生物高考复习必修细胞的基本结构

生物高考复习必修细胞的基本结构

细胞的基本结构 第 章 3 我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计的任何电脑更精巧。 —— 翟中和 第 1 节 细胞膜 —— 系统的边界 本节聚集： 1 、细胞膜的主要成分是什么？ 2 、怎样获得细胞膜？ 3 、细胞膜具有哪些功能？ 三人行 , 必有我师焉择其善者而从之 , 其不善者而改之。 ——《 论语 》 气泡是光亮的，里面只有空气。 细胞是一个具有细胞膜、细胞核和细胞质的复杂结构，而且是一个立体的结构，在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。 光学显微镜下 不能 看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。 问题探讨 讨论 : 1 、你怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞？光学显微镜下能看见细胞膜吗？ 依据的实验事实主要有：进入活细胞的物质要通过一道选择性的屏障， 并不是所有的物质都能进入细胞 ；用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却 不能很快逸出细胞 ；在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时， 细胞表面有弹性，可以伸展 ；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果 细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡 。 问题探讨 讨论 : 2 、请推测科学家是怎样在使用电镜看到细胞膜之前就已确定它的存在了呢？ 体验制备细胞膜的方法 实 验 ☆ 实验材料： 哺乳动物红细胞 哺乳 动物 成熟的红细胞 内没有细胞核和其它众多的细胞器，可以避免细胞膜与其它膜结构混在一起。 ☆ 实验原理： 渗透作用 水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。 等渗状态 低渗状态 高渗状态 ☆ 方法步骤：制临时装片→高倍镜观察→滴蒸馏水→再观察 人正常红细胞 人部分红细胞已涨破 讨论： 如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？ 离心 探究一： 1895 年 , 欧文顿 (E.Overton) 在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这说明了什么？ 研究发现细胞膜不仅会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这又说明了什么？ 一、细胞膜的成分 推测细胞膜中含有蛋白质 推测细胞膜由连续的脂类物质 组成 脂质（约 50% ） ( 磷脂、胆固醇、糖脂） 蛋白质（约 40% ） 糖类（约 2%-10% ） 细胞膜主要由 脂质 和 蛋白质 组成。 此外还有少量的 糖类 。 一、细胞膜的成分 功能越复杂的细胞膜， 蛋白质 的种类和数量越多。 与生活中的联系： 癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。癌变时产生 甲胎蛋白 (AFP) 、 癌胚抗原 （ CEA ）等， 糖蛋白减少 。 二、细胞膜的功能 ☆ 将细胞与外界环境分隔开 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 ☆ 控制物质进出细胞 ☆ 进行细胞间的信息交流 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的 信号分子 例 : 精子与卵细胞之间的识别和结合 细胞间信息交流的方式多种多样 ☆ 进行细胞间的信息交流 细胞间信息交流的方式多种多样 成分：纤维素和果胶 功能：支持和保护 细胞壁是全通透的 细胞壁 考点一 体验制备细胞膜的方法 (1) 原理 : 细胞内的物质具有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。（ 离心 ） （ 2 ）选哺乳动物成熟的 红 细胞为材料的原因： ①无 细胞壁 ，省去除壁的麻烦； ②没有 细胞核和具膜结构的细胞 器 ，可得到纯净细胞膜； ③红细胞数量大，材料易得。 考点二 细胞膜的成分 成分 比例 作用 脂质 约 50% 磷脂构成细胞膜的重要成分 蛋白质 约 40% 细胞膜的主要功能由蛋白质行使 糖类 约 2 ～ 10% 构成糖蛋白或糖脂 考点三 细胞膜的功能 （ 1 ）细胞的界膜，保障细胞内部环境的相对稳定。 （ 2 ）控制物质进出细胞。 （ 3 ）信息传递，细胞识别 。 课堂练习： 1 、有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱上的小洞又能让空气进出。你认为这各类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？ 2 、科研上鉴别死细胞和活细胞，常用 “ 染色排除法 ” 。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你能解释 “ 染色排除法 ” 的原理吗？ 3. 下列关于细胞膜的叙述，不正确的是 A. 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 B. 不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种  类和数量相同 C. 组成细胞 膜的脂质中，磷脂最丰富 D. 癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分  的改变有关 B 4. 在哺乳动物的受精过程中 , 精子能够与卵细胞相互识别 , 精子能够将其头部钻入卵细胞中 , 与卵细胞发生结合 , 当一个精子进入后 , 细胞发生变化 , 不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够 A. 保障细胞内部环境的相对稳定 B. 控制物质进出细胞 C. 卵细胞摄入所需要的精子 D. 进行细胞间的信息交流 D 第 2 节 细胞器 —— 系统内的分工合作 本节聚集： 1 、细胞器有什么功能？ 2 、 细胞器之间是怎样分工合作的？ 3 、什么是生物膜系统？它具有什么功能？ 细胞内部就像一个繁忙的工厂，细胞质中有许多忙碌不停的车间 —— 具有一定的结构和功能，这些车间统称为 细胞器 。 分离各种细胞器的方法 差速离心法 一、细胞器之间的分工 线粒体 外膜 内膜 基质 基粒 嵴 —— 有氧呼吸的主要场所 探究： ⑴、飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。 ⑵ 、运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻练的人多。 ⑶、在体外培养细胞时，新生细胞比衰老或病变细胞的线粒体多。 为什么？ 细胞生命活动所需能量的 95% 来自线粒体 —— 动力工厂。 叶绿体 叶绿体是 绿色 植物进行 光合作用 的场所 ——“ 养料制造车间 ” 和 “ 能量转换站 ” 光合作用的酶 色素： 叶绿素 、 类胡萝卜素 叶绿体存在于哪些细胞中？ 请描述叶绿体和线粒体的形态和分布。 叶绿体和线粒体有何共同点 ? 都有双层膜；都有基粒结构；基质内都有 DNA 和 RNA ；都与能量转换有关 , 能产生 [H] 和 ATP. 内质网 是由膜（单层膜）连接而成的网状结构 , 增大了细胞内的膜面积。 是细胞内蛋白质合成和加工 ( 粗面内质网 ) ，以及脂质、糖原合成 ( 滑面内质网 ) 的 “ 车间 ” 。 高尔基体 ( 单层膜 ) 主要是对来自内质网的 蛋白质 进行加工、分类和包装的 “ 车间 ” 和 “ 发送站 ” 。（与 溶酶体 的形成有关） 与 动物 细胞细胞 分泌物 的形成有关；与 植物 细胞 细胞壁 的形成有关。 比较： 动植物细胞有哪些异同？ 除了上面讲的细胞器外，动物细胞和植物细胞中还有那些细胞器？ 核糖体 有附着型的、有游离型的，是 “ 生产蛋白质的机器 ” 6 核糖体 : 由核糖体 RNA （ rRNA ）和蛋白质组成，无膜结构。 附着在内质网上的核糖体 : 主要合成某些分泌到细胞外的物质 , 如抗体、酶原、蛋白类激素。 游离的核糖体： 合成细胞内的蛋白质和细胞本身生长所需的蛋白质（包括酶）。 溶酶体具有多种生理功能： 1 、原生动物借助溶酶体 消化 摄入的食物； 2 、分解衰老、损伤的细胞器 3 、 白细胞 均含有溶酶体性质的颗粒，能消灭入侵的微生物。 溶酶体 ( 单层膜 ) 是 “ 消化车间 ” ，内部含有多种消解酶。 中心体 见于动物、低等植物细胞 由两个互相垂直排列的中 心粒构成 与细胞的 有丝分裂 有关 液泡 最能表明一个细胞的特殊 功能 的是：　　　　　　　　 细胞器 的 种类 和 数量 。 液泡内有细胞液，其中含有糖类、植物碱、丹宁、无机盐、色素和蛋白质等物质，对细胞内的环境起调节作用，可以使细胞保持一定的渗透压，保持膨涨的状态。细胞液中花青素的显色与细胞液的 PH 值 有关，中性呈 紫色 、酸性呈 红色 、碱性呈 蓝色 。 线粒体 : 有氧呼吸 的主要场所 , 为细胞 生命活动提供 95% 能量。 叶绿体 ： 光合作用 的场所，色素存在基粒 片层膜上，能吸收、传递和转化光能。 核糖体 : 蛋白质 的合成场所 ; 由核糖体 RNA(rRNA) 和蛋白质组成。 中心体 : 由蛋白质组成。 存在于低等植物细 胞 ( 如衣藻、团藻等 ) 和动物细胞中，与有丝 分裂和减数分裂过程中 纺锤体 的形成有关。 能发生碱基互补配对 能产生水 无膜结构 双层膜 ; 能量 转换器 ; 含少量 DNA 和 RNA , 在遗传上具有半自主 性 ; 能产生 [H] 和 ATP 总结 内质网： 增大 细胞内的 膜面积 ，与蛋白 质、脂质、糖类的合成有关， 也是蛋白质的运输通道。 高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行 加工、分类、包装和转运。 动物 ：与细胞 分泌物 的形成有关。 植物 ：与 细胞壁 的形成有关。 液泡：存在植物细胞中，内有细胞液， 含糖类、无机盐、色素、蛋白质等。 溶酶体：内含多种水解酶。 单 层 膜 细胞质基质 细胞骨架 维持细胞形态 保持细胞内部结构有序性 呈胶质状态。由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。可进行多种化学反应。 ( 是 活 细胞进行 新陈代谢 的主要场所 ) 细胞骨架 是由蛋白质纤维组成的网架结构 , 与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。 用高倍速显微镜观察叶绿体和线粒体 实 验 ☆ 实验材料： 新鲜的藓类的叶、人类口腔上皮细胞 ☆ 实验原理：叶肉细胞中的叶绿体是绿色的， 健那绿 染液（ 活 细胞染料）可使线粒体呈现 蓝绿色 , 可用高倍显微镜观察它们的形态和分布。 ☆ 方法步骤： 制临时装片→低倍镜观察→高倍镜再观察 亚甲基蓝 ：用于 活 体染色或检测污水的细菌含量（细菌使之褪色）。 苔藓叶绿体 天门冬叶绿体 黑藻叶绿体 线粒体 二、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白 ：有些蛋白质是细胞内合成后，分泌 到细胞外起作用的，这类蛋白质叫 分泌蛋 白 ，如消化酶、抗体、一部分激素。 分泌蛋白从合成到分泌到细胞外共穿过几层膜 ? A. 3 层 B. 0 层 C.5 层 D.2 层 打预防针能预防某些传染病 , 与这种免疫作用最有关的细胞器是 A. 核糖体 B. 内质网 C. 高尔基体 D. 线粒体 A B 二、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成与运输 资料分析 　　 科学家用 ３ Ｈ标记亮氨酸供给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。 时 间 位 置 3 分钟后 17 分钟后 117 分钟 有核糖体的内质网 高尔基体 细胞膜内侧的小泡和释 放到细胞外的分泌物中 细胞膜 内质网 形成面 成熟面 高尔基体 与分泌蛋白合成加工、分泌有关的细胞器： 核糖体 内质网 高尔基体 线粒体 蛋白质的合成过程： 核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 （初步合成） （加工） （进一步加工） （融合、分泌） 讨论： 1 、分泌蛋白是在哪里合成的？ 2 、分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构？尝试描述分泌蛋白的合成和运输过程。 3 、分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 核糖体 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→分泌蛋白 线粒体 需要 三、细胞的生物膜系统 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 。 这些生物膜的 组成成分 和结构相似，在 结构 和 功能 上是紧密联系的，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。 细胞膜 内质网膜 核膜 高尔基体膜 线粒体膜 相连 相连 小泡 小泡 相依相连 细胞内生物膜 在结构上具有 一定的连续性 生物膜系统的功能： ①细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在 细胞 与外部环境进行 物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用 。 ②许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与， 广阔的膜面积 为多种酶提供 了大量的 附着位点 。 ③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开， 使 得 细胞内能够同时进行多种化学反应 ，而不会互相干扰， 保证了细胞生命活动高效、有序地进行 。 与生活中的联系： 透析型人工肾 —— 血液透析膜 生物膜 蛋白质（质量分数 % ） 脂类（质量分数 % ） 糖类（质量分数 % ） 人红细胞膜 49 43 8 大鼠肝细胞核膜 59 35 2.9 内质网膜 67 33 含量很少 线粒体外膜 52 48 含量很少 线粒体内膜 76 24 含量很少 不同生物膜成分及含量的比较 考点四 细胞器归纳比较 分布 植物细胞特有的细胞器 叶绿体、液泡 动物和低等植物特有的细胞器 中心体 结构 具单层膜结构的细胞器 内质网、高尔基体 溶酶体、液泡 具双层膜结构的细胞器 线粒体、叶绿体 不具膜结构的细胞器 核糖体、中心体 成分 含 DNA 、 RNA 的细胞器 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 与能量转换有关的细胞器 线粒体、叶绿体 有碱基互补配对的细胞器 线粒体、叶绿体 核糖体 与物质合成有关的细胞器 叶绿体、核糖体 内质网、高尔基体 线粒体 与物质分解有关的细胞器 溶酶体、线粒体 考点五 观察叶绿体和线粒体 健那绿 染液 + 线粒体 蓝 绿 色 考点六 各生物膜之间的联系 （ 1 ）在 化学 上的联系：各生物膜组成成分相似 （ 2 ） 结构 上的联系　 　　　　 间接联系 　 　 直接联系 　　　　　　　　　 　　　 （ 通过小泡 ） 　 （通过小泡）间接联系　 　　　　　　　　 高尔基体 内质网 细胞膜 核 膜 线粒体 （ 3 ）功能上的联系（如分泌蛋白的合成） ( 氨基酸 ) 核糖体 ( 形成蛋白质或肽链 ） 内质网 ( 加工 : 折叠、组装、加上糖 基团等形成空间结构，还是 蛋白质等的运输通道 ） 小泡 （ 内有较成熟蛋白质 ） 小泡 （ 内有较成熟蛋白质 ） 线 粒体 （供能） 细胞外 （ 分泌蛋白 ） 细胞膜 （ 小泡与细胞膜融合 ） 高尔基体 （ 再加工：只对蛋白质修 饰加工、分类包装以供运输 ） 囊泡 考点七 由分泌蛋白的合成运输理解细胞器间的协调配合 全过程由线粒体提供能量 肽链 具一定空间结构的蛋白质 出芽 ( 氨基酸 ) 附着在内质网上的核糖体 内质网（加工） 囊泡 高尔基体 细胞膜 细胞外（分泌蛋白） 科学家的故事： 细胞世界探微三例 勇于探幽入微的 克劳德 ( 采用不同转速离心分离细胞组分 ) 具有敏锐洞察力的 德迪夫 ( 发现溶酶体 ) 善于利用先进技术手段的 帕拉德 ( 发现了核糖体和线粒体的结构 ; 把对细胞结构和功能的静态描述引向动态研究 ) 第 3 节 细胞核 —— 系统的控制中心 本节聚集： 1 、细胞核有什么功能？ 2 、细胞核的形态结构是怎样的？ 3 、为什么说细胞核是细胞的遗传信息库？ 问题探讨 讨论： 1 、细胞核在细胞中起什么作用？细胞核可比喻成什么？ 2 、没有细胞核，细胞还能存活吗？ 3 、没有细胞核，细胞还能合成蛋白质吗？ 4 、没有细胞核，细胞还能生长和分裂吗？ 控制 司令部 不能 不能 不能 一、细胞核的功能 细胞核具有什么功能？ 资料分析 资料 1: 美西螈核移植实验 胚胎细胞 卵细胞 黑色美西螈 白色美西螈 融合细胞 细胞核具有什么功能？ 资料分析 资料 1: 美西螈核移植实验 胚胎细胞 卵细胞 黑色美西螈 白色美西螈 融合细胞 讨论：美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是由细胞质控制的？结合初中学过的有关多利羊产生过程的知识，你认为生物体的遗传性状主要由细胞核控制还是由细胞质控制？为什么？ 细胞核具有什么功能？ 资料分析 资料 2: 蝾螈受精卵横缢实验 讨论： 从资料中可以看出细胞核与细胞的分裂、分化有什么关系？ 细胞的 代谢 活动由 细胞核 控制，没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。 细胞核具有什么功能？ 资料分析 资料 3: 变形虫切割实验 讨论： 分析资料 3 你可以得出什么结论？ 变形虫的生命活动主要由细胞核控制 细胞核与细胞质不能单独存在，是相互依存的。细胞是一个有机的统一整体。 细胞核具有什么功能？ 资料分析 资料 4: 伞藻的嫁接和核移植实验 讨论： 资料说明生物体形态结构的建成，主要与细胞核还是细胞质有关？ 细胞核与生物体形态结构的构建有关 通过上述资料的分析你认为细胞核具有什么功能？ 细胞核控制着细胞的代谢和遗传 —— 细胞的控制中心 细胞无核部分随着培养天数的增加，死亡个数迅速增加，第 4 天就没有存活的了，这是因为没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行。而有核的部分存活的个数和时间都比无核多和长，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的。 如果你是这位生物学家，你怎么解释上述数据？你能得出什么结论？ 解释数据 有人质疑这位生物学家，要求他对这么多细胞有核部分的死亡作出合乎逻辑的解释。你尝试为这为科学家辩护，替他作出解释。 细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两方面： 1. 实验过程中人为的因素对细胞造成伤害，导致部分细胞死亡； 2. 细胞的正常凋亡。 解释数据 二、细胞核的结构 核膜 双层膜，把核内物 质与细胞质分开 核仁 染色质 核孔 实现核质之间频繁的 物质交换和信息交流 与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成 有关 由 DNA 和蛋白质组成， DNA 是遗传信息的载体 细胞核结构模式图 染色质 ( 细胞分裂间期 ) 染色体 ( 细胞分裂期 ) 高度螺旋、变短变粗 解开螺旋、恢复细长丝状 染色质和染色体是 同一种物质 在细胞 不同时期 的 两种 存在状态。 DNA 上贮存着遗传信息 ( 控制遗传、代谢 ) 细胞核功能： 细胞核是遗传信息库， 是细胞代谢和遗传的控制中心； 是遗传物质 DNA 储存和复制的主要场所。 问题 1 ：为什么细胞核是遗传信息库？ 问题 2 ：为什么细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心 问题 3 ：同一生物体内所有细胞的 “ 蓝图 ” 都是一样吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、功能如此多样？结构也不完全相同？ DNA 贮存遗传信息（生命活动的蓝图）， DNA 在细胞核内。 细胞依据遗传信息进行生命活动（生长、发育、衰老、凋亡） 一样。细胞形态功能不一样，是因为细胞分化的结果。 细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。 细胞 既是生物体 结构 的基本单位，也是生物体 代谢和遗传 的基本单位。 模型建构 尝试制作真核细胞的三维结构模型 目的要求： 尝试制作真核细胞的三维结构模型； 体验建构模型的过程。 材料用具： 建立模型： 表达交流： 考点八 细胞核的功能和结构 （ 1 ） 是遗传信息库 ， 是细胞代谢和遗传的控制中心 ； 是遗传物质储存和复制的主要场所 。 （ 2 ）核膜：双层膜。核孔：核质之间物质（如 mRNA 、蛋白质）交换和信息交流的通道。 （ 3 ）染色质和 染色体：化学组成相同（ 同一种物质），都由蛋白质 DNA 组成；染色特性相同；形态不同；所处细胞时期 不同。 考点九 动植物细胞结构的比较 动物细胞 植物细胞 不同点 没有细胞壁、叶绿色体和大液泡，有中心体 有细胞壁、叶绿色体和大液泡，高等植物没有中心体 相同点 都有细胞膜、细胞质、细胞核，细胞质中共有的细胞器是线粒体、内质网、高尔基体、核糖体 1 、牛奶中含有乳球蛋白和酪蛋白等物质，在奶牛的形成过程中，与上述物质的合成和分泌有密切关系的细胞结构是（ ） A ．核糖体、线粒体、中心体、染色体 B ．线粒体、内质网、高尔基体、核膜 C ．核糖体、线粒体、质体、高尔基体 D ．线粒体、核糖体、内质网、高尔基体 D 2 ．不具有膜结构的细胞器是（ ） A ．染色体与核糖体 B ．中心体与核糖体 C ．中心体与线粒体 D ．高尔基体与线粒体 B 3 ．下列哪种物质的形成与内质网上的核糖体、高尔基体和线粒体都有关（ ） A ．血红蛋白 B ．性激素 C ．胃蛋白酶原 D ．呼吸氧化酶 A 、 C 4 、下列四组生物中，细胞结构最相似的是 A ．变形虫、水绵、香菇 B ．烟草、草履虫、大肠杆菌 C ．小麦、番茄、大豆 D ．酵母菌、灵芝、豌豆 C 5 、下列有关细胞核的叙述中，错误的是 A ．是细胞新陈代谢的主要场所 B ．是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心 C ．是遗传物质储存和复制场所 D ．具有双层膜结构 A 6 、人成熟红细胞和精子的寿命都很短，这一事实体现了（ ） A ．环境因素的影响 B ．遗传因素的影响 C ．功能对寿命的影响 D ．核、质的相互影响 D 7 、细胞核行使遗传功能的结构是： 〔 〕 A. 核膜 B. 核孔 C. 染色质 D. 核仁 C 克隆羊多莉的产生的过程 芬兰多塞特母绵羊 苏格兰黑面母绵羊 苏格兰黑面母绵羊