第三章 细胞的基本结构
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
复习
对细胞膜结构的探究历程：
欧文顿经多次试验发现可以溶于脂质的物质容易通过细胞
膜，说明膜由 构成；20世纪，用丙酮提取的
脂质在 铺成单分子层，面积正好是细胞膜
的 倍，说明脂质是两层；1959年罗伯特森在电镜看到
暗—亮—暗的三层结构，大胆提出了“三明治结构模型”
，认为中间亮层是 ，两侧暗层是 ；
1970年，科学家用发绿色荧光的小鼠细胞和人细胞融合试验证明 。
脂质
空气—水界面
2
脂质
蛋 白 质
细胞膜具有流动性
第一节 细胞膜——系统的边界

1.研究材料
研究细胞膜的化学组成，大都用_______、________、__________等作为研究材料。

思考：为什么不用植物细胞作为研究细胞膜化学组成的材料?
动物细胞
红细胞
神经髓质
植物细胞有细胞壁，提取细胞膜太复杂了。
红细胞和神经髓质细胞都是动物细胞，且较为容易提取细胞膜。
哺乳动物的红细胞在生成与成熟过程中，细胞核由大到小，最终消失，成熟的红细胞只有细胞膜，没有细胞核和其它众多的细胞器，可以避免细胞膜与其它膜结构混在一起，结果比较理想，放在低浓度的生理盐水中就会破裂，只剩下细胞膜了。
红细胞主要作用是运送氧气和二氧化碳，只有动物有这个需要。
生命系统的边界是什么？ 不同种类的细胞的边界都一样吗?
答：细胞膜；都一样，都是细胞膜。
2.细胞膜的化学成分：
①细胞膜主要由__________和___________组成，此外，还有少量的_____________。其中_________约占细胞膜总量的50%，________约占40%，___________ 占2%~10%。
②成分特点：在组成细胞膜的脂质中，___________ 最丰富。功能越复杂的细胞膜， 种类和数量越多。
脂质
蛋白质
糖类
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
蛋白质
下列各项中，最可能是构成细胞膜的一组元素是 （ ）
A．C、H、O B．C、H、O、N
C．C、H、O、P D．C、H、O、N、P
D
细胞膜的结构____________，主要内容：
流动镶嵌模型
1）生物膜以 基本支架；
2）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式有__________________________________________
3）生物膜具有一定的 。
磷脂双分子层
镶嵌在磷脂双分子层表层、嵌入磷脂双分子层、横跨磷脂双分子层
流动性
3.细胞膜的分子结构
覆盖，就是蛋白质分子覆盖在双分子膜上；贯穿，就是整个蛋白质贯穿了双分子膜，形成一个蛋白质通道；镶嵌，这个意思就是蛋白质有一部分镶嵌在膜上，但并没有贯穿。
糖类只存在于膜外，与蛋白质分子结合在一起成为糖蛋白，与脂质结合在一起成为糖脂。另外，还有胆固醇也参与构成细胞膜
生物膜的流动镶嵌模型
磷脂双分子层构成膜的基本骨架
蛋白质分子镶嵌在表面，部分或全部嵌入，横跨整个磷脂双分子层
磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质分子可以运动。
1、
2、
3、
4、细胞膜特性：
功能特性：
结构特性：
一定的流动性
选择透过性
（变形虫变形运动、白细胞吞噬细菌）
（腌制糖醋蒜，红墨水测定种子发芽率，判断种子胚、胚乳是否成活）
举例：
举例：
白细胞吞噬病菌就是依赖细胞模的流动性将病菌包裹，然后分泌物质将病菌分解杀死。细胞膜的流动性还与蛋白质的分泌有关，就是酶的分泌有关
变形虫是单细胞生物,它的伪足其实是细胞的一部分. 因为细胞膜具有流动性,所以伪足可以收缩,变换长短,捕食或者使变形虫移动. 所以说变形虫的伪足体现了细胞膜的流动性
由于配置的糖醋汁浓度高于蒜瓣细胞液浓度，蒜瓣细胞失水皱缩，故大蒜出现萎缩，糖醋汁液面上升。而两天后，大蒜细胞由于持续缺水死亡，其细胞膜失去选择透过性，故蔗糖和醋酸分子都可以进入细胞内，故蒜瓣出现膨胀，且有酸甜的味道。
在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在细胞生命活动中具有重要的功能。
例如，消化道和呼吸道等表皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用，而尤其是糖被对于细胞表面的识别有密切关系。经研究发现，动物细胞表面糖蛋白的识别作用，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。
5.糖被
组成：由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成
细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑等。
作用：
在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将
有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子
对水的污染，这是试图模拟生物膜的（ ）
A.选择性功能 　　　　　 B.流动性功能
C.主动运输功能　　　　　 D.选择透过性功能
D
一、制备细胞膜的方法（实验）
渗透作用（将细胞放在清水中，水会进入细胞，细胞涨破，内容物流出，得到细胞膜）
原理：
人或其他哺乳动物成熟红细胞
选材：
原因：
因为材料中没有细胞核和众多细胞器
提纯方法：
差速离心法
细节：
取材用的是新鲜红细胞稀释液（血液加适量生理盐水）
差速离心法
细胞内的物质流出，细胞膜和细胞质中的物质质量不一样，可以采用不同转速离心的方法，将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。
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:
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
观察细胞的变化
无细胞壁
无细胞核与众多的细胞器
小资料：
哺乳动物的红细胞在生成与成熟过程中，细胞核由大到小，最终消失，为能携带氧的血红蛋白腾出空间。
体验制备细胞膜的方法
实验
实验中红细胞的吸水涨破
实验原理
哺乳动物成熟的红细胞在蒸馏水中会吸水涨破，细胞内的物质就会流出来，从而获得细胞膜。
讨论
如果上述实验不在装片上完成，而是在试管中进行,那么细胞破裂后,你认为怎样才能获得较纯的细胞膜呢?
差速离心法
材料（1）科学家在实验中发现：脂溶性物质很容易通过细胞膜，细胞膜很容易被脂溶性溶剂所溶解。你认为细胞膜的组成成分中应该有什么物质?
材料（2）科学研究发现：细胞膜易被蛋白酶水解，说明细胞膜的组成成分中有何种物质?
脂质
蛋白质
提示：酶具有专一性
·
细胞膜的成分
（磷脂）
细胞膜的结构成分图
细胞膜与生活的联系
癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。细胞在癌变的过程中，细胞膜成分发生改变，主要是糖被变薄，产生甲胎蛋白（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。如果这些指标超过正常值，应做进一步检查，以确定体内是否出现了癌细胞。
细胞癌变过程中， 成分改变，产生 ， 。
细胞膜
甲胎蛋白
癌胚抗原
二、细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
选择透过性膜
1、将细胞与外界坏境分隔开
原始地球环境
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定
2、控制物质进出细胞
思考：根据细胞膜控制物质进出的过程，思考细胞膜在功能上有什么特性？此对生命活动有什么意义？
像海关，需要的营养物质可进入，有毒、不需要的物质不能进入。
3、进行细胞的信息交流
（信息传给靶细胞、细胞之间识别、植物的胞间连丝）
细胞间的信息交流方式(2)
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。如精子和卵细胞之间的识别和结合。
细胞间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。如高等植物之间通过胞间连丝连接，也有信息交流的作用
进行细胞间的信息交流
细胞识别是指生物细胞对同种和异种细胞的认识，对自身和异己物质的鉴别。无论是单细胞生物，还是高等动、植物，许多重要的生命活动都和细胞间的识别能力密切相关。例如。单细胞生物有性生殖过程中的细胞结合，开花植物的雌蕊能否接受花粉进行受精，都要靠细胞识别能力。高等动物和人类的免疫功能更要依靠细胞的识别能力，如当细菌侵入体内时，就会被白细胞吞噬，但白细胞从不吞噬循环血液中的正常细胞。现已知道，细胞识别的部位是在细胞膜上，细胞相互识别的分子基础是细胞膜上的糖蛋白。
12. 人的红细胞在生理盐水质量分数为0．9％的NaCl溶液
中，能维持细胞的正常形态，原因是
A.细胞被固定 　　　B.细胞膜特性改变 　
C.水分不进不出 　　D.水分进出平衡
D
细胞壁成分
植物：
纤维素和果胶
原核生物（除了支原体）：
肽聚糖
三、细胞壁
功能：支持和保护
细胞壁是全通透的
真菌：几丁质
植物：细胞壁可用 酶和 酶处理获得有活性的原生质体。
纤维素
果胶
细胞壁  位于植物细胞的最外层，是一层透明的薄壁。它主要是由纤维素组成的，孔隙较大，物质分子可以自由透过。细胞壁对细胞起着支持和保护的作用。
第2节 细胞器——系统内的分工合作
1.细胞质：
定义：细胞膜以内、细胞核以外的原生质，活细胞的细胞质处于流动的状态。
细胞质基质：细胞质内呈液态的部分是基质，含有：

细胞器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的
总称。
2.分离细胞器常用的方法是 ：
水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶，是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
包括
差速离心法
细胞器概念 是悬浮在细胞质基质中的具有特定的形态、结构和功能的小体。
细胞质基质：呈胶质状态，含水，无机盐，糖类，氨基酸，核苷酸和多种酶，是新陈代谢的主要场所。
细胞质主要包括：细胞质基质和细胞器
一、细胞器之间的分工
扩大内膜面积！

O2
CO2
线
粒
体
1、线粒体
分布：动C 、 植C
形态：粒状或棒状
功能：细胞进行有氧呼吸（产生ATP）的主要场所，为生命活动提供能量。喻为“动力车间”－95％的能量来源
分布特征：集中在新陈代谢旺盛的部位。
内膜 ：向内腔折叠形成嵴，增大了膜面积
基质：含少量DNA和RNA
有研究表明，马拉松运动员腿部肌肉细胞中线粒体的数量比一般人多出一倍以上？
亚显微结构（光镜下看不到，D<0.2um)
思考
有氧呼吸场所
线粒体
呈粒状、棒状，具有 层膜，普遍存在于动、植物细胞中，内有少量 和 ，内膜向内折叠形成 ，这种结构使 增加。 和 中有许多种与 有关的酶，线粒体是细胞进行 ，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“ ”。
线粒体内的膜面积
2
DNA
RNA
嵴
内膜
基质
有氧呼吸
有氧呼吸的主要场所
动力车间
思考：
（1）：有线粒体的生物是否只能进行有氧呼吸？
（2）：没有线粒体的生物只能进行无氧呼吸？
有线粒体的生物也能进行无氧呼吸。如人的乳酸式的无氧呼吸、植物酒精式的无氧呼吸。
有些原核生物也能进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。
⑶能量的变化：
稳定的化学能→
热能和ATP活跃的化学能
线粒体与新陈代谢的关系
第一: 线粒体在细胞质基质中一般是均匀地分布，但是它可以根据活细胞进行新陈代谢的需要，在细胞质基质中自由地移动，往往在代谢旺盛的、需要能量的部位比较集中。
第二: 不同细胞所含的线粒体的数量不同，有很大差别。一般地说，能量代谢水平高的细胞中，线粒体数目较多，而在衰老或特化的细胞中，线粒体数目极少或无.
第三: 同一种细胞在不同的生理状态下，线粒体的数量不同。
O2
CO2
叶绿体
结构特点:
功能特点:
分布:
双层膜，基粒，基质（含少量DNA和RNA有关酶）
进行光合作用的场所，制造有机物
“养料制造车间”、“能量转换站”
植物
2、叶绿体
分布： 植物的见光部位
叶肉细胞、幼嫩的茎的皮层细胞
形态：椭球形或球形
功能：植物光合作用的场所。
喻为“养料制造车间”和
“能量转换站”
双层膜
外膜
内膜
基粒：由多个囊状结构薄膜重叠而成（含色素）
基质：含少量DNA 、 RNA
亚显微结构：
含多种与光合作用有关的酶
叶绿体存在于哪些细胞中？
思考
叶绿体
呈扁平的椭球形或球形，具有 层膜，主要存在绿色植物 细胞和 里，叶绿体是植物进行 的细胞器，是植物细胞的“ ”和“ ” ，还有少量 和 ，内部含有几个到几十个由囊状的结构堆叠成的 ，其间充满了 。这些囊状结构被称为 （含有 素和 素），在 上和 中，含有光合作用需要的酶。
DNA
RNA
基粒
基质
类囊体
基粒
基质
叶肉细胞
幼嫩茎的细胞
2
光合作用
养料制造车间
能量转换站
叶绿
类胡萝卜
叶绿体与线粒体的比较
线粒体与叶绿体的相同点：
①都是双层膜结构（都含有磷脂分子；都有较大膜面积，都有丰富的基质）；②都能产生水（也都能利用水）；③都与能量转换有关（都是能量转换器；都与ATP形成有关）；④都含有少量DNA和RNA（都含有核酸；都含有遗传物质；都含有五种碱基ATGCU；都有自己的核糖体）；⑤都能自我复制（都能发生碱基互补配对）；⑥都能控制细胞质遗传（都表现为母系遗传，都不遵循遗传基本规律）；
①增大膜面积的方式不同；线粒体增大膜面积是通过内膜向内折叠形成嵴，叶绿体增大膜面积是通过基粒片层结构（或类囊体）重叠。②功能不同（含酶不同）；线粒体含有氧呼吸酶，进行有氧呼吸，属于异化作用；叶绿体含光合作用有关的酶，进行光合作用，属于同化作用；③独立性不同：叶绿体能独立完成光合作用，但线粒体不能独立完成有氧呼吸（第一阶段要在细胞质基质中进行）。
线粒体与叶绿体的不同点：
叶绿体大，光学显微镜下即可看到；线粒体小得多，一般光学显微镜下看不到。
实验：用高倍镜观察叶绿体和线粒体
（1）实验目的：使用高倍镜观察叶绿体和线粒体的形态分布。
（2）实验原理： ________ _染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中的线粒体呈现___ ___色，而细胞质接近______色。
叶绿体的辨认依据：叶绿体是绿色的，呈扁平的椭圆球形或球形。
线粒体辨认依据：线粒体的形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
（3）材料用具：新鲜的______的叶（或______叶、________叶等）。观察叶绿体关键是选材，最好用黑藻幼叶。取这些材料的原因是：叶子薄而小，叶绿体清楚，可取整个小叶直接制片，所以作为实验的首选材料。若用菠菜叶作实验材料，要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉。因为表皮细胞不含叶绿体。
健那绿
蓝绿
无
藓类
菠菜
黑藻
观察线粒体时选用人的口腔上皮细胞。藓类、黑藻的叶细胞中也有线粒体，为什么不选作为观察线粒体的实验材料？
因为这些材料中有丰富的叶绿体，而叶绿体呈现绿色，影响实验效果。
细胞质基质中的叶绿体，是不是静止不动的？为什么？
不是。呈椭球体形的叶绿体在不同光照条件下可以运动，这种运动能随时改变椭球体的方向，使叶绿体既能接受较多光照，又不至于被强光灼伤。
核糖体
粗面内质网
滑面内质网
内质网、核糖体
核糖体：
颗粒状、无膜结构，有的附着在内质网上,有的游离在细胞质中,是“生产蛋白质的机器”。
内质网：
类型
粗面型内质网：
滑面型内质网：
由单层膜连接而成的网状结构
分布:
动植物都有，且原核生物中也有核糖体
膜上附着核糖体，参与蛋白质的合成与加工。
脂类合成“车间”
内质网
由单层膜连接而成的网状结构。是细胞内 ，以及脂质合成的“车间”。分为糙面和滑面两种。
广泛地分布在细胞质基质内
蛋白质合成和加工
1）与蛋白质、脂质的合成有关
2）储存与运输物质
3）扩大膜面积为生化反应提供有利条件
主要功能：
1、对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”
高尔基体
分 布:
动植物细胞
结构特点:
功能特点:
单层膜的囊状物,有分泌小泡重叠的囊状结构及周围的扁平囊 泡或泡状结构
3、与植物细胞壁的形成有关
2、与细胞的分泌功能有关
高尔基体
高尔基体本身不能合成蛋白质，但可以对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装及发送。在植物细胞中与 有关，在动物细胞中与 有关。
由一些扁平小囊和小泡构成，广泛地存在于真核细胞中。
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！
细胞分泌物的形成
细胞壁的形成
5核糖体
分布：动C和植C
形态：粒状小体
类型：①固着核糖体（内质网）：合成分泌蛋白质
如：抗体、酶、蛋白类激素
②游离核糖体（细胞质）：合成胞内蛋白
功能：蛋白质合成的主要场所。
亚显微结构：非膜结构
核糖体
核糖体亚显微结构图
无膜结构，椭球形粒状小体，有些附着在
上，有些游离在 中（线粒体和叶绿体中也存在）。
是细胞内 的场所，被称为“生产蛋白质的机器”。由 、 构成。
内质网
细胞质
rRNA
蛋白质
合成蛋白质
主要合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素。
主要合成分布在细胞质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子。如有氧呼吸酶。
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。
6.中心体
分布：动C和低等植物C
（如团藻）

亚显微结构： ① 无膜结构
②由两个垂直的圆柱状中心粒
及周围的物质构成
功能：动物细胞中的中心体参与有丝分裂
中心体
由两个相互垂直的 和周围物质组成，存在于动物细胞和 细胞，与 有关。在有丝分裂的间期，一个中心体经过复制形成两个中心体，进入分裂前期，两组中心粒分别移向细胞的两极。在移动的过程中，中心粒发出星射线形成纺锤体。某些星射线附着在染色体的着丝点上，牵动着染色体从散乱状态到整齐排列在赤道板上，再将着丝点断裂后的染色体平均分配到细胞两极。纺锤体是保证染色体平均分配所必不可少的结构，所以用秋水仙素处理后，会抑制细胞中纺锤体的形成，从而使加倍后的染色体存在于一个细胞中，导致染色体数目的加倍。
中心粒
低等植物
细胞的有丝分裂
7.液泡
分布：成熟的植C中
形态：泡状结构，C中最大
的细胞器，体积占整
个细胞的90％
结构： ① 单层膜
②细胞液：含无机盐、
有机酸、 生物碱、蛋白质、 脂质、 糖类、
色素等
功能： ① 维持细胞形态
②调节细胞的内环境
③维持一定的渗透压，与细胞渗透吸水密切相关
液泡膜
液泡
主要存在于成熟植物细胞中，液泡内有 。化学成分：有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、色素等。可以调节 ，充盈的液泡还可以使 。
细胞液
细胞内的环境
植物细胞保持坚挺
8.溶酶体
分布:动C和植C
形态:圆球状
亚显微结构: ①单层膜
②内有许多水解酶
功能: ① 防御 如:杀死外来的病毒和细菌
②分解衰老 、 损伤的细胞器
③与细胞自溶有关
喻为水解酶的“仓库” 、 “消化车间”
溶酶体
内有多种水解酶，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒、细菌。
溶酶体
是细胞内具有单层膜结构的细胞器，有“消化车间”之称，内含 ，能分解 。
衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
多种水解酶
与生活的联系：
职业病—硅肺，因为溶酶体内缺乏分解硅尘的酶，而硅尘却能破坏溶酶体膜，使其中水解酶释放，破坏细胞结构。
新宰的畜、禽，如果马上把肉做熟了吃，肉老而口味不好，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩，这与溶酶体有关。
细胞器
“动力车间”_______
“养料制造车间”、“能量转换站”_________
“生产蛋白质的机器”_____
脂类合成“车间”_______
蛋白质进行加工的“车间”及“发送站”_______
“消化车间”______
线粒体
叶绿体
核糖体
内质网
高尔基体
溶酶体
具有颜色的___________
叶绿体、液泡
与细胞壁形成有关的______
高尔基体
与细胞有丝分裂有关的_________
中心体
原核生物唯一的细胞器_________
核糖体
与能量转换有关的__________,
含DNA的细胞器__________
线粒体、叶绿体
线粒体、叶绿体
有膜结构