细胞的结构与功能

第3-5讲细胞的结构与功能细胞器的结构与功能细胞学说细胞学说的意义：揭示了生物的统一性细胞学说的内容：细胞是生物体结构和功能的基本单位病毒结构：无细胞结构，蛋白质外壳+核酸（DNA或RNA）特征严格的寄生生物，寄生于活细胞中才能生存单独存在成晶体状分类按感染的对象分：植物病毒、动物病毒、微生物病毒按遗传物质分DNA病毒：噬菌体RNA病毒：HIV、SARS、禽流感病毒、流感病毒、烟草花叶病毒【噬菌体侵染细胞过程】吸附、注入、合成、组装、释放细胞的显微结构与亚显微细胞光学显微镜—细胞的显微结构：线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、中心体、溶酶体电子显微镜—亚显微结构：细胞壁、液泡、叶绿体、线粒体、细胞核、染色体、纺锤体、细胞膜细胞的结构与功能1、细胞的结构2、动植物细胞结构上的相同点与不同点植物细胞：细胞壁、叶绿体、液泡动物/低等植物：中心体细胞的功能细胞壁——区分动植物功能：支持、保护成分植物：纤维素+果胶；合成：高尔基体在有丝末期；植物细胞融合：纤维素酶、果胶酶细菌：肽聚糖；青霉素杀菌原理：抑制细菌细胞壁的形成真菌：几丁质特点：全透性、收缩性小（质壁分离、质壁间的成分、细胞外液体环境）（2）细胞核功能：细胞遗传和代谢的控制中心，遗传信息库结构核膜双层膜；作用：把细胞质与核内物质分开核孔；作用大分子进出的通道（如蛋白质、RNA）实现核质之间频繁的物质交换和信息交流核仁；作用：与RNA合成、核糖体的形成有关染色质定义：被碱性染料染成深色的物质组成：DNA+蛋白质作用：遗传信息载体观察染色的染色剂：甲基绿、龙胆紫、醋酸洋红细胞分裂过程中现象：核仁核膜解体，染色体出现【问题1】细胞分泌蛋白质，它的细胞核哪个部分会比较大？核仁；∵分泌蛋白→合成蛋白质→场所：核糖体→形成：与核仁有关【问题2】是不是所有的细胞都有细胞核？不是，如哺乳动物成熟红细胞原核细胞PK真核细胞、病毒原核细胞真核细胞病毒大小较小较大细胞核没有由核膜包围的典型的细胞核有成形的、真正的细胞核，有核膜、核仁无细胞结构蛋白质外壳+核酸遗传物质DNA（裸露的，无染色体）DNA（与祖蛋白结合成染色体）DNA和RNA细胞器只有核糖体有线粒体等多种细胞器严格的寄生生物，寄生于活细胞中才能生存，单独存在成晶状体细胞壁肽聚糖纤维素、果胶举例蓝藻：颤藻、念珠藻、发菜细菌：乳酸菌、固氮菌、杆菌、球菌放线菌、衣原体、支原体动物、植物真菌：酵母菌、霉菌、食用菌原生生物：草履虫、变形虫噬菌体、HIV、SARS、禽流感病毒、流感病毒、烟草花叶病毒项目原核细胞真核细胞不同点DNA存在形式拟核：大型环状质粒：小型环状核内：与蛋白质形成染色体细胞质中：在线粒体和叶绿叶内裸露存在细胞分裂一般是二分裂无丝分裂、有丝分裂、减数分裂转录与翻译可同时进行转录在核内，翻译在细胞质内。转录在前，翻译在后细胞质——细胞膜以内，细胞核以外的部分细胞器内质网图示：分布：动、植物细胞结构：单层膜功能：蛋白质加工，脂质合成的车间类型粗面内质网（上有核糖体）：增大细胞内膜面积胆固醇光面内质网：是细胞中表面积最大、分布最广的膜结构。为酶提供附着位点，参与脂质运输高尔基体图示：分布：动、植物细胞中（细胞核附近）结构：扁平小囊和小泡，单层膜功能动物：与分泌蛋白形成有关；对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装植物：与细胞壁形成有关其他：高尔基体是唯一一个在动植物细胞中都有，而功能不同的细胞器线粒体——动力车间图示：分布：动、植物细胞中。新陈代谢旺盛的细胞含量多形态：大多数呈椭球状结构：两层膜；外膜、内膜：嵴（增大膜面积）、基质成分：含有与有氧呼吸有关的酶，少量DNA和RNA、核糖体功能：有氧呼吸的主要场所其他：蛔虫无线粒体（寄居于肠道）、哺乳动物成熟的红细胞无任何细胞器叶绿体——养料制造车间图示：分布：植物细胞（并非都有）结构：双层膜；外膜、内膜、基粒、基质（含少量DNA、酶、色素）功能：光合作用的场所，产生水。其他：叶绿体存在于叶肉细胞和幼茎皮层细胞，根部细胞无叶绿体，特别是根尖分生区细胞既无叶绿体，也无明显的液泡线粒体PK叶绿体核糖体——RNA和蛋白质——生产蛋白质的机器图示：分布：动、植物细胞；原核生物：只有一种细胞器结构：无膜结构功能固着核糖体：合成分泌蛋白（消化酶、抗体、部分激素）游离核糖体：合成组织蛋白（血红蛋白、呼吸氧化酶、载体）中心体图示：分布：动物、低等植物细胞中（如：团藻）结构：无膜（蛋白质）、由两个垂直排列的中心粒组成功能：与动物细胞有丝分裂有关，间期复制，前期发出星射线7、液泡——质壁分离失水为：液泡中的水图示：分布：植物（成熟的植物细胞中有一个中央大液泡，占细胞体积的90%）结构：单层膜；内有细胞液（色素、糖类、蛋白质、无机盐）细胞液：专指液泡中的液体功能：调节细胞内环境、保持细胞8、溶酶体图示：分布：动、植物结构：单层膜功能：含有多种水解酶分解衰老、损伤的细胞器吞噬、杀死入侵的病毒和病菌细胞器之间的协调配合分泌蛋白与细胞内蛋白的比较分泌蛋白细胞内蛋白不同点作用部位分泌到细胞外起作用细胞内起作用合成部位在粗面内质网上合成在光面内质网上合成举例抗体、消化酶、一些激素有氧呼吸酶、光合作用酶相同点基本单位都是氨基酸，都是在细胞内合成，需要细胞核与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器参与分泌蛋白的合成与分泌过程涉及结构合成与分泌线粒体细胞核基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质线粒体提供能量核糖体利用氨基酸合成蛋白质内质网对蛋白质进行初级加工，形成比较成熟的蛋白质，以囊泡方式输送蛋白质到高尔基体高尔基体进一步加工成熟的蛋白质，以囊泡形式运输到细胞膜，并与之融合细胞膜囊泡与细胞膜融合，将蛋白质分泌到胞外细胞器知识点总结植物特有的细胞器：叶绿体、液泡区分动植物细胞：细胞壁动物和低等植物特有细胞器：中心体叶绿体：绿色植物绿色部分无膜的细胞器：中心体、核糖体液泡：成熟细胞单层膜的细胞器：液泡、内质网、高尔基体、溶酶体双层膜的细胞器：线粒体、叶绿体含DNA的细胞器：线粒体、叶绿体含RNA的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体含色素的细胞器：叶绿体、液泡有一种细胞含有全部8大细胞器，是什么细胞？低等植物细胞10、与能量转化有关的细胞器：线粒体、叶绿体11、产生ATP的细胞器：线粒体、叶绿体12、与合成反应有关的细胞器：叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体13、与分解反应有关的细胞器：线粒体、溶酶体14、与分泌蛋白有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体15、与细胞分裂有关的细胞器：线粒体、核糖体、中心体、高尔基体16、动、植物都有，但功能不同的细胞器：高尔基体17、产生水的细胞器：线粒体（有氧呼吸）、核糖体（脱水缩合）、叶绿体（光合）、高尔基体（纤维素）18、能自我复制的细胞器：线粒体、叶绿体、中心体19、能合成有机物的细胞器：叶绿体（葡萄糖等有机物）、核糖体（多肽、蛋白质）、高尔基体（纤维素）、内质网（糖类、脂质）二、细胞膜的结构细胞膜的制备选材：人或其他哺乳动物成熟红细胞方法/原理：渗透作用（将细胞放在清水中，水会进入细胞，细胞涨破，内容物流出，得到细胞膜）提纯方法：差速离心法【思考1】为什么选择成熟红细胞？①动物细胞无细胞壁，细胞易吸水涨破，制备细胞膜更容易；②哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可避免其他膜结构的干扰【思考2】植物细胞或鸡的红细胞可以吗？植物：受到细胞壁的限制，无法继续吸水，不会涨破鸡的红细胞：有细胞核，有干扰细胞膜的分子结构实验结论：磷脂双分子层结论：细胞膜有一定的流动性结构膜的组成成分：脂质、蛋白质、糖类细胞膜的结构——流动镶嵌型①基本骨架：磷脂双分子层，每个磷脂分子都是头部向外，尾部向内②蛋白质分子：镶嵌、贯穿在磷脂双分子层之间；覆盖于磷脂双分子层表面③多糖：糖被磷脂分子：亲水头部，疏水尾部排列形式：双分子层，基本骨架特点：具有流动性，速度受温度影响蛋白质存在形式：覆盖、贯穿、镶嵌种类及作用糖蛋白（受体）：识别载体蛋白、通道蛋白：物质运输特点：运动多糖糖蛋白形成：由细胞膜上的蛋白质与糖类结合特点：细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑细胞膜的功能（1）将细胞与外界环境分隔开（2）进行细胞间的信息交流①相邻细胞间接信息交流：通过细胞分泌化学物质（激素）建立细胞交流②相邻细胞直接信息交流：通过细胞直接接触来交流信息③相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通：如高等植物的胞间连丝控制物质进出细胞细胞膜的特点不对称性：糖蛋白结构特点：一定的流动性功能特点：选择透过性①半透性②选择性：蛋白质的种类、数量三、物质跨膜运输方式小分子和离子的跨膜运输方式物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度→低浓度一般低浓度→高浓度特点不需要载体，不消耗能量需要载体，不消耗能量需要载体，消耗能量举例水、CO2、O2、N2、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、维生素、性激素...葡萄糖进入红细胞K+、Na+离子通道氨基酸、K+、Na+、Ca2+等离子葡萄糖进入小肠上皮细胞曲线图饱和点：载体蛋白的数量影响速率的最大值饱和点：载体蛋白的数量影响速率的最大值红点：细胞进行无氧呼吸大分子、颗粒进出细胞的方式方式胞吞胞吐图例运输方向胞外→胞内胞内→胞外特点物质通过小泡转移，不需要载体，消耗能量举例吞噬细胞吞噬抗原/病毒，变形虫吞噬食物分泌蛋白影响因素与细胞代谢有关【对比】大分子进入细胞核：通过核孔来完成，选择透过性、需载体、消耗能量。不是胞吞胞吐理解为：核孔是提供RNA、蛋白质进出的大门完成所需条件能量实例胞吞和胞吐与细胞膜因流动性而形成囊泡有关ATP供能分泌、吞噬【总结】分泌蛋白的分泌过程中膜面积的变化内质网：先包裹蛋白质，变成小泡，运输到高尔基体，膜面积↘高尔基体：接收内质网运输过来的小泡，膜面积↗；进一步加工后运输到细胞膜，膜面积↘细胞膜：接收高尔基体运输过来的小泡，再将小泡内的蛋白释放到膜外，最终膜面积↗细胞的生物膜系统生物膜系统：细胞膜、核膜、细胞器膜在结构、功能是紧密联系的统一整体，它们所形成的结构体系，叫生物膜系统。【无生物膜系统的生物】原核生物、病毒生物膜的组成各种生物膜的化学组成大致相同，都含磷脂、蛋白质、糖类、胆固醇...含量不同（与膜的功能有关）生物膜的种类细胞膜核膜细胞器膜双层膜：叶绿体膜、线粒体膜单层膜：内质网膜、高尔基体膜、液泡膜...生物膜系统的功能使细胞具有相对稳定的内部环境在物质运输、能量转换和信息传递过程中起决定性作用广阔的膜面积为多种酶提供附着位点，利于化学反应将细胞分为许多小室，使化学反应互不干扰，高效、有序地进行渗透作用的原理与应用渗透作用：水分子/其他溶剂分子透过半透膜的扩散渗透系统半透膜：如生物膜（生物膜具有选择透过性，≈半透膜）浓度差：渗透压取决于单位体积内溶质微粒个数个数多，渗透压大%相同：质量分数相同，若分子量大，则溶质微粒个数少mol/L相同：单位体积内溶质微粒个数相同相关概念辨析渗透作用PK自由扩散渗透作用：主语为细胞，描述细胞的失水/吸水自由扩散：主语为水、性激素等，描述物质跨膜渗透吸水PK吸胀吸水植物细胞的吸水方式渗透吸水：水通过自由扩散进入细胞吸胀吸水：植物种子浸泡后发胀，靠大分子吸水半透膜PK选择透过性膜（生物膜）选择透过性膜≈半透膜；半透膜≈选择透过性膜可以通过半透膜的物质：水、葡萄糖；不可以通过半透膜的物质：蔗糖应用实验材料初态机理分析末态甲：10%蔗糖乙：10%蔗糖静止不动静止不动甲：10%蔗糖乙：30%蔗糖水向右液面：乙＞甲末：乙的重力给水的压力==向右的渗透压浓度：乙＞甲液面：乙＞甲甲：10%葡萄糖乙：30%葡萄糖水向右液面：乙＞甲末：葡萄糖向左液面：相同浓度：相同甲：1mol/L蔗糖乙：1mol/L葡萄糖静止不动初：单位体积分子数量相同末：葡萄糖向左，水向左两侧葡萄糖浓度相同液面：甲＞乙甲：10%蔗糖乙：10%葡萄糖水向右液面：乙＞甲初：质量分数相同，但蔗糖分量大，即分子数小。水向右末：葡萄糖向左，乙无蔗糖两侧葡萄糖浓度相同液面：甲＞乙实验：植物的质壁分离与复原1、什么是质壁分离：原生质层与细胞壁分离2、实验材料：紫色洋葱表皮、30%蔗糖或1mol/L的KNO3【注意事项】①不能使用浓度过高的溶液（细胞会因为过度失水而死亡）②若使用1mol/L的KNO3/尿素，会发生质壁分离后自动复原。③若使用1mol/L的醋酸溶液，则细胞不会发生质壁分离（醋酸能杀死细胞）3、实验步骤4、质壁分离、复原的原理质壁分离：外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水质壁分离复原：外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水将外界溶液30%的蔗糖清水，会发生质壁分离复原外界溶液为1mol/L的KNO3/尿素，由于溶质分子穿过原生质层进入细胞液，会发生自动复原已知：m时刻用四种溶液处理洋葱表皮，n时刻用清水处理曲线a：表示用清水进行实验曲线b：表示用0.3g/ml尿素溶液进行实验曲线c：表示用0.3g/ml蔗糖溶液进行实验曲线d：表示用0.5g/ml蔗糖溶液进行实验5、质壁分离的条件：植物细胞、活细胞、中央大液泡动物细胞无细胞壁，失水皱缩吸水涨破活细胞保持膜的选择透过性无液泡，由于细胞质粘稠，不易失水（根尖分生区细胞无液泡）质壁分离和复原的应用说明原生质层是选择透过性膜能判断植物细胞的死活成熟的植物细胞+较高浓度的蔗糖溶液，发生质壁分离活细胞测定细胞液（液泡中的液体）的浓度成熟的植物细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液判断：细胞液浓度=外界溶液浓度方法理论：描述为细胞既不吸水胀破，也不质壁分离实际：有的细胞不发生质壁分离，有的细胞刚开始质壁分离为什么细胞有的开始发生质壁分离，有的不发生质壁分离？因为不同的细胞中细胞液的浓度有差别光学显微镜下观察细胞膜动物：看到的细胞膜实际是一个边界植物：在质壁分离时看到的细胞膜也是一个边界动物细胞的吸水和失水外界溶液浓度=细胞质浓度细胞保持原状态外界溶液浓度＞细胞质浓度细胞失水皱缩外界溶液浓度＜细胞质浓度细胞吸水膨胀，若胀破，则出现溶血现象动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象植物细胞由于有细胞壁的限制和保护，不会因持续吸水而涨破总结细胞