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2019-2020年高中生物 第1課時 原核細胞和真核細胞、細胞膜和細胞壁備課資料 蘇教版 1.原核細胞和真核細胞 細胞分為原核細胞和真核細胞兩種類型。由原核細胞構(gòu)成的生物稱為原核生物，包括細菌、藍藻、支原體、衣原體等等。原核細胞與真核細胞相比，有以下幾點不同：（1）最小的原核生物支原體的直徑只有100 nm，比較大的原核細胞如大腸桿菌的直徑為3 μm;真核細胞的直徑一般為20～30 μm,人的卵細胞的直徑為100 μm。（2）原核細胞的結(jié)構(gòu)比真核細胞的結(jié)構(gòu)要簡單得多。原核細胞沒有成形的細胞核，即沒有由核膜包被的細胞核，只有擬核，擬核由DNA分子構(gòu)成。擬核沒有明顯的邊界，不含染色體。原核細胞的細胞質(zhì)中除核糖體外沒有其他的細胞器。有些原核細胞的細胞質(zhì)中還有很小的環(huán)狀DNA分子，稱為質(zhì)粒。 下表是原核細胞和真核細胞的比較： 原核細胞與真核細胞的區(qū)別 類　別 原核細胞 真核細胞 細胞大小 較小（一般為1～10 μm） 較大（一般為20～30 μm） 染色體 一個細胞只有一條DNA，與RNA、蛋白質(zhì)不結(jié)合在一起 一個細胞有幾條染色體，DNA與RNA、蛋白質(zhì)結(jié)合在一起 細胞核 無真正的細胞核，無核膜，無核仁，有擬核 有真正的細胞核，有核膜、核仁 細胞質(zhì) 除核糖體外，無其他細胞器。細菌一般有質(zhì)粒 有核糖體、線粒體等多種復(fù)雜的細胞器 生物類群 細菌、藍藻 真菌、植物、動物 2.細胞膜成分與分析方法 組成細胞膜的成分可分為三大類，即膜脂、膜蛋白和糖類。幾種成分所占的比例，依據(jù)膜類型的不同、細胞類型的不同、生物類型的不同以及細胞不同的發(fā)育時期而發(fā)生變化，如肝細胞膜中蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比例明顯高于紅細胞。 膜脂是細胞膜的基本成分，約占膜成分的50%，它又包括三大類脂質(zhì)分子，即磷脂、糖脂和膽固醇。磷脂含有極性的磷酸基團，以及非極性的烴鏈，即包括極性的頭部和非極性的尾部，屬雙型性分子。糖脂也是雙型性分子，它的結(jié)構(gòu)與鞘磷脂很相似，僅由一個或多個糖基代替了磷脂酰膽堿。膽固醇分子包括三部分：作為極性頭部的羥基、類固醇環(huán)和一個非極性的碳氫尾部。 膜蛋白是構(gòu)成細胞膜的重要組分，膜的大部分功能主要由膜蛋白完成。膜蛋白約占膜成分的40%。根據(jù)膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式，膜蛋白可分為內(nèi)在蛋白（或稱跨膜蛋白）和外周蛋白。 膜中的糖類約占膜成分的2%～10%，它們通常與膜脂結(jié)合形成糖脂，或與蛋白結(jié)合形成糖蛋白。其中的糖類分子有單糖，也有多糖。 對于組成細胞膜的基本成分，最初是通過用脂質(zhì)溶劑和蛋白酶處理細胞膜來確定的。用脂質(zhì)溶劑處理細胞，發(fā)現(xiàn)細胞膜被溶解，脂質(zhì)分子進入到溶劑中，說明膜中含有脂質(zhì)分子；用蛋白酶處理細胞也能破壞膜結(jié)構(gòu)，說明細胞膜的化學組成中除了脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。對于一些具體的組成成分，可采用相應(yīng)酶的處理來確定。例如，用卵磷脂酶處理細胞，可破壞細胞膜，證明膜中有卵磷脂的存在。對于膜中某種蛋白質(zhì)功能的分析，有很多方法，其中一種是將這種蛋白質(zhì)分離純化出來，將它摻入到磷脂小泡中，形成只含一種蛋白質(zhì)的磷脂小泡，然后檢測蛋白質(zhì)的功能。 3.細胞膜的主要功能 細胞膜對于細胞整個結(jié)構(gòu)的完整性以及細胞的正常生命活動都是至關(guān)重要的。其功能概括起來有以下幾個方面： （1）細胞的界膜是細胞膜最重要的功能。無論是真核細胞還是原核細胞，都必定有一個由一定膜結(jié)構(gòu)形成的界膜，不然的話就不會有細胞存在。細胞膜的出現(xiàn)使生命起源到了細胞的形式，也保證了細胞生命活動的正常進行。細胞膜的出現(xiàn)使各種生物大分子集中到一個相對穩(wěn)定的微環(huán)境中，這樣有利于細胞的物質(zhì)和能量代謝，也有利于細胞的生長發(fā)育。 （2）物質(zhì)的跨膜運輸膜的存在使細胞成為一個相對獨立的系統(tǒng)，但細胞不是一個封閉的系統(tǒng)，細胞的生存、生長和發(fā)育依賴于細胞內(nèi)外的物質(zhì)交流。膜對于物質(zhì)的運輸具有選擇性，只有在需要時，物質(zhì)才會被轉(zhuǎn)運。物質(zhì)既可以從濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運到濃度低的一側(cè)，也可以從濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運到濃度高的一側(cè)。前者屬于被動運輸，不需要細胞提供代謝能量；后者屬于主動運輸，需要細胞提供代謝能量。對于大分子的運輸，細胞采用的是內(nèi)吞與外排的方式，通過將物質(zhì)包裹在囊泡中進行轉(zhuǎn)運。 （3）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)膜上的某些蛋白屬于信號受體蛋白，這些蛋白與胞外信號分子相結(jié)合被激活，然后將信號轉(zhuǎn)入細胞內(nèi)，再通過胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子沿信號通路傳遞，最終產(chǎn)生特定的生物學效應(yīng)。例如，某些信號分子激活細胞膜上的受體后，可促進細胞增殖。 （4）胞間連接于多細胞通訊生物體內(nèi)。細胞通過細胞膜進行細胞間的多種相互作用。動物細胞間有多種連接方式，概括起來為：緊密連接；錨定連接和間隙連接；植物細胞間主要是通過細胞壁連接在一起。有些細胞連接方式主要是為細胞間的通訊提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，如動物細胞的間隙連接，在相鄰細胞間形成孔道結(jié)構(gòu)；植物細胞間的胞間連絲，也成為細胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信息交流的通道。 （5）胞間的識別是指細胞對同種或異種細胞、同源或異源細胞以及對自己或異己分子的認識和鑒別。通過細胞表面受體與胞外信號分子的選擇性相互作用，導(dǎo)致一系列的生理生化反應(yīng)，從而實現(xiàn)信號傳遞。細胞識別是細胞發(fā)育和分化過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)，細胞通過識別和黏著形成不同類型的組織。 4.細胞壁的結(jié)構(gòu)和功能 細胞壁是在植物細胞外層形成的一種較堅硬的結(jié)構(gòu)，它包圍著內(nèi)部的原生質(zhì)體。植物體的分生組織區(qū)如莖尖和根尖，其組成的細胞具有較強的增殖能力，所產(chǎn)生的新細胞一般比較小，其外層具有一圈細胞壁，稱為初生細胞壁。初生細胞壁比較薄，具有一定的彈性，以適應(yīng)細胞的生長。高等植物的初生細胞壁在不同植物、不同器官、組織和不同發(fā)育時期，成分和結(jié)構(gòu)都有很大差異，但基本組成和結(jié)構(gòu)是相似的，即以纖維素微纖絲為骨架，以半纖維素和果膠以及糖蛋白為基質(zhì)，通過共價鍵和非共價鍵的結(jié)合，交叉形成一種高度復(fù)雜的、抗張力強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。細胞壁中存在多種酶，如過氧化物酶、磷酸酯酶、蘋果酸脫氫酶等，在衰老和果實成熟時，還產(chǎn)生自溶酶，如纖維素酶、果膠酶等。 隨著細胞的分化，植物體產(chǎn)生各類具有特殊功能的細胞、組織和器官，為適應(yīng)其特殊生理功能的需要，其細胞壁也發(fā)生各種不同的次生修飾，如木質(zhì)部中的導(dǎo)管和管胞，以及纖維和木纖維細胞的細胞壁都發(fā)生次生加厚。 植物細胞壁的形成，首先對細胞具有保護作用，還由于細胞壁具有較堅韌的支撐性，因此它對植物體起著骨架作用。細胞壁雖是細胞外層的一種堅韌的結(jié)構(gòu)，但它并未將相鄰細胞完全隔離，細胞間存在著一種穿過細胞壁的特殊結(jié)構(gòu)，即胞間連絲，它使細胞間能進行物質(zhì)和信息的交流。同時細胞壁還具有運輸功能。特化的細胞一般都產(chǎn)生具有某種相應(yīng)功能的細胞壁。