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高考生物总复习(必修一):第三章 细胞的基本结构(收藏版)

 YJN99 2016-10-26
 知识清单

细胞学说的建立和发展

发明显微镜的科学家是荷兰的列文·虎克

 发现细胞的科学家是英国的胡克

创立细胞学说的科学家是德国的施莱登施旺

施旺、施莱登提出“一切动物和植物都是由细胞构成的,细胞是一切动植物的基本单位”。

在此基础上德国的魏尔肖总结出:“细胞只能来自细胞”,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细胞学说的重要补充。

细胞的类型

原核细胞:没有典型的细胞核,核膜和核仁。如细菌蓝藻放线菌等原核生物的细胞

真核细胞:核膜包被的明显的细胞核。如动物植物真菌(酵母菌、霉菌、食用菌)等真核生物的细胞


细胞的结构

1.细胞膜

(1)组成:主要为磷脂双分子层(基本骨架)和蛋白质,另有糖蛋白(在膜的外侧)。



(2)结构特点:具有一定的流动性(原因:磷脂和蛋白质的运动);功能特点:具有选择通透性

(3)功能:保护和控制物质进出

2.细胞壁:主要成分是纤维素和果胶(植物细胞),有支持保护功能。注:细菌细胞壁主要成分是肽聚糖。

3.细胞质细胞质基质细胞器

(1)细胞质基质:为代谢提供场所物质和一定的环境条件,影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。

(2)细胞器:

 线粒体双层膜):内膜向内突起形成“嵴”,细胞有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段),含少量DNA

线粒体(mitochondrion)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结构,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,被称为'power house'。其直径在0.5到1.0微米左右。

除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外,大多数真核细胞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。

线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系,但其基因组大小有限,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。


 叶绿体:双层膜):只存在于植物的绿色细胞中。类囊体上有色素,类囊体基质中含有与光合作用有关的酶,是光合作用的场所。含少量的DNA

叶绿体是植物细胞中由双层膜围成,含有叶绿素能进行光合作用的细胞器。叶绿体基质中悬浮有由膜囊构成的类囊体,内含叶绿体DNA。 是一种质体。质体有圆形、卵圆形或盘形3种形态。叶绿体含有的叶绿素a、b吸收绿光最少,绿光被反射,故叶片呈绿色。容易区别於另类两类质体──无色的白色体和黄色到红色的有色体。叶绿素a、b的功能是吸收光能,少数特殊状态下的叶绿素a能够传递电子,通过光合作用将光能转变成化学能。叶绿体扁球状,厚约2.5微米,直径约5微米。具双层膜,内有间质,间质中含呈溶解状态的酶和片层。片层由闭合的中空盘状的类囊体垛堆而成,类囊体是形成高能化合物三磷酸腺苷(ATP)所必需。是植物的“养料制造车间”和“能量转换站”。能发生碱基互补配对。


 内质网单层膜):

 

内质网是细胞内的一个精细的膜系统。是交织分布于细胞质中的膜的管道系统。两膜间是扁平的腔、囊或池。内质网有两种类型,一类是在膜的外侧附有许多小颗粒,这种附有颗粒的内质网叫粗糙型内质网,这些颗粒是核糖体(核糖核蛋白ribosome);另一类在膜的外侧不附有颗粒,表面光滑,称光滑型内质网。 粗糙型内质网的功能是合成蛋白质大分子,并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞,粗糙型内质网便发达。在神经细胞中,粗糙型内质网的发达与记忆有关。光滑型内质网的功能与糖类脂类的合成、解毒、同化作用有关,并且还具有运输蛋白质的功能。


  高尔基体(单层膜):动物细胞中与分泌物的形成有关,植物中与有丝分裂细胞壁的形成有关。


高尔基体(Golgi apparatus,Golgi complex)亦称高尔基复合体、高尔基器。是真核细胞内膜系统的组成之一。为意大利细胞学卡米洛·高尔基于1898年首次用硝酸银染色的方法在神经细胞中发现。是由光面膜组成的囊泡系统,它由扁平膜囊(saccules)、大囊泡(vacuoles)、小囊泡(vesicles)三个基本成分组成。


液泡单层膜):泡状结构,成熟的植物有大液泡。功能:贮藏(营养、色素等)、保持细胞形态,调节渗透吸水

液泡是细胞质中的泡状结构。幼小的植物细胞(分生组织细胞),具有许多小而分散的液泡,它们在电子显微镜下才能看到。以后随着细胞的生长,液泡也长大,互相并合,最后在细胞中央形成一个大的中央液泡,它可占据细胞体积的90%以上。这时,细胞质的其余部分,连同细胞核一起,被挤成为紧贴细胞壁的一个薄层。有些细胞成熟时,也可以同时保留几个较大的液泡,这样,细胞核就被液泡所分割成的细胞质所悬挂于细胞的中央。 具有一个大的中央液泡是成熟的植物生活细胞的显著特征,而动物细胞的液泡较小。这是植物细胞与动物细胞在结构上的明显区别之一。成熟的细胞无分裂能力。


  核糖体膜结构:合成蛋白质的场所。化学成分是蛋白质和RNA。


 中心体膜结构:由垂直的两个中心粒构成,与动物细胞有丝分裂有关。

中心体是动物细胞中一种重要的细胞器,每个中心体主要含有两个中心粒。它是细胞分裂时内部活动的中心。动物细胞和低等植物细胞中都有中心体。它总是位于细胞核附近的细胞质中,接近于细胞的中心,因此叫中心体。在电子显微镜下可以看到,每个中心体含有两个中心粒,这两个中心粒相互垂直排列。

溶酶体(lysosomes)

真核细胞中的一种细胞器;为单层膜包被的囊状结构,大小(在电镜下显示多为球形,但存在橄球形)直径约0.025~0.8微米;内含多种水解酶,专为分解各种外源和内源的大分子物质。

溶酶体的酶有3个特点:

(1)溶酶体膜蛋白多为糖蛋白,溶酶体膜内表面带负电荷。所以有助于溶酶体中的酶保持游离状态。这对行使正常功能和防止细胞自身被消化有着重要意义;

(2)所有水解酶在pH值=5左右时活性最佳,但其周围胞质中pH值为7.2。溶酶体膜内含有一种特殊的转运蛋白,可以利用ATP水解的能量将胞质中的H+(氢离子)泵入溶酶体,以维持其pH值为5;

(3)只有当被水解的物质进入溶酶体内时,溶酶体内的酶类才行使其分解作用。一旦溶酶体膜破损,水解酶逸出,将导致细胞自溶。


小结:

★ 双层膜的细胞器:线粒体叶绿体

★ 单层膜的细胞器:内质网高尔基体液泡

★非膜的细胞器:核糖体中心体;          

★ 含有少量DNA的细胞器:线粒体叶绿体

★ 含有色素的细胞器:叶绿体液泡

★动、植物细胞的区别:动物特有中心体;高等植物特有细胞壁叶绿体液泡


细胞核

(1)组成:核膜核仁染色质

(2)核膜:层膜,有核孔(细胞核与细胞质之间的物质交换通道,RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔。)

(3)核仁:在细胞有丝分裂中周期性的消失(前期)和重建(末期)

(4)染色质:被碱性染料染成深色的物质,主要由DNA蛋白质组成

染色质和染色体的关系:细胞中同一种物质在不同时期的两种表现形态

(5)功能:是遗传物质DNA的储存复制的主要场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活的控制中心。

(6)原核细胞与真核细胞根本区别:是否具有成形的细胞核(是否具有核膜


细胞的完整性:细胞只有保持以上结构完整性,才能完成各种生命活动。



考点分析

1 考点一 细胞膜的结构和功能



1.细胞膜的结构特点与功能特性

2.细胞膜的功能 

(1)将细胞与外界环境分隔开: 

细胞膜将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内环境的相对稳定。 

(2)控制物质进出细胞: 

包括细胞膜控制作用的普遍性和控制作用的相对性两个方面,(如图1所示)

(3)进行细胞间的信息交流: 

①一些细胞如分泌细胞分泌一些物质和激素,通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞),被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别,引起靶细胞生理反应(如图2所示)。 

②相邻两个细胞的细胞膜直接接触,通过糖蛋白识别,将信息从一个细胞传递给另一个细胞(如图3所示)。 

③植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(如图4所示)




2考点二  细胞核的结和功能




1.细胞核的结构

名称

特点

功能

核膜和核孔

①核膜是双层膜,外膜表面有核糖体附着

②核膜上有核孔

①化学反应的场所之一,核膜上有酶附着,利于多种化学反应的进行

②控制物质进出,小分子、离子通过核膜进出,大分子物质通过核孔进出

核仁

折光性强,易与其他结构区分

rRNA的合成及核糖体的形成有关

染色质

①易被碱性染料染成深色

②主要由DNA和蛋白质组成

是遗传物质的主要载体



易错点提示



(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性的消失和重建。

(2)核膜和核孔都具有选择透过性。

(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关,如代谢旺盛,蛋白质合成量大的细胞,核孔数多,核仁较大。

(4)凡是无核细胞,既不能生长也不能分裂,如哺乳动物和人的成熟红细胞、植物的筛管细胞;人工去核的细胞,一般也不能存活太久。

(5)有些细胞不只具有一个细胞核,如双小核草履虫有两个细胞核,人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。

2.细胞核功能的实验分析 

实验1:黑白美西螈核移植实验 

(1)实验过程

(2)实验结论:蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。

实验2:蝾螈受精卵横缢实验

(1)实验过程

(2)实验结论:蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。

实验3:变形虫切割实验

(1)实验过程(2)实验结论:变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。

实验4:伞藻嫁接与核移植实验 

(1)伞藻嫁接实验过程

(2)伞藻核移植实验过程

(3)实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。





能力提升





特殊情况下物质穿膜问题的计算 

1.分泌蛋白从合成、运输到排出细胞外是通过出芽形成小泡的方式胞吐,不穿过细胞膜,因而通过的膜的层数应为0层。 

2.细胞的胞吞作用通过0层生物膜。 

3.细胞核内外的大分子如蛋白质、信使RNA通过核孔进出细胞核,未通过膜结构,因而通过膜的层数为 0层

制备细胞膜的方法 

1.实验原理 

利用渗透作用,使红细胞吸水涨破,除去细胞内的其他物质,制备细胞膜。 

2.实验材料 

哺乳动物成熟的红细胞。

3.实验步骤 

选材:哺乳动物的新鲜的红细胞稀释液。 

制备装片:用滴管取少量红细胞稀释液,滴一小滴在载玻片上,盖上盖玻片。 

观察:先用低倍镜找到要观察的视野,再转到高倍镜下观察细胞的形态。 

滴蒸馏水:从盖玻片一侧滴蒸馏水,同时用吸水纸从另一侧吸引。 

观察:持续观察细胞的变化。 

结果:凹陷消失,细胞体积增大,细胞破裂,内容物流出,获得细胞膜。

4.实验注意的问题 

(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释,

目的是:

①使红细胞分散开,不易凝集成块;

②使红细胞暂时维持原有的形态。 

(2)操作时载物台应保持水平,否则易使蒸馏水流走。 

(3)滴蒸馏水时应缓慢,边滴加边用吸水纸吸引,注意不要把细胞吸跑,同时用显微镜观察红细胞的形态变化。



3考点三 细胞器的结构和功能



1.线粒体与叶绿体的比较



线粒体

叶绿体

成分

有氧呼吸有关的酶(内膜和基质)、少量DNARNA

光合作用有关的酶(基粒和基质)、少量DNARNA和光合色素

增大膜面积的方式 

内膜向内折叠形成嵴

囊状结构堆叠形成基粒

能量转换

稳定化学能→ATP中活跃的化学能

光能→ATP中活跃的化学能→稳定化学能

物质转换

有机物→无机物

无机物→有机物

共同点

①都具有双层膜

②都与能量转换有关,产生ATP

③都含有DNA,可以自主复制与表达,是细胞质遗传的物质基础





4考点四 细胞间的协调配合—各种生物膜之间的联系

1.成分上的联系 

各种生物膜组成成分基本相似,均由脂质、蛋白质和少量糖类组成,体现生物膜系统的统一性;但各种生物膜中每种成分所占的比例不同,体现了生物膜系统的差异性。 

2.结构上的联系

3.功能上的联系(如蛋白质的合成、分泌) 

流程图解读:

(1)细胞核:基因的转录,将遗传信息从细胞核传递到细胞质。 

(2)核糖体:通过翻译将氨基酸合成为多肽。 

(3)内质网:对多肽进行初步加工(如折叠、糖基化等),形成较成熟的蛋白质,再以囊泡的方式运送至高尔基体。

(4)高尔基体:将较成熟的蛋白质再加工为成熟的蛋白质,并以囊泡的方式运输到细胞膜与之融合。 

(5)细胞膜:胞吐作用,将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白。 

(6)线粒体:为各项过程提供能量。



能力提升



用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体 

1.实验原理 

(1)叶肉细胞中的叶绿体,呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,可以在高倍显微镜下观察它的形态。 

(2)线粒体普遍存在于动物细胞和植物细胞中,健那绿染液能使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色。通过染色,可以在高倍显微镜下观察到处于生活状态的线粒体的形态有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。

2.实验过程

(1)观察叶绿体

高倍显微镜下观察叶绿体的形态和分布

(2)观察线粒体

小提示


线粒体和叶绿体观察实验的6个注意点 

(1)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料,可使活细胞中线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。 

(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。

(3)要漱净口腔,防止杂质对观察物像的干扰。 

(4)用菠菜叶稍带叶肉的下表皮的原因:靠近下表皮的叶为栅栏组织,叶绿体大而排列疏松,便于观察;带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体。 

(5)叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源,便于接受较多的光照;在强光下则以侧面朝向光源,以避免被灼伤。 

(6)盖盖玻片时,一定要缓慢且与载玻片成45°夹角,盖玻片一侧先接触液滴,防止盖玻片下产生气泡。


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