分离人工的增加细胞外液中钠离子浓度器时为什么等渗溶液中不能加重金属元素

高中生物的教案(精选13篇)

  作为一位杰出的老师,可能需要进行教案编写工作,借助教案可以提高教学质量,收到预期的教学效果。那么写教案需要注意哪些问题呢?下面是小编整理的高中生物的教案,希望对大家有所帮助。

  高中生物的教案 篇1

  1.运用结构与功能观,认识糖类的种类和功能。

  2.运用辩证思维,正确看待糖类的功能。

  3.能够根据糖类的种类和功能,提出有价值的问题。

  4.能为合理膳食,提出建议。

  重点:糖类的种类和功能。

  难点:糖类的功能。

  创设情境导入。教师提问:不吃早饭,容易得低血糖,怎么缓解低血糖呢?

  (口服或注射葡萄糖。)

  追问激疑:葡萄糖是糖类的一种,糖类究竟具有哪些种类和功能呢?

  导入课题――《细胞中的糖类》。

  1.糖类的元素组成

  教师提问:糖类经常被称为“碳水化合物”,大家能说一下糖类的元素组成是什么吗?

  2.糖类的种类和功能

  教师提问:生活中能接触到的糖类有哪些?

  (葡萄糖、蔗糖、淀粉。)

  教师讲解:这些糖类有的是单糖、有的是二糖、有的是多糖。

  组织学生阅读教材上的单糖的相关知识。教师提问:什么是单糖?常见的单糖有哪些?

  (不能水解的糖类就是单糖。常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。)

  教师追问:葡萄糖的化学式如何书写?为什么常被形容为“生命的燃料”?

  (C6H12O6;葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质。)

  教师提问:由两分子单糖脱水缩合而成的糖叫二糖,而二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收,生活中常见的二糖有哪些?化学式如何书写?

  (大多数水果和蔬菜含有蔗糖;发芽的小麦等谷粒中含有麦芽糖;C12H22O11)

  教师补充:人和动物乳汁中有含量丰富的乳糖,也属于二糖。

  教师提问:生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在,构成多糖的基本单位都是葡萄糖分子。多糖的化学式如何书写?有哪些种类?

  组织学生以前后四人为一小组讨论常见的多糖在生物体中的分布位置及作用。

  (淀粉是植物体内的储能物质,玉米、小麦、水稻的种子中含有丰富的淀粉,还大量存在于马铃薯等植物变态的茎或根以及一些植物的果实中;糖原是人和动物细胞的储能物质,主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中,人和动物血液中葡萄糖低于正常含量时,糖原便分解产生葡萄糖及时补充;纤维素是植物细胞壁的组成成分,还可组成植物茎秆和枝叶中的纤维。)

  组织学生思考哪些单糖、二糖和多糖是植物或动物特有的。

  (动物特有:半乳糖、乳糖、糖原;植物特有:果糖、蔗糖、淀粉、纤维素。)

  师生共同总结本节课所学内容。

  课下思考二糖水解后的单糖种类是否一致。

  高中生物的教案 篇2

  说出线粒体的结构和功能

  说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。(理解)

  说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用。(理解)

  设计实验,探究酵母菌细胞呼吸方式的探究。

  有氧呼吸的过程及原理(重点);

  细胞呼吸的原理和本质,探究酵母菌的呼吸方式(难点)

  知道两个小组学生分工完成探究酵母菌细胞的呼吸方式。

  回顾atp的生理功能,糖类、脂肪被细胞分解后把能量储存在atp的高能磷酸键中。提出问题:有机物进入细胞后以什么方式分解的呢?在体外,有机物与氧气发生燃烧反应,放出大量能量。而生物学家发现,有机物在细胞内也是通过复杂的氧化反映产生能量的。

  引出细胞呼吸的概念

  回顾旧知识,受教师的问题所引导,进入新课。

  (二)探究酵母菌细胞呼吸的方式

  对引导其他学生对参加实验的学生进行提问,并进行归纳。(问题如:为什么选用酵母菌作为实验材料,而不选用小白鼠等;naoh溶液的作用是什么)

  总结出结论:细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。引导学生说出酵母菌的有氧呼吸产生co2;无氧呼吸产生酒精和co2

  对实验的设计、结果进行交流和表达,并回答老师和其他学生提出的问题

  提出问题:在学习细胞器的内容中,和细胞有氧呼吸有关的细胞器是什么?阐明有氧呼吸的主要场所是线粒体。用幻灯片展示线粒体的结构,指导学生进行观察和表述,以问题作为引导:

  1、线粒体是由多少层膜组成;

  2、外膜和内膜在形态上有什么区别,内膜的特点如何与线粒体的功能相适应;

  3、内膜和基质上有什么物质。

  以幻灯片为辅助,讲授有氧呼吸的三个阶段。注意整理三个阶段发生的场所、能量的变化、产物。

  提出问题:有氧呼吸与有机物在体外燃烧放能过程比较,有什么区别呢?

  简单介绍有氧呼吸能量的转化效率,可以让学生来计算。一般内燃机的效率为25%左右,而生物有氧呼吸的能量效率为40%左右,其余60%左右转变为热能。

  回答问题(线粒体)

  观察线粒体的结构,并回答相关问题,并把多个问题的答案进行整合,得出线粒体适应有氧呼吸功能的结构。

  学生阅读相关内容,填写表格,并进行分组讨论后,分别讲述有氧呼吸三个阶段。

  分析有机物产伤的热能的生理意义。

  (四)第一课时小结及练习

  用幻灯片展示半成品的概念图,指导学生完成

  小组讨论,完成概念图

  提出问题:人体所有的细胞任何时候都在进行有氧呼吸吗?师生共同列举一些无氧呼吸的例子(如马铃薯块茎,水稻的根、蛔虫、骨骼肌细胞在缺氧的情况下等无氧呼吸的场所、过程、产物、能量的变化。

  以乳酸、酒为例子,讲授发酵的概念。

  通过用图表比较有氧呼吸和无氧呼吸两者的区别,指导学生概括无氧呼吸的概念,举出生活中遇到的无氧呼吸的例子。

  高中生物的教案 篇3

  1、了解真核细胞增殖的方式及意义。

  2、理解细胞周期的概念。

  3、准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征。了解动、植物细胞有丝分裂过程的异同。

  4、掌握有丝分裂的过程、特征和意义。尤其是dna和染色体的规律性变化。

  1、学习用曲线图描述dna和染色体数量的变化规律

  2、通过学习有丝分裂过程培养学生分析图像、解读图像的能力。

  3、通过实验培养学生制作临时装片的技能,培养学生的观察、分析能力以及识图和绘图能力。

  1、通过对细胞周期以及有丝分裂过程中dna和染色体的规律性变化的学习,培养学生树立唯物主义的世界观。使学生对生命的运动性、对事物发展变化过程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识。

  2、通过对实验思路的分析和对实验现象的观察培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学工作作风。

  细胞都是通过细胞分裂产生的,细胞分裂是生物体生长、发育和生殖的基础。在细胞的生命周期中,一个新形成的细胞要经历生长、分化以及衰老和死亡的过程;其中也有些细胞始终保持分裂增生能力,不发生细胞的分化过程。在细胞增殖这一部分中,有丝分裂是教学重点也是教学难点。

  细胞分裂的三种方式是真核生物细胞增殖的方式。原核生物没有细胞核,因此不可能象真核细胞那样进行无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。

  细胞分裂的三种方式中,有丝分裂是最主要、同时也是最重要的方式。多细胞生物的生长发育过程中,体细胞的增多就是通过有丝分裂实现的。无论是单细胞真核生物还是多细胞生物他们各种形式的无性生殖也是通过有丝分裂完成的。这将在第五章“生物的生殖和发育”中再进一步阐述。有丝分裂还是学习减数分裂的基础,而减数分裂知识又是学习遗传变异规律的基础。由此可见有丝分裂是非常重要的基础知识。因此在教学过程中一定要讲透,要让学生真正掌握有关知识。可以通过不同方式;从不同的角度进行分析,要充分调动学生参与整个学习过程。通过学习使学生了解到认识和分析一个生命现象可以有多种不同的方法――除了一般的文字描述外,还可以用图形描述特点;用图解和表格突出重点;用曲线描述量的变化规律和趋势;通过实验观察、验证生物学知识等……。使学生在掌握知识的同时了解一些常用的生命科学研究的基本方法。

  高中生物的教案 篇4

  学生在第一章学习了高倍镜的使用及本章第一节的有关细胞膜的知识以后,再进行本节内容的学习,就有了良好的基础。由于学生的实际操作水平还是比较低,线粒体较小,在高倍镜下,在短时间内学生可能较难观察到,所以教师要准备好示范镜。

  ①举例说出几种细胞器的结构和功能。

  ②制作临时装片,使用高倍显微镜观测叶绿体和线粒体。

  ③简述细胞膜系统的结构和功能。

  ④讨论细胞中结构与功能的统一、部分与整体的统一。

  通过制作临时装片,使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的形态和分布。巩固高倍镜的使用方法和临时装片的制作方法,能在观察实验中发现问题和提出问题,接受科学方法的训练,培养学生动手能力以及加强学生对细胞微观结构的认识。

  通过学习建立细胞器的结构和功能相适应的观点、部分与整体统一的观点,有利于对学生进行辩证唯物主义的教育

  【教学重点和难点】

  ①引导学生主动探究细胞中的几种主要细胞器的结构和功能;

  ②细胞膜系统的结构和功能。

  ①细胞器之间的协调配合;

  ②制造人的口腔上皮细胞的临时装片,使用高倍显微镜观察线粒体。

  【教学方法和手段】

  利用自制的多媒体课件,创设形象生动的教学氛围,同时应用实验探究法、讲述法、谈话法、比较法、指导读书法等,引导学生思考一系列问题,使他们积极主动参与到教学中,在获取知识的同时,培养学生动手、观察、比较和总结的能力。

  1、准备20台显微镜,载玻片,盖玻片,滴管,镊子,消毒牙签,新鲜黑藻叶,1%的詹那绿染液。

  2、课件制作:制作线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体,动植物细胞的亚显微结构模式图等的幻灯片。

  根据教材的重难点、学生的实际情况以及多媒体课件传递信息量有限制的特点,这部分内容我安排2个课时。第一课时学习细胞器之间的分工及使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。第二课时学习细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统。这里主要说明第一课时的教学方法和教学过程。

  (1)放映一张某玩具厂忙碌的车间的动画片。

  ①一件优质的产品是如何通过个车间和部门之间的配合产生出来的?

  ②细胞内也存在类似工厂的各种车间吗?

  ③细胞内的各种“车间”是怎么样的?

  (2)总结:细胞在生命活动中发生着物质和能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”,这些车间都有一定的结构如线粒体、叶绿体等,它们统称为细胞器。

  ②结合生活经验,以及对细胞的观察,展开讨论。

  ③学生倾听,并参与交流。

  ①创设问题情景,引出新课;

  ②通过类比,学生能更形象地认识细胞内的各个“车间”──细胞器。

  (1)教师先引导学生制作黑藻叶片细胞及人口腔上皮细胞临时装片,并用显微镜观察黑藻叶片细胞和人口腔上皮细胞,记载和描述观察现象,然后依次讨论与交流:

  针对该试验提出如下问题:

  ①描述观察到的黑藻细胞的叶绿体分布和形态。

  ②植物的叶子为什么是绿色?

  ③描述观察到的口腔上皮细胞的线粒体分布和形态。

  (2)总结:在显微镜下叶绿体散布于细胞质中,呈绿色的、扁平的椭球形或球形。正是由于植物叶肉细胞中有大量叶绿体,所以植物的叶子是绿色的。可以看到被詹那绿染成蓝绿色的线粒体均匀的分布在细胞质中,线粒体形态多样,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。

  ①学生动手制作临时装片并用显微镜观察;

  ②记载和描述观察现象;

  ③展开组内讨论和小组间交流等活动;

  ④倾听总结,并参与交流。

  ①学生对微小的细胞总有一种神秘感,通过亲自观察细胞来解决自身的疑惑对学生来说是很有诱惑力的,这样能够使学生产生积极参与探究的学习兴趣和激情;

  ②训练了学生制做临时装片和使用显微镜观察的能力;

  ③知道叶绿体和线粒体在细胞内的分布和形态;

  ④对微观世界的细胞有了初步的认识。

  高中生物的教案 篇5

  1.描述内环境的组成和理化性质。

  2.说明内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

  3.尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。

  二、教学重点和难点

  (1)内环境的组成和理化性质。

  (2)内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

  (1)内环境的理化性质。

  (2)内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

  〖章引入让学生阅读章引言并体会内环境的重要性。

  〔板书〕第1节 细胞生活的环境

  〔节引入〕以“问题探讨”引入,学生思考并回答。

  1.图1中是人体血液中的血细胞,包括红细胞、白细胞等;图2中是单细胞动物草履虫。

  2.血细胞生活在血浆中。草履虫直接生活在外界水环境中。两者生活环境的相似之处是:都是液体环境;不同之处是:血细胞生活在体内的血浆中,并不直接与外界环境进行物质交换,而草履虫直接生活在外界环境中;与外界环境相比,血浆的理化性质更为稳定,如温度基本恒定等。

  〔问题〕以“本节聚焦”再次引起学生的思考。

  一、体细胞生在细胞外液

  体液――不论男性还是女性,体内都含大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。

  (存在于细胞内,约占2/3)

  (存在于细胞外,约占1/3) 淋巴等

  〔思考与讨论〕学生讨论后回答,师提示。

  1.细胞外液是指存在于细胞外的体液,包括血浆、组织液和淋巴等。血细胞直接生活在血浆中,体内绝大多数细胞直接生活在组织液中,大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。由此可见,细胞外液是体内细胞直接生活的环境。

  2.相同点:它们都属于细胞外液,共同构成人体内环境,基本化学组成相同。

  (1)在人体内存在的部位不同:血浆位于血管内,组织液分布于组织细胞之间,淋巴分布于淋巴管中;

  (2)生活于其中的细胞种类不同:存在于组织液中的是体内各组织细胞,存在于血浆中的是各种血细胞,存在于淋巴中的是淋巴细胞等;

  (3)所含的化学成分有差异,如血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质很少。

  3.提示:当血浆流经毛细血管时,水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出,进入组织细胞间隙而成为组织液,绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。它们之间的关系如图1-2所示。由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。

  〔板书〕2.内环境――有细胞外液构成的液体环境叫做内环境。

  二、细胞外液的成分

  〔资料分析〕有学生分析并回答,老师提示。

  1.提示:表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子(如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、HPO42-、SO42-、HCO3-)等,有机物包括糖类(如葡萄糖)、蛋白质(如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等)、脂质(如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。

  2.还含有气体分子(主要是氧气和二氧化碳)、调节生命活动的各种激素、其他有机物(如维生素)等。

  3.Na+、Cl-含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。

  4.维持血浆的酸碱平衡。

  5.提示:如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后,分解为葡萄糖,经小肠绒毛吸收后进入血液,通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能,最终生成二氧化碳和水,并排入内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺,通过呼吸系统排出体外,而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。(其他合理答案也可)。

  三、细胞外液的渗透压和酸碱度

  提示:哺乳动物的生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液,这样的溶液所提供的渗透压与血浆等细胞外液的渗透压相同,所以是血浆的等渗溶液。如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%,则会造成组织细胞吸水或失水。

  四、内环境是细胞与外环境进行物质交换的媒介

  〔思考与讨论〕学生讨论后回答,师提示。

  1.提示:Na+和Cl-等直接来自于食物,不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质,必须经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中,经血液循环运输到全身各处的毛细血管中,再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。

  2.提示:细胞代谢产生的CO2与H2O结合,在碳酸酐酶作用下,发生下列反应:

  HCO3-通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液,即组织液、血浆或淋巴中。主要与呼吸系统有关。

  3.提示:人体具有体温调节机制以保持细胞外液温度的恒定。详细内容可参考教材第2章关于人体体温调节的内容。参与体温调节的器官和系统有皮肤、肝脏、骨骼肌、神经系统、内分泌系统、呼吸系统等。

  4.提示:体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液,泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出,其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如,血浆中的尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血管,由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压,CO2就从血液中向肺泡扩散,再通过呼气运动将其排出体外。

  5.毛细血管壁细胞的直接生活环境是血浆和组织液,毛细淋巴管壁细胞的直接生活环境是淋巴和组织液。

  高中生物的教案 篇6

  1、说明抗生素在控制感染性疾病等方面所起的重要作用。

  2、简述常用抗生素的作用机制。

  3、列举生活中不合理使用抗生素的实例,讨论、分析滥用抗生素的危害。

  4、认同应合理使用抗生素。

  过程与方法方面:本节课主要采取学生通过小组合作探究的方法,并通过浏览网站资料来了解当前人们在生活中滥用抗生素的一些做法,展开激烈的讨论。了解抗生素的史话以及作用机理。在小组合作探究中理解科学、技术、社会三者的关系。培养学生的合作探究精神,和自我学习、搜集信息和处理信息的能力。

  情感态度、价值观方面:培养学生关爱社会,关爱人们健康。培养他们社会责任感。

  1、生活中滥用抗生素的实例及滥用抗生素的危害。

  2、合理使用抗生素。

  滥用抗生素的实例及滥用抗生素的危害。

  讲授法和学生合作学习相结合

  导入新课)师:教师和学生一起探讨日常生活中滥用抗生素的实例和危害。

  学生:分组探讨、交流日常生活中人们对抗生素素用法的认识。每位学生提出自己对抗生素的使用的做法。

  教师:用课件展示生活中滥用抗生素的一些做法。

  学生活动)学生分组个讨论。

  教师:展示电视广告中一些关于抗生素药物的一些内容,学生讨论。

  课件展示:某同学患感冒后,打点滴。第一次,用的青霉素,第二次,还是用的青霉素但用量比第一次的量比第一次多,他本人认为多了好得快。以此实例,学生展开激烈的讨论。

  学生分组探究学习结束后,进行交流。解答以下问题并展示:

  1)青霉素的分子式

  学生通过看课本,熟练掌握青霉素的分子是的具体写法。

  2)抗生素的作用机制:<学生看课本讨论)

  抗生素主要是通过干扰细菌等病原微生物的代谢过程而影响其结构和生理功能,从而达到抑制和杀灭他们的目的。

  2、合理使用抗生素

  1)学生讨论细菌产生抗药性的示意图,并提出自己的认识和观点。

  2)对教材中的资料进行分析,不合理使用抗生素的实例

  3、对如何保健,少用药。或不用药展开讨论。

  4、日常生活中,如何使用抗生素,通过本节课的探讨,学生浅谈一些自己的体会。

  高中生物的教案 篇7

  学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的有机化学知识这是本节教学内容的最大瓶颈,而氨基酸的结构和蛋白质的形成又属于微观知识,比较抽象,十分枯燥,所以教学时应注意联系学生的生活经验,运用动画、故事、游戏和形象的比喻,不仅增加学生对微观内容的感性认识,使学生在主动获取知识的过程中完成重点、难点知识的学习,提高思维能力,形成相应的观点。并且还激发了学生的学习兴趣。

  (1)说明氨基酸的结构特点。

  (2)理解氨基酸形成蛋白质的过程。

  (3)概述蛋白质的结构和功能。

  2、情感、态度和价值观

  认同蛋白质是生命活动的主要承担者,树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观点。

  (1)通过自主对比观察几种氨基酸的结构,思考讨论后得出氨基酸的结构通式,培养观察分析能力。

  (2)通过图文结合的形式,让学生在获取形象的、信息内容的同时,培养分析和处理信息的能力

  (1)蛋白质的功能。

  (2)氨基酸的结构及其形成蛋白质的过程。

  (1)氨基酸形成蛋白质的过程。

  (2)蛋白质的结构多样性的原因。

  四、教法学法及媒体选择

  1、教法及媒体选择

  根据新课程理念,针对本节内容,我主要采取探究式教学与多媒体辅助教学相结合的方法。在教学过程中,利用动画和图片创设情境,层层递进,解决教学难点。

  教学是教师与学生交流的过程,选择良好的学法关键在于找到教法与学法的结合点,实现教、学的统一。与探究式教学法相对应,我通过组织学生观察、讨论,使他们能用观察法、分析法、比较推理法得出结论,进行探究性学习,培养学生的自学能力、观察能力和创造思维能力,让学生能由宏观进入微观再回到宏观,形成由感性认识上升到理性认识的过程。

  播放电影《蜘蛛侠》的片段,

  电影中的主人公是谁?他最有力的武器是什么?

  ⑴黑寡妇蜘蛛的图片,黑寡妇蜘蛛因为它蛛丝中的“蛛丝蛋白”,使得他的蛛丝的强度异常的高。

  这是什么生物?为什么它们能发出美丽的荧光?

  从这些画面中我们应该不难发现这些神奇的生命现象是由谁来承担的?

  引出今天这节课的主题。

  一些食物(肉、蛋、乳等)

  为什么我们经常说这些食物的营养价值很高?

  蛋白质对人体很重要,那么人体中的蛋白质又能承担怎样的生命活动呢?大家想不想和我一起到人体中去进行一次旅行?

  三维透明人体场景。

  ⑴观看人体骨骼肌的三维动画,并问:构建肌肉的主要结构物质是什么?这又说明蛋白质可以具有怎样的功能?

  ⑵接着让学生观察在人体中可以发生的4个生命活动的场景,并问:在这样的4个场景中分别涉及到了哪些蛋白质?这些蛋白质又各自具有怎样的功能呢?

  蛋白质在生物体中承担的功能多不多?概括出蛋白质的功能,“一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者”。

  结构与功能是相适应的,蛋白质们能够承担如此众多的功能,这是否和他的功能有着某种必然的联系呢?下面就让我们一起去掀开它的神秘面纱吧!研究表明蛋白质的结构是复杂的,可是这种复杂的分子却是由一些结构简单的氨基酸分子作为基本单位所构成。所以认识蛋白质的结构,首先就必须了解氨基酸的结构

  利用比喻,讲述“4个氢兄弟”和“两个强大势力集团”的斗争故事,让学生了解,“化学键”、“羧基”、“氨基”这些基团和它们的一些书写方法,以及是如何由“甲烷”到形成“甘氨酸”这种氨基酸的,为后面认识构成生物体蛋白质、氨基酸的结构,以及氨基酸共同结构特点打下铺垫。

  氨基酸会不会只有甘氨酸一种呢?告诉学生构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种,让我们一起去看一下其它的氨基酸吧!

  比一比这4种氨基酸,从4个“邻居”的角度来看,有几个“邻居”相同?几个“邻居”不同?

  其实其它的氨基酸也都符合这一规律,能否根据这一规律将约20种氨基酸用一个结构通式表示出来?

  邀请两位学生主动到黑板上演板,其他学生尝试在纸上书写。

  请学生评价演板的两位同学尝试写出的氨基酸的结构通式,教师最后总结,并针对错误进行说明。

  ⑴观察结构通式,不同的氨基酸在结构上只是什么不同?那么甘氨酸和丙氨酸的R基是什么?

  ⑵观察结构通式,氨基酸们都拥有哪些相同的元素?那么蛋白质呢?

  ⑶再来观察结构通式,和刚才的4种氨基酸,问道:如果说从氨基和羧基的角度来看这些氨基酸又有哪些共同结构特点。(学生思考同时,引导学生从氨基和羧基的数量;氨基与羧基的连接方式两个方面考虑)

  对氨基酸共同结构特点进行总结,并指出只有同时满足共同结构特点的氨基酸才是构成生物体蛋白质的氨基酸,否则不是。

  现在我们知道了氨基酸的结构,但是由氨基酸作为基本单位又是如何形成蛋白质的呢?指出是“相互连接”。

  请一位同学到前台来,和我做同样的一种姿势伸展双臂,两腿并拢,让学通过今天课的内容进行联想,可以想到什么?问:我和这位同学连接起来时最简单的方式是什么?再问:那么氨基酸在相互连接时是否也有“左右手”,以及“握手”的地方呢?

  创设情景:观看flash动画(蛋白质的形成)

  ⑴描述氨基酸分子间是如何“相互连接”的?

  ⑵有没有“左右手”和“握手的地方”总结出“肽键”

  ⑶虽然和手牵手有相似的地方,但又没有不同的地方?总结出这种“相互连接”称为“脱水缩合”

  ⑷这是不是一种新的分子,指出“二肽”

  ⑸二肽还能继续进行“脱水缩合”吗?

  通过一系列的问题引导学生总结出“三肽”,“多肽”,“肽链”,以及一条“肽链”中“肽键数”,“脱去的水分子数”,和“氨基酸数”之间存在的数量关系。

  氨基酸形成蛋白质大致经过了哪几个阶段?

  展示一些常见蛋白质的结构图片,指出这些蛋白质能形成一定的空间结构并指蛋白质的种类有1010―1012可是构成这些蛋白质的氨基酸只有约20种。

  这些氨基酸怎能形成数量如此多的蛋白质分子呢?

  讲学生分成每6人一组,请其中一组的同学到台上来扮演氨基酸,其它组相互同学讨论,是什么原因导致了蛋白质分子结构的多样性,请2组学生代表发表蛋白质分子多样的原因。

  结构多样性的原因。

  为什么蛋白质能承担如此众多的功能?

  在今天的这节课里,我们不仅获取蛋白质的基础知识,而且大家应该感受到蛋白质对生命的意义:生命世界是丰富多彩,五彩缤纷的,离开了蛋白质,这一切还存在吗?不过蛋白质是生命的主要承担者,可它们是生命活动“操纵者”吗?它们又会是一种怎样的化合物呢?这个问题就留给下节课吧!

  高中生物的教案 篇8

  本节课主要内容包括“染色体结构的交异”“染色体数目的变异”以及实验“低温诱导染色体数目的变化”。染色体结构的变异是需要学生了解的内容,教材通过4个示意图直观形象地说明了染色体结构变异的类型。染色体数目的变异是本节的教学重点,涉及染色体组、二倍体、多倍体、单信体等概念,其中“染色体组”是本节课的核心概念之――。理解这概念,才能正确理解依据染色体效目变异衍生出的单倍体育种技术和多倍体育种技术。

  学习本节之前,学生e经学习了近德尔的豌豆杂交实验(即遗传规律)、减数分裂、DNA的结构与功能以及基因概念和功能的知识。因此,将基因突变基因重组和染色体变异的知识结合,能帮助学生构建更为直观而完整的知识体系,有助于学生对“遗传和变异”整体理解,也可为介绍人类进传病、生物育种及生物进化等知识作铺垫。

  染色体变异发生在细胞分裂过程中,是细胞分裂异常产生的结果,因此细胞分裂是染色体变异的细胞学基础。如果以学生已经掌握的细胞分裂为基础,引导学生进行自主学习,将会大大地降低学习的难度,并能有效帮助学生从已有知识中构建出新的知识,从而激发学生的学习动力。

  二、本节主要的知识点及突破方法

  本节教学内容的难点较集中,如染色体组的概念及数目判断方法,单倍体、二倍体和多倍体之间的关系,多倍体和单倍体育种等方面,突破方法如下

  (1)染色体组概念:以辨图、设问、讨论和复习的方式理解染色体组的概念。染色体组的概念较为复杂,如果直接讲述,学生很难理解其实质。可以从展示男性人体染色体组成自制模型,让学生回顾同源染色体的概念,然后将人类染色体分成两组,让学生观察并讨论两组染色体组异同点等方式人手,设置一系列的问题情境,通过联系以前所学的知识,帮助学生认识染色体组的概念。

  (2)单倍体、二倍体和多倍体概念:通过具体实例概念的辨析和对比,认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系。单倍体的概念是教学中的难点。教师可以采用教材中提供的蜜蜂的实例来分析蚱王、工蜂和雄蜂体内的染色体组数目,提出单倍体的概念,并设置一些问题情境,让学生区分单倍体与一倍体,单倍体、二倍体与多倍体之间的区别和联系。

  (3)单倍体与多倍体育种:用图解、事例和图表的形式引导学生学习多倍体和单倍体育种。二倍体、多倍体和单习是建立在这些概念的基础之上的。单借体具有可比性将多低体和单伤体育种放在一―起来学习,有助于学生对概念的理解。同时,育种的学

  (4)染色体结构变异:以辨图、设问、讨论的方式理解染色体结构变异。

  (5)“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验:学生先进行实验设计,制定实验方案后,第2节课进行实验操作。二、学情分析

  作为高二学生已经学过染色体、同源染色体非同源染色体等概念,为染色体组等新概念的构建奠定了认知基础。前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用、染色体是遗传物质的载体等基础知识,为创设问越情境,新旧知识融会贯通形成完整的认知结构,开展探究性学习提供了可能。大多数学生对学习有精情,但学习的主动性不强,使乏深层次的思考。对基本概念、过程和原理往往一一知半锅,不能灵活远用所学知识。因此,教学中应设置好问题情境,让学生观察动手,思考和讨论,适时引导追时启发和酒时效励由浅人深,构建染色体组等基本概念

  1、说出染色体变异与基因突变、基因重组的区别。

  2、理解染色体组、单倍体、多倍体的概念、内涵和相互之间的关系。

  举例说出单倍体育种、多倍体育种在生产中的应用

  1、体验科学探究过程,培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。

  2、学生在合作的过程中学会与人交流、尊重他人。

  四、教学重点和难点

  重点:说出染色体数目变异

  1、理解染色体组概念

  2、理解二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系

  1、通过多媒体直观了解染色体结构变异的概念、种类。

  2、通过具体事例、概念的辨析和对比,认识染色体结构变异。

  3、以辨图、设问讨论的方式理解染色体结构变异。

  高中生物的教案 篇9

  【知识】:初步了解分子与生物学之间的关系了解中国合成牛胰岛素事件。

  【技能】;培养分析分析资料的能力。

  【情感与态度】:了解中国是首个人工合成有生物活性的有机物的`国家,增强学生的民族自豪感;初步了解分子生物学的成果,帮助学生树立学习的目标;阅读访谈,学习科学家们实事求是、艰苦钻研的精神。

  (一)以概述《细胞与分子》模块作为引入。

  师:比较初中阶段所学习的生物知识特点,大家拿到课本可能会想,初中的时候不是已经学过细胞了吗?为什么高中还要再学呢?初中的生物知识着重让学生了解生物学的大概情况,而且因为学生没有相关的化学知识和足够的空间想象能力,所以很多知识在初中阶段是没有办法说明白的。就拿细胞结构来说吧,初中的时候,老师只能让学生知道动物细胞是由细胞膜、细胞质、细胞核构成,至于细胞为什么是有生命的,细胞是怎么样生活的,都没有办法说得清楚。只有在同学们在初三、高一学习了化学的基础知识后我们才可以对生命进一步的学习。学习科学就是这样,当你掌握的知识越多时候,反而觉得自己不知道的东西就更多。

  这个学期开设的《分子与细胞》模块,将为我们在化学分子的层面上,解释细胞的结构以及生命活动。解答在初中阶段没有办法解开的谜团,也为后面的学习打下基础。

  (二)人工合成牛胰岛素事件以及科学家访谈录

  师:要了解分子与生物学之间的关系,我们先来看一个我们国家在这方面的杰出成果。(展示出我国人工合成牛胰岛素的背景资料)。

  学生阅读背景资料和阅读课文中的访谈录,以问题引导:人工合成牛胰岛素在生物学上有什么重大的意义?从访谈录中,你认为造就了这次成功的因素是什么?阅读完了这些资料,你觉得对于你学习高中生物,在方法上有什么启发呢?

  (三)简单介绍高中生物的教材、学习方法和意义

  1.教材分为必修3个模块、选修3个模块。必修:分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境,简述三者之间知识结构上的关系;必修:高中新教材的特点:需要学生更多的参与到教学活动中来;增加了探究活动(什么是探究活动、探究活动的流程:发现问题,作出假设,设计实验,作出结论)、模型制作等,这些都要求学生全身心地投入到教学活动。

  2.学习生物学的意义:生物学在现代社会中的地位和相关领域的成果,各个学科之间的边界已经模糊,而出现了多学科的交叉;学习生物学不仅仅是知识的互动,更加是能力培养和思维方式不断完善的过程。

  高中生物的教案 篇10

  新课标对光合作用的认识过程从原来的“了解”水平提高到了“说明”水平,教材中本部分内容从回顾科学家对光合作用的探究历程开始,让学生感知他们探索的科学精神和实事求是的科学态度,学习科学探究的一般方法和实验设计的原则,并且得出光合作用的反应式。教材中详细描述了各探究实验的关键环节,对学生的探究思维具有很好的启发性。

  1.知道光合作用被发现的基本过程。

  2.简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所。

  1.重新走进科学家发现光合作用的有关实验,学会运用科学探究的手段发现问题、解决问题,发展科学探究能力。

  2.在实验探究中掌握科学探究的一般原则,重点是对照实验原则和单因子变量原则。

  3.过读书和师生的讨论活动,培养学生自学和主动探索新知识的技能、技巧。

  (三)情感、态度和价值观目标:

  1.体验科学探究历程,体会科学概念是在不断观察、实验、探索和争论中形成。

  2.认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同学科中的有关知识,还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。

  3.学会参与、合作和交流探究的内容和结果。

  4.认识到技术的发展在科学研究中的作用,尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。

  重点:光合作用的发现及研究历史过程中的各实验设计、优缺点和结论。

  难点:光合作用的发现过程中各实验如何巧妙地连接起来,如何过渡,如何引导学生进行思考探究从而得出正确结论。

  学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识,而且生活实践中也对光合作用有所了解。但是,对于光合作用的发现历史却很陌生,关键对于我们这节课要达到的目标“科学探究的一般方法”知之甚少。高中学生具备了一定的观察和认知能力,分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立,但还很不完善,对事物的探索好奇,又往往具有盲目性,缺乏目的性,并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。在教学过程中,教师要尽量创设学生活动的机会,让学生成为学习活动的主体,教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。

  探究式教学,结合问题、讨论、比较、归纳多种教学方法,并配以多媒体辅助教学,引导学生再现科学发现过程,并进行分析、讨论、归纳和总结。新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习。

  高中生物的教案 篇11

  细胞分化、癌变和衰老的知识。

  细胞分化的概念和意义;癌细胞形成的原因。

  导入:近年来,关于细胞的分化、癌变和衰老的研究,已经成为细胞生物学的重要课题。其中细胞的分化与生物发育有密切关系,细胞的癌变与当今世界严重威胁人类的生存的癌症有关,细胞衰老与人类及动植物的寿命有关。下面我们一起讨论大家感兴趣的话题--细胞的分化、癌变和衰老。

  (一)细胞的分化概念和意义

  提问:一般多细胞生物体发育起点是什么?(回答:受精卵。)

  提问:受精卵进行分裂的方式是什么?(回答:有丝分裂。)

  提问:有丝分裂后,亲代和子代细胞中的染色体数目是否相同?(回答:相同。)

  提问:那么,什么是细胞分化呢?(要求学生举例回答。)

  提问:细胞分化在什么时候达到限度呢?(回答:胚胎期。)

  提问:细胞分化的结果是什么?(回答:形成各种不同的细胞和组织)

  (概括细胞分化的概念和意义,引出细胞的全能性。)

  (二)细胞的全能性

  进述:观察植物细胞培养完整植株示意图。

  从图中我们可以看出,由胡萝卜韧皮部分离的细胞,在适宜条件下,经过分裂和分化又能发育成新的植株,说明已经分化的细胞仍然有发育的潜能,这就是细胞的全能性。

  讲述:讨论第二个问题――细胞的癌变,癌细胞几乎人人都有,这并非危言耸听,病理学家经过大量尸体解剖和病理检查后发现,死亡原因虽然不同,但几乎每个人的体内都能检出癌细胞。只不过绝大多数人体内癌细胞很少,尚未形成癌肿。

  提问:常听说的癌症有哪些?(回答:胃癌、肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、大肠癌、白血病、食道癌、恶性淋巴瘤、卵巢癌…)

  提问:癌症的危害是什么?(回答:癌症是一类严重威胁人类生命和健康的疾病。据最新的统计资料报道,我国每年新发现的肿瘤病人约100万左右,在全球因为癌症,每年夺去大约600万人生命,并把1000万人置于死亡边缘。随着人类生存环境的日益恶化,肿瘤的发生率呈逐年上升趋势。)

  提问:引起细胞癌变的致癌因子有哪些种类?(回答:物理的电离辐射、x射线、紫外线,化学的砷、苯、煤焦油等,150多种肿瘤病毒。)

  提问:癌细胞是如何形成的?(回答:在物理、化学或病毒等致癌因子的作用下,致癌基因被激活。)

  总结癌细胞及其特征,人体细胞产生癌变的原因以及预防癌症的三级防治措施。

  (四)细胞的衰老:细胞衰老的特征和原因

  学生阅读"细胞的衰老"。

  提问:人体头发变白的原因是什么?(在学生各抒己见的基础上,总结:酪氨酸酶活性降低。)

  提问:那么如何使变白的头发再变黑呢?(回答:提高酪氨酸酶的活性,染发等。)

  讲述:总结细胞衰老的特征以及细胞衰老的原因。就如何提高酶的活性以及染发对人体的危害等加以解释。

  小结:要求了解细胞分化的概念和意义以及细胞的全能性,了解什么是癌细胞、癌细胞的特征、引起细胞癌变的致癌因子和癌细胞形成的原因,以及癌症的预防,了解细胞衰老的特征和细胞衰老的原因。真正明白细胞分化的概念和意义;癌细胞形成的原因。

  高中生物的教案 篇12

  在教学中我以新课标为依据,不拘泥于教材,创造性地重组教材,优化课堂教学。本节的主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程,这是一个微观的分子水平上的过程,学生缺乏直观经验,教学中可利用多媒体动画和物理模型模拟等,使这一内容直观化;侧枝内容是RNA的种类及遗传密码的概念、种类、特点等。这部分内容涉及的物质种类也比较多繁杂,我将它们置于本节课之前和之后分别讲解。

  本节内容是本章的开篇,是本章学习的基础,也是教学的难点所在,要用2课时。由于课时调整,我在上完DNA结构后直接跳跃讲述基因指导蛋白质合成的内容,课程标准中与本节教学相对应的要求是:概述遗传信息的转录和翻译。“概述”是理解水平的要求,即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系,能够与已有的知识建立联系,进行解释、推断、区分和扩展等。因此,本节教学主要是对转录和翻译过程的描述,而且让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系。要达到理解层次的目标,需要引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题,需要运用有关DNA和RNA结构的知识,以及结构与功能相适应的观点进行分析;“为什么是三个碱基编码一个氨基酸呢?”需要学生运用数学知识和方法进行分析。本节教材的另一特点是插图多而且复杂。插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。能否处理好教材中的插图,是本节教学成败的关键因素之一。

  学生在学习DNA分子结构后,已经能够建构DNA的分子模型,并掌握了碱基互补配对原则,同时对DNA产生了浓厚的兴趣,想进一步探知有关DNA的其他问题,学习的欲望强烈,但是学生往往会陷入学习时明白,学完了就糊涂的困惑中。因此在每节课前都有一个复习旧知识的环节,达到温故而知新的效果。

  (1)概述遗传信息的转录和翻译。

  (2)能运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系,理解密码的简并性。

  培养和发展学生的观察识图能力,分析归纳和推理判断的能力。让学生能利用文字、图表、图解等形式,阐述转录和翻译的概念、原理和过程

  培养学生用生物学观点认识和分析生物体生命活动的基本规律。

  四、教学重点、难点

  遗传信息的转录和翻译过程

  遗传信息的翻译过程。

  五、教学策略与手段

  基于以上分析,在整体上我决定,一方面从学习目标的任务入手进行教学设计,主要完成什么是转录?怎么转录?什么是翻译?怎么翻译?这四个问题。另一方面调整课堂结构,不再利用传统的由点到面、由局部到整体的教学叙事程序,而是采用从整体到局部,先了解全貌再深究细节的程序;在策略上,充分激发学生的兴趣,从学生最感兴趣的问题入手,设置问题串,层层设疑,激发并保持学生的求知欲和好奇心;在教法上,采用多媒体课件、模型模拟等形式,把抽象、复杂、微观的过程动态化、形象化、宏观化。这样有利于突出重点、分解难点,增强学生对知识点的感悟和理解,又能节省时间。但教材中的八幅图表不能放弃不用,否则就会忽视了学生的识图、辩图和析图能力的培养;在学法指导上,采用合作探究的学习方式。

  高中生物的教案 篇13

  【知识】:说出癌细胞的主要特征和致癌因子

  【技能】:讨论恶性肿瘤的防治选择健康的生活

  重点――癌细胞的主要特征;难点――原癌基因和抑癌基因的区别。

  PPT幻灯片、癌症及其治疗的记录片

  学生收集关于致癌因子的信息

  (一)引入及癌细胞的特征

  提问学生,设置情景:如果你被告知患有癌症,你会怎么想,怎么做?你在媒体上看到哪里物质、行为具有致癌/诱癌作用,你会怎么做呢?

  根据学生的回答,随机应变由人们对癌症的恐惧,设问:什么是癌症呢?讲述癌细胞的概念、主要特征。展示一些癌细胞的图片,与正常细胞进行比较。

  进入情境,回答问题

  先让学生列举自己了解的致癌物质,再对学生的发言进行归纳,致癌因子的种类。补充遗传因素,遗传因素也是在外部条件诱发下产生癌细胞的。

  原癌基因与抑癌基因的相互作用,适当补充癌症发展的过程。

  根据生活经验,列举致癌物质

  介绍一些生活中避免接触致癌因子的做法。让学生说说了解到的哪些癌症的治疗方法,然后介绍现代医学治疗癌症的方法,展望未来可能采取的治疗手段。

  说出自己了解的癌症治疗方法。

【高中生物的教案】相关文章:

线粒体(mitochondrion) [1]  是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器,是细胞中制造能量的,是细胞进行的主要场所,被称为"power house"。其直径在0.5到1.0微米左右。

除了、以及几种外,大多数或多或少都拥有线粒体,但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。

线粒体拥有自身的和,但其大小有限,是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。

线粒体是一些大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒,一般为0.5~1.0μm,长1~2μm,在下,需用特殊的染色,才能加以辨别。 [2]  在中,线粒体大小受细胞代谢水平限制。不同组织在不同条件下可能产生体积异常膨大的线粒体,称为“巨线粒体”(megamitochondria):外分泌细胞中可长达10~20μm;胞体中的线粒体尺寸差异很大,有的也可能长达10μm;人类的线粒体则更长,可达40μm。有研究表明在低的环境中,某些如烟草的植物的线粒体能可逆地变为巨线粒体,长度可达80μm,并形成网络。

图中编号为9的是线粒体

线粒体一般呈短棒状或圆球状,但因生物种类和生理状态而异,还可呈环状、线状、哑铃状、分杈状、扁盘状或其它形状。成型蛋白(shape-forming protein)介导线粒体以不同方式与周围的接触或在线粒体的两层膜间形成不同的连接可能是线粒体在不同细胞中呈现出不同形态的原因。

不同生物的不同组织中线粒体数量的差异是巨大的。有许多细胞拥有多达数千个的线粒体(如肝脏细胞中有1000~2000个线粒体),而一些细胞则只有一个线粒体(如细胞的大型分支线粒体)。大多数哺乳动物的成熟不具有线粒体。一般来说,细胞中线粒体数量取决于该细胞的代谢水平,代谢活动越旺盛的细胞线粒体越多。

线粒体分布方向与一致,通常分布在细胞功能旺盛的区域:如在肾脏细胞中靠近,呈平行或栅状排列;在肠中呈两极分布,集中在顶端和基部;在中分布在中区。在体外培养中,随着细胞逐渐成熟,线粒体会由在细胞周边分布发展成均匀分布。线粒体在细胞质中能以微管为导轨、由提供动力向功能旺盛的区域迁移。

线粒体的化学主要包括、蛋白质和,此外还含有少量的等小分子及核酸。蛋白质占线粒体干重的65%~70%。线粒体中的蛋白质既有可溶的也有不溶的。可溶的蛋白质主要是位于线粒体基质的酶和膜的;不溶的蛋白质构成膜的本体,其中一部分是镶嵌蛋白,也有一些是酶。线粒体中脂类主要分布在两层膜中,占干重的20%~30%。在线粒体中的磷脂占总脂质的3/4以上。同种生物不同组织线粒体膜中磷脂的量相对稳定。含丰富的和较少的胆固醇是线粒体在组成上与细胞其他膜结构的明显差别。

线粒体由外至内可划分为(OMM)、、(IMM)和四个功能区。处于线粒体外侧的膜彼此平行,都是典型的。其中,线粒体外膜较光滑,起细胞器界膜的作用;线粒体内膜则向内皱褶形成,负担更多的生化反应。这两层膜将线粒体分出两个区室,位于两层之间的是线粒体膜间隙,被线粒体内膜包裹的是线粒体基质。

线粒体的研究是从19世纪50年代末开始的。

1857年,解剖学家及生理学家阿尔伯特·冯·科立克在肌肉细胞中发现了颗粒状结构。另外的一些科学家在其他细胞中也发现了同样的结构,证实了科立克的发现。德国病理学家及组织学家理查德·阿尔特曼将这些颗粒命名为“原生粒”(bioblast)并于1886年发明了一种鉴别这些颗粒的染色法。阿尔特曼猜测这些颗粒可能是共生于细胞内的独立生活的细菌。

1898年,德国科学家卡尔·本达因这些结构时而呈线状时而呈颗粒状,所以用希腊语中“线”和“颗粒”对应的两个词——“mitos”和“chondros”——组成“mitochondrion”来为这种结构命名,这个名称被沿用至今。一年后,美国化学家莱昂诺尔·米歇利斯开发出用具有的健那绿染液为线粒体染色的方法,并推断线粒体参与某些。这一方法于1900年公布,并由美国细胞学家埃德蒙·文森特·考德里推广。德国奥托·海因里希·沃伯格成功完成线粒体的粗提取且分离得到一些催化与氧有关的反应的,并提出这些酶能被(如)抑制的猜想。

英国大卫·基林在1923年至1933年这十年间对线粒体内的氧化还原链(redox chain)的物质基础进行探索,辨别出反应中的——。

沃伯格于1931年因“发现呼吸酶的性质及作用方式”被授予。

美国最新一项研究表明,细胞中的线粒体其实是寄生细菌,早期寄生细菌可以对动物和植物提供能量,在细胞中作为能量存在,对寄居体十分有益。新一代序列技术解码18种细菌基因组,这些细菌是线粒体的近亲生物。[4] 

线粒体外膜是位于线粒体最外围的一层单位膜,厚度约为6~7nm。其中磷脂与蛋白质的质量为0.9:1,与真核细胞细胞膜的同一比例相近。线粒体外膜中酶的含量相对较少,其标志酶为。线粒体外膜包含称为“”的,其内部通道宽约2~3nm,这使线粒体外膜对小于5000的分子完全通透。分子量大于上述限制的分子则需拥有一段特定的信号序列以供识别并通过外膜转运酶(translocase of the membrane,TOM)的来进出线粒体。线粒体外膜主要参与诸如脂肪酸链延伸、氧化以及等,它也能同时对那些将在中进行彻底氧化的物质先行初步分解。过程中,线粒体外膜对多种存在于线粒体膜间隙中的蛋白的通透性增加,使致死性蛋白进入,促进了细胞凋亡。高分辨三维X射线摄影可见内质网及线粒体之间的有20%膜是紧密接触的,在这些接触位点上线粒体外膜与内质网膜通过某些蛋白质相连,形成称为“线粒体结合内质网膜”(mitochondria-associated ER-membrane,MAM)的结构。该结构在的相互交换和线粒体与内质网间的钙离子信号传导等过程中都有重要作用。

线粒体膜间隙是线粒体外膜与线粒体内膜之间的空隙,宽约6~8nm,其中充满无定形液体。由于线粒体外膜含有孔蛋白,通透性较高,而线粒体内膜通透性较低,所以线粒体膜间隙内容物的组成与细胞质基质十分接近,含有众多生化反应、可溶性的酶和等。线粒体膜间隙中还含有比细胞质基质中浓度更高的、单磷酸激酶和二磷酸激酶等,其中腺苷酸激酶是线粒体膜间隙的标志酶。线粒体膜间隙中存在的蛋白质可统称为“线粒体膜间隙蛋白质”,这些蛋白质全部在细胞质基质中合成。 [5] 

线粒体内膜是位于线粒体外膜内侧、包裹着线粒体基质的单位膜。线粒体内膜中蛋白质与磷脂的质量比约为0.7:0.3,并含有大量的心磷脂(心磷脂常为细菌细胞膜的成分)。线粒体内膜的某些部分会向线粒体基质折叠形成线粒体嵴。线粒体内膜的标志酶是。

线粒体通过向内凹形成嵴,从而来增加内膜面积。然后是更多的反应能在内膜上进行。

线粒体内膜含有比外膜更多的蛋白质(超过151种,约占线粒体所含所有蛋白质的五分之一),所以承担着更复杂的生化反应。存在于线粒体内膜中的几类蛋白质主要负责以下生理过程:特异性载体运输磷酸、、、各种离子及等代谢和中间产物;内膜转运酶(translocase of the inner membrane,TIM)运输蛋白质;参与中的;参与ATP的合成;控制线粒体的分裂与融合。

线粒体嵴简称“嵴”,是线粒体内膜向线粒体基质折褶形成的一种结构。线粒体嵴的形成增大了线粒体内膜的。在不同种类的细胞中,线粒体嵴的数目、形态和排列方式可能有较大差别。线粒体嵴主要有几种排列方式,分别称为“片状嵴”(lamellar cristae)、“管状嵴”(tubular cristae)和“泡状嵴”(vesicular cristae)。片状排列的线粒体嵴主要出现在细胞的线粒体中,这些片状嵴多数垂直于线粒体;管状排列的线粒体嵴则主要出现在和的线粒体中。有研究发现,细胞中既存在层状嵴也存在管状嵴。线粒体嵴上有许多有柄小球体,即线粒体基粒,基粒中含有,能利用产生的能量合成。所以需要较多能量的细胞,线粒体嵴的数目一般也较多。但某些形态特殊的线粒体嵴由于没有,所以不能合成ATP。

德国杜塞尔多夫大学的阿伦·库马尔·孔达迪等研究人员通过超分辨率显微技术发现,嵴是独立的生物能量单位,具有高度的动态性并可以在秒尺度上重构 [6]  。

线粒体基质是线粒体中由线粒体内膜包裹的内部空间,其中含有参与三羧酸循环、脂肪酸氧化、等生化反应的酶等众多蛋白质,所以较细胞质基质黏稠。是线粒体基质的标志酶。线粒体基质中一般还含有线粒体自身的DNA(即)、和(即)。

是线粒体中的,呈双链环状。一个线粒体中可有一个或数个。线粒体RNA是线粒体DNA的表达产物,也普遍存在于线粒体RNA中,是线粒体产生所必不可少的过程。线粒体核糖体是存在于线粒体基质内的一种核糖体,负责完成线粒体内进行的翻译工作。线粒体核糖体的介干55S~56S之间。一般的线粒体核糖体由28S核糖体亚基()和39S核糖体亚基()组成。在这类核糖体中,rRNA约占25%,约占75%。线粒体核糖体是已发现的蛋白质含量最高的一类核糖体。线粒体基质中存在的蛋白质统称为“线粒体基质蛋白质”,包括、、以及三羧酸循环酶系中的酶类。大部分线粒体基质蛋白是由核基因编码的。线粒体基质蛋白不一定只在线粒体基质中表达,它们也可以在线粒体外表达。

线粒体是真核生物进行氧化代谢的部位,是糖类、脂肪和最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与,分别对应的第二、三阶段。细胞质基质中完成的和在线粒体基质中完成的三羧酸循环在会产(reduced nicotinarnide adenine dinucleotide,NADH)和(reduced flavin adenosine dinucleotide,FADH2)等高能分子,而氧化磷酸化这一步骤的作用则是利用这些物质还原释放能量合成ATP。在有氧呼吸过程中,1分子葡萄糖经过糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化将能量释放后,可产生30~32分子ATP(考虑到将NADH运入线粒体可能需消耗2分子ATP)。如果细胞所在环境缺氧,则会转而进行无氧呼吸。此时,糖酵解产生的丙酮酸便不再进入线粒体内的三羧酸循环,而是继续在细胞质基质中反应(被NADH还原成乙醇或乳酸等产物),但不产生ATP。所以在无氧呼吸过程中,1分子葡萄糖只能在第一阶段产生2分子ATP。

糖酵解中生成的每分子会被转运穿过线粒体膜。进入线粒体基质后,丙酮酸会被氧化,并与结合生成CO2、和。乙酰辅酶A是三羧酸循环(也称为“柠檬酸循环”或“Krebs循环”)的初级底物。参与该循环的酶除位于线粒体内膜的外都游离于线粒体基质中。在三羧酸循环中,每分子被氧化的同时会产生起始的还原型辅因子(包括3分子NADH和1分子FADH2)以及1分子(GTP)。

NADH和FADH2等具有还原性的分子(在细胞质基质中的还原当量可从由逆向转运蛋白构成的苹果酸-天冬氨酸穿梭系统或通过磷酸甘油穿梭作用进入电子传递链)在电子传递链里面经过几步反应最终将氧气还原并释放能量,其中一部分能量用于生成ATP,其余则作为热能散失。在线粒体内膜上的酶复合物(NADH-泛醌还原酶、泛醌-细胞色素c还原酶、)利用过程中释放的能量将质子逆浓度梯度泵入线粒体膜间隙。虽然这一过程是高效的,但仍有少量电子会过早地还原氧气,形成等(ROS),这些物质能引起使线粒体性能发生衰退。

当质子被泵入线粒体膜间隙后,线粒体内膜两侧便建立起了,质子就会有顺浓度梯度扩散的趋势。质子唯一的扩散通道是(呼吸链复合物V)。当质子通过复合物从膜间隙回到线粒体基质时,电势能被ATP合酶用于将ADP和磷酸合成ATP。这个过程被称为“”,是一种。彼得·米切尔就因为提出了这一假说而获得了1978年。1997年诺贝尔奖获得者保罗·博耶和阐明了ATP合酶的机制。

线粒体可以储存钙离子,可以和内质网、等结构协同作用,从而控制细胞中的钙离子浓度的动态平衡。线粒体迅速吸收钙离子的能力使其成为细胞中钙离子的缓冲区。在线粒体内膜膜电位的驱动下,钙离子可由存在于线粒体内膜中的单向运送体输送进入线粒体基质;排出线粒体基质时则需要钠-钙交换蛋白的辅助或通过钙诱导钙释放(calcium-induced-calcium-release,CICR)机制。在钙离子释放时会引起伴随着较大膜电位变化的“钙波”(calcium wave),能激活某些第二信使系统蛋白,协调诸如中的释放及中激素的分泌。线粒体也参与细胞凋亡时的钙离子信号转导。

除了合成ATP为细胞提供能量等主要功能外,线粒体还承担了许多其他生理功能。

·调节并控制:当线粒体内膜与外膜接触位点处生成了由(细胞质基质蛋白)、外周苯并二氮受体和电压依赖阴离子通道(线粒体外膜蛋白)、(线粒体膜间隙蛋白)、ADP-ATP载体(线粒体内膜蛋白)和亲环蛋白D(线粒体基质蛋白)等多种蛋白质组成的通透性转变孔道(PT孔道)后,会使线粒体内膜通透性提高,引起线粒体跨膜电位的耗散,从而导致细胞凋亡。线粒体膜通透性增加也能使诱导凋亡因子(AIF)等分子释放进入细胞质基质,破坏细胞结构。

线粒体的某些功能只有在特定的中才能展现。例如,只有肝脏细胞中的线粒体才具有对(蛋白质代谢过程中产生的废物)造成的毒害的功能。

对于线粒体的起源有两种假说,分别为与:

该学说认为线粒体起源于被另一个细胞吞噬的线粒体祖先——原线粒体——一种能进行三羧酸循环和电子传递的。这种是下的一个分支,与有密切关系。原线粒体被吞噬后,并没有被消化,而是与形成了——寄主可以从处获得更多营养,而宿主则可使用寄主产生的能量——这种关系增加了细胞的竞争力,使其可以适应更多的生存环境。在长期对寄主和宿主都有利的中,原线粒体逐渐演变形成了线粒体 [7]  ,使宿主细胞中进行的糖酵解和原线粒体中进行的三羧酸循环和氧化磷酸化成功耦合。有研究认为,这种共生关系大约发生在17亿年以前,与进化趋异产生真核生物和古细菌的时期几乎相同。但线粒体与真核生物细胞核出现的先后关系仍存在争议。

  1. 遗传信息转移:近期的分子生物学和生物信息学的研究发现真核细胞的细胞核中存在可能属于呼吸细菌或的遗传信息,说明最初的呼吸细菌和蓝细菌的大部分基因组在漫长的共进化过程中发生了向细胞核的转移。

  2. 线粒体基因组与细菌基因组具有明显的相似性:包括1)线粒体拥有自己DNA,其形状与细菌的类似,无组蛋白结合;2)碱基比例、核苷酸序列、基因结构特征等方面相似,不含5mC;3)线粒体具有自身的及,能进行独立的复制与转录;4)其mRNA、rRNA的与细菌的相似。

  3. 线粒体具备独立、完整的蛋白质合成系统:与真核细胞的蛋白质合成系统相比,线粒体蛋白质合成的多数特征与细菌蛋白质合成系统更相似,包括1)蛋白质合成从N-甲酰甲硫氨酸开始,而真核细胞从开始;2)线粒体的核糖体小于真核生物的80S核糖体;3)线粒体、、中存在5SrRNA,而不少真核生物的核糖体中存在5.8SrRNA;4)线粒体中的蛋白质合成因子具有原核生物核糖体的识别特异性,但不能识别细胞质核糖体;5)线粒体mRNA与线粒体核糖体形成多核糖体;6)线粒体、叶绿体上的蛋白质合成可被、所抑制,而抑制真核生物蛋白质合成的则对他们无抑制作用;7)线粒体的RNA聚合酶可被原核细胞RNA聚合酶抑制剂所抑制,但不被真核细胞RNA聚合酶抑制剂所抑制等。

  4. 线粒体分裂方式与细菌相似:线粒体及叶绿体均以缢裂的方式分裂增殖,类似于细菌。

  5. 线粒体的膜特性:线粒体外膜与真核细胞内膜相似,线粒体内膜与细菌质膜相似;线粒体内膜的蛋白质/脂质的比例远大于外膜,与细菌相似。

  6. 其他特征:线粒体的磷脂成分、呼吸类型和Cyt c的初级结构均与反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌非常接近,暗示线粒体的祖先可能是这两种菌的一种。

  7. 遗传密码比较:线粒体的遗传密码与变形菌门细菌的遗传密码更为相似;

从进化角度,如何解释在代谢上明显占优势的共生体反而将大量的遗传信息转移到宿主细胞中?

不能解释细胞核是如何进化来的,即原核细胞如何演化为真核细胞?

线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子,而原核生物中不存在内含子,如果同意内共生起源学说的观点,那么线粒体和中的内含子从何发生?

非内共生学说又称为“细胞分化学说”,认为线粒体的发生是由细胞膜或内质网膜等中的膜结构演变而来的。非内共生学说有几种模型,主流的模型认为在细胞进化的最初阶段,基因组复制后并不伴有典型的,而是附近的细胞膜内陷形成双层膜,将其中一个基因组包围、隔离,进而发生细胞分裂。未分裂出来的子细胞则缓慢演化为细胞核、线粒体和叶绿体等高度特化的。

无法解释为何线粒体、叶绿体与细菌在DNA分子结构和性能上有那么多相似之处

对线粒体和叶绿体的、RNA酶和核糖体的来源也很难解释。

的细胞核能否起源于细菌的核区?

中基因的数量很少,规模远小于细菌基因组。但内共生学说认为线粒体源于被吞噬的细菌,那么两者基因组规模应该较为相似。为了解释这一现象,有猜想认为原线粒体的基因除了丢失了一些外,大部分转移到了宿主细胞的细胞核中,所以核基因编码了在超过98%的线粒体表达内的蛋白质。某些有线粒体,但线粒体中不含DNA的生物(如等)的mtDNA可能已完全丢失或整合入中。线粒体DNA(mtDNA)在线粒体中有2-10个备份,呈双链环状(但也有呈线状的特例存在)。mtDNA长度一般为几万至数十万,人类mtDNA的长度为16,569bp,拥有有37个,编码了两种(12S rRNA和)、22种(同样转运20种,只是和都有两种对应的tRNA)以及13种(Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的)。mtDNA的长度和线粒体基因组的大小因物种而异,表一列出了几种mtDNA的长度:

表一:几种模式生物mtDNA的长度

mtDNA利用率极高,线粒体基因组各基因之间排列十分紧凑,部分区域还可能出现重叠(即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相衔接)。人类mtDNA中总共只有87bp,占mtDNA总长的0.5%。mtDNA的两条DNA单链均有编码功能,其中重链编码两个rRNA、12个mRNA和14个tRNA;轻链编码一个mRNA和8个tRNA。mtDNA一般没有(如人类的mtDNA等),但也已发现某些的mtDNA拥有内含子,这些生物包括:等和酵母菌(其OXi3基因有9个内含子)。这些mtDNA中的内含子在基因转录产物的加工和翻译中可能有一定功能。

线粒体基因组通常都是存在于同一个mtDNA分子中,但少数生物的线粒体基因组却分别储存在多个不同的mtDNA中。例如,人虱的线粒体基因组就分开储藏于18个长约3-4kb的微型环状DNA中,每个只分配到了1-3个基因。这些微型环状DNA之间也存在着同源或非同源的现象,但成因未知。

2019年3月,发表在PNAS《》上的研究表明,线粒体可由。来自美国辛辛那提儿童医院的黄涛生博士和梅奥诊所的Paldeep Atwal博士称他们在三个家庭中发现了mtDNA双亲遗传。传统观念里,大多数哺乳动物的线粒体和线粒体DNA都是只通过。尽管有其他物种已被发现线粒体偶尔会经历父系遗传,但之前关于人类父系遗传线粒体的报道大多是因为污染或样本混淆。然而,2019年美国的实验室发表论文,称他们在三个家庭中发现了mtDNA双亲遗传。研究人员还在独立实验室中通过不同方法证实了他们的成果 [9]  。

线粒体中拥有一套独特的遗传系统。在进行人类线粒体遗传学研究时,人们确认线粒体的与通用遗传密码也有些许差异。自从上述发现证明并不只存在单独的一种遗传密码之后,许多有轻微不同的遗传密码都陆续连发现。在线粒体的遗传密码中最常见的差异是:AUA由变为的、UGA由终止密码子变为的密码子、AGA和AGG由的密码子变为终止密码子(植物等生物的线粒体遗传密码另有差异,参见表二)。此外,也有某些特例是只涉及终止密码子的,在山羊支原体线粒体遗传密码的UGA由终止密码子变为色氨酸的密码子,而且使用频率比UGG更高;线粒体遗传密码里只有UGA一种终止密码子,其UAA和UAG由终止密码子变为的密码子;而游仆虫线粒体遗传密码里则只有UAA和UAG两种终止密码子,其UGA由终止密码子变为的密码子。通过线粒体遗传密码和通用遗传密码的对比,可以推导出遗传密码演化过程的可能模式。

表二:线粒体遗传密码与通用遗传密码的差异

线粒体的融合是与分裂协同进行的,过程高度保守,需要在多种蛋白质的精确调控下完成。两者一般保持,这种平衡对维持线粒体正常的形态、分布和功能十分重要。线粒体融合与分裂间的失衡可产生巨型线粒体,这种过大的线粒体常见于病变的肝细胞、患者的胰脏细胞和患者骨髓的中。分裂异常会导致线粒体破碎,而融合异常则会导致线粒体形态延长,两者都会影响线粒体的功能。分裂与融合活动异常的线粒体膜电位通常会降低,并最终经线粒体清除。

线粒体的分裂在真核细胞内经常发生。为了保证在细胞发生分裂后每个都能继承的线粒体,母细胞中的线粒体在一个需要至少复制一次。即使是在不再分裂的细胞内,线粒体为了填补已老化的线粒体造成的空缺也需要进行分裂。的线粒体以与细菌的类似的方式进行增殖,可细分为三种模式:

间壁分离(见于部分动物和植物线粒体):线粒体内部首先由内膜形成隔,随后外膜的一部分内陷,插入到隔的双层膜之间,将线粒体一分为二。

收缩分离(见于和酵母菌线粒体):线粒体中部先缢缩同时向两端不断拉长然后一分为二。

出芽分离(见于藓类植物和酵母菌线粒体):线粒体上先出现小芽,小芽脱落后成长、发育为成熟线粒体。

线粒体的融合也是细胞中的基本事件,对线粒体正常功能的发挥具有非常重要的作用。人类细胞需要通过线粒体融合的互补作用来抵抗;酵母细胞线粒体融合发生障碍会引起呼吸链缺陷。线粒体间的融合需在一种分子量约为800kDa的蛋白质复合物——“融合装置”(fusion machinery)的介导下进行,该过程可大致分为四个步骤:锚定、外膜融合、内膜融合以及基质内含物融合。

因为mtDNA几乎不发生基因重组,所以长期将其作为研究群体遗传学与的信息来源。所有mtDNA是以单一单元()进行遗传的(而不像细胞核中的DNA储存在多个中),它们在与之间的传递关系并不复杂,因此不同个体间mtDNA的联系便可以利用来表现。而从这些系统发生树的形态中人们可以得知种群的进化史。人类进化遗传学中运用技术推算出了最晚出现的时间(这个成果被认为是人类由非洲单地起源的有力依据)是利用mtDNA研究群体遗传学的典型例子。另外一个例子是对骨骼中mtDNA测序。该测序的结果显示,尼安德特人与解剖学意义上的现代人在mtDNA序列上有较大差异,说明两者间缺乏基因交流。虽然mtDNA在遗传学研究中占据了重要地位,但是mtDNA序列中的信息只能反映所考察的群体中的成员的演化进程,而不能代表整个种群。这一缺陷需要由对父系遗传序列(如上的非重组区)的测序弥补。广义上来说,只有既考虑了mtDNA又考虑了核DNA的遗传学研究才能为种群的进化史提供全面的线索。

线粒体是对各种损伤最为敏感的细胞器之一。在细胞损伤时最常见的病理改变可概括为线粒体数量、大小和结构的改变:

线粒体的平均寿命约为10天。衰亡的线粒体可通过保留的线粒体为二予以补充。在病理状态下,线粒体的增生实际上是对慢性非特异性细胞损伤的适应性反应或细胞功能升高的表现。例如心瓣膜病时的线粒体、周围血液循环障碍伴间歇性跛行时的线粒体的呈增生现象。

线粒体数量减少则见于急性细胞损伤时线粒体崩解或自溶的情况下,持续约15分钟。慢性损伤时由于线粒体逐渐增生,故一般不见线粒体减少(甚至反而增多)。此外,线粒体的减少也是细胞未成熟和(或)去分化的表现。

细胞损伤时最常见的改变为线粒体肿大。根据线粒体的受累部位可分为基质型肿胀和嵴型肿胀二种类型,而以前者为常见。基质型肿胀时线粒体变大变圆,基质变浅、嵴变短变少甚至消失(图1-9)。在极度肿胀时,线粒体可转化为小空泡状结构。此型肿胀为的部分改变。光学显微镜下所谓的浊肿细胞中所见的细颗粒即肿大的线粒体。嵴型肿较少见,此时的肿胀局限于嵴内隙,使扁平的嵴变成烧瓶状乃至空泡状,而基质则更显得致密。嵴型肿胀一般为可复性,但当膜的损伤加重时,可经过混合型而过渡为基质型。

线粒体为对损伤极为敏感的细胞器,其肿胀可由多种损伤因子引起,其中最常见的为缺氧;此外,微、各种毒物、以及渗透压改变等亦可引起。但轻度肿大有时可能为其功能升高的表现,较明显的肿胀则恒为细胞受损的表现。但只要损伤不过重、损伤因子的作用不过长,肿胀仍可恢复。

线粒体的增大有时是器官功能负荷增加引起的适应性肥大,此时线粒体的数量也常增多,例如见于器官肥大时。反之,器官萎缩时,线粒体则缩小、变少。

线粒体嵴是的明显指征,但嵴的增多未必均伴有呼吸链酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映细胞的功能负荷加重,为一种适应状态的表现;反之,如嵴的膜和酶的增多不相平行,则是胞浆适应功能障碍的表现,此时细胞功能并不升高。

在急性细胞损伤时(大多为中毒或缺氧),线粒体的嵴被破坏;慢性亚致死性细胞损伤或时,线粒体的蛋白合成受障,以致线粒体几乎不再能形成新的嵴。

根据细胞损伤的种类和性质,可在或嵴内形成病理性包含物。这些包含物有的呈晶形或副晶形(可能由蛋白构成),如在线粒体性肌病或时所见,有的呈无定形的电子致密物,常见于细胞趋于坏死时,乃线粒体成分崩解的产物(和蛋白质),被视为线粒体不可复性损伤的表现。线粒体损伤的另一种常见改变为髓鞘样的形成,这是损伤的结果。

衰亡或受损的线粒体,最终由细胞的过程加以处理并最后被酶所降解消化。

线粒体是直接利用氧气制造能量的部位,90%以上吸入体内的氧气被线粒体消耗掉。但是,氧是个“双刃剑”,一方面生物体利用制造能量,另一方面氧分子在被利用的过程中会产生极活泼的中间体(活性)伤害生物体造成氧毒性。生物体就是在不断地与氧毒性进行斗争中求得生存和发展的,氧毒性的存在是生物体衰老的最原初的原因。线粒体利用氧分子的同时也不断受到氧毒性的伤害,线粒体损伤超过一定限度,细胞就会衰老死亡。生物体总是不断有新的细胞取代衰老的细胞以维持生命的延续,这就是细胞的新陈代谢。

人类线粒体出现问题会导致,线粒体病是一大类,线粒体病主要包括:母系遗传Leigh综合征、、多系统疾病、心肌病、进行性眼外肌麻痹、Leer遗传性视神经病、线粒体肌病,肌病,糖尿病和耳聋、共济失调舞蹈病、细胞外基质慢性游走性红斑、进行性眼外肌麻痹、肌红蛋白尿电机神经元疾病,、MERRF-线粒体肌病、肌阵挛(癫痫)、、MERRF、线粒体肌病、共济失调并发色素性视网膜炎、家族性双侧纹状体坏死、共济失调并发色素性视网膜炎、家族性双侧纹状体坏死、骨骼肌溶解症、婴儿猝死综合征等等疾病。

线粒体病遗传方式复杂,导致疾病的原因主要由核基因和线粒体基因造成,临床表现复杂,确切病因的诊断十分困难,往往通过大分子酶学活性检测分析并结合遗传学基因分析的双重手段确定病因。

线粒体基因组属于母系遗传,为了避免新生儿缺陷,产前妈妈的线粒体基因组分析十分必要。

2014年7月,科学家发现促进癌症转移的线粒体开关,线粒体是细胞的能量工厂,当肿瘤细胞中线粒体的功能发生改变时就会促进细胞的迁移,最终导致肿瘤成功转移。研究人员测定了肿瘤细胞中线粒体促进肿瘤转移过程中涉及的分子机制,结果发现,在特定的条件下,线粒体可以产生过多的超氧离子自由基,超氧离子的过量产生就会引发肿瘤转移灶的形成,最终肿瘤转移组织就会在新的组织中形成肿瘤。 [10] 

线粒体——示教:3号片

,Regaud氏液固定,,铁染色。

线粒体用呈黑色,分布于核周围的细胞质中,线粒体在高倍镜下呈粒状、线状或短棒状,或直或曲,轮廓鲜明。

胰脏的呈锥形,核大而圆,位于细胞中央,细胞游离端聚集有许多大而圆的黑色颗粒为分泌颗粒。

线粒体是细胞中重要的,存在于绝大多数生活细胞中,它的主要功能是提供细胞内各种所需要的能量。正由于这样,对,酶及线粒体DNA等成分的结构,功能以及物理化学性质的研究已经成为细胞生物学研究中的重要课题,所以提取线粒体的技术已经成为线粒体研究中必不可少的手段,线粒体大量存在于代谢旺盛的细胞中,如动物的心肌、肝、肾等器官和组织的细胞中,大量置备线粒体就是从这些器官组织中提取,当所用样品较少时(如和光镜的观察)可采用从组织培养细胞中提取,本实验就是介绍两种材料制备用于光镜观察的线粒体。

了解提取线粒体的基本原理及其过程,通过的观察了解体外分离的线粒体的一般形态。

线粒体具有完整的结构,一定的大小和质量,低温条件下在等渗液中破碎细胞,差速离心后,获得线粒体。经活性染料Janus green B染色,线粒体呈浅蓝色。

1.线粒体的分离提取 2. 鼠肝的匀浆制备 3. 线粒体的

(一)动物组织线粒体的分离,提取与观察

显微镜检查:将1%Janus green B溶液按1:1比例加入线粒体悬液中,在室温或水浴中染15~20分钟,用吸管吸取一滴线粒体悬液,滴于载玻片上,加盖玻片后,放显微镜下进行观察,线粒体为蓝绿色圆形颗粒。

2.组织培养细胞的线粒体的提取与观察

1.整个操作过程为保证线粒体的完整,应尽量使操作时的环境如温度(0~4℃),pH(7.0左右)保持恒定,同时尽可能短操作时间。

2.组培细胞消化时要特别小心,防止损失或反复。(损失指细胞脱落到消化液中)。

3.匀浆时,所用的介质一定是等渗缓冲液,常用的有0.25mol/L蔗糖溶液或代替Hank’s液。

4.匀浆次数依照匀浆器的松紧而定,次数过少,细胞破损不完全,就会影响线粒体产量。

5.所以取2/3上清夜用来制备线粒体是为防止细胞碎片过多影响观察。

6.整个分离过程,一般最好在30~60分钟内完成,不宜过长。

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