第五讲 细胞的基本结构

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第五讲细胞的基本结构第三章细胞的基本结构【考纲要览】简述细胞膜的成分、结构和功能。认同细胞膜作为系统边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。举例说出细胞器的结构和功能。简述生物膜、生物膜系统的结构与功能。阐明细胞核的结构与功能认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。《细胞的基本结构》是高中生物中最重要基础知识。试题中常以此内容作为思维的切入点，广泛考查与此相关的结构、功能知识，具有一定的综合性和能力梯度。1．从考查内容上：细胞膜、细胞质和细胞核的结构和功能是生物学的核心基础知识，是高考的热点。2．从考查形势上：高考命题有选择题，也有非选择题，特别是归纳、比较、识图辨析等题型较多。3．从命题趋势上：主要考查细胞的各部分与功能的关系，特别是生物膜系统、动植物细胞工程等之间联系密切，有可能成为命题的一个热点。【考向展望】1 1、植物细胞的细胞壁一、细胞壁主要成分：纤维素和果胶。植物体细胞杂交中利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。制作果汁时利用果胶酶提高出汁率和使果汁变得澄清。功能：保护和支持。2、原核细胞的细胞壁主要成分不是纤维素和果胶（主要是一种叫肽聚糖的物质）二、细胞膜（一）、细胞膜的化学成分1、脂质，50%，其中磷脂最丰富，构成细胞膜的基本骨架。2、蛋白质，在细胞膜行使功能时起重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。如靶细胞上激素的受体，突触后膜上的神经递质的受体，协助运输的载体蛋白质，细胞识别的糖蛋白等3、糖类，形成糖蛋白、糖脂——细胞膜外侧。与细胞识别、信息交流有关（二）、细胞膜的流动性——结构特性组成细胞膜的分子不是静止的，是相对运动的。因此，其结构特点是具有一定的流动性。细胞膜的流动性是大分子物质或颗粒物质进出细胞（胞吞和胞吐）的结构基础；是细胞融合的结构基础；细胞膜流动性大小与温度有关；物质的主动运输也体现了细胞膜的流动性。3、细胞壁的特性：全透性2 （三）、细胞膜的功能1、将细胞与外界环境分隔开来：①膜的出现—在生命起源中是至关重要的阶段。②它使细胞成为一个相对稳定的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。2、控制物质的进出。⑴、细胞膜具有选择地控制物质进出，保障细胞代谢活动的正常进行。⑵、进入细胞的情况：①细胞需要的营养物质，可以进入细胞。②细胞不需要的或有害的物质，不易进入细胞（注意：不是“不能”），但控制是相对的，如病菌、病毒也能侵入细胞使生物体患病。⑶、排出细胞的物质（并不都是废物）：①抗体、激素等的分泌；②细胞产生的代谢废物。3、进行细胞信息间的交流。主要有三种形式：①细胞之间的间接信息交流：细胞分泌的化学物质通过体液的传送来完成。如激素、递质等与靶细胞膜表面上的受体蛋白结合。3 ②细胞之间的直接信息交流：相邻两细胞的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传到另一个细胞。这与细胞之间的识别和结合有关。如受精作用。③相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质由通道进入另一个细胞。如高等植物细胞间通过胞间连丝传递的物质可能携带有细胞信息。4．细胞间的识别：识别是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及异已分子的认识和鉴别。细胞识别是发育和分化过程中一个重要环节，细胞通过细胞识别和粘着形成不同类型的组织5．此外还有分泌、排泄、免疫等生理功能具有选择透过性：即脂溶性物质、气态小分子、水分子可以通过自由通过；被选择的离子和小分子物质可以通过（需通过膜上的载体蛋白专一性的转运）；不能穿过膜的物质（如大分子物质和颗粒）可通过胞吞和胞吐方式进出细胞。（四）、细胞膜的选择性——功能特性：4 三、细胞质——细胞器—系统的分工合作（一）线粒体与叶绿体的比较内容线粒体叶绿体形态结构分布需氧型真核生物细胞植物的叶肉细胞（主要）幼茎皮层细胞所含物质少量的DNA、RNA、与呼吸有关的酶等少量的DNA、RNA、与光合作用有关色素和酶等功能有氧呼吸的主要场所光合作用的场所共同点①均具有双层膜结构。②均含少量的DNA和RNA。③均具有能量转换功能（都能合成ATP，但供能范围不同）④共同参与了自然界的碳循环。⑤数量的增减：线粒体和叶绿体的数量都能随细胞的新陈代谢强度的变化而变化。⑥都既消耗水又产生水。55 6（二）细胞器的分布、结构与功能的归类比较分布植物细胞特有的细胞器质体（叶绿体、白色体、有色体）、大液泡动物和低等植物细胞特有的中心体动、植物都有的细胞器线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体结构无膜的细胞器中心体、核糖体单层膜的细胞器内质网、高尔基体、液泡、溶酶体双层膜的细胞器线粒体、叶绿体光学显微镜下可见的细胞器线粒体、叶绿体、液泡成分含DNA（基因）的细胞器，线粒体、叶绿体（具有独立遗传功能）含RNA的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体（rRNA）含色素的细胞器叶绿体、液泡（不含叶绿素）功能能产生水的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体等（含缩合脱水）能产生ATP的细胞器线粒体、叶绿体能复制的细胞器线粒体、叶绿体、中心体能发生碱基配对的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体与细胞分裂有关的细胞器核糖体、线粒体、高尔基体、中心体与主动运输有关的细胞器核糖体、线粒体6 1．胞内蛋白和分泌蛋白：胞内蛋白：是由细胞质基质中游离的核糖体合成，在细胞内发挥作用的一类蛋白质。如血红蛋白、与呼吸作用有关的酶、各种胞内酶等。分泌蛋白：是由细胞内附着在内质网上的核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。如消化酶等各种胞外酶、抗体、生长激素、胰岛素等。（三）、细胞器之间的协调配合2．同位素标记法：利用放射性同位素标记化合物来示踪化学反应详细过程的方法。3．与分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌有关的细胞结构及相应生理作用：糖类合成：叶绿体脂质合成：内质网蛋白质合成：核糖体4、真核细胞不能完成无相应细胞器的功能，但原核细胞则不一样。7 5．细胞的生物膜系统⑴、概念：细胞膜、核膜以及由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们所形成的结构体系，叫做生物膜系统。⑵、生物膜系统的功能：①使细胞具有一个相对稳定的内部环境，在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换和信息传递过程中起着决定性作用。②为细胞内的许多化学反应提供场所、为多种酶提供大量的附着位点。③把各种细胞器分隔开，使它们互不干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。②结构上的联系：生物膜在结构上有一定的连续性，可相互转化。如图所示直接联系是指膜与膜之间直接相连；间接联系是指膜与膜之间通过囊泡发生膜的转化。其相互转化的基础是膜的流动性。各种生物膜结构上大体相同，都是磷脂双分子层构成基本骨架，都有一定的流动性。⑶、各种生物膜之间的联系：①组成成分上的联系：组成成分的种类基本相同，含量有显著差异（如蛋白质）。③功能上的联系：分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中各细胞器之间的协调配合。8 四、细胞核——系统的控制中心（一）、细胞核的结构⑴、核膜：结构：①具有双层膜。外膜上附有许多核糖体，常与内质网膜相连；②核膜不完全连续，上有许多核孔。功能：①起屏障作用：把核内物质与细胞质分开，控制细胞核与细胞质之间的信息交流与物质交换。大分子物质（如mRNA）可通过核孔，离子和小分子（如氨基酸）可以通过核膜。②在细胞分裂中周期性的消失（前期）和重建（末期）。⑵、核仁：折光性强，易与其它结构区分。与某种RNA和核糖体的形成有关。在细胞有丝分裂过程中周期性的消失与重建。⑶、染色质：①概念：是指细胞核中容易被碱性染料（如龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液等）染成深色的物质。②成份：主要是由DNA和蛋白质组成。③功能：DNA是遗传信息的载体④染色质和染色体的关系：a.可以相互转化：b.染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种形态。c.染色质状态有利于遗传信息的表达，染色体形态有利于细胞分裂时遗传物质的平分。9染色质分裂末期：解螺旋、变细变长分裂前期：高度螺旋化、变粗缩短染色体9 （二）、细胞核的功能⑴、是遗传信息库，是遗传物质贮存、复制、转录的主要场所。⑵、是细胞代谢和遗传的控制中心。蝾螈受精卵横缢实验、伞藻嫁接实验和核移植实验。（三）、某些特殊细胞没有细胞核。如植物的成熟筛管细胞、人的成熟红细胞。五、细胞是一个统一的整体⑴、从结构上看：①细胞质和细胞核通过核孔可以相通，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。②核膜、内质网膜、细胞膜等直接连接，内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以通过囊泡相互转化。从而构成了完整的生物膜系统。③细胞质和细胞核是相互依存、不可分割的。一方面，细胞核不能离开细胞质而独立生存。这是因为细胞核在生命活动中所需的物质和能量均由细胞质提供。另一方面，细胞质也不能离开细胞核而独立生存，这是因为细胞核控制着细胞的代谢和遗传。因此，细胞只有保持结构的完整性，才能完成各项正常的生命活动。如细胞切割实验。⑵、从功能上看：各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序的进行。如分泌蛋白的形成与分泌是由核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜等结构协调完成的。⑶、从调控上看：细胞核是代谢的调控中心，是遗传物质储存、复制、转录的主要场所。细胞核内的DNA通过控制蛋白质的生物合成调控细胞内的生命活动。10 ⑵实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。⑶实验分析：该实验既有相互对照，又有自身前后对照。B、蝾螈受精卵横缢实验⑴实验过程：A、黑白美西螈核移植实验⑴实验过程：⑵实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。⑶实验分析：该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照。关于细胞核的实验探究发育有核一半→分裂正常胚胎无核一半→不分裂分裂正常胚胎挤入细胞核发育受精卵横缢11 12 13 14 2、如图是植物细胞的部分结构，请据图回答：⑴、图中结构[3]最初产生的有机物主要是＿＿＿＿＿＿＿＿。在细胞代谢中此物质还可被利用转化为、和等物质。⑵、此物质进入结构[1]以前在图中[2]处发生反应，能进入结构[1]继续反应的物质是＿＿＿＿＿＿＿＿。缺氧时，在图中[2]处可进行的反应是＿＿＿＿＿＿＿＿呼吸。此时[2]处产生的有机物可能还有＿＿＿＿＿＿＿。(3)图中[4]所示物质是＿＿＿＿＿＿＿＿，[5]所示物质是＿＿＿＿＿＿＿＿，它们进到结构[1]和[3]时的方式是＿＿＿＿＿＿＿＿。答案：(1)葡萄糖淀粉蛋白质脂肪(2)丙酮酸无氧乳酸或酒精(3)CO2O2自由扩散1、下图示科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。你认为该图最能说明（　）A．细胞质控制着细胞的代谢B．细胞核控制着细胞的代谢C．细胞质是细胞遗传特性的控制中心D．细胞核是细胞遗传特性的控制中心D⑷、从与环境的关系上看：细胞的整体性还表现在每一个细胞都能与相邻细胞进行物质和能量交换及信息交流。直接或间接的与外界环境进行物质和能量交换与信息交流。因此细胞与外界环境之间形成一个统一整体。15 3、根据右图分析并回答问题：(1)此图是＿＿＿＿细胞的亚显微结构模式图，判断的理由是细胞具有以下结构：[]＿＿＿＿、[]＿＿＿＿、[]＿＿＿＿＿，而没有＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)吸收O2并放出CO2的细胞器是[]＿＿＿＿＿；吸收CO2并放出O2的细胞器是[]＿＿＿＿＿；合成蛋白质的场所是[]＿＿＿＿＿，这类结构在细胞内的位置：有的游离在＿＿＿＿中，有的附着在＿＿＿＿上；能最大限度地扩大细胞内膜面积的结构主要是[]＿＿＿＿；含有DNA的结构有＿＿(主要的)、[]＿＿＿＿＿、[]＿＿＿＿＿＿。(3)此图若为一般动物细胞亚显微结构模式图，应没有＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿等结构，同时还缺少＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)如果是蓝藻细胞的结构模式图，则在细胞核方面，除应没有[6]＿＿＿＿＿＿＿＿外，还应没有[]＿＿＿＿＿、[]＿＿＿＿＿；在细胞质中应只有＿＿＿＿。(5)如果是根尖分生区细胞，细胞的形状应为＿＿＿＿＿＿＿＿，同时还应没有图中的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等结构。此类细胞分裂时，代谢特别旺盛的细胞器是＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿。(1)高等植物2细胞壁4叶绿体14大液泡中心体(2)11线粒体4叶绿体13核糖体细胞质基质内质网12内质网细胞核4叶绿体11线粒体(3)细胞壁叶绿体液泡中心体(4)核仁8核膜9染色质(体)核糖体(5)正方形大液泡叶绿体线粒体核糖体高尔基体16