高中生物 2.3《细胞质》素材 浙科版必修1

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1、细胞质教学素材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发展的重要推动力量。细胞形态结构的观察方法有：普通复式显微镜技术是光镜下观察细胞结构的基础，荧光显微镜技术与现代图像处理技术相结合在蛋白质与核酸等生物大分子的定性与定位方面发挥了重要作用，活体细胞则可以用相差显微镜及微分干涉显微镜观察，录像增差显微镜技术在一定程度上可以填补光镜与电镜之间分辨率上的间隙；超薄切片技术是观察细胞超微结构的基础，根据观察的需要还可以采取一些特殊的样品制备方法；扫描电镜技术则是观察细胞表面形貌的有力工具；扫描隧

2、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。细胞组分的分离与纯化可以用超速离心等技术；成分分析与细胞结构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基础，也是当今细胞工程乃至基因工程的应用基础。目前基于体外细胞培养，特别是干细胞的培养与定向分化的诱导技术的发展，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与基因治疗相结合的应用中也显示出诱人的前景。

3、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。当今生物学与各学科之间的交叉性较强，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、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基础上提出了一种设想，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行

4、酵解取得能量。而线粒体的祖先——原线粒体则是一种革兰氏阴性菌，含有进行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，即与宿主细胞间形成互利的共生关系，原始真核细胞利用这种细菌(原线粒体)充分供给能量，而原线粒体从宿主细胞获得更多的原料。与此类似，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，

5、这种细菌和蓝藻逐渐失去了原有的一些特征，关闭、丢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留有它们祖先的一些基本特征和痕迹。其主要依据如下：①线粒体和叶绿体的基因组在大小、形态和结构方面与细菌的相似；②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类似细菌之处，而不同于真核生物；③线粒体和叶绿体的两层被膜有不同的进化来源，外膜与细胞的内膜系统相似，可与内质网和高尔基体膜沟通，内膜与细菌膜相似；④线粒体和叶绿体能以分裂的方式进行繁殖

6、。这与细菌的繁殖方式相同；⑤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与共生性的特征。（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较高等的好氧细菌，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表面，开始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，原核细胞的基因组进行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

7、些双层膜的结构中，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丢失一些基因；细胞核的基因组则有了高度发展；质体发展了光合作用功能；线粒体则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与演化的渐进过程，这也正是内共生学说所不能解释的问题。而且，质膜内陷、基因组扩大与丢失，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、叶绿体与细菌在DNA分

8、子结构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