高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座-专题二-三-生命的机构基础和细胞代谢的基础.docx
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1、高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题二 生命的构造根底竞赛要求1细胞是生命活动的根本单位 2细胞膜:理化性质、分子构造及物质运输等 3细胞内膜系统:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的构造及功能 4线粒体构造、功能 5质体的类型与叶绿体的构造功能 6核糖体 7过氧化氢体、过氧化物酶体的构造功能 8细胞核核膜、染色体、核仁、核 基质与核功能 9细胞壁成分及构造 10细胞骨架系统包括:微丝、微管、中等纤维、微梁的功能 11原核细胞及真核细胞 12动物细胞及植物细胞的比较 13细胞分化与组织形成 学问梳理一、细胞的发觉及细胞学说1细胞的发觉1665年英国物理学家罗伯特虎克首次视察到细胞,是植物细胞死亡
2、后留下死细胞的细胞壁。1667年,列文虎克首次视察到了活细胞。2细胞学说的建立德国植物学家施莱登于1838年提出了细胞学说的主要论点,1939年德国动物学家施旺加以充溢,最终创立了细胞学说。细胞学说的主要内容是:细胞是动、植物有机体的根本构造单位,也是生命活动的根本单位。二、细胞的形态及大小1细胞的形态游离细胞常呈球形或近于球形。动物的卵细胞、植物的花粉母细胞是球状或近于球状的细胞,人的红细胞呈扁圆状,某些细菌呈螺旋状,精子与很多原生动物具有鞭毛或纤毛,变形虫与白血球等为不定形细胞。2细胞的大小细胞的直径多在10m100m之间。有的很小,如枝原体,其直径为mm,是最小的细胞。细菌的直径一般只有
3、1m2m。有的细胞较大,如番茄、西瓜的果肉细胞直径可达1mm;棉花纤维细胞长约1cm5cm;最大的细胞是鸟类的卵鸟类的蛋只有其中的蛋黄才是它的细胞,卵白是供发育用的养分物质,不屑于细胞部分,如鸵鸟蛋卵黄的直径可达5cm。细胞的大小受细胞核所能限制的范围制约,较小的细胞有相对较大的外表积,较大的细胞那么相反。三、原核细胞与真核细胞构成生物体的细胞可以分成两类:原核细胞与真核细胞。原核细胞如细菌、蓝藻、放线菌、枝原体等是由原核细胞构成的。真核细胞构造困难,大多数生物都是由真核细胞所构成。1原核细胞原核细胞壁的化学组成主要由是蛋白多糖肽聚糖所组成,少数原核细胞的壁还含有其他多糖与类脂,有的原核细胞壁
4、外还有胶质层。藻细胞形式图11DNA 2核糖体 3细胞壁 4细胞膜原核细胞内有一个含DNA的区域,称类核或拟核。类核外面没有核膜,只由一条DNA构成。这种DNA不及蛋白质结合形成核蛋白。原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体与质体等,但有核糖体与中间体。核糖体分散在原生质中,是蛋白质合成的场所。中间体是质膜内陷形成的困难的褶叠构造,其中有小泡与细管样构造。有些原核细胞含有类囊体等构造。类囊体具有光合作用功能。在原核细胞中还有糖原颗粒、脂肪滴与蛋白颗粒等内含物。 2真核细胞真核细胞中,动物细胞与植物细胞也有重要区分。动物细胞质膜外无细胞壁,无明显的液泡。此外,在细胞核的旁边有中心粒,在细胞有丝分
5、裂时,发出星状细丝,称为星体。植物细胞与动物细胞的主要区分是:植物细胞具有质体;其次,植物细胞的质膜外被细胞壁,相邻细胞间有一层胶状物粘合作用,称中层或胞间层。在两个相邻细胞间的壁上,有原生质丝相连,称胞间连丝,使细胞间互相沟通。最终在植物的分化细胞中往往有大液泡。原核细胞与真核细胞的主要区分比较如下:原核细胞及真核细胞构造的主要区分原核细胞真核细胞细胞大小很小110微米较大10100微米细胞核无膜称“类核有膜遗传系统DNA不及蛋白质结合一个细胞只有一条DNA核内的DNA及蛋白质结合,形成染色质染色体一个细胞有两条以上染色体细胞质无内质网无高尔基体无溶酶体无线粒体仅有功能上相近的中间体无叶绿体
6、,但有的原核细胞有类囊体一般无微管、无微丝无中心粒有内质网有高尔基体有溶酸体有线粒体有叶绿体植物细胞有微管、微丝在中心粒动物细胞细胞壁主要由胞壁质组成主要由纤维素组成四、真核细胞的亚显微构造光镜下看到的构造称为细胞的显微构造。电子显微镜下看到的构造,一般称为亚显微构造。亚显微构造程度能将辨别率进步到甚至几个埃,放大倍数可到达几十万倍。1细胞膜1质膜的化学组成细胞膜主要由脂类与蛋白质组成,蛋白质约占膜干重的20%70%,脂类约占30%80%,此外还有少量的糖类。2质膜的分子构造模型 “流淌镶嵌模型主要特点:一是强调了膜的流淌性,二是显示了膜脂与膜蛋白分布的不对称性。多糖只分布于膜与外侧,表现出不
7、对称性。脂质在膜中的分布也是不完全对称的。流淌镶嵌模型认为质膜的构造成分不是静止的,而是可以流淌的。一般认为膜脂所含脂肪酸的碳链愈长或不饱与度愈高,流淌性愈大。环境温度下降膜脂的流淌性减弱,相反,在确定限度内温度上升那么脂质的流淌性增加。3物质通过质膜进出细胞物质进出细胞必需通过质膜,质膜对物质的通透有高度选择性。通透过程可分5种类型:自由扩散、促进扩散、伴随运送、主动运输与内吞外排作用见以下图。通过细胞膜物质运输的五种形式1简洁扩散;2促进扩散;3伴随运送;4主动运输;5内吞外排作用自由扩散:顺浓度梯度干脆穿过脂双层进展运输。既不须要细胞供应能量也不须要膜蛋白帮助。一般来说,影响物质进展自由
8、扩散速度的因素主要是物质本身分子大小、物质极性大小、膜两侧物质的浓度差及环境温度等。帮助扩散:顺浓度梯度的运输,但扩散是通过镶嵌在质膜上的蛋白质的帮助来进展的。如葡萄糖过红细胞膜进入细胞的过程。但葡萄糖通过膜进入细胞的过程,特殊是在小肠上皮细胞,往往是以主动运输方式进展的。主动运输:一般逆浓度梯度进展的物质运输。主动运输过程中,须要细胞供应能量及细胞膜上的载体蛋白帮助。如钠-钾泵。伴随运输又叫协同运输:逆浓度梯度进入细胞。在此过程中物质运动并不干脆须要ATP,而是借助其他物质的浓度梯度为动力进展的。后一种物质是通过载体与前一种物质相伴随运动的。比方动物细胞对氨基酸与葡萄糖的主动运输,就是伴随N
9、a的协同运输。内吞作用与外排作用:大分子物质要以形成小泡的方式才能进入细胞。它们先及膜上某种蛋白质进展特异性结合,然后这部分质膜内陷形成小囊,将该物质包在里面。随后从质膜上别离下来形成小泡,进入细胞内部。这个过程称作内吞作用。内吞的物质为固体者称为吞噬作用,假设为液体那么称为胞饮作用。及内吞作用相反,有些物质通过形成小泡从细胞内部逐步移到细胞外表,及质膜交融而把物质向外排出。这种运送方式称为外排作用。内吞作用与外排作用及其他主动运输一样也须要能量供应。4细胞膜及细胞的识别细胞识别的功能是与细胞膜分不开的。因为细胞膜是细胞的外外表,自然对外界因素的识别过程发生在细胞膜。如哺乳动物与人类的细胞识别
10、:当外来物质例如大分子、细菌或病毒,在免疫学上称它们为抗原进入动物与人体,免疫系统以两种方式发生反响,一是制造抗体,一是产生敏感细胞。抗体与敏感细胞及抗原相结合,通过一系列反摧毁抗原,把抗原从体内消退掉。抗原及抗体的识别,主要取决于细胞膜上外表的某些受体。2细胞质1细胞质的基质细胞质基质其中包含了很多物质,如小分子的水、无机离子,中等分子的脂类、氨基酸、核苷酸,大分子的蛋白质、核酸、脂蛋白、多糖。2细胞器线粒体 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器,各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP供应的,因此有细胞的“动力工厂之称。叶绿体叶绿体是质体的一种,是绿色植物进展光合作用的场
11、所。质体是植物细胞所特有的。它可分为具色素的叶绿体、有色体与不具色素的白色体。兰藻与光合细菌等原核生物没有叶绿体。兰藻的类囊体是分布在细胞内,特殊是分散在细胞的周边部位。光合细菌的光合作用是在含有光合色素的细胞内膜进展的。这种内膜呈小泡状或扁囊状,分布于细胞四周,称为载色体。内质网内质网是细胞质中由膜围成的管状或扁乎囊状的构造,互相连通成网,构成细胞质中的扁平囊状系统。内质网依据不同的形态构造,可分为两种类型:一种是粗面内质网,其构造特点是由扁平囊状构造组成,膜的外侧有核糖体附着。如今有大量试验证明,各种分泌蛋白质如血浆蛋白、血浆清蛋白、免疫球蛋白、胰岛素等都主要是在粗面内质网的结合核糖体上合
12、成的。还有种内质网是滑面内质网,多由小管及小囊构成不规那么的网状构造,膜外表光滑,无核糖体颗粒附着。主要存在于类固醇合成旺盛的细胞中。内质网的功能包括以下几点:蛋白质的合成及转运粗面内质网;蛋白质的加工如糖基化;脂类代谢及糖类代谢滑面内质网;解毒作用滑面内质网上有分解毒物的酶。核糖体核糖体是无膜的细胞器,主要成分是蛋白质及RNA。核糖体的RNA称为rRNA,约占60%,蛋白质约占40%,蛋白质分子主要分布在核糖体的外表,而rRNA那么位于内部,二者靠非共价键结合在一起。核糖体附有附着核糖体与游离核糖体两种类型,附着核糖体及内质同形成复合细胞器,即粗面内质网。附着在内质网膜上的核糖体及游离核糖体
13、所合成的蛋白质种类不同,但核糖体的构造及化学组成是完全一样的。核糖体由大、小两个亚单位组成。由于沉降系数不同,核糖体又分为70S型与80S型。70S型核糖体主要存在于原核细胞及叶绿体、线粒体基质中,其小亚单位为30S,大亚单位为50S;80S型核糖体主要存在于真核细胞质中,其小亚单位为40S,大亚单位60S。核糖体是蛋白质合成的场所。因此核糖体是细胞不行缺少的根本构造,存在于全部细胞中。核糖体往往并不是单个独立地执行功能,而是由多个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进展肽键的合成。这种具有特殊功能及形态的核糖体及mRNA的聚合体称为多聚核糖体。高尔基复合体,高尔基体是由滑面膜围成的扁囊状与泡
14、状构造组成的。典型的高尔基体表现确定的极性,凸面称形成面,凹面称成熟面。形成面的膜较薄,及内质网膜相像,成熟面的膜较厚,及质膜相像。高尔基器的第一个主要功能是为细胞供应一个内部的运输系统,它把由内质网合成并转运来的分泌蛋白质加工浓缩,通过高尔基小泡运出细胞,这及动物分泌物形成有关。高尔基体对脂质的运输也起确定的作用。高尔基体的第二个重要功能是能合成与运输多糖,这可能及植物细胞壁的形成有关。第三个方面就是糖基化作用,即高尔基体中含有多种精基转移酶,能进一步加工、修饰蛋白质与脂类物质。溶酶体溶酶体是由一个单位膜围成的球状体。主要化学成分为脂类与蛋白质。溶酶体内富含水解酶,由于这些酶的最适pH值为酸
15、性,因此称为酸性水解酶。其中酸性磷酸酶为溶酶体的标记酶。溶酶体可分成两种类型:一是初级溶酶体,它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状构造,因此它本质上是分泌泡的一种,其中含有各种水解酶,各种酶还没有开始消化作用,处于潜藏状态。二是次级溶酶体,它是吞噬泡与初级溶酶体交融的产物,是正在进展或已经进展消化作用的液泡。有时亦称消化泡。溶酶体第一方面的功能是参及细胞内的正常消化作用。第二个方面的作用是自体吞噬作用。溶酶体可以消化细胞内苍老的细胞器,其降解的产物重新被细胞利用。第三个作用是自溶作用。如无尾两栖类尾巴的消逝等。圆球体与糊粉粒植物细胞有具水解酶活性的构造,如圆球体。它们都是由一个单位膜围成的球状
16、体。圆球体具有消化作用及贮存脂肪功能;糊粉粒也具消化作用,并且为蛋白质的贮存场所。微体微体也是一种由单位膜围成的细胞器。依据酶活性的差异可分为两种类型:过氧物体与乙醛酸循环体。过氧化物酶体:是具有过氧化氢酶活性的小体,内含很多氧化酶、过氧化氢酶,能将对细胞有害的H2O2转化为H2O与O2。在植物叶肉细胞中,过氧化物酶体执行光呼吸的功能。乙醛酸循环体:除含过氧化物酶体有关的酶系外,还含有乙醛酸循环有关的酶系,如异柠檬酸裂合酶、苹果酸合成酶等。乙醛酸循环体除了具有分解过氧化物的作用,还参及糖异生作用等过程液泡及液泡系在植物细胞中有大小不同的液泡。成熟的植物细胞有一个很大的中央液泡,可能占细胞体积的
17、90%,它是由很多小液泡合并成的。动物细胞中的液泡较小,差异也不显著。液泡由一层单位膜围成。其中主要成分是水。不同种类细胞的液泡中含有不同的物质,如无机盐、糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等。液泡的功能是多方面的,强维持细胞的惊慌度是它所起的明显作用。其次是贮藏各种物质,例如甜菜中的蔗糖就是贮藏在液泡中,而很多种花的颜色就是由于色素在花瓣细胞的液泡中浓缩的结果。第三,液泡中含有水解酶,它可以吞噬消化细胞内破坏的成分。最终,液泡在植物细胞的自溶中也起确定的作用。 3细胞核真核细胞具有细胞核。除了哺乳动物成熟红细胞及高等植物的筛管细胞等少数几种细胞能在无核状态下进展生命活动外,多数真核细
18、胞都具有细胞核。细胞核是遗传信息的贮存场所,对于细胞构造及生命活动具有重要的调控作用。1核膜在电镜下真核细胞的核主要包括核膜、染色质、核仁与核基质四部分。真核细胞具有核膜,核膜亦称核被膜,使遗传物质DNA及细胞质分开。原核生物,如细菌、兰藻等不具核膜,即DNA与细胞质之间没有膜隔开。核膜由内外两层膜组成。内膜平滑,外膜靠细胞质的一侧有时附着有核糖体,并且常可看到外膜及粗面内质网是连续的,所以内外膜之间的核周腔经过内质网好像可能与细胞处相通。内外两膜在很多地方愈合形成小孔,称为核膜孔。离子、比较小的分子可以通透核膜。但像球蛋白、清蛋白等高分子那么不能原样通过核膜。高分子的进出核要由核膜孔通过。2
19、染色质染色质是间期细胞核中易被碱性染料染色的物质,由DNA及蛋白质为主组成的复合构造,是遗传物质的存在形式。染色体及染色质是化学组成一样、而在细胞周期的不同时期出现的两种不同构型构造。在真核细胞中,核小体是构成染色质的根本单位,核小体是DNA及组蛋白结合形成的。另外,染色质的成分还包括少量的RNA与非组蛋白。在间期核中,染色质的形态不匀称。依据其形态及染色特点可分为常染色质与异染色质两种类型。常染色质折叠疏松、凝缩程度低,处于伸展状态,碱性染料染色时着色浅,具有转录活性的染色质一般为常染色质。异染色质折叠压缩程度高,处于凝集状态,经碱性染料染色着色深,其DNA中重复序列多,复制较常染色质晚。3
20、核仁光学显微镜下视察,真核细胞的间期核中可见到1个或多个球状小体称为核仁。核仁是核糖体RNArRNA合成及核糖体亚单位前体组装的场所,及核糖体的生物发生亲密相关。核糖体RNA是在核仁合成的。如组成80S型核糖体的rRNA共有四种:5S、18S、28S,其中后三种是在核仁中合成的。4核基质间期核内非染色或染色很淡的基质称核内基质。染色质与核仁悬浮于其中,它含有蛋白质、RNA、酶等。核内基质亦称核液。 4细胞骨架细胞骨架普遍存在于真核细胞中,蛋白质纤维构成的网架体系。主要包括细胞膜骨架、细胞质骨架与细胞核骨架三部分。细胞骨架对于细胞形态的维持、细胞运动、物质运输、细胞增殖及分化等具有重要作用。1细
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