞质分隔开;控制细胞核与细胞质之间信息交流和物质交换。 2.核仁
参与核糖体RNA的合成以及形成核糖体的场所。在有丝分裂过程中,核仁有规律地消失和重建。
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3.染色质
细胞核中能被碱性染料染成深色的物质,其主要成分是DNA和蛋白质。 染色质与染色体的关系如下: 同种物染色质 染色体
成分相同 主要是DNA和蛋白质 特性相同 易被碱性染料染成深色 质 功能相同 遗传物质的主要载体 不同时期 分裂间期 分裂期