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1、第三节 细胞质一、教学目标【知识目标】1了解细胞溶胶的有关成分和主要功能。2描述各种细胞器的构造特点，说出不同细胞器的主要功能。3观察叶绿体和胞质环流的现象，说明胞质环流和细胞生命活动的关系。【能力目标】1通过观察叶绿体的形态和分布、胞质环流的现象，培养学生的实验能力和观察能力。2通过学习各种细胞器的构造和功能，培养学生识图能力。3通过比拟各种细胞器的构造和功能，培养学生分析、比拟、判断等能力。【情感态度及价值观】1通过学习各种细胞器的构造和功能，使学生初步形成生物体的构造和功能、局部及整体相统一的观点。2通过观察胞质环流现象，以及对如何加快胞质环流速度的探究，培养学生实事求是的科学态度，勇于
2、探索、不断创新的精神。二、教材分析【教材的地位作用】普通高中生物课程标准实验对本节具体内容标准要求是“举例说出几种细胞器的构造和功能。从本节内容看，主要是探究细胞器的构造和功能，这些内容是学生以后学习生物的新陈代谢，生物的生殖和发育，遗传和变异的根底知识。具体如线粒体和叶绿体这两种细胞器及细胞的能量转换密切相关，是学习光合作用和呼吸作用的根底；内质网、高尔基体、核糖体及蛋白质的合成、加工和分泌密切相关；中心体参及动物细胞的有丝分裂；液泡及植物细胞的渗透作用有关；溶酶体及细胞内的消化作用有关；细胞骨架的运动是胞质环流的原因。因此，这些细胞器的主要功能及新陈代谢等内容密切相关。生物的一切生命活动，
3、主要是在细胞内进展的。因此，在高中阶段有必要从细胞是生命活动的根本单位的高度，进一步讲述真核细胞的亚显微构造和主要功能的知识。本节内容的学习将直接影响到学生以后学习，因此具有较为重要的地位。研究细胞的亚显微构造需在电子显微镜下才能观察到。那些极细微构造平时是看不见摸不着的，加之细胞的构造名称多，概念多，细胞构造及功能又是多种多样，因此学生对这局部知识比拟陌生，学习时缺乏感性认识，较难理解、记亿。【教学重难点】1教学重点：线粒体和叶绿体的构造和功能是本节内容的教学重点。2教学难点：从细胞的亚显微水平理解各种细胞器构造和功能的统一，以及理解各种细胞器及细胞之间的局部及整体的关系。【建议课时】本节内
4、容建议安排2课时。三、学情分析学生在初中阶段学习过细胞的根本构造，在本册的第一章又学习了关于生命的物质根底知识，这都为本节内容学习打下了一定的根底。高中学生已经具备了一定的空间想象能力，但对细胞器的空间构造的了解还需通过多媒体演示再结合模型，这样才比拟容易承受。由于本局部细胞的构造名称多，概念多，细胞构造及功能又是多种多样，因此学生学习起来会感到枯燥、烦琐，没有兴趣，所学内容不易记牢，因此要想法采用多种教学手段，增强学生的学习兴趣，帮助学生记忆。在初中阶段学生都使用过显微镜，因此观察黑藻叶绿体的形态和分布及胞质环流时，关键是引导学生需要耐心、细心地寻找观察目标。四、教学设计【课前准备】多媒体课
5、件、细胞亚显微构造模型、黑藻、显微镜等实验材料。【教学方法】 教师讲述及学生自学、观察、小组讨论、实验探究相结合。例如，在叶绿体的教学中，进展分组实验观察叶绿体以及胞质环流，通过学生边实验、边观察、边讨论、边探究来得出有关知识，从而培养学生的实验能力、合作能力、探究能力。【设计思路】 为了提高学生学习本节内容的兴趣，我们可以用类比的思想，把细胞比喻为一个城市，它应该具有电厂、交通、工厂、加工厂等设施。而一个小小的细胞内部是如何分工的？本节内容是在亚显微水平研究细胞溶胶和各种细胞器的构造和功能，内容相对来说比拟抽象，教师要充分利用教材插图、挂图、细胞的亚显微构造模型、电脑课件等多种教学媒体进展辅
6、助教学，并且可以通过观察叶绿体的形态和分布、胞质环流现象的实验及教学同步进展，并进展“如何加快细胞质流动速度的探究以增强学生对微观世界的感性认识。在线粒体和叶绿体亚显微构造的教学中教师可以画板图并指导学生画出线粒体和叶绿体的亚显微构造模式图，用多种形式有效地组织教学活动，使学生通过多种途径认识微观世界下的生命形式，建立构造及功能相统一的观点。总之，这局部内容唯有在直观条件下，从感性认识入手逐步地使学生理解和熟悉细胞的亚显微构造和功能。对内质网、核糖体、高尔基体、中心体、溶酶体、细胞骨架等细胞器的教学，可以先安排学生阅读教材，进展各种细胞器存在位置、种类、构造和功能的比拟，再通过课堂讨论等形式将
7、教学内容进一步深化，最后以游戏的形式完成各种细胞器的比拟，使学生在愉悦的气氛中获得知识。这局部知识虽然识记的内容多，但也不可无视学生能力培养。对于细胞的亚显微构造和各种细胞器，要求学生学会识图，如在细胞核附近的高尔基体和内质网怎么区别，对于重要的细胞器如线粒体、叶绿体等不仅要知道构造名称而且能绘示意简图。此外，各细胞器的功能，时间一长，学生记忆易混淆。教学时，可教给学生一些识记方法，如采用列表比照、联系记忆等方法。如人体淀粉酶的合成、分泌需要哪些细胞器参及？首先要想到酶属于蛋白质，蛋白质的合成车间是核糖体，蛋白质合成后需由内质网的管道膜系统运输，经高尔基体进展加工、分拣、包装。以上这些生理过程
8、均离不开能量的推动，线粒体通过有氧呼吸为上述活动提供能量。通过联想的方法，将细胞器的功能联系起来学习，有利于培养学生的记忆能力。【教学过程】 第1课时教学流程教师活动学生活动教学意图第一课时导入(一)细胞器1、内质网和核糖体(1)核糖体的构造及功能【提问】初中大家在光学显微镜下观察细胞，细胞由哪几个局部组成？【讲述】大家都知道地球上最根本的生命系统是-细胞。细胞就像一个城市，它应该具有电力、交通、工厂、加工厂等设施，它们之间既分工又合作。那么细胞内部是如何分工和合作的？【投影】图217模式化的动物细胞图(见教材P39)。【指导观察】让学生观察模式化的动物细胞图(细胞亚显微构造立体模型)和每一种
9、细胞器的立体模型，让学生了解每一种细胞器的名称。【板书】细胞器【过渡】震惊全国的劣质奶粉事件引起了大家的公愤，从生物学的角度看蛋白质对人体的生长、发育确实具有重要的作用。【设问】细胞内蛋白质是如何合成及加工的？【动画演示】科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，曾经做过这样一个实验，他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射标记的亮氨酸，分后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17分后，出现在高尔基体中，117分后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中以及释放到细胞外的分泌物中。【过渡】动画说明，蛋白质的合成和分泌及核糖体、内质网、高尔基体等细胞器有关。下面我们一起来探究这几种细胞器的构造和根本
10、功能。【板书】1、内质网和核糖体【讲述】核糖体是由核糖体RNArRNA和蛋白质组成的椭圆形致密颗粒，外表没有膜包裹(形态及成分)。核糖体是合成蛋白质的场所(功能)。【提问】请观察模型，核糖体分布在哪些部位？【板书】(1)核糖体的构造及功能：无膜；合成蛋白质的场所【讲述】核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。连接在粗面内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌蛋白，如抗体、酶原或蛋白质类激素等。游离在细胞溶胶中的核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞溶胶中或供细胞本身生长所需要的蛋白质(包括酶分子)，此外还合成某些特殊蛋白质，如红细胞中的血红蛋白等。因此，在分裂活动旺盛的细胞中，游离核糖
11、体的数目就比拟多，而且分布均匀。(这一点已被用来作为识别肿瘤细胞的标志之一)学生回忆：由细胞膜、细胞质、细胞核(植物细胞还有细胞壁) 倾听、思考仔细观察学生思考学生观察学生倾听学生观察并答复：有的连接在粗面内质网上，有的游离在细胞溶胶中。学生倾听温故知新。形象比喻使学生对每一种细胞器的名称和形态有一个大致的了解。联系实际。让学生对各细胞器既分工又合作有所了解。培养观察能力扩大学生的知识面，提高学习兴趣2内质网的构造、种类、功能 【过渡】内质网的构造和功能又如何？【板书】2内质网的构造、种类、功能 【讲述】结合模型说明，内质网是由一系列单位膜构成的囊腔和细管组成的细胞器，这些囊腔和细管彼此相通。
12、其主要作用是增大细胞内的膜面积。【提问】请观察所有内质网是否都一样？粗面内质网有核糖体颗粒光面内质网没有核糖体颗粒【板书】类型【提问】粗面内质网及光面内质网的功能是否一样？(请学生阅读相应的教材然后讲述)粗面内质网在蛋白质合成旺盛的细胞中分布比拟多，附着在内质网上的核糖体新合成的蛋白质进入内质网的囊腔中，运送到高尔基体及细胞的其他部位。因此，粗面内质网是新合成的蛋白质的运输通道，又是核糖体附着的支架。光面内质网的功能比拟独特，一般及蛋白质合成无关，可功能却更复杂，可能参及糖元和脂类的合成、固醇类激素的合成以及具有分泌等功能。例如，人肝脏细胞的光面内质网中有氧化酒精的酶，有些光面内质网还含有合成
13、磷脂的酶。【板书】功能：粗面内质网是新合成的蛋白质的运输通道，光面内质网的功能比拟独特。【提问】内质网膜在细胞中分布有什么特点？(指导学生观察挂图或模型然后讲述)内质网膜及细胞膜都是由磷脂双分子及蛋白质组成，各成分的比例略有不同，内质网向外及质膜相连，向内及细胞核膜相连。所以细胞内存在着一套复杂的膜系统。【板书】构造及分布：单层膜。内连核膜，外连细胞膜【过渡】从刚刚动画中可以看出，蛋白质由核糖体合成，经内质网运输还需要经过高尔基体的进一步加工。高尔基体的构造如何？下面来一起探究。【板书】2、高尔基体【讲述】高尔基体命名的由来。高尔基是意大利著名的组织学家和细胞学家。在当时由于技术的限制人类对神
14、经细胞的构造和功能知之甚少，1873年，高尔基首次创造了用银盐染细胞的技术，这项技术能专门银染细胞中的某些特殊构造，特别适用于研究神经细胞。1896年，他在研究猫头鹰的大脑时，他发现经过银染的神经细胞在核膜附近存在许多扁平的小腔，当时被称为高尔基体。高尔基认为这特殊构造可能参及细胞内的分泌和运输。学生答复：不一样，有的内质网上有核糖体颗粒，有的内质网上没有核糖体颗粒。学生仔细阅读教材学生观察学会分析比拟的学习方法。培养观察能力利用史料提高学生学习兴趣。2、高尔基体 (1)命名(2)构造、功能3、溶酶体的构造功能4、线粒体 (1)形态【指导阅读】结合模型，让学生阅读教材，通过及内质网比拟了解高尔
15、基体的形态、构造及功能。【总结归纳】高尔基体也是由单位膜构成的扁平小囊和小泡组成。其主要功能是对粗面内质网运输来的蛋白质进展加工、修饰使之变为成熟的蛋白质。【板书】单层膜。加工蛋白质【动画演示】蛋白质的合成加工过程。核糖体中合成的蛋白质到达粗面内质网的一端时，内质网膜形成小囊，将这些蛋白质包裹起来。此小囊随后离开内质网向高尔基体移动并最后及之融合，并将蛋白质转入高尔基体中，然后送到细胞内或细胞外的目的地。【讲述】高尔基体就象邮局一样，把集中的蛋白质进展分拣，并分别送到细胞内或细胞外的目的地。【过渡】人体具有消化系统，细胞作为生命的根本单位也应该有细胞内的消化系统，它就是溶酶体。【指导阅读】请学
16、生阅读教材，讨论溶酶体的由来、形态、构造、功能。【总结归纳】溶酶体是由单位膜包被的小泡，是高尔基体断裂后形成的，其内含有多种酶。功能：消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣。【讨论】假设细胞内没有溶酶体，可能会造成什么后果？【总结】各种水解酶可以破坏整个细胞。说明细胞中的一些分解反响局限在某种由膜包被的构造中进展的，这对保证细胞的完整性具重要意义。【板书】3、溶酶体：单层膜。消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣。【过渡】各种生命活动都需要能量，细胞内的提供能量的动力工厂是什么呢？线粒体。【板书】4、线粒体【指导观察】动植物细胞亚显微构造图，找找有无线粒体，形态怎样？形态：普遍存在
17、于动植物细胞中，大多呈颗粒状、短线状，由此得名。教师例举材料：材料一：生长旺盛的细胞或生理功能活泼的细胞中线粒体居多(如肝细胞中线粒体多达2000个，一般细胞为几十至几百个)，在代谢衰退的细胞中线粒体较少。材料二：鸟翼的肌原纤维、精子的尾部基端线粒体数目较多。材料三：线粒体一般是均匀地分布在细胞溶胶中，但它在活细胞中能自由地移动，往往在细胞内新陈代谢旺盛的部位比拟集中。如在小鼠受精卵的分裂面附近比拟集中。学生阅读教材学生观看学生阅读学生思考讨论线粒体的功能：线粒体为细胞生命活动提供能量。有人称线粒体为细胞内供能的“动力工厂。线粒体在活细胞中能自由移动，是动态的，有利于提供能量。让学生用模型、教
18、材自学讨论。利用多媒体，理解蛋白质合成加功过程。利用比喻对微观概念加深理解。培养学生的自学归纳能力。让学生利用材料分析得出结论。培养学生利用信息的能力，以使学生理解掌握。构造功能小结【讲述】这些能量来源是什么？线粒体又是如何提供的？这将在我们以后的学习中再进一步探究，简单地说线粒体是通过呼吸作用氧化分解糖类等有机物释放能量，供应细胞的生命活动。【总结】线粒体是细胞呼吸和能量代谢的中心，为细胞生命活动提供能量。【板书】功能：线粒体为细胞生命活动提供能量。【设问】线粒体有哪些形态构造特点，有利于进展有氧呼吸释放能量呢【讲述】教师随讲随板图，以便及时突出这些构造及功能的统一。【投影】色彩鲜明且有立体
19、感的挂图或电脑课件，要求学生复述刚刚教师所讲述的内容线粒体有内外两层膜，外膜使线粒体及周围的细胞溶胶分开，内膜向内腔折叠形成嵴，加大了内膜的外表积，有利于细胞呼吸的生化反响顺利进展。内膜、嵴周围充满液态基质，液体环境有利于生化反响进展。线粒体中还有少量的DNA和核糖体，能合成一局部自身需要的蛋白质。【板书】构造：双层膜、基质、嵴，内含DNA和核糖体今天我们学习了细胞这个城市内的合成蛋白质的工厂核糖体，运输蛋白质的工具内质网，加工蛋白质的加工厂高尔基体，以及动力工厂线粒体。作为细胞这个城市，只具有上述设施，还不能正常运转，还需要其他设施，这些设施我们将在下一节课来认识。学生观察并描述线粒体的构造
20、和生理功能。要求学生模仿画线粒体的模式图。提高学生的记忆力前后照应，并引起学生思考。第2课时教学流程教师活动学生活动教学意图第二课时导入5、质体(1)质体的种类(2)制作临时装片观察叶绿体以及胞质环流【设问】为什么绿色植物是绿色的？而动物却不是绿色的？这又及另一种细胞器-质体有关。 白色体：是贮存脂质和淀粉的存在于不见光的细胞中有色体 叶绿体其他有色体【讲述并板书】质体【提问】植物细胞中进展光合作用的场所是什么？ 【讲述】下面我们就通过实验来观察和认识细胞中叶绿体的形态和分布。首先来看一下实验中应该注意那些问题？【板书】观察叶绿体以及胞质环流1选材：要观察的对象是叶绿体，它的颜色是绿色。【提问
21、】因此我们应该选用什么样的植物组织来观察？【讲述】叶绿体主要存在植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。今天我们要观察的实验材料黑藻。黑藻幼嫩的叶片是由一层细胞组成，而下部这些颜色较深的是老叶片，由多层细胞组成。【提问】我们相信你会选择幼嫩的叶片来观察叶绿体，那么选用幼嫩的叶片来观察的好处是什么？ 2制作临时装片时为了保持细胞的活性，应注意补充水，使细胞保持有水状态。根据经历，用刀片将叶片切成两半，选取靠近叶柄局部观察，效果更好些。3在观察时应注意显微镜的正确使用提示：“三先三后。 【提问】你看到的叶绿体具有什么形态？【讲述】大家观察到的就是光镜下的黑藻细胞，在细胞溶胶中分布着椭球形或球形的
22、叶绿体。除了球形的叶绿体，还有没有其他形态的叶绿体？(初中曾学过一种多细胞藻类-水绵，水绵的叶绿体是带状的，呈螺旋地分布在细胞溶胶中，此外，还有一种单细胞藻类-衣藻，叶绿体是杯状的。)群答：叶绿体群答：绿色的植物组织学生思考后答复学生动手做实验学生根据实验答复：扁平的椭球形或球形(学生回忆初中所学的内容)精心设疑，承上启下。了解原理。提示实验考前须知。培养学生的实验探究能力和动手能力。 (3)叶绿体的构造 (4)叶绿体的功能【设问】那么，你注意到叶绿体在细胞中的存在状态吗，是静止的，还是运动的？方向如何？【指导观察】观察叶绿体在细胞中的流动。【讲述】通过同学们的认真观察，除了完成实验目标的要求
23、，有不少同学有意外的收获，那就是观察到的叶绿体在细胞中缓慢流动。(展示叶绿体流动的示意图，通过这个现象可以推断出叶绿体生活的环境是一个流体的环境-细胞溶胶。为化学反响的顺利进展创造了条件。)【过渡】要清楚地观察叶绿体的内部构造，需要用电子显微镜来观察，那么电镜下的叶绿体构造是怎样的呢。请同学们结合构造模型，描述叶绿体的构造特点和功能。【多媒体展示】叶绿体的亚显微构造【总结】叶绿体一般呈扁平椭球形或球形，膜透明有利于透进阳光，外表积较大有利于承受光照。 有两层膜，外膜使叶绿体内部及外界隔开，成为一个独立的完成光合作用功能的系统。内膜光滑，内部是液态的基质，基质中有一个复杂的膜系统由10100个片
24、层构造薄膜重叠而成，像许多硬币垛叠在一起，形成基粒，每个基粒呈圆柱形，共有几个或几十个基粒。薄膜上分布叶绿素等色素，这些膜又称为光合膜。色素的作用是吸收光能、利用光能。光合膜之间充满液态基质，在叶绿体的基粒片层构造薄膜上和基质中含许多光合作用必需的酶。叶绿体中含有DNA和核糖体，能合成一局部自身需要的蛋白质。功能：植物进展光合作用的细胞器，有人形象地比喻成“养料制造车间、“能量转换站。【板书】构造：两层膜、基质、基粒由10100个片层构造薄膜重叠而成，内含有DNA和核糖体，色素。功能：植物进展光合作用的细胞器【提问】线粒体及叶绿体的构造及功能有哪些异同？【总结】A线粒体和叶绿体，这两种细胞器，
25、各具有特定的构造和功能。构造是功能的根底，功能和构造协调统一。B线粒体和叶绿体虽有一样的构造名称，两者都及能量的转换密切相关，但两者又是两种完全不同的能量转换器。线粒体是化能转换器(有机物中稳定的化学能活泼可转移的化学能)，叶绿体是光能转换器(光能有机物中稳定的化学能)。C线粒体和叶绿体还都含有少量的遗传物质DNA，这是其它许多细胞器所没有的。学生继续仔细观察学生倾听学生观察、描述学生思考培养学生对事物的描述能力、语言表达能力。培养学生比拟能力、以及整合信息的能力。引起学生思考6、液泡7、细胞骨架8、中心体(二)细胞溶胶小结【过渡】叶绿体中的叶绿素使植物的叶呈现绿色，而植物的花、果实有的呈现出
26、特殊的颜色，而并不呈现绿色，这又是为什么？这及另一细胞器液泡有关。指导学生阅读有关教材【板书】6、液泡：单层膜，内含色素等物质。【过渡】人体以骨骼为框架，细胞以什么作为骨架？请同学们阅读教材讨论，细胞骨架的构造组分及功能。指导学生阅读有关教材。【板书】7、细胞骨架 构造：微丝、微管；功能：支持作用。【过渡】在动物细胞和低等植物细胞内还有一种特殊的细胞器-中心体，请同学在模型中找一找，并阅读教材了解其构造及功能怎样？【讲述】构造-两个互相垂直的中心粒组成；功能-在动物细胞的增殖过程中起作用。【板书】8、中心体：由两个中心粒组成，在动物细胞的增殖过程中起作用。【讲述】细胞质中除细胞器以外的液体局部
27、称为细胞溶胶，化学组成主要是水、无机离子、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物、蛋白质、脂蛋白和RNA等。细胞溶胶的主要功能：为各种细胞器维持其正常构造提供所需要的环境，为各类细胞器完成其功能活动供应所需的底物，同时也是进展某些生化活动的场所。【板书】(二)细胞溶胶：多种代谢活动的场所。学生思考学生阅读教材并归纳：是单位膜包被的细胞器，其中充满的水溶液称细胞液，含有盐类、糖类、色素等。成熟植物细胞中具有大液泡。学生阅读教材并归纳：细胞骨架是一种由蛋白质纤维微丝组成，在细胞中起支持作用；在细胞的运动中也起作用。学生思考、答复充分发挥学生主观能动性。培养学生的自学能力。积极回忆总结归纳。【投影】模
28、式化的动植物细胞图(见教材P39)。要求学生比拟动植物细胞的异同。【提问】前面我们说一个细胞好比一座城市，那么它的动力系统、交通运输系统、工厂、加工厂分别是什么？学生思考、答复前后照应，利用轻松有趣的方式归类总结。【反响检测】游戏一、将学生分成四组，抢答赛答复完整得分：1植物细胞具有的细胞器有哪些？(内质网、核糖体、高尔基体、线粒体、质体、液泡、细胞骨架)2动物细胞具有的细胞器有哪些？(内质网、核糖体、高尔基体、线粒体、细胞骨架、中心体)3植物细胞特有的细胞器有哪些？(质体、液泡)4双层膜构造的细胞器有哪些？(质体、线粒体)5单层膜构造的细胞器有哪些？(内质网、高尔基体、液泡、溶酶体)6没有膜
29、构造的细胞器有哪些？(核糖体、中心体、细胞骨架)7及细胞的能量转换有关的细胞器有哪些？(叶绿体、线粒体)8及蛋白合成加工和分泌有关的细胞器有哪些？(核糖体、内质网、高尔基体、线粒体)9含有遗传物质DNA的细胞器有哪些？(叶绿体、线粒体)10及细胞的有丝分裂有关的细胞器有哪些？(高尔基体、中心体等)11具有合成作用的细胞器有哪些？(叶绿体、内质网、核糖体等)12光学显微镜下能够观察到的细胞器有哪些？(叶绿体、液泡、线粒体等)13含微管的细胞器有哪些？(有中心体、细胞骨架等)游戏二、将动(植)物细胞各细胞器用数字标出，数字制成卡片各小组随机抽出，描述抽到的细胞器的构造特点和功能，完全正确得分。五、
30、相关链接 1细胞生物学的主要研究方法 细胞生物学研究方法是细胞生物学不断向前开展的重要推动力量。细胞形态构造的观察方法有：普通复式显微镜技术是光镜下观察细胞构造的根底，荧光显微镜技术及现代图像处理技术相结合在蛋白质及核酸等生物大分子的定性及定位方面发挥了重要作用，活体细胞那么可以用相差显微镜及微分干预显微镜观察，录像增差显微镜技术在一定程度上可以填补光镜及电镜之间分辨率上的间隙；超薄切片技术是观察细胞超微构造的根底，根据观察的需要还可以采取一些特殊的样品制备方法；扫描电镜技术那么是观察细胞外表形貌的有力工具；扫描隧道显微镜技术在纳米生物学的研究领域具有独特的优越性。细胞组分的别离及纯化可以用超
31、速离心等技术；成分分析及细胞构造观察的结合便产生了细胞化学技术、免疫荧光技术、免疫电镜技术、原位杂交技术等；同位素标记技术结合放射自显影可以研究多种生物大分子 在细胞内的动态变化。 细胞培养技术是生命科学的研究根底，也是当今细胞工程乃至基因工程的应用根底。目前基于体外细胞培养，特别是干细胞的培养及定向分化的诱导技术的开展，人们已有可能在体外构建组织甚至器官，并由此建立了组织工程，同时在细胞治疗及其及基因治疗相结合的应用中也显示出诱人的前景。目前该技术已成功地应用于皮肤移植和骨髓干细胞的移植。 当今生物学及各学科之间的穿插性较强，特别是在研究方法上，其他实验技术，如基因操作技术、各种生物化学技术
32、、生理学技术、微生物学技术和遗传学技术等也常应用于细胞生物学，特别是在细胞分子生物学的研究中，更需各种技术的巧妙结合。2关于线粒体和叶绿体的起源内共生起源学说和非共生起源学说。 1内共生起源学说。 1970年Margulis在分析了大量资料的根底上提出了一种设想，认为真核细胞的祖先是一种体积巨大的、不需氧的、具有吞噬能力的细胞，能将吞噬所得的糖类进展酵解取得能量。而线粒体的祖先原线粒体那么是一种革兰氏阴性菌，含有进展三羧酸循环所需的酶系和电子传递链，故它可利用氧气把糖酵解的产物丙酮酸进一步分解,获得比酵解更多的能量。当这种细菌被原始真核细胞吞噬后，即及宿主细胞间形成互利的共生关系，原始真核细胞
33、利用这种细菌(原线粒体)充分供应能量，而原线粒体从宿主细胞获得更多的原料。及此类似，叶绿体的祖先是原核生物的蓝细菌(eyanobacteria)，即蓝藻，它被原始真核细胞摄入胞内，在共生关系中，蓝藻为宿主细胞完成光合作用，而宿主细胞为其提供营养条件。在漫长的进 化过程中，这种细菌和蓝藻逐渐失去了原有的一些特征，关闭、丧失或向核内转移了一些基因它们分别逐渐演化为现在细胞内的线粒体和叶绿体。至今线粒体和叶绿体还保存有它们祖先的一些根本特征和痕迹。其主要依据如下：线粒体和叶绿体的基因组在大小、形态和构造方面及细菌的相似；线粒体和叶绿体有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质，蛋白质合成机制有很多
34、类似细菌之处，而不同于真核生物；线粒体和叶绿体的两层被膜有不同的进化来源，外膜及细胞的内膜系统相似，可及内质网和高尔基体膜沟通，内膜及细菌膜相似；线粒体和叶绿体能以分裂的方式进展繁殖。这及细菌的繁殖方式一样；线粒体和叶绿体能在异源细胞内长期生存，说明线粒体和叶绿体的自主性及共生性的特征。 2非共生起源学说。 该学说的支持者提出一种线粒体和叶绿体起源的设想，认为真核细胞的前身是一个进化上比拟高等的好氧细菌，它比典型的原核细胞大，这样就要逐渐增加具有呼吸功能的膜外表，开场是通过细菌细胞膜的内陷、扩张和分化，后逐渐形成了线粒体和叶绿体的雏形。根据1974年Uzzell等人的观点，在进化的最初阶段，原
35、核细胞的基因组进展复制并不伴有细胞分裂，然后基因组附近的质膜内陷形成双层膜，分别将基因组包围在这些双层膜的构造中，从而形成了原始的线粒体、叶绿体和细胞核等细胞器。后来在进化过程中进一步发生了分化，如线粒体和叶绿体的基因组丧失一些基因；细胞核的基因组那么有了高度开展；质体开展了光合作用功能；线粒体那么演变为专具呼吸功能的细胞器，于是逐渐形成了现在的真核细胞。 这一学说解释了真核细胞核被膜的形成及演化的渐进过程，这也正是内共生学说所不能解释的问题。而且，质膜内陷、基因组扩大及丧失，在细胞中是完全可能发生的。因此，这一学说得到了一些学者的支持。但是，这一学说的实验证据不多，同时也无法解释为何线粒体、
36、叶绿体及细菌在DNA分子构造和蛋白质合成性能上有那么多相似之处。对线粒体和叶绿体的DNA酶、RNA酶和核糖体的来源也很难解释。真核细胞的细胞核能否起源于细菌的核区矛盾之多，差异之大，均难以解释。 总之，从目前看，对这两个学说尚有争议，各有其实验证据和支持者，因此关于线粒体和叶绿体的起源，有待今后进一步探讨和研究。 。 3线粒体 1890年，德国生物学家Altmann首先在光学显微镜下观察到动物细胞内存在着一种颗粒状的构造，命名为生命小体(bioblast)。1897年Benda重复了以上实验，并将之命名为线粒体(mitochondrion，mito源于希腊文mito：线，chondrion：颗
37、粒)。1904年Meves在植物细胞中也发现了线粒体，从而确认线粒体是普遍存在于真核生物中的一种重要细胞器。1900年Michaelis用詹纳斯绿B(Janus green B)对线粒体进展活体染色，并证实了线粒体可进展氧化复原反响。1912年Kingsbury第一个提出线粒体是细胞内氧化复原的场所。1913年Engelhardt证明磷酸化和氧的消耗偶联在一起，19431953年，Kennedy和Lehninger进一步证明，柠檬酸循环、氧化磷酸化和脂肪酸氧化均发生在线粒体内。其后，Lehninger又发现氧化磷酸化需要电子传递。19521953年，Palade和Sjostrand各自利用电镜
38、技术观察到线粒体的精细构造，1963-1964年又确定线粒体内有DNA存在，从而在分子水平上对线粒体的构造和功能有了较全面而深入的认识。 细胞的呼吸作用主要是在线粒体内进展的。线粒体的内部构造，在光学显微镜下不能分辨，只有在电子显微镜下才能看清楚。线粒体由内外两层膜组成。外膜即界限膜，使线粒体及周围的细胞质分开，是各种分子和离子进入线粒体内部的障壁。内膜的不同部位向线粒体的中心腔折叠，形成嵴。这样就大大增加了酶分子附着的外表，并且把酶分子密集地包在线粒体里。内膜和外膜在化学成分和物理特性上都有显著的差异。例如，它们在蛋白质的含量，特别是在类脂的分布上是很不一样的。外膜比内膜的磷脂含量要高23倍
39、；外膜的通透性也比内膜高得多。外膜的通透性高，为线粒体及周围细胞质之间进展充分的物质交换提供了条件。内膜的通透性差，可以使催化三羧酸循环的复杂酶系统保存在内膜的间隔中，保证呼吸作用的进展。线粒体膜上还具有小孔，这样，呼吸作用所产生的ATP可以更容易地向线粒体外面扩散。 线粒体既然是细胞进展呼吸作用的主要场所，那么有关催化三羧酸循环、氨基酸代谢、脂肪酸分解，电子传递、能量转换、DNA复制和RNA合成等过程所需要的100多种酶和辅酶，都分布在线粒体的外膜、膜内空间、内膜和基质中。这些酶和辅酶的主要功能是参加三羧酸循环中的氧化反响、电子传递和能量转换。4内质网粗面型内质网又叫做颗粒型内质网，常见于蛋
40、白质合成旺盛的细胞中。粗面型内质网大多为扁平的囊，少数为球形或管泡状的囊。在靠近核的局部，囊泡可以及核的外膜连接。粗面型内质网的外表所附着的核糖体(也叫核糖核蛋白体)是合成蛋白质的场所，新合成的蛋白质就进入内质网的囊腔内。粗面型内质网既是新合成的蛋白质的运输通道，又是核糖体附着的支架。 滑面型内质网又称为非颗粒性内质网。滑面型内质网的囊壁外表光滑，没有核糖体附着。滑面型内质网的形状根本上都是分支小管及小囊，有时小管排列得非常严密，以同心圆形式围绕在分泌颗粒和线粒体的周围。因此，滑面型内质网在切面中所看到的形态，及粗面型内质网有明显的不同。 滑面型内质网及蛋白质的合成无关，可是它的功能却更为复杂
41、，它可能参及糖元和脂类的合成、固醇类激素的合成以及具有分泌等功能。在胃组织的某些细胞的滑面型内质网上曾发现有C1-的积累，这说明它及HCl的分泌有关。在小肠上皮细胞中，可以观察到它及运输脂肪有关。在心肌细胞和骨胳肌细胞内的滑面型内质网，可能及传导兴奋的作用有关；在平滑肌细胞内，却发现它及Ca2+的摄取和释放有关。 5核糖体核糖体是由核糖体的核糖核酸(符号为rRNA)和蛋白质构成的椭圆形的粒状小体，其中rRNA和蛋白质的比例为1：1。蛋白质分子根本上排列于核糖体的外表上，rRNA分子被包围于中央。细胞内有的核糖体附着于内质网的外面，称为固着核糖体，即形成上面所谈到的粗面型内质网；有的不附着于内质
42、网上，称为游离核糖体，常见于未分化的细胞中。附着于内质网上的核糖体，附着的情况也不一样。在某些细胞中，核糖体均匀地附着于细胞质中某一局部的内质网上；有的却集中地附着于细胞质中某一局部的内质网上。 核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。现在，附着于内质网上的核糖体所合成的蛋白质，及游离于细胞基质中的核糖体所合成的蛋白质有所不同。附着于内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素等；游离核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子(包括酶分子)。此外还合成某些特殊蛋白质，如红细胞中的血红蛋白等。因此，在分裂活动旺盛的细胞中，
43、游离核糖体的数目就比拟多，而且分布比拟均匀。这一点已被用来作为识别肿瘤细胞的标志之一。 不管是附着的核糖体或是游离的核糖体，在进展蛋白质合成的过程中，常常是几个核糖体聚集在一起进展活动，这是由于信使核糖核酸(mRNA)把它们连串在一起。这样的一个功能单位的聚合体称为多聚核糖体。6高尔基体高尔基体位于细胞核附近的细胞质中，它的形状一般呈网状。在不同的生理情况下，可以转变为颗粒状、杆状或其他形状。在电镜下，高尔基体是一些严密地重叠在一起的囊状构造。有些膜严密地折叠成片层状的扁平囊，有些扁平囊的末端扩大成大小不等的泡状或囊泡状构造。 在有的电镜照片上，可以看到这些膜是及内质网相连通的，还可以观察到假设干迹象，说明这些小囊泡可以连接于扁平囊，而成为扁平囊的一局部，扁平囊也可以在其末端局部脱落而形成小囊泡。另外，扁平囊也可以在囊腔中积累物质，逐渐膨大而形成大囊泡。可见，组成高尔基体的小囊泡、层状扁平囊和大囊泡三局部并不是固定的构造，而是相互有关系的，它们是高尔基体功能活动不同阶段的形态表现。 高尔基体在