细胞器与细胞核
细胞器一般认为是散布在细胞质内具有一定形态和功能的微结构或微器官。
细胞中的细胞器主要有:线粒体、内质网、中心体、叶绿体,高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构,使细胞能正常的工作,运转。
差速离心法
将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆;将匀浆放入离心管中,用高速离心机在不同的转速下进行离心处理,由于各种细胞器的质量不同,就能将各种细胞器分离开。
细胞器
名称 | 分布 | 形态 | 结构 | 成分 | 功能 |
线粒体 | 动植物细胞 | 短棒状、圆球状 | 双层膜 | 有氧呼吸酶、少量的DNA和RNA | 有氧呼吸的主要场所——“动力车间” |
叶绿体 | 绿色植物 | 扁平的椭球形或球形 | 双层膜 | 光合作用的酶、色素、少量的DNA和RNA | 光合作用的场所——“养料制造车间”和“能量转换站” |
内质网 | 动植物细胞 | 网状 | 单层膜 | 磷脂和蛋白质 | 蛋白质的合成、加工以及脂质的合成“车间” |
高尔基体 | 动植物细胞 | 囊饼状 | 单层膜 | 磷脂和蛋白质 | 对来自内质网的蛋白质加工、分类和包装“车间”;和植物细胞壁的形成有关;和动物细胞的分泌有关 |
核糖体 | 动植物细胞 | 椭球形 | 无膜 | 蛋白质和RNA | 蛋白质的合成场所 |
溶酶体 | 动植物细胞 | 囊状 | 单层膜 | 多种水解酶 | 分解衰老、损伤的细胞器和细胞;杀死侵入细胞的病菌 |
液泡 | 主要存在植物细胞 | 泡状 | 单层膜 | 内含糖类、无机盐、色素和蛋白质 | 调节细胞内的环境,使植物细胞保持坚挺 |
中心体 | 动物和某些低等植物细胞 | 两个中心粒互相垂直 | 无膜 | 蛋白质 | 与细胞的有丝分裂有关 |
特有 | 植物特有的细胞器 | 叶绿体、液泡 |
动物和低等的植物特有的细胞器 | 中心体 | |
结构 | 不具有膜结构的细胞器 | 核糖体、中心体 |
具有单层膜结构的细胞器 | 内质网、液泡、溶酶体、高尔基体 | |
具有双层膜结构的细胞器 | 线粒体、叶绿体 | |
光学显微镜可见的细胞器 | 线粒体、叶绿体、液泡 | |
成分 | 含DNA的细胞器 | 线粒体、叶绿体 |
含RNA的细胞器 | 核糖体、线粒体、叶绿体 | |
含色素的细胞器 | 叶绿体、液泡 | |
功能 | 能产生水的细胞器 | 线粒体、叶绿体、核糖体 |
能产生ATP的细胞器 | 线粒体、叶绿体 | |
能复制的细胞器 | 线粒体、叶绿体、中心体 | |
能合成有机物的细胞器 | 核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网 | |
与有丝分裂有关的细胞器 | 核糖体,线粒体、高尔基体、中心体 | |
与蛋白合成、分泌相关的细胞器 | 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 | |
能发生碱基互补配对的细胞器 | 线粒体、叶绿体、核糖体 |
线粒体具有内外两层膜结构,内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。线粒体是有氧呼吸的主要场所。是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量,大约95%来自线粒体。
含有核酸(DNA和RNA)和核糖体
注意:
〠需氧型原核生物没有线粒体,在细胞质基质、细胞膜上进行有氧呼吸。
〠代谢旺盛的细胞,往往含线粒体的数量比较多。如:心肌细胞。
叶绿体的外表有双层膜,内部有许多基粒,基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。
吸收光能的四种色素,就分布在类囊体的薄膜上。叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
含有核酸(DNA和RNA)和核糖体
注意:
〠植物细胞不一定都有叶绿体,如:根尖分生区细胞。叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体,但叶片表皮细胞不含叶绿体
〠像蓝藻无叶绿体,但含有叶绿素和藻蓝素也能进行光合作用。
〠利用无机物(CO2+H2O)合成有机物,不一定进行光合作用,化能合成作用也可以。
内质网是单层膜围成的不规则网状结构。
内质网分为糙面内质网(附着大量核糖体)和滑面内质网(极少附着核糖体)。
内质网是蛋白质合成和加工的场所,还是脂质合成的车间。
注意:
〠粗面内质网可以继续合成多肽链,并对合成的多肽链进行初步加工。
〠脂质(性激素)的合成场所是:内质网。
〠细胞内膜面积最大的是内质网,为酶提供广阔的附着位点,向内可以与核膜相连,向外与细胞膜相连。
高尔基体由单层膜围成的囊状和囊泡状结构共同构成
高尔基体主要负责对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和发送,是细胞内物质转运的枢纽
与动物细胞的细胞分泌物的形成有关;与植物细胞的细胞壁形成有关。
注意:
〠分泌旺盛的细胞含内质网和高尔基较多,并且膜成分更新快。
〠突触小泡的形成也与高尔基体有关。
〠融合的原生质体再生出细胞壁也与高尔基体有关。
溶酶体由单层膜围绕而成。
溶酶体内含酸性水解酶,可以分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的细菌和病毒。
被溶酶体分解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外。
注意:
〠溶酶体起源于高尔基体,也与细胞凋亡有关。
〠尘肺的成因:硅尘却破坏溶酶体膜,使其中的水解酶释放出来,破坏细胞结构,使细胞死亡,最终导致肺的功能受损。
注意:
〠细胞的内吞作用,吞噬作用,自噬作用都与溶酶体的作用有关。
中央大液泡由单层膜构成,占据成熟植物细胞绝大部分体积。
中央大液泡内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和蛋白质等。
中央大液泡可以调节细胞内的环境,还能使植物坚挺。
注意:
〠液泡是最大的细胞器。
〠含有色素,主要是水溶性的花青素,不能吸收光能。
〠细胞膜、液泡膜以及它们之间的细胞质构成原生质层。
核糖体由RNA和蛋白质构成,包括两个亚基。
核糖体是蛋白质合成的场所。
核糖体通常附着在内质网上或游离在细胞质中。
中心体由一组相互垂直的中心粒及周围物质构成。
中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中。
中心体与细胞的有丝分裂有关。
注意:
〠所有的蛋白质都起始于游离的核糖体,分泌蛋白和质膜上蛋白,继续合成于内质网上的核糖体;胞内蛋白合成于游离核糖体。
〠中心体存在于动物或低等的植物细胞。
〠有丝分裂过程中,中心体会在间期复制,前期移向两极,发出星射线形成纺锤体。
蛋白质的分选
在细胞质中,除了细胞器外,还有呈胶质状态的细胞质基质,由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。
真核细胞中有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的细胞骨架。细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。
观察叶绿体和线粒体
实验原理:
观察叶绿体时,由于叶绿体本身含有色素,呈绿色,所以不需要染色。观察线粒体时,用健那绿染液(质量分数为1%)染色,健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料,能将线粒体染成蓝绿色。
实验过程:
注意:
〠配制健那绿染液时,用生理盐水,保证口腔上皮细胞的正常形态。
〠撕取菠菜下表皮细胞时要带少量的叶肉细胞,因为表皮细胞没有叶绿体。
〠用高倍镜观察黑藻细胞叶绿体时,可以观察到细胞质的流动。
〠实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。
〠叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源,便于接受更多的光照;在强光下则以侧面朝向光源以避免被灼伤。
细胞器的协调配合
有些蛋白质是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的,这类蛋白质叫做分泌蛋白,如消化酶、抗体和一部分激素。
同位素:质子数相同,中子数不同的同一元素。用同位素标记的化合物,化学性质不变,也可以参与生物体内的生化反应。
生物膜系统
在细胞中,许多细胞器都有膜,如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
首先,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,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。
第二,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了大量的附着位点。
第三,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,而不会互相千扰,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
注意:
〠生物膜系统主要指真核生物细胞。原核细胞只有细胞膜,因此不能称为生物膜系统。
〠生物膜在成分和结构上基本相同。
〠生物膜结构方面均具有流动性,功能方面均具有选择透过性。
细胞核
细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
核膜:双层膜,把核内物质与细胞质分开。
染色质:主要由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体
核仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
核孔:实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
同样物质在细胞的不同时期的两种存在状态。
功能:核孔负责核质之间频繁的物质交换和信息交流
代谢旺盛的细胞中,核质之间物质交换和信息交流尤其频繁,核孔数量较多。
特点:核孔允许小分子物质自由通过
核孔对大分子物质的进出具有选择性。
注意:
〠通常真核细胞一个细胞一个核,但有些细胞有多个细胞核,如:人的骨骼肌细胞中细胞核多达几百个;哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核。
〠代谢旺盛的细胞一般核仁较大,核孔数目较多。
〠核膜和核孔都具有选择透过性。
模型构建
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。
物理模型:以实物或图画形式直观表达认识对象的特征.如:DNA双螺旋结构模型,细胞膜的流动镶嵌模型.
概念模型:指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型.如:对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等;
数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式.如:酶活性受温度(PH值)影响示意图,不同细胞的细胞周期持续时间等.
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