專題細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能
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1、專題三 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能 【知識聯(lián)系框架】 【重點(diǎn)知識聯(lián)系與剖析】 一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)胞膜也稱生物膜或質(zhì)膜。是由類脂、蛋白質(zhì)和糖類組成。質(zhì)膜中的類脂也稱膜脂,是質(zhì)膜的基本骨架,膜蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者。 質(zhì)膜中的糖類是少量的,主要與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合形成糖蛋白質(zhì)或糖脂,是質(zhì)膜上的標(biāo)記物,與細(xì)胞的識別有關(guān),如紅細(xì)胞膜上的凝集原即為糖蛋白,這些內(nèi)容在高中生物中不作要求。 類脂種類很多,但最主要的是磷脂,超過膜脂總量的50%。有些磷脂分子中的兩條脂肪酸鏈,一條鏈?zhǔn)秋柡偷?,另一條鏈?zhǔn)遣伙柡偷?。不飽和的脂肪酸鏈對于維持質(zhì)膜的流動性是非常重要
2、的。質(zhì)膜的流動性對細(xì)胞正常的生命活動是至關(guān)重要的。質(zhì)膜流動性的大小與溫度有一定的關(guān)系,一般而言,溫度高流動性大,溫度低流動性小,如果流動性下降過多,質(zhì)膜黏度增加,附著在其上的酶將會失去活性,質(zhì)膜的各種活動如主動運(yùn)輸、協(xié)助擴(kuò)散等過程將難于進(jìn)行。而質(zhì)膜中的不飽和脂肪酸對維持質(zhì)膜流動性的穩(wěn)定,特別是低溫下的流動性是非常重要的。在動物細(xì)胞細(xì)胞膜中還有膽固醇,但在原核生物和植物細(xì)胞中沒有。膽固醇是一種極性分子,在動物細(xì)胞的質(zhì)膜中占有一定的比例,它可以穩(wěn)定膜的流動性,使膜的流動性不會因溫度的變化而發(fā)生較大的波動,以維持細(xì)胞正常的生理功能。 質(zhì)膜中的蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者,其中有的與物質(zhì)的運(yùn)輸
3、有關(guān),如載體,在主動運(yùn)輸過程中,載體還兼有ATP水解酶的作用;有的是酶,能催化與膜有關(guān)的生化反應(yīng);有的是激素或其他有生物活性物質(zhì)的受體。不同膜上的蛋白質(zhì)的具體種類是不同的,所以其生理功能也不同,如葉綠體膜。線粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等。細(xì)胞膜對物質(zhì)的運(yùn)輸具有選擇性是由其上的蛋白質(zhì)——載體決定的,載體蛋白具有專一性。 在質(zhì)膜的運(yùn)輸方式中,自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的動力來自于膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差,分子通過膜的擴(kuò)散速度與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差有關(guān)。但自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散有所不同(見圖3-1所示),分子以自由擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜的速度與物質(zhì)的濃度呈正比例關(guān)系;分子以協(xié)助擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜的速度與分子的濃度呈正相關(guān),但不是正
4、比例關(guān)系,其原因是由于載體數(shù)量的限制造成的。主動運(yùn)輸對物質(zhì)的運(yùn)輸速度與細(xì)胞提供能量的多少呈正相關(guān),其主要原因也是受細(xì)胞膜上載體數(shù)量的限制造成的。 圖3-1 磷脂雙分子層在電子顯微鏡下觀察,其厚度約為4.5nm,細(xì)胞膜在電子顯微鏡下觀察其厚度約為7nm~8nm;,為什么磷脂雙分子層的厚度與細(xì)胞膜的厚度有此差異呢?這與膜蛋白有關(guān),在磷雙分子層的兩側(cè)覆蓋著許多膜蛋白,因些在電子顯微鏡下觀察到的細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是三合板式的結(jié)構(gòu),如圖3-2所示。 圖3-2 二、細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)是指除去細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞核以外的所有物質(zhì)。 1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)中除去所有細(xì)
5、胞器和各種顆粒以外的部分,呈半透明的膠體狀態(tài)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不能看作是細(xì)胞中的溶液。在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有著極其復(fù)雜的成分和擔(dān)負(fù)著一系列重要的功能,這部分內(nèi)容在高中生物中不作要求。 2.細(xì)胞器 細(xì)胞器是指在細(xì)胞質(zhì)中具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行一定生理功能的結(jié)構(gòu)單位,懸浮在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。主要是線粒體和葉綠體,此外還具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、中心體和液泡等。 (1)線粒體的結(jié)構(gòu)和功能 線粒體是雙層膜結(jié)構(gòu),內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴,嵴的形成增加了細(xì)胞內(nèi)的膜面積。內(nèi)膜和嵴上有基粒,基粒線粒體中有合成ATP的結(jié)構(gòu)。線粒體的內(nèi)膜中蛋白質(zhì)的含量比外膜多得多,完成有氧呼吸第三階段過程的所
6、有的酶都分布在內(nèi)膜上。第二階段的酶在線粒體基質(zhì)中。 線粒體是動植物細(xì)胞中都具有的細(xì)胞器,它與細(xì)胞的能量代謝有關(guān)。但原核生物(細(xì)菌和藍(lán)藻)中沒有線粒體。線粒體是有氧呼吸的主要場所,它的主要使命是為各種生命活動提供能量,所以在能量代謝旺盛的細(xì)胞中,線粒體的數(shù)量就比較多,如心肌細(xì)胞與骨骼肌細(xì)胞相比較,心肌細(xì)胞消耗的能量比骨骼肌細(xì)胞多,所以心肌細(xì)胞中的線粒體數(shù)量比骨骼肌多,而且每個線粒體中峪的數(shù)量也比骨骼肌中多。在線粒體中有少量的DNA和RNA,線粒體在細(xì)胞中可以進(jìn)行自我增殖,如細(xì)胞從低能量代謝轉(zhuǎn)到高能量代謝時,線粒體的數(shù)量就會增加,所以線粒體在遺傳上不完全依賴于細(xì)胞核,有一定獨(dú)立性。
7、 (2)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu),分為外膜和內(nèi)膜,但內(nèi)膜未向內(nèi)腔折疊,內(nèi)膜以內(nèi)是基粒和基質(zhì)?;J怯苫F瑢咏Y(jié)構(gòu)薄膜組成(線粒體中基粒是一種蛋白質(zhì)復(fù)合體),亦稱類囊體,它有效地增加了葉綠體內(nèi)的膜面積。葉綠體中基粒的數(shù)量及發(fā)達(dá)程度與其進(jìn)行光合作用的強(qiáng)度大小有關(guān),光合作用旺盛的細(xì)胞中不僅葉綠體的數(shù)量多,而且葉綠體中基粒的數(shù)量也多,每個基粒中的片層結(jié)構(gòu)薄膜的數(shù)量也多,反之亦然。 葉綠體中含有少量的DNA和RNA,線粒體也一樣,在葉肉細(xì)胞也能完成自我增殖,在遺傳上不完全依賴于細(xì)胞核,有一定的獨(dú)立性。 葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜上,完成光合作用的整個光
8、反應(yīng)過程的色素和酶也都在片層結(jié)構(gòu)薄膜上,所以光合作用的光反應(yīng)是在基粒類囊體的薄膜上進(jìn)行的。完成暗反應(yīng)過程的酶在葉綠體的基質(zhì)中,暗反應(yīng)過程是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的。 (3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是指細(xì)胞質(zhì)中一系列囊腔和細(xì)管,彼此相通,形成一個隔離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的管道系統(tǒng)。它是細(xì)胞質(zhì)的膜系統(tǒng),外與細(xì)胞膜相連,內(nèi)與核膜的外膜相通,將細(xì)胞中的各種結(jié)構(gòu)連成一個整體,具有承擔(dān)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔?。?nèi)質(zhì)網(wǎng)能有效地增加細(xì)胞內(nèi)的膜面積,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能將細(xì)胞內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)有機(jī)地聯(lián)結(jié)成一個整體。根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上有沒有附著核糖體,將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩種?;鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)上沒有核糖體附著,這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)所占比例
9、較少,但功能較復(fù)雜,它與脂類、糖類代謝有關(guān)。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上附著有核糖體,其排列也較滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)規(guī)則,功能主要與蛋白質(zhì)的合成有關(guān)。這兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的比例與細(xì)胞的功能有著密切的聯(lián)系,如胰腺細(xì)胞中粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特別發(fā)達(dá),這與胰腺細(xì)胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有關(guān),在睪丸和卵巢中分泌性激素的細(xì)胞中,則滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特別發(fā)達(dá),這與合成和分泌性激素有關(guān)。細(xì)胞質(zhì)中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的發(fā)達(dá)程度與其生命活動的旺盛程度呈正相關(guān)。 (4)核糖體 核糖體不是由生物膜構(gòu)成的,它是由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成的復(fù)合體。由大小兩個亞基組成。核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)主要有兩類:一類是分泌蛋白,通過內(nèi)質(zhì)
10、網(wǎng)運(yùn)輸?shù)礁郀柣w,經(jīng)加工包裝后被分泌到細(xì)胞外;另一類是排列到質(zhì)膜內(nèi)的蛋白質(zhì)。游離的核糖體合成的蛋白質(zhì)一般是分布到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì),如分布于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的酶等。 (5)高爾基體 高爾基體是由光面膜所包圍成的分隔的腔及一些分泌小泡組成。它屬于單層膜結(jié)構(gòu)。在所有動物細(xì)胞和植物細(xì)胞中都有這種細(xì)胞器,但成熟的紅細(xì)胞是例外。高爾基體的功能是:在植物細(xì)胞中能合成和分泌纖維素,將纖維素分泌到原生質(zhì)體外形成細(xì)胞壁,所以在高中生物教材上講與細(xì)胞壁的形成有關(guān);在動物細(xì)胞中,高爾基體是細(xì)胞分泌物的最后加工和包裝的場所。在分泌旺盛的細(xì)胞(如唾液腺細(xì)胞、胰腺細(xì)胞等)中,高爾基體特別發(fā)達(dá),數(shù)目也特別
11、多。 (6)中心體 中心體存在于低等植物細(xì)胞(如衣藻、團(tuán)藻等藻類植物)和動物細(xì)胞中。中心體不具備膜結(jié)構(gòu),是由蛋白質(zhì)組成的。每個中心體是由兩個互相垂直的短棒狀的中心粒排列而成,每個中心粒由9組三聯(lián)管排列成一圈構(gòu)成。中心體能在細(xì)胞分裂間期進(jìn)行自我復(fù)制,復(fù)制后的中心體內(nèi)含有兩組中心粒,每組有兩個中心粒。中心粒的功能是在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中參與星射線(紡綞絲)的形成。 (7)液泡 液泡是在細(xì)胞質(zhì)中由單層膜包圍的充滿水液的泡,是普遍存在于植物細(xì)胞中的一種細(xì)胞器。植物細(xì)胞中的液泡有其發(fā)生發(fā)展的過程,年幼的細(xì)胞只有很少的、分散的小液泡,而在成長的細(xì)胞中,這些液泡就
12、逐漸合并而發(fā)展成一個大液泡,占據(jù)細(xì)胞中央很大部分,而將細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核擠到細(xì)胞的邊緣,所以成熟的植物細(xì)胞才有一個或多個大的液泡。液泡內(nèi)的液體稱為細(xì)胞液,溶有很多有機(jī)小分子物質(zhì)和無機(jī)鹽。液泡的功能是參與細(xì)胞的水分代謝(如質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原),同時也是植物細(xì)胞代謝副產(chǎn)品及廢物(如蔗糖、植物堿、丹寧、多余的無機(jī)鹽等)屯集的場所。 三、細(xì)胞核 一切真核細(xì)胞都有細(xì)胞核,但在真核生物體內(nèi)某些高度分化成熟的細(xì)胞(如哺乳動物血液中的紅細(xì)胞、高等植物細(xì)胞體內(nèi)輸導(dǎo)有機(jī)物的篩管細(xì)胞等)沒有細(xì)胞核,這些細(xì)胞在最初也是有細(xì)胞核的,后來在發(fā)育過程中消失了。細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)貯存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的場所。
13、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)包括核膜、核仁、染色質(zhì)和核液4個部分。 核膜是雙層膜結(jié)構(gòu),外膜常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連續(xù),在核膜上有核孔,是大分子物質(zhì)(如RNA、蛋白質(zhì)等)的通道,但對大分子物質(zhì)的運(yùn)輸也是有選擇性的。 核仁是形成核糖體的場所。 染色質(zhì)能被堿性染料(如蘇木精、龍膽紫、醋酸洋紅等)染成深色,染色質(zhì)是由蛋白質(zhì)和DNA組成的在細(xì)胞核中成細(xì)絲狀的物質(zhì)。在細(xì)胞進(jìn)入分裂時,染色質(zhì)高度螺旋化縮短變粗而成為染色體。所以說染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的兩種不同形態(tài)。一條染色體中含有一個DNA分子,一根染色質(zhì)絲也同樣含有一個DNA分子,在細(xì)胞分裂間期完成復(fù)制后,兩根染色質(zhì)絲通過一個著絲
14、點(diǎn)彼此相連,進(jìn)入分裂期后就形成一個染色體,這樣的染色體就含有2個DNA分子。 四、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng) 細(xì)胞生物膜系統(tǒng)是指由細(xì)胞膜、核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等圍繞而成的細(xì)胞器,在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體。 細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動中的作用: ①不僅使細(xì)胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境,同時在細(xì)胞與環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量交換和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。 ②細(xì)胞內(nèi)的許多重要化學(xué)反應(yīng)都在生物膜上進(jìn)行,細(xì)胞內(nèi)的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點(diǎn),為各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。 ③細(xì)胞內(nèi)的生物膜把細(xì)胞分
15、隔成一個個小的區(qū)室,如各種細(xì)胞器,這樣就使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng),而不會相互干擾,保證了細(xì)胞的生命活動高效、有序地進(jìn)行。 五、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別(見表3-1) 表3-1 細(xì)胞類型 細(xì)胞大小 細(xì)胞核 細(xì)胞器 核 膜 核 仁 染 色 體 線 粒 體 質(zhì) 體 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 核 糖 體 高 爾 基 體 中 心 體 原核細(xì)胞 較小(1~10m) 無 無 無 無 無 無 有 無 無 真核細(xì)胞 較大(10~100m) 有 有 有 有 有 有 有 有 有 在原核細(xì)胞中的DN
16、A分子不與蛋白質(zhì)結(jié)合,成游離態(tài),所以一般講原核細(xì)胞沒有染色體,也就沒有染色體變異。原核細(xì)胞中只有一種類型的細(xì)胞器——核糖體,比真核細(xì)胞中的核糖體小一些。沒有其他形式的細(xì)胞器,但細(xì)胞膜常向內(nèi)陷以增加膜面積,具有類似于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能。由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為原核生物,主要包括兩大類:細(xì)菌和藍(lán)藻。由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為真核生物,地球上絕大多數(shù)的生物屬于真核生物,如酵母菌、霉菌等真菌;綠藻(水綿)、硅藻、褐藻(海帶)、紅藻(紫菜)等藻類,所有的高等植物和動物。進(jìn)行有氧呼吸的原核細(xì)胞,有氧呼吸過程主要是在內(nèi)陷的細(xì)胞膜進(jìn)行。進(jìn)行光合作用的原核生物,光合作用的光反應(yīng)也是在內(nèi)陷的細(xì)胞膜上進(jìn)行的。
17、 六、植物細(xì)胞工程 植物細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物不客分子生物不賓原理和方法,通過中工程學(xué)手段,在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上,按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。 植物細(xì)胞的全能性是指生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能。生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),都有發(fā)育成為完整個體必需的全部基因,所以從理論上講,生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。在生物體內(nèi)的細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性而是分化成不同的組織、器官,是因為基因在特定的時間和空間條件下選擇性地表達(dá)的結(jié)果。在個體發(fā)育不同的時
18、期,生物體不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不相同的,合成的蛋白質(zhì)也是不一樣的,從而形成了不同的組織和器官。植物細(xì)胞只有脫離了植物體,在一定的外部因素作用下,經(jīng)過細(xì)胞分裂形成愈傷組織,才能表現(xiàn)出全能性。 植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)的過程可以歸納為: 外植體愈傷組織根、芽植物體 外植體是用于植物組織培養(yǎng)的離體的植物器官、組織或細(xì)胞。脫分化是指離體的植物組織器官或細(xì)胞,在外源的生長素類物質(zhì)的誘導(dǎo)下開始分裂,形成一團(tuán)結(jié)構(gòu)疏松、顏色淺而透明的、高度液泡化的、呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞群的愈傷組織的過程。再分化是指愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng),又可以重新分化成根或芽等器官的過程。
19、 植物組織培養(yǎng)具有快速繁殖、培育無病毒植株,可以解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題而在生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用。在轉(zhuǎn)基因植物的培育中也要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 植物體細(xì)胞雜交 植物體細(xì)胞雜交是指用兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞,并且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。植物體細(xì)胞雜交的第一步是去掉細(xì)胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體。去除細(xì)胞壁的常用方法是酶解法,即用纖維素酶和果膠酶等分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。第二步是將兩個具有活力的原生質(zhì)體放在一起,通過一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo)實現(xiàn)原生質(zhì)體的融合。常用的誘導(dǎo)方法有兩大類:物理法和化學(xué)法。物理法是利用
20、離心、振動、電刺激等促使原生質(zhì)體融合?;瘜W(xué)法是用聚乙二醇(PEG)等試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。第三步是將誘導(dǎo)融合得到的雜種細(xì)胞,和植物組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行培育,就可以得到雜種植株。植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點(diǎn)是可以克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,大大擴(kuò)大了可用于雜交的親本基因組合的范圍。 七、動物細(xì)胞工程 動物細(xì)胞培養(yǎng):用的培養(yǎng)液通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清等,培養(yǎng)的動物細(xì)胞取自動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織。原代培養(yǎng)是指將培養(yǎng)的動物取出來后,先用胰蛋白酶等使組織分散成單個細(xì)胞,然后配制成一定濃度的細(xì)胞懸液,再將該懸浮液放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)是指需
21、要定期地用胰蛋白酶使從瓶壁上脫離下來,配制成細(xì)胞懸液,分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的過程。細(xì)胞株是指在細(xì)胞培養(yǎng)過程中存活10代到40~5 0代的細(xì)胞。細(xì)胞系是指動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中存活超過50代的細(xì)胞,細(xì)胞系的細(xì)胞常不太正常,帶癌變的特點(diǎn)。動物細(xì)胞培養(yǎng)可以用于檢測有毒物質(zhì)。 動物細(xì)胞融合:動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理是相同的,誘導(dǎo)融合的方法也類似。誘導(dǎo)劑常滅活的病毒或聚乙二醇。動物細(xì)胞融合最重要的途徑是制備單克隆抗體。 單克隆抗體的制備:第一步將抗原注射入小鼠體內(nèi);第二步從小鼠脾臟中獲得能夠產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞,與小鼠骨髓瘤細(xì)胞在活的仙臺病毒或聚乙二醇的誘導(dǎo)下融合,
22、再在特定的選擇性培養(yǎng)基中篩選出雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞具備雙親的遺傳物質(zhì),不僅具有B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的能力,還具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的能力。從而可以克服單純B淋巴細(xì)胞不能無限增殖的缺點(diǎn),能力大量產(chǎn)生單克隆抗體。 【經(jīng)典例題解析】 例題1 在下列結(jié)構(gòu)中,含高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)較多的細(xì)胞是( ) A.神經(jīng)細(xì)胞 B.汗腺細(xì)胞 C.肌細(xì)胞 D.胰腺外分泌細(xì)胞 解析 本題考查的是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系,細(xì)胞的結(jié)構(gòu)總是同其所執(zhí)行的生理功能相適應(yīng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能是比較復(fù)雜的,但有一點(diǎn)可以肯定,凡是合成代謝旺盛的細(xì)胞中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)就比較發(fā)達(dá)。高爾基體是
23、細(xì)胞分泌物最后加工和包裝的場所,所以在具有分泌功能的細(xì)胞中比較發(fā)達(dá)。本題供選答案中:神經(jīng)細(xì)胞的代謝比較穩(wěn)定,其內(nèi)蛋白質(zhì)的自我更新的速度較慢,一般沒有分泌功能,故高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是欠發(fā)達(dá)的;汗腺細(xì)胞雖有分泌功能,但分泌物中主要是水、無機(jī)鹽和一些代謝廢物如尿素等,無蛋白質(zhì)及其他對人體有用的物質(zhì),所以汗腺的合成代謝是緩慢的,又因其分泌物中沒有生物大分子物質(zhì)或高分子物質(zhì),其分 泌過程并不需要高爾基體幫助,所以高爾基體也是不發(fā)達(dá)的;肌細(xì)胞一般無分泌功能,蛋白質(zhì)的更新速度也較慢,所以這兩個細(xì)胞器也并不發(fā)達(dá);胰腺外分泌細(xì)胞的主要功能是分泌胰液,在胰液中含有大量的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和麥芽糖酶等,
24、這些酶的分泌必須要經(jīng)過高爾基體的包裝才能安全地分泌到細(xì)胞外,而且胰腺外分泌細(xì)胞的合成代謝也較旺盛,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相對就較發(fā)達(dá),所以高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)這兩種細(xì)胞器在胰腺外分泌細(xì)胞中較發(fā)達(dá)。 答案 D 例題2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核膜、細(xì)胞膜相連,這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的重要功能之一是( ) A擴(kuò)展細(xì)胞內(nèi)膜,有利于酶的附著 B.提供細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ? C.提供核糖體附著的支架 D.參與細(xì)胞內(nèi)某些代謝反應(yīng) 解析 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能是多方面的,它既與蛋白、脂肪的合成、加工、包裝和運(yùn)輸有關(guān),又與脂類、膽固醇代謝、糖元的分解、脂溶性毒物(如苯巴比妥)的解
25、毒作用等有關(guān)。因此所有選項均是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能。但就題中所闡述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,表達(dá)的是其重要功能之一———提供細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈@缂?xì)胞內(nèi)合成的血漿蛋白、免疫球蛋白、胰島素、各種消化酶等各種分泌蛋白,就是通過這些膜構(gòu)成的管道內(nèi)通過,運(yùn)輸?shù)礁郀柣w,經(jīng)加工包裝后再分泌到細(xì)胞外。 答案 B 例題3 在胰島細(xì)胞中與合成和分泌胰島素有關(guān)的一組細(xì)胞器是( ) A.線粒體、中心體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng) B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、葉綠體、高爾基體 C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、線粒體 D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、中心體 解析 核糖體是蛋白質(zhì)合
26、成的場所,胰島素是一種分泌蛋白,它是由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的,合成后經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸管道運(yùn)送到高爾基體,在高爾基體中完成加工和包裝后再分泌到細(xì)胞外。在胰島素分子的整個合成和分泌過程中都是需要能量的,能量由線粒體提供。中心體的功能是與星射線的形成有關(guān),而與蛋白質(zhì)的合成與分泌無關(guān)。葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,能夠合成和分泌胰島素的生物是動物,在動物細(xì)胞中無葉綠體。 答案 C 例題4 圖3-3表示胰腺細(xì)胞合成與分泌酶原顆粒的大體過程,請據(jù)圖回答有關(guān)問題; 圖3-3 (1)如果圖示細(xì)胞是一個胰腺細(xì)胞,則酶原顆粒的合成場所是[ ]___________,合成
27、時必須在__________直接指導(dǎo)下完成;對酶原顆粒進(jìn)行加工和包裝的場所是[ ]___________。 (2)如果圖示細(xì)胞是一個汗腺細(xì)胞,則細(xì)胞中與胰腺細(xì)胞相比明顯減少的細(xì)胞器是__________。汗腺細(xì)胞的分泌物主要來自___________________。 (3)如果圖示細(xì)胞是一個小腸絨毛上皮細(xì)胞,則圖示細(xì)胞中與小腸絨毛上皮細(xì)胞的功能不相符合的是______________。與其吸收葡萄糖和氨基酸提供條件有直接關(guān)系的細(xì)胞器是___________和___________________。 解析 在細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場所是核糖體,在核糖體上將氨基酸合
28、成蛋白質(zhì)時必須在mRNA的指導(dǎo)下才能順利完成,如果合成的蛋白質(zhì)是一種分泌蛋白,則必須通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)礁郀柣w進(jìn)行加工、修飾和包裝后才能被分泌到細(xì)胞外。胰腺細(xì)胞能分泌大量的胰蛋白酶,而汗腺細(xì)胞雖能分泌汗液,但汗液中沒有蛋白質(zhì),汗腺細(xì)胞中核糖體和高爾基體都比胰腺細(xì)胞中相對要少,因為細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能總是相適應(yīng)的。小腸絨毛上皮細(xì)胞的功能主要是執(zhí)行吸收,分泌功能幾乎是不執(zhí)行的,所以在小腸絨毛上皮細(xì)胞中沒有分泌小泡,但在其細(xì)胞膜上有許多載體蛋白,載體蛋白是在核糖體上合成的,在執(zhí)行運(yùn)輸功能時必須要有ATP提供能量,線粒體是細(xì)胞中的動力工廠,95%以上的ATP是在線粒體中產(chǎn)生的。 [答案] (1)
29、[2]核糖體 mRNA [3]高爾基體 (2)[2]核糖體 血液 (3)分泌小泡 核糖體 線粒體 例題5 正常人的心肌細(xì)胞中線粒體數(shù)目比腹肌細(xì)胞多;一個肝細(xì)胞中平均有500~1000個線粒體,而甲亢病人肝細(xì)胞中線粒體的數(shù)目明顯增多。請回答: (1)人體各種細(xì)胞中所含線粒體數(shù)目的不同,主要是因為________________________。 (2)甲亢病人的肝細(xì)胞中線粒體數(shù)目明顯增多的原因是__________________________。 (3)在觀察哺乳動物的精子中,大多數(shù)的線粒體集中于精子尾部的基部,這是因為_______,
30、這種現(xiàn)象可以說是一種___________的適應(yīng)。 (4)比較代謝水平相當(dāng)?shù)木G色植物細(xì)胞和動物細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)植物所含的線粒體數(shù)目一般比動物細(xì)胞少。其原因是__________________________________________________________。 解析 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)總是和功能相適應(yīng)的。能量代謝旺盛的細(xì)胞線粒體數(shù)量就多,因為線粒體是細(xì)胞內(nèi)的能量代謝中心,細(xì)胞進(jìn)行代謝所消耗的能量有95%以上是由線粒體提供的;分泌功能旺盛的細(xì)胞則高爾基體數(shù)量較多,因為細(xì)胞的分泌物通過高爾基體分泌出細(xì)胞的;蛋白質(zhì)代謝旺盛的細(xì)胞則核糖體數(shù)量較多,因為細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)都是在核糖體上
31、合成的,等等。甲亢病人是由于其甲狀腺分泌甲狀腺激素過多,體內(nèi)細(xì)胞的物質(zhì)代謝過于旺盛,物質(zhì)氧化分解速度過快,而物質(zhì)的氧化分解是與能量代謝聯(lián)系在一起的,所以甲亢病人的細(xì)胞中線粒體的數(shù)量也較多。關(guān)于動物細(xì)胞中的線粒體數(shù)量比植物細(xì)胞多的原因是動物細(xì)胞的異化作用中的能量代謝比植物細(xì)胞大,所以線粒體的數(shù)量比植物細(xì)胞多,不能理解為植物細(xì)胞產(chǎn)生ATP除了呼吸作用外還有光合作用,光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于光合作用的暗反應(yīng),植物其他的代謝很少用到光合作用的光反應(yīng)中產(chǎn)生的ATP。 答案 (1)不同細(xì)胞代謝水平不同 (2)甲亢病人代謝過于旺盛,體內(nèi)物質(zhì)氧化分解過快而導(dǎo)致肝細(xì)胞線粒體數(shù)目增多 (3)精
32、子尾部運(yùn)動需消耗較多能量 結(jié)構(gòu)和功能 (4)動物細(xì)胞在異化作用過程中的能量代謝比植物細(xì)胞大 例題6 圖3-4是一個細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖,請據(jù)圖回答下列問題: 圖3-4 (1)根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),該細(xì)胞主要分布于植物體的_______________________________。 (2)如果該植物細(xì)胞是從一朵紅色花瓣上取下的,則決定其紅色的花色甙存在于哪個標(biāo)號所示的結(jié)構(gòu)上?______________________________________________________________。 (3)若將該細(xì)胞放在含有價標(biāo)記的培養(yǎng)液中保溫一段時
33、間后,則可測到3H的結(jié)構(gòu)有_____________(填標(biāo)號)。 (4)經(jīng)測定該細(xì)胞的細(xì)胞液中所有溶解于細(xì)胞液中的物質(zhì)的量為0.2mol·l-1若將該細(xì)胞置于0.3g·ml-1蔗糖液中,片刻后將發(fā)現(xiàn)有______________________________現(xiàn)象。 (5)2號結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是具有一定的流動性,如果降低溫度,流動性將_______________。 (6)該細(xì)胞與葉肉細(xì)胞相比較,在顏色上的區(qū)別是_______________________________。 (7)在該細(xì)胞中不具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是__________(填標(biāo)號),如果在該細(xì)胞器上
34、合成的物質(zhì)中含有50個一氨基酸,則在該細(xì)胞器上將會有____________個水分子生成。 解析 圖示的細(xì)胞是一個植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖。從圖中可以看出其中的質(zhì)體是有色體,不是葉綠體和白色體。有葉綠體的細(xì)胞是分布于植物體的見光部位,能進(jìn)行光合作用,其細(xì)胞的宏觀顏色是綠色的;有色體的植物細(xì)胞主要分布于花瓣、果實的表皮細(xì)胞中,其細(xì)胞的宏觀顏色是黃色或橙色;有白色體的植物細(xì)胞主要分布于植物體的不見光部位如根、莖的皮層細(xì)胞中,其細(xì)胞的宏觀顏色是無色或白色。關(guān)于花瓣、果實的顏色,有些植物是由有色體決定的,如蕃茄、辣椒等;有些是由液泡中花青素或稱花色甙引起的,花色甙的顏色與細(xì)胞液的pH值有關(guān)
35、,其性質(zhì)是堿藍(lán)酸紅。由于細(xì)胞中幾乎所有的有機(jī)物都含氫,所以用3H標(biāo)記的物質(zhì)在沒有說明具體標(biāo)記何物時,用3H標(biāo)記的培養(yǎng)液培養(yǎng)植物細(xì)胞,一段時間后幾乎所有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)上都會有3H標(biāo)記物出現(xiàn)。題中第(4)小題提到的細(xì)胞液的濃度為0.2mol·L-1,蔗糖溶液的濃度為0.3 g·ml-1,換算成摩爾濃度約為0.87mol·L-1。細(xì)胞液濃度小于蔗糖溶液的濃度,所以細(xì)胞會發(fā)生質(zhì)壁分離。在植物細(xì)胞中不具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是核糖體,在其上合成一個50個含氨基酸殘基的多肽形成49個肽健,生成49個分子水。 答案 (1)花瓣、果實的表皮中 (2)4 (3)所有的結(jié)構(gòu)都會有(至少填5個標(biāo)號) (4)質(zhì)
36、壁分離 (5)減弱 (6)基本是以黃色為主,而葉肉細(xì)胞是綠色的 (7)10 49 例題7 下列哪一項屬于克?。? ) A.將雞的某個DNA片段整合到小鼠的DNA分子中 B.將抗藥菌的某基因引入草履蟲的細(xì)胞內(nèi) C.將鼠骨髓瘤細(xì)胞與經(jīng)過免疫的脾細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞 D.將某種瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)繁殖成一個細(xì)胞系 解析 克隆可以理解為“復(fù)制”“無性繁殖”,若排除基因突變的話,前后代是完全一樣的,因從一個共同的祖先,通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子,細(xì)胞或個體,A和B選項是利用基因技術(shù)完成的,C項是利用細(xì)
37、胞融合技術(shù)獲得的,為此,正確答案應(yīng)選D。 答案 D 例題8 愈傷組織細(xì)胞在一種包含所有必需物質(zhì)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)了幾個小時,其中一種化合物具有放射性(氚標(biāo)記)。當(dāng)這些細(xì)胞被固定后進(jìn)行顯微鏡檢,利用放射自顯影發(fā)現(xiàn)放射性集中于細(xì)胞核、線粒體和葉綠體??梢杂欣碛傻乜隙?biāo)記化合物是( ) A.一種氨基酸 B.尿嘧啶核苷酸 C.胸腺嘧啶脫氧核苷酸 D.葡萄糖 解析 在細(xì)胞中含有核酸的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞核、葉綠體、線粒體和核糖體。在細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中都含有DNA和RNA,核糖體上只含有RNA而沒有DNA,用具有放射性的氚標(biāo)記的物質(zhì)集中
38、在細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中,說明被標(biāo)記的物質(zhì)是核酸的基本單位——核普酸,由于核糖體上沒有標(biāo)記物,所以被標(biāo)記的核苷酸是胸腺嘧啶脫氧核苷酸,而不是尿呼喚核苷酸。 答案 C 例題9 (2000年上海高考試題)所有的原核細(xì)胞都具有( ) A.核糖體和線粒體 B.細(xì)胞膜和葉綠體 C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中心體 D.細(xì)胞膜和核糖體 解析 詳見“重點(diǎn)知識聯(lián)系與剖析”。 答案 D 例題10 (1998年上海高考試題)下列四組生物中,細(xì)胞結(jié)構(gòu)最相似的是( ) A.變形蟲、水綿、香菇 B.煙草、草履蟲、大
39、腸桿菌 C.小麥、番茄、大豆 D.酵母菌、靈芝、豌豆 解析 根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異,細(xì)胞分為兩大類:原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。原核細(xì)胞沒有核膜,沒有真正的細(xì)胞核,但有一個核區(qū),遺傳物質(zhì)主要分布在核區(qū)。細(xì)胞只有核糖體,而沒有其他類型的細(xì)胞器。在供選答案中:變形蟲草、履蟲是原生動物,具有細(xì)胞核,是真核細(xì)胞構(gòu)成的單細(xì)胞真核生物,通過有絲分裂進(jìn)行分裂生殖;水綿是多細(xì)胞的絲狀藻類植物,有細(xì)胞壁和細(xì)胞核,屬于真核生物,內(nèi)有帶狀的葉綠體,能進(jìn)行光合作用;香菇和靈芝屬于真菌,是多細(xì)胞的真核生物,用孢子繁殖;酵母菌是單細(xì)胞的真菌,屬于真核生物;煙草、小麥、番茄、大豆和豌豆是高等的被子植物。 答案 C
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