第二章 细胞的结构

第二章细胞的结构

第一节细胞是生命的单位

一、生物体由细胞构成

细胞学说

时间科学家研允成果

内容意义

英国物理学第一个描述细胞的人。实

1665年家罗伯特胡际上，胡克看到的是已死揭示了生物体结

构的统一性，揭示

克亡细胞的纤维质细胞壁所有的生物都由

了生物间存在一定

一个或多个细胞

所有的植物都是由细胞组的亲缘关系，将动

德国植物学组成，细胞是所有

1838年成的，细胞是植物各种功物和植物统一起

家施莱登生物的结构和功能

能的基础来，为达尔文的进

单位，所有的细胞

化论奠定了基础。

德国动物学必定由已存在的细

1839年动物都是由细胞组成的同时，它将人们对

家施旺胞产生

生物的研究从宏观

德国科学家所有的细胞都必定来自已

1858年领域带入微观领域

魏尔肖经存在的活细胞

细胞学说中“所有的生物都由一个或多个细胞组成”的观点在当时是准确的，从现在看来,

还有待补充，因为目前所研究的所有生物包括没有细胞结构的病毒。

二、细胞既有多样性又有统一性

1.细胞的多样性和统一性

(1)多样性：自然界的细胞种类极其繁多，形态、体积、功能和生活环境的差异巨大

(2)统一性

①所有的细胞都具有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质，真核细胞还具有成形的细胞核C

②所有细胞都具有C、H、0、N等基本元素。

③所有细胞都以DNA作为遗传物质。

2.原核细胞和真核细胞

(1：分类依据：是否具有成形的细胞核。

(2：原核细胞：无成形的细胞核。由原核细胞构成的生物称为原核生物，这些生物

几乎都是由单个细胞构成的，如细菌、蓝细菌等。

(3：真核细胞：有成形的细胞核。由真核细胞构成的生物称为真核生物，真核生物

可分为多细胞真核生物和单细胞真核生物。

三、使用显微镜观察各种细胞

1.对光：用低倍镜、较大光圈对准通光孔，转动反光镜使视野明亮

2.低倍镜观察

(1;压片：标本正对通光孔中心，并用压片夹固定

(2)侧面观察，降镜筒(转动粗准焦螺旋)

(3：左眼观察，找物像(转动粗准焦螺旋)

(4：转动细准焦螺旋，使物像清晰

3.高倍镜观察

(1；移：移动装片，将目标区域移至视野中央

(2;转：转动转换器，换成高倍镜

(3)调：调反光镜、光圈，使视野亮度适宜；调细准焦螺旋，使物像清晰

4.物镜越长，放大倍数越大，使用时镜头离载玻片的距离越近；放大倍数越大，物像越大，

视野范围也就越小，透光量越少，视野越暗。

四、细胞是生物体的结构和功能单位

1.病毒(非细胞生物)：只有寄生在活细胞内才能进行生命活动。

2.堂细胞生物：所有代谢活动均在单个细胞内进行。

3.多细胞生物：每个细胞都具有相对独立的代谢系统，功能相同的细胞聚集在一起，共同执

行某一功能。

五、高倍显微镜的使用

小杨同学在学习使用显微镜时，得到甲、乙两图是他在10x物镜和10、目镜

下的观察结果。

16个64个

甲乙

1.显微镜使用中的3个原则

(1：使用显微镜的基本原则是先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野中央,

冉使用高倍镜.

(2：换用高倍镜后只能调节细准焦螺旋，不能调节粗准焦螺旋。

(3)换用高倍镜后，若视野太暗，则调节反光镜、光圈。

2.从低倍镜换成高倍镜后视野的变化

镜头物像大小看到细胞数目视野亮度物镜与载玻片距离视野范围

、一

低倍镜小多亮大

高倍镜大少暗近小

3.高倍显微镜使用中容易出现的错误操作

(1;移动装片方向错误，导致物像没有移向视野中央，反而移向视野之外。

(2：总是选用大光圈和凹面镜，错误地认为视野亮度越大越好。实际上，在标本染色较深、

透光性较差、视野相对较暗的情况下，宜选用凹面镜和大光隆以增大通光量。但在观察没有

染色的透明对象时，选用平面镜和小光圈调节视野亮度更适宜。

4.相关规律

(1)细胞在视野中呈单行或单列排布，计算时只考虑长度或宽度：

放大后视野中的细胞数二放大前视野中的细胞数x串片整。

(2)细胞在视野中呈充满排布，计算时要考虑面积的变化：放大后视野中的细胞数二放大前

视野中的细胞数x(放大前放大倍数/放大后放大倍数)2。

(3)物像在视野角落时，“偏哪移哪”：显微镜成倒立的“像”，若物像在视野右上方，则实

际位于左下方，为将物像移到视野中央，应将装片往右上方移动。

5.易错警示：使用显微镜的基本原则是“先低后高不动粗”，即先用低倍镜观察，找到要观

察的物像，移到视野中央，再使用高倍镜；换用高倍镜后只能使用细准焦螺旋，不能使用粗

准焦螺旋。

第二节细胞膜控制细胞与周围环境的联系

一、细胞膜具有选择透过性

1.通过模拟实验探究膜的透过性

半透膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而蛋白质、淀

实验原理

粉等大分子则无法通过

A组B组

实验分组

及处理透析袋内装淀粉溶液，置于盛有蒸透析袋内装等量葡萄糖溶液，置于盛有等

僧水的烧杯内量蒸僧水的烧杯内

向透析袋外蒸镭水中加入适量取透析袋外蒸储水2mL,加入2mL本尼

实验检测

碘-碘化钾溶液迪特试剂，热水浴2〜3min

实验现象蒸镭水不变蓝，透析袋内变蓝出现红黄色沉淀

实验结果葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，淀粉分子无法通过

实验结论透析膜对分子的进出具有半透性

实验推论细胞膜是细胞的边界，可以推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性

自变量是指研究者主动操纵而引起因变量发生变化的因素或条件。一般来讲，生物实验中除

自变量以外的因素或条件都是一致的。

2.细胞膜的功能特性

细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代诛产物，保持细胞内生化反应有

序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性。

二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成

成分结构作用其他特点

名称：极性头部（含P）磷脂分子是两性分子，

旷特点：亲水性形成磷脂双分子层,构成细胞膜的基

磷脂&二名称：非极性尾部含有C、H、0、P四种

本骨架

’特点：疏水（或亲脂）性元素，有些磷脂还含有N

a.转运蛋白选择性地吸收或排出特

定物质，控制其进出细胞；

细胞膜上的蛋白质，有细胞膜中的蛋白质或脂质

b.催化特定化学反应；

膜蛋白水溶性部分和脂溶性部可与多糖结合形成细胞外

c.连接同一组织的相邻细胞；

分被，存在于细胞膜外表面

d.受体：在细胞与外界的信息交流

和细胞识别中发挥重要作用

保持细胞膜的稳定性,双重调节磷脂

主要位于磷脂双分子层分子的活动。一方面，胆固醇通过与

的疏水环境中，具有一磷脂脂肪酸链的相互作用，限制磷脂存在于动物细胞膜中，植

胆固醇

个很小的亲水基团，与分子运动、增加其有序性另一方面，物细胞膜一般不含

磷脂头部连接胆固醇能将磷脂分子分隔开，增强磷

脂分子运动性

细胞膜的功能主要通过膜蛋白实现。细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多。

三、生物膜具有流动性

1.三物膜：细胞内所有的膜的统称C

2.人鼠细胞融合实验

小鼠细胞杂室红色荧光标记物

kf膜蛋白细胞

日细胞

荧光37第下战

囱融否如

染对文。养40min

|士£膜蛋白标记

人细胞膜蛋白绿色荧光标记物结论：细胞膜的蛋白质呈流动状态C

3.生物膜的流动镶嵌模型

(1；主要提出者：辛格、尼克尔森。

(2；基本内容

①磷脂双分子层构成了生物膜的基本骨架。

②「蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿

于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性。

③磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定流动性。

4.知识拓展

a.细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。

b.糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。

c.脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布的。

5.流动性：生物膜的结构特性，与生物膜进行能量转换、物质转运、信息传递和分

裂等功能密切相关。

四、细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构

1.成分：植物的细胞壁主要由纤维素组成，此外还含有果胶等多种物质。

a.真菌和大多数原核细胞同样具有细胞壁，但组成物质和结构与植物不同。

b.动物细胞没有细胞壁。

2.功能

()保护细胞，维持细胞形态，加强细胞的机械强度。

(2：参与细胞间的相互粘连，是激素等化学信号传递的介质和通路。

3.特性：具有全透性，与细胞的选择透过性无关。

五、生物膜的主要成分、结构与功能的关系

(1；不同细胞膜中各组分的含量不同，与细胞的功能有关，如功能复杂的膜中，蛋白

质的种类和数量多。

(2：在细胞膜的外侧，由多糖和膜中的蛋白质或脂质结合，构成糖蛋白或糖脂。糖蛋白分布

在细胞膜外侧，是判断膜内外侧的主要依据。

(3)在一定条件下，细胞膜的组分也会发生变化。

六、比较细胞膜的选择透过性和流动性

温度：在一定范围

结构构成细胞膜的磷脂分子和蛋细胞膜的流动性是

流动性内，温度越高，细胞膜

特性白质分子的位置不是固定的表现其选择透过性

的流动性越大的结构基础，细胞

膜只有保持流动性，

决定内因：细胞膜上转

功能选择遗传因一^转运蛋白种类、运蛋白的种类和细胞才能完成各项

特性透过性决定数量外因：温度、pH、生命活动，才能表

数量一"选择透过性02等现出选择透过性

第三节细胞质是多项生命活动的场所

一、细胞质中有多种细胞器

细胞器组成形态或结构膜层数功能

运输蛋白质和合成脂质的重要场所；肝细胞光面内质

光面内由一系列片状的膜囊

内网有解毒功能；一些内分泌细胞的光面内质网可以合

质网和管状的腔组成，向

质单层成类固醇激素

内连接细胞核的核

网粗面

膜，向外连接细胞膜有核糖体颗粒附着，加工、运输蛋白质

内质网

附着合成蛋白质的场所，合成的蛋白质被运输至胞外或细

核核糖体胞的其他部位

糖

由和蛋白质构成无膜

体RNA合成蛋白质的场所，合成的蛋白质通常用于细胞自身

游离核

或构成自身结构，如红细胞中的血红蛋白、肌细胞的

糖体

肌纤维蛋白等

主要对由内质网运入的蛋白质进行加工、分类、包装

由一系列扁平膜囊和

高尔基休单层和运输.植物细胞中，合成果胶物质，参与细胞壁的

大小不一的囊泡构成

构建

主要进行细胞内消化：消化细胞从外界吞入的颗粒、

溶酶体含水解酶单层

自身衰老的细胞器和碎片

光学显微镜下，一般

线粒体双层细胞能量代谢中心，是需氧呼吸的主要场所

呈颗粒状或短杆状

光学显微镜下呈球形

叶绿体双层光合作用的场所

或椭球形

液泡中的色素使某些植物的花、叶、果实呈现不同的

颜色。液泡中的斑胞液储存水分和营养物质，调节细

液泡泡状单层

胞渗透压平衡、酸碱平衡、离子平衡，维持细胞正常

形态。液泡富含水解酶，能吞噬衰老的细胞器

两个空间相互垂直的

无膜

中心体中心粒及其周围物质在纸胞增殖中起重要作用

结构

组成

2.核糖体在细胞中的位置并不是固定不变的，两种存在形式可以相互转化。

3.知识拓展

a.叶绿体中所含色素与液泡中所含色素理化性质不同，叶绿体中为脂溶性色素，液泡中为水

溶性色素。

b.溶酶体中的水解酶并不是在溶酶体中合成的，而是在核糖体上合成的，且需要内质网和高

尔基体的加工。

二、观察叶绿体和细胞质流动

1.实验原理

(1；叶绿体呈绿色，不需染色，制片后直接观察。

(2：活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察时可用细胞溶胶中叶绿体的运动作为标

志O

2.材料选择

(1；黑藻：叶片小而薄，叶肉细胞的叶绿体大而清晰，是观察叶绿体和胞质环流的好材料。

(2：适合观察胞质环流的其他材料：百合花药萌发的花粉管，向日葵舌状花花冠的表皮，新

鲜大白菜内层叶片中脉处的表皮，葬类的小叶片等。

3.实验步骤

(1：预处理：将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养

(2；取材：用镜子从黑藻新鲜枝条上取一片幼嫩小叶

(3；制作黑藻叶片临时装片：

①在洁净的载玻片中央滴一滴清水；②将小叶放入水滴中；③盖上盖玻片

(4：低倍镜下找到黑藻叶肉细胞

(5：高倍镜下观察叶绿体的形态、颜色、分布和运动

4.实验结论

(1)叶绿体呈绿色、球形或椭球形，随细胞质流动，自身也可转动。

(2；每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。

a.叶绿体呈扁平的椭球形或球形，能够在不同光照条件下改变方向。

b.叶绿体绕液泡定向环形流动；如果没有流动，可能与黑藻没有接受充足的光照或室温低有

关，也可能与培养黑藻的水未及时更换有关。

5.胞质环流意义：植物细胞的正常生理活动，它对于促进细胞代谢具有重要意义。

例如，胞质流动使叶绿体移动到光照充足的位置进行光合作用；不断分配各种营养物质，使

其在细胞内均匀分布，促使基质内的一系列代谢反应高效有序地进行。

三、细胞溶胶是细胞代谢的主要场所

1.含义：细胞溶胶又称细胞质基质，是细胞内除去细胞器以外的胶状物质。

2.成分

(1：水分：占细胞总体积的70%左右，多数水分子以结合水的形式附着于蛋白质等大分子表

面，只有部分水分子是游离的。

(2：含有丰富的蛋白质，还含有糖类、氨基酸和无机盐等多种营养物质。

3.功能

(1：细胞与外界环境、细胞质与细胞核及细胞器之间物质运输、能量交换和信息传递的重要

介质。

(2：许多代谢反应的重要场所。

(3：参与某些脂质的合成、蛋白质的加工和降解、大分子物质和细胞器的移动等。

四、细胞骨架维持细胞形态并控制细胞运动和胞内运输

细胞骨架存在于细胞质中，是由蛋白质纤维交错连接的网络结构。构成细胞骨架的重要结构

是微丝和微管。

名称结构功能

支撑、维持细胞形态；参与细胞运动、植物细胞的细胞质流动与矶

微丝纤维

肉细胞的收缩等一系列生理功能

微管管状结构在细胞器等物质和结构的移动中发挥重要作用

五、认识各种细胞器

1.从不同的角度对细胞器进行归纳

角度细胞器

布

分高等动植物细胞共有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体

点

特

动物细胞和低等植物细胞特有中心体

植物细胞特有叶绿体、液泡

真、原核细胞共有核糖体

组成含有核酸线粒体、叶绿体、核糖体

特点

含有DNA和核糖体线粒体、叶绿体

含有色素叶绿体、液泡

功能与能量转换有关线粒体、叶绿体

特点

动植物细胞都有，但功能不同高尔基体

可增大细胞内膜面积线粒体、叶绿体、内质网

结

膜双层膜线粒体、叶绿体

层

构

数单层膜内质网、高尔基体、液泡、溶酶体

无膜结构核糖体、中心体

2.易错归纳

a.没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞就不含叶绿体。

b.没有大液泡的细胞也不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞就没有大液泡

c.有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如低等植物细胞也可含有中心体。

d.叶绿体是光合作用的场所，但光合作用不一定都在叶绿体中进行，如蓝细菌没有叶绿体,

也能进行光合作用。

e.线粒体是需氧呼吸的主要场所，但没有线粒体的生物也可以进行需氧呼吸，如蓝细菌。

3.比较线粒体和叶绿体的异同

项目线粒体叶绿体

外膜内暨崎、基质

嶂雕基粒

基质

形态结构

不同点4

增大膜面积的方式内膜向内腔折叠形成喳由类囊体堆叠成基粒

光合作用的场所，完成光合作用

完成的生理过程需氧呼吸的主要场所

的全过程

相同点均具有双层膜结构；均含有少量DNA；均与能量转换有关

第四节细胞核是细胞生命活动的控制中心

一、遗传物质主要储存在细胞核中

核膜（双

层膜）

\屋、/核孔（蛋白质、RNA等大分

子出入细胞核的通道）

核仁（核糖体RNA合成、加工

飞和核糖体装配的我要场所;

'染色质（DNA与留白质

及少量RNA构成）

核基质（以蛋白质

为主的网络结构）

二、细胞核控制细胞的遗传和代谢

1.伞藻“嫁接”实验

（1：实验过程

①地中海伞藻的假根+细圆齿伞藻的伞柄一地中海伞藻的伞帽。

I②细圆齿伞藻的假根+地中海伞藻的伞柄T细圆齿伞藻的伞帽，

（2：实验结论：伞藻伞帽的形状是由细胞核控制的。

2.变形虫切割实验

（1：实验过程

无核部分死亡

有核部分生长产生新的无核部分・*产生新的

变形虫植入新核变形虫

（2：实验结论：变形虫的摄食、生长和分裂等各项生命活动都离不开细胞核。

3.细胞核的功能：DNA主要储存在细胞核中，细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心

三、尝试制作真核细胞的结构模型

1.建立模型：科学研究的常用方法，是人们根据某一目的，抓住对象的本质特征，将复杂

的、微观的现象或事物构建成抽象的、概括性的描述，是对研究对象简洁的

表述。

2.模型类型：包括物理模型、概念模型、数学模型等。

四、细胞核的结构与功能相适应

1.细胞核的结构与功能

结构功能

双层膜，外层常与粗面内质网相连；双层膜细胞核的边界，其上核孔是蛋白质、

核膜

不是连续的，其上具有核孔RNA等大分子出入细胞核的通道

细胞核中呈球形或椭球形的结构，其大小、

是核糖体RNA合成、加工和核

核仁数目、形态随生物种类、细胞类型不同而不

糖体装配的重要场所

同

a.细胞核中的DNA存在于此处；b.

由DNA、蛋白质和少量RNA组成的复合结

染色质细胞分裂过程中，凝聚成圆柱状或杆

构，呈细长的丝状，容易被碱性染料染色

状的染色体

为细胞核提供支架，也是多种酶的结

细胞核内以蛋白质为主的网络

核基质合位点，与核内遗传物质的复制、染

结构

色体的装配等生理活动密切相关

第五节细胞在结构和功能上是一个统一整体

一、生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起

1.概念：细胞膜和包括核膜在内的多种细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统C

2.各生物膜在结构上的联系

(1：直接联系：内质网膜向内与核膜连接，向外与细胞膜连接。

(2：间接联系：生物膜具有一定的流动性，可以通过囊泡相互转化，实现膜成分的更新。

内质网膜垂虬高尔基体膜囊泡》细胞膜

3.功能细胞膜囊泡一细胞质

(1：生物膜系统大大提高了细胞内物质运输的效率，加强了各组分间的交流。其中起主要作

用的是内质网。

(2：生物膜形成的各区室使细胞具有相对独立的空间，保证了细胞各项生命活动高效、有序

地进行。

(3：为多种酶提供了附着位点，为多种化学反应顺利进行提供了有利条件。

二、细胞内各结构协调配合，共同执行生命活动

1.分泌蛋白的合成与分泌

(1;分泌蛋白的概念：在细胞内产生后，分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，如消化酶、抗体

和一部分激素。

(2：研究方法：放射性同位素示踪法。

膜融合、

(3：过程细胞膜

分泌

‘囊泡

线加工、分

粒

类、包装、高尔基体

体

运输

供

囊泡

能器'内质网

合成肽链核糖体

“合成’不等于“加工”：如合成蛋白质的场所仅为核糖体，加工蛋白质的场所为内质网和高尔

基体。

2.囊泡——细胞里的“搬运工”

(1：囊泡运输的物质

①一类是囊泡膜上的膜蛋白和脂质等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能。

②囊泡包裹的内含物，如一些激素、酶等，这些物质有的被分泌到细胞外，有的参与细胞内

大分子物质的降解等。

(2：囊泡运输：包括囊泡形成、运输和与特定部位膜的融合，其中囊泡与特定部位膜的融合

是囊泡定向运输的关键。整个过程非常复杂，需要多种信号分了和细胞骨架的参与。

三、分析分泌蛋白的合成与分泌过程

图甲表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，图乙是图用的局部放大。不同囊泡介导不

同途径的运输。图中①〜⑤表示不同的细胞结构。

⑤T—1日》细胞“货物”

蛋白质A

蛋盔’

1.与分泌蛋白形成有关的“细胞器”“结构”和“膜结构”

(1;细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。

(2)结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜°

(3；膜结构：线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。

2.在分泌蛋白加工、运输过程中，内质网膜、高尔基体膜、细胞膜面积的变化

膜面积

膜口内质网膜

口高尔基体膜

O细胞膜

高尔基

体膜

在分泌蛋白加工运输过程中，内质网膜面积变小，细胞膜面积变大，高尔基体膜面积先

变大后变小，即前后基本不变。

同位

射性

含放

构所

同结

酸，不

氨基

记某

素标

同位

射性

，用放

程中

输过

和运

合成

蛋白

分泌

3.在

况

素的情

放

射

基体

高尔

质网

体内

性核糖

强

度

__

_____

_____

_____

时间

囊

基体一

一高尔