细胞器的结构和功能

细胞的基本功能

钠钾泵的本质、作用和生理意义答：本质：钠泵每分解一分子ATP可将3个Na+移出胞外，同时将2个k+移入胞内。作用：将细胞内多余的Na+移出膜外和将细胞外的K+移入膜内，形成和维持膜内高K+和膜外高Na+的不平衡离子分布。生理意义：①钠泵活动造成的细胞内高K+为胞质内许多代谢反应所必需；②维持胞内渗透压和细胞容积；③建立Na+的跨膜浓度梯度，为继发性主动转运的物质提供势能储备；④由钠泵活动的跨膜离子浓度梯度也是细胞发生电活动的前提条件；⑤钠泵活动是生电性的，可直接影响膜电位，使膜内电位的负值增大静息电位的产生机制答：静息电位：细胞处于安静状态下膜内外的电位差。形成机制：1细胞内高浓度K+.2静息时细胞膜只对K+有通透性，则K+受到浓度差的驱使动力向膜外扩散，3.扩散后形成外正内负的跨膜电位差成为对抗浓度差的作用力，当达到平衡状态时，K+不再有跨膜的静移动，此时的跨膜电位称为K+平衡电位，膜内外K+浓度差值可影响静息电位水平.以神经细胞为例，说明动作电位的概念、组成部分及其产生机制神经细胞受到有效刺激时，在静息电位基础上发生一次迅速、短暂、可逆性可扩步的电位变化过程，称为动作电位。动作电位实际上就是膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位快速的倒转和复原，即先出现膜的去极化而后又出现复极化。动作电位包括峰电位和后电位。前者具有动作电位的主要特征，是动作电位的标志，其波形分为上升支和下降支；后者又分为负后电位和正后电位。峰电位上升支是由NA+通道内流形成的NA+电-化学平衡；而下降支则由K+外流形成的K+电化学平衡电位。负后电位亦为K+外流所致。而正后电位则是由于生电性NA+泵活动增强造成的。动作电位的特点 1“全或无”现象：即动作电位要么不发生要么即为最大值；2是动作电位幅度。细胞接受有效刺激后，一旦产生动作电位，其幅值就达最大，增大刺激强度，动作电位的幅值不再增大。二是不衰减传导。动作电位在细胞膜的某一处产生后，可沿着细胞膜进行传导，无论传导距离多远，其幅度和形状均不改变阈电位的定义：能是Na+通道大量开放，Na+大量内流的临界膜电位阈电位和动作电位的关系 阈电位是导致Na+通道开放的关键因素，此时Na十内流与Na十通道开放之间形成一种正反馈过程，其结果是膜内去极化迅速发展，形成动作电位的上升支。局部反应及其产生机制 阈下刺激不引起细胞或组织产生动作电位，但它可以引起受刺激的膜局部出现一个较小的膜的去极化反应，称为局部反应或局部兴奋。局部反应产生的原理，亦是由于Na十内流所致，只是在阈下刺激时，Na十通道开放数目少，Na十内流少，因而不能引起真正的兴奋或动作电位注意：终板电位是局部电位，具有局部电位的所有特征。终板电位不能引起肌肉收缩。每一次神经冲动引起的ACh释放足以使终板电位总和到阈电位水平，因此这种兴奋传递是1对1的。肌细胞的肌肉收缩过程肌细胞膜兴奋传导到终池 终池Ca2+释放 肌浆Ca2+浓度增高 Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白变构 原肌凝蛋白变构 肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合 横桥头ATP酶激活分解ATP 横桥扭动 细肌丝向粗肌丝滑行 肌小节缩短同一细胞动作电位传导的本质、特点和机制。动作电位(AP)在同一细胞膜上传导的本质是AP在细胞膜上依次发生的过程。特点是可按原来的大小不衰减地双向性扩布遍及整个细胞膜。传导机制是膜的已兴奋部分与邻近的静息膜形成局部电流，而刺激静息膜局部去极化到阈电位，Na＋通道开放，Na＋ 顺电－化学递度迅速内流产生AP，就象外加刺激在最初的受刺激部分引起AP一样。此过程在膜上连续进行，表现为AP在整个细胞膜上的传导何谓动作电位“全或无”现象?“全或无”现象是单一可兴奋细胞产生动作电位的一种特征。即在阈下刺激时该可兴奋细胞不发生扩布性动作电位，仅产生局部电紧张电位，而一旦刺激的强度达到阈值之后，动作电位的幅度不再随刺激强度的增大而增大，即产生最大的动作电位，且动作电位沿细胞膜扩布时，其大小不随传导距离的增加而衰减。

内膜系统各细胞器在结构和功能上的联系

细胞的生物膜系统包括细胞膜，细胞核膜以及内质网，高尔基复合体，线粒体等由膜围绕成的细胞器在结构和功能上都是紧密联系的统一整体。它们形成的结构体系是细胞的生物膜系统。可根据在细胞中的位置分为质膜和内膜系统。而内膜系统指真核细胞中在结构功能或发生上相关联，由膜围绕而成的细胞器或细胞结构，如核膜内质网，高尔基体，线粒体，叶绿体，溶酶体等

各生物膜在结构上的联系有直接联系和间接联系。直接联系是真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，中间还与许多细胞器膜相连，其内质网腔还与内外两层核膜之间的腔相连，从而使细胞结构之间相互联系，成为一个统一的整体，此外，高尔基体膜，内质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的。各种生物膜在功能上的联系，膜融合是细胞融合(如植物细胞杂交，高等生物的受精过程)的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相关，通过膜之间的相互联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各种生理功能的同时，又能有效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进行，例如分泌蛋白的形成。

另外，从形态上线粒体和叶绿体是双层膜，其起源一般是内共生，外膜和内膜上有不同的酶，比如线粒体的内膜通透性很差，上面有大量质子泵和细胞色素，辅酶Q等，是将有氧呼吸过程产生的大量能量，通过氧化磷酸化而偶联到ATP上，而叶绿体也同样是在内膜上，将搜集的光能用来裂解水，再用得到的质子梯度将能量固定，失去膜结构，这两个细胞器的功能就无从发挥。

而内质网和高尔基体是单层膜，内质网分为粗面和滑面，通常认为粗面内质网因为附着核糖体，是制造蛋白质的主要位置，事实上，核糖体之所以要附着在内质网上，是因为合成的蛋白质是膜蛋白，需要根据穿膜系列在内质网上固定并修饰，修饰的主要场所就是内质网和高尔基体，包括糖基化，甲基化等等。而高尔基体也负责合成蛋白质的转运，蛋白质上有各种定位序列，就是在高尔基体里被分选到不同的膜上小体，从而转运到细胞的不同位置，而细胞膜上的蛋白质，也是在这里形成包被小体，运送到膜上的。这里需要提到溶酶体溶酶体也是在高尔基体上分泌出来，逐渐成熟的，一般是和细胞内吞的小泡结合，好多病毒就是有逃逸机制，在内吞小泡和溶酶体结合之前，就识别内吞小泡的PH下降，就先逃逸了。而溶酶体如果裂解了，细胞就也会遭殃，这是细胞凋亡的主要步骤之一。

系　

４８　细胞器的结构和功链导学　一、各种细胞器的分离方法：差速离心法　口邵江樵　在低温条４￣－＇Ｙ，将叶片置于研钵中，　加入某种溶液研磨后，将细胞碎片和细胞器用离心　法进行分离，第一次分离成沉淀Ｐ　（含细胞核和细胞　壁碎片）和上层液Ｓ。；随后又将Ｓ，分离成沉淀Ｐ２（含　叶绿体）和上层液Ｓｚ；第三次离心将ｓ２分离成沉淀　（含线粒体）和上层液Ｓ　；最后一次将Ｓ　分离成沉　淀Ｐ４（含核糖体）和上层液体Ｓ　。　（１）合ＤＮＡ最多的部分是　（２）与光合作用有关的酶存在于　（３）与呼吸作用有关的酶存在于　（４）蛋白质含量最多的部分是　（５）合成蛋白质的细胞器存在于　部分。　部分。　纛婿本题使用了连环的离心沉降技　术，使细胞的各部分逐步分离开。解答问题，应先依　题意理清各部分名称及所含的细胞相应部分，再找　出各部分的对应功能，并将各部分的关系整理如下：　…　鞋　ＬＳ　（上层液体）　参考答案：（１）Ｐ。　（２）Ｓ　、Ｐ　（３）ｓ。、Ｓ　、Ｐ　（４）Ｓ。（５）Ｓ１．Ｓ２、Ｓ”Ｐ４　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（　）　Ａ．纸层析法　Ｂ．沉淀法　Ｃ．差速离心法Ｄ．密度离心法　解婿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。差速离心法是将细胞膜破坏后，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，用高速离心机在不同的转速下进　行离心，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；而密度离心法应用于　ＤＮＡ半保留复制验证实验中轻链带（离心管上部）、　杂合链带（位置居中）和重链带（最靠近离心管底部）在　氯化铯溶液中的位置定位。本题答案为Ｃ。　二　各种细胞器的特征性归纳　（１）原核细胞和真核细胞惟一共有的细胞器　是：核糖体。　’　注：核糖体在动物细胞和植物细胞、原核细胞和　真核细胞，甚至在叶绿体和线粒体中都有分布。叶绿　体扣线粒体中的核糖体与叶绿体和线粒体自身的蛋　白质合成有关。原核细胞中只有惟一的细胞器——　核糖体，无任何其他细胞器。　（２）动植物细胞均有但功能不同的细胞器是：　高尔基体。　注：动物细胞中的高尔基体与分泌物形成有关：　植物细胞中的高尔基体与细胞壁形成有关。　（３）双层膜细胞器：线粒体、叶绿体。　注：核膜也具有双层膜，但它不是细胞器。若说　具有双层膜的结构则应该包括线粒体、叶绿体和细　胞核。　（４）单层膜细胞器：内质网、高尔基体、液泡、溶　酶体。　（５）无膜细胞器：核糖体、中心体。　（６）具有较大膜面积的细胞器：有线粒体和叶　绿体。　注：线粒体和叶绿体都具有很大的膜面积，

41 各种细胞器的结构、功能

细胞器 分布 形态结构 功 能

线粒体 动植物细胞

双层膜结构

有氧呼吸的主要场所

细胞的“动力车间”

叶绿体 植物叶肉细胞

双层膜结构

植物细胞进行光合作用的场所；植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。

内质网 动植物细胞

单层膜形成的网状结构

细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质合成的“车间”

高尔

基体 动植物细胞

单层膜构成的囊状结构

对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”（动物细胞高尔基体与分泌有关；植物则参与细胞壁形成）

核糖体 动植物细胞

无膜结构，有的附着在内质网上，有的游离在细胞质中。

合成蛋白质的场所

“生产蛋白质的机器”

溶酶体 动植物细胞

单层膜形成的泡状结构

“消化车间”，内含多种水解酶。能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并且杀死侵入细胞的病毒和细菌。

液泡 成熟植物细胞

单层膜形成的泡状结构；内含细胞液（有机酸、糖类、无机盐、色素和蛋白质等）

调节植物细胞内的环境，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺

中心体

动物或某些低等植物细胞

无膜结构；由两个互相垂直的中心粒及其周围物质组成

与细胞的有丝分裂有关

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