河北省邯鄲市高中生物第三章細胞的基本結(jié)構(gòu)3.3細胞核__系統(tǒng)的控制中心細胞質(zhì)名師精選教案新人教版必修

1、名校名 推薦第三章 細胞的基本結(jié)構(gòu)3.3細胞核系統(tǒng)的控制中心細胞質(zhì)細胞質(zhì)是核外部分的總稱，由細胞膜、細胞質(zhì)基質(zhì)及各種細胞質(zhì)內(nèi)容物組成。(一 ) 細胞膜任何細胞的表面都有一層極薄的膜包圍，借此把細胞內(nèi)的原生質(zhì)和外界環(huán)境分隔開來，這層膜叫做細胞膜或質(zhì)膜。1 細胞膜的基本組成成分2細胞膜主要是由脂類和蛋白質(zhì)組成，此外含有少量的糖類，形成糖脂和糖蛋白。(1) 膜脂 細胞膜所包含的脂類主要有三種：磷脂、膽固醇和糖脂。所有三種脂類均具有親水脂性質(zhì)。 它們包括一個親水的極性頭和一個疏水的非極性末端，這種一頭親水一頭疏水的分子稱為雙型性分子或稱雙親媒性分子。磷脂在脂類中含量最為豐富，占脂類的50以上。它具有一

2、個極性頭和兩個由脂肪酸鏈形成的非極性尾。(2) 膜蛋白 細胞膜中膜蛋白的種類相當(dāng)多， 可分為兩大基本類型： 外在膜蛋白 ( 或稱外周膜蛋白 ) 和內(nèi)在膜蛋白 ( 或稱整合膜蛋白 ) 。(3) 膜糖類 膜結(jié)構(gòu)中的糖類主要是與膜脂、膜蛋白以共價鍵形成的糖脂、糖蛋白。膜糖只存在于質(zhì)膜的外層，它們與細胞識別有關(guān)。2 細胞膜的流動鑲嵌模型膜結(jié)構(gòu)模型迄今為止已提出了幾十種，在已知的模型中，流動鑲嵌模型( 圖 1 1 19)得到較廣泛的認可。它是由singer和 nicolson于 1972 年通過對已有的模型進行修正而提出的。 要點為： 脂雙分子層是細胞膜的主要結(jié)構(gòu)支架，磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部

3、朝向水相； 膜蛋白為球蛋白，分布于脂雙層表面或鑲嵌脂分子中，有的甚至橫跨整個脂雙層；膜結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)分子和脂類分子都能運動，具有流動性。1名校名 推薦膜的流動性與質(zhì)膜的許多重要功能相關(guān)，如：物質(zhì)運輸、細胞融合、細胞識別、細胞表面受體功能與調(diào)節(jié)等。3 細胞膜的生物學(xué)功能(1) 細胞膜與物質(zhì)的跨膜運輸 ( 參見第五節(jié) )(2) 細胞膜與細胞連接細胞連接是多細胞有機體中相鄰細胞通過細胞質(zhì)膜相互聯(lián)系，協(xié)同作用的重要組織方式。根據(jù)行使功能的不同，細胞連接可分為封閉連接、錨定連接、通訊連接。封閉連接 緊密連接是封閉連接的主要形式， 一般存在于上皮細胞之間， 緊密連接可阻止可溶性物質(zhì)從上皮細胞層一側(cè)擴散到另一

4、側(cè)，因此起到重要的封閉作用。錨定連接錨定連接在機體組織內(nèi)分布很廣泛。通過錨定連接可將相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓毎c基質(zhì)相連，形成一個堅挺、有序的細胞群。 錨定連接具有兩種不同形式：與中間纖維相連接的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；與肌動蛋白纖維相連接的錨定連接主要包括粘著帶與粘著斑。兩個細胞之間形成的鈕扣式的連接結(jié)構(gòu)稱為橋粒，它將相鄰的細胞鉚接在一起， 同時它也是細胞內(nèi)中間纖維的錨定位點。半橋粒在形態(tài)上與橋粒類似，但功能和化學(xué)組成不同。 粘著帶一般位于上皮細胞緊密連接下方，相鄰上皮細胞間形成的一種連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。 粘著斑是肌動蛋白纖維與細胞外基質(zhì)之間的一種連接方式。粘著斑與粘著帶均起著附著和支持功

5、能。通訊連接通訊連接包括間隙連接、植物細胞中的胞間連絲、神經(jīng)細胞間的化學(xué)突觸。2名校名 推薦間隙連接是兩個細胞的質(zhì)膜之間有2 3 nm的間隙的一種連接方式。構(gòu)成間隙連接的基本單位稱連接小體。一些小分子物質(zhì)可通過連接小體中的中央孔道自由進出相鄰細胞。間隙連接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等組織細胞間。胞間連絲是植物細胞間特有的連接方式。如圖1 1 20 所示，在胞間連絲連接處的細胞壁不連續(xù)，相鄰細胞的細胞膜共同形成20 40nm的管狀結(jié)構(gòu)，是物質(zhì)從一個植物細胞進入到另一個植物細胞的通路，它在植物細胞間的物質(zhì)運輸和信息傳遞中具有重要作用。化學(xué)突觸是存在于可興奮細胞之間的連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來

6、傳導(dǎo)神經(jīng)沖動?；瘜W(xué)突觸是相對于電突觸而言的，它們共同完成可興奮細胞之間的通訊。(3) 細胞膜與細胞的識別細胞識別一般是指細胞通過其表面的特殊受體與胞外的信號分子或配基選擇性地發(fā)生相互作用，從而引起胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。如開花植物的雌蕊能否接受花粉進行受精，高等動物和人類的免疫功能都要靠細胞的識別能力。一般認為細胞識別與細胞表面的糖蛋白、糖脂及蛋白聚糖有關(guān)。(3) 細胞膜與信息的傳遞體內(nèi)激素、神經(jīng)遞質(zhì)和藥物對細胞代謝的調(diào)節(jié)作用都與細胞膜密切相關(guān)。各種含氮激素、神經(jīng)遞質(zhì)和某些藥物在影響它們靶細胞的機能活動時，并不直接進入這些細胞內(nèi)，而只作用于細胞膜上的相應(yīng)受

7、體( 是一種復(fù)雜的膜蛋白) ，使受體發(fā)生構(gòu)象的改變，從而激活了另一個膜蛋白 ( 腺苷酸環(huán)化酶) 的活性。腺苷酸環(huán)化酶被激活后，可催化細胞內(nèi)的腺苷三磷酸(atp)3名校名 推薦變?yōu)榄h(huán)腺苷酸 (camp) ，camp 作為第二信使進一步催化細胞內(nèi)一系列連鎖反應(yīng)，以調(diào)節(jié)細胞的代謝，產(chǎn)生一定的生理作用或藥理作用。(二 ) 細胞質(zhì)基質(zhì) ( 透明質(zhì) )細胞質(zhì)基質(zhì)是細胞質(zhì)中除去所有細胞器和各種顆粒以外的部分。在光學(xué)顯微鏡下呈均質(zhì)半透明的膠體狀，包含了水、無機離子、脂類、氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、rna、脂蛋白、多糖等。 細胞質(zhì)基質(zhì)中含有大量的酶，生物代謝的中間代謝過程如糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑、脂肪酸合成等都

8、是在細胞質(zhì)基質(zhì)中完成。細胞質(zhì)基質(zhì)作為細胞器的微環(huán)境，為維護細胞器正常結(jié)構(gòu)和生理活動提供所需要的生理環(huán)境；同時也為細胞器的功能活動提供底物。實際上，在高壓電子顯微鏡下可觀察到細胞質(zhì)基質(zhì)不是均勻一致的，其中存在著由蛋白質(zhì)細絲構(gòu)成的不規(guī)則的三維空間網(wǎng)絡(luò)，即細胞質(zhì)骨架( 包括微管、微絲和中間絲) 。(三 ) 線粒體1線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目與分布線粒體是廣泛存在于真核細胞中較大的細胞器，其形狀、大小、 數(shù)目和分布，常因細胞種類、 生理狀況和生理功能的不同而有較大差別。最常見的是卵圓形顆粒或短線狀，橫徑約0 2 m 1m，長約 2 m 8 m，相當(dāng)于一個細菌的大小。一般說，需要能量較多的細胞，線粒體數(shù)目

9、也較多，例如，肝細胞、胃壁細胞、腎上腺皮質(zhì)細胞中線粒體數(shù)目較多。未分化的細胞、淋巴細胞線粒體數(shù)目比較少，許多哺乳動物的成熟細胞甚至還缺少線粒體。2 線粒體的結(jié)構(gòu)線粒體是由內(nèi)外兩層單位膜構(gòu)成的封閉的囊狀結(jié)構(gòu)，主要由外膜、 內(nèi)膜、 膜間隙和基質(zhì)組成 ( 圖 1-1-21) 。4名校名 推薦(1) 外膜 是一層完全將線粒體包圍起來的單位膜，其表面光滑，膜中蛋白質(zhì)與脂類含量幾乎均等。在膜上有孔洞狀蛋白通道，物質(zhì)通透性較高乙(2)內(nèi)膜也是一層單位膜， 蛋白質(zhì)含量高， 占整個膜的80左右。 內(nèi)膜的通透性很低，只有不帶電荷的小分子才能通過，一些較大的分子或離子進入基質(zhì)則需要特異的運載系統(tǒng)。內(nèi)膜向線粒體腔內(nèi)皺

10、褶形成嵴，大大擴增了內(nèi)膜的表面積。嵴的數(shù)目與細胞的功能狀態(tài)相關(guān)，需要能量較多的細胞，不僅線粒體的數(shù)目多，嵴的數(shù)目也多。 內(nèi)膜和嵴的基質(zhì)面上有許多帶柄的球狀小體，稱為基粒，基粒包括三個部分：頭部(fl因子，為水溶性蛋白質(zhì)，具有atp酶活性 ) 、膜部 (fo 因子，由疏水性蛋白質(zhì)組成) 、柄部 ( 位于 f1 與 fo 之間 ) 。(3)膜間隙指線粒體內(nèi)外膜之間的腔隙，其中充滿無定形液體，內(nèi)含許多可溶性酶、底物和輔助因子。(4) 基質(zhì) 內(nèi)膜和嵴包圍的腔中所含的膠狀物為基質(zhì)，它含有很多蛋白質(zhì)和脂類，線粒體中催化三羧酸循環(huán)、 脂肪酸和丙酮酸氧化等有關(guān)的酶類都存在于基質(zhì)中。此外，基質(zhì)中還5名校名 推薦

11、含有線粒體基因組dna及線粒體特有的核糖體、各種rna和 dna聚合酶、氨基酸活化酶等。3 線粒體的化學(xué)組成線粒體主要的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類-( 其中蛋白質(zhì)占線粒體干重的65 -70 ，脂類占 25 30 ) ，此外還有少量 dna、rna、輔酶等。線粒體含有多種酶類，其中有的酶是線粒體某一結(jié)構(gòu)特有的， 比如線粒體外膜的標記酶為單胺氧化酶， 內(nèi)膜為細胞色素氧化酶， 膜間隙為腺苷酸激酶，線粒體基質(zhì)的標記酶為蘋果酸脫氫酶。4 線粒體的功能線粒體的主要功能是進行氧化磷酸化，合成 atp，為生命活動提供直接能量。線粒體是糖、脂肪和氨基酸最終氧化釋能的場所。5 線粒體是半自主性細胞器線粒體基質(zhì)中裸露的

12、雙鏈環(huán)狀 dna分子能以半保留方式進行自我復(fù)制， 并轉(zhuǎn)錄形成 rna；線粒體中還含有核糖體， 可合成部分蛋白， 即線粒體有一套自身的遺傳系統(tǒng)。 但線粒體自身編碼的蛋白質(zhì)只是一小部分，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由細胞核 dna編碼并在細胞質(zhì)核糖體上合成，再運送至線粒體。因此，線粒體是半自主性細胞器。6線粒體的起源在細胞進化過程中，最早的線粒體是如何形成的?目前有兩種不同的假說，即內(nèi)共生假說和分化假說。 內(nèi)共生假說認為線粒體來源于被原始的前真核生物吞噬的好氧性細菌；這種細菌與前真核生物共生，在長期的共生過程中通過演化變成了線粒體。分化假說則認為線粒體在進化過程中的發(fā)生是由于質(zhì)膜的內(nèi)陷，再經(jīng)過分化后形成的。(

13、四 ) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (er)在電鏡下觀察， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜構(gòu)成的形狀大小不同的扁平囊、小囊及小管組成，并連成一個連續(xù)網(wǎng)狀管道系統(tǒng)。這些管腔外與質(zhì)膜相通，內(nèi)與核被膜的外膜相連，核周腔實際上就是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一部分。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)根據(jù)其有無核糖體附著，可分為兩種類型：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rer) 和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ser) 兩類。如圖11 22 所示。6名校名 推薦粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排列較整齊，細胞質(zhì)一側(cè)的表面上結(jié)合著核糖體。核糖體是細胞合成蛋白質(zhì)的場所， 所以粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)合成、轉(zhuǎn)運和加工有關(guān)。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)主要有：向細胞外分泌的蛋白質(zhì)，如酶、抗體、激素和胞外基質(zhì)的成分等；膜蛋白，包括細胞質(zhì)膜上以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體上的膜蛋白；需要與其他細胞組分嚴格分隔的蛋白質(zhì)， 如溶酶體中的酸性水解酶類；需要進行復(fù)雜修飾的蛋白質(zhì)，修飾與加工是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基體中固有的一系列的酶來完成的。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面光滑，無核糖體顆粒附著。 其主要功能是參與脂類合成，如合成磷脂、固醇、脂肪等。(五 ) 核糖體核糖體是呈橢圓形的粒狀結(jié)構(gòu)，普遍存在于原核細胞和真核細胞中。電鏡下觀察，核糖體由大、小亞單位兩部分組成，如圖1-1 23 所示。 核糖體大小亞基在細胞內(nèi)常常游離于細胞質(zhì)基質(zhì)中，只有當(dāng)小亞基與mrna結(jié)合后大亞基才與小亞基結(jié)合成7名校名