第1、2节细胞的基本结构-.ppt

第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构 我确信哪怕一个最简单的细胞我确信哪怕一个最简单的细胞,也比迄也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧今为止设计出的任何智能电脑更精巧!-瞿中和瞿中和一、如何区分显微镜视野中的一、如何区分显微镜视野中的 气泡和细胞呢气泡和细胞呢？气泡是光亮的，里面只有空气，而细胞气泡是光亮的，里面只有空气，而细胞可观察到具体的结构和内容物。可观察到具体的结构和内容物。二、在光学显微镜中能看见细胞膜吗二、在光学显微镜中能看见细胞膜吗？植物细胞的细胞膜紧贴壁，完全观察不植物细胞的细胞膜紧贴壁，完全观察不到；动物细胞明显看到细胞与细胞之间，到；动物细胞明显看到细胞与细胞之间，细胞与外界环境之间有明显的界限细胞与外界环境之间有明显的界限细胞膜。细胞膜。科学家用一种叫做伊红（染色剂）科学家用一种叫做伊红（染色剂）的物质注入变形虫体内的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散伊红很快扩散到整个细胞到整个细胞,却不能逸出细胞。却不能逸出细胞。伊红为什么不会逸出细胞？伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？此实验说明了什么？细胞作为一个基本的生命系统，它有边界细胞作为一个基本的生命系统，它有边界 细胞膜细胞膜哺乳动物成熟红细胞示意图人的口腔上皮细胞体体验验制制备备细细胞胞膜膜的的方方法法(1)(1)材料的选择：材料的选择：(2)(2)实验原理实验原理:(3)(3)方法步骤方法步骤:细胞膜的成分细胞膜的成分哺乳哺乳动物动物成熟的成熟的红细胞红细胞 红细胞红细胞吸水胀破吸水胀破吸水吸水涨破涨破取少量红细胞稀释液，制成临时装片取少量红细胞稀释液，制成临时装片高倍镜下观察高倍镜下观察盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水,同时同时在另一侧用吸水纸小心吸引在另一侧用吸水纸小心吸引观察细胞的变化观察细胞的变化无细胞壁无细胞壁无细胞核与众多的细胞器无细胞核与众多的细胞器 如果上述实验在试管中进行，如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后，还需用什么方法才细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？能获得较纯的细胞膜？离心方法离心方法磷脂双分子为基本支架；磷脂双分子为基本支架；1972年，桑格和年，桑格和 尼克森，提出：尼克森，提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双磷脂双分子层分子层蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层，有的横跨整个磷脂双分子层；全部嵌入磷脂双分子层，有的横跨整个磷脂双分子层；磷脂双分子层与大多数蛋白质分子都可以运动，具有磷脂双分子层与大多数蛋白质分子都可以运动，具有流动性。流动性。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，酸和磷酸所组成的分子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，部是亲水的，脂肪酸脂肪酸“尾尾”部是疏水的。部是疏水的。C、H、O、N、P组成元素：组成元素：细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 脂质脂质 50%蛋白质蛋白质 40%糖类糖类 2%10%主要由主要由_和和_组成，少量的组成，少量的_。蛋白质蛋白质糖类糖类脂质脂质 (磷脂最丰富磷脂最丰富)(功能物质功能物质)细胞膜的成分细胞膜的成分 蛋白质在行使功能时起重要作蛋白质在行使功能时起重要作用，细胞膜的功能越复杂，蛋白质用，细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量是越多还是越少？的种类和数量是越多还是越少？越多越多 细胞在癌变过程中，细胞膜的成分发生细胞在癌变过程中，细胞膜的成分发生改变，产生甲胎蛋白（改变，产生甲胎蛋白（AFPAFP）、）、癌胚抗原癌胚抗原（CEACEA）等物质。因此在检查癌症的验血报告等物质。因此在检查癌症的验血报告单上，有单上，有AFPAFP、CEACEA等检测项目。等检测项目。若这些指标超过正常值，应做进一步的若这些指标超过正常值，应做进一步的检查，以确定体内是否出现了癌细胞。检查，以确定体内是否出现了癌细胞。瑞瑞典典皇皇家家科科学学院院将将20032003年年度度诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖授授予予两两名名研研究究细细胞胞膜膜的的美美国国科科学学家家彼彼得得阿阿格格里里（Peter Peter AgreAgre）和和罗罗德德里里克克麦麦克克金金农农（Roderick Roderick MacKinnonMacKinnon），以以表表彰彰两两人人在在细细胞胞膜膜通通道道研研究究领领域域所所取取得得的的卓卓越越成成绩绩。瑞瑞典典皇皇家家科科学学院院表表示示，两两人人在在人人类类细细胞胞盐盐、水水运运输输方方面面的的发发现现对于对于“理解许多疾病至关重要理解许多疾病至关重要”。瑞典皇家科学院的评价是，瑞典皇家科学院的评价是，“这一决定这一决定性发现为整个水通道的生物化学、生理性发现为整个水通道的生物化学、生理学和遗传学研究打开了大门。学和遗传学研究打开了大门。”阿格里阿格里和麦克金农将分享价值和麦克金农将分享价值130万美元的奖金万美元的奖金。科学成就科学成就细胞膜有哪些功能？细胞膜有哪些功能？1、将细胞与外界环境分隔开；将细胞与外界环境分隔开；2、控制细胞与外界的物质交换；、控制细胞与外界的物质交换；阅读阅读P4243 3、进行细胞间的信息交换、进行细胞间的信息交换 激素激素 细胞识别与结合细胞识别与结合 细胞通道细胞通道发出信号的细胞发出信号的细胞靶细胞靶细胞与与膜结合的信号分子膜结合的信号分子高等植物细胞通过高等植物细胞通过胞间连丝胞间连丝交流信息交流信息例如例如,精子和卵细胞的识别与结合精子和卵细胞的识别与结合细胞壁的成分：细胞壁的成分：细胞壁功能：细胞壁功能：纤维素、果胶纤维素、果胶支持、保护支持、保护n细胞膜的成分细胞膜的成分n细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞膜的功能细胞膜的功能脂质脂质(磷脂磷脂)，蛋白质，糖类，蛋白质，糖类流动镶嵌模型流动镶嵌模型将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流科研上鉴别死细胞和活细胞，常用科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排染色排除法除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你能解释细胞是否死亡。你能解释“染色排除法染色排除法”的原理的原理吗？吗？活细胞的细胞膜具有控制物质进出的活细胞的细胞膜具有控制物质进出的能力，染色剂无法进入细胞内，所以活细能力，染色剂无法进入细胞内，所以活细胞不会被染色；当细胞死亡后，细胞膜随胞不会被染色；当细胞死亡后，细胞膜随之失去控制物质进出的能力，染色剂进入之失去控制物质进出的能力，染色剂进入细胞，细胞被染成蓝色。细胞，细胞被染成蓝色。1 1科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为膜的组成，是因为（）P43P43 A.A.哺乳动物红细胞容易得到哺乳动物红细胞容易得到 B.B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构等膜结构 C.C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破哺乳动物红细胞在水中容易涨破 D.D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到易观察到2 2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（赖于细胞膜的（）A A 保护作用保护作用 B B 一定的流动性一定的流动性 C C 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性3、细胞膜上与细胞识别、信息传递等功能有着细胞膜上与细胞识别、信息传递等功能有着密切关系的化学物质是密切关系的化学物质是A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸4.4.下列哪一项不属于细胞膜的功能？下列哪一项不属于细胞膜的功能？P43P43 A A控制物质进出细胞控制物质进出细胞 B B将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到细胞外将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到细胞外 C C提高细胞内化学反应的速率提高细胞内化学反应的速率 D D作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定问题讨论问题讨论 教教材材P44“P44“问问题题探探讨讨”中中的的“忙忙碌的车间碌的车间”细细胞胞内内有有哪哪些些“车车间间”？它它们们之之间是如何分工的？间是如何分工的？细胞虽然微小，但细胞内部就像细胞虽然微小，但细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的多忙碌不停的“车间车间”，这些车这些车间都有一定的结构如线粒体、叶绿间都有一定的结构如线粒体、叶绿体等，它们统称为细胞器。体等，它们统称为细胞器。阅读阅读P44和和P51 细细胞胞器器这这么么小小，科科学学家家是是怎怎样样把把各各种种细细胞胞器分离开？器分离开？差差速速离心法：利用不同的离心速度所离心法：利用不同的离心速度所产生的不同离心力，就能将各种细胞器产生的不同离心力，就能将各种细胞器分离开。分离开。科学探究离不开探究精神，理性思科学探究离不开探究精神，理性思维和技术手段的结合维和技术手段的结合 。分析讨论：分析讨论：1.1.动物细胞和植物细胞的主要动物细胞和植物细胞的主要 区别是什么？区别是什么？2.2.描述叶绿体和线粒体的形态描述叶绿体和线粒体的形态 和分布。和分布。（1）分布）分布:细胞质中细胞质中（2）形态：椭球形）形态：椭球形（3）结构：双层膜）结构：双层膜（4）功能：有氧呼吸）功能：有氧呼吸的场所，提供能量。的场所，提供能量。1 1线粒体（相对封闭的双层膜结构）线粒体（相对封闭的双层膜结构）1、心肌细胞以内动量大，因不停的收、心肌细胞以内动量大，因不停的收缩舒张，需能多缩舒张，需能多2、冬眠时，动物维持生命活动的能量、冬眠时，动物维持生命活动的能量主要靠肝脏，肝脏代谢加强，需能多主要靠肝脏，肝脏代谢加强，需能多3、细胞新陈代谢的强弱、细胞新陈代谢的强弱2 2叶绿体（相对封闭的双层膜结构）叶绿体（相对封闭的双层膜结构）（1）分布：绿色植）分布：绿色植 物细胞中物细胞中（2）形态：球形、）形态：球形、椭球行椭球行（3）结构：双层膜）结构：双层膜（4）功能：光合作）功能：光合作用的场所。用的场所。3 3内质网（单层膜）内质网（单层膜）种类种类滑面内质网滑面内质网（表面无核糖体附（表面无核糖体附着）着）粗面内质网粗面内质网（表面有核糖体附（表面有核糖体附着）着）结构结构由膜结构连接而成的网状结构由膜结构连接而成的网状结构功能功能参与某些脂类、糖参与某些脂类、糖类和激素的合成类和激素的合成蛋白质的运输通道蛋白质的运输通道增大了细胞内的膜面积，膜上附着多种酶，增大了细胞内的膜面积，膜上附着多种酶，为细胞内各种化学反应的进行提供了条件为细胞内各种化学反应的进行提供了条件有机物合成的有机物合成的“车间车间”4核糖体（无膜结构）核糖体（无膜结构）种类种类具体功能具体功能附着的核糖附着的核糖体体主要合成某些专供输送到细胞主要合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素。原或蛋白质类的激素。游离的核糖游离的核糖体体主要合成分布在细胞质中或供主要合成分布在细胞质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质细胞本身生长所需要的蛋白质分子，此外还合成某些特殊的分子，此外还合成某些特殊的蛋白质，如血红蛋白。蛋白质，如血红蛋白。延伸：在分裂活动旺盛的细胞中，游离的核糖体的数目较多，并且分布均匀，延伸：在分裂活动旺盛的细胞中，游离的核糖体的数目较多，并且分布均匀，这一点已被用来作为辨认肿瘤细胞的标志之一。这一点已被用来作为辨认肿瘤细胞的标志之一。5 5高尔基体（单层膜结构）高尔基体（单层膜结构）动物细动物细胞中胞中植物细植物细胞中胞中说说明明：高高尔尔基基体体是是一一种种在在动动植植物物细细胞胞中中都都有有，但但功功能能却却是是不不相相同同的一种细胞器！的一种细胞器！与细胞分泌物的形成有关，对分泌蛋与细胞分泌物的形成有关，对分泌蛋白进行加工和运输白进行加工和运输 蛋白质的蛋白质的“加工加工厂厂”与细胞壁的形成有关，有丝分裂末期与细胞壁的形成有关，有丝分裂末期高尔基体集中到细胞板附近，参与合高尔基体集中到细胞板附近，参与合成纤维素成纤维素6 6中心体（无膜结构）中心体（无膜结构）（1）分布：动物细胞和低等植物细胞中，通常位于）分布：动物细胞和低等植物细胞中，通常位于 细胞核附近。细胞核附近。（2）结构：由两个互相垂直的中心粒和周围物质组成，）结构：由两个互相垂直的中心粒和周围物质组成，（3）功能：与动物细胞和低等植物细胞的有丝分裂有关）功能：与动物细胞和低等植物细胞的有丝分裂有关 参与形成纺锤体、决定细胞分裂的方向。参与形成纺锤体、决定细胞分裂的方向。7液泡（单层膜结构）液泡（单层膜结构）（1）分布：成熟的植物细胞中）分布：成熟的植物细胞中 90%（2）结构）结构液泡膜液泡膜 细胞液：含有糖类、无细胞液：含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等机盐、色素和蛋白质等物质物质（3）功能）功能 调节细胞的内环境调节细胞的内环境使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。细胞器之间的协调配合细胞器之间的协调配合 1.1.叶绿体、叶绿体、核糖体、内质网、高核糖体、内质网、高尔基体和线粒体有什么功能？尔基体和线粒体有什么功能？2.2.核糖体、内质网、高尔基体都核糖体、内质网、高尔基体都与蛋白质合成有关，它们之间有什与蛋白质合成有关，它们之间有什么关系吗？科学家是怎样研究这个么关系吗？科学家是怎样研究这个问题的呢？问题的呢？资料一：资料一：蚕蚕的的丝丝腺腺细细胞胞在在5 5龄龄的的初初期期主主要要是是细细胞胞本本身身增增大大，这这时时细细胞胞质质中中的的核核糖糖体体多多为为游游离离型型的的，而而内内质质网网很很贫贫乏乏。但但到到5 5龄龄的的后后半半期期，腺腺细细胞胞开开始始大大量量合合成成和和分分泌泌丝丝心心蛋蛋白白时时，则则核核糖糖体体都都与与内内质质网网结结合合，形形成成发发达达的的粗粗面面内内质网。质网。通过上述事实你可得出什么结论？通过上述事实你可得出什么结论？丝丝心心蛋蛋白白是是在在附附着着于于内内质质网网上上的的核核糖糖体上合成的，它是一种分泌蛋白体上合成的，它是一种分泌蛋白 。分泌蛋白：分泌蛋白：有一些蛋白质在细胞内合成后，有一些蛋白质在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白，如：消分泌到细胞外起作用的蛋白，如：消化酶、抗体、和一部分激素。化酶、抗体、和一部分激素。17 min17 min和和117 min117 min后被标记的氨基酸相继出现后被标记的氨基酸相继出现在高尔基体，然后出现在靠近细胞膜内侧的运在高尔基体，然后出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌 物中。物中。科学家帕拉德对科学家帕拉德对“分泌蛋白合成分泌蛋白合成和运输和运输”的研究过程：的研究过程：首先给豚鼠胰脏腺泡细胞首先给豚鼠胰脏腺泡细胞注射氚注射氚(3 3H)H)标记标记的亮氨酸，进行的亮氨酸，进行3 min3 min的脉冲标记，结果是被的脉冲标记，结果是被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。分分泌泌蛋蛋白白的的合合成成与与运运输输到到细细胞胞外外的的过过程程分泌蛋白的合成与分泌的过程：分泌蛋白的合成与分泌的过程：核糖体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体 细胞膜细胞膜细胞外细胞外合成肽连加工“出芽”方式折叠、包装分泌排出“出芽出芽”方式：方式：内质网内腔膨大，形成具有内质网内腔膨大，形成具有 膜的囊泡，包囊着加工后的蛋白运输膜的囊泡，包囊着加工后的蛋白运输 到高尔基体。到高尔基体。在分泌蛋白的合成、加工、运输整个过程是否需要能量？由细胞器提供能量呢？需要能量，由线粒体提供需要能量，由线粒体提供 Grimstone曾观察到：饥饿的原生动物逐曾观察到：饥饿的原生动物逐渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的功能也恢复了。囊的功能也恢复了。该实验说明了什么问题？该实验说明了什么问题？细胞内的生物膜在结构上具有一定的细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。连续性。问题讨论问题讨论 内质网膜与细胞膜、核膜有什么内质网膜与细胞膜、核膜有什么关系？关系？内质网膜内质网膜 细胞膜细胞膜 核核膜膜三种膜之间的转化关系“出芽”方式直接联系直接转变 1、细胞膜不仅使细胞具有相对的稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。细胞的生物膜系统在细胞的生命细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着什么样的作用？活动中起着什么样的作用？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大量的附着为点。3、细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样就使得 细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。生物膜的重要意义。生物膜的重要意义。生物膜与膜生物工程是现代生物科学生物膜与膜生物工程是现代生物科学的重大方向之一，它将近代生物学与近代的重大方向之一，它将近代生物学与近代物理学及有关工程学科互相结合起来，对物理学及有关工程学科互相结合起来，对阐明生物能量转换、信息识别、传递和物阐明生物能量转换、信息识别、传递和物质转移等诸多生命现象具有重大意义，同质转移等诸多生命现象具有重大意义，同时在生物学、医学及农学中具有实际应用时在生物学、医学及农学中具有实际应用的前景。随着科学技术的不断发展，可以的前景。随着科学技术的不断发展，可以更广泛地为国民经济和国防建设服务。更广泛地为国民经济和国防建设服务。细胞内的各种生物膜不仅在结构上有细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的细胞的联系，在功能上也是既有一定的细胞的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够继续、高这台高度精密的生命机器能够继续、高效地运转，它们所形成的结构体系，叫效地运转，它们所形成的结构体系，叫做生物膜系统。做生物膜系统。