第三章细胞的基本结构知识总结 高一生物人教版必修一

第三章 细胞的基本结构

第一节 细胞膜的结构和功能

一、细胞膜的功能

1．将细胞与外界环境分隔开

细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。

2．控制物质进出细胞

3．进行细胞间的信息交流

(1)通过化学物质传递信息。如内分泌细胞分泌的一些物质(如激素)，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，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。

(2)通过细胞膜直接接触传递信息。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(图示如下)。

(3)通过细胞通道传递信息。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(图示如下)。

二、细胞膜成分和结构的探索

1．对细胞膜成分的探索

(1)对细胞膜成分的早期探索历程

时间(人物) 实验依据 结论或假说

1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的

部分科学家 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多

1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层

1935年，英国学者丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质

(2)细胞膜的成分

①细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。

②蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。

2．对细胞膜结构的探索

时间 实例(实验) 结论(假说)

1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构 罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成

1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有流动性

1972年 流动镶嵌模型 辛格和尼科尔森提出了生物膜的流动镶嵌模型

三、流动镶嵌模型的基本内容

1．结构模型

(1)图中② 名称：磷脂双分子层地位：细胞膜的基本支架特点：具有流动性

(2)图中④ 名称：蛋白质分子位置 镶在磷脂双分子层的表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中贯穿于整个磷脂双分子层特点：大多数蛋白质分子是可以运动的

(3)图中① 名称：糖蛋白位置：细胞膜的外表面作用：细胞识别和信息交流等

（4）动物细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇(图中③)。糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。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。

2．结构特点：具有一定的流动性。

(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。

(2)生理意义：保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。

(3)表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀和失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。

四、细胞膜成分和功能的实验探究 1．细胞膜成分的鉴定

细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果

磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解

磷脂酶处理 细胞膜被破坏

脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过

蛋白质 双缩脲试剂 紫色

蛋白酶处理 细胞膜被破坏

2.细胞膜功能的实验验证

(1)控制物质进出功能的验证

(2)识别功能的验证

只有同种生物的精子和卵细胞才能结合――→验证 细胞膜具有识别功能糖蛋白的作用

第二节 细胞器之间的分工合作

一、细胞器之间的分工

1．细胞质

(1)组成：主要包括细胞器和细胞质基质。

(2)细胞质基质存在状态：溶胶状态。

2．细胞器的分离方法：差速离心法。

3．几种重要细胞器的分工

(1)双层膜结构的细胞器

图示 名称 结构特点 功能

线粒体 内膜向内突起形成“嵴”，含少量DNA和核糖体，是“半自主”细胞器 细胞有氧呼吸的主要场所（第二、三阶段），被称为细胞的“动力车间”

叶绿体 只存在于植物的绿色细胞中。类囊体上有色素，类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶，囊状结构堆叠形成基粒。含少量的DNA。 绿色植物细胞进行光合作用的场所，被称为细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”

(2)单层膜结构的细胞器

图示

名称 功能

内质网 细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，有核糖体附着的是粗面内质网；没有核糖体附着的是光面内质网。脂质的合成场所。

高尔基体 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。是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”及“发送站”

溶酶体 是细胞的“消化车间”，内部含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌、病毒

液泡 主要存在于植物细胞中，贮藏（营养、色素等），可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺

(3)无膜结构的细胞器

名称：中心体结构：由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成分布：动物细胞和某些低等植物细胞中功能：与细胞的有丝分裂有关

名称：核糖体分类

功能：“生产蛋白质的机器”

注：特殊细胞中的细胞器

(1)哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。

(2)蛔虫的体细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸。

(3)根尖分生区细胞没有叶绿体、大液泡，具有分裂能力。

(4)具有分裂能力或代谢旺盛的细胞(包括癌细胞)核糖体、线粒体的数量较多。

(5)分泌腺细胞中高尔基体的数量较多。

(6)原核细胞只有核糖体一种细胞器。

(7)成熟植物细胞有大液泡。

4．细胞骨架（如图⑤）

(1)成分：蛋白质纤维。

(2)形态：网架结构。

(3)作用：①维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器；②与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。

二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

1．实验原理

(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，不需染色，制片后直接观察。 (2)活细胞中的细胞质是不断流动着的，用运动着的叶绿体作为参照物，可观察植物细胞内细胞质的流动。

2.观察

观察对象 叶绿体 细胞质的流动

选取材料 新鲜的藓类的叶 新鲜的黑藻

染色 不需染色 不需染色

显微镜 高倍显微镜 高倍显微镜

现象 扁平的椭球形、球形 细胞质按逆时针方向流动

3．实验注意事项

(1)观察叶绿体常选用藓类的叶片。这是因为藓类的叶片薄而小，仅有一两层叶肉细胞，叶绿体清楚，可取整个小叶直接制片。若用菠菜叶作为实验材料，要取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，因为叶绿体主要分布在叶肉细胞中，叶表皮处无叶绿体，接近下表皮处是海绵组织，细胞排列疏松，细胞分散，易撕取，便于观察。

(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，避免细胞活性受到影响。

(3)盖盖玻片时，使盖玻片与载玻片成45°夹角，一侧先接触液滴，然后缓慢放下，防止产生气泡。

(4)观察细胞质流动时，首先要找到叶肉细胞中的叶绿体，然后以叶绿体作为参照物，在观察时眼睛注视叶绿体，再来观察细胞质的流动。最后，再来仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。

（5）呼吸越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞质流动方式一般为环形流动。这时细胞器随细胞质基质一起运动，并非只是细胞质的运动。

三、细胞器之间的协调配合

1．分泌蛋白的概念及实例

(1)概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。

(2)实例：消化酶、抗体和一部分激素。

2．分泌蛋白合成和分泌的过程

用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径。如图中箭头所示：

(1)分泌蛋白首先在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，再运输到高尔基体进行再加工，最后经细胞膜分泌到细胞外。

(2)内质网将多肽链加工、折叠成具有一定空间结构的蛋白质，高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的修饰加工。

(3)分泌蛋白由内质网到高尔基体、由高尔基体到细胞膜是以囊泡的形式运输的。

(4)分泌蛋白的合成、加工和运输都需要线粒体提供能量。

（5）高尔基体是重要的交通枢纽。 [师说重难]“三看法”透析分泌蛋白的合成、加工和运输

(1)“一看”与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(进一步加工包装)和线粒体(提供能量)。

(2)“二看”标记氨基酸出现的先后顺序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜(→胞外)，如图1。

(3)“三看”膜面积变化的结果：内质网面积缩小，细胞膜面积增大，如图2和图3。

四、细胞的生物膜系统

1．组成：核膜、细胞膜、细胞器膜等结构。

2．特点

(1)各种生物膜的组成成分和结构很相似。

①相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。

②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多

（2）在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。

①该图解说明各种生物膜在结构上相互联系，其间接联系是以囊泡的形式实现的。

②在功能上的联系：在分泌蛋白合成、加工、运输、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。

③构建细胞的生物膜系统概念模型