专题一细胞的物质基础和结构基础

专题一 细胞的物质基础和结构基础

一、课程标准与必背知识点

概念1细胞是生物体结构与生命活动的基本单位

1.1细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋

白质和核酸是两类最重要的生物大分子

1.1.1细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大

分子

（1）多糖、蛋白质和核酸等生物大分子均以碳链作为基本骨架，由单体组成的多聚体

（2）组成细胞的元素大多数以化合物的形式存在，包括有机化合物（糖类、脂类、蛋白质、

核酸）和无机化合物（水和无机盐），有机物的元素组成均有C、H、O，蛋白质主要元素还有

N、S，核酸还有N、P，磷脂还有N、P。

（3）细胞中常见的化学元素中，含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，

称为大量元素，有些元素含量很少，如Fe Mn Zn Cu B Mo等，称为微量元素。

（4）组成细胞的化学元素在自然界都能找到但含量大不相同。

1.1.2水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在

生命中具有重要作用

（1）水在细胞中以两种形式存大，绝大多数是自由水，一部分与细胞内的其它物质相结合，

叫结合水。

（2）自由水是细胞内良好的溶剂（运输物质、反应介质、参与反应、形成内环境、通过流

动运输营养和废物）；结合水是细胞结构的重要组成部分（与蛋白质、多糖等结合）

（3）细胞内自由水占比越大，细胞代谢越旺盛；结合水越多，细胞抗逆性强。

1.1.3无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关

（1）细胞中大多数无机盐以离子形式存在，少数以化合物形式存在。

（2）有的无机盐是构成化合物的成分（Mg与叶绿素，Fe与血红素）；有的是细胞结构成分

（P是生物膜的重要成分）；有的参与重要生命活动（人体缺Na+

引起细胞的兴奋性降低，动物

缺Ca2+

会出现抽搐）；有的参与维持内环境的酸碱平衡等。总之对维持细胞和生物体的生命活动

都有重要作用。

1.1.4糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质

（1）糖类分子都由C\H\O三种元素构成，大致可分为单糖、二糖、多糖等几类。

（2）葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖属于单糖，不能再消解，可以直接被细胞吸

收，是小分子有机物，葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质。

（3）蔗糖（植物）、麦芽糖（植物）、乳糖（动物）分子式均为C

12H

22O

11属于二糖，是小分

子有机物。

（4）淀粉（植物光合作用产物，植物储能物质）、纤维素（构成植物细胞壁）、糖原（人和

动物细胞中的储能物质，如肝糖原和肌糖原）和壳多糖（动物外骨骼）属于多糖，是生物大分

子。淀粉、糖原、纤维素的基本单位都是葡萄糖。

1.1.5不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用

（1）脂肪含有CHO三种元素，是由三分子脂肪酸和一分子甘油形成的，即三酰甘油，又叫甘油三酯，脂肪分子中氧的含量远低于糖类，氢含量更高，是细胞内良好的储能物质，具保温、

缓冲和减压，保护内脏的作用。

（2）磷脂（含CHONP元素），是生物膜的重要成分，极性的头部亲水，非极性的尾部疏水，

构成磷脂双分子层。

（3）固醇包含性激素、维生素D和胆固醇等。胆固醇是构成动物细胞膜成分，参与血液中

脂质运输；维生素D促进人和动物肠道对钙、磷的吸收；性激素促进人和动物生殖器官的发育

及生殖细胞的形成。

（4）细胞中糖类和可以相互转化。

1.1.6蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间

结构，细胞的功能主要由蛋白质完成

（1）蛋白质是生命活动的主要承担者，参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御

等功能。细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。

（2）蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，组成蛋白质的氨基酸有21种。组

成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（－COOH）,并且都

有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子

和一个侧链基团（R基）。

（3）氨基酸通过脱水缩合形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空

间结构的蛋白质分子。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。

（4）蛋白质承担的功能与其结构相适应，结构多样性决定功能的多样性

（5）蛋白质结构多样性由氨基酸种类、数目、排列顺序和肽链盘曲折叠形成的空间结构决

定。

1.1.7核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子

（1）核酸包含脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），真核生物的DNA主要分布在细腰，

线粒体、叶绿体中也有少量DNA，RNA主要分布在细胞质中。

（2）核苷酸是由一分子含碳的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的，根据五碳糖的不

同，分为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）和

核糖核苷酸。DNA（A\T\C\G）和RNA(A\U\C\G)

各含四种碱基。

（3）DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长

链，RNA是由核糖核苷酸连接而成的长链。DNA

通常为双链（双螺旋），RNA通常为单链。

（4）细胞生物和DNA病毒的遗传信息储存在DNA分子中：脱氧核苷酸的排列顺序储存着

生物的遗传信息；RNA病毒的遗传信息储存在RNA中，核糖核苷酸的排列顺序也储存着遗传信

息。

（5）核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具

有重要作用。

（6）多糖、蛋白质、核酸分别以单糖、氨基酸和核苷酸为单体形成多聚体，相对分子量很

大，称为生物大分子，生物大分子以碳链为骨架。

1.2细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动

1.2.1细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间

的信息交流

（1）细胞膜（质膜）是细胞的边界，将细胞与外界环境分隔开，控制物质进出细胞，进行

细胞间的信息交流。

细胞间的协调依赖于物质和能量的交换和信息的交流，细胞间信息交流方式包括：内分泌

细胞分泌激素通过体液运输至靶细胞，相邻细胞膜直接接触，细胞间形成通道如胞间连丝。

（3）细胞膜、细胞器膜和细胞核膜属于生物膜。

（4）生物膜的流动镶嵌模型：生物膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成，还含有少量糖类。

磷脂双分子层是膜的基本支架，具有流动性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部

分或全部嵌入磷脂双分子导中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，其中大多数蛋白质分子都是能

运动的。细胞膜具有一定流动性。糖被（糖蛋白和糖脂）与细胞识别、细胞间信息传递有关。

（5）细胞膜功能特性是具有选择透过性

1.2.2细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传

递等生命活动

（1）细胞质包括各种细胞器（线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体、中

心体、液泡等）和呈溶胶状态的细胞质基质，细胞器就分布在细胞质基质中。

（2）核糖体由蛋白质和rRNA组成，功能是合成蛋白质，有的附着在粗面内质网上，有的

游离在细胞质基质中。

（3）内质网和高尔基体能加工蛋白质，内质网由单层膜围成内腔相通的膜性管道系统，分

为光面内质网和粗面内质网。高尔基体主要是对内质网的蛋白质进行加工、分类和包装、运送。

（4）线粒体是有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸第二和第三阶段在线粒体进行；吐绿体是绿

色植物进行光合作用的细胞器。光合作用在叶绿体中进行。

（5）溶酶体主要分布在动物细胞中，内含多种酸性消解酶，能分解衰老、损伤的细胞器、，

吞噬并杀死入侵细胞的病毒或细菌；

（6）液泡主要存在于植物细胞中，有单层的液泡膜，内含的细胞——，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；

（7）中心体分布在动物细胞和低等植物细胞中，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物

质组成，与动物细胞有丝分裂中纺锤体的有关。

（8）植物细胞壁由纤维素和果胶构成，对细胞起支持和保护作用。

（9）细胞骨架组成为蛋白质纤维，功能维持细胞形态，锚定并支持细胞器，与细胞运动、

分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等有关。

1.2.3遗传信息主要贮存在细胞核中

（1）细胞核是遗传信息库，控制细胞的代谢和遗传。

（2）细胞核的结构：核膜、核仁、核孔和染色体（染色质）都属于细胞核。核膜是双层膜，

把核内物质与细胞质分开，核仁与rRNA及核糖体形成有关，染色质主要由DNA和蛋白质组成，

DNA是遗传信息的载体。核孔实现核质之间的物质交流和信息交流。染色质和染色体是同一物

质在细胞不同时期的两种存在状态。

（3）细胞是生物体结构、代谢和遗传的基本单位，是生物进化产物，是生物与环境长期相

互作用的结果。

1.2.4细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动

（1）分泌蛋白的形成过程：在核糖体合成，内质网、高尔基体修饰加工，线粒体提供能量，

胞吐到细胞外：

首先在游离的核糖体合成，合成一段肽链后，肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成，由内质网加工折叠成具有一定空间结构的蛋白质。经囊泡运输至高尔基体（膜融合），高

尔基体进一步修饰加工，由囊泡转动到细胞膜，胞肚到细胞外。

（2）细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。它们组成成分和结构

相似，结构和功能上紧密联系，体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。

（3）生物膜系统的功能：细胞膜：使细胞有相对稳定的内部环境，决定细胞与外界的物质

运输、能量转化和信息传递；细胞内的膜为酶提供附着位点；细胞器膜将细胞分成相互独立的

区室，使细胞内化学反应互不干扰、高效有序进行。

1.3各种细胞具有相似的基本结构，但在形态与功能上有所差异

1.3.1有些生物体只有一个细胞，而有的由很多细胞构成。这些细胞形态和功能多样，但都

具有相似的基本结构

（1）植物细胞和动物细胞都具有细胞膜、细胞质基质、细胞骨架、细胞核、核糖体、线粒

体、内质网和高尔基体。

（2）植物特有的细胞器是叶绿体和液泡，动物和低等植物特有的细胞器是中心体和溶酶

体。植物细胞还具有细胞壁。

1.3.2原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有由核膜包被的细胞核

（1）原核细胞与真核细胞具有相似的细胞膜、细胞质、遗传物质DNA集中存在的区域（拟

核或细胞核）和核糖体

（2）生命系统的结构层次：细胞－组织－器官－系统－个体－种群－群落－生态系统－

生物圈。最基本的层次是细胞。

（3）根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。由

真核细胞构成的生物叫作真核生物，如动物、植物、真菌等。由原核细胞构成的生物叫作原核

生物。原核生物主要是分布广泛的各种细菌。有一类细菌叫作蓝细菌。

（4）真核细胞和原核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质，有遗

传物质集中存在的区域（细胞核或拟核）体现了细胞的统一性。

（5）蓝细菌内含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物。细胞中是营腐生或寄

生生活的异养生物。细胞的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质，都没有由核膜包被的细胞核，

也没有染色体，但有环状的DNA分子，叫拟核。

（6）细胞学说的建立者主要是德国科学家施莱登和施旺，细胞学揭示了动植物的统一性，

从而阐明了生物界的统一性。

①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；②

细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其它细胞共同组成的 整体生命起

作用；③新细胞是由老细胞分裂产生的。