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第六讲细胞质和生物膜系统
第六讲 细胞质和生物膜系统
考纲要求:
项目
内容
考纲要求
考点
生物膜系统的结构与功能
主要细胞器的结构与功能
Ⅱ
Ⅱ
重点
生物膜系统和主要细胞器的结构与功能。
难点
生物膜系统和主要细胞器的结构与功能。
知识网络:
教学内容:
一、细胞质的结构和功能
1、细胞质基质:
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。
功能:
进行许多化学反应的主要场所;为新陈代谢提供物质和能量。
2、细胞器之间的分工:
分离细胞器的方法:
差速离心法(依据各种细胞器的密度不同,采用不同的转速分离出相应的细胞器。
)
线粒体:
广泛分布在进行有氧呼吸的真核细胞中;复杂的双层膜结构;有氧呼吸的主要场所,细胞所需能量的95%来自线粒体,是细胞的动力车间。
叶绿体:
主要存在于绿色植物的叶肉细胞中;复杂的双层膜结构;是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
叶绿体和线粒体的比较
线粒体
叶绿体
形态
短棒状、哑铃形等
椭球形、球形
分布
进行有氧呼吸的真核细胞
绿色植物绿色部位的细胞
结构
成分
内膜:
有氧呼吸有关的酶
基质:
有氧呼吸有关和酶、少量的DNA和RNA
类囊体薄膜:
与光反应有关的酶、与光合作用有关的色素
基质:
与暗反应有的酶和少量DNA和RNA
增大膜面积方式
内膜向内凹陷形成嵴
囊状结构堆叠形成基粒
功能
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
共同点
(1)都具有双层膜
(2)都与能量转换有关,产生ATP(3)都含有DNA,可以自主复制与表达,是细胞质遗传的物质基础
内质网:
由膜连接成的网状结构,是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的车间。
增大细胞内的膜面积,为各种反应提供条件。
高尔基体:
由单层膜围成的扁平囊和囊泡构成;主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装和发送。
核糖体:
是“生产蛋白质的机器”。
有些附着在内质网及核膜的表面,有些游离在细胞质中。
溶酶体:
是细胞内的“消化车间”,内含多种消解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入人体内的病毒或病菌。
液泡:
主要存在于植物细胞中,内有细胞液,含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使细胞保持坚挺。
中心体:
常见于动物细胞和低等植物细胞中,由两个相垂直的中心粒及周围物质组成,与细胞的有丝分裂有关。
2.八种细胞器按不同角度分类比较:
分
布
植物特有的细胞器
叶绿体、液泡
动物和低等植物特有的细胞器
中心体
结
构
不具有膜结构的细胞器
核糖体、中心体
具有单层膜结构的细胞器
内质网、液泡、溶酶体、高尔基体
具有双层膜结构的细胞器
线粒体、叶绿体
光学显微镜下可见的细胞器
线粒体、叶绿体、液泡
成
分
含DNA的细胞器
线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器
核糖体、线粒体、叶绿体
含色素的细胞器
叶绿体、液泡
功
能
能产生水的细胞器
线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体、内质网
能产生ATP的细胞器
线粒体、叶绿体
能复制的细胞器
线粒体、叶绿体、中心体
能合成有机物的细胞器
核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网
与有丝分裂有关的细胞器
核糖体、线粒体、高尔基体、中心体
与分泌蛋白合成、分泌相关的
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
能发生碱基互补配对的
线粒体、叶绿体、核糖体
提醒
(1)除上述细胞器外:
①能产生水和碱基互补配对的场所还有细胞核(DNA复制及转录过程中有水生成);②能产生ATP的场所还有细胞质基质(无氧呼吸及有氧呼吸第一阶段均产生ATP);③中心体虽无DNA,但在细胞分裂间期也可以进行复制(每个中心粒复制为两个中心粒)。
(2)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含的化学成分不同,所具有的生理功能不同。
(3)在不同细胞中,细胞器的含量是不一样的,如需能量较多的细胞含线粒体较多,合成蛋白质比较旺盛的细胞含核糖体较多,即细胞的结构与其功能是相适应的。
记忆:
线叶双膜加核膜,无膜中心核糖体,产水结构有六处①,内高核叶制有机②,
植物特有叶液壁,低等植物还有中心体,互补配对线叶核③,动植异功高尔基,
结构功能相适应,特殊细胞常出题。
说明:
①产生水的细胞结构有线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体和细胞核
②内质网、高尔基体、核糖体(细胞核)、叶绿体可合成有机物
③能进行碱基互补配对的结构有线粒体、叶绿体、细胞核、核糖体
3、细胞器之间的协调配合:
(以分泌蛋白质的合成、运输为例)
常考特殊细胞总结如下:
(1)根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡,是观察有丝分裂的好材料,成熟区等根部和其他不见光的部位都无叶绿体。
(2)叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体,但表皮细胞不含叶绿体。
(3)花粉、极核、卵细胞都是减数分裂产生的子细胞。
(4)肾小管细胞、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛,线粒体含量多;肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞,核糖体、高尔基体多。
(5)蛔虫的体细胞和人的成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸,原料是葡萄糖,产物是乳酸,且人的红细胞无细胞核,不再进行分裂,是提取细胞膜的首选材料。
(6)神经细胞表面形成突起——树突和轴突,是产生和传导兴奋的功能细胞。
(7)癌细胞:
无限增殖,表面糖蛋白减少,黏着性降低,因不断合成蛋白质,故核糖体多而且代谢旺盛,核仁较大。
(8)干细胞:
分化程度低,全能性高,诱导可分化产生其他功能细胞。
(9)与免疫有关的细胞:
吞噬细胞、B细胞,效应B细胞、浆细胞、T细胞、效应T细胞等,具体功能见免疫有关知识。
(10)原核细胞只有核糖体,无其他细胞器,无核膜和核仁。
细胞结构图像的辨别
(1)显微、亚显微图像的判断
图像中表示出细胞器的结构,则为电子显微镜下的亚显微结构图;反之则为普通光学显微镜下的显微结构图。
(2)真核细胞、原核细胞图像的判断
图像中有核膜或有核膜围成的真正细胞核,为真核细胞;反之,则为原核细胞。
无中心体,有细胞壁、叶绿体、液泡,则为高等植物细胞图
(3)动、植物细胞图像的判断:
二、细胞的生物膜系统
1.概念:
2.各生物膜间的联系
项目
说明
成分上的联系
各种生物膜组成成分基本相似,均由脂质、蛋白质和少量糖类组成,体现膜系统的统一性;但每种成分所占的比例不同,体现了膜系统的差异性。
结构上的联系
功能上的联系(如蛋白质的合成、分泌)
说明:
细胞核:
基因的转录,将遗传信息从细胞核传递到细胞质;
核糖体:
利用氨基酸合成多肽;
内质网:
对多肽进行初步加工(如折叠、糖基化等),再以小泡的方式运送至高尔基体;
高尔基体:
再加工成为成熟的蛋白质,并以小泡的方式运输到细胞膜与之融合;细胞膜:
胞吐作用,将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白;
线粒体:
为各项过程提供能量。
4.生物膜系统的功能
(1)细胞膜:
A、决定物质运输(载体等)B、能量转换C、信息传递(细胞识别-移植免疫、特异性免疫、受体的结合突触的递传递、受精作用)
(2)其他膜:
酶附着的支架——为各种生化反应的进行创造条件;使细胞内部区域化——保证反应高效、有序地进行。
用高倍镜观察叶绿体和线粒体
活动目标
1.使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的形态和分布。
2.识别光学显微镜下的叶绿体和线粒体。
背景资料
1.相关知识
地球上绝大多数生命活动所需能量的最终源头是太阳能。
绿色植物是主要的能量转换者,完成这一能量转换的细胞器是叶绿体。
叶绿体利用光能将二氧化碳和水合成糖类等有机物,同时产生氧。
在高等植物细胞中叶绿体呈椭球形,长径5~10μm,短径2~4μm,厚2~3μm。
高等植物的叶肉细胞中一般含50~200个叶绿体,可占细胞质的40%。
叶绿体的数目因同种植物不同细胞类型、生态环境、生理状态而有所不同。
在藻类细胞中,叶绿体形状多样,有网状、带状、裂片状和星形等,而且体积巨大,长径可达100μm。
线粒体是动植物细胞中重要的细胞器,与能量转换有关。
线粒体一般呈粒状或棒状,因不同的细胞种类和生理状态而不同,可呈环形、哑铃形、线状、分支状或其他形状。
线粒体数目因细胞种类和生理状态不同有所差异,一般在一个细胞中有数百到数千个。
植物细胞因有叶绿体的缘故,线粒体数目相对较少;肝细胞中约有1300个线粒体,占细胞体积的20%;巨大变形虫中线粒体数目可达50万个;许多哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体;酵母细胞中有一个大型分支状的线粒体。
线粒体通常分布在细胞生命活动旺盛的区域。
例如,在肝细胞中呈均匀分布;在肾细胞中靠近微血管,呈平行或栅栏状排列;在精子中集中在尾的基部。
线粒体在细胞质中可以向生命活动旺盛的区域迁移。
2.实验原理
(1)植物绿色部位的细胞中含有叶绿体。
如果将叶片的横切片制成临时装片,就可以在显微镜下观察到叶绿体。
某些植物幼嫩的叶也可直接用于观察叶绿体。
(2)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,内含细胞色素氧化酶系。
健那绿是一种碱性染料,可以专一性地对线粒体进行染色。
与线粒体内的细胞色素氧化酶系发生作用时,染料始终保持氧化状态,呈蓝绿色;而线粒体周围的细胞质中的染料被还原为无色的状态。
通过染色可以在高倍显微镜下观察到呈现蓝绿色的线粒体。
操作指南
1.材料藓类、菠菜或黑藻的叶,人的口腔上皮细胞,洋葱内表皮细胞。
2.用具显微镜,载玻片,盖玻片,滴管,镊子,消毒牙签。
3.试剂及配制方法
(1)试剂清水,健那绿染液。
(2)试剂的配制方法
①等渗溶液称取0.85gNaCl、0.25gKCl、0.03gCaCl2溶于100mL蒸馏水中。
②健那绿染液先称取10mg健那绿溶于1mL等渗溶液中,用滤纸过滤。
再取滤液加入49mL等渗溶液中,即为染色液。
4.操作要点:
取材制片观察(先低倍镜、后高倍镜)体验(描述、评价)
(1)制作临时装片
①在观察黑藻前10min,用40°C的水浸泡黑藻的叶。
这样的叶用于制作临时装片,便于观察到黑藻的叶绿体随细胞质而流动。
②在适宜的温度下制作人的口腔上皮细胞临时装片。
可以将健那绿染液保持在37°C,尽可能使人的口腔上皮细胞在染色期间保持在生活状态。
③用健那绿染液染色时,要染色10~15min。
在此期间要适当添加染液,以保证细胞不干燥。
(2)观察
①观察时,注意通过调整光圈来调节反射光线的强弱,使进入物镜的光线不要太强。
②按照正确的观察顺序,先用低倍镜找到观察的物像,通过移动临时装片选择单层的典型细胞,再转换高倍镜进行观察。
分析讨论
1.选择观察叶绿体的实验材料时,应注意什么问题?
2.具有较多线粒体的细胞在功能上有什么特点?
3.为什么用健那绿染液作为观察线粒体的染色剂?
4.细胞中的叶绿体和线粒体的共同特点是什么?
评价建议
操作步骤
规范的操作方法
分值
安放显微镜及对光
将显微镜放在实验台的正确位置上。
调节粗准焦螺旋,使物镜上升至适当高度。
转动转换器,使低倍镜对准通光孔,调节光圈和反光镜,使视野变明亮
2分
制片
选取材料适量,无气泡
2分
低倍镜观察
材料展放均匀,细胞图像清晰
2分
染色
工作台清洁,材料无干燥现象
2分
高倍镜观察及效果
将清晰物像移至视野中央,细胞图像清晰
2分
实验《使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体》成绩
(1)为什么用藓类的小叶或者菠菜叶的下表皮(稍带叶肉)作观察叶绿体的实验材料?
藓类属阴生植物,
菠菜叶的下表皮是菠菜时的背阳面,这样的细胞中的叶绿体大且数目少,且藓类小叶是由一层细胞构成的,便于观察叶绿体的形态和分布。
(2)为什么观察叶绿体的监时装片,在实验过程中要始终保持有水状态?
防止细胞内的叶绿体失水,如果叶绿体失水,叶绿体就缩成一团,无法观察叶绿体的形态和分布。
(3)高倍镜使用中的注意事项:
一般地讲,在低倍镜下调节清晰后,可直接转动转换器,使高倍镜对准通光孔。
但若高倍镜不是原配的,则应先稍微转动粗准焦螺旋,使镜头上升后再换高倍镜,然后下降镜筒进必须从一侧注视物镜下降到一定距离。
换高倍镜后因镜头与装片间的距离很小,切记不可再转动粗准焦螺旋,以防损坏镜头与或装片。
应该一面从目镜里观察,一面逆时针方向转动细准焦螺旋,直至清晰为止。
在高倍镜下若要换装片,必须升高镜筒后才能进行。
(4)细胞质基质中的叶绿体是不是静止不动的?
为什么?
不是静止不动的,叶绿体存在于细胞质中,它会随着细胞质的流动而运动。
(5)叶绿体的形态和分布,与叶绿体的功能有什么关系?
叶绿体呈椭球形或球形,可以减少运动时的阴力,有利于叶绿体的运动。
叶绿体在细胞质散乱地分布,相互不重叠,有利于每一个叶绿体都充分接受光照。
叶绿体在细胞中的运动又有利于其内部的每一个基粒充分接受光照。
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