细胞器之间的分工 1.双层膜结构的细胞器——线粒体和叶绿体
名称 |
线粒体 |
叶绿体 |
形态 |
短棒状、圆球状 |
椭球形、球形 |
分布 |
动植物细胞 |
植物叶肉细胞和幼茎皮层细胞 |
成分 |
与有氧呼吸有关的酶、少量DNA、RNA |
与光合作用有关的酶、少量DNA、RNA和光合色素 |
功能 |
有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间” |
光合作用的场所,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” |
相同点 |
①具有双层膜结构;②含有少量DNA和RNA;③具有能量转换功能;④有液态的基质 |
2.单层膜结构细胞器——高尔基体、内质网、液泡和溶酶体
|
内质网 |
高尔基体 |
液泡 |
溶酶体 |
分布 |
动、植物细胞 |
动、植物细胞 |
植物细胞 |
动、植物细胞 |
形态 |
网状 |
囊状 |
泡状 |
囊状 |
功能 |
蛋白质合成和加工以及脂质合成的“车间” |
①动物:对来自内质网的蛋白质加工、分类和包装;②植物:与植物细胞壁的形成有关 |
①调节细胞内的环境;②使植物细胞保持坚挺 |
①分解衰老、损伤的细胞器;②吞噬并杀死入侵的病毒或病菌 |
3.无膜结构细胞器一一核糖体和中心体
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核糖体 |
中心体 |
分布 |
①附着在内质网上或核外膜;②游离存细胞质基质中;③线粒体和叶绿体中中也有少量 |
动物细胞和低等植物细胞 |
结构组成 |
蛋白质、RNA、酶 |
两个相互垂直的中心粒 |
功能 |
①附着在内质网上的核糖体合成分泌蛋白;②游离的核糖体合成的是胞内蛋白 |
与细胞有丝分裂有关——形成纺锤体,牵引染色体向细胞两极运动 |
易错点拨:
1、在动植物细胞中,有细胞壁的细胞是植物细胞,没有细胞壁的细胞是动物细胞。
2、在动植物细胞中,有叶绿体的细胞是植物细胞,没有叶绿体的细胞不一定是动物细胞,如植物的根细胞不进行光合作用,没有叶绿体。
3、在动植物细胞中,有大液泡的细胞是植物细胞,没有大液泡的细胞不一定是动物细胞,植物的未成熟细胞也没有大液泡,如根尖分生区细胞。
4、在动植物细胞中,有中心体的细胞可能是动物或低等植物的细胞,没有中心体的细胞是高等植物细胞,中心体不能作为鉴别动物细胞和植物细胞的依据,但可以用作鉴别高等动物细胞和高等植物细胞的依据。
5、辨析动、植物细胞的区别
项目 |
高等植物细胞 |
低等植物细胞 |
动物细胞 |
细胞壁 |
有 |
有 |
无 |
叶绿体 |
部分有 |
部分有 |
无 |
中心体 |
无 |
有 |
有 |
液泡 |
成熟的植物细胞有大液泡,幼嫩的植物细胞无液泡或有小液泡 |
无 |
例 下列哪种细胞器不能作为鉴定一个细胞属于动物细胞还是高等植物细胞的依据()
A.核糖体 B.叶绿体 C.液泡 D.中心体
思路点拨 叶绿体、液泡存在于植物细胞中,中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,核糖体和线粒体则广泛分布于动植物细胞中。 答案A
知识拓展:
1、线粒体和叶绿体的数量随细胞的新陈代谢强度的变化而变化。在代谢旺盛的细胞中它们的数量会因复制而增多;在代谢减弱的细胞中它们的数量会减少。其数量的增减与细胞的分裂不同步。
2、各种细胞器并不是在每个细胞中都同时存在。
①并不是所有的植物细胞都有叶绿体或大液泡,如植物根尖分生区细胞中无叶绿体和大液泡
②并非所有动物细胞都有线粒体,如蛔虫和哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体。
3、能进行光合作用(或有氧呼吸)的细胞不一定都含有叶绿体(或线粒体),如蓝藻可以进行光合作用和有氧呼吸,但无叶绿体和线粒体。
例 下列关于真核细胞结构的叙述,不正确的是( )
A.线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要扬所
B.高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所
C.中心体与动物细胞的有丝分裂有关
D.溶酶体是“消化车间”,内含多种水解酶,能吞噬入侵病原体
答案B
细胞图像的识别方法 1.细胞的显微镜结构与亚显微结构
(1)显微结构:光学显微镜下,不论低倍镜还是高倍镜下能观察到的结构。
②分析:普通光学显微镜的分辨力极限为0.2微米。上述结构大小超过0.2微米,用普通光学显微镜都能看到,因而这些结构属于细胞的显微结构。
(2)亚显微结构:能够在电子显微镜下看到的直径小于0.2微米的细微结构,叫做亚显微结构。
①判断方法:一般来说,图示中呈现出各种细胞器内部结构、细胞膜流动镶嵌模型结构时,该图示判断为亚显微结构。
②动植物细胞亚显微镜结构模式图
2.原、真核细胞及动、植物细胞的判断
细胞核的功能:
1、是遗传信息库,遗传物质储存和复制的主要场所。
2、是细胞代谢和遗传的控制中心。
细胞核功能的实验探究方法:
(2)实验结论:美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
(3)实验分析:该实验无对照组,可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照。
2.蝾螈受精卵横缢实验
(2)实验结论:蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
(3)实验分析:该实验既有相互对照,又有自身前后对照。
3.伞藻嫁接实验
(1)实验过程
(2)实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
(3)实验分析:伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用,从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。
知识拓展:
细胞核和细胞质都不能单独成活。
1、细胞核不能脱离细胞质而独立生存,这是因为细胞核进行生命活动时所需的物质和能量均由细胞质提供,如几乎不含细胞质的精子寿命很短。
2、无核的细胞质也不能长期生存,这是由细胞的功能决定的。如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,其寿命较短。
例 细胞是一个有机的统一整体,下列叙述与这一观点不相符的是( )
A.细胞只有保持完整性,才能正常地完成各项生命活动
B.细胞核与细胞质通过核孔进行物质交换和信息交流
C.离开细胞的细胞器,如叶绿体和线粒体等也能独立地完成各项生命活动
D.细胞核是代谢和遗传的控制中心
答案C
细胞是一个有机的统一整体:
1、细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成,是生命活动的基本单位。
2、细胞能够正常完成各项生命活动的前提条件是细胞保持完整性。
3、植物细胞和动物细胞的区别是有液泡和细胞壁,动物细胞有中心体。植物细胞有叶绿体。
4、植物细胞的外面还有一层细胞壁,化学成分是纤维素和果胶。
5、植物细胞壁的功能是支持和保护的作用。
6、最能体现细胞与细胞之间功能差异的是:细胞器的种类和数量。
(1)细胞膜的结构:
①细胞膜主要成分:脂质和蛋白质,还有少量糖类;
②细胞膜成分特点:脂质中磷脂最丰富,功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量越多。
③欧文顿得出的结论是:细胞膜是由脂质组成的。科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层的面积是红细胞表面积的2倍,得出的结论是:细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。科学家用发绿色荧光和红色荧光的染料标记小鼠细胞和人细胞表面的蛋白质分子,然后将两种细胞融合,得出的结论是:细胞膜具有流动性。
(2)细胞膜的功能:
①将细胞与环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定;
②控制物质出入细胞;
③进行细胞间信息交流。
(3)细胞器的结构和功能:
细胞质基质富含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等,为细胞进行各种生理活动提供必需的物质条件,同时也可在其内进行多种化学反应,因此它是活细胞进行新陈代谢的主要场所。值得注意的是,细胞质基质中不含有DNA,而是含有RNA。
分泌蛋白的过程:
(4)细胞核的结构和功能:
①细胞核的结构:核膜、核仁、染色质核膜——是选择透过性膜,但不是半透膜。
染色质——DNA+蛋白质。
染色质和染色体是细胞中同一种物质和不同时期的两种形态功能。
核孔——核质之间进行物质交换的孔道。
②细胞核的功能:细胞核是遗传物质储存和复制的场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。细胞核在生命活动中起着决定作用。
(5)血细胞和血红蛋白:机体缺铁时,血红蛋白的合成量会减少;成熟红细胞中没有血红蛋白mRNA的合成;血红蛋白基因突变可导致镰刀型细胞贫血症。
血细胞的组成:红细胞和淋巴细胞
(6)神经细胞即神经元和神经胶质细胞胶质细胞的主要功能:
①支持作用;②绝缘作用;③屏障作用;④营养性作用;⑤修复和再生作用;⑥维持神经元周围的K+平衡;⑦摄取神经递质。
神经元的基本结构:可分为细胞体和突起两部分。胞体包括细胞膜、细胞质和细胞核;突起由胞体发出,分为树突(dendrite)和轴突(axon)两种。树突较多,粗而短,反复分支,逐渐变细;轴突一般只有一条,细长而均匀,中途分支较少,末端则形成许多分支,每个分支末梢部分膨大呈球状,称为突触小体。
(7)含核糖体和高尔基体均较多的细胞:胰腺细胞。
(8)动物细胞和植物细胞结构区别是植物细胞有细胞壁。由果胶和纤维素组成的,具有保护和支持的作用。动物细胞有中心体,是有丝分裂过程中的重要细胞器。
知识拓展:
细胞核和细胞质都不能单独成活。
1、细胞核不能脱离细胞质而独立生存,这是因为细胞核进行生命活动时所需的物质和能量均由细胞质提供,如几乎不含细胞质的精子寿命很短。
2、无核的细胞质也不能长期生存,这是由细胞的功能决定的。如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,其寿命较短。
有丝分裂的过程及意义:1、有丝分裂:真核生物进行细胞分裂的主要方式,具有周期性,分为间期、前期、中期、后期、末期。(如下图)
2、有丝分裂特点:
前期:仁膜消失两体现。
中期:点排中央体明显。
后期:均分牵拉到两极。
末期:仁膜重现两体消。
3、意义:
(l)亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地平均分配到两个子细胞中去。
(2)染色体上有遗传物质,有丝分裂保证了亲代和子代之间遗传性状的稳定性,对生物的遗传有重要意义。
辨析动植物细胞有丝分裂的不同:
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植物细胞有丝分裂 |
动物细胞有丝分裂 |
前期 |
纺锤体的形成方式不同 |
由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 |
两组中心粒翻出星射线形成纺锤体 |
末期 |
形成两个子细胞的方式不同 |
植物细胞中部形成细胞板,扩展形成新细胞壁,分裂成两个子细胞 |
动物细胞膜从中部向内凹陷,把细胞缢裂成两个子细胞 |
知识点拨:
1、细胞中央的赤道板是假想平面,是细胞中央与纺锤体的中轴垂直的一个平面,只表示一个位置,不是真实存在的,在显微镜下观察不到.而细胞板是实际存在的,细胞板由细胞中央向四周扩展,逐渐形成新的细胞壁将植物细胞一分为二。
2、细胞板的形成是植物细胞有丝分裂过程中特有的,也是同动物细胞有丝分裂的区别之一。细胞板是植物细胞有丝分裂末期,在赤道板位置通过高尔基体密集而形成的一种结构,它向四周扩展形成新的细胞壁,显微镜下能观察到该结构,它是植物细胞所特有的,区别于动物细胞的标志。
例 在高倍显微镜下观察处于有丝分裂中期的植物细胞,能看到的结构是( )
A.赤道板、染色体、细胞膜
B.纺锤体、赤道板、同源染色体
C.细胞壁、染色体、纺锤体
D.细胞壁、核膜、染色体、着丝点
思路点拔:赤道板是虚拟的位置概念,并非真实存在的结构;细胞膜平时与细胞壁贴得很紧,因此观察不到。核膜在分裂前期就已经消失,在分裂末期才会重建。答案C
2、动、植物细胞分裂图像的识别:
(1)图像画成方形或图像中有细胞板结构,无中心粒结构,一般为植物细胞。
(2)图像画成圆形或有中心粒结构,无细胞板结构,通过缢裂方式平分细胞,一般为动物细胞。
3、若为二倍体生物细胞,可作如下判断:
(l)染色体散乱排列,无联会现象,有同源染色体——有丝分裂前期。
(2)着丝粒排列在赤道板上,有同源染色体——有丝分裂中期。
(3)染色体移向两极,每一极都有同源染色体——有丝分裂后期。
4、DNA分子数目的加倍在间期,数目的恢复在末期;染色体数目的加倍在后期,数目的恢复在末期;染色单体的产生在间期,出现在前期,消失在后期。
5、细胞的有丝分裂过程中,与细胞核内染色体的 “复制和均分”不同,细胞质内细胞器在子细胞中的分配不是平均的。各种细胞器的增生,都是在细胞分裂之前的间期友生的。
有丝分裂过程中DNA、染色体、染色单体和每条染色体上DNA的数目变化:
注:1、细胞内和细胞核内的数目减半的时间是不一样的(图中已标),原因是在有丝分裂的末期,先形成细胞核,后分裂成两个子细胞,所以细胞核内的数目减半点是在末期开始,而细胞内的数目减半是在末期完成时。
2、间期DNA分子复制使DNA含量加倍,但染色体没加倍,而是每条染色体上含有2条姐妹染色单体;染色体加倍发生在后期着丝点分裂时;DNA和染色体数目减半的原因相同。
3、染色体形态的变化:
减数分裂的概念与过程:1、减数分裂概念的理解:
(1)范围:进行有性生殖的生物。
(2)在原始生殖细胞(精原细胞或卵原细胞)发展成为成熟生殖细胞(精子或卵细胞)过程中进行的。
(3)过程:减数分裂过程中染色体复制一次细胞连续分裂两次。
(4)结果:新细胞染色体数减半。
2、减数分裂中染色体的变化过程
复制→联会→四分体→同源染色体彼此分离→染色单体彼此分离。
(1)精子的形成过程:
(2)卵细胞的形成过程:
与减数分裂相关的概念辨析:
1.染色体和染色单体
(1)染色体的条数等于着丝点数,有几个着丝点就有几条染色体。
(2)染色单体是染色体复制后,一个着丝点上连接的两条相同的单体,这两条单体被称为姐妹染色单体,其整体是一条染色体。
2.同源染色体与非同源染色体
(l)同源染色体
①在减数分裂过程中进行配对的两条染色体。
②形状大小一般相同,一条来自父方一条来自母方。
(2)非同源染色体:在减数分裂过程中不进行配对的染色体,它们形状大小一般不同。
3.姐妹染色单体和非姐妹染色单体
(1)姐妹染色单体:同一着丝点连着的两条染色单体。
(2)非姐妹染色单体:不同着丝点连接着的两条染色单体。同源染色体内的非姐妹染色单体四分体时期可发生交叉互换。
4.联会和四分体
(1)联会:是指减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫做四分体,即1个四分体=1对同源染色体 =2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。
细胞不同分裂图像的判断方法:1.减数分裂和有丝分裂的不同分裂时期图像
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前期 |
中期 |
后期 |
有丝分裂 |
有同源染色体(染色体必定成对) |
不联会 |
着丝点排列在赤道板 |
着丝点分裂 |
减数第一次分裂 |
有同源染色体(染色体必定成对) |
联会 |
四分体排列在赤道板两侧 |
同源染色体分离,非同源染色体自由组合 |
减数第二次分裂 |
无同源染色体(染色体可以不成对) |
无同源染色体 |
着丝点排列在赤道板 |
着丝点分裂 |
2.“三看法”识别细胞分裂方式
3.一般来说,细胞分裂方式的识别还需要观察细胞外形和细胞质的分裂方式等。
(1)细胞板隔裂——植物细胞分裂;细胞膜缢裂动物细胞分裂。
(2)矩形有壁为植物细胞;圆形无壁一般为动物细胞。
(3)依据细胞质分裂方式的判断:
表解减数分裂与有丝分裂的异同:
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项目 |
有丝分裂 |
减数分裂 |
不同点 |
母细胞 |
体细胞或原始生殖细胞 |
原始生殖细胞 |
染色体复制 |
一次,有丝分裂间期 |
一次,减数第一次分裂前的间期 |
细胞分裂次数 |
一次 |
两次 |
同源染色体行为 |
有同源染色体,但无同源染色体的联会、四分体,不出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 |
有同源染色体的联会、四分体,出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 |
子细胞的数目 |
2个 |
雄性4个,磁性为(1+3)个 |
子细胞的类型 |
体细胞 |
生殖细胞(精细胞或卵细胞) |
最终产生子细胞染色体数 |
与亲代细胞相同 |
比亲代细胞减少一半(发生在减数第一次分裂) |
子细胞核的遗传物质组成 |
几乎相同 |
不一定相同(基因重组形成多种配子) |
子细胞中可遗传变异的来源 |
基因突变、染色体变异 |
基因突变、基因重组、染色体变异 |
染色体及DNA数量的变化 |
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|
相同点 |
染色体都复制一次;出现纺锤体,均有子细胞产生,均有核膜、核仁的消失与重建过程;减数第二次分裂和有丝分裂相似,着丝点分裂,姐妹染色单体分开形成染色体 |
意义 |
使生物的亲代和子代之间保持了遗传特性的稳定性 |
减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 |
易错点拨:
1、同源染色体并非完全相同:同源染色体形态,大小一般都相同,但也有大小不相同的,如男性体细胞中X染色体和Y染色体是同源染色体, X染色体较大,Y染色体较小。
2、并非所有细胞分裂都存在四分体:联会形成四分体是减数第一次分裂特有的现象,有丝分裂过程中不进行联会,不存在四分体。
3、存在染色单体的时期是染色体复制之后、着丝点分裂之前的一段时期,如有丝分裂前、中期,减数第一次分裂,减数第二次分裂前、中期。
4、减数分裂过程中是先复制后联会,联会的两条染色体一定是同源染色体。联会是细胞进行正常减数分裂的基础。
5、减数分裂过程中,染色体复制一次,细胞分裂两次,着丝点分裂一次,染色体减半一次,DNA减半两次。
6、原始生殖细胞染色体数目与体细胞相同,其既能进行有丝分裂产生原始生殖细胞,也能进行减数分裂。 7、以二倍体生物为例,具有同源染色体的细胞:精(卵)原细胞、初级精(卵)母细胞、体细胞。无同源染色体的细胞:次级精(卵)母细胞、精(卵)细胞、第一(二)极体、精子。
例 某动物的精子中有染色体16条,则在该动物的初级精母细胞中存在染色体数、四分体数、染色单体数、DNA分子数、脱氧核苷酸链数分别是( )
A,32、16、64、64、128
B.32、8、32、64、128
C.16、8、32、32、64
D.16、0、32、32、64
思路点拨:精子是精原细胞经过两次分裂得到的,其染色体数是精原细胞的一半,因此精原细胞中有同源染色体16对,初级精母细胞是精原细胞复制产生的,1条染色体含2个染色单体,2个DNA,4条DNA单链。答案A
减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体的数目变化曲线:
DNA与染色体的变化曲线识别方法
知识拓展:
1、AaBb(两对基因独立遗传)产生配子情况
|
产生的配子种类 |
说明 |
一个精原细胞 |
4个,2种(AB、ab或Ab、aB) |
植物产生配子的结论,与动物大致相同(区别仅在于:一个花粉母细胞产生的精子数量是8个,比动物要多) |
一个雄性个体 |
4n个,4种(AB、ab、Ab、aB) |
一个卵原细胞 |
1个,1种(AB或ab或Ab或aB) |
一个雌性个体 |
n个,4种(AB、ab、Ab、aB) |
2、如何判断不同的精子是否来自同一个精原细胞?
①如果在四分体时期,不发生非姐妹染色单体的交叉互换,则一个精原细胞形成4个、2种精子细胞。
②如果在四分体时期,发生了非姐妹染色单体的交叉互换,则一个精原细脆形成4个、4种精子细胞。
③若两个精细胞中染色体完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。
④若两个精细胞中染色体恰好“互补”,则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。
⑤若两个精细胞中的染色体有的相同,有的互补,只能判定可能来自同一个生物不同精原细胞的减数分裂过程。
例 基因型为AaBb(两对等位基因位于两对同源染色体上)的一个精原细胞经减数分裂形成的精细胞种类有 ( ) A.1种 B.2种 C.4种 D.8种
思路点拨:一个基因型为AaBb的精原细胞减数分裂只形成2种类型的4个精子。但若一个基因型为AaBb个体产生的精子种类就应是4种。答案B
3、减数第一次分裂和有丝分裂的区别是前者同源染色体变化为四分体,后者不形成四分体。
4、减数第二次分裂同有丝分裂的区别是减数第二次分裂的细胞无同源染色体,而有丝分裂有同源染色体,其染色体行为的变化二者是相同的。
5、细胞分裂与变异类型的关系
分裂方式 |
变异类型 |
无丝分裂 |
基因突变 |
有丝分裂 |
基因突变、染色体变异 |
减数分裂 |
基因突变、基因重组、染色体变异 |