1、分子与细胞黄冠 2009-1-13一、 走进细胞1. 从生物圈到细胞生物结构和功能的基本单位：细胞！最基本的生命系统：细胞！生命活动离不开：细胞！生命系统的结构层次：细胞-组织-器官-系统-个体-种群-群落-生态系统-生物圈2. 细胞的多样性原核生物和真核生物：主要区别有无核膜包被的细胞核病毒原核生物 衣原体、支原体、细菌、放线菌、蓝藻（口诀：一只细线篮）生物真核生物 动物、植物、真菌（蘑菇、木耳、根霉、曲霉、酵母菌）原核生物 真核生物大小 较小 较大细胞壁 肽聚糖 纤维素、果胶细胞膜 相似细胞质 核糖体 多种细胞器细胞核 拟核：环状 DNA 核膜、核仁、染色体蓝藻有藻蓝素、叶绿 素 ，自养生
2、物。自养生物 大多数植物（除菟丝子） 、硝化细菌异养生物 动物、真菌、绝大多数细菌、病毒细胞都是以 DNA 为主要遗传物质！细胞学说：19 世纪，德国 施莱登 、 施旺 (揭示细胞统一性、生物体结构统一性)二、 组成细胞分子1. 细胞中的元素和化合物 (2009-1-20 晚)微量元素：Fe、Mn、B、Zn、 Mo、Cu （口诀：铁猛碰新木桶）大量元素：C、H、O、N、P、S 、K 、Ca、Mg细胞鲜重 O 最多，干重 C 最多水 H、O 8590%无机 无机盐 11.5%蛋白质 C、H、O、N （P 、S ） 710%脂质 C、H、O （N、P ） 12%糖类 C、H、O组成细胞的化合物有机
3、核酸 C、H、O、N、P11.5%实验【糖类、脂肪、蛋白质的检测】还原糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖非还原糖 淀粉、蔗糖斐林试剂（新制氢氧化铜） + 还原糖 水浴（5060斐林试剂才生效） 砖红色沉淀斐林试剂的 A 液：0.1g/mL NaOH B 液：0.05g/mL CuSO4 AB 混合加苏丹 III + 花生子叶（肥肉也可吧:-P ） 橘黄色（显微镜）50%酒精洗浮色，用苏丹 IV 代替 III 染成红色双缩脲试剂 + 蛋白质（豆浆） 紫色双缩脲试剂的 A 液：0.1g/mL NaOH B 液：0.50g/mL CuSO4 AB 先后加碘液 + 淀粉（马铃薯汁） 蓝色2. 生命活动的主要承担
4、着蛋白质（2009-1-21 晚）氨基酸及种类 ( 20 type of proteins among which 8 are essential and 12 are unessential )NH2 氨基（碱性） COOH 羧基（酸性） R 侧链基团以玉米为主食的人容易缺乏赖氨酸蛋白质的结构及其多样性：生物大分子，基本单位是氨基酸N 个氨基酸形成一条肽链时，脱掉 N-1 个水分子，形成 N-1 个肽键；N 个氨基酸形成 M 条肽链，脱掉 N-M 个水分子，形成 N-M 个肽键（NM） 。有两条肽链的叫做二肽，有三条叫三肽，有 N 条叫 N 肽 ，如果不清楚具体数目，但又多于一条，就管它叫做
5、多肽。生命活动的主要承担者：蛋白质结构蛋白。构成细胞和生物体结构的重要物质 羽毛、肌肉、头发、蛛丝绝大多数酶。细胞内化学反应离不开酶 胃蛋白酶运输载体 运输氧的血红蛋白传递信息，调节机体的生命活动 胰岛素蛋白质的功能免疫功能 抗体，帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害3. 遗传信息的携带者核酸（2009-1-21 晚）种类 DNA（脱氧核糖核酸） 核糖核酸元素 C、H、O、N、P含氮碱基 A、T、C、G A、U、C、G分布 细胞核（Mainly） 、线粒体、叶绿体 细胞质、线粒体、叶绿体染色剂 甲基绿-绿色 吡罗红-红色实验【显微镜观察 DNA 和 RNA 在细胞的分布】原理：甲基绿和吡罗红对
6、DNA、RNA 的亲和力不同步骤：1、口腔上皮细胞 or 洋葱鳞片叶表皮细胞 2、加盐酸水解（ 30C 水浴） 3、冲洗 4、吸收后染色（ 染色剂现配！ ） 5、吸去多余染色剂 6、低倍镜 7、高倍镜核酸的基本组成单位：核苷酸（8 种）DNA：磷酸 + 碱基（4 种：A 、T 、G 、C ） + 脱氧核糖RNA：磷酸 + 碱基（4 种：A 、U 、G、C） + 核糖以 RNA 为遗传物质的病毒：HIV 、SARS、烟草花叶病毒4. 细胞中的糖类和脂质（2009-1-30 晚）糖类：碳水化合物 主要能源物质葡萄糖麦芽糖葡萄糖果糖蔗糖葡萄糖半乳糖二糖乳糖 葡萄糖五碳糖 脱氧核糖、核糖单糖六碳堂 葡
7、萄糖、果糖、半乳糖二糖 蔗糖（甘蔗、甜菜） 、麦芽糖（谷粒） 、乳糖（乳汁）多糖 淀粉（玉米小麦种子、马铃薯、植物变态根茎） 、纤维素、糖原（肝脏、肌肉）脂质（lipid）：包括脂肪（1.储能 2.保温 3.抗压） 、磷脂（细胞膜、脑、卵细胞 蛋、肝脏） 、固醇（胆固醇、性激素、Vitamin D） ，溶于脂溶性有机溶剂1g 糖原 = 17kJ Energy while 1g 脂肪 = 39kJ Energy没有“包黑炭” ，就没有生命 O(_)O 哈哈重要能源物质：糖类、脂肪5. 细胞中的无机物（2009-1-31 晚）细胞中的水 水是细胞含量最多的化合物无机盐存在形式：离子作用：1.合成成
8、分 2.维持生命活动 3.维持酸碱平衡 4.维持细胞渗透压和细胞形态钙离子低 抽搐三、 细胞中的基本结构1. 细胞膜系统的边界（2009-1-31 晚）一个鸡蛋，一个细胞。实验【显微镜制备细胞膜】材料：猪（牛羊、人等哺乳类）的新鲜红细胞稀释液 自由水 1.溶剂 2.生化反应 3.运输 4.维持形态 5.新陈代谢细胞水结合水 结构物质方法：水涨破之细胞膜的成分糖蛋白 细胞识别脂质（最丰富） 磷脂双分子层蛋白质 载体细胞膜的功能分隔作用 稳定性控制进出作用 海关交流作用 激素与靶细胞、受精结合、胞间连丝植物细胞壁纤维素+果胶支持和保护作用2. 细胞器系统的分工合作（2009-2-4）实验【显微镜观
9、察叶绿体、线粒体】叶绿体球形菠菜、黑藻叶装片高倍镜可见线粒体短棒、线、哑铃形口腔上皮健那绿（蓝绿色）细胞器之间的分工：细胞器 分布 作用 结构线粒体 动、植（代谢旺盛，线粒体多）有氧呼吸主要场所（化学能ATP） ；“动力车间”双层膜、少量DNA、呼吸酶叶绿体 植叶茎（根无） 光合作用场所（光能化学能）双层膜、少量DNA、光合作用酶、叶绿素核糖体 细胞质 合成蛋白质场所 无膜、rRNA（最小的细胞器）内质网 动、植 粗面：为酶提供附着点；滑面：合成有机物；对蛋白质加工、运输单层膜高尔基体 动、植 对蛋白质再加工、包装；在动物细胞：与分泌物（如胰岛素）形成有关；在植物细胞：与细胞壁形成有关单层膜、
10、囊泡溶酶体 动、植 分解很多物质；“消化车间” 单层膜液泡 植 维持细胞渗透压、膨胀状态 单层膜、色素中心体 动、低等植 有丝分裂有关（星射线） 无膜、两个互相垂直中心体细胞之间的协调配合： 能量来源：线粒体核糖体（肽链）内质网（把链组成蛋白质、出芽）高尔基体（修饰）细胞膜（分泌）细胞的生物膜系统：作用：1、相对稳定内部环境 2、提供附着点 3、保证高效、有序3. 细胞核系统的控制中心（2009-2-3 晚）细胞核的功能： 控制 代谢（变形虫实验、蝾螈受精卵横溢实验）控制 遗传（黑白美西螈克隆、伞藻嫁接实验）细胞核的结构：核膜：双层，把核内物质与细胞质分开染色质（极细、丝状，被碱性染料颜色）：
11、DNA+蛋白质（ DNA 是遗传信息的载体【信息载体】 ，染色体是 DNA 的主要载体【物质载体】 ）核仁：某 rRNA 合成、核糖体形成有关核孔：核质频繁物质交换、信息交流细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。四、 细胞物质输入与输出1. 物质跨膜运输的实例（2009-2-12 晚）细胞的吸水和失水植物：方式 1、吸胀作用（分生区、种子） 2、渗透作用（成熟植物细胞）【实验】显微镜观察植物细胞的吸水和失水材料：紫色的洋葱鳞叶片 0.3g/mL 蔗糖溶液过程：活细胞的动态显微观察物质跨膜运输的其他实例所有生物膜都是选择透过性膜选择透过性是活细胞的一个重要特征！选择透过性模：取决于膜的
12、结构 其他半透膜：取决于物质大小2. 生物膜的流动镶嵌模型（2009-2-12 晚）对生物膜结构的探索历程19 世纪末 欧文顿（Overton）：膜是由脂质组成1925 年，荷兰科学家：脂质分子排列为连续的两层1959 年，罗伯特森：暗-亮-暗，蛋白质-脂质- 蛋白质1970 年， 荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验 （标记蛋白质分子）1972 年，桑格、尼克森：流动镶嵌模型流动镶嵌模型基本内容流动性脂质 基本骨架蛋白质 镶嵌在里（有点部分嵌入、有的全部、有的横跨）糖类 与蛋白质结合成糖蛋白：识别、交流、免疫作用3. 物质跨膜运输的方式（2009-2-13 晚）被动运输（顺梯度）主动运输（逆梯度
13、）需要载体蛋白 需要消耗能量自由扩散 O2 H2O 甘油 乙醇 苯协助扩散 红细胞吸收葡萄糖主动运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸；离子胞吞、胞吐：利用细胞膜的流动性果脯在腌制中慢慢变甜主动吸收结果，而是：1、失水过多死亡 2、细胞膜选择透过性失效五、 细胞的能量供应和利用1. 降低化学反应活化能的酶（2009-2-16 晚）1) 酶的作用和本质酶在细胞代谢中的作用【实验】过氧化氢酶不同条件的分解（对照试验）反应速率(观察气泡)： 对照组 光能直接能源物质：有机物ATPATP 具有高能磷酸键APPP 三磷酸腺苷A：腺苷（腺嘌呤+核糖）P：磷酸基团：高能磷酸键ATP 和 ADP 可以互相转化
14、（生物界共性）在动物呼吸作用、植物呼吸作用与光合作用中，发生 ADP+Pi+能量ATPAPPP APP + Pi + 能量ATP 的利用主动运输、生物发电（电鳐） 、肌细胞收缩、吸能反应（葡萄糖+果糖蔗糖） 、大脑思考3. ATP 的主要来源细胞呼吸（2009-2-17 晚）细胞呼吸是有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。细胞呼吸的方式【实验】酵母菌呼吸的方式（对比实验）酵母菌，单细胞真菌，兼性厌氧菌实验时间：约 89hours1 号：空气（50min）NaOH 溶液（吸去 CO2）酵母菌+重铬酸钾的浓硫酸液（橙色）不变灰绿：无酒精生成
15、Ca(OH)2 溶液 很浑浊2 号：酵母菌+重铬酸钾的浓硫酸液（橙色） 变灰绿：有酒精生成 Ca(OH) 2溶液不那么浑浊可用溴麝(sh) 香草酚蓝水溶液变黄色时间长短来代替石灰水。有氧呼吸主要场所：线粒体，嵴使内膜面积增大肌细胞的肌质网是由大量变形的线粒体组成，有利于能量供应。方程： (6H2O+) C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量 (+6H2O)场所 反应 能量第一阶段 细胞质基质 葡-丙酮酸+H 少第二阶段 线粒体基质 丙+ H 2O - CO2+H 少第三阶段 线粒体内膜 H+ O2 - H2O 大三个阶段都需要酶。第三阶段才用到氧气哦！有氧呼吸与有机物体外燃烧相比，在温
16、和条件下进行，逐步释放，相当部分存于ATP无氧呼吸场所：细胞质基质第一阶段：同有氧呼吸第二阶段：（无能量释放）丙酮酸-酒精+ CO 2 酵母菌、苹果、水淹水稻根或 丙酮酸-乳酸 乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、 骨骼肌细胞 细胞呼吸原理的应用1 用透气纱布或松软的“创可贴”包扎伤口2 发酵3 土壤松土4 稻田定期排水5 慢跑有益6 储存粮食：低温、低氧、干燥4. 能量之源光与光合作用1) 捕获光能的色素和结构（2009-2-20 晚）光合作用：光能化学能捕获光能的色素【实验】绿叶中色素的提取和分离（纸层析法）原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散快！材料：新鲜绿叶（菠菜绿叶）提取液
17、：无水乙醇（不含水分）分离液：层析液（ 石油醚、丙酮、苯混合液 或者 93 汽油 ）步骤：1、提取（SiO 2：研磨充分 CaCO3：防止研坏） 2、滤纸（1cm 处铅笔细线） 3、画线（用滤液多次画在细线上） 4、密闭试管分离从上到下滤纸颜色：色素 颜色 含量 吸收光胡萝卜素 橙黄色叶黄素 黄色3/4 蓝紫光叶绿素 a 蓝绿色叶绿素 b 黄绿色1/4 蓝紫光+红光色素对绿光吸收少，所以反射绿光，叶片呈绿色大棚玻璃颜色：白色 红色 蓝紫色 其他色 绿色叶绿体的结构 光学显微镜下：扁平的椭球形或球形电子显微镜下：双层膜、圆饼状的类囊体（薄膜上有 4 种色素）1880 年，美国佬 恩格尔曼第一个实
18、验：光束照射水绵氧气是叶绿体中释放的第二个实验：光束透过三棱镜照射水绵，聚集在红光和蓝紫光区2) 光合作用的原理和应用（2009-2-21 晚）光合作用的探究历程1771 年英国普利斯特利（J.Priestley）：植物更新蜡烛燃烧、小白鼠呼吸的空气1779 年荷兰英格豪斯：更新需要光1845 年德国梅耶（R.Mayer）：光能化学能1864 年德国萨克斯：绿叶遮光实验证明产物还有淀粉1939 年美国鲁宾（S.Ruben） 、 卡门（M.Kamen）同位素标记法：光合作用释放的 O2 来自 H2O（两组实验才全面，一组标记 CO2，一组标记 H2O）1940s 美国卡尔文（M.Calvin ）
19、同位素 14C 标记的 14C O2：CO 2 的碳转化成有机物的碳的途径（卡尔文循环）光合作用的过程总反应式：CO 2+H2O光能、叶绿体(CH 2O)+O2 阶段 场所 条件 反应变化光反应 为暗提供 类囊体薄 光、色 1、水分解为氧、HATP、H 膜 素、酶 2、ATP 合成暗反应 为光提供ADP、Pi叶绿体基质酶 1、CO 2 的固定：CO2+C5- 2 C32、C 3 的还原：C3-H、 ATP-(CH2O)+ C53、ATP 的水解光合作用原理的应用（区分与呼吸作用的应用）增加作物产量：1 控制光照强弱和温度高低（白天提温、晚降温）2 适当增加二氧化碳浓度3 合理密植化能合成作用（
20、不直接利用光能）硝化细菌：NH 3HNO2HNO3（释放的化学能将二氧化碳和水合成糖类）生成 ATP 两条途径：1、光合作用光反应 2、所有活细胞能进行的细胞呼吸六、 细胞的生命历程1. 细胞的增值（2009-2-22 晚）增殖：数量增多、体积增大细胞不能无限长大【实验】细胞大小与物质运输的关系材料：含酚酞的琼脂块目的：探究细胞大小（表面积与体积的比）与物质运输效率的关系步骤：把不同大小琼脂块浸入 NaOH，10min 后切开观察扩散深度（变 紫红）结论：体积越大，相对表面积越小，运输效率越低，核“负担”越重细胞通过分裂进行增殖增殖过程：1、准备 2、分裂有丝分裂细胞周期 = 间期（占 90%
21、95%） + 分裂期(5%-10%)阶段 TO-DO（植物） TO-DO（动物） 特征 染数DNA数间期 复制 DNA；适度生长复制 DNA；适度生长；中心粒倍增2N 2N-4N前期 核膜、核仁消失；染色体出现；纺锤丝制造纺锤体核膜、核仁消失；染色体出现；两中心体制星射线形成纺锤体2N 4N中期 着丝点排列于赤道板（虚的）着丝点排列于赤道板（虚的）数数染色体吧2N 4N后期 着丝点把非同源染 着丝点把非同源染色 染色体数 4N 4N色单体分开 单体分开 加倍、单体没了末期 染色体、纺锤体消失；核膜、核仁重现；赤道板出现细胞板染色体、纺锤体消失；核膜、核仁重现；中部凹陷、缢裂高尔基体活跃2N 2
22、N意义：保持亲代和子代遗传性状稳定性无丝分裂细胞核缢裂细胞中部缢裂，一分为二例如：蛙的红细胞、原核细菌的二分裂减数分裂【实验】显微镜观察根尖分生组织的有丝分裂材料：洋葱（或葱、蒜）步骤：一、培养3-4day 培养根尖（长约 5cm 即可）二、制片过程 方法 目的解离 盐酸、酒精混合液 分离细胞漂洗 清水 防止解过头染色 龙胆紫（或醋酸洋红） 用碱性染料着色制片 弄碎根尖 分散、便观察三、观察低倍：找分生（细胞正方形、排列紧密）高倍：先看中期，再其他，最后间期2. 细胞的分化（2009-2-23 晚）红细胞寿命：120d 左右（贡长） 白细胞：5-7d（贡短噶？）造血干细胞可分化成多种血细胞细胞
23、分化及其意义叶肉细胞、表皮细胞、贮藏细胞都来自早期胚细胞细胞分化：增殖后代在形态、结构、生理上发生稳定性差异的过程（持久性变化）不同细胞里基因活动状态不同（红细胞里，肌动蛋白合成基因处于关闭）细胞的全能性1958 年美国佬 斯图尔德（F.C.Steward）：胡萝卜韧皮细胞培养实验，证明高度分化的植物细胞仍具发育成完整个体能力（斯图亚特王朝）对象必须是已分化的细胞植物应用：繁殖花卉、蔬菜；和基因工程结合培育新作物动物应用：克隆（只能用分化细胞的核）动物中干细胞具有分裂和分化能力（造血干细胞）3. 细胞的衰老和凋亡（2009-2-24 晚）生长、衰老、出生、死亡正常现象个体衰老与细胞衰老的关系单
24、细胞生物：细胞衰老、死亡 = 个体衰老、死亡多细胞生物：细胞普遍衰老 = 个体衰老细胞衰老的特征1 水分减少萎缩代谢慢2 酶活性降低（酪 lo 氨酸酶低黑色素少白发）3 色素积累阻碍交流4 细胞呼吸慢核大、染色加深5 通透性弱运输能力低原因：自由基学说、端粒学说社会老龄化形成是社会进步的体现细胞的凋亡（细胞编程性死亡 Programmed cell death）细胞凋亡：由基因决定的细胞自动结束生命的过程细胞坏死：不利因素下的受损、中断引起的损伤、死亡。凋亡例：花之凋零、叶之脱落，冥冥中早已注定 O(_)O成熟生物体中，细胞的自然更新、被感染细胞的清除人胚胎里的尾巴阶段4. 细胞的癌变（2009-2-25 晚）癌细胞：cancer cell癌症：cancer 通常叫 恶性肿瘤癌细胞的主要特征1 无限繁殖 （正常体细胞只分裂 50-60 次就 Game Over！）2 变态了3 表面不黏了 （膜糖蛋白的减少）致癌因子物理因子： 紫外线、X（居里夫人 白血病、紫外线皮肤癌）化学因子： （吸烟：20 多种化学致癌因子）病毒致癌因子：（Rous 肉瘤病毒）原因：DNA 中的原癌基因（调节细胞周期、生长分裂进程） 、抑癌基因（阻止不正常增殖）的突变太可恶了，总有一天人类将彻底战胜癌症！
