细胞的基本结构高三第一轮3

1细胞的基本结构（高三第一轮）第一课时一、细胞体积趋向于小的原因：1、细胞的相对面积限制了细胞体积增大。相对面积=表面积/体积，相对面积越大，越有利于物质交换，相对面积越小，越不利于物质交换。2、细胞核的控制范围限制了细胞体积增大。细胞核的控制范围是有限的。3、细胞内物质的交流和运输限制了小体积增大。细胞代谢非常快，要求细胞内物质的交流和运输非常快捷。二、细胞膜：细胞这个最基本的生命系统的边界。（一）作用：1、将细胞与外界环境分割开来，使细胞内部形成相对稳定的内环境（对于生命起源于海洋，演化出原始生命的标志是原始界膜的出现）2、控制物质进出细胞，参与细胞内外物质交换和运输。细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞内部，不需要和对细胞有害的物质，不容易进入细胞。抗体和激素合成后分泌到细胞外，细胞产生的代谢废物也排到细胞外，但是细胞膜对物质交换的控制是有限的。物质运输分为主动运输（逆浓度梯度运输）和被动运输（顺浓度梯度运输）。被动运输包括自由扩散和协助扩散。（1）自由扩散：分子小，很容易自由通过细胞膜的磷脂双分子层。如O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯，所有的脂质类物质（相似相溶）①特点：高浓度到低浓度（自由扩散的限制因素）；不需要载体；不需要能量②注意：外界氧气→肺泡内氧气→血液中氧气→细胞中氧气→线粒体中氧气（既然氧气进出细胞是自由扩散的方式，是从高浓度到低浓度，既然氧气可以从外界到线粒体内，所以线粒体是氧气含量最低的细胞器，同时也是二氧化碳含量最高的细胞器）（2）协助扩散：葡萄糖进出红细胞（分子大，不易通过细胞膜，需要膜上载体协助）①特点：高浓度到低浓度（限制因素）；需要载体（限制因素）；不需要能量②注意：载体在膜上存在，载体在细胞膜上的运动体现细胞膜的流动性。（3）主动运输：植物需要很多种离子，而且土壤中离子浓度总是低于细胞中离子浓度，但仍可逆浓度梯度运输。（各种离子、氨基酸、葡萄糖）①特点：低浓度到高浓度；需要载体，需要能量（载体和能量是主动运输的限制因素）②注意：只要需要载体，需要能量，不管浓度高低均是主动运输。主动运输可以保证活细胞按照生命活动的需要有选择的吸收所需要的离子，排除代谢废物。载体种类和数量决定了主动运输的选择性（4）胞吞、胞吐（又称内吞、外排）：大分子、颗粒状物质进出细胞膜的方式，体现细胞膜具有一定的流动性。注意此种方式不穿膜（或者穿膜层数为零层）这种物质的运输方式需要能量。补充：囊性纤维病：遗传病，由于有的细胞内某种蛋白质结构异常，影响Na+、cl-跨膜运输，导致肺部细胞外侧Na+聚集，导致肺易受细菌伤害。3、进行细胞间信息交流,使多细胞生物体成为一个统一体。（1）信号转导：细胞分泌的化学物质（如激素）随血液循环至全身各处与靶细胞表面受体结合，将信息传给靶细胞，产生特定效应。（如胰岛B细胞→胰岛素→血液循环→到达肝脏、肌肉和脂肪细胞，促进血糖氧2化分解释放能量、合成糖原、转化为非糖物质）（胰岛A细胞→胰高血糖素→血液循环→作用于肝脏，促进肝糖元的分解和非糖物质的转化，升高血糖含量）（2）胞间识别：相邻细胞间直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，如精卵结合。（3）胞间连接：相邻两个细胞间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。包括动物的间隙连接和植物的胞间连丝。（二）研究细胞膜：（电镜下研究，亚显微结构）1、材料：动物细胞、神经髓质细胞、哺乳动物成熟的红细胞（最佳选择）哺乳动物成熟的红细胞是最佳材料，原因是（1）无细胞壁（2）无细胞核和各种具膜的细胞器，其上面只有一种膜为细胞膜，这样就防止了其他膜对细胞膜的干扰作用。将哺乳动物成熟的红细胞放入清水中，红细胞吸水涨破，其他物质出来，只剩下细胞膜（血影）（用离心法获得纯净细胞膜，上清液中主要是血红蛋白）补充：血红蛋白是红细胞中的一种红色含铁的蛋白质，特点是在氧浓度高的地方与氧气结合，在氧浓度低的地方与氧分离，达到运输氧气的作用。（3）红细胞数量大，材料易获得。2、结构：在电子显微镜下观察发现细胞膜是8nm的膜，由磷脂分子和蛋白质分子构成，磷脂双分子层作之间，支持着上面的蛋白质分子，上面的蛋白质分子分两类，有的排布在磷脂双分子层表面，有的嵌插或者贯穿整个磷脂双分子层。磷脂分子的头部是亲水基团，而尾部为疏水基团3、特性：（1）结构特性：一定流动性。蛋白质分子和磷脂分子都是可以运动的。如变形虫的运动。（2）功能特性：选择透过性。与载体的种类和数量有关系。载体决定选择。遗传性决定载体种类和数量，载体的种类和数量决定选择。（水分子自由通过，被选择吸收的离子和小分子也可以通过，其他物质不能通过。）4、糖被（糖蛋白）：分布在细胞膜外侧，这是判断细胞膜内外的重要标志。糖蛋白与细胞的识别、免疫、血型决定有关系，另外在消化道、呼吸道上皮表面有保护和润滑作用（细胞膜外侧有糖蛋白，而细胞器膜上基本上没有糖蛋白）5、成分：主要由脂质和蛋白质分子组成，还有少量糖类，其中脂质50%，主要是磷脂，还有少量糖脂和固醇。蛋白质40%，功能越复杂的膜蛋白质种类和数量越多，蛋白质的种类和数量体现了细胞膜的功能强大程度。糖类2-10%。细胞在癌变过程中，细胞膜成分改变，甲胎蛋白AFP和癌胚抗原CEA产生。所以在检查结果中如果出现这种两种指标增加，而糖蛋白的含量减少，应检查是否出现细胞癌变。（三）生物膜流动镶嵌模型（生物膜是指细胞膜、核膜及各种具膜细胞器的膜）1、19世纪末，欧文顿发现生物细胞膜对不同物质通透性不同，脂质物质优先通过细胞膜（相似相溶），提出细胞膜由脂质组成。2、20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明膜由脂质和蛋白质构成。3、1925年荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，得知细胞膜中脂质分子必然排列成连续的两层。4、单位膜模型：1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构，提出细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构组成。这个模型为静态模型，不能解释细胞生长、变形虫运动5、液态镶嵌模型：又名流动脂质-球蛋白墙嵌模型，该模型强调流动脂质分子构成膜的连续体，而蛋白质分子像一群岛屿一样无规则地分散在脂质海洋中/6、流动镶嵌模型：1972年由桑格和尼克森提出。磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架不是静止的，磷脂双分子层是轻油状的液体，具有流动性，蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层中，有的部分或全部嵌插在磷脂双分子层，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子也是可以运动的。补充：用溶脂剂处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜含有脂质分子。用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有蛋白质分子。3植物细胞的外面具有细胞壁，是由纤维素和果胶构成的网架状结构，细胞壁无生命不属于原生质，但对细胞起到支持和保护作用，细胞壁不具有选择透过性，是全透结构，可以使细胞保持相当的强度和形状，植物细胞不会因为吸收大量的水分而涨破，就是因为细胞壁的保护。第二课时三、细胞质：细胞中的胶状物质。（一）细胞质基质：新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的顺利进行提供了必要的条件（二）细胞骨架：真核细胞中有维持细胞形态，保持细胞内部结构有序性的细胞骨架。细胞骨架由蛋白质纤维构成的网架状结构，与细胞的运动、分裂、分化及物质运输、能量转换和信息传递有关。（三）细胞器：原生质分化出来的具有一定结构和功能的小器官，体现了系统内的分工合作。包括单层膜的细胞器（内质网、高尔基体、溶酶体、液泡）、双层膜的细胞器（线粒体、叶绿体）和无膜结构的细胞器（核糖体、中心体）分离细胞器的方法：差速离心法（首先将细胞膜破坏形成由各种细胞器和细胞中其他物质构成的匀浆，将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同转速下进行离心，利用不同离心速度所产生的不同离心力，将各种细胞器分离开。细胞壁、核物质→叶绿体→线粒体→核糖体）1、线粒体：细胞有氧呼吸的主要场所（有氧呼吸的第二步和第三步在线粒体中进行），是细胞的动力车间，细胞生命活动所需能量95%来自于线粒体。线粒体普遍存在于动植物细胞中。（1）双层膜：外膜使线粒体与外界环境分割开来，维持线粒体内部相对稳定的内环境，内膜向内凹陷形成嵴，增大内膜面积，有利于酶的附着，有利于生化反应的进行。呼吸作用有关的酶分布在内膜、嵴和基质中（其中有氧呼吸第二步的酶分布在基质中，第三步的酶分布在线粒体内膜上）注意：线粒体内膜面积增加的方式是：内膜向内凹陷形成嵴。线粒体内膜蛋白质含量高的原因不是因为面积大，而是因为上面有大量酶的附着。（2）半自主性细胞器：内含DNA、RNA和核糖体，可以实现自我复制，但是受细胞核的控制。（3）分布：在活细胞中可以移动，代谢旺盛的部位集中，动物细胞中线粒体含量高于植物。（4）线粒体内代谢：有氧呼吸（主要场所为线粒体，是细胞呼吸的主要方式。有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用将糖类等有机物彻底氧化分解形成CO2和H2O，同时释放能量的过程）有氧呼吸的特点是：温和条件下，能量逐步释放，一部分储存在ATP中。能量转变：有机物中稳定化学能转化成ATP中活跃化学能和热能。（5）线粒体是一个既消耗水（Ⅱ），又生成水（Ⅲ）的细胞器。（6）用高倍镜观察线粒体时，需要用健那绿染色，健那绿是一种专一性用于线粒体染色的活性染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色，可以观察生活状态的线粒体的形态和分布。2、叶绿体：绿色植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞中的养料制造车间和能量转换站，主要存在于绿色植物叶肉细胞中，是叶肉细胞中特有的细胞器。呈扁平的椭球形或者球形。（1）双层膜结构：外膜使叶绿体与外界环境分割开来维持叶绿体内部相对稳定的内环境，内膜内部有几个到几十个基粒，每个基粒由囊状结构（类囊体）垛叠而成，增大了光合作用的面积。（注意：叶绿体增大内4膜面积的主要方式是基粒）（2）酶和色素分布：叶绿体内有光合作用的色素和酶，色素分布在类囊体的薄膜上，每分布在基粒（光反应的酶）和基质中（暗反应的酶）（3）半自主性细胞器：内含DNA、RNA和核糖体，可以实现自我复制，但是受细胞核的控制。（4）色素：①提取：无水乙醇（或者丙酮）：原因是：色素溶解在丙酮中。CaCO3：防止叶绿体色素被破坏；SiO2：研磨充分②分离：层析液（色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的扩散快，在滤纸条上方，溶解度小的扩散慢在滤纸条下方，从而将色素分离开）③方法：纸层析法（减去两个角：防止边缘效应，使色素带平行；层析液不要没及滤液细线：如果没及滤液细线，滤液不再沿着滤纸条向上扩散，而是溶解在层析液中。滤液细线要细、齐、直、量大）④种类：类胡萝卜素稳定，不易分解；叶绿素不稳定，易分解注意：色素含量：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素溶解度大小：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b间距最宽的两条色素带：胡萝卜素和叶黄素（溶解度差别最大）间距最窄的两条色素带：叶绿素a和叶绿素b红光对光合作用最有效（如果题目中指出了频率，则为白光最有效）。红光下主要制造糖类，蓝紫光下主要制造氨基酸。⑤功能：吸收、传递和转化光能分类：吸收、传递光能的色素：全部叶黄素、胡萝卜素、叶绿素b和绝大部分的叶绿素a吸收、传递和转化光能的色素：少数特殊状态的叶绿素a（5）光合作用过程：根据是否需要光照分为光反应和暗反应阶段5总反应式：6CO2+12H2O→C6H12O6+6O2+6H2O注意：①叶绿体是一个既产生水（暗反应），又消耗水（光反应）的细胞器②叶绿体面的运动形态和分布随光照变化而变化，在较弱的光照下一最大的面对着光照，有利于吸收光照进行光合作用，在较强光照下，以最小的面对着光照防止被灼伤，有利于保护自己。③观察叶绿体时常选用藓类叶片，因为藓类叶片仅有一两层细胞构成，易于观察。④光合作用光反应产生的ATP只用于光合作用的暗反应合成有机物，不用于其他生命活动，其他生命活动所需能量来自于细胞呼吸。3、内质网：单层膜结构（1）分类：①粗面内质网：上面有核糖体附着，与分泌蛋白的加工（折叠、组装、糖基化）和运输有关②滑面内质网：合成脂质类物质（固醇类合成如性激素、VD、胆固醇的合成）（2）作用：增大细胞内膜面积为生化反应的顺利进行提供