高中生物 細胞的類型和結(jié)構(gòu) 第2課時備課資料素材 蘇教版必修1

1、備課資料 1.細胞膜和細胞器的分離提純方法細胞中的膜結(jié)構(gòu)是整個細胞及多種細胞器的界膜，對于保持細胞和細胞器的獨立性是必不可少的，同時很多重要的功能是在膜結(jié)構(gòu)上完成的。為了研究細胞膜和細胞器的結(jié)構(gòu)與功能，首先要分離出形態(tài)與結(jié)構(gòu)完整的、具有生物活性的、純度高的樣品。在研究工作中，分離細胞膜和細胞器可以用以下方法：首先是制備一定量的細胞，細胞的來源可以是培養(yǎng)細胞，也可以是某種組織。培養(yǎng)細胞的收集相對簡單一些，直接用胰酶將細胞從培養(yǎng)瓶上消化下來，制成細胞懸浮液。比較易碎的組織細胞的收集如肝、脾等，可采用勻漿的方法，稍加研磨就可制成細胞懸液。有些結(jié)締組織，直接研磨不易分離出細胞，可先用適量的膠原酶處理。

2、細胞制備出來后，進行勻漿處理。勻漿的方法有多種，如用高速打碎機破碎，低滲，玻璃珠與細胞共振蕩，凍融法，超聲波打碎等。可根據(jù)實驗需要和實驗室條件來選擇。無論選擇哪種方法，都要盡可能保持膜的完整性。整個操作過程要避免過于激烈，pH、離子強度和滲透壓等條件要適中，一般常用中性和等滲溶液。2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由Porter等人在1945年發(fā)現(xiàn)的。他們利用電鏡在成纖維細胞中觀察到一些形態(tài)和大小略有不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并集中在內(nèi)質(zhì)中，因此將這些結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層膜形成的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，并形成一個連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通常占細胞生物膜系統(tǒng)的一半左右，占細胞體積的10%以上。根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

3、上是否附有核糖體，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為兩類，即粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多呈大的扁平膜泡，排列整齊。它是核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，普遍存在于細胞中，特別是合成分泌蛋白的細胞。在結(jié)構(gòu)上，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞核的外層膜相連。無核糖體附著的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，通常為小的管狀或小的泡狀，廣泛存在于各種類型的細胞中。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)合成的重要場所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可通過出芽方式，將合成的蛋白質(zhì)或脂質(zhì)轉(zhuǎn)運到高爾基體。3.高爾基體的結(jié)構(gòu)和功能高爾基體是意大利科學(xué)家高爾基（C.Golgi）在1898年發(fā)現(xiàn)的。它是普遍存在于真核細胞中的一種細胞器。在電鏡下觀察到，高爾基體是由一些排列較為整齊的扁平膜囊堆疊在一起，構(gòu)

4、成了高爾基體的立體結(jié)構(gòu)。扁平膜囊多呈弓形，也有的呈半球形，均由光滑的膜圍繞而成。在扁平膜囊外還包括一些小的膜泡。整個高爾基體結(jié)構(gòu)分為形成面和成熟面，來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)從形成面逐漸向成熟面轉(zhuǎn)運。高爾基體與細胞的分泌功能有關(guān)，能夠收集和排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)所合成的物質(zhì)，它也是聚集某些酶原的場所，參與糖蛋白和黏多糖的合成。高爾基體還與溶酶體的形成有關(guān)，并參與細胞的胞吞和胞吐作用。4.核糖體的結(jié)構(gòu)和功能核糖體是一種顆粒狀的結(jié)構(gòu)，沒有被膜包裹，其直徑為25 nm，主要成分是蛋白質(zhì)與rRNA。蛋白質(zhì)含量約占40%，rRNA約占60%。核糖體蛋白分子主要分布在核糖體的表面，而rRNA則位于內(nèi)部，二者靠非共價鍵結(jié)

5、合在一起。在真核細胞中很多核糖體附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜表面，成為附著核糖體。在原核細胞的細胞膜內(nèi)側(cè)也常有附著核糖體。還有些核糖體不附著在膜上，而呈游離狀態(tài)，分布在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)，稱為游離核糖體。附著核糖體和游離核糖體所合成的蛋白質(zhì)種類不同，但核糖體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成是完全相同的。5.液泡的結(jié)構(gòu)和功能在每個植物細胞內(nèi)，液泡的大小、形狀和數(shù)目相差很大，甚至其中的顏色也不相同。在幼齡細胞中，液泡的體積很小，用光學(xué)顯微鏡很難發(fā)現(xiàn)。隨著細胞的生長，這些小液泡增大和合并，在成熟的細胞中，往往只有一個大的中央液泡，它可達細胞體積的90%。液泡是由一層單位膜包圍的細胞器，這層膜叫液泡膜，它使液泡的內(nèi)含物與細胞質(zhì)分隔開。

6、液泡膜雖然在形態(tài)上與細胞膜無區(qū)別，但它們的通透性和物理性質(zhì)是有區(qū)別的。液泡膜含不飽和脂肪酸的比例較高，它所含的磷脂分子以磷脂酰膽堿為主。液泡膜上具有多種酶和一些與物質(zhì)運輸相關(guān)的蛋白。液泡膜有特殊的通透性，使得儲存在液泡內(nèi)的糖類、鹽類及其他物質(zhì)的濃度往往很高，由此引起細胞質(zhì)中的水分向液泡內(nèi)流動，從而維持細胞的緊張度。液泡的來源是多方面的，它可來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體或細胞膜。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)頂端膨大或出芽形成囊泡，而成為最初的小液泡，小液泡可逐步形成大液泡。高爾基體的囊泡也能出芽形成小液泡，這些小液泡可與細胞膜融合，也可形成大液泡。此外，細胞膜內(nèi)陷形成的囊泡也可參與大液泡的形成。液泡主要有以下幾個方面的功能：

7、（1）儲存作用。液泡中的主要成分是水，但在不同種類的細胞中，液泡中還儲存有各種細胞代謝活動的產(chǎn)物。甘蔗莖和甜菜根細胞的液泡中儲存有大量的蔗糖，柿子果皮細胞的液泡中含有丹寧。有些植物，特別是藥用植物的某些細胞液泡中含有特殊的植物堿，如茶葉含有咖啡堿，罌粟果實中含有嗎啡，金雞納樹的樹皮中含有奎寧。未成熟的水果中，由于液泡中含有較多的有機酸，故具有酸味?；ò?、果實常顯示出紅色、黃色、藍色和紫色，它們都是溶解于液泡的色素所顯示的顏色。花青素的顏色可隨液泡中的酸堿度不同而變化，液泡為堿性時顯藍色，中性時顯紫色，酸性時顯紅色。（2）維持細胞膨壓的作用。液泡內(nèi)含有較高濃度的糖類、鹽類及其他物質(zhì)，使得大量的水

8、分進入液泡，充滿水分的液泡維持著細胞的膨壓，這是植物體保持挺立狀態(tài)的根本因素，若液泡失水，植物體就發(fā)生萎蔫。膨壓還直接參與了調(diào)節(jié)氣孔的開放。當(dāng)K+、Cl-或蘋果酸鹽在保衛(wèi)細胞液泡內(nèi)迅速增加積累時，液泡膨壓增大，致使氣孔開放，而當(dāng)K+、Cl-或蘋果酸鹽輸出液泡時，膨壓變小，液泡體積隨之縮小，使氣孔關(guān)閉。（3）與溶酶體類似的作用。液泡中含有各種酸性水解酶，它們能分解細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)及多糖等物質(zhì)，類似動物細胞中的溶酶體。細胞器碎片通過液泡膜的內(nèi)陷吞噬進入液泡，最后在液泡中被分解。液泡在植物細胞的自溶中起一定的作用。植物中有些衰老的或不需要的細胞，可經(jīng)過自溶作用被消化掉。在正常的生理狀態(tài)下，

9、這種過程進行得比較緩慢，是逐漸消化的。如果液泡被破壞，釋放出其中的水解酶，將導(dǎo)致細胞成分的迅速降解。（4）防御作用。許多植物的液泡中含有幾丁質(zhì)酶，它能水解破壞真菌的細胞壁。當(dāng)植物體遭到真菌病原體的危害時，幾丁質(zhì)酶的生物合成增加，以增強對入侵病原體的殺傷作用。液泡還具有吞噬病原體的作用，并通過其中的水解酶將病原體分解消滅，或?qū)⒉≡w圍困在液泡內(nèi)，使之不能增殖蔓延。此外，液泡還具有吸收細胞質(zhì)中某些有毒物質(zhì)，將其儲存隔離起來，避免細胞中毒的作用。6.中心體的結(jié)構(gòu)和功能在所有動物細胞中，中心體是主要微管組織中心，它的主要結(jié)構(gòu)是一對互相垂直的中心粒加上周圍呈透明狀的基質(zhì)。每個中心粒為直徑0.2 m、長度0.4 m的圓柱體。在剛剛完成分裂的子細胞中只含有一對由母細胞而來的中心粒，它必須再復(fù)制一對才能在有絲分裂時形成完整的紡錘體。中心粒要經(jīng)過一個復(fù)雜的發(fā)育周期，才能被復(fù)制并成熟。細胞進入間期的G1晚期時，兩個中心粒開始稍稍分離，并成為母中心粒。在間期的S期和間期的G2期中，每個母中心粒上逐漸形成一個相對應(yīng)的中心粒，所以在一對新中心粒中包