课程解读

一、学习目标：

1. 细胞膜、细胞生物膜系统的结构和功能及其特点，制备细胞膜的方法。

2. 理解渗透作用和物质通过生物膜的方式。

3. 细胞器的结构和功能。

4. 细胞核的结构和功能；真核细胞与原核细胞的区别。

 

二、重点、难点：

重点：细胞膜的分子结构和主要功能，叶绿体、线粒体及各细胞器的结构和功能，真核细胞与原核细胞在核、细胞器、细胞壁等方面的区别。

难点：1. 主动运输；2. 叶绿体、线粒体的结构及功能。

 

三、考点分析：

知识内容

要求

（1）细胞学说的建立过程

（2）多种多样的细胞

（3）细胞膜系统的结构和功能

（4）主要细胞器的结构和功能

（5）细胞核的结构和功能

（6）细胞的吸水和失水

（7）物质跨膜运输的其他实例

（8）生物膜结构的探索历程

（9）生物膜流动镶嵌模型的基本内容

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

II

II

I

II

细胞是生命活动的基本单位，只有在掌握了细胞结构和功能的基础上，才能更好地学习发生在相应结构上的代谢，考查内容理解细胞的生长成熟、衰老和死亡。细胞这部分知识的重要性决定了这个考点成为高考的重点。考查的题目多出现在选择题和简答题中。

 

知识梳理

一、细胞学的研究方法

　　（一）结构观察

 

显微结构

亚显微结构

仪　　器

光学显微镜

电子显微镜

分辨率

200nm

0.2nm

 

（二）技术手段

　1. 差速离心

　2. 同位素示踪和放射自显影

 

二、真核细胞

（一）细胞膜——哺乳动物成熟的红细胞吸水——内容物离心过滤——纯净细胞膜

　1. “流动镶嵌模型”的提出：

生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被能分解蛋白的酶分解——从红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍——三明治模型——流动镶嵌模型。

http://swzy.sdedu.net/tp/cellm.jpg

　2. 功能：

将细胞与外界环境分隔开：系统的边界

进行细胞间的信息交流：与糖蛋白有关。（通过细胞分泌物；通过相邻细胞的膜接触传递信息；通过相邻两细胞间形成的通道。）

跨膜方式

运转方向

膜运转蛋白

ATP供能

实　　例

顺浓度梯度

逆浓度梯度

自由扩散

+

　

　

　

H2O，CO2，O2

主动运输

 

+

+

+

K+进入红细胞

吞吐作用

与浓度无关

囊泡与细胞膜

+

分泌与吞噬

3. 渗透作用：水（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散作用

质壁分离的条件：具有半透膜、细胞内外有浓度差

自行复原的条件：外界溶液的溶质可以进入细胞内

质壁分离图4        质壁分离图3

4. 细胞壁

（1）化学成分：主要是纤维素和果胶。

（2）作用：对植物细胞有支持和保护作用。伸缩性小于细胞膜。

 

（二）细胞质

　1. 细胞质基质：胶状、半流动状态，含多种酶，是进行多种生物化学反应的场所。

　2. 各种细胞器的归纳比较

分

布

植物特有的细胞器

叶绿体、液泡

动物和低等植物特有的细胞器

中心体

结

构

不具膜结构的细胞器

核糖体、中心体

具单层膜结构的细胞器

内质网、液泡、溶酶体、高尔基体

具双层膜结构的细胞器

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的细胞器

线粒体、叶绿体

含RNA的细胞器

核糖体、线粒体、叶绿体

含色素的细胞器

叶绿体、液泡

功

能

能产生水的细胞器

线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体

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

能合成有机物的细胞器

核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网

与有丝分裂有关的细胞器

核糖体、线粒体、高尔基体、中心体

与蛋白质合成、分泌有关的细胞器

核糖体、内质网、高尔基体、线粒体

能发生碱基互补配对的细胞器

线粒体、叶绿体、核糖体

与主动运输有关的细胞器

核糖体、线粒体

3. 用高倍显微镜观察细胞器

（1）叶绿体分布于植物叶肉细胞的细胞质中，呈扁平的椭球形或球形。

（2）线粒体分布于动植物细胞中，呈短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。健那绿染液常用作线粒体专一性活细胞染剂，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质则近于无色。

（3）核糖体在光学显微镜下无法观察到。

4. 细胞的生物膜系统：细胞的生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及细胞器膜构成的系统，它们在结构和功能上是紧密联系的统一整体。各种生物膜组成成分相似，均由脂质、蛋白质和少量糖类组成，但每种成分所占的比例不同，在结构上具有一定的连续性。

 

（三）细胞核

　1. 结构

　　（1）双层膜：外膜与内质网相连通，膜的外表面上有核糖体附着。核膜并不是完全连续的，许多部位上的核膜内外两层相连，形成核孔。大分子物质，如mRNA可通过核孔，离子和小分子物质，如氨基酸和葡萄糖可通过选择透过性核膜。核膜在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建。

　　（2）核仁：通常是单一的或多个匀质的球形小体，与核糖体的形成有关，在细胞分裂期间表现出周期性的消失与重建。

（3）染色质

 

染色质

染色体

同一

物质

成分相同

主要成分是蛋白质和DNA

特征相同

容易被碱性染料染成深色

功能相同

是遗传物质的主要载体

不同时期

分裂间期

分裂期

两种形态

细长的丝状

杆状或柱状

2. 功能

　　（1）贮存和复制核基因的场所

　　（2）细胞遗传和代谢的控制中心

 

三、原核细胞

（一）细菌

（二）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

主要成分为纤维素和果胶

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、大多数真菌

蓝藻、细菌、衣原体、支原体等

 

典型例题

知识点一：细胞膜的结构和功能

例1. 对玉米种子的实验处理和实验现象的记录如下表所示，该实验结果说明（　 ）

实验处理

将玉米种子浸泡15小时，从中央纵切后，用稀释的红墨水染色

将浸泡后的玉米种子煮熟，从中央纵切后，用稀释的红墨水染色

实验现象

胚体细胞着色浅

胚体细胞着色深

A. 细胞膜具有流动性　　　　　             B. 红墨水能自由进出玉米细胞

　　C. 活的细胞膜具有选择透过性　　         D. 细胞膜具有全透性

思路分析：本题考查的是细胞膜的功能特性，活细胞的细胞膜具有选择透过性，按照生命活动的需要有选择地吸收物质，红墨水不是细胞生长的必需物质，所以不能或很少能通过活细胞膜进入胚体细胞，因此胚体细胞着色浅。煮熟的胚体细胞死亡，其细胞膜失去选择透过性而成为全透性，红墨水极易进入细胞，因此胚体细胞着色深。

答案：C

解题后的思考：细胞膜的物质运输功能，是高考中一个常见的考查点。解题的关键是：细胞选择需要吸收的分子可以进入，而染料（细胞生长不需要）往往不能进入活细胞，比如：观察染色体时，染色前解离处理死亡细胞，观察DNA、RNA的分布，需要进行盐酸处理，高中阶段使用的细胞活体染料是健那绿，其可以进入活细胞。

 

例2. 在下列结构中，含高尔基体和内质网较多的细胞是（    ）

    A. 神经细胞         B. 汗腺细胞         C. 肌细胞             D. 胰腺外分泌细胞

思路分析：分泌蛋白质合成、分泌旺盛的细胞中内质网和高尔基体等都较多。

A神经细胞的代谢比较稳定，其内蛋白质的自我更新速度较慢，一般没有分泌功能，故高尔基体和内质网是欠发达的；

B汗腺细胞的分泌物中主要是水、无机盐和一些代谢废物，如尿素等，无蛋白质等有机物，其分泌过程并不需要高尔基体；

C肌细胞一般无分泌功能，蛋白质的更新速度也较慢，所以这两个细胞器也并不发达；D胰腺外分泌细胞的主要功能是分泌胰液，在胰液中含有大量的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和麦芽糖酶等，这些酶的分泌必须要经过高尔基体的包装才能安全地分泌到细胞外，而且胰腺外分泌细胞的合成代谢也较旺盛，内质网相对就较发达，所以高尔基体和内质网这两种细胞器在胰腺外分泌细胞中较发达，含量较多。

    答案：D

    解题后的思考：合成分泌旺盛的细胞中内质网发达。高尔基体是细胞分泌物最后加工和包装的场所，所以具有分泌功能的细胞中高尔基体比较发达。

 

例3. 一般海藻细胞内K+浓度比海水高很多。若使用适当的药物降低海藻的呼吸强度，则细胞吸收K+的速度会（　 ）

　　A. 提高　　　B. 减慢　　　C. 不变　　　D. 变化不定

　　思路分析：本题考查的是主动运输需要消耗ATP提供的能量，由海藻细胞内K+浓度比海水高很多可推知海藻吸收K+的方式为主动运输，而所需的能量由呼吸作用提供。

答案：B

解题后的思考：理解物质通过膜的方式。除熟悉教材中的实例外，还需要利用物质进出细胞的不同方式的运输特点来判断。

小结：细胞膜作为系统的边界，既有屏障作用，又严格地控制物质的内外交换和细胞间的信息传递。

 

知识点二：细胞质

例4. 如果一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一个相邻细胞的叶绿体基质中，那么，这个CO2分子共穿过的磷脂分子层数是（　  ）

　　A. 4　　　            B. 6　　　     C. 12　　　   D. 8

思路分析：本题考查细胞的结构，还考查膜的结构基础——磷脂双分子层。CO2依次经过线粒体膜、细胞膜（2次）、叶绿体膜，线粒体和叶绿体均为双层膜结构，且每层膜具有磷脂双分子层结构，因此为（2+2＋2）×2=12层。

答案：C

解题后的思考：掌握物质穿越细胞器的膜结构层数的计算，需要具备的知识是：物质发挥作用的细胞部位；细胞内的双层膜、单层膜及无膜的结构。

 

例5. 已知分泌蛋白的新生肽链上有一段可以引导其进入内质网的特殊序列（图中P肽段），若P肽段功能缺失，则该蛋白（    ）

A. 无法继续合成

B. 可以进入高尔基体

C. 可以被加工成熟

D. 无法被分泌到细胞外

思路分析：蛋白质成的场所是核糖体，故对于合成没有影响，A选项错误；因其引导序列功能缺失，使该肽链无法进入内质网，也就无法通过内质网的囊泡进入高尔基体，从而也就无法分泌，B选项也是错误的，D正确；因其无法进入内质网和高尔基体，故无法被加工成熟，C选项错误。

答案：D

解题后的思考：本题深度考查细胞器的功能。核糖体：蛋白质的合成场所；内质网：初步加工并运输蛋白质（无信号肽以后，合成的蛋白质不能进入内质网进行进一步的加工）；高尔基体：加工、分类包装来自内质网的蛋白质。

小结：细胞的各部分结构相互协调，共同完成各项生命活动。细胞只有保持完整性才能顺利完成各种功能。

 

知识点三：细胞核——遗传和代谢的控制中心

例6. 科学家先将甲羊卵细胞的细胞核抽出，再将乙羊乳腺细胞的细胞核取出，将该细胞核注入来自甲羊的无核卵细胞中。这个融合成的卵细胞经过分裂形成胚胎，最后将这个胚胎移入丙羊的子宫内继续发育。一段时间后小羊出生了，小羊的长相：

A. 像甲羊             B. 像乙羊　         C. 既像甲羊又像乙羊         D. 像丙羊

思路分析：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。其中，染色体上的DNA控制着生物的主要性状。

答案：B

解题后的思考：DNA是生物的遗传物质，主要储存在细胞核内，随生殖细胞传递给后代。控制后代性状。

 

例7. 将用放射性同位素标记的某种物质注入金丝雀体内后，经检测，新生细胞的细胞核具有放射性。注入的物质可能是：（  ）  

A. 脱氧核苷酸     B. 脱氧核糖核酸     C. 氨基酸       D. 核糖核酸

思路分析：细胞核内的主要物质有脱氧核糖核酸、核糖核酸等，脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本单位。脱氧核糖核酸和核糖核酸为大分子物质，不能进入细胞膜。因此注入金丝雀体内，并进入到其细胞核内的物质是脱氧核苷酸。

答案：A

解题后的思考：作为大多数生物的遗传物质的DNA，在细胞核内复制和转录。复制的原料是脱氧核糖核苷酸。

小结：细胞核是遗传物质的储存场所，控制物质的遗传和代谢，同时也是DNA复制和转录的主要场所。

 

提分技巧

  1. 植物细胞等有细胞壁，在细胞的最外层，我们为什么说细胞膜是边界呢？

由细胞膜的屏障功能所决定，细胞膜不仅有保护细胞的作用还具有选择透过性，而细胞壁是全透性的。

2. 植物细胞特有的细胞结构有：细胞壁、叶绿体、液泡，其中一定具有的是细胞壁；

※※原核生物（细菌和蓝藻）中没有线粒体。

3. ※※在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体的数量比较多，如心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌细胞中的多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，具有一定的独立性。

4. 青霉素  ：

       细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，青霉素能通过抑制肽聚糖的合成从而起到抑制细菌生长的作用，所以青霉素对病毒和真菌感染不起作用。

5. 原核细胞没有线粒体，但可以进行有氧呼吸；

原核细胞没有叶绿体，但可以进行光合作用。

 

同步练习（答题时间：30分钟）

一、选择题

  1. 细胞核中易被碱性物质染成深色的结构是（   ）。

    A. 核膜                   B. 核仁                   C. 核液            D. 染色质

  2. 染色体的主要成分是（   ）。

    A. DNA和糖类                                      B. DNA和蛋白质

    C. RNA和糖类                                       D. RNA和蛋白质

  3. 经实验测得衣藻DNA在细胞中的分布如下：84％在染色体上，14％在叶绿体上，1％在线粒体上，1％游离于细胞质中。这些数据说明（   ）。

    A. 衣藻的遗传物质主要是DNA

    B. 衣藻DNA的主要载体是染色体

    C. 衣藻细胞质中无DNA

    D. 衣藻染色体由DNA、蛋白质和少量RNA组成

  *4. 下列关于细胞结构与功能关系的描述中，错误的是（    ）

    A. 细胞质基质不能为细胞代谢提供ATP

    B. 细胞膜上的糖蛋白与细胞表面的识别有关

C. 细胞核是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心

    D. 细胞若失去结构的完整性将大大缩短寿命

  5. 下图表示用3H—亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内的分布情况和运输过程。其中正确的是 

  *6. 下列几种膜中，能通过某些大分子物质的是（   ）。

    A. 细胞膜               B. 线粒体膜            C. 叶绿体膜            D. 核膜上核孔

  *7. 下列细胞中核仁较小的是（   ）。

    A. 胰腺细胞            B. 肿瘤细胞            C. 神经细胞            D. 胚胎细胞

  8. 细胞核最重要的功能是（   ）。

    A. 合成蛋白质的主要场所

    B. 进行能量转换和代谢的场所

    C. 直接调节生物体对外界刺激发生反应的场所

    D. 储存和复制遗传物质的场所

*9. 下列关于生物膜的叙述，不正确的是

A. 细胞完成分化以后，其细胞膜的通透性稳定不变

B. 膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础

C. 细胞通过细胞膜表面的分子识别彼此

D. 分泌蛋白质合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快

  10. 有人做过这样的实验：把变形虫的核从其体内取出，观察无核变形虫的一系列变化特点，推测出a～d四个现象，并提出相应的推测理由①②③④，请选出推测现象和理由均正确的一个组合（   ）。

    推测现象：a 失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但在几天后核就再生，能正常活动

              b 失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天内将死亡

              c 失去核的变形虫，虽然反复进行数次无丝分裂，但结果还是死亡

              d 除去核以后，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂变得更加旺盛

    推测理由：①许多生物的器官都有再生能力，核也能再生

              ② 只有细胞核才是控制细胞质代谢和遗传的中心

              ③ 在没有核的细胞质里，也残存着分裂的能力

              ④ 核能抑制细胞的过度分裂

A. a－①      B. b－②      C. c－③      D. d－④

11. 如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素（相对分子质量为13000的蛋白质）的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是                                                      （    ）

    A. a、b 两液面高度一致，b侧为无色

    B. a、b两液面高度一致，b侧为红色

    C. a液面低于b液面，b侧为红色

    D. a液面高于b液面，b侧为无色

 

二、非选择题

12. ____________就像细胞生命活动的“蓝图”，它位于细胞核内。在细胞核的控制下，细胞进行____________、____________和____________，完成生长、发育、衰老和凋亡这一过程。

  13. 模型的形式有_________模型、_________模型、_________模型等。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型属于其中的_________模型，这类模型是以_________或_________形式直观地表达认识对象的特征。

  14. 用一根玻璃针将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生存，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核的部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核也无法生存。如果在去核三天后，再移回一个细胞核，这个变形虫则正常生活（如下图所示）。请根据上述内容回答下列问题。

    （1）正常细胞中的核与质的关系是______________________。

    （2）去核后的变形虫仍能存活一段时间，这说明_____________________。

    （3）单独的细胞核不能存活的原因是____________________________。

  15. 1968年，美国生物学家戈登做了如下实验：把一个蟾蜍蝌蚪的肠细胞，用精细方法取出它的核，移到一个没有受精但事先已去掉细胞核的成熟蟾蜍卵细胞中。结果发现，经过移核的卵可以分裂、发育，有少数还可以发育成正常的蝌蚪。这说明：

    （1）将肠细胞核移植到未分化的卵细胞中，受到__________的影响，又恢复了分裂、发育的功能。说明__________和__________是相互影响的。

    （2）肠细胞核内具备有发育成蝌蚪的__________。

  16. 下图中为两种单细胞伞藻的幼体相互嫁接的实验过程示意图，图中所表示的实验结果说明：___________________________________________________________________。

  17. 细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体（一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器）发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题。

    （1）b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是          ，c是          ，d是          。

    （2）f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有_______的特点。

    （3）细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是                      等。

    （4）细胞器膜、          和          等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的          功能对海水进行淡化处理。

试题答案

一、选择题

1. D  2. B  3. B

  4. A 解析：A. 错。细胞质基质进行无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，产生ATP；

    B. 细胞膜上的糖蛋白与细胞识别信息传递有关；

C. 细胞核是DNA的主要储存场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心；

    D. 细胞若失去结构的完整性将大大缩短寿命，如哺乳动物成熟的红细胞和精子。

  5. C 解析3H—亮氨酸首先在附着在内质网的核糖体上合成蛋白质，经内质网初步加工后，再转移到高尔基体中，最后通过细胞膜排出细胞外。所以放射性颗粒数依次增加的顺序为附着有核糖体的内质网→高尔基体→分泌小泡。线粒体为整个过程提供能量，但氨基酸并不进入其中。

  6. D解析：生物膜选择吸收大分子物质是胞吞方式，排出是胞吐方式。但这两种方式都不能通过膜结构，而核膜上的核孔允许大分子物质通过。

  7. C解析：核仁与核糖体形成有关。因此，蛋白质合成旺盛的细胞中核仁大，反之则小。

胰腺细胞——分泌蛋白质类的消化酶；    

肿瘤细胞——增殖能力强，需要合成蛋白质；

胚胎细胞——分裂能力强，合成蛋白质多。

  8. D 

9. A

解析：细胞完成分化以后，其细胞膜的通透性稳定不变——错。细胞衰老时其细胞膜的通透性改变。

B. 膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础——因为流动性可以使内质网出芽形成小泡，并完成融合；

C. 细胞通过细胞膜表面的分子识别彼此——糖蛋白起作用；

D. 分泌蛋白质合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快——分泌过程是高尔基体的膜形成突起，脱落为囊泡，并移动到细胞膜处与之融合。

  10. B                11. D

 

二、非选择题

  12. 遗传信息  物质合成  能量转换  信息交流

  13. 物理  概念  数学  物理  实物  图解

  14. （1）相互依存，相互协调统一  （2）已合成的蛋白质仍能发挥作用  （3）没有营养物质和能量供应

  15. （1）细胞质  细胞核  细胞质  （2）全部遗传信息

  16. 细胞核决定生物的性状

  17. （1）高尔基体   内质网    线粒体

    （2）流动性

    （3）蛋白质和磷脂

    （4）细胞膜 核膜          选择透过性