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结构
细胞膜
细胞质基质
成分
办作
分工协
细胞H细胞质
结构
细胞核
细胞器{功能
功能
形态结构
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第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜——系统的边界
核心要点突破
知能过关演练
基础自主梳理
第 节 细胞膜——系统的边界
1
课标领航
1．简述细胞膜的成分和功能。
2．进行用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，学习制备细胞膜的方法。
3．认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。
【重点】 细胞膜的成分和功能。
【难点】 用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。
情景导引
大多数植物都要想方设法逃避低温。植物之所以害怕严寒，主要是因为低温会破坏它们的细胞膜。在正常温度下，植物的细胞膜就像智能化的城墙，将有用物质放进细胞，
又能将有害物质排出去。但是低温
会让这面“城墙”失效，结果细胞里外乱成一锅粥，正常的生理活动都无法进行了。不过，有些长期生活在低温环境中的植物，却练就了对付严寒的高招。它们的细胞膜中有一些可以防止细胞膜破损的物质，比如不饱和脂肪酸，使得细胞膜在低温下还能正常工作。细胞膜还有哪些组成成分和功能呢？
基础自主梳理
一、制备细胞膜的方法
1．选材：哺乳动物___________________。
2．原理：红细胞放入清水中，水会进入红细胞，导致红细胞涨破，使细胞膜内的物质流出来，得到细胞膜。
3．过程
(1)将红细胞稀释液制成_______________。
(2)在__________下观察，在盖玻片一侧滴蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引。
成熟的红细胞
临时装片
高倍镜
(3)红细胞体积增大，细胞_______。
二、细胞膜的成分
1．成分：脂质、蛋白质和少量_________。
2．含量最丰富的脂质：磷脂。
3．特点：功能越复杂的细胞膜，__________的种类和数量越多。
思考感悟
1．细胞的内外可由细胞膜的何种结构来判断？
【提示】 糖蛋白。
破裂
糖类
蛋白质
三、细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的_______________。
2．控制物质进出细胞
(1)细胞需要的_________________进入细胞。
(2)细胞产生的抗体、激素和废物排到细胞外。
(3)细胞膜的控制作用是_________的。
相对稳定
营养物质
相对
思考感悟
2．生长在水底淤泥中的莲藕能“出淤泥而不染”，你能说出其中的奥妙吗？
【提示】 细胞膜能控制物质的进出。
3．进行细胞间的信息交流
(1)细胞间的信息交流，大多与细胞膜的_____________有关。
(2)细胞间信息交流的方式
①通过细胞分泌的_____________间接传递信息。
结构和功能
化学物质
②通过相邻两细胞的细胞膜直接接触传递信息。
③通过相邻两细胞间形成_______进行信息交流。
通道
核心要点突破
体验制备细胞膜的方法
1．实验原理
(1)细胞内的物质具有一定的浓度。如果把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。
(2)哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中，核逐渐退化并从细胞中排出，细胞器也逐渐消失，为携带氧的血红蛋白腾出空间。
因此用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，可以避免细胞膜与核膜、细胞器膜混杂，可获得较纯净的细胞膜。
2．实验目的
体验用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法和过程。
3．材料用具
猪(或牛、羊、人)的新鲜的红细胞稀释液(血液加适量的生理盐水)、蒸馏水、滴管、吸水纸、载玻片、盖玻片、显微镜。
4．方法步骤
选材：猪(或牛、羊、人)的新鲜的红细胞稀释液(血液加适量的生理盐水)
制作装片：用滴管取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻片上，盖上盖玻片
观察：用显微镜观察红细胞形态(由低倍镜→高倍镜)
滴蒸馏水：在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸吸引(引流法)
观察：持续观察细胞的变化
结果：凹陷消失，细胞体积增大，很快细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜
5．注意事项
(1)红细胞要用生理盐水稀释。
(2)注意盖盖玻片的方法，防止出现气泡。
(3)用吸水纸吸引时，注意不要把细胞吸跑。
(4)上述操作均在载物台上进行。
(5)实验中持续观察细胞的变化。
(2011年江西师大附中高一检测)科学家常用成熟哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为( )
A．哺乳动物红细胞容易得到
B．哺乳动物红细胞在水中容易涨破
C．哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和众多的细胞器
D．哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到
例1
【尝试解答】 ________
C
【解析】
【互动探究】 (1)哺乳动物成熟的红细胞放在清水中涨破的原理是什么？
(2)上述红细胞选用蛙的可以吗？
【提示】 (1)渗透作用。 (2)不可以。
【探规寻律】 制备细胞膜的实验中不选择植物细胞的原因：有细胞壁，提取过程繁琐；有其他生物膜结构的干扰。
1．将细胞与外界环境分隔开——“细胞的界膜”
(1)对细胞的作用：细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
(2)进化上的意义：对于原始生命，膜的出现起到至关重要的作用，它将生命物质与外界环境分隔开，成为相对独立的系统。
2．控制物质进出细胞——“细胞的城门与卫士”
细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性，图解如下：
细胞膜的功能
①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性；④表明细胞膜的控制作用具有相对性。
3．进行细胞间的信息交流——“信号转播站”
(1)通过血液的运输作用来完成的间接交流
(2)胞间连接与通讯：多细胞生物体内，细胞间通过细胞膜进行相互作用，这是胞间通讯的结构基础。如：
①动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构；
②植物细胞间则依靠胞间连丝实现细胞间物质转运和信息交流，即：
(3)胞间识别：识别是指细胞对同种或异种细胞，同源或异源细胞以及对自己或异己分子的认识和鉴别。例如：精子和卵细胞之间的识别和结合，即：
在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。其主要原因是( )
A．细胞壁在加温中受到破坏
B．水温升高，花青素的溶解度加大
C．加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用
D．加温使水中的化学物质发生了反应
【尝试解答】 ________
C
例2
【解析】 本题主要考查了细胞膜的功能之一——控制物质进出细胞。
【互动探究】 (1)若将题干中的条件改为加一定量的酸，现象是否相同？
(2)若将该细胞再放入蔗糖溶液中，蔗糖分子能否进入液泡？
【提示】 (1)相同 (2)能
知能过关演练
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第3节 细胞核——系统的控制中心
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
基础自主梳理
第 节 细胞核——系统的控制中心
3
课标领航
1．阐述细胞核的结构和功能。
2．尝试制作真核细胞的三维结构模型。
【重点】 细胞核的结构和功能。
【难点】 理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
情景导引
目前，克隆技术已成为人们生活中所熟悉的科学字眼。而在1997年，克隆羊多利的诞生，引发了世界范围内关于动物克隆技术的热烈争论，多利克隆过程中最关键的部分，是将多塞特母绵羊的乳腺细胞与黑面母绵羊的一个去核的卵细胞融合，并使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞。多利的外貌应该和哪一只羊是相同的？
基础自主梳理
一、细胞核的结构和功能
1．结构
(1)核膜：具有 _______膜，把核内物质与细胞质分开。
(2)染色质由DNA和蛋白质组成，染色质和染色体是______________在不同时期的两种存在状态。
(3)核仁：与___________的合成以及核糖体的形成有关。
双层
同一种物质
某种RNA
(4)核孔：实现核质之间频繁的
_______________________。
思考感悟
大分子物质通过什么结构进出细胞核？
【提示】 核孔。
2．功能：是遗传信息库，是细胞____________的控制中心。
二、模型的构建
1．模型：人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。
物质交换和信息交流
代谢和遗传
2．模型的形式：物理模型、概念模型、__________等。
3．举例：DNA双螺旋结构的形式是___________，形象而概括地反映了DNA分子结构的特征。
数学模型
物理模型
核心要点突破
细胞核的数目、形状和结构
1．细胞核的数目、形状
一般地说，真核细胞都具有细胞核，且大多数的真核细胞只具有一个圆形的细胞核。但有例外：
(1)有的真核细胞具有两个甚至多个细胞核，如人的骨骼肌细胞内可多达数百个。
(2)细胞核的形状多样，有圆形、多角形等。
(3)高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞内则没有细胞核。
2．细胞核的结构
(1)核膜
①结构
a．双层膜，外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连；
b．核膜不是完全连续的，其上具有核孔。
②功能
a．起屏障作用，把核内物质与细胞质分开；
b．控制离子和小分子物质进出细胞核；
c．核孔是大分子物质进出细胞核的通道。代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多。
(2)核仁
①核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
②蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。
3．染色质与染色体的比较
特别提醒
图解染色体与染色质的转化
下列有关细胞核结构的叙述，正确的是( )
A．代谢旺盛的细胞核DNA数量上升
B．细胞核的核膜对物质的通过具有选择性，核孔没有
例1
C．不同细胞中核仁的大小和数量是一样的
D．细胞核行使遗传功能的重要结构是染色体
【思路点拨】 本题主要考查细胞核的结构及各部分的功能，解答本题应明确以下三点：
①与细胞代谢有关的物质或结构。
②核膜、核孔的功能特点。
③细胞核的主要功能及行使者。
【尝试解答】 ________
D
【解析】 代谢旺盛的细胞蛋白质含量高，因此mRNA、核糖体较多，核孔数目增多，核仁体积增大。核膜、核孔对物质的进出都有选择性。细胞核的主要功能是遗传与代谢的控制中心，其行使者是DNA，而DNA是染色体的主要成分之一。
【互动探究】 (1)选项C中的结构有什么功能？
(2)选项D中的结构在什么时期出现？
【提示】 (1)与核糖体的合成有关。
(2)在细胞分裂期呈该状态。
【易误警示】 DNA的变与不变
代谢旺盛的细胞中，核DNA数量不变，质DNA可能会增多，因为细胞质中的DNA主要分布于线粒体、叶绿体，在代谢旺盛的细胞中线粒体会增多。
细胞是一个高度有序的统一整体
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。
1．从结构上看：(1)细胞核与细胞质可以通过核孔相互沟通。(2)细胞器膜和细胞膜、核膜等结构相互连接构成细胞完整的“生物膜系统”。
2．从功能上看：细胞各部分结构和功能虽不相同，但它们相互联系、分工合作、协调一致地共同完成各项生命活动。
3．从调控上看：细胞核是遗传物质贮存和复制的场所，是细胞遗传和代谢的控制中心。细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，整个细胞形成了一个高度有序的调控系统。
4．从与外界环境关系上看：细胞的整体性还表现在每一个细胞都要与相邻细胞进行物质交换和能量转换，而与外界环境直接接触的
细胞都要与外界环境进行物质交换和能量转换，因此，细胞与外界环境之间形成了一个统一整体。
5．从细胞核与细胞质的关系看
(1)细胞核不能脱离细胞质而独立生存，这是因为细胞核在生命活动中所需的物质和能量均由细胞质提供。
(2)无核的细胞质也不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的，如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，其寿命较短。
(3)细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系，说明细胞只有保持结构的完整性，才能正常地完成各项生命活动。
人成熟的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．功能对寿命的影响
C．遗传因素的影响
D．核、质的相互依存关系
D
【尝试解答】 ________
例2
【解析】 人成熟的红细胞无细胞核，精子几乎没有细胞质，两者寿命都较短，体现了核、质的相互依存关系。
【探规寻律】 细胞核对细胞质的依存关系
(1)核物质代谢所需的原料都要依赖于细胞质(如核苷酸、葡萄糖、各种小分子和离子)。
(2)核内大分子合成所需的能量也要靠细胞质中形成的ATP提供。
(3)细胞核中的蛋白质也是在细胞质中的核糖体上合成的(如组蛋白、各种酶等)。
跟踪训练 (2011年太原五中高一检测)细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是( )
A．细胞膜的选择透过性
B．线粒体的能量转换作用
C．细胞保持结构的完整性
D．细胞核遗传物质的稳定性
答案：C
实验探究创新
细胞核功能的实验探究
实战演练 如图所示，科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接，将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了伞帽。下列有关评价合理的是( )
A．该实验证明了细胞核是遗
传的控制中心
B．该实验证明了细胞核是代
谢的调控中心
C．欲证明细胞核的功能，
需同时进行对照实验
D．第一次长出的伞帽与乙的伞帽特征完全相同
解析：选C。关于伞藻的嫁接实验，最终目的是证明细胞核是遗传和代谢的控制中心，但在本题中，由于缺乏对照实验，因而无法确定是假根(细胞核)控制还是伞柄(细胞质)控制，为了能够得出实验结论，还应进行对比实验，以增强实验说服力。如进行甲的假根与乙的伞柄的组合，观察伞帽的性状。
知能过关演练
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第2节 细胞器——系统内的分工合作
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
基础自主梳理
第 节 细胞器——系统内的分工合作
2
课标领航
1．掌握细胞器的结构和功能。
2．简述线粒体与叶绿体临时装片的制作。
3．简述生物膜系统及其功能。
【重点】 几种主要细胞器的结构和功能；生物膜系统的结构和功能。
【难点】 细胞器之间的协调配合。
情景导引
科学家几十年来一直在不断试验，试图一块一块地拼凑出完整的生物细胞。近年来，科学家已经人工合成出了细胞的多种关键构件，比如染色体和核糖体。现在，他们又利用人造电子芯片创造出了第一个人造细胞“器官”，它能够有效发挥人体细胞器——高尔基体的作用。他们还计划研制
人造的内质网，甚至想将人造高尔基
体和人造内质网整合起来，以期有一
天能够在实验室里创造出更加复杂的
人造生命系统。细胞中有哪些细胞器？
它们各有什么作用？
基础自主梳理
一、细胞器的分工
1．分离各种细胞器的方法：
_________________。
2．各种细胞器的功能
差速离心法
思考感悟
1．平时我们吃的西瓜，其汁液主要存在于什么结构中？
【提示】 细胞液。
3．细胞质包括细胞器和细胞质基质，细胞质基质由_____、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和___________等组成，在此进行着______________。
二、高倍镜观察叶绿体和线粒体
1．分布和形态
水
多种酶
多种化学反应
(1)叶绿体主要分布于___________________中，呈扁平的__________或_________，颜色为_______。
叶肉细胞的细胞质
椭球形
球形
绿色
(2)线粒体普遍存在于______________________中，形态多样，有__________、圆球状、线形、___________等。
2．实验材料
观察叶绿体应选用新鲜的________的叶(或菠菜叶、黑藻叶等)；观察线粒体应选用____________细胞。
植物细胞和动物细胞
短棒状
哑铃形
藓类
人口腔上皮
3．染色
叶绿体呈绿色，不需染色；线粒体需用___________染液染色，染色后为_________色。
健那绿
蓝绿
三、细胞器的分工合作
1．分泌蛋白
(1)概念：在___________合成后，分泌到_________起作用的蛋白质。
(2)实例：_________、________和一部分激素。
2．分泌蛋白的合成和运输
细胞内
细胞外
消化酶
抗体
(1)合成场所：附着在内质网上的核糖体。
(2)运输途径：先在__________上形成肽链，然后进入__________进行初步加工形成蛋白质，以囊泡形式运送到____________做进一步的修饰加工后，形成囊泡移动到__________，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
(3)提供能量的细胞器：___________。
四、生物膜系统的组成和功能
1．组成：___________、_________和________等结构。
2．特点：各种生物膜的__________和________很相似，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配合。
3．功能
(1)细胞膜不仅使细胞具有一个__________的内部环境，同时在细胞与外部环境进行__________、能量转换和___________的过程中起着决定性作用。
线粒体
细胞器膜
细胞膜
核膜
组成成分
结构
相对稳定
物质运输
信息传递
(2)广阔的膜面积为多种______提供了大量的附着位点，有利于许多__________________的进行。
(3)把各种_________分隔开，使细胞内能同时进行______________，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
思考感悟
2．唾液淀粉酶的分泌，经过了细胞的哪些结构？
【提示】 内质网、高尔基体、细胞膜。
酶
重要化学反应
细胞器
多种化学反应
核心要点突破
细胞器的分布、主要结构和功能比较
项 目
种 类 存在位置 膜结构 功能
线粒体 动、植物细胞 双层膜 与能量代谢有关，有少量遗传物质 有氧呼吸
主要场所
叶绿体 植物细胞 光合作用
的场所
项 目
种 类 存在位置 膜结构 功能
液泡 植物细胞
单层膜 调节细胞内环境，与渗透作用有关
内质网 动、植物细胞 与物质合成、运输有关
高尔
基体 与动物细胞分泌物形成有关；与植物细胞壁形成有关
蛋白质
运
输
加
工
项 目
种 类 存在位置 膜结构 功能
核糖体 无膜 合成蛋白质的场所
中心体
动物细胞、低等植物细胞
与细胞有丝分裂有关
溶酶体 动、植物细胞 单层膜 含多种水解酶，分解多种物质
如图为某细胞中分离得到的几种细胞器模式简图，相关叙述中正确的是(多选)( )
例1
A．甲是能把光能转换为化学能的细胞器
B．能进行能量转换的细胞器是乙和丙
C．丁可以为细胞内各种反应的正常进行提供有利条件
D．生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的甲
【思路点拨】 本题主要考查各类细胞器的结构与功能，正确解答本题应从以下几点入手：
①正确辨认图中各类细胞器。
②回忆各细胞器的功能特点。
③明确细胞器在不同细胞中的分布和数量。
【尝试解答】 ________
【解析】 首先根据各细胞器的结构特点判断：甲为线粒体、乙为高尔基体、丙为叶绿体、丁为内质网。甲和丙均能进行能量的转换，其中丙可将光能转换为化学能。丁为由膜连接而成的网状结构，上面附着多种酶，为细胞内各种反应的正常进行提供了有利条件。生命活动旺盛的细胞代谢强度高于衰老的细胞，因此生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的甲。
CD
【互动探究】 (1)上述结构必须借助电子显微镜才能看清晰的有哪些？
(2)乙在分裂旺盛的细胞中主要起什么作用？
【提示】 (1)乙和丁。
(2)参与细胞壁的形成。
【探规寻律】 对各类细胞器的归纳
(1)从结构特点分析
①具有双层膜结构的细胞器：线粒体、叶绿体。
②具有单层膜结构的细胞器：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。
③无膜结构的细胞器：中心体、核糖体。
(2)从功能特点分析
①与能量转换有关的细胞器：叶绿体、线粒体。
②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。
(3)从分布特点分析
高等植物细胞特有的细胞器：叶绿体、液泡。
细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程
2．各种生物膜之间的联系
(1)在化学组成上的联系
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，这与不同的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就越多。
(2)在结构上的联系
(3)在功能上的联系：在分泌蛋白合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。
(2011年山东日照一中高一检测)下图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①、②、③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法中错误的是( )
例2
A．①、②、③是内质网、高尔基体和线粒体
B．该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系
C．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程
D．图解中的过程在原核细胞中也可以进行
【尝试解答】 ________
D
【解析】 分泌蛋白的合成、运输、加工过程可以反映细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系。蛋白质的合成场所是核糖体，合成出的多肽经内质网进行加工，然后运输到高尔基体进一步加工，再以运输小泡的形式运输到细胞膜，最后分泌到细胞外，整个过程需要线粒体提供能量。图解中的过程只能发生在真核细胞中，因为原核细胞没有内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器。
【探规寻律】 膜结构之间的联系
(1)直接相连的膜结构
①内质网膜与外层核膜直接相连。
②内质网膜与细胞膜直接相连。
③在合成旺盛的细胞内，内质网总是与线粒体紧密相依，有的内质网膜甚至与线粒体外膜相连。
(2)间接相连的膜结构
跟踪训练 (2011年深圳中学高一检测)如图表示用含3H标记的氨基酸培养液培养某细胞过程中蛋白质的合成和分泌示意图，则该细胞中出现3H的部位依次为( )
A．②→③→④→⑤
B．①→②→③→④
C．①→②→④→⑤
D．①→③→④→⑤
答案：A
实验探究创新
用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1．实验原理
实战演练 (2009年高考广东卷)用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是( )
A．叶绿体在细胞内是固定不动的
B．叶绿体在细胞内是均匀分布的
C．叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因
D．叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体
解析：选C。本题考查教材实验，考查学生的实验操作及理解能力。活细胞的细胞质处于不断流动的状态，叶绿体随着细胞质的流动而运动，A错误；叶绿体在细胞内的分布是不均匀的，B错误；叶肉细胞中含有叶绿体，也含有线粒体，只是线粒体为无色的，未经染色等处理，不能观察到，D错误。
知能过关演练
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