- 第1节细胞膜---系统的边界
- 细胞膜的成分
- 细胞膜的功能
- 第2节 细胞器----系统内的分工合作
- 细胞器之间的分工
- 自行车出了毛病,你将一些零件拆卸下来,却发现再组装成原样并非易事。
- 细胞的结构可比自行车复杂多了。
- 虽然人类对细胞中的物质和结构已经有了深入的了解,但是至今也未实现人工组装细胞。
- 不同的事实揭示同样的道理:系统不是其组分的简单堆砌,而是通过组分间结构和功能的密切联系,形成的统一整体。
- 我确信哪怕一个最简单的细胞,也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧!
- 翟中和院士等主编的《细胞生物学》
- 本节聚焦
- 细胞膜的主要成分是什么?
- 怎样获得细胞膜?
- 细胞膜具有哪些功能?
- 任何系统都有边界。
- 使人体内部与外界分隔开的皮肤和黏膜,就是人体的边界;
- 国家有陆地、海域领空的边界。
- 边界对系统的稳定至关重要。
- 细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜( cell membrane)。
- 研究细胞膜的化学组成,首先要把细胞膜与细胞的其他组分分离开。
- 怎样获得细胞膜呢?
- 体验制备细胞膜的方法
- 动物细胞没有细胞壁,因此选择动物细胞制备细胞膜更容易
- 怎样才能获得细胞膜?
- 用针扎破,让细胞内的物质流出来?
- 用镊子把细胞膜剥下来?
- 细胞太小了,这些方法不太可行。
- 细胞内的物质是有一定浓度的,如果把细胞放在清水里,水会进入细胞,把细胞涨破,细胞内的物质流出来,这样就可以得到细胞膜了。
- 细胞核和许多细胞器也有膜,这些膜会与细胞膜混在一起。
- 怎样把细胞膜与细胞器膜分离开?
- 科学家发现,人和其他哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器。
- 用这样的红细胞作实验材料,这个问题就迎刃而解了。
- 许多有关细胞膜化学组成的资料,都来自对哺乳动物红细胞膜的研究。
- 研究发现,细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。
- 此外,还有少量的糖类。
- 脂质约占细胞膜总量的50%,蛋白质约占40%,糖类占2%~10%。
- 在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富。
- 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,因此,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。
- 发育成熟过程中,哺乳动物红细胞核逐渐退化,并从细胞中排出,为能携带氧的血红蛋白腾出空间。
- 人的红细胞只能存活120d左右。
- 癌细胞的恶性増殖和转移与癌细胞膜成分改变有关。
- 细胞在癌变过程中,细胞膜的成分发生改变,产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
- 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,应做进步检查,以确定体内是否出现了癌细胞。
人体细胞
细胞膜的功能- 作为系统的边界,细胞膜在细胞的生命活动中起什么作用呢?
- 将细胞与外界环境分隔开
- 人们普遍认为生命起源于原始的海洋(图3-1),原始海洋中的有机物逐渐聚集且相互作用,演化出原始的生命。
- 在原始海洋这盆稀薄的热汤中,膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段,它将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统。
- 细胞膜保障细胞内部环境的相对稳定。
- 细胞膜像海关或边防检査站,对进出细胞的物质严格“检查”。
- 细胞需要的营养物质可从外界进入细胞;
- 不需要,或者对细胞有害的物质不容易进人细胞。
- 抗体、激素等物质在细胞内合成后,分泌到细胞外,
- 细胞产生的废物也要排到细胞外;
- 但细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。
- 细胞膜的控制作用是相对的,环境中一些对细胞有害的物质有可能进入;
- 有些病毒、病菌也能侵入细胞,使生物体患病。
- 进行细胞间的信息交流
- 在多细胞生物体内,
- 各个细胞都不是孤立存在的,它们之间必须保持功能的协调,オ能使生物体健康生存。
- 这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换,也有赖于信息交流。
- 细胞间信息交流的方式多种多样,如图3-2
- 多细胞生物体是一个繁忙而有序的细胞社会
- 如果没有信息交流,生物体不可能作为一个整体完成生命活动。
- 细胞间的信息交流,大多与细胞膜的结构和功能有关。
- 除以上提到的几种功能外,你认为细胞膜还可能具有哪些功能?
- 植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁,它的化学成分主要是纤维素和果胶。
- 细胞壁对植物细胞有支持和保护作用。
- 本节聚焦
- 细胞器有什么功能?
- 细胞器之间是怎样分工合作的?
- 什么是生物膜系统?
- 它具有什么功能?
- 细胞在生命活动中发生着物质和能量的复杂变化。
- 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、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等,统称细胞器( organelle)
- 分离各种细胞器的方法
- 研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能,需要将这些细胞器分离出来。
- 常用的方法是差速离心法: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离心,利用不同的离心速度所产生的不同离心力,就能将各种细胞器分离开
细胞器之间的分工
- 各种细胞器的形态、结构不同,在功能上也各有分工(图3-3~图3-7)
- 飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。
- 运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多。
- 体外培养细胞时,新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多。
- 为什么?
- 线粒体的结构和功能,本书第5章第3节。
- 叶绿体的结构和功能,本书第5章第4节。
- 有40种以上的疾病是由于溶酶体内缺乏某种酶产生的,如矿工中常见的职业病一一硅肺。
- 当肺部吸入硅尘(SiO2)后,硅尘被吞噬细胞吞噬,
- 吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶,
- 而硅尘却能破坏溶酶体膜,
- 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。
- 图3-7中看到线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体,还可以看到核糖体、溶酶体、液泡、中心体等细胞器。
- 核糖体有的附着在内质网上,有的游离分布在细胞质中,是“生产蛋白质的机器”。
- 溶酶体是“消化车间”,内部含多种水解酶,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。
- 被溶酶体分解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可再利用,废物则被排出细胞外。
- 液泡主要存在于植物细胞中,内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,
- 可调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。
- 中心体见于动物和某些低等植物的细胞,
- 由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成,与细胞的有丝分裂有关。
- 细胞质中,除细胞器外,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。
- 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、能量转換、信息传递等生命活动密切相关。
- 用高倍显微镋观察叶绿体和线粒体
- 叶肉细胞中的叶绿体,散布于细胞质中,呈绿色、扁平的椭球形或球形。
- 可在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
- 线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中
- 线粒体的形态多样,有短棒状、圆球状、线形哑铃形等。
- 健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,
- 可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,
- 而细胞质接近无色。
- 线粒体能在健那绿染液中维持活性数小时,
- 通过染色,可在高倍显微镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。
