認(rèn)識(shí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能除了使用顯微鏡作形態(tài)、結(jié)構(gòu)的觀察之外，還常常采用細(xì)胞組分的觀察，以揭示生物大分子在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建的相互關(guān)系，探究細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的功能。
細(xì)胞組分的觀察方法主要有：分級離心法、 紙層析法、同位素標(biāo)記法、熒光抗體免疫標(biāo)記法等。
1 分級離心法
分級離心法又叫做超速離心技術(shù)。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的操作包括：先用低滲勻漿、超聲破碎或研磨等方法，使細(xì)胞膜破碎，形成細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等和細(xì)胞組分的混合勻漿；再通過差速離心結(jié)合密度梯度離心技術(shù)，將細(xì)胞各組分分離開來。運(yùn)用超速離心技術(shù)，可測知真核細(xì)胞內(nèi)不同結(jié)構(gòu)的生理功能。
例7 在低溫條件下，將綠色植物的葉片置于研缽中，加入某種溶液研磨后，將細(xì)胞碎片和細(xì)胞器用超速離心技術(shù)進(jìn)行分離。第一次分離成沉淀P1(含細(xì)胞核和細(xì)胞壁碎片)和上層液體S1 ；隨后又將S1分離成沉淀P2(含葉綠體)和上層液體S2 ；第三次離心將S2分離成沉淀P3(含線粒體)和上層液體S3 ；最后一次將S3分離成沉淀P4(含核糖體)和上層液體S4。(如下圖所示)。
請根據(jù)下列問題填入相應(yīng)的符號(hào)（S1-S4和P1-P4）。
（1）含DNA最多的部分是
（2）與光合作用有關(guān)的酶存在于 部分。
（3）與呼吸作用有關(guān)的酶存在于 部分。
（4）蛋白質(zhì)含量最多的部分是
（5）合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器存在于 部分。
（參考答案：（1）P1 （2）S1；P2 （3）S1、S2；P3 （4）S1 （4）S1、S2、S3；P4）
2 紙層析法
紙層析法是以定性濾紙作為惰性支持物，利用樣品混合物中的各組分在流動(dòng)相和固定相兩種不同溶劑中分配系數(shù)的差異，將它們分離開來。
實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離
葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，溶解度低的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得慢，從而將葉綠體中的色素進(jìn)行了分離。
2.1 實(shí)驗(yàn)操作的簡要程序：
2.2 實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)：
2.2.1 提取葉綠體中色素要用到的藥品及作用
葉綠體中含有兩類共4種光合色素（葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素），這些色素均能溶解無水乙醇等有機(jī)溶劑中。
提取色素時(shí)，加入SiO2有助于研磨得充分；加入CaCO3是可防止研磨中色素遭到破壞。
2.2.2 研磨液制備和畫濾液細(xì)劃線
采用研磨法制備的葉綠體色素粗提液必須先過濾，過濾時(shí)選用單層尼龍布。
畫濾液細(xì)線時(shí)，需要小心、均勻輕畫、干燥后再重復(fù)劃2~3次，要求所畫濾液細(xì)線越細(xì)越齊越好，以避免濾紙條上的分離的色帶發(fā)生重疊。
2.2.3 紙上層析時(shí)應(yīng)該注意的問題
不能讓層析液沒及濾液細(xì)線，否則，濾液細(xì)線中的色素會(huì)溶解到層析液中。
由于層析液有毒，容易揮發(fā)，所以用小燒杯代替試管時(shí)，要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。
例8 分別在Ａ、Ｂ、Ｃ三個(gè)研缽中加２g剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無色。試回答：
處 理
A
B
C
SiO2（少量）
＋
＋
＋
CaCO3（少量）
－
＋
＋
95%乙醇（10 mL）
＋
－
＋
蒸餾水（10 mL）
－
＋
－
（注：“＋”表示加；“－”表示不加。）
（１）Ａ處理得到的溶液顏色是 ，原因 。
（２）Ｂ處理得到的溶液顏色是 ，原因是 。
（３）Ｃ處理得到的溶液顏色是 ，原因是 。
（參考答案：（1）黃綠色 部分葉綠素遭到破壞 （2）幾乎無色 葉綠體不溶于水
（3）深綠色 大量葉綠素溶于乙醇中）
3 . 同位素標(biāo)記法
同位素標(biāo)記法又叫同位素示蹤法。放射性同位素用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律時(shí)，也叫做示蹤元素。用放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變�？茖W(xué)家通過追蹤放射性同位素標(biāo)記的化合物，可以探究并弄清化學(xué)反應(yīng)中的詳細(xì)過程。
例如，將含有3H的氨基酸注射入豚鼠的胰臟腺泡細(xì)胞中，可研究分泌蛋白質(zhì)的合成和分泌過程；用含有14C的二氧化碳參與光合作用，可追蹤碳原子的轉(zhuǎn)移途徑；用含有15N、14N的DNA，可證明DNA分子的半保留復(fù)制特點(diǎn)；用含有18O的水，可追蹤光合作用中的氧原子的轉(zhuǎn)移途徑；用含有18O的氧氣飼喂小白鼠，可追蹤細(xì)胞呼吸過程中氧原子的轉(zhuǎn)移途徑；用32P標(biāo)記DNA、35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，可追蹤它們在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中的去向，從而得到在該實(shí)驗(yàn)中究竟是什么物質(zhì)進(jìn)入了細(xì)菌的事實(shí)，以證明遺傳物質(zhì)是DNA，等等。
例9 為了證明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，進(jìn)入細(xì)菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質(zhì)外殼，可用兩種不同的放射性同位素對噬菌體進(jìn)行標(biāo)記。再讓帶有這兩種不同標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌，從而對此作出實(shí)驗(yàn)論證。據(jù)分析，噬菌體的蛋白質(zhì)中含有S元素，而DNA中含有P元素。實(shí)驗(yàn)室已備好分別含3H、14C、15N、18O、32P、35S等6種同位素的微生物培養(yǎng)基。試問：你將怎樣去實(shí)現(xiàn)對噬菌體的標(biāo)記？請簡要說明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。
參考答案：先將細(xì)菌放在含32P或35S的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，使細(xì)菌被標(biāo)記上32P或35S；然后用噬菌體去侵染分別被32P或35S標(biāo)記的細(xì)菌，噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)增殖，子代噬菌體就被標(biāo)記上32P或35S。
4. 熒光抗體免疫標(biāo)記法
以細(xì)胞膜為代表的生物膜具有流動(dòng)性，不僅是生物膜的基本特征，也是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件。熒光抗體免疫標(biāo)記實(shí)驗(yàn)就是證明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性的典型實(shí)例。
用抗鼠細(xì)胞膜蛋白的熒光抗體（顯綠色熒光）和抗人細(xì)胞膜蛋白的熒光抗體（顯紅色熒光）分別標(biāo)記小鼠和人的細(xì)胞表面，然后用滅活的仙臺(tái)病毒處理使兩種細(xì)胞融合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)胞開始融合時(shí)，人、鼠細(xì)胞的表面抗原“涇渭分明”，只分布于各自細(xì)胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細(xì)胞的表面了。這一實(shí)驗(yàn)清楚地顯示了與抗體結(jié)合的膜蛋白在細(xì)胞膜上的運(yùn)動(dòng)。
例10 請回答人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題：
（1）細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)表明了組成細(xì)胞膜的 分子是可以運(yùn)動(dòng)的，由此證明了細(xì)胞膜具有 的特點(diǎn)。
（2）在細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中，一種抗體與只能與相應(yīng)的抗原結(jié)合，說明這類物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)具有 性，這種特性從根本上是受 分子的結(jié)構(gòu)來決定的。
（3）細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)若在20℃ 條件下進(jìn)行，則兩種表面抗原平均分布的時(shí)間大大延長，這說明 ；若在1℃條件下，兩種表面抗原便不能平均分布。這一事實(shí)可證明膜蛋白運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是 。
參考答案：
（1）蛋白質(zhì) 一定的流動(dòng)性 （2）特異性 DNA
（3）隨溫度的降低，膜上蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度減慢。
膜蛋白的運(yùn)動(dòng)是一種自發(fā)的熱運(yùn)動(dòng)，不需要細(xì)胞代謝提供能量。
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