第3章生命的结构基础第三部分核糖体细胞连接细胞分裂(普生2010年第5次课)幻灯格式
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第三章生命的结构基础一、细胞膜(又称为质膜)1.细胞膜的结构:(见下面细胞膜模式图)1.1主要成份:磷脂分子和蛋白质分子。
此外还有少量多糖,动物细胞膜上还有少量胆固醇。
注意:胆固醇可以调节细胞膜的流动性。
当温度降低时可防止细胞膜凝固,当细胞膜流动性过大时,胆固醇可以环节细胞膜的流动性。
1.2基本骨架:磷脂双分子层1.3蛋白质分布:覆盖、镶嵌、贯穿在磷脂双分子层间。
多糖的存在:多糖分别与蛋白质和磷脂结合成糖蛋白和糖脂1.4细胞膜内外侧的判断:有多糖链的一侧是外侧,有细胞骨架的一侧为内侧细胞骨架成分为蛋白质。
1.5细胞膜的结构特点:一定的流动性(半流动性)——可通过磷脂双分子层实质上是一层半流动性的“油”,膜上的蛋白质可以在磷脂双分子层中进行横向移动或自身旋转运动得出。
细胞膜的流动性对于细胞完成各种生理功能是非常重要的。
如与大分子物质进出细胞有关,巨噬细胞吞噬病原菌1.6细胞膜的功能:(1)保护细胞内部,维持相对稳定的细胞内部环境;(2)调节和控制物质进出细胞;(3)完成细胞与周围环境的信息交流。
1.7糖蛋白作用:与细胞识别有关,与血性决定有关,与细胞间的黏连性有关(癌细胞已扩散)。
2.物质通过细胞膜的方式:2.1扩散:离子、分子和微小的颗粒由浓度较高的区域向浓度较低的区域运动,这种运动叫做扩散。
2.2渗透:水分子通过细胞膜的扩散。
其原理是由:单位体积内由水分子多的向水分子少的方向扩散。
2.4主动运输的意义:主动运输是物质进出活细胞的主要方式,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。
2.5细胞膜的功能特点:选择透过性前提:活细胞2.6大分子物质进出细胞:胞吞和胞吐,利用了细胞膜的半流动性;如白细胞吞噬病菌,变形虫摄食和排遗等注意:小分子物质跨膜运输的方式判断:要具体问题具体分析,主要从运输特征出发如钠离子进入细胞为被动运输,钠离子出细胞则为主动运输,再如进食后葡萄糖的吸收初期细胞外葡萄糖浓度高于细胞内为被动运输,当细胞外葡萄糖浓度低于细胞内时则为主动运输,所以葡萄糖吸收的方式有被动运输和主动运输两种,主要为主动运输。
第三章细胞的基本结构第一节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流(1)通过化学物质传递信息。
如内分泌细胞分泌的一些物质(如激素),通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞),被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别,引起靶细胞的生理反应(图示如下)。
(2)通过细胞膜直接接触传递信息。
相邻两个细胞的细胞膜直接接触,通过糖蛋白识别,将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。
(3)通过细胞通道传递信息。
植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。
二、细胞膜成分和结构的探索1.对细胞膜成分的探索(1)对细胞膜成分的早期探索历程(2)细胞膜的成分①细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外,还有少量的糖类。
在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,此外还有少量的胆固醇。
②蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量就越多。
2.对细胞膜结构的探索时间 实例(实验)结论(假说)1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成1970年 人、鼠细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年流动镶嵌模型辛格和尼科尔森提出了生物膜的流动镶嵌模型三、流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型(1)图中②⎩⎪⎨⎪⎧名称:磷脂双分子层地位:细胞膜的基本支架特点:具有流动性(2)图中④⎩⎪⎨⎪⎧名称:蛋白质分子位置⎩⎪⎨⎪⎧镶在磷脂双分子层的表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中贯穿于整个磷脂双分子层特点:大多数蛋白质分子是可以运动的(3)图中①⎩⎪⎨⎪⎧名称:糖蛋白位置:细胞膜的外表面作用:细胞识别和信息交流等(4)动物细胞膜中的脂质除磷脂外,还有一些糖脂和胆固醇(图中③)。
糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
第三章生命的结构基础第Ⅰ部分思考题1、如何理解细胞是生命活动的基本单位?2、细胞的基本共性是什么?原核细胞与真核细胞的区别?植物细胞与动物细胞的异同点?3、真核细胞三大系统和组成?4、线粒体的基本结构及特点和主要功能?5、生物氧化包括哪三个过程?都是在线粒体基质进行的吗?6、叶绿体的基本结构及特点和主要功能?7、简述光合作用的基本过程?简述光合磷酸化的机制?8、为什么说线粒体和叶绿体是两个能量转换的细胞器?9、为什么说线粒体和叶绿体是“半自主性”的细胞器?第三章细胞的亚显微结构一、细胞的基本知识:基本概念、类型及共性二、细胞的亚显微结构及其功能:线粒体、叶绿体、内膜系统、细胞骨架、细胞核、细胞质膜、核糖体三、细胞社会性四、细胞增殖与分化一、细胞的基本知识(一)细胞的基本概念1、生命活动的基本单位:4方面含义!细胞构成有机体(除病毒)1)形态结构;2)代谢调控;3)生长与发育;4)遗传单细胞生物体仅由一个细胞构成1)高等多细胞生物体尽管细胞已高度“社会化”,仍保持形态结构独立性,每个细胞具有完整的结构体系!2)有独立、有序的自控代谢体系,其内一切生化过程比试管内的生化过程复杂得多;②结构的完整性是细胞有序代谢的保证,如:分泌细胞合成和分泌蛋白质或激素,是以细胞为单位。
3)个体生长和发育都以细胞增殖与分化为基础,有性与无性繁殖都是从细胞开始。
4)细胞具有遗传全能性,98年克隆羊“多莉”,05克隆牛…基本单位细胞作为生命活动的基本结构单位——②体积小(直径0.2~10µm),分布广和对环境的适应性强;③原核细胞种类:细菌(支原体、衣原体、放线菌)、蓝藻、古生菌庞大家族;其中支原体既小又简单,直径0.1~0.3µm ,能合成700余种蛋白质(细胞生存所需最低量)。
2、原核细胞和真核细胞1)原核细胞(prokaryotic cell):无典型的细胞核①最基本特点概括为:A )遗传信息量小,遗传信息载体仅一环状DNA ;B )胞内无以膜为基础专门结构和功能的细胞器和核膜;原核和真核生物2)真核细胞(eucaryotic cell )①细胞结构复杂,有以膜为基础的分化结构(核膜和细胞器);②细胞结构复杂,功能多样;③真核细胞种类:单细胞原生生物,菌物(真菌)及全部动植物的细胞。
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本文档将介绍生物必修三课程的详细内容,包括重点知识点和相关实验内容。
第一章:细胞的结构与功能
1.1 细胞的基本结构
- 细胞膜:控制物质的进出和细胞内外环境的交换
- 细胞质:细胞的内部环境,包含细胞器和细胞液
- 细胞核:细胞的控制中心,存储遗传信息
1.2 细胞的代谢过程
- 呼吸作用:将有机物质分解释放能量
- 光合作用:利用光能合成有机物质
1.3 细胞分裂与遗传
- 有丝分裂:体细胞分裂,保持染色体数目不变
- 减数分裂:生殖细胞分裂,染色体数目减半
- 遗传规律:包括孟德尔遗传规律等
第二章:遗传的分子基础
2.1 DNA的结构与复制
- DNA的碱基对应关系及双螺旋结构
- DNA复制的过程和机制
2.2 RNA的类型和功能
- mRNA:携带基因信息,参与蛋白质合成
- tRNA:转运氨基酸到核糖体,参与蛋白质合成- rRNA:核糖体的组成部分
2.3 了解基因调控及基因突变
- 基因调控:包括启动子、结构基因和调控基因等- 基因突变:包括点突变、染色体结构变异等
第三章:生物技术的应用
3.1 了解DNA技术的基本原理
- DNA提取和纯化技术
- PCR技术和基因克隆技术
3.2 生物工程和基因工程的应用
- 转基因技术及其原理
- 遗传工程在农业、医学等领域的应用
3.3 细胞工程和组织工程的应用
- 细胞培养技术和组织再生技术
这份文档提供了生物必修三课程的主要内容概述,希望能对学生们的学习有所帮助。
生物高二第三章知识点生物是我们生活中不可或缺的一门学科,它研究生物体的结构、功能、发展以及它们之间的相互关系。
在高二生物的学习中,第三章的知识点是非常重要的。
本文将逐一介绍这些知识点,帮助大家更好地理解和掌握。
第一节: 细胞分裂与遗传1. 细胞是生物的基本单位。
细胞分裂是细胞繁殖和生长的基础,分为有丝分裂和减数分裂两种方式。
2. 有丝分裂包括前期、中期、后期和末期四个阶段,通过细胞周期的调控来实现。
3. 减数分裂发生在生殖细胞,通过两次分裂得到四个非常不同的细胞。
4. 遗传是指父代生物将其基因通过遗传物质传递给后代,决定了生物的性状。
5. 染色体是存储遗传信息的结构体,由DNA和蛋白质组成。
第二节: 基因和DNA1. 基因是指遗传信息的功能单位,位于染色体上,决定了生物的遗传特征。
2. DNA是脱氧核糖核酸,是构成基因的物质基础,具有存储和传递遗传信息的功能。
3. DNA的结构由磷酸、糖和碱基组成。
碱基有腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和鸟呱呱嘧啶。
4. DNA的复制是指将DNA分子复制成两个完全相同的DNA 分子的过程,通过DNA聚合酶完成。
第三节: 基因组和遗传工程1. 基因组是指一个生物体内所有染色体上所有基因的集合。
2. 基因组的大小和复杂度因不同生物体而异。
3. 遗传工程是指通过改变生物体物种之间的遗传信息的组合来实现人为干预生物体的性状。
4. 基因工程技术在医学领域和农业领域有重要的应用,例如基因检测和转基因作物的研发。
第四节: 进化1. 进化是生物种群随时间发生的遗传和形态上的变化。
2. 天然选择是进化的驱动力之一,适应环境的个体具有更好的生存和繁殖能力。
3. 进化也可以通过突变和基因流等机制来发生。
4. 种的形成是进化的结果,由一群具有相同遗传信息的个体组成。
总结:高二生物的第三章知识点涵盖了细胞分裂与遗传、基因和DNA、基因组和遗传工程以及进化等重要内容。
通过深入学习这些知识点,我们可以更好地理解生物学的基本原理和生命的奥秘。
生命的结构基础生命的结构基础非细胞生物病毒1、结构简单病毒外壳2、分类3、形态多样,极小,只能用电子显微镜观察4、代谢特点:体内无核糖体,缺乏独立的代谢系统5、生活方式:寄生,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,呈结晶状态6、与人类的关系:一方面病毒给人类带来很多危害,如病毒传染病。
另一方面可利用病毒为人类造福。
如利用病毒的某些特性对付细菌感染,利用昆虫病毒防治害虫,还可以应用于转基因技术7、预防病毒感染:病毒耐冷怕热怕干燥、对射线和一些化学药物以及干扰素敏感(注意对抗生素不敏感)原核生物:由原核细胞构成细菌、蓝细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次氏体基本结构:细胞壁——肽聚糖细胞膜细胞质——核糖体、质粒(环状闭合DNA)核区——裸露的DNA代谢方式:自养——硫细菌、铁细菌、硝化细菌、光合细菌、蓝细菌等异养——乳酸菌、大肠杆菌等细菌1)一般情况下,凡是菌前面有“杆”、“球”、“螺旋”、“弧”等字的都是细菌如:大肠杆菌、结核分枝杆菌、乳酸杆菌、肺炎双球菌、炭疽芽孢杆菌、幽门螺菌、霍乱弧菌等2)细菌具有多样性蓝细菌——有光合色素1.DNA2.核糖体3.细胞壁4.细胞膜放线菌放线菌是一类具有菌丝,以孢子进行繁殖的生物。
放线菌主要生活在土壤中,它们能降解各类有机物,能产生抗生素,常用的抗生素,绝大多数都是放线菌的产物,如氯霉素、链霉素、金霉素、红霉素、土霉素、卡那霉素、庆大霉素等。
而常见的中药如灵芝、猴头菇属于真菌,青霉菌、头孢霉、根霉、曲霉、毛霉也属于真菌。
支原体支原体最小的可以独立生存的生物体,它没有细胞壁结构。
衣原体——如:沙眼的病原体立克次氏体——如:“斑疹伤寒”的病原体原核生物(细胞)/真核生物(细胞)的区别原核生物(细胞):无成形的细胞核、无核膜,无染色体,只有核糖体一种细胞器。
包括细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次氏体真核生物(细胞):有成形的细胞核、有核膜,有染色体,有多种细胞器。
第三章生命的结构基础Ⅲ思考题
1、核糖体的基本组成和类型?
2、细胞中核糖体存在的特点?
3、细胞连接有哪几种类型?各有何功能?
4、你认为细胞连接复合物在“细胞社会”的重要性?
5、从细胞增殖能力的角度看,细胞可分为哪几类?它们的特点
是什么?
6、试述三种细胞分裂的异同点;减数分裂的生物学意义?
7、什么叫细胞分化?细胞分化的本质是什么?
8、什么叫细胞的全能性?你认为它的的积极意义有哪些?
1、杂交连锁反应转导(HCR transduction)方法促进肿瘤细胞凋亡
1)美加州理工学院应用和计算数学系副教授(Niles Pierce)研究组,利用小RNA来程序化地识别并诱导特定癌细胞自身瓦解。
2)两个不同类型小RNA可与癌细胞突变RNA互补结合形成裸露双连RNA 聚合体激活胞内蛋白激酶R(PKR)主导的天然抗病毒免疫反应,诱导细胞凋亡程序,从而清除癌细胞。
(体外细胞实验)
3)通过调控癌细胞程序性死亡途径抑制肿瘤细胞增殖,避免传统化疗附作用(胶质母细胞瘤,前列腺癌和尤文氏肉瘤)(PNAS 6 /9)
2、如何补钙?
1)服用补钙药物会增加中老年人患心脏病的风险,而通过饮食补钙则无需有此顾虑。
新一期《英国医学杂志》
2)华人饮食习惯易导致前列腺癌,居新加坡近6万闽南和广东华人(跟踪调查10年)研究者建议有良好饮食习惯的人不必额外服用钙片,因为那样反而可能造成过量摄取,增加罹患前列腺癌的风险。
新一期《癌症研究》(美)
:
肽酰tRNA
E位
E
EF-G位
A)
B)
C)
蛋白质的合成可以提速础?
放在肽链起始位置上;另一
个tRNA带来第二个氨基酸。
tRNA脱落,准备好位置迎接第三
个tRNA及其所带的氨基酸。
合成过程连续进行直到在mRNA上出现休止符
号的密码子。
于是,不再有新的
tRNA上来,肽链合成结束。
核糖
三. 细胞社会交往(Cell sociology)(一)细胞的社会性
1、细胞的社会性:指细胞之间乃至整个机体的相互依存、相互作用、。
细胞1
细胞2
*隔膜连接(septase junction):仅存在无脊椎动物,两细胞15-17nm宽间隙中,有规则排列的一定间距隔膜(也有将其归入粘合连接)。
基侧
表面
肠腔
钠驱动同向
转运蛋白
相邻细
胞质膜
细胞间隙细胞
外液
紧密
连接
血液
低浓度葡萄糖不侧漏;
高浓度葡萄糖不反向扩散到肠腔,
A)粘合带(adhesion belts):称带状桥粒
a)位于上皮细胞紧密连接的下方,相邻细胞间形成一个连续的带状结构;
b)粘合带处相邻细胞质膜的相互作用依赖于Ca2+;
c)粘合带处相邻细胞质膜的间隙15~20nm;
d)粘合带锚定细胞内微丝。
B)粘合斑(adhesion plaqua):
a)存在于某些细胞的基底,呈局限性
斑状(而不像粘合带)是微丝与细胞
外基质之间的连接方式;
b)体外培养的成纤维细胞通过粘合斑
贴附在瓶壁上。
微绒毛
紧密连接
带状桥粒
点状桥粒
角蛋白丝
间隙连接
半桥粒
基膜葡萄糖等血液连接复合物
横向短距离运输!)
20~40nm的管状
a)动物细胞间最普遍的细胞连接;
b)结构基础:相邻细胞一对中间有孔(1.5-2.0nm)的园柱形六聚体连接蛋白(连接子);
c)功能:在孔道处,允
许无机离子及水溶性小分子通过,两细胞间可合用和“互喂”营养物质。
六个亚基组
成的连接子相邻细胞的
两个连接子
形成一个开
放的通道
2~4nm
间隙
B)间隙连接(gap junction):
表面积/体积比值老鼠> 大象
老鼠重25克,大象重4吨;
表面积/体积→老鼠是大象
的24倍;∴老鼠的代谢速
率大于大象!
(一)细胞增殖(Cell reproduction)
1、细胞增殖的重要意义
生命的重要特征,维持和延续生命必不可少“措施”!
?
细胞通过分裂进行增殖,细胞通过细胞周期完成分裂。
2、细胞周期(Cell cycle):细胞周期性的生长与分裂;
从一次分裂时到下一次分裂前所经历的一个完整过程——
一个细胞周期,指(分裂期+分裂间期1个细胞周期)。
无丝分裂
有丝分裂减数分裂细胞周期时间——?
现了差异;从增殖角度,将细胞分为三类:
岁肝巨细
肝脏。
2)两个过程(胞核和胞质分裂),人为将核变化分为4-5个时期(前期、早中期、中期、后期、末期)→胞质分裂。
3)动植物细胞的有丝分裂过程相同,主要差别:2个
①动物细胞有中心体,分裂前复制形成2个中心粒,前期移至两极形成星体(确定分裂的极);
②胞质分裂过程中,动物细胞赤道位置向内收缢→质分裂;植物细胞赤道位置,形成膜体→与壁相连→最后变成两个细胞。
4)分裂各期的主要变化:
①前期核膜解体;②早中期动粒微管捕捉染色体;③中期姐妹染色单体面向两极→分开;④后期染色单体分开拉至两极;
⑤末期重建核膜,染色体开始去凝集→染色质。
5)胞质分裂:
①核仁重建(恢复) ②核膜完整包围染色质。
有丝分裂的意义?
前期早中期
中期
末期
后期
胞质分裂。
植物细胞
胞质分裂
在赤道位
置形成膜
体逐渐与
壁相连
动物细胞的有丝分裂植物细胞胞的有丝分裂
③胞质骨架参与的赤道位置向内收缩→收缩环裂沟至胞质分裂;
④中心体核(具一对中心粒)重新形成间期微管排列方式。
细线期偶线期
粗线期双线期终变期
染
色单体四条染
色单体重组期
交叉的
单体分
开
准备
分裂
6)减分I前期完成事件:3件大事!
①贯穿整个过程的同源染色体配对所发生的DNA重组;
②合成配子乃至胚胎早期所需全部或大部分RNA,蛋白质和糖类;
③染色质凝集成短棒状染色体。
5、减数分裂I其它各期:
1)中期I:四分体被拉至赤道→赤道板;
2)后期I:同源染色体分别移向两极,每极
只有单倍数目的染色体,每条染色体包括
姐妹染色单体(遗传物质双拷贝);
3)末期I:同源染色体各自到达一极,开始
伸长,核仁核膜出现,胞质开始分裂,形
成二个子细胞;
4)减分I特点:细胞中染色体虽不成对;但
每条单体中遗传物质均为2n。
父母
同源染色体
8、减数分裂的生物学意义:
黑麦花粉母细胞的减数分裂通过减数分裂产生有性生殖所需要的生殖细胞
(六)细胞分化(Cell Differentiation)
1、什么叫细胞分化?
在个体发育中,细胞的后代,在形态结构、生理功能和生化
特征上发生差异的过程,称为细胞分化。
如:
1)人红细胞的分化过程:从多能造血干细胞(亦称造血前细胞)→单能干细胞→原红细胞→早幼红细胞→中幼红细胞→→→成熟红细胞(无核)→进血液(生活120天左右死亡为止)。
2)白细胞亦从多能造血干细胞→单能干细胞→原粒细胞→早幼粒细胞→→→嗜中性、嗜碱性、嗜酸性粒细胞
从多能造血干细胞可以分化发育出许多种血细胞红血球白血球
血小板
细胞分化特征?
胰脏细胞
神经细胞
(胚胎)
血红蛋白基因不同种类细胞,形态、代谢和基因表达都不同
5、分化细胞的全能性:
除哺乳动物成熟红细胞外(?),分化细胞仍保留全部的核基因组(全套双拷贝的染色体);它具有个体生长发育所需要的全部遗传信息,具有发育为完整个体的潜能。
1)细胞全能性,指分化细胞具有发育成完整个体的潜能。
2)高度分化的植物细胞仍具全能性。
如:
1958年,从韧皮部组织,培养成完整的新植株;
1970 年,用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养出可育的新植株;
农业生产中广泛应用的营养体繁殖,是利用植
物细胞这一特性!
从植物
体细胞
到一棵
完整的
植株
胡萝卜从单个细胞,到
愈伤组织到整个植株爪蟾的核移植实验
3)动物细胞的全能性,就整体而言随细胞分化程度提高而逐渐受到限制,分裂潜能变窄;但高度分化细胞的细胞核仍具全能性(保留全套基因)。
1997年英国科学家(在300次实验失败后),用成年绵羊的乳腺细胞成功地克隆(无性繁殖)了“无父无母”的小羊一多莉
世界上第一只用无性繁殖技术,由成年动物的体细胞复制出哺乳动物,从而验证了高度分化的动物细胞具有发育为完整个体的全能性。
实验结果均证明:无论是胚胎细胞,还是成年体细胞,细胞核具有指导发育为完整个体的全能性。
牛皮细胞→牛心脏细胞→植入牛心(2001年2月23日多莉研究中心)
多莉和它的孩子
4)克隆羊的影响和带给我们的启示:
①实验证实,多莉的端粒比同龄的绵羊短,说明细胞的年龄老;事实上,99年多莉在3~4岁间就出现了早衰的症状。
960705出生的多莉,已于020223静静的死去,年仅6.5岁!可谓“生的
辉煌,死的震撼“!(绵羊的自然生理年龄11~12岁)。