(二)生命的结构基础

【知识网络结构和知识点归纳】
　　一、真核细胞的结构与功能
　　1．细胞膜
　　（1）结构：“流动镶嵌模型”的要点
　　①磷脂双分子层为主要支架
　　②蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层
　　③磷脂和蛋白质分子的运动使膜具有流动性
　　④膜物质分子的分布是不对称的

　　（2）特性：活细胞膜具有选择通透性

　　（3）功能：物质进出细胞
　　①水和其他溶剂分子通过渗透作用（实质是自由扩散）
　　②不带电荷的小分子物质主要为自由扩散方式
　　③离子和带有电荷的小分子物质主要为主动运输方式
　　④大分子和颗粒性物质通过内吞和外排作用

	自由扩散	主动运输	内吞外排作用
方向 载体 能量 实例	顺浓度梯度 —— —— H2O、CO2、O2、苯、酒精等脂溶性物质	逆浓度梯度 特异载体蛋白 ATP供能 K+进红细胞、葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞	与浓度无关 囊泡与细胞膜 ATP供能 分泌与吞噬

　　2．细胞质
　　（1）细胞质基质
　　作用：新陈代谢的主要场所；为代谢提供物质和条件。

　　（2）细胞器
　　①类别　
　
　　②结构与功能

名　 称	形态结构	生理功能
线粒体	双层膜包被，内膜折叠成嵴，上有颗粒	有氧呼吸主要场所
叶绿体	双层膜包被，内有片层结构组成的基粒	光合作用的场所
内质网	由扁囊、分枝小管和囊泡连通成网	核糖体和酶的支架 蛋白质的运输通道 有机物的合成车间
高尔基体	4～8个平列扁囊及周边的大、小囊泡组成	细胞的分泌器
溶酶体	单层膜围成的多形小泡，内含不同水解酶	细胞的消化器
液泡	单膜围成的囊泡，内含细胞液	水盐库和代谢库
核糖体	蛋白质、酶和RNA组成的颗粒结构	合成蛋白质的场所
中心体	由微管组成的两个中心粒及其周物质组成	细胞有丝分裂器

　　（3）细胞骨架：细胞内由为管、微丝和中等纤维构成的蛋白纤维网架系统。

	直径(nm)	成分和结构	分　 布
微管	24	微管蛋白组装成的长管状结构，呈网状或束状分布	参与构成纺锤体、中心体、鞭毛、纤毛、神经元的轴突
微丝	5～7	肌动蛋白，与细胞的收缩运动有关	分散分布
中等纤维	10

　　功能：①维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性；②与细胞运动、物质运动、能量交换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。

　　3．细胞核
　　（1）结构
　　
　　②核仁：与核糖体的形成有关（是rRNA合成和组装核糖体亚单位前体的工厂）
　　
　　④核基质：核内代谢场所

　　（2）功能
　　①贮存和复制核基因场所
　　②细胞的调控中心

　　4、细胞生物膜系统（选修教材）
　　（1）生物膜
　　①概念：细胞内的各种膜结构如细胞膜、核膜、线粒体膜、叶绿体膜、高尔基体膜、内质网膜、溶酶体膜等，化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。
　　②结构上的联系：细胞核膜、内质网膜、细胞膜结构上的联系；内质网膜、高尔基体膜、细胞膜上物质通过有膜的小泡相互转化，说明膜结构的连续性。
　　③功能上的联系：既有明确分工，又能相互协调。

　　（2）生物膜系统：
　　①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，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。
　　②作用：细胞膜具有保护细胞、控制物质交换信息传递的作用。
　　　　　　膜系统为酶提供附着位点，为各种化学反应创造条件。
　　　　　　生物膜把细胞分为不同的空间，进行着不同的化学反应，从而使细胞的生命活动高效、有序。
　　③生物膜的应用：
　　工业：海水淡化处理和污水处理
　　农业：研究农作物的抗旱性、抗寒、耐枯的机理
　　医学：人工肾

　　二、原核细胞结构和功能（必修、选修教材结合）
　　（一）细菌的结构和功能
　　1．形态：球形、杆形和螺旋形
　　如：葡萄球菌、大肠杆菌、螺旋菌

　　2．结构
　　细胞壁：与植物细胞壁的不同，肽聚糖，保护、维持形态。
　　细胞膜：生物膜结构，膜上有与细菌呼吸有关的酶。
　　细胞质：有核糖体、质粒（小型环状DNA分子，控制抗药性、固氮等性状，有　 侵染性）及贮藏颗粒等。
　　拟核：一个大型环状DNA分子，控制主要的遗传性状
　　特殊结构：荚膜、鞭毛和芽胞等

　　3．繁殖：二分裂的方式（生长→核区DNA复制→形成隔膜）
　　*菌落：在固体培养基上从单个菌体开始，分裂增殖形成的细胞群，是鉴定菌种的重要依据。

　　（二）放线菌
　　1．形态结构：原核单细胞的分枝状菌担体
　　2．繁殖方式：孢子生殖
　　　*生产抗生素的主要来源

　　（三）原核细胞与真核细胞的共同特征
　　（1）原生质体表面分化为细胞膜，通过细胞膜与外界进行物质交换和信息传递，维持内环境的相对稳定。
　　（2）都以DNA和RNA作为遗传信息的复制和转录的载体
　　（3）核糖体是一切细胞合成蛋白质的场所
　　（4）都以分裂方式增殖

　　（四）原核细胞与真核细胞的主要区别

类　 型	真核细胞	原核细胞
细胞壁	主要成分为纤维素	主要成分为肽聚糖
细胞核	每个DNA分子与蛋白质形成染色质结构，并由核膜包被	一个DNA分子无核膜包被，集中分布于核区
细胞器	种类多，有膜结构的复杂细胞器	种类少，无膜结构的复杂细胞器
细胞大小	10～100μm	1～10μm
生物类型	植物、动物、真菌	蓝藻、细菌、放线菌、衣原体、支原体等

　　三、非细胞结构的生命存在形式
　　1．病毒的结构：

　　2．病毒的种类：
　　（1）DNA病毒和RNA病毒
　　（2）动物病毒、植物病毒、噬菌体
　　（3）有囊膜病毒和无囊膜病毒

　　3．病毒的增殖
　　（1）噬菌体的增殖：

　　（2）HIV的增殖：吸附、注入、逆转录、整合、RNA和蛋白质合成、组装、释放

　　（3）朊病毒的链反应

　　四、微生物的概念和种类
　　1．概念：体型微小，结构简单，通常需要借助光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。

　　2．分类概况

　　

　　【重点、难点、拓展知识解析】
　　1．细菌属于原核生物，拟核只是一个大型的分子，细菌的分裂如何完成可能是很多同学关注的问题，这里只简单介绍一下科学家发现的细菌分裂的一半过程（补充材料，了解内容）：
　　1）细菌细胞壁从中央部位向两极扩充生长，使细胞表面积增大
　　2）连接在中体位置的一个环形DNA分子进行复制
　　3）复制后的两个环形DNA分子随着细胞壁和细胞膜的增生而分开，同时位于两个DNA分子环之间的细胞膜内褶
　　4）质膜内褶中由新的细胞壁物质形成中隔，隔的延伸和会合使细胞质分裂。如下图所示：

　　注：中体，又称中膜体，由细胞膜内陷而成，在革兰氏阳性菌中更明显，中体与DNA有联系，推测中体可能起DNA复制的支点作用，细胞分裂时，先形成两个中体后核物质一分为二。

　　2．细胞膜具有流动性，选择通透性，并受温度的影响，科学家的实验结果能帮助我们更深刻的体会到这一点。1976年Quinn发现，细胞膜在温度升高时，膜的表面积增大，而膜的厚度减少。因为温度升高到一定的程度，细胞膜发生相的变化，在一定的温度下，脂类分子发生固相、液相的相互转变，这—温度称为相变温度。X-ray知道，低于相变温度时，磷脂分子垂直排列于膜表面，此时称为晶态或胶态。温度上升到相变温度时，脂分子有75％排列不整齐，此时称液晶态。温度上升时，磷脂分子疏水尾间的弱键打开，使磷脂分子不能完全垂直于膜表面而处于流动状态，在此状态时，膜对离子和分子的透性提高。

　　3．人工肾的透析原理：人工肾实际上利用了人工透析膜的半透性，模拟了人体肾脏排出血液中代谢废物的功能，用于帮助肾脏功能损害严重的病人。但是与真正的生物膜不同，这种透析只能利用血液与透析液间物质的浓度差使代谢废物被动进入透析液。如图所示，将人体血液导出体外，通过人工肾的透析系统流动再回到人体内，透析膜另一侧流动的透析液中除尿素等代谢废物外其它物质浓度与血液中浓度基本相同，这样血液中的代谢废物尿素就可以通过透析膜扩散进入透析液，而有用的物质如葡萄糖、无机盐离子仍存留在血液中。透析液与血液逆向流动，以保持代谢废物在血液和透析液之间的浓度差。

　　【例题解析】
　　1．下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是
　　A．水稻主动吸收Si需要根细胞膜上的载体协助
　　B．甲状腺细胞能够接受促甲状腺激素的调节与其细胞膜上的糖蛋白有关
　　C．核糖体是细胞内蛋白质的“装配机器”，由蛋白质和mRNA组成
　　D．核孔是细胞核和细胞质之间进行物质交换的通道

　　解析：本题考查了细胞结构与功能的基础知识，解题时注意关注细节。核糖体是由蛋白质和RNA组成。但是，信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）参与蛋白质的翻译过程，核糖体RNA（rRNA）才是核糖体的结构成分。答案为C。

　　2．结合表中数据，指出下列叙述错误的是

	蛋白质质量分数%	脂类质量分数%
外膜	52	48
内膜	76	24

　　A．内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶
　　B．内膜比外膜具有更多的功能
　　C．内膜、外膜的化学组成大致相同
　　D．内膜表面积大，导致蛋白质含量高

　　解析：蛋白质是生命活动的体现者，在生物膜中蛋白质分子的种类、数量及其分布与细胞或膜的功能密切相关，线粒体的内膜上大量分布着与有氧呼吸有关的酶，蛋白质质量分数比外膜高，并不是因为内膜表面积大。答案为D。

　　3．大多数细胞和微生物的边长不到0.01 cm，生物细胞—般较小的原因是：
　　①受细胞所能容纳的物质的制约　 ②细胞表面积和体积比大，造成代谢废物大量积累而不易排出　 ③受细胞核所能控制的范围制约　 ④生物体表面积和体积比大，利于物质通过细胞膜进出细胞
　　A．①②　 B．②③　 C．③④　 D．②④

　　解析：答案为C。

　　4．不在内质网上合成或加工的生物分子是
　　A．抗体　 B．胆固醇　 C．维生素D　 D．核酸

　　解析：本题考查内质网的功能。内质网不仅是物质的运输通道，还是有机物的合成加工车间，蛋白质的加工、脂类的合成都与之有关。抗体是蛋白质，胆固醇和维生素D属于脂类。核酸的合成部位在细胞核。答案为D。

　　5．右图为某高等植物叶肉细胞结构模式图，相关叙述不正确的是
　　A．图中能产生ATP的结构有1、2、5
　　B．1中产生的一分子CO₂扩散出来进入2中被利用，穿过的磷脂双分子层的层数为4层
　　C．2与4中都含有叶绿素和类胡萝卜素等色素
　　D．3是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心

　　解析：2是叶绿体，4是液泡，液泡里面含有的色素与叶绿体中的色素是不同的。答案为C。

　　6．下列结构中，所有高等植物细胞都具有的是：
　　A．大液泡　 B．细胞壁　 C．叶绿体　 D．有色体

　　解析：成熟的植物细胞才具有液泡，细胞壁是植物细胞都具有的。答案为B。

　　7．构成流感病毒的结构是
　　A．荚膜、衣壳、核酸　　 B．鞭毛、核酸、衣壳
　　C．囊膜、鞭毛、核酸　　 D．囊膜、衣壳、核酸

　　解析：注意荚膜与囊膜的区别。流感病毒是有囊膜的病毒。答案为D。

　　8．下列表述正确的是：
　　A．因为原核细胞结构简单，所以原核生物只能营寄生生活
　　B．原核细胞具有合成蛋白质的能力
　　C．原核生物没有线粒体和叶绿体，所以不能进行有氧呼吸作用和光合作用
　　D．原核生物没有细胞核，所以细胞内没有遗传物质

　　解析：请大家注意掌握特殊类型的原核生物。—般原核生物是异养的，也有很多营寄生生活，但也有一些细菌能进行自养生活。如蓝藻（蓝细菌）可以进行光合作用，硝化细菌、硫细菌可以进行化能合成作用。原核细胞虽然没有线粒体，没有复杂的由膜分化的细胞器，但相应的功能可以由细胞膜来完成，如有氧呼吸所需的酶就分布在细胞膜上，而蓝藻细胞内则有简单的片层膜结构，分布着光和色素可以进行光合作用。答案为B。

　　9．下列关于生物膜的叙述中，不正确的是
　　A．水分子通过细胞壁和细胞膜的扩散叫做渗透作用
　　B．生物膜把细胞质分隔成多个微小的区室，使多种化学反应同时进行，而互不干扰
　　C．细胞膜表面的糖蛋白具有特异性，在信息传递的过程中起重要作用
　　D．细胞膜的结构特点与细胞新陈代谢活动密切相关

　　解析：答案为A。

　　10．阅读以下资料，根据细胞膜结构和功能特点，分析回答问题
　　（1）1985年，Overton研究各种未受精卵细胞的透性时，发现胆固醇、甘油等脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜相对困难，这表明组成细胞膜的主要成分中有　　　 。

　　（2）科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备较纯净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其它的膜的混杂。哺乳动物细胞内的其它膜有__________________________________（要写全）。而人或哺乳动物的成熟红细胞，没有内膜系统，将其用______________________处理后，造成红细胞破裂发生溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。1925年，德国科学家Gorter Grended用丙酮酸将血影的磷脂抽提后，将它在空气—水界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原红细胞膜表面积的2倍。在空气和水的界面上，磷脂分子排列成单分子层时，组成分子层的分子的排列方向是______________。 Gorter Grended的实验说明______________________。科学家们发现，成熟的人的红细胞即使在人工诱导的条件下，也不能恢复分裂能力，原因是__________________________。经减数分裂产生的极体寿命很短，这些现象说明细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是____________________________；

　　（3）1970年，科学家用不同荧光染料标记抗体，分别与小鼠细胞和人细胞膜上的一种抗原结合，使他们分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合为一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在37℃保温40分钟后，在融合细胞上两种颜色的荧光点状分布。这个实验说明__________________________________，其原因是______________________________________________。

　　（4）科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维内注入放射性同位素²⁴Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在²⁴Na。如果在神经外膜溶液中加入抑制酶活性的药物，则²⁴Na外流迅速停止。当向中毒的神经纤维内注射新鲜的ATP时，钠又重新透出，直到ATP用完为止。以上实验证明，²⁴Na通过神经纤维膜的方式是__________________________________，被抑制的酶是催化_____________的酶。

　　（5）有人将小鼠肝细胞间期细胞核破坏，在电镜下观察染色质，发现染色质呈串球状的细丝，其粗度为10 nm。而用同样的方法处理分裂期的细胞，电镜下观察到染色单体由粗度为30 nm的细线螺旋折叠而成的，这个事实说明：_____________。

　　解析：参考答案
　　（1）脂类（磷脂）
　　（2）细胞核膜、线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜
　　　　 蒸馏水
　　　　 亲水头部向下，疏水尾部向上暴露于空气中
　　　　 磷脂分子在细胞膜上呈双分子层
　　　　 没有细胞核
　　　　 细胞保持其完整性
　　（3）细胞膜具有一定的流动性，构成细胞膜的蛋白质分子（抗原）是可以运动的
　　（4）主动运输，呼吸作用。
　　（5）染色质和染色体是同一物质在细胞周期不同时期的两种形态