必修一 第二章 细胞的结构

第二章细胞的结构第一节细胞概述细胞学说的主要内容所有的生物都是由一个或多个细胞组成的（细胞与生物体）细胞是所有生物的结构和功能的单位（细胞的功能）所有的细胞必定是由已存在的细胞产生的（细胞的产生）细胞学说的建立细胞学说的意义细胞学说揭示了细胞的统一性和生物体结构统一性，是自然科学史上的丰碑。要点二细胞的大小，数目和种类(1)细胞的大小:依据细胞种类不同有很大差异，一般而言，原核细胞结构简单，因而较小，平均1-10um；真核细胞内含复杂的膜结构（各种细胞器）和骨架结构，因而更大，平均3-30um.

目前已知最小的细胞是支原体，直径只有0.1-0.3um.而最大的细胞是鸵鸟蛋的蛋黄（卵细胞），直径可达5厘米。(2)细胞的数目：对于单细胞生物体，一个细胞就是一个生物体。多细胞生物体是由很多细胞构成的，如一个新生婴儿的细胞数目是2*10^12个，一个成人的细胞数目约为2*10^14个。（3）细胞的种类：人体或者某些高等动物有肌细胞，神经细胞，上皮细胞，骨细胞，腺细胞，血细胞（红细胞，白细胞），组织干细胞，纤维细胞，癌细胞，生殖细胞（卵子，精子），脂肪细胞。高等植物的根细胞，叶的表皮细胞，叶肉细胞等。要点三模拟探究细胞表面积和体积的关系原理：NaOH和酚酞相遇呈紫红色当与琼脂相遇时，其中酚酞变成紫红色，因此，从颜色上的变化就知道NaOH扩散得有多远。在一定时间内，NaOH在琼脂块的每一侧扩散的距离大致相同。步骤：将含酚酞琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体,放入烧杯内,加入NaOH溶液,10min后取出,用纸巾吸干,用塑料刀将琼脂块切成两半.观察切面,测量每一块上NaOH扩散的深度.分析：

琼脂块的表面积与体积之比（相对表面积）随着琼脂块的增大而减小,NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比也随着琼脂块的增大而减小.结论：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。细胞表面积限制了细胞的长大。考点1.观察材料的处理及装片的制作过程考法1显微镜的使用技巧1流程显微镜的使用步骤为：

1、取镜和安放①右手握住镜臂，左手托住镜座．②把显微镜放在实验台上，略偏左．安装好目镜和物镜；

2、对光①转动转换器，使低倍物镜对准通光孔．②把一个较大的光圈对准通光孔．左眼注视目镜内，右眼睁开，便于以后观察画图．转动反光镜，看到明亮视野．

3、观察①把所要观察的载玻片放到载物台上，用压片夹压住，标本要正对通光孔．②转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近载玻片．眼睛看着物镜以免物镜碰到玻片标本．③左眼向目镜内看，同时反向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看清物像为止．再略微转动细准焦螺旋，使看到的物像更加清晰．

故答案为：

1、取镜和安放①右手握住镜臂，左手托住镜座．②把显微镜放在实验台上，略偏左．安装好目镜和物镜；

2、对光①转动转换器，使低倍物镜对准通光孔．②把一个较大的光圈对准通光孔．左眼注视目镜内，右眼睁开，便于以后观察画图．转动反光镜，看到明亮视野．

3、观察①把所要观察的载玻片放到载物台上，用压片夹压住，标本要正对通光孔．②转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近载玻片．眼睛看着物镜以免物镜碰到玻片标本．③左眼向目镜内看，同时反向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看清物像为止．再略微转动细准焦螺旋，使看到的物像更加清晰．成像特点及移动方法放大倒立。与观察到的方向同向。3物镜和目镜的选择目镜是靠近你眼睛的那个装置，物镜是靠近观察物体的那个装置，首先把放大倍数到最底，目镜上有数字＊几，或着看长度，越长放大倍数越小，物镜反之，总放大倍数为物镜*目镜。细胞膜和细胞壁要点1.细胞膜有选择透性在磷脂双层选择透过细胞膜理论中是细胞膜表面的糖脂和糖蛋白决定了细胞膜的选择通透性。

首先，磷脂为细胞膜表面的大部分物质。根据相似相溶的原理，脂类和小分子可以顺利通过，如果磷脂决定了物质的通过性，那么这么大的面积造成的通透效果是没有意义的。

其次，膜表面镶嵌了许多结构蛋白。有表面蛋白和整合蛋白。根据研究表面，这些蛋白对物质的运载和信号分子的效能上起到了很大的作用。

在高中生物中，一般认为，载体蛋白在物质的选择通过起到了很大的作用。在小字部分提到的糖脂与糖蛋白一般认为是接受某分子的受体，可以接受其他分子或者信号源发出的信号。

而水，作为一个无机分子，在物质的选择通透性上是没有意义的。

对于细胞而已，需要的物质必定是对自身有意义和价值的。水自身作为小分子，可以说是无处不在，它的分子结构也决定了它不能作为载体。验证活细胞吸收物质的选择性要点二质膜的结构模型.流动镶嵌模型流动镶嵌模型：是膜结构的一种假说模型。脂类物质分子的双层，形成了膜的基本结构的基本支架，而膜的蛋白质则和脂类层的内外表面结合，或者嵌入脂类层，或者贯穿脂类层而部分地露在膜的内外表面。磷脂和蛋白质都有一定的流动性，使膜结构处于不断变动状态。流动镶嵌模型模型认为：细胞膜结构是由液态的脂类双分子层中镶嵌可以移动的球形蛋白质而形成的。随着科学研究技术的不断创新和改进，流动镶嵌模型也逐步得到完善，是目前公认的膜结构模型的基础。这一模型有两个结构特点：一是膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向移动；二是膜蛋白分布的不对称性，蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。有一个功能特点：选择透过性。脂双层:由两层磷脂排列组成的膜结构。应用磷脂分子的极性亲水头部朝向膜的外面，而其疏水性尾部则簇集于双层的内侧膜蛋白：生物膜所含的蛋白叫膜蛋白，是生物膜功能的主要承担者。根据蛋白分离的难易及在膜中分布的位置，膜蛋白基本可分为三大类：外在膜蛋白或称外周膜蛋白、内在膜蛋白或称整合膜蛋白和脂锚定蛋白。膜蛋白包括糖蛋白，载体蛋白和酶等。通常在膜蛋白外会连接着一些糖类，这些糖相当于会通过糖本身分子结构变化将信号传到细胞内。要点三细胞壁细胞壁（cellwall）是细胞的外层，在细胞膜的外面，细胞壁之厚薄常因组织、功能不同而异。植物、真菌、藻类和原核生物（除了支原体与L形细菌（缺壁细菌））都具有细胞壁，而动物细胞不具有细胞壁。细胞壁本身结构疏松，外界可通过细胞壁进入细胞中，细胞壁具有全透性。细胞壁分为3层，即胞间层（中层）、初生壁和次生壁。胞间层把相邻细胞粘在一起形成组织。（2）成分：细胞壁的胞间层基本上是由果胶质组成。如果植物组织中的果胶质用果胶酶分解掉，细胞就会离散，这是因为初生壁是由水、半纤维素、果胶质、纤维素、蛋白质和脂类组成。胚芽鞘、茎、叶、毛等初生壁的各种成分的平均值见表。构成细胞壁的成分中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸。细胞壁中的多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶类，它们是由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等聚合而成。次生细胞壁中还有大量木质素。而动物的细胞外基质从某种意义上说也就是细胞壁，其化学组成是胶原蛋白、粘连蛋白、氨基多糖及蛋白聚糖。细菌细胞壁主要成分则是肽聚糖。真菌细胞壁中主要成分为几丁质、纤维素、葡聚糖、甘露聚糖等，这些多糖都是单糖的聚合物。特点1、维持细胞形状，控制细胞生长细胞壁增加了细胞的机械强度。2.物质运输与信息传递细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大分子或微生物等阻于其外。因此，细胞壁参与了物质运输、降低蒸腾作用、防止水分损失(次生壁、表面的蜡质等)、植物水势调节等一系列生理活动。细胞壁上纹孔或胞间连丝的大小受细胞生理年龄和代谢活动强弱的影响，故细胞壁对细胞间物质的运输具有调节作用。另外，细胞壁也是化学信号(激素、生长调节剂等)、物理信号(电波、压力等)传递的介质与通路。3防御与抗性细胞壁中一些寡糖片段能诱导植保素的形成，它们还对其它生理过程有调节作用，这种具有调节活性的寡糖片断称为寡糖素。4其他功能细胞壁中的酶类广泛参与细胞壁高分子的合成、转移、水解、细胞外物质输送到细胞内以及防御作用等。5参与细胞间的相互粘连，即“胞间连丝”。细胞质要点1细胞的基本结构1.细胞壁（动物细胞无）2细胞膜3细胞质（略）4细胞核要点2.细胞质—、分离各种细胞器的方法:差速离心法

二、细胞器的结构与功能

（一）双层膜

1线粒体

（1）结构：内膜向内折叠形成嵴，其内含有少量的DNA与RNA,可复制

（2）功能：进行有氧呼吸的主要场所

2叶绿体

（1）结构：其内也含有少量的DNA与RNA,可复制；

基质中含有酶，基粒中了有酶还有色素

（2）功能：进行光合作用的场所

（3）存在：绿色植物的叶肉细胞和幼茎皮层细胞

（二）无膜结构

3中心体

（1）存在：动物和低等植物细胞中

(2)功能:与细胞的有丝分裂有关

4核糖体

分类（1）游离型核糖体：合成胞内蛋白（血红蛋白，与有氧呼吸有关的酶）

（2）附着型核糖体：合成分泌蛋白（消化酶，抗体，一部分激素）

（三）单层膜

5内质网

分为（1）粗面内质网：分泌蛋白的加工合成及运输

（2）光面内质网：合成糖类脂质等有机物

6高尔基体

（1）动物细胞中：进一步对分泌蛋白加工，分类和运输

（2）植物细胞中：与细胞壁的形成有关

7液泡

（1）存在：植物细胞中

（2）功能：调节细胞内环境；充盈的液泡可使植物细胞保持坚挺

8溶酶体

（1）其内含多种水解酶

（2）功能：消化分解细胞中衰老损伤的细胞器；吞噬并杀死侵入细胞的病毒病菌细胞溶胶：胞质溶胶约占细胞总体积55％，其中存在几千种酶。大多数中间代谢（包括糖酵解、糖原异生作用以及糖、脂肪酸、核苷酸和氨基酸的合成）都是在胞质溶胶中进行的。胞质溶胶内约20%是蛋白质。许多蛋白质可能直接或间接地与细胞骨架相结合，蛋白质分子之间也可能有选择性的亲合。因此，细胞质基质实质上是一个在不同层次均有高度组织结构的系统，而不是一种简单的溶液。然而，在普通透射电子显微镜下却看不到细胞质基质内的有形构造。细胞骨架细胞骨架是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构。发现较晚，主要是因为一般电镜制样采用低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到20世纪60年代后，采用戊二醛常温固定，才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。真核细胞借以维持其基本形态的重要结构，被形象地称为细胞骨架，它通常也被认为是广义上细胞器的一种。细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白细胞(白血球)的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。要点3.观察叶绿体要点四细胞器之间的协调配合考法一细胞器的分布，结构，成分与功能归纳细胞核要点1细胞核的功能细胞核的形态数目：细胞核通常是光学显微镜下所见间期细胞内最明显的结构。其形状常随细胞的形态、代谢状态或发育阶段的不同而有差别，例如在动物的细长肌细胞中呈梭形，在一些昆虫的丝腺细胞中是分支状，在高等植物的分生组织细胞中为球形，而在分化的柱状或管状细胞中又呈卵圆形或梭形。此外．在细胞周期的不同阶段变化也很大。

不同细胞的核的大小往往差别显著，小者直径不足1Mm，大者如苏铁科植物的有些卵细胞核直径可达500～600μm。动物细胞的核一般为10μm左右。细胞核与细胞体积之间常保持一定的比例关系，可以用核质指数(nucleo一cytoplasmiclndex，NCI)表示：

NCI=Vn／(Vc一Vn)

式中，Vn为细胞核的体积；Vc为细胞的体积。

在细胞生长发育的不同时期，核质指数会发生变化，以适应功能的需要。如植物分生组织的细胞，核质比值约为0．5，分化后比值下降，到细胞成熟后比值更低。

多数细胞只有一个细胞核，但也有双核细胞，例如多种原生动物、部分肝细胞和软骨细胞等。另外还存在多核细胞，细胞核数目有时达百余个，如破骨细胞等。这些多核细胞大部分为核分裂后未进行细胞分裂所致，也有部分细胞融合后形成多核细胞，如肌细胞。有些藻类的合胞体，因为没有细胞界限，常有几百个细胞核或更多。

细胞核一般位于细胞中央．但在不同组织或年龄其位置也有变化。如年幼时植物胚细胞其核在中央，而到了成熟阶段其核被液泡挤压到靠近细胞膜的位置。在动物细胞，如小肠上皮细胞其核在基底部，而神经细胞其核在细胞本体部位。平滑肌细胞其核在中央，横纹肌缨胞其核都在边缘，卵细胞核在动物极．便于分裂和受精。细胞核的功能对生命的维持而言．细胞核和细胞质是缺一不可的。细胞中绝大部分遗传信息储存在细胞核内，基因的复制、转录和转录产物的加工过程也在细胞核中进行．它是细胞遗传与代谢活动的调控中心。、细胞核的基本结构和功能

尽管细胞核的形状多种多样．但是其基本结构却大致相同．即间期细胞核主要由核被膜、核纤层、染色质及核仁等部分组成(图8—1)。此外，还有一个以蛋白质成分为主的同架结构体系，称为核基质。

细胞核的功能主要包括两个方面：一是通过遗传物质DNA、染色体的复制、细胞分裂保持细胞世代间的连续性，即遗传。在进行有性生殖过程中，细胞经减数分裂形成染色体数目减半的配子，受精后又恢复到体细胞中DNA和染色体数目。二是通过DNA的转录和翻译，在细胞分裂基础上发生细胞分化，即基因的差别性表达，使细胞结构和功能发生变化，调节和控制细胞各种代谢活动，以适应外界环境。细胞核与细胞质的关系两者是互相依存的

细胞核内有遗传信息，当它离开了细胞质，遗传信息得不到很好的表现，并且存活不了很长时间。

细胞质内也含有一些遗传信息，但主要还是营养物质，当它离开了细胞核，它就等于死了一样，没有什么价值，很快就会失去活性。

所以，细胞核和细胞质两者谁也离不开谁。染色体与染色质染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质，它们之间的不同，不过是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现而已。

染色质出现于间期，呈丝状。它们在核内的螺旋程度不一，螺旋紧密的部分，染色较深，有的螺旋松疏染色较浅，染色质在光镜下呈现颗粒状，不均匀地分布于细胞核中。

分裂期染色质高度螺旋化形成较粗的柱状和杆状等不同的形状，成为染色体。不同生物的染色体（习惯不称染色质）数目、形态不同，具有种的特异性，而且比较恒定。要点二.真核细胞的结构由真核细胞构成的生物称为真核生物。在真核细胞的核中，DNA与组蛋白等蛋白质共同组成染色体结构，在核内可看到核仁。在细胞质内膜系统很发达，存在着内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等细胞器，分别行使特异的功能。真核生物包括我们熟悉的动植物以及微小的原生动物、单细胞海藻、真菌、苔藓等。真核细胞具有一个或多个由双膜包裹的细胞核，遗传物质包含于核中，并以H