《初中生物《细胞结构》课件》

初中生物《细胞结构》课件欢迎大家进入微观世界的奇妙旅程细胞作为生命的基本单位，是我们理解生命科学的关键在这个课程中，我们将深入探索细胞的奥秘，从基本结构到复杂功能，揭示生命的基础原理通过这次学习，我们将了解细胞的发现历史、基本构造、各类细胞器的功能以及现代细胞研究的应用让我们一起走进这个微小却充满活力的世界，发现自然界最精妙的设计！课程导入神奇生物世界生活中的细胞实例我们生活在一个由无数生命体组成的世界中，从巨大的蓝鲸到微在我们日常生活中，细胞无处不在我们的皮肤、头发、血液都小的蚂蚁，它们都有一个共同点由细胞构成细胞是生命的基由细胞组成食物中的水果、蔬菜同样由植物细胞构成本单位，也是生物活动的基础当我们喝牛奶、吃豆腐时，我们实际上是在消化来自其他生物的在这个微观世界中，细胞以其多样性和精密的结构展现出生命的细胞；当我们生病时，医生检查的也是我们身体细胞的状况细奇妙每一个细胞都是一个独立运作的微型世界，承载着生命的胞不仅是科学研究的对象，也与我们的日常生活密切相关本质为什么要学习细胞结构细胞是生命的基本单位探索生命奥秘的起点科学素养的重要组成细胞是构成生物体的最小结构和功学习细胞结构为我们打开了解释生作为现代公民，了解基本的细胞知能单位了解细胞结构是理解生命命现象的大门从疾病的发生到生识是科学素养的重要组成部分这活动的基础无论是单细胞生物还命的起源，许多重要问题的答案都有助于我们理性看待生命科学相关是复杂的多细胞生物，细胞都是其隐藏在细胞的奥秘中的社会议题生命活动的基础本节主要内容细胞结构组成我们将详细了解细胞的基本构造，包括细胞膜、细胞质和细胞核等主要部分通过观察不同类型的细胞，认识它们的共同特征和差异主要细胞器功能探索细胞内各种细胞器的结构特点和功能，如线粒体、叶绿体、内质网等，理解它们如何协同工作维持细胞正常运转细胞观察方法学习如何使用显微镜观察细胞，掌握制作临时装片的技术，提高实验操作能力，培养科学探究精神细胞结构的应用了解细胞研究在医学、农业和生物技术中的重要应用，认识细胞科学对人类社会发展的贡献细胞的发现年罗伯特胡克的发现年代列文虎克的贡献年代布朗发现细胞核1665·16701830英国科学家罗伯特胡克使用自制显微镜荷兰科学家列文虎克改进了显微镜，首英国植物学家罗伯特布朗观察到植物细··观察软木切片，发现了许多小室，他将次观察到了活的单细胞生物，如细菌、胞中有一个圆形结构，并将其命名为核这些小室命名为细胞，意为小房原生动物等他的发现扩展了人们对微这一发现为后来的细胞学说CellNucleus间这是人类首次记录观察到的细胞结观生物世界的认识奠定了重要基础构细胞理论的发展年细胞学说的提出1838-1839德国植物学家施莱登和动物学家施旺分别提出并最终合作建立了细胞学说，指出细胞是所有生物体的基本结构单位年细胞连续性原理1855德国病理学家魏尔啸提出细胞来源于细胞的原理，完善了细胞学说现代细胞理论现代细胞理论包括三个要点所有生物由一个或多个细胞组成；细胞是生命的基本单位；所有细胞来源于已存在的细胞细胞的基本结构细胞质细胞质是充满在细胞膜与细胞核之间的半流体物质，包含细胞质基质和各种细胞器它细胞膜是细胞代谢活动的主要场所细胞膜是由磷脂双分子层和蛋白质构成的半透膜，控制物质进出细胞，保持细胞内环境细胞核的稳定它既是细胞的边界，也是与外界交细胞核是细胞的控制中心，含有遗传物质流的桥梁，控制细胞的生长、代谢和繁殖它通DNA常呈球形或椭圆形，由核膜、核质和核仁组成观察细胞的方法光学显微镜电子显微镜光学显微镜是观察细胞的基本工具，由目镜、物镜、载物台、聚电子显微镜使用电子束代替光线，能达到更高的放大倍数和分辨光器等部分组成它利用可见光和光学镜片系统将微小物体放大，率它可以放大数万甚至数十万倍，能够观察到更微小的细胞结使人眼可以观察到构光学显微镜的放大倍数通常为倍，可以观察到细胞的根据原理不同，电子显微镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微40-1000基本形态和较大的细胞器，如细胞核、叶绿体等学校实验室常镜透射电子显微镜用于观察细胞内部超微结构，扫描电子显微用的显微镜就属于这类镜则用于观察样品表面的立体结构植物细胞与动物细胞结构特征植物细胞动物细胞细胞膜存在存在细胞壁存在（纤维素）不存在细胞质存在存在细胞核存在存在线粒体存在存在叶绿体存在不存在液泡大而少小而多形状规则，多为多边形不规则，多为圆形细胞大小与形状细胞尺寸细胞形状多样性大多数细胞的直径在微米细胞形状与其功能密切相关例如，10-30之间，需要借助显微镜才能观察到血红细胞呈双凹圆盘状，增大表面最小的细菌细胞直径约微米，积以利于气体交换；神经细胞呈星

0.2而最大的神经细胞可达米长人状，有长长的突起用于传导神经冲1体红血细胞直径约为微米，成动；肌肉细胞呈长纺锤形，便于收

7.5人肝细胞直径约为微米缩；上皮细胞呈扁平状，适合覆盖20-30表面形态与功能关系细胞的形态直接影响其功能发挥例如，小肠上皮细胞表面有微绒毛，增大吸收面积；白血细胞能改变形状，有助于穿过血管壁捕捉病原体；花粉管细胞细长，便于到达子房完成受精这种结构适应功能是生物进化的结果细胞膜结构磷脂双分子层膜蛋白细胞膜的基本骨架是由两层磷脂分子排各种蛋白质镶嵌在磷脂双层中，有的贯列形成的每个磷脂分子都有亲水的头穿整个膜层（跨膜蛋白），有的只附着部和疏水的尾部，它们自然排列成双层2在膜的一侧（周边蛋白）这些蛋白质结构，尾部相对，头部朝外执行各种功能，如物质运输、信号接收等流动性糖类修饰细胞膜不是静止的结构，而是具有流动在细胞膜外表面，常有糖类分子附着在性的流动镶嵌模型膜中的脂质和蛋白脂质或蛋白质上，形成糖脂和糖蛋白质可以在膜平面内移动，保证膜的功能这些糖类参与细胞识别、免疫反应等重灵活性要过程细胞膜功能选择性透过性物质运输信息交流细胞膜可以控制物质进出细细胞膜通过多种方式运输物细胞膜上的受体蛋白可以接胞，只允许特定物质通过质，包括被动运输（如简单收外界信号，并将信息传递小分子如水、氧气和二氧化扩散、协助扩散）和主动运到细胞内部，启动相应的细碳可以自由扩散，而大分子输（需要能量）它还可以胞反应这种信号转导是细和离子则需要特殊通道或运通过胞吞和胞吐运输大分子胞间通讯的重要方式输蛋白的帮助和颗粒物质保护与维持细胞膜是细胞的物理屏障，保护细胞内部不受外界环境的干扰，同时维持细胞内部环境的稳定，这对细胞正常功能至关重要细胞壁（植物特有）结构组成主要由纤维素微纤丝、果胶和半纤维素构成的网状结构保护功能保护细胞免受机械损伤和病原微生物侵害支持作用提供植物体坚固的支持，维持植物形态细胞壁是植物细胞特有的结构，位于细胞膜外侧初生壁柔软有弹性，随着细胞成熟，常在初生壁内侧形成次生壁，使细胞壁变厚变硬细胞壁通常有许多小孔，称为胞间连丝，允许相邻细胞之间进行物质交换和信息传递与动物细胞不同，植物细胞的形态主要由细胞壁决定细胞壁的存在使植物细胞能够承受较大的内压，同时也限制了细胞的伸展和变形，这对于植物组织的结构稳定性非常重要细胞质简介基本特性细胞质是细胞内充满细胞膜与核膜之间的半流体状物质，包含细胞质基质和各种细胞器它呈胶状，由水、蛋白质、糖类、脂质和各种离子组成，是细胞内各种生化反应的场所细胞质基质细胞质基质是细胞质中不包括细胞器的部分，是一种复杂的胶体系统它含有大量蛋白质、核糖体和各种代谢物质，是许多酶促反应发生的场所，如糖酵解等重要代谢过程细胞器分布各种细胞器如线粒体、内质网、高尔基体等均漂浮在细胞质中这些细胞器形态各异，功能各不相同，共同完成细胞的各种生命活动细胞质中还有细胞骨架，维持细胞形态并参与细胞运动细胞器线粒体1000-

20000.5-

1.0细胞内数量线粒体直径一个典型动物细胞中的线粒体数量线粒体直径范围（微米）3680%产能效率能量贡献一个葡萄糖分子在线粒体中氧化产生的分子数线粒体为细胞提供的能量比例ATP线粒体是细胞的能量工厂，通过有氧呼吸产生（三磷酸腺苷），为细胞提供能量代谢活跃的细胞如肌肉细胞、肝细胞含有大量线粒体线粒体还参与细胞凋亡、钙离子平衡ATP等多种重要生理过程线粒体结构双层膜结构线粒体嵴线粒体被两层膜包围，外膜光内膜的褶皱称为线粒体嵴，显滑，内膜向内折叠形成许多嵴著增加了内膜的表面积嵴上这种特殊的膜结构为线粒体的镶嵌着呼吸链酶复合体和ATP功能奠定了基础外膜有许多合酶，是电子传递和氧化磷酸蛋白通道，允许小分子自由通化的主要场所不同类型细胞过，而内膜则具有高度选择性的线粒体嵴数量和排列方式各不相同线粒体基质与DNA内膜包围的区域称为线粒体基质，含有线粒体自己的、核糖体和DNA各种酶线粒体呈环状，编码线粒体内部分蛋白质这些独立的DNA遗传物质支持了线粒体曾是独立生物的内共生学说细胞器叶绿体（植物特有）植物特有结构光合作用场所叶绿素叶绿体是植物和部分藻类细胞特有的细胞叶绿体是光合作用的主要场所，能够捕获叶绿体含有叶绿素，这是一种能吸收光能器，通常呈椭圆形或圆盘形，直径约光能并将其转化为化学能，合成有机物的绿色色素叶绿素和叶绿素是主要类5-10a b微米一个典型的叶肉细胞中含有这一过程不仅为植物提供能量和有机物，型，它们吸收蓝紫光和红光，反射绿光，20-个叶绿体它们主要分布在植物的绿也为地球上几乎所有生物提供食物和氧气，因此植物呈现绿色叶绿素的化学结构与100色部分，特别是叶片的叶肉组织中是维持地球生态系统的基础血红蛋白中的血红素相似，但中心金属离子不同叶绿体结构外膜系统叶绿体被两层膜包围，形成叶绿体包膜这两层膜控制物质进出叶绿体，维持内部环境的稳定基质和基粒叶绿体内充满液态物质，称为基质基质中含有叶绿体、核糖体和各种酶基质中还有许多扁平的囊状结构，称为基粒DNA类囊体系统基粒堆叠形成类囊体，是光反应的主要场所类囊体膜上含有光合色素和电子传递链组分，负责捕获光能并将其转化为化学能遗传物质叶绿体有自己的和蛋白质合成系统，可以部分自主复制这支持了叶绿体起源于古代蓝藻的内共生学说DNA细胞器内质网光面内质网粗面内质网光面内质网是不附着核糖体的内质网，表面光滑它主要参与脂粗面内质网是表面附着有核糖体的内质网，在电子显微镜下呈颗质的合成、解毒、钙离子储存和糖原分解等生理过程在合成类粒状它主要负责合成蛋白质，特别是需要分泌的蛋白质和膜蛋固醇激素的细胞中，如肾上腺皮质细胞，光面内质网特别丰富白合成的蛋白质可以在内质网腔内加工、折叠，然后通过囊泡运输到高尔基体进一步处理光面内质网还与细胞膜相连，形成细胞内的通道系统，为物质在细胞内的运输提供通道某些药物和毒素可在光面内质网中被分分泌蛋白质的细胞，如胰腺细胞，含有丰富的粗面内质网这些解或转化为水溶性物质，然后排出体外细胞需要大量合成蛋白质，粗面内质网的发达使它们能够高效地完成这一任务粗面内质网与蛋白质折叠疾病也有密切关系内质网的作用内质网在细胞中扮演着多重角色首先，它是蛋白质和脂质合成的主要场所粗面内质网负责合成分泌蛋白、膜蛋白和溶酶体蛋白，而光面内质网则负责合成各种脂质，包括磷脂、胆固醇和类固醇激素其次，内质网形成了细胞内的物质运输网络，将合成的蛋白质和脂质转运至高尔基体等其他细胞器内质网还是细胞内钙离子储存的重要场所，参与调节细胞内钙信号此外，内质网还参与药物解毒、糖原分解和糖异生等重要生理过程细胞器高尔基体加工修饰蛋白质的糖基化和其他化学修饰分类包装将不同蛋白质分类并装入囊泡运输转运将物质运送到细胞不同部位或细胞外高尔基体是由一系列扁平囊状结构堆叠而成的细胞器，通常位于细胞核附近它在细胞中的主要功能是接收来自内质网的蛋白质和脂质，对它们进行进一步加工、分类和包装，然后将它们运送到目的地，如细胞膜、溶酶体或细胞外高尔基体在分泌蛋白质的细胞中特别发达，如胰腺细胞和腺体细胞在植物细胞中，高尔基体还参与细胞壁多糖的合成高尔基体的功能异常与多种疾病相关，包括某些先天性代谢疾病和神经退行性疾病高尔基体结构与功能极性结构加工中心分选装箱高尔基体有明显的结构在高尔基体中，蛋白质高尔基体根据蛋白质上极性，分为形成面（顺会经历一系列修饰，如的信号序列，将它们分面）和成熟面（反面）糖基化（添加糖分子）、类并装入不同的囊泡中形成面靠近内质网，接磷酸化和蛋白酶切割等这些囊泡会被运送到特收来自内质网的囊泡；这些修饰对蛋白质的结定的目的地，如细胞膜、成熟面朝向细胞膜，负构、功能和定位至关重溶酶体或细胞外这一责将加工好的物质运送要高尔基体就像一个过程确保了蛋白质被准到目的地精密的加工厂，对产品确送达到需要它们的地进行精细的处理方细胞器溶酶体细胞消化系统溶酶体是细胞内的消化系统，负责分解废物和回收物质酶含量丰富含有多种水解酶，能分解蛋白质、脂质、核酸和多糖防御功能参与消化入侵细胞的病原体，如细菌和病毒溶酶体是一种膜包围的球形细胞器，内含多种水解酶，值在的酸性环境中溶酶体的膜特别坚固，可防止酸性水解酶泄漏到细胞pH

4.5-

5.0质中损伤其他细胞结构溶酶体在白细胞中特别丰富，有助于免疫细胞消化被吞噬的病原体溶酶体的功能异常与多种疾病相关，如溶酶体贮积症，这类疾病是由于特定水解酶缺乏，导致某些物质在溶酶体中积累而引起的了解溶酶体功能对理解细胞代谢和疾病机制具有重要意义溶酶体重要性细胞自噬免疫防御在细胞营养不足时，溶酶体可溶酶体在免疫系统中扮演重要以通过自噬过程消化细胞自身角色当巨噬细胞吞噬病原体的部分组分，如损伤的细胞器，时，溶酶体会与含有病原体的以提供能量和原料自噬是细吞噬泡融合，释放水解酶消化胞的一种自我更新机制，对维病原体这一过程是机体抵抗持细胞健康至关重要科学研感染的重要机制某些病原体究显示，自噬功能障碍与多种已进化出逃避溶酶体消化的策疾病相关，如神经退行性疾病略，如结核分枝杆菌和某些癌症组织修复与重塑在组织发育和修复过程中，溶酶体参与细胞外基质的重塑它们分泌特定酶类到细胞外，帮助分解和重组组织结构这一过程在胚胎发育、伤口愈合和骨组织更新等生理过程中尤为重要细胞核基本结构核膜核质核膜是由内外两层膜组成的结构，包围整个核质是充满在核膜内的半流体物质，主要由细胞核核膜上有许多小孔，称为核孔复合核基质、染色质和核仁组成核基质是一种体，控制物质进出细胞核核膜将遗传物质纤维蛋白网络，为核内结构提供支持核质与细胞质分隔开，保护并调控基因表达中含有多种蛋白质和，参与复制、DNA RNADNA转录和加工等过程RNA核仁染色质核仁是细胞核内一个或多个深染的区域，主染色质是由和蛋白质组成的复合物，是DNA要由和蛋白质组成它是核糖体合成的遗传信息的载体在细胞分裂前，染色质会RNA3场所，负责合成核糖体并将其与蛋白质凝聚形成可见的染色体人类细胞含有条RNA46组装成核糖体亚基核仁的大小和数量反映染色体，包含约亿个碱基对，编码约30DNA了细胞蛋白质合成活动的强度个基因25000细胞核的功能遗传信息存储基因表达调控细胞核是遗传信息的主要储存场细胞核控制着基因表达的过程，所，包含了生物体发育和功能所决定哪些基因在何时、何地被激需的几乎所有基因分子以活或抑制这种精确调控使得不DNA染色质的形式存在于细胞核中，同类型的细胞，尽管含有相同的高度压缩但又有序排列，确保了，却能表现出不同的结构和DNA遗传信息的安全存储和准确传递功能，从而形成多细胞生物的各种组织和器官细胞活动指挥细胞核是细胞的指挥中心，通过调控基因表达来控制细胞的生长、发育、分化和代谢等各种活动细胞核还参与复制和细胞分裂的调控，确保DNA遗传物质的准确复制和均等分配染色质与染色体染色质染色体染色质是细胞核中和蛋白质的复合物，是遗传物质的载体染色体是细胞分裂前染色质高度凝聚形成的结构在这种状态下，DNA在非分裂期的细胞中，染色质以松散的形式存在，便于进行分子以系统的方式紧密包装，使得原本长达几厘米的DNA DNA DNA复制和基因表达链被压缩成几微米长的染色体，便于在细胞分裂时均等分配给子细胞染色质有两种基本状态常染色质和异染色质常染色质染色较浅，基因活性高；异染色质染色较深，基因活性低染色质的结人类体细胞含有条染色体，对，包括对常染色体和对4623221构和功能受到表观遗传修饰的调控，如甲基化和组蛋白修饰性染色体每条染色体都有特定的大小、形状和基因组成染色DNA体异常，如数目或结构变异，常导致遗传疾病，如唐氏综合征（三体）21核仁功能核糖体合成工厂核仁是细胞核内一个或多个浓缩区域，是核糖体合成的主要场所核仁中含有编码核糖体的基因，这些基因被大量转录，产生前体核糖体这些RNA RNA经过加工后，与蛋白质组装成核糖体亚基，然后通过核孔复合体运输到细RNA胞质生长指标核仁的大小和数量常反映细胞蛋白质合成活动的强度生长旺盛、蛋白质合成活跃的细胞，如胚胎细胞和癌细胞，通常有较大或较多的核仁相反，静止期或分化终末期的细胞，其核仁往往较小或数量减少细胞周期相关核仁在细胞周期中经历显著变化在细胞分裂前期，随着染色质的凝聚，核仁逐渐解体；在分裂后期，当染色质重新扩散时，核仁又在含有核仁组织区的染色体周围重新形成这一周期性变化与细胞分裂过程紧密协调液泡与细胞质基质植物细胞大液泡动物细胞小液泡细胞质基质成熟的植物细胞通常有一个占据细胞体积与植物细胞不同，动物细胞通常含有多个细胞质基质是细胞质中不包括细胞器的部大部分的中央液泡这个大液泡充满细胞小液泡这些液泡功能多样，如食物液泡分，是一种复杂的胶体系统它含有大量液，主要由水和溶解的物质组成，如糖类、用于消化摄入的物质，收缩液泡用于排出水分、蛋白质、氨基酸、糖类、脂质和各无机盐、有机酸和色素等植物液泡的主多余的水和废物，储存液泡用于存放特定种离子细胞质基质是多种代谢反应的场要功能包括维持细胞膨压、储存养料和废物质如脂质或色素动物细胞液泡在胞吞所，如糖酵解它还含有细胞骨架，为细物、调节细胞值等和胞吐过程中起重要作用胞提供支撑和形态维持pH细胞骨架简介微管微丝中间纤维微管是由管状蛋白二聚体组成的中空管微丝是由肌动蛋白分子组成的双股螺旋中间纤维是由多种蛋白质组成的坚韧结状结构，直径约纳米它们从细胞结构，直径约纳米，是三种细胞骨架构，直径约纳米，较微管细而较微25710中心向四周辐射，形成支撑网络微管元件中最细的微丝主要分布在细胞皮丝粗它们为细胞提供机械强度和稳定主要功能包括维持细胞形态、参与细胞层，负责细胞形态变化、细胞运动和胞性，特别是在承受拉伸力时不同类型内物质运输和形成纺锤体参与细胞分裂质流动在肌肉细胞中，微丝与肌球蛋的细胞含有不同的中间纤维，如上皮细某些药物如秋水仙素能干扰微管组装，白相互作用产生收缩力，是肌肉收缩的胞含角蛋白纤维，神经细胞含神经纤维用于治疗某些疾病基础动物细胞结构图解植物细胞结构图解植物特有结构共有结构植物细胞具有几个动物细胞所没有的特殊结与动物细胞相同，植物细胞也有细胞膜、细构细胞壁、大中央液泡和叶绿体细胞壁胞核、线粒体、内质网、高尔基体等结构主要由纤维素组成，提供支持和保护；大中细胞膜控制物质进出；细胞核储存遗传信息；央液泡占据细胞大部分体积，维持细胞膨压；线粒体产生能量；内质网和高尔基体参与蛋叶绿体是光合作用的场所，含有叶绿素白质合成和运输结构协作观察方法4植物细胞各结构之间紧密协作，共同完成复观察植物细胞通常使用洋葱表皮、叶片等材杂的生理功能例如，叶绿体通过光合作用料制作临时装片在光学显微镜下，可以清产生葡萄糖，这些葡萄糖可以被线粒体用于楚观察到细胞壁、细胞核和叶绿体等结构呼吸作用产生能量，也可以被转化为淀粉储染色技术可以增强某些结构的可见性存在细胞中相同点与差异点对比比较项目植物细胞动物细胞细胞膜存在存在细胞壁存在（纤维素）不存在细胞核通常一个通常一个线粒体存在（数量较少）存在（数量较多）叶绿体存在不存在中央液泡一个大液泡多个小液泡中心体大多数不存在存在形状规则（多边形）不规则（多变）能量来源光合作用和呼吸作用仅呼吸作用储存物质主要为淀粉主要为糖原微观世界细胞实物图展示通过先进的显微技术，我们能够窥探细胞的真实面貌上图展示了各种类型细胞的实际样貌红血细胞呈现典型的双凹圆盘状，这种形状增大了表面积，有利于氧气交换；神经细胞有着复杂的树突和轴突，用于传导神经冲动；叶肉细胞中的叶绿体清晰可见，是光合作用的场所白血细胞展示了其不规则形态和吞噬功能，是免疫系统的重要组成部分；骨细胞则嵌在坚硬的骨质中，通过细胞突起相互连接这些细胞形态的多样性反映了它们功能的特异性，是结构适应功能原理的生动体现细胞结构与功能的关系视觉细胞肌肉细胞免疫细胞视网膜的视杆细胞和视锥细胞骨骼肌细胞中含有大量规则排白细胞表面有各种受体蛋白，含有特殊的光接收膜，排列有列的肌纤维，由肌动蛋白和肌能识别外来抗原它们还具有序的光感色素使其能够接收并球蛋白组成这种特殊结构能可变形的细胞膜和丰富的溶酶转换光信号这种高度特化的够通过滑行机制产生收缩力，体，使其能够吞噬和消化病原膜结构是视觉功能的物质基础实现肌肉收缩功能体，发挥免疫防御功能腺体细胞分泌蛋白的腺体细胞含有发达的粗面内质网和高尔基体，用于合成、加工和分泌蛋白质这种结构特点使其能高效地完成蛋白质分泌功能细胞结构损伤的后果细胞膜损伤细胞膜是细胞的保护屏障，一旦受损，细胞内物质会泄漏，外界有害物质也会进入细胞，导致细胞死亡常见原因包括物理伤害、化学毒素和某些病毒感染肝脏细胞膜损伤会使血清酶升高，是肝功能检查的重要指标线粒体功能障碍线粒体是细胞能量来源，其功能障碍会导致产量减少，细胞能量危机线粒体疾病ATP常累及高能耗组织如脑、心脏和肌肉，表现为多系统功能障碍某些退行性疾病如帕金森病与线粒体功能异常有关细胞核损伤细胞核控制细胞活动，其受损会导致遗传物质变异或功能障碍辐射、化学致突变物和某些病毒可损伤，引起细胞癌变或死亡修复机制的缺陷与多种遗传性疾病DNA DNA和癌症相关溶酶体功能异常溶酶体含有多种水解酶，功能异常会导致某些物质在细胞内堆积溶酶体贮积症是一组由特定水解酶缺乏引起的遗传性疾病，如高雪氏病、法布雷病等，表现为多器官功能障碍细菌与病毒的结构细菌结构病毒结构细菌是原核生物，没有真正的细胞核和细胞器它们的直接病毒是非细胞形态的微生物，只含有一种核酸（或）和DNADNARNA分布在细胞质中，形成拟核区细菌细胞外有坚硬的细胞壁，主蛋白质外壳，有些还有包膜它们不能独立生活，必须在活细胞要成分是肽聚糖，可抵抗溶菌酶内复制病毒没有自己的代谢系统和蛋白质合成系统许多细菌还有鞭毛用于运动，菌毛用于附着，和荚膜用于保护病毒形态多样，如噬菌体呈太空着陆器形，流感病毒呈球形，细菌繁殖快速，通过二分裂方式增殖，一些细菌在不良环境下可烟草花叶病毒呈杆状尽管结构简单，病毒却能控制宿主细胞机形成芽孢，具有很强的抵抗力制为己所用，导致多种疾病，如流感、艾滋病、新冠肺炎等原核细胞与真核细胞比较特征原核细胞真核细胞代表生物细菌，蓝藻动物，植物，真菌细胞核无真正细胞核，在有核膜包围的真细胞核DNA核区染色体通常单个环状多个线状染色体DNA细胞器无膜包围的细胞器有多种膜包围的细胞器细胞大小通常微米通常微米1-1010-100细胞壁肽聚糖（革兰氏阳性阴植物纤维素；真菌/性不同）几丁质；动物无鞭毛纤毛结构简单复杂（结构）/9+2核糖体型型70S80S细胞模型制作活动设计方案首先，小组讨论并确定要制作的细胞类型（动物细胞或植物细胞）然后查阅资料，明确各种细胞结构的形态、大小和相对位置制作简单草图，标注各部分名称和所需材料设计时要注意比例合适，结构清晰，色彩醒目准备材料收集各种可用材料，如彩色橡皮泥、泡沫球、彩色纸、毛线、细铁丝、透明塑料片、颜料等选择透明塑料容器或气球作为细胞膜或细胞壁准备剪刀、胶水、小刀等工具材料选择应尽量符合各细胞结构的形态特点制作过程按设计方案制作各细胞结构用透明容器表示细胞膜，用泡沫球和彩色橡皮泥塑造细胞核和各种细胞器，用彩色纸和毛线表示内质网和细胞骨架等注意各部分的相对位置和比例制作过程中可随时参考教科书图片进行调整展示讲解完成后的模型要附有标签，清晰标明各部分名称小组成员轮流向全班展示模型，讲解各结构的功能和特点可将制作过程和成品拍照，制作简短视频或演示文稿，分享制作心得和对细胞结构的新理解观察口腔上皮细胞实验观察记录操作步骤观察细胞的形状（通常不规则多边材料准备用清洁牙签轻轻刮擦口腔内壁，将形）、大小、排列方式；识别细胞实验目的所需材料包括光学显微镜、载玻取下的物质涂抹在载玻片中央；滴膜（界限）、细胞质（淡黄色区域）通过显微镜观察人体口腔上皮细胞，片、盖玻片、牙签（清洁）、稀碘加一滴清水混匀，再滴加一滴碘液和细胞核（深染的圆形结构）；记了解其基本形态特征，识别细胞的液（或美蓝溶液）、滴管、清水、染色；小心盖上盖玻片，避免产生录观察结果，绘制细胞结构图，标主要结构，如细胞膜、细胞质和细纸巾确保所有工具清洁，染色剂气泡；将装片放在显微镜下，先用明主要部分；比较不同同学观察到胞核，培养制作临时装片和使用显新鲜有效低倍镜找到细胞，再转换为高倍镜的细胞有何异同微镜的基本技能观察细胞细节代表性细胞观察活动取材制片选取新鲜洋葱，用刀切下一小块小心撕下内表面透明薄膜，用镊子平铺在载玻片上滴加滴清水和稀碘液，轻盖盖玻片，注意避免气泡1-2显微观察将装片放在显微镜下，先用低倍镜找到细胞，调整焦距至清晰，然后转至高倍镜观察细胞结构细节调整光圈和聚光器，获得最佳观察效果结构识别观察细胞的基本形态规则的长方形排列，表面有细胞壁（深染）找到细胞核（深棕色椭圆体）和细胞质（淡黄色区域）大液泡占据细胞中央大部分空间记录分析绘制观察到的细胞结构图，标明细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核和液泡等结构记录细胞的排列方式和大致尺寸分析植物细胞的特征，比较与动物细胞的异同细胞器染色实验实验目的常用染色方法通过选择性染色技术，观察细胞中核染色使用苏木精或龙胆紫，细特定的细胞器结构，了解不同染料胞核呈深蓝色或紫色线粒体染色对细胞不同成分的亲和性，提高显使用杰纳氏染液或罗丹明，线粒体B微观察技能，深入理解细胞的精细呈红色或橙色荧光脂质染色使结构本实验将使用多种染色剂，用苏丹或油红，脂滴呈橙红色III O展示细胞内各种结构的分布和形态活细胞染色使用台盼蓝，死细胞特征呈蓝色而活细胞不染色观察结果通过特异性染色，可清晰观察到各种细胞器核染色后细胞核结构清晰可见，包括染色质和核仁；线粒体染色显示其分布和数量；脂质染色可见细胞内脂滴大小和分布；活性染色可区分活细胞和死细胞，评估细胞活性细胞妆点色彩常用染色剂龙胆紫碘液亚甲蓝（美蓝）龙胆紫是一种碱性染料，能与细胞中带负碘液（碘碘化钾溶液）是常用的染色剂和亚甲蓝是一种常用的碱性染料，能与酸性-电荷的成分结合，特别是核酸它使细胞测试剂它能使细胞中的淀粉显蓝黑色，结构结合它使细胞核和核糖体呈蓝色，核染成深紫色，细胞质呈浅紫色龙胆紫使细胞质呈黄褐色，增强细胞结构的可见而细胞质呈淡蓝色亚甲蓝染色操作简单，常用于革兰氏染色法，区分革兰氏阳性菌度在植物细胞观察中，碘液可使细胞壁、显色快速，适合学校实验使用它还可用和阴性菌，是微生物学中的重要染色剂细胞核和细胞质的界限更加清晰，便于区于活细胞染色，毒性相对较低，对细胞的在学校实验中，它也用于观察口腔上皮细分和识别不同结构损伤小胞实际应用医疗与细胞学临床诊断干细胞治疗细胞学检查是现代医学诊断的干细胞具有分化为多种细胞类重要手段通过对患者的组织型的能力，是再生医学的重要或体液样本进行细胞学分析，研究对象目前，造血干细胞医生可以诊断多种疾病例如，移植已广泛用于治疗白血病和宫颈涂片可早期发现宫颈癌，某些遗传性疾病科学家正在痰液细胞学检查可诊断肺癌，研究使用干细胞治疗帕金森病、骨髓穿刺可诊断白血病等血液糖尿病、脊髓损伤等疾病的可系统疾病能性病理分析病理学家通过观察细胞形态变化来诊断疾病癌细胞通常表现为核大、核仁明显、核质比例增高等特征某些病毒感染会导致细胞出现特征性包涵体通过免疫组织化学和分子病理技术，可进一步确定细胞的具体类型和病变性质前沿科技细胞工程简介基因编辑技术细胞重编程等基因编辑技术允许科学CRISPR-Cas9科学家可将成熟细胞重编程为诱导多能家精确修改细胞这项革命性技术DNA干细胞，这些细胞可分化为几乎iPSCs已用于纠正致病基因突变，创建疾病模任何细胞类型这一技术为个性化医疗型和开发新疗法科学家正探索治疗镰和疾病建模提供了新可能，避免了胚胎状细胞贫血、囊性纤维化等遗传疾病的干细胞的伦理争议可能性组织工程免疫细胞治疗结合细胞培养和生物材料，科学家可以4细胞疗法通过基因工程改造患者CAR-T构建人工组织和器官目前已成功创建3自身细胞识别并攻击癌细胞这种细胞T皮肤、软骨和小型器官样结构（类器治疗已获批用于治疗某些白血病和淋巴官）这些技术有望解决器官移植短缺瘤，显示出令人振奋的临床效果问题，并用于药物测试生活中的细胞科技食品发酵工业生产环境保护酵母菌是单细胞真菌，在面包、啤酒和葡工业微生物学利用细菌和真菌细胞生产多特定微生物细胞能分解污染物，在污水处萄酒制作中扮演重要角色酵母细胞通过种有用物质例如，基因工程大肠杆菌生理和生物修复中发挥重要作用活性污泥无氧呼吸产生二氧化碳和乙醇，使面团膨产胰岛素，青霉菌生产抗生素，酵母菌生法利用需氧微生物分解有机污染物；某些胀，饮料发酵乳酸菌则用于酸奶、奶酪产生物乙醇了解细胞结构和功能对优化细菌能降解石油污染；还有微生物可用于和泡菜等发酵食品的制作，这些微生物的这些生产过程至关重要，科学家通过调控处理重金属污染这些应用都基于对微生细胞结构和代谢特点决定了它们在食品加细胞代谢途径来提高产量和降低成本物细胞特性的深入理解工中的应用科学创新与细胞研究破解细胞奥秘的诺贝尔奖细胞研究成果屡获诺贝尔奖，展示其科学重要性显微技术革命2从光学显微镜到超分辨率显微技术的飞跃发展细胞与分子生物学3双螺旋结构发现到基因组测序的伟大进展DNA细胞研究的重大突破多次获得诺贝尔奖认可，如年大隅良典因发现自噬机制获奖，年山中伸弥因发明诱导多能干细胞获奖，年201620122010罗伯特爱德华兹因体外受精技术获奖这些成就不仅推动了科学发展，也直接改善了人类健康和生活质量·细胞研究的进步离不开技术创新从世纪显微镜的发明，到现代电子显微镜、共聚焦显微镜和超分辨率显微技术，科学家能够以越来越高的分17辨率观察细胞结构同时，分子生物学技术如、基因测序和基因编辑等，使科学家能从分子水平理解和操控细胞功能PCR知识小结细胞学历史细胞概念由罗伯特胡克于年首次提出，之后施莱登和施旺建立了细胞学说，魏尔·1665啸提出细胞来源于细胞原理现代细胞理论认为所有生物由细胞组成，细胞是生命的基本单位，所有细胞来源于已存在的细胞细胞基本结构真核细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成细胞膜是选择性半透膜，控制物质进出；细胞质包含各种细胞器；细胞核储存遗传信息并控制细胞活动植物细胞特有细胞壁、叶绿体和大中央液泡，动物细胞则有中心体细胞器功能线粒体是细胞的能量工厂，通过有氧呼吸产生；叶绿体进行光合作用；内质网参ATP与蛋白质和脂质合成；高尔基体加工、分类和运输蛋白质；溶酶体参与细胞消化；核糖体是蛋白质合成场所各细胞器协同工作，维持细胞正常功能细胞学应用细胞研究成果广泛应用于医学诊断、药物开发、基因治疗、干细胞研究、食品工业和环境保护等领域细胞工程技术如基因编辑、细胞重编程和组织工程，正在改变医学实践和生物技术产业，展现出广阔的应用前景课堂练习题型练习题目答案判断题细胞膜是由蛋白质和脂质构成的双√分子层结构判断题植物细胞和动物细胞都有叶绿体×判断题细胞核是细胞的控制中心√选择题下列细胞器中，被称为能量工厂A的是线粒体叶绿体内质网A.B.C.高尔基体D.选择题植物细胞特有的结构是细胞膜A.C细胞核细胞壁线粒体B.C.D.选择题下列关于细胞学说的叙述，错误的C是所有生物都由细胞组成细A.B.胞是生命的基本单位所有细胞都C.有细胞核所有细胞都来源于已存D.在的细胞填空题光合作用的主要场所是叶绿体_______填空题细胞膜的主要成分是和磷脂蛋白质______________交流与思考深度思考问题小组探究活动联系生活实际细胞结构与功能如何相互适应？比如，设计小组探究活动，如比较不同植物讨论细胞学知识在日常生活中的应用，为什么高代谢活性的细胞常有更多线叶片细胞中叶绿体的数量和分布；研如食品保鲜原理与细胞膜功能的关系；粒体？细胞膜的流动性对细胞功能有究不同浓度溶液对细胞形态的影响；植物生长与细胞分裂的联系；某些疾何意义？不同类型细胞的形态差异如探讨环境因素如温度对细胞活性的影病与细胞结构异常的关联鼓励学生何反映其功能特点？这些问题引导学响鼓励学生提出假设，设计实验，收集相关例子，理解生物学知识的实生思考结构与功能的关系记录数据并分析结果际意义。