第六讲细胞质和生物膜系统.docx

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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。