沪科版生命科学高一上第3章《生命的结构基础》.ppt

生命的结构基础The Structural Basis of Life第1节 细胞膜n关键问题 细胞膜有什么作用？细胞膜有什么作用？细胞膜使每个细胞与周围环境隔离开来，维持着相对稳定的细胞内部环境，并且具有保护细胞的作用。依靠细胞膜，完成细胞与周围环境的物质交换和信息交流。1.细胞膜的结构胆固醇胆固醇细胞膜主要由磷脂磷脂分子和蛋白质蛋白质分子构成，膜的外侧有少量多糖多糖。磷脂双分子层：磷脂分子的亲水性头部亲水性头部伸向细胞膜的内外两侧表面，两条疏水性的疏水性的脂肪酸尾部脂肪酸尾部则相对排列在内侧。蛋白质分子有的附着附着在磷脂双分子层的内外两侧内外两侧，有的以不同深度镶镶嵌嵌或者贯穿贯穿在磷脂双分子层中。2.物质通过细胞膜的方式n活细胞与周围环境进行物质交换物质交换，即从环境中摄取营养物质，并将代谢废物排到细胞外。n扩散（diffusion）：n物质由浓度较高的区域向浓度较低的区域运动。n被动运输（passive transport）：n物质从高浓度的一侧通过膜通过膜扩散到低浓度的一侧。在被动运输中，细胞不消耗能量不消耗能量。被动运输自由扩散（free diffusion）：物质自由穿过自由穿过细胞膜的运输方式。（脂溶性物质、O2、CO2等气体小分子）协助扩散（facilitated diffusion）：物质与细胞膜上称为载体的蛋白质结合，由载体蛋白载体蛋白帮助穿越细胞膜的运输方式。（溶解于水的无机离子和有机小分子，如Na+、Cl、葡萄糖、氨基酸和核苷酸等）高浓度高浓度低浓度低浓度溶质分子溶质分子载体蛋白载体蛋白主动运输 溶质分子溶质分子载体蛋白载体蛋白低浓度低浓度主动运输（active transport）：逆逆浓度梯度浓度梯度输送特定分子和离子的运输方式。高浓度高浓度能量能量 主动运输不仅需要消耗能量消耗能量，而且需要镶嵌在磷脂双分子层中的蛋白质起到载体载体的作用。n主动运输的意义：主动运输是物质进出活细胞的主要主要方式方式。它能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择性吸收所需要的营养物质，排出对细胞有害的物质。三种方式比较运输方向是否需要载体是否消耗能量自由扩散高浓度低浓度不需要不需要协助扩散高浓度低浓度需要不需要主动运输低浓度高浓度需要需要胞吞：细胞摄取颗粒性物质颗粒性物质的过程。例如白细胞杀死入侵人体的细菌和病毒的过程：白细胞接触细菌细胞膜内陷形成小囊小囊分离细菌被包围在小囊内，进入细胞内部被消化。蛋白质等大分子或颗粒性物质可以通过胞吞的方式进入细胞。胞吐：与胞吞相反，细胞内的小囊泡被运输到细胞膜内侧，与细胞融合在一起，并且向细胞外张开，释放内含物。3.细胞的吸水和失水n渗透（osmosis）：水分子通过细胞膜的扩散。液泡膜液泡膜细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜原生质层原生质层：细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质合称为原生质层，可看作是一层选择透过性选择透过性膜膜。这层膜的性质类同于半透膜半透膜（水分子能自由通过，而溶质大分子不能通过的一种膜）。细胞壁：全透性全透性，水和溶质都可以自由透过。n 细胞液内含有很多溶解于水的物质，具有一定的浓度。当细胞液浓度小于外界时，水分就由细胞渗出，细胞内的原生质层因液泡失水而不断地随之收缩。反之，当细胞液浓度大于外界时，水分就由外界渗入细胞，细胞吸水使液泡逐渐变大。植物细胞在外界溶液浓度高的条件下，细胞内的水分就会向细胞外渗透，因为失水而导致原生质层收缩，而不容易变形的细胞壁则保持原来形状，所以会观察到细胞壁和细胞膜分离的现象，我们称这种原生质层与细胞壁分离原生质层与细胞壁分离的现象为质壁分离质壁分离。4.细胞膜对信息的接受n细胞膜不仅保护细胞、控制物质出入的作用，还具有与细胞外界进行信息交流的功能。肾上腺素对心肌细胞的作用机制：第2节 细胞核和细胞器n关键问题 细胞是怎样工作？细胞是怎样工作？细胞是生命活动的基本单位基本单位。位于细胞质中的线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等结构统称为细胞器细胞器（organelle）细胞核细胞核（nucleus）是这些结构的调控中心。n细胞核是在光学显微镜下就能看到的细胞内比较明显的结构，呈球形或椭球形。n显微结构显微结构：能在光学显微镜下观察到的结构。n亚显微结构亚显微结构：在电子显微镜下看到的结构。n细胞核是储存遗传物质储存遗传物质的场所，是细胞生长、发育、分裂增殖的调控中心调控中心。1.细胞核 核膜：双层膜，有许多核孔，是细胞核和细胞质 之间进行物质交换的孔道。核仁：圆球形，与核糖体形成有关。细胞核核基质：含蛋白质、酶、无机盐、水等营养物质，是细胞核内进行各种代谢活动的场所。染色质：细胞核内能被苏木精、洋红等碱性染料碱性染料 染上较深颜色的细丝状物质，主要由 DNA和蛋白质和蛋白质组成。n染色质和染色体 染色质呈细丝状，当细胞分裂时，染色质高度螺旋化折叠成杆状的粗而短的染色体。染色质和染色体只是同一种物质在不同时期细胞中的两种不同形态，两者都是由DNA和蛋白质组成。2.细胞器n细胞膜以内，细胞核以外的整个区域的一切结构和物质都属于细胞质细胞质（cytoplasm）。n细胞质里呈液态的部分是细胞质基质细胞质基质，它包含着水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、氨基酸、核苷酸、ATP等，可为细胞代谢提供各种原料原料和反应场所反应场所，其中许多蛋白质是对细胞代谢起着重要作用的酶酶。在细胞质基质中分布着许多具有特定功能的结构细胞器细胞器。细胞壁、液泡和叶绿体是植物细胞所特有的结构和细胞器，中心体是动物细胞所特有的细胞器。细胞壁n结构特点：由纤维素、果胶等物质组成。n功能：对维持细胞的形状、保护细胞内部结构有 重要作用。n分布：植物细胞。叶绿体n结构特点：双层膜，基质、基粒，少量DNA。功能：进行光合作用的场所。n分布：绿色植物的叶肉细胞。液泡n结构特点：单层膜（液泡膜），内有细胞液，细胞液中有糖类、无机盐、色素、蛋白质等。n功能：调节植物细胞内的环境，使 细胞保持一定的渗透压，充 盈的液泡使植物细胞保持坚 挺，还与细胞吸水有关。n分布：成熟的植物细胞。线粒体n结构特点：双层膜，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴。基质、基粒、少量DNA。n功能：细胞有氧呼吸的主要场所。n分布：动、植物细胞。（哺乳动物的红细胞和蛔虫除外）核糖体n结构特点：由RNA和蛋白质构成的微小颗粒。n功能：合成蛋白质的场所。n分布：动、植物细胞。内质网n结构特点：由彼此相通的网状膜系统组成。n功能：与蛋白质的加工、运输 以及脂质代谢有关。n分布：动、植物细胞。核糖体附着在内质网的称为粗面内质网，没有核糖体附着内质网的称为光面内质网。高尔基体n结构特点：由数层扁平囊和泡状结构组成。n功能：与内质网密切联系，起储存、加工和运转 物质的作用。n分布：动、植物细胞。溶酶体n结构特点：由膜围成的小球体，含有多种水解酶。n功能：消化进入细胞内的异物及 衰老无用的细胞器碎片。n分布：动物细胞。中心体n结构特点：由两个中心粒互相垂直排列而成。n功能：与细胞有丝分裂和染色体 分离密切相关。n分布：动物细胞及低等植物细胞。细胞器的归类n1、依据膜结构进行分类无膜结构核糖体、中心体单层膜结构高尔基体、内质网、溶酶体、（液泡）双层膜结构线粒体、叶绿体n2、依据分布范围进行分类 动、植物细胞共有线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体植物细胞特有液泡、叶绿体、细胞壁动物细胞特有中心体（低等植物也含有）n细胞是一个统一的整体，细胞的 各部分在结构上是相互联系、功 能上是相互协调的。3.原核细胞与真核细胞的比较n真核细胞（eukaryotic cell）：如动、植物细胞n原核细胞（prokaryotic cell）:更早、更古老的细胞 直径特点生物种类真核细胞1050m有细胞核和各种细胞器原生生物、真菌、植物、动物。原核细胞110m 没有成形（由膜包被）的细胞核；DNA集中在细胞中央拟核；细胞器只有核糖体细菌、蓝藻、放线菌、古细菌、支原体、衣原体、立克次氏体第3节 非细胞形态的生物病毒n关键问题 病毒是一类什么样的生物？病毒是一类什么样的生物？由病毒感染引起的艾滋病、禽流感、乙型肝炎等疾病正在威胁着人类的健康。如今，人们在与病毒作斗争的同时，也利用病毒为人类健康和生活服务。1.病毒的形态和结构n病毒病毒（virus）是一类非细胞结构非细胞结构的生物体。n体积小：绝大多数病毒的大小都在150nm以下以下。n结构简单：主要成分是核酸和蛋白质核酸和蛋白质。一种病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA。n核酸位于病毒的中心，构成核心核心，蛋白质包围在核心周围，构成衣壳衣壳。形态多样的病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒（杆状，螺旋对称）（杆状，螺旋对称）艾滋病病毒艾滋病病毒（球状，正二（球状，正二十面体对称）十面体对称）噬菌体噬菌体（蝌蚪状，（蝌蚪状，复合对称）复合对称）烟草花叶病毒烟草花叶病毒腺病毒腺病毒流感病毒流感病毒噬菌体噬菌体n寄生性寄生性病毒在生命活动中的显著特征，即病毒只能寄生在某种特定特定的活细胞活细胞内才能生活，并在宿主细胞内利用宿主细胞的代谢“装备”和“原料”快速复制增殖。在非寄生时，呈结晶结晶状态，不能进行独立的代谢活动。病毒的分类种类危害举例动物病毒 通过多种途径传染，某些使动物致病SARS病毒、艾滋病病毒植物病毒 引起植物病害烟草花叶病毒细菌病毒（噬菌体）侵染细菌后引起细菌裂解噬菌体2.病毒与人类的关系n由病毒引起的传染病：病毒性感冒、狂犬病、水痘、腮腺炎、脊髓灰质炎等。n乙型肝炎：慢性携带状态的传染病 病毒：乙型肝炎病毒（HBV）传播：血液、母婴血液、母婴 临床表现：多样化，容易发展为慢性肝炎和肝硬 化，少数病例可转变为肝癌。流传范围：全世界HBV感染及携带者约有3.5亿，其 中1.2亿在我国。n艾滋病：人类免疫缺陷病毒（HIVHIV）传播：母婴传播、血液传播、性传播母婴传播、血液传播、性传播。感染：T淋巴细胞在其中繁殖，每个被感染的细胞称为生产HIV的“工厂”被感染的细胞破裂，释放出数百万个病毒每个病毒又能感染另一个细胞患者T淋巴细胞数目逐渐减少，免疫系统功能减弱以致最终散失。死因：并发症n利用病毒为人类造福：利用噬菌体抑制绿脓杆菌感染。利用昆虫病毒防治害虫。将病毒应用于转基因技术。