高三生物细胞的结构与功能

高三生物细胞的结构与功能第1页，课件共27页，创作于2023年2月【知识联系框架】第2页，课件共27页，创作于2023年2月第3页，课件共27页，创作于2023年2月

一、细胞膜的结构与功能细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。质膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂类结合形成糖蛋白质或糖脂，是质膜上的标记物，与细胞的识别有关。类脂种类很多，但最主要的是磷脂，超过膜脂总量的50％。，磷脂对于维持质膜的流动性是非常重要的。质膜的流动性对细胞正常的生命活动是至关重要。质膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小。第4页，课件共27页，创作于2023年2月在动物细胞细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的质膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。

质膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体，在主动运输过程中，载体还兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。细胞膜对物质的运输具有选择性是由其上的蛋白质——载体决定的，载体蛋白具有专一性。

第5页，课件共27页，创作于2023年2月在质膜的运输方式中，自由扩散与协助扩散的动力来自于膜内外物质的浓度差，分子通过膜的扩散速度与膜内外物质的浓度差有关。但自由扩散与协助扩散有所不同，分子以自由扩散方式通过细胞膜的速度与物质的浓度呈正比例关系；分子以协助扩散方式通过细胞膜的速度与分子的浓度呈正相关，但不是正比例关系，其原因是由于载体数量的限制造成的。第6页，课件共27页，创作于2023年2月主动运输对物质的运输速度与细胞提供能量的多少呈正相关，其主要原因也是受细胞膜上载体数量的限制造成的。凡是离子的运输都是主动运输第7页，课件共27页，创作于2023年2月二、细胞质细胞质是指除去细胞质膜和细胞核以外的所有物质。1．细胞质基质细胞质基质是细胞质中除去所有细胞器和各种颗粒以外的部分，呈半透明的胶体状态。2．细胞器

细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位，悬浮在细胞质基质中。(1)线粒体的结构和功能第8页，课件共27页，创作于2023年2月线粒体是双层膜结构，内膜向内腔折叠形成嵴，嵴的形成增加了细胞内的膜面积。完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。

线粒体是动植物细胞中都具有的细胞器，它与细胞的能量代谢有关。但原核生物(细菌和蓝藻）中没有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，它的主要使命是为各种生命活动提供能量，所以在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体的数量就比较多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定独立性。第9页，课件共27页，创作于2023年2月（2）叶绿体的结构和功能叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠，内膜以内是基粒和基质。基粒是由基粒片层结构薄膜组成（线粒体中基粒是一种蛋白质复合体），亦称类囊体，它有效地增加了叶绿体内的膜面积。叶绿体中基粒的数量及发达程度与其进行光合作用的强度大小有关，光合作用旺盛的细胞中不仅叶绿体的数量多，而且叶绿体中基粒的数量也多，每个基粒中的片层结构薄膜的数量也多，反之亦然。

第10页，课件共27页，创作于2023年2月叶绿体中含有少量的DNA和RNA，线粒体也一样，在叶肉细胞也能完成自我增殖，在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定的独立性。

叶绿体完成光合作用的整个光反应过程的色素和酶也都在片层结构薄膜上，所以光合作用的光反应是在基粒类囊体的薄膜上进行的。完成暗反应过程的酶在叶绿体的基质中，暗反应过程是在叶绿体基质中进行的。（3）线粒体和叶率体的异同点：第11页，课件共27页，创作于2023年2月两者形态、结构、功能、核酸、所含的酶都不太相同。共同点：1、双层膜；2、都通过一定的方式增大表面积3、含有少量的DNA和RNA，遗传一定的独立性；4、参与细胞内能量代谢的重要细胞器。（4）质体类型比较质体类型含有的色素存在部位白色体不含色素花、果、茎白色部位，储存有机物结构有色体叶黄素、胡萝卜素花、果实等叶绿体叶绿素、类胡萝卜素叶肉细胞为主第12页，课件共27页，创作于2023年2月（3）内质网

内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。滑面内质网上没有核糖体附着，这种内质网所占比例较少，但功能较复杂，它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体，其排列也较滑面内质网规则，功能主要与蛋白质的合成有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。第13页，课件共27页，创作于2023年2月（4）核糖体核糖体不是由生物膜构成的，它是由蛋白质和RNA构成的复合体。核糖体是蛋白质合成的场所。附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要有两类：一类是分泌蛋白，通过内质网运输到高尔基体，经加工包装后被分泌到细胞外另一类是排列到质膜内的蛋白质。游离的核糖体合成的蛋白质一般是分布到细胞质基质中的蛋白质，如分布于细胞质基质中的酶等。第14页，课件共27页，创作于2023年2月高尔基体是由光面膜所包围成的分隔的腔及一些分泌小泡组成。它属于单层膜结构。在所有动物细胞和植物细胞中都有这种细胞器，但成熟的红细胞是例外。在分泌旺盛的细胞（如唾液腺细胞、胰腺细胞等）中，高尔基体特别发达，数目也特别多。

（5）高尔基体（6）中心体中心体存在于低等植物细胞（如衣藻、团藻等藻类植物）和动物细胞中。中心体不具备膜结构，是由蛋白质组成的。每个中心体是由两个互相垂直的短棒状的中心粒排列而成。中心粒的功能是在有丝分裂或减数分裂过程中参与星射线（纺缍丝）的形成。第15页，课件共27页，创作于2023年2月（7）液泡

液泡是在细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡，是普遍存在于植物细胞中的一种细胞器。液泡内的液体称为细胞液，溶有很多有机小分子物质和无机盐。液泡的功能是参与细胞的水分代谢（如质壁分离和质壁分离复原），同时也是植物细胞代谢副产品及废物（如蔗糖、植物碱、丹宁、多余的无机盐等）屯集的场所。三、细胞核一切真核细胞都有细胞核，但在真核生物体内某些高度分化成熟的细胞（如哺乳动物血液中的红细胞、高等植物细胞体内输导有机物的筛管细胞等）没有细胞核。第16页，课件共27页，创作于2023年2月细胞核是遗传物质贮存、复制和转录的场所。细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核液4个部分。核膜是双层膜结构，外膜常与内质网膜相连续，在核膜上有核孔，是大分子物质（如RNA、蛋白质等）的通道，但对大分子物质的运输也是有选择性的。

核仁是形成核糖体的场所。染色质是由蛋白质和DNA组成的在细胞核中成细丝状的物质。在细胞进入分裂时，染色质高度螺旋化缩短变粗而成为染色体。一条染色体中含有一个DNA分子第17页，课件共27页，创作于2023年2月四、细胞的生物膜系统细胞生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中的作用：①不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起着决定性的作用。②细胞内的许多重要化学反应都在生物膜上进行，细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。第18页，课件共27页，创作于2023年2月在这个过程中，内质网膜可通过小泡转化成高尔基体膜，高尔基体膜又可通过分泌小泡形成细胞膜。第19页，课件共27页，创作于2023年2月

③细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。五、原核细胞与真核细胞的区别在原核细胞中的DNA分子不与蛋白质结合，成游离态，所以一般讲原核细胞没有染色体，也就没有染色体变异。原核细胞中只有一种类型的细胞器——核糖体。由原核细胞构成的生物称为原核生物，主要包括两大类：细菌和蓝藻。第20页，课件共27页，创作于2023年2月进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要是在内陷的细胞膜进行。进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。六、植物细胞工程

植物细胞工程是指应用细胞生物不客分子生物不宾原理和方法，通过中工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。植物细胞工程的理论基础是植物细胞的全能性。第21页，课件共27页，创作于2023年2月植物细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因，所以从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。在生物体内的细胞没有表现出全能性而是分化成不同的组织、器官，是因为基因在特定的时间和空间条件下选择性地表达的结果。植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性。植物组织培养植物组织培养的过程可以归纳为：外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽生长发育植物体第22页，课件共27页，创作于2023年2月外植体是用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。脱分化是指离体的植物组织器官或细胞，在外源的生长素类物质的诱导下开始分裂，形成一团结构疏松、颜色浅而透明的、高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞群的愈伤组织的过程。再分化是指愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程。植物组织培养具有快速繁殖、培育无病毒植株，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题而在生产上得到广泛的应用。在转基因植物的培育中也要用到植物组织培养技术。植物体细胞杂交第23页，课件共27页，创作于2023年2月植物体细胞杂交是指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去除细胞壁的常用方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶等分解植物细胞的细胞壁。第二步是将两个具有活力的原生质体放在一起，通过一定的技术手段进行人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有两大类：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合第24页，课件共27页，创作于2023年2月。第三步是将诱导融合得到的杂种细胞，和植物组织培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。植物体细胞杂交的最大优点是可以克服植物远缘杂交不亲和的障碍，大大扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围。

七、动物细胞工程动物细胞培养：用的培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，培养的动物细胞取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。第25页，课件共27页，创作于2023年2月细胞系是指动物细胞培养过程中存活超过50代的细胞，细胞系的细胞常不太正常，带癌变的特点。动物细胞培养可以用于检测有毒物质。原代培养是指将培养的动物取出来后，先用胰蛋白酶等使组织分散成单个细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬液，再将该悬浮液放入培养箱中培养。传代培养是指需要定期地用胰蛋白酶使从瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬液，分装到两个或两个以上的培养瓶中培养的过程。细胞株是指在细胞培养过程中存活10代到40～50代的细胞。第26页，课件共27页，创作于2023年2月单克隆抗体的制备：第一步将抗原注射入小鼠体内；第二步