江苏省邳州市第二中学高中生物《细胞膜-系统的边界》教案2 新人教版必修1

1 江苏省邳州市第二中学高中生物江苏省邳州市第二中学高中生物 细胞膜细胞膜 系统的边界系统的边界 教案教案 2 2 新新 人教版必修人教版必修 1 1 1 细胞膜和细胞器的分离提纯方法 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 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 2 细胞膜成分与分析方法 2 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 细胞膜的主要功能 细胞膜对于细胞整个结构的完整性以及细胞的正常生命活动都是至关重要的 其功能 概括起来有以下几个方面 1 细胞的界膜这是细胞膜最重要的功能 无论是真核细胞还是原核细胞 都必定 有一个由一定膜结构形成的界膜 不然的话就不会有细胞存在 细胞膜的出现使生命起源 到了细胞的形式 也保证了细胞生命活动的正常进行 细胞膜的出现使各种生物大分子集 3 中到一个相对 稳定的微环境中 这样有利于细胞的物质和能量代谢 也有利于细胞的生长 发育 2 物质的跨膜运输膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统 但细胞不是一个封 闭的系统 细胞的生存 生长和发育依赖于细胞内外的物质交流 膜对于物质的运输具有 选择性 只有在需要时 物质才会被运转 物质既可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一 侧 也可以从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧 前者属被动运输 不需要细胞提供代谢 能量 后者属主动运输 需要细胞提供代谢能量 对于大分子的运输 细胞采用的是内吞 与外排的方式 通过将物质包裹在囊泡中进行转运 3 信号转导膜上的某些蛋白属于信号受体蛋白 这些蛋白与胞外信号分子相结合 被激活 然后将信号转入胞内 再通过胞内信号转导分子沿信号通路传递 最终产生特定 的生物学效应 例如 某些信号分子激活细胞膜上的受体后 可促进细胞增殖 4 胞间连接与通讯多细胞生物体内 细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用 动物细胞间有多种连接方式 概括起来为 紧密连接 锚定连接和间隙连接 植物细胞间 主要是通过细胞壁连接在一起 有些细胞连接方式主要是为细胞间的通讯提供结构基础 如动物细胞的间隙连接 在相邻细胞间形成孔道结构 植物细胞间的胞间连丝 也成为细 胞间物质转运和信息交流的通道 4 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 4 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