高中生物3[1].2《细胞的类型和结构》学案（1）苏教版必修1

第二节第二节 细胞的类型和结构细胞的类型和结构 第二节 细胞的类型和结构 1 3 2 1 原核细胞和真核细胞 1 3 2 2 原核细胞向真核细胞的转变 1 3 2 3 蓝藻 2 3 2 4 原核细胞与真核细胞的比较 3 3 2 5 细胞膜与信道 3 3 2 6 人工细胞膜 4 3 2 7 细胞膜系统 5 3 2 8 几种主要的生物膜结构模型 5 3 2 9 细胞器的比较 6 3 2 10 细胞质 6 3 2 11 真核细胞 7 3 2 12 细胞壁的结构和功能 8 3 2 13 细胞器的分离提出方法 8 3 2 14 细胞膜成分与分析方法 9 3 2 15 细胞核与线粒体的分级分离 9 3 2 16 植物的颜色 10 3 2 17 液泡 11 学习目标学习目标 1 区别原核细胞与真核细胞 2 概述细胞膜和细胞核的结构和功能 3 说明主要细胞器的结构和功能 学习提示学习提示 细胞膜 细胞核以及各种细胞器的结构和功能是本节的重点 3 2 1 原核细胞和真核细胞原核细胞和真核细胞 细胞分原核细胞和真核细胞两大类 细菌 蓝藻属于原核细胞 它们的结构简单 种类不多 原核细胞的外部由质膜包围 质膜外有一层坚固的细胞壁保护 原核细胞内脱氧核糖核酸 DNA 的区域没有被膜包围 只有一条 DNA 这就是说 它没有一个像样的细胞核 原核细胞因此而命名 真核细胞里具有真正的细胞核 核内有染色质 核仁和核液 真核细胞的细胞质里有 核糖体 内质网 叶绿体 高尔基体等细胞器 从原生动物到人类 从低等植物到高等植物 绝大多数动植物都是由真核细胞构成的 返回目录返回目录返回目录返回目录 动物细胞和植物细胞既相似又稍有区别 3 2 2 原核细胞向真核细胞的转变原核细胞向真核细胞的转变 原核细胞与真核细胞的差别如此巨大 以至于过去人们认为原核细胞是由真核细胞退 化而来的 解决由原核细胞向真核细胞的演化问题是细胞演化的关键 人们在这个问题上 争论颇多 较具代表性的是以下两个观点 1 细胞内共生学说 这个学说认为 真核细胞是通过若干不同种类的原核细胞生物结合共生而造成的 这 些共生的原核生物与宿主细胞建立了紧密的相互依存的关系 同时在复制和遗传上建立了 统一的协调的体系 这样的共生的组合就成为真核生物的祖先 最早提出内生说的是 A F Schimper 他在 1883 年发现绿藻和高等植物的叶绿体能够 自行繁殖分裂 并发现它们在形态上与自由生活的蓝藻很相似 从而提出质体来自寄生的 蓝藻的假说 这时的共生说还没有受到多少重视 主要是由于证据太少 20 世纪 60 年代 以后 随着细胞超微结构和细胞生物化学研究的发展 共生说又逐渐流行起来 在电子显 微镜下 植物的叶绿体与蓝藻 蓝菌 极其相似 叶绿体本身也含有 DNA 的核质 nucleoid 区 都有片层状结构 人们还发现细胞器与细胞整体的关系与自然界的内共生 现象非常相似 共生现象在自然界很普遍 2 直接演化学说 3 2 3 蓝藻蓝藻 蓝藻 图 3 20 又称蓝细菌 能进行与高等植物类似的光合作用 以水为电子供体 放出 O 与光合细菌的光合作用的机制不一样 因此被认为是最简单的植物 蓝藻没有 叶绿体 仅有十分简单的光合作用结构装置 蓝藻细胞遗传信息载体与其它原核细胞一样 是一个环状 DNA 分子 但遗传信息量很大 可与高等植物相比 蓝藻细胞的体积比其它原 核细胞大得多 直径一般在士 10um 甚至可达 70 m 颤藻 蓝藻属单细胞生物 有些 蓝藻经常以丝状的细胞群体存在 如 属蓝藻门念珠藻类的发菜就是蓝藻的丝状体 做绿 肥的红萍实际上是一种固氮蓝藻与水生蕨类满江红的共生体 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 图 项圈藻图片 3 2 4 原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较 原核细胞真核细胞 大小较小较大 细胞核没有核膜没有成型的细胞核 遗传物 质集中在核区 有成形的真正的细胞核 有核膜核仁 细胞器有分散的核糖体 无其它细胞器有复杂细胞器 细胞壁不含纤维素主要成分是肽聚糖主要成分是纤维素和果胶 细胞分裂无有丝分裂能进行有丝分裂 转录和翻译出现在同一时间与地点转录在核内 翻译在细胞质内 转录在前 翻译在后 举例细菌 蓝藻等真菌绝大多数动植物的细胞 3 2 5 细胞膜与信道细胞膜与信道 包括人类在内的各种生物都是由细胞组成的 细胞如同一个由城墙围起来的微小城镇 有用的物质不断被运进来 废物被不断运出去 早在 100 多年前 人们就猜测细胞这一微 小城镇的城墙中存在着很多 城门 它们只允许特定的分子或离子出入 2003 年诺贝尔化 学奖表彰的就是有关这些 城门 的研究成果 瑞典皇家科学家 10 月 8 日宣布 将 2003 年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得 阿格雷 和罗德里克 麦金农 分别表彰他们发现细胞膜水通道 以及对离子通道结构和机理研究作 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 出的开创性贡献 生物体的主要组成部分是水溶液 水溶液占人体重量的 70 生物体内的水溶液主要 由水分子和各种离子组成 它们在细胞膜通道中进进出出以实现细胞的多种功能 20 世纪 50 年代中期 科学家发现 细胞膜中存在着一种只允许水分子出入的水通道 因为水对于生命至关重要 所以水通道是细胞膜的一种重要通道 尽管科学家发现存在水 通道 但水通道到底是什么却一直是个谜 20 世纪 80 年代中期 美国科学家彼得 阿格雷研究了不同的细胞膜蛋白 经过反复研 究 他发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道 为了验证自 己的发现 阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了这种蛋白的细胞进行了对比试验 结 果前者能够吸水 后者不能 为进一步验证 他又制造了两种人造细胞膜 一种含有水通 道蛋白 一种则不含这种蛋白 他将这两种人造细胞膜分别做成泡状物 然后放在水中 结果第一种泡状物吸收了很多水而膨胀 第二种则没有变化 这些充分说明水通道蛋白具 有吸收水分子的功能 就是水通道 2000 年 阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰度立体照 片 照片揭示了只允许水分子通过的蛋白的特殊结构 水通道的发现开辟了一个新的研究领域 目前 科学家发现水通道蛋白广泛存在于动 物 植物和微生物中 它的种类很多 仅人体就有 11 种 它具有十分重要的功能 比如在 人的肾脏中就起着关键的过滤作用 通常一个成年人每天要产生 170 升的原尿 这些原尿 经肾脏肾小球中的水通道蛋白的过滤 其中大部分水分被人体循环利用 最终只有约 1 升 的尿液排出人体 早在 1890 年 威廉 奥斯特瓦尔德 1909 年诺贝尔化学奖获得者 就推测离子进出细 胞会传递信息 20 世纪 20 年代 科学家证实存在一些供离子出入的细胞膜通道 50 年代 初 阿兰 霍奇金和安德鲁 哈克斯利发现 离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞 可以传递信息 为此 他们获得了 1963 年诺贝尔生理学或医学奖 不过 那时科学家并不 知道离子通道的结构和工作原理 1988 年 罗德里克 麦金农利用 X 射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清 晰度照片 并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理 这张照片上的离子通道取自 青链霉菌 也是一种蛋白 麦金农的方法可以让科学家观测到离子在进入离子通道前的状 态 在通道中的状态以及穿过通道后的状态 对水通道和离子通道的研究意义重大 很多疾病 比如一些神经系统疾病和心血管疾 病 就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的 对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体 的病因 并研制相应药物 另外 利用不同的细胞膜通道 可以调节细胞的功能 从而达 到治疗疾病的目的 中药的一个重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度 这些 成分可以通过不同细胞膜通道调节细胞的功能 有专家认为 对细胞膜通道的研究可以为 揭示中医药的科学原理提供重要的途径 3 2 6 人工细胞膜人工细胞膜 据报道 加拿大研究人员用相当简单的聚合物生成了细胞大小的囊 它像细胞膜一样柔 韧 但比细胞膜强度高得多 研究人员称该囊可能为运送药物提供新的方法 他们将由乙 基乙烯和环氧乙烷制得的聚合物涂覆在铂电极上 并将其浸在糖溶液中 然后迅速改变电 极间的电流方向 使带微量电荷的聚合物分子向离开电极的方向形成双分子层 最终与电 极断开形成囊 其中一些囊的直径有 50 微米大小 研究小组发现制得的囊几乎如细胞膜一样可弯曲和 返回目录返回目录返回目录返回目录 伸展 但强度是细胞膜的 20 倍 专家说 用化合物来增强聚合物分子间的键合力还可使囊 的强度更高 他还说 强度如此之高的囊可能做包裹药物的人工细胞 药物或其基因可能 通过一个专用的孔装到人工细胞里 细胞外面再附加其它分子 使载药细胞能聚集到需要 它们的地方 如肿瘤 3 2 7 细胞膜系统细胞膜系统 细胞质膜系统是指细胞内那些在生物发生上与质膜相关的细胞器 显然不包括线粒体 叶绿体和过氧化物酶体 因为这几种细胞器的膜是逐步长大的 而不直接利用质膜 3 2 8 几种主要的生物膜结构模型几种主要的生物膜结构模型 迄今为止 已提出的生物膜结构模型达几十种之多 现仅介绍几种较为重要的模型 随 着研究的深入 人们对膜结构的认识将会不断趋向全面与合理 1 双分子片层模型 这是 1935 年由 J Danielli 和 H Davson 提出的 以后的研究者又做了些修改和补充 此模型的主要内容为 细胞膜是由双层脂分子及内外表面附着的蛋白质所构成的 脂质分 子平行排列并垂直于膜平面 双层脂质分子的非极性端相对 极性端向着膜的内外表面 在内外表面各有一层蛋白质 这一模型缺少必要的细节 是对膜结构的一个较粗浅的认识 2 单位膜模型 此模型是由 J D Robertson 于 1959 年提出的 这一模型主要强调 连续的脂双分子层 组成膜的主体 磷脂的非极性端朝向膜内侧 极性端朝向膜外两侧 蛋白质以单层肽链的 厚度 以 折叠形式通过静电作用与磷脂极性端相结合 从而形成蛋白质 磷脂 蛋白质 的三层结构 称之为单位膜 他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构 单位膜模型 的主要不足在于 把膜结构描述成静止的 不变的 这显然与膜功能的多样性相矛盾 其 次 不同膜的厚度差异明显 变化范围为 5 10 nm 此外 认为蛋白质分子在脂分子表面 呈伸展构型 也与蛋白质发挥其功能时的构象要求不相符 3 流动镶嵌模型 这一模型是 S J Singer 和 G Nicolson 于 1972 年通过对已有的模型进行修正而提出的 它的主要特点是 1 强调了膜结构的不对称性和不均匀性 将膜蛋白分为外在蛋白和内 在蛋白 并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的 2 强调了膜结构的流 动性 认为膜的结构成分不是静止的 而是动态的 生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌 着的球蛋白按二维排列组成 3 膜的功能是由蛋白与蛋白 蛋白与脂质 脂质与脂质之 间复杂的相互作用实现的 4 晶格镶嵌与板块镶嵌模型 Wallach 于 1975 年提出晶格镶嵌模型 他在流动镶嵌模型的基础上 进一步强调 生 物膜中流动性脂质的可逆性变化 这种变化区域呈点状分布在膜上 相变表现为膜脂分子 的一种协同效益 即几十个以上的脂分子同时相变 膜脂的相变受温度 脂本身的性质 膜中其他组分 pH 和二价阳离子浓度等因素的影响 板块镶嵌模型是 Jain 和 White 于 1977 年提出的 其内容本质上与晶格镶嵌模型相同 他们认为 在流动的脂双分子层中存 在许多大小不同的刚度较大的彼此独立运动的脂质 板块 有序结构区 板块之间被 无序的流动的脂质区所分割 这两种区域处于一种连续的动态平衡之中 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 生物膜的结构模型虽然有很多种 但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的 其 要点和特点基本相同 主要包括膜的分子组成和结构特征 3 2 9 细胞器的比较细胞器的比较 分布形态结构成分功能 线粒体普遍存在 于动植物 细胞 多呈椭球 形 内外膜 双层 嵴 基质 基 粒 蛋白质 磷 脂 有氧呼 吸的酶 少 量 DNA RNA 有氧呼吸 动力 工厂 叶绿体主要存在 渔叶肉细 胞和幼茎 皮层内 球形椭球 形 内外膜 双层 嵴 基质 基 粒 蛋白质 磷 脂 光合作 用的酶 色 素 少量 DNA RNA 光合作用的场所 养料制造工厂 能量转换器 内质网绝大多数 动植物细 胞 网状单层膜蛋白质 磷 脂 增大了膜面积 有机物合成车间 运输通道 核糖体普遍存在 于动植物 细胞 椭球形粒 状小体 游离于基质附 在内质网核膜 上 蛋白质 RNA 蛋白质的装配机 器 高尔基体普遍存在 于动植物 细胞 囊状单层膜蛋白质 磷 脂的等 与动物细胞分泌 物的形成有关 浓缩加工蛋白质 与植物细胞壁形 成有关 中心体动物细胞 低等植物 细胞 T 形两个互相垂直 的中心粒及其 周围物质构成 微管蛋白 鸟苷酸等 动物细胞里的中 心体与有丝分裂 有关 液泡植物细胞 动物细胞 不明显 泡状叶泡膜 细胞 液 蛋白质 磷 脂 有机酸 生物碱 糖 类 无机盐 色素等 调节细胞的内环 境 使细胞保持 一定的渗透压 保持膨压状态 3 2 10 细胞质细胞质 细胞质为透明的胶态原生质 其内含有颗粒状或膜状的构造 共计有内质网 核糖体 高尔基体 线粒体 溶体 中心体 叶绿体及微粒体等几种胞器 这些细胞器的构造和功 能各不相同 各种细胞器各司其所负责的生理功能 3 2 11 真核细胞真核细胞 一 质膜 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 细胞表面的一层单位膜 特称为质膜 真核细胞除了具有质膜 核膜外 发达的细胞内 膜形成了许多功能区隔 由膜围成的各种细胞器 如核膜 内质网 高尔基体 线粒体 叶绿体 溶酶体等 在结构上形成了一个连续的体系 称为内膜系统 内膜系统将细胞质 分隔成不同的区域 即所谓的区隔化 区隔化是细胞的高等性状 它不仅使细胞内表面积 增加了数十倍 各种生化反应能够有条不紊地进行 而且细胞代谢能力也比原核细胞大为 提高 二 细胞核 细胞核是细胞内最重要的细胞器 核表面是由双层膜构成的核被膜 核内包含有由 DNA 和蛋白质构成的染色体 间期染色体结构疏松 称为染色质 有丝分裂过程中染色体凝缩 变短 称为染色体 其实染色质与染色体只是同一物质在不同细胞周期的表现 染色体的 数目因物种而异 有的如蕨类植物的染色体数多达 1260 个 有的如马蛔虫只有两条染色体 核内 1 至数个小球形结构 称为核仁 三 细胞质 存在于质膜与核被膜之间的原生质称为细胞质 细胞之中具有可辨认形态和能够完成特 定功能的结构叫做细胞器 除细胞器外 细胞质的其余部分称为细胞质基质或胞质溶胶 其体积约占细胞质的一半 细胞质基质并不是均一的溶胶结构 其中还含有由微管 微丝 和中间纤维组成的细胞骨架结构 一 细胞质基质的功能 1 具有较大的缓冲容量 为细胞内各类生化反应的正常进行提供了相对稳定的离子环 境 2 多代谢过程是在细胞基质中完成的 如 蛋白质的合成 核酸的合成 脂肪酸 合成 糖酵解 磷酸戊糖途径 糖原代谢 信号转导 3 供给细胞器行使其功能所需要的一切底物 4 细胞骨架参与维持细胞形态 做为细胞器和酶的附着点 并与细胞运动 物质运输 和信号转导有关 5 控制基因的表达与细胞核一起参与细胞的分化 如卵母细胞中不同的 mRNA 定位于细 胞质不同部位 卵裂是不均等的 6 参与蛋白质的合成 加工 运输 选择性降解 二 主要细胞器 1 内质网 由膜围成一个连续的管道系统 粗面内质网 表面附有核糖体 参与蛋 白质的合成和加工 光面内质网表面没有核糖体 参与脂类合成 2 高尔基体 由成摞的扁囊和小泡组成 与细胞的分泌活动和溶酶体的形成有关 3 溶酶体 动物细胞中行细胞内消化作用的细胞器 含有多种酸性水解酶 4 线粒体 由双层膜围成的与能量代谢有关的细胞器 主要作用是通过氧化磷酸化合 成 ATP 5 叶绿体 植物细胞中与光合作用有关的细胞器 由双层膜围成 6 细胞骨架 由微管 微丝和中间丝构成与细胞运动和维持细胞形态有关 7 中心粒 位于动物细胞的中心部位 故名 由相互垂直的两组 9 0 三联微管组成 中心粒加中心粒周物质称为中心体 8 微体 由单层单位膜围成的小泡状结构 含有多种氧化酶 与分解过氧化氢和乙 醛酸循环有关 3 2 12 细胞壁的结构和功能细胞壁的结构和功能 细胞壁是在植物细胞外层形成的一种较坚硬的结构 它包围着内部的原生质体 植物体 的分生组织区如茎尖和根尖 其组成的细胞具有较强的增殖能力 所产生的新细胞一般比 较小 其外层具有一圈细胞壁 称为初生细胞壁 初生细胞壁比较薄 具有一定的弹性 以适应细胞的生长 高等植物的初生细胞壁在不同植物 不同器官组织和不同发育时期 成分和结构都有很大差异 但基本组成和结构是相似的 即以纤维素微纤丝为骨架 以半 纤维素和果胶以及糖蛋白为基质 通过共价键和非共价键的结合 交叉形成一种高度复杂 的 抗张力强的网状结构 细胞壁中存在多种酶 如过氧化物酶 磷酸酯酶 苹果酸脱氢 酶等 在衰老和果实成熟时 还产生自溶酶 如纤维素酶 果胶酶等 随着细胞的分化 植物体产生各类具有特殊功能的细胞 组织和器官 为适应其特殊 生理功能的需要 其细胞壁也发生各种不同的次生修饰 如木质部中的导管和管胞 以及 纤维和木纤维细胞的细胞壁都发生次生加厚 植物细胞壁的形成 首先对细胞具有保护作用 还由于细胞壁具有较坚韧的支撑性 因此它对植物体起着骨架作用 细胞壁虽是细胞外层的一种坚韧的结构 但它并未将相邻 细胞完全隔离 细胞间存在着一种穿过细胞壁的特殊结构 即胞间连丝 它使细胞间能进 行物质和信息的交流 同时细胞壁还具有运输功能 特化的细胞一般都产生具有某种相应 功能的细胞壁 3 2 13 细胞器的分离提出方法细胞器的分离提出方法 细胞中的膜结构是整个细胞及多种细胞器的界膜 对于保持细胞和细胞器的独立性是必 不可少的 同时很多重要的功能是在膜结构上完成的 为了研究细胞膜和细胞器的结构与 功能 首先要分离出形态与结构完整的 具有生物活性的 纯度高的样品 在研究工作中 分离细胞膜和细胞器可以用以下方法 首先是制备一定量的细胞 细胞的来源可以是培养细胞 也可以是某种组织 培养细胞 的收集相对简单一些 直接用胰酶将细胞从培养瓶上消化下来 制成细胞悬浮液 比较易 碎的组织细胞的收集如肝 脾等 可采用匀浆的方法 稍加研磨就可制成细胞悬液 有些 结缔组织 直接研磨不易分离出细胞 可先用适量的胶原酶处理 细胞制备出来后 进行匀浆处理 匀浆的方法有多种 如用高速打碎机破碎 低渗 玻 璃珠与细胞共振荡 冻融法 超声波打碎等 可根据实验需要和实验室条件来选择 无论 选择哪种方法 都要尽可能保持膜的完整性 整个操作过程要避免过于激烈 pH 离子强 度和渗透压等条件要适中 一般常用中性和等渗溶液 匀浆产生的细胞裂解物 可通过一系列差速离心再加上一个梯度离心来分离细胞膜与细 胞器 梯度是根据细胞器的大小 密度和沉降特性来设计的 匀浆分步分离的第一步是差 速离心 在一系列的离心过程中离心力逐渐加大 并且将细胞器加入到具有密度梯度的介 质中离心 常用的分离介质有蔗糖 甘油 葡聚糖等 由于每种细胞器的大小和沉降特性 不同 因此可被分离出来 如果只是分离细胞中的某种细胞器 可直接根据那种细胞器所 对应的相对离心力 在细胞匀浆后进行离心分离 哺乳动物红细胞的结构比较简单 其细 胞膜可用低渗离心的方法分离出来 如果是独特的细胞膜 可根据表面电荷的密度采用电 泳的方法分离 也可根据大小采用凝胶过滤的方法分离 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 3 2 14 细胞膜成分与分析方法细胞膜成分与分析方法 组成细胞膜的成分可分为三大类 即膜脂 膜蛋白和糖类 几种成分所占的比例 依据 膜类型的不同 细胞类型的不同 生物类型的不同以及细胞不同的发育时期而发生变化 如肝细胞膜中蛋白质与脂质的比例明显高于红细胞 膜脂是细胞膜的基本成分 约占膜成分的 50 它又包括三大类脂质分子 即磷脂 糖 脂和胆固醇 磷脂含有极性的磷酸基团 以及非极性的烃链 即包括极性的头部和非极性 的尾部 属双型性分子 糖脂也是双型性分子 它的结构与鞘磷脂很相似 仅由一个或多 个糖基代替了磷脂酰胆碱 胆固醇分子包括三部分 作为极性头部的羟基 类固醇环和一 个非极性的碳氢尾部 膜蛋白是构成细胞膜的重要组分 膜的大部分功能主要由膜蛋白完成 膜蛋白约占膜成 分的 40 根据膜蛋白与膜脂的结合方式 膜蛋白可分为内在蛋白 或称跨膜蛋白 和外 周蛋白 膜中的糖类约占膜成分的 2 10 它们通常与膜脂结合形成糖脂 或与蛋白结合形成 糖蛋白 其中的糖类分子有单糖 也有多糖 对于组成细胞膜的基本成分 最初是通过用脂质溶剂和蛋白酶处理细胞膜来确定的 用 脂质溶剂处理细胞 发现细胞膜被溶解 脂质分子进入到溶剂中 说明膜中含有脂质分子 用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构 说明细胞膜的化学组成中除了脂质还有蛋白质 对于 一些具体的组成成分 可采用相应酶的处理来确定 例如 用卵磷脂酶处理细胞 可破坏 细胞膜 证明膜中有卵磷脂的存在 对于膜中某种蛋白质功能的分析 有很多方法 其中 一种是将这种蛋白质分离纯化出来 将它掺入到磷脂小泡中 形成只含一种蛋白质的磷脂 小泡 然后检测蛋白质的功能 3 2 15 细胞核与线粒体的分级分离细胞核与线粒体的分级分离 一 原理 细胞内不同结构的比重和大小都不相同 在同一离心场内的沉降速度也不相同 根据 这一原理 常用不同转速的离心法 将细胞内各种组分分级分离出来 分离细胞器最常用的方法是将组织制成匀浆 在均匀的悬浮介质中用差速离心法进行 分离 其过程包括组织细胞匀浆 分级分离和分析三步 这种方法已成为研究亚细胞成分 的化学组成 理化特性及其功能的主要手段 匀浆低温条件下 将组织放在匀浆器中 加入等渗匀浆介质 即 0 25mol L 蔗糖一 0 003mol L 氯化钙 进行破碎细胞使之成为各种细胞器及其包含物的匀浆 分级分离由低速到高速离心逐渐沉降 先用低速使较大的颗粒沉淀 再用较高的转速 将浮在上清液中的颗粒沉淀下来 从而使各种细胞结构 如细胞核 线粒体等得以分离 由于样品中各种大小和密度不同的颗粒在离心开始时均匀分布在整个离心管中 所以每级 离心得到的第一次沈淀必然不是纯的最重的颗粒 须经反复悬浮和离心加以纯化 分析 分级分离得到的组分 可用细胞化学和生化方法进行形态和功能鉴定 二 细胞核的分离提取 一 操作步骤 1 用颈椎脱位的方法处死小白鼠后 迅速剖开腹部取出肝脏 剪成小块 去除结缔组 织 尽快置于盛有 0 9 NaCl 的烧杯中 反复洗涤 尽量除去血污 用滤纸吸去表面的液体 返回目录返回目录返回目录返回目录 返回目录返回目录返回目录返回目录 2 将湿重约 1g 的肝组织放在小平皿中 用量筒量取 8ml 预冷的 0 25mol L 蔗糖一 0 003mol L 氯化钙溶液 先加少量该溶液于平皿中 尽量剪碎肝组织后 再全部加入 3 剪碎的肝组织倒入匀浆管中 使匀浆器下端浸入盛有冰块的器皿中 左手持之 右 手将匀浆捣杆垂直插入管中 上下转动研磨 3 5 次 用 3 层纱布过滤匀浆液于离心管中 然后制备一张涂片 做好标记 自然干燥 4 将装有滤液的离心管配平后 放入普通离心机 以 2500rpm 离心 15 分钟 1 缓 缓取上清液 移入高速离心管中 保存于有冰块的烧杯中 待分离线粒体用 2 同时涂一 张上清液片 做好标记 自然干燥 3 余下的沉淀物进行下一步骤 5 用 6ml0 25mol L 蔗糖一 0 003mol L 氯化钙溶液悬浮沉淀物 以 2500rpm 离心 15 分钟弃上清 将残留液体用吸管吹打成悬液 滴一滴于干净的载玻片上 涂片 自然干 燥 6 将 涂片用 l 甲苯胺兰染色后盖片即可观察 二 结果 分别于高倍镜下观察三张涂片 描述镜下所见 三 高速离心分离提取线粒体 一 操作步骤 1 将装有上清液的高速离心管 从装有冰块的烧杯中取出 配平后 以 17000rpm 离 心 20 分钟 弃上清 留取沉淀物 2 加入 0 25mol L 蔗糖一 0 003mol L 氯化钙液 lml 用吸管吹打成悬液 以 17000rpm 离心 20 分钟 将上清吸入另一试管中 留取沉淀物 加入 0 1ml 0 25mol L 蔗糖一 0 003mol L 氯化钙溶液混匀成悬液 可用牙签 3 取上清液和沉淀物悬液 分别滴一滴于干净载玻片上 分别标记 涂片 各滴 一滴 0 02 詹纳斯绿 B 染液盖上盖片染 20 分钟 二 结果 油镜下观察 颗粒状的线粒体被詹纳斯绿 B 染成蓝绿色 3 2 16 植物的颜色植物的颜色 植物是绿色的 能够进行光合作用的生物 这依赖于它们细胞内含有能捕获能量的色 素 叫做叶绿素 在化学结构上 它由 4 个连在一起的卟啉环组成 中央络合一个镁原子 这构成了它的头部 它的尾部是几乎完全饱和的炭氢叶绿醇 两部分构成完整的叶绿素分 子 叶绿素是这类光合色素的总称 依据它们化学结构上的细微区别 叶绿素分为三种 分别是叶绿素 a 叶绿素 b 和叶绿素 c 其中叶绿素 a 是主要的光合色素 存在于所有的 光合放氧植物中 其它两种是辅助色素 分别存在于不同的植物门类中 除了叶绿素外 还有其它类型的光合色素 如胡萝卜素 藻胆素等 它们也是植物光合 作用的辅助色素 植物的颜色取决于几种色素的组合 在所有的光合放氧生物中 都有叶绿素 a 的存在 叶绿素 a 对太阳光有两个吸收高 峰 分别是 440 纳米附近的蓝区和 680 纳米附近的红区 一个位于蓝光区域 一个位于紫 光区域 而对于处在 500 600 纳米之间的绿光吸收的甚少 所以我们看到的植物基本上都 是绿色 植物界中 占主导地位的是绿色植物 包括所有的被子植物 裸子植物 蕨类植物 苔藓植物和藻类植物中的绿藻 它们叶绿体中除含有叶绿素 a 外 还含有叶绿素 b 叶绿 素 b 的吸收高峰也是在蓝区和红区 分别为 470 纳米和 650 纳米 而对于处在 500 600 纳 返回目录返回目录返回目录返回目录 米的绿光同样很少吸收 绝大部分被反射回来 所以我们在自然界中到处都能看到的这些 绿色植物 当然 绿色植物的颜色也不是一成不变地毫无变化 先不说五颜六色的花和果实 它 们的着色是因为含量丰富的胡萝卜素 花青素和类黄酮等色素以不同的比例组合 以及与 复杂的环境条件相互影响的结果 即使绿色植物叶片本身也会表现出不同的颜色 在市场 上 我们能经常能看到紫色的甘蓝 这是它们细胞中紫色色素占优势 掩盖住了叶绿素的 颜色 在晚秋初冬 很多种植物的叶片变黄或变红 这是因为叶绿素的合成受阻 并且开 始分解 而原来在叶片中的叶黄素和叶红素显现出来的缘故 植物界中 确有些植物看起来不是纯粹的绿色 拿我们最熟悉的两种海藻 紫菜和海 带来说 它们分别代表红藻门和褐藻门 前者是紫色的 后者是褐色的 这是它们含有不