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1、第三章 细胞的基本结构,2009.11.2,第一节 细胞膜系统的边界,第二节 细胞器系统内的分工合作,第三节 细胞核系统的控制中心,第一节 细胞膜-系统的边界,一个最简单的细胞,也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧!,一、如何区分显微镜视野中的 气泡和细胞呢 ？,气泡是光亮的，里面只有空气，而细胞可观察到具体的结构和内容物。,二、在光学显微镜中能看见细胞膜吗 ？,植物细胞的细胞膜紧贴壁，完全观察不到；动物细胞明显看到细胞与细胞之间，细胞与外界环境之间有明显的界限细胞膜。,问题探讨：,科学家用一种叫做伊红（染色剂）的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。,伊红为什么不会逸
2、出细胞？ 此实验说明了什么？,细胞作为一个基本的生命系统，它有边界,动动脑,资料分析,细胞膜,哺乳动物成熟红细胞示意图,人的口腔上皮细胞,1.体验制备细胞膜的方法,(1)材料的选择：,(2)实验原理:,(3)方法步骤:,一、细胞膜的成分,哺乳动物成熟的红细胞,红细胞吸水胀破,吸水,涨破,取少量红细胞稀释液，制成临时装片,高倍镜下观察,盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水,同时在另一侧用吸水纸小心吸引（注意不要把细胞吸跑）,持续观察细胞的变化,无细胞壁,无细胞核与众多的细胞器,红细胞发生了什么变化？,现象：凹陷消失，细胞体积增大， 很快细胞破裂，内容物流出， 获得细胞膜。,讨论：,如果上述实验在试管中进行，
3、细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？,离心方法,磷脂双分子为基本支架；,1972年，桑格和 尼克森，提出：流动镶嵌模型,磷脂双分子层,磷脂双分子层,蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层，有的横跨整个磷脂双分子层；,磷脂双分子层与大多数蛋白质分子都可以运动，具有流动性。,磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,磷脂分子,C、H、O、N、P,组成元素：,2.细胞膜的化学组成,脂质 约50%： 蛋白质 约40%： 糖类 2% 10%：,主要由_和_组成，少量的_。,蛋白质,糖类,脂质,磷脂最丰富，还有糖脂
4、、固醇。,细胞膜的功能物质。功能越复杂蛋白质的种类和数量越多。,与信息交流有关。,瑞典皇家科学院将2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家彼得阿格里（Peter Agre）和罗德里克麦克金农（Roderick MacKinnon），以表彰两人在细胞膜通道研究领域所取得的卓越成绩。瑞典皇家科学院表示，两人在人类细胞盐、水运输方面的发现对于“理解许多疾病至关重要”。,瑞典皇家科学院的评价是，“这一决定性发现为整个水通道的生物化学、生理学和遗传学研究打开了大门。”阿格里和麦克金农将分享价值130万美元的奖金。,诺贝尔奖获得者,科学成就,细胞在癌变过程中，细胞膜的成分发生改变，产生甲胎蛋
5、白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物质。因此在检查癌症的验血报告单上，有AFP、CEA等检测项目。 若这些指标超过正常值，应做进一步的检查，以确定体内是否出现了癌细胞。,与生活的联系,二、细胞膜的功能？,总结,1、将细胞与外界环境分隔开：,阅读P4243,细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。,（1）对于原始生命，膜的出现起到至关重要的作用，它将生命物质与非生命物质分隔开，成为相对独立的系统。,（2）对于原生生物，如草履虫，它属于单细胞生物，它与外界环境的分界面也是细胞膜，由于细胞膜的作用，将细胞与外界环境分隔开。,2、控制物质进出细胞；,（1）可“进”的物质：营养物质。
6、,（2）不易“进”的物质：对细胞有害的物质。,（3）可“出”的物质： 抗体、激素等物质； 细胞产生的废物。,（4）不可“出”的物质： 细胞内的重要成分。,3、进行细胞间的信息交流: (1)激素通过体液的作用来完成的间接交流， 即激素 靶细胞,例如, 精子和卵细胞的识别与结合,（2）细胞识别与结合：相邻细胞间直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞， 如细胞 细胞,高等植物细胞通过胞间连丝交流信息,例,（3）相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞：如高等植物细胞之间通过胞间连丝连接来交流信息。,细胞壁的成分： 细胞壁功能：,植物细胞壁,纤维素、果胶,支持、
7、保护,（补充：原核生物细胞壁成分是：肽聚糖）,第一节 细胞膜系统的边界,细胞膜,研究细胞膜的常用材料：,人或哺乳动物成熟红细胞,细胞膜成分,主要成分：,脂质和蛋白质，还有少量糖类,成分特点：,脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多,细胞膜功能,将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定,控制物质进出细胞,进行细胞间信息交流,知识网络：,课堂小结,1科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为（ ）P43 A.哺乳动物红细胞容易得到 B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构 C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破 D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容
8、易观察到,课堂巩固,2 、细胞膜上与细胞识别、信息传递等功能有着密切关系的化学物质是 A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,3.下列哪一项不属于细胞膜的功能？P43 A控制物质进出细胞 B将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到细胞外 C提高细胞内化学反应的速率 D作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定,1.提示：把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样具有允许一些物质出入，阻挡其他物质出入的作用。这样类比也有不妥当的地方。例如，窗纱是一种简单的刚性结构，功能较单纯；细胞膜的结构和功能要复杂得多。细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程；而窗纱是没有生命的，它只能被
9、动地在起作用。,2.提示：活细胞的细胞膜具有控制物质进出的能力，染色剂无法进入细胞内，所以活细胞不会被染色；当细胞死亡后，细胞膜随之失去控制物质进出的能力，染色剂进入细胞，细胞被染成蓝色。,二、拓展题：,第二节细胞器-系统内的分工合作,问题讨论,教材P44“问题探讨”中的“忙碌的车间” 细胞内有哪些“车间”？它们之间是如何分工的？ 细胞虽然微小，但细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”， 这些车间都有一定的结构如线粒体、叶绿体等，它们统称为细胞器。,？,阅读P44和P51 细胞器这么小，科学家是怎样把各种细胞器分离开？,差速离心法：利用不同的离心速度所产生的不同离心力，
10、就能将各种细胞器分离开。,科学探究离不开探究精神，理性思维和技术手段的结合 。,分析讨论： 1.动物细胞和植物细胞的主要 区别是什么？ 2.描述叶绿体和线粒体的形态 和分布。,（1）分布:细胞质中 （2）形态：椭球形 （3）结构：双层膜 （4）功能：有氧呼吸的场所，提供能量。,1线粒体（相对封闭的双层膜结构）,1、心肌细胞以内动量大，因不停的收缩舒张，需能多 2、冬眠时，动物维持生命活动的能量主要靠肝脏，肝脏代谢加强，需能多 3、细胞新陈代谢的强弱,2叶绿体（相对封闭的双层膜结构）,（1）分布：绿色植 物细胞中 （2）形态：球形、椭球行 （3）结构：双层膜 （4）功能：光合作用的场所。,3内质
11、网（单层膜）,4核糖体（无膜结构）,延伸：在分裂活动旺盛的细胞中，游离的核糖体的数目较多，并且分布均匀， 这一点已被用来作为辨认肿瘤细胞的标志之一。,5高尔基体（单层膜结构）,说明：高尔基体是一种在动植物细胞中都有，但功能却是不相同的一种细胞器！,与细胞分泌物的形成有关，对分泌蛋白进行加工和运输 蛋白质的“加工厂”,与细胞壁的形成有关，有丝分裂末期高尔基体集中到细胞板附近，参与合成纤维素,6中心体（无膜结构）,（1）分布：动物细胞和低等植物细胞中，通常位于 细胞核附近。,（2）结构：由两个互相垂直的中心粒和周围物质组成，,（3）功能：与动物细胞和低等植物细胞的有丝分裂有关,参与形成纺锤体、决定
12、细胞分裂的方向。,7液泡（单层膜结构）,（1）分布：成熟的植物细胞中 90%,（2）结构,液泡膜,细胞液：含有糖类、无 机盐、色素和蛋白质等 物质,（3）功能,调节细胞的内环境,使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。,单层膜: 双层膜：,线粒体、叶绿体,内质网、高尔基体、液泡、溶酶体,细胞膜：单层； 核膜：双层,细胞器膜,无膜结构：,核糖体 、中心体,细胞质基质呈半透明的胶体状态。在细胞质基质中有着极其复杂的成分和担负着一系列重要的功能,它是新陈代谢的主要场所,为新陈代谢提供物质和一定的环境条件。,细胞质基质,细胞质,细胞质基质,细胞器,细胞器之间的协调配合,1.叶绿体、核糖体、内质网、高尔
13、基体和线粒体有什么功能？ 2.核糖体、内质网、高尔基体都与蛋白质合成有关，它们之间有什么关系吗？科学家是怎样研究这个问题的呢？,资料一： 蚕的丝腺细胞在5龄的初期主要是细胞本身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离型的，而内质网很贫乏。但到5龄的后半期，腺细胞开始大量合成和分泌丝心蛋白时，则核糖体都与内质网结合，形成发达的粗面内质网。,通过上述事实你可得出什么结论？,丝心蛋白是在附着于内质网上的核糖体上合成的，它是一种分泌蛋白 。,分泌蛋白： 有一些蛋白质在细胞内合成后， 分泌到细胞外起作用的蛋白，如：消 化酶、抗体、和一部分激素。,17 min和117 min后被标记的氨基酸相继出现 在高尔基体
14、，然后出现在靠近细胞膜内侧的运 输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌 物中。,科学家帕拉德对 “分泌蛋白合成和运输”的研究过程：,首先给豚鼠胰脏腺泡细胞注射氚(3H)标记的亮氨酸，进行3 min的脉冲标记，结果是被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。,分泌蛋白的合成与运输到细胞外的过程,分泌蛋白的合成与分泌的过程： 核糖体内质网高尔基体 细胞膜细胞外,合成肽连,加工,“出芽”方式,折叠、包装,分泌,排出,“出芽”方式：内质网内腔膨大，形成具有 膜的囊泡，包囊着加工后的蛋白运输 到高尔基体。,在分泌蛋白的合成、加工、运输整个过程是否需要能量？由细胞器提供能量呢？,需要能量，由线粒体提供
15、,问题,Grimstone曾观察到：饥饿的原生动物逐渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的功能也恢复了。,该实验说明了什么问题？,细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。,问题讨论,内质网膜与细胞膜、核膜有什么关系？,内质网膜,细胞膜,核膜,三种膜之间的转化关系,“出芽”方式,直接联系,直接转变,1、细胞膜不仅使细胞具有相对的稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。,细胞的生物膜
16、系统在细胞的生命活动中起着什么样的作用？,？,2、许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供大量的附着为点。 3、细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样就使得 细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。,生物膜的重要意义。 生物膜与膜生物工程是现代生物科学的重大方向之一，它将近代生物学与近代物理学及有关工程学科互相结合起来，对阐明生物能量转换、信息识别、传递和物质转移等诸多生命现象具有重大意义，同时在生物学、医学及农学中具有实际应用的前景。随着科学技术的不断发展，可以更广泛地为国民经济和国防建设服务。,！,总结,细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的细胞的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够继续、高效地运转，它们所形成的结构体系，叫做生物膜系统。,谢谢大家！,