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

	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

生物膜系统：

1、概念：细胞膜、核膜以及各种细胞器膜在组成成分和结构上很相似，在结构和功能上紧密联系，共同构成了细胞的生物膜系统。
2、作用：使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行。
分泌蛋白和细胞内蛋白的比较：

		分泌蛋白	细胞内蛋白
不同点	作用部位	分泌到细胞外起作用	细胞内起作用
	合成部位	内质网上的核糖体	游离的核糖体
	举例	抗体、消化酶和一些激素	有氧呼吸酶、光合作用酶等
相同点		基本单位都是氨基酸，都是细胞内合成的；需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器参与合成

知识点拨：

 2．各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性：不同生物膜的功能不同，组成成分的含量有差异，如代谢旺盛的生物膜（如线粒体内膜）蛋白质含量高；与细胞识别有关的细胞膜糖类含餐高。
3．在结构上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性：

 4．生物膜系统的功能

知识拓展：

1、分泌蛋白的合成、运输与分泌

 2、在分泌蛋白的加工、运输过程中，内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积变化情况如下：内质网膜面积减少，高尔基体不变，细胞膜增多。

例如（1）腺泡细胞将蛋白分泌出细胞是通过胞吐的方式实现的，分泌蛋白首先在核糖体上合成，然后经内质网和高尔基体加工，最后分泌到细胞外，这一过程需要能量，不需要细胞膜上的载体。
（2）单克隆抗体是分泌蛋白，需要经过内质网、高尔基体加工，通过细胞膜分泌到细胞外；有氧呼吸过程中O₂与[H]结合生成H₂O是在线粒体内膜上进行的；细胞借助细胞膜完成与外界的物质与能量的交换；遗传信息转录成mRNA在细胞核、线粒体、叶绿体内进行，该过程与生物膜无关。
例下列有关生物膜系统的说法正确的是(   )
A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于生物膜系统
B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动
C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系
D．细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰
答案D

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。

生物膜结构的探索历程：

1、19世纪末，欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他提出：膜是由脂质组成的。
2、20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
3、1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
4、1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构，并大胆地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，他把生物膜描述为静态的统一结构。
5、1970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验，以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。
6、1972年，桑格和尼克森提出的为流动镶嵌模型大多数人所接受。

生物膜的流动镶嵌模型：

1、生物膜的流动镶嵌模型图解：
 

①糖蛋白（糖被）：细胞识别、保护、润滑、免疫等。
②蛋白质分子：膜功能的主要承担着。
③磷脂双分子层：构成膜的基本支架。
2、基本内容
(1)脂质：构成细胞膜的主要成分是磷脂，磷脂双分子层构成膜的基本骨架。
①磷脂分子的状态：亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧。
②结构特点：一定的流动性。
(2)蛋白质：膜的功能主要由蛋白质承担，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的含量越高，种类越多。
①蛋白质的位置：有三种。镶在磷脂双分子层表面；嵌入磷脂双分子层；贡穿于磷脂双分子层。
②种类： a．有的与糖类结合，形成糖被，有识别、保护、润滑等作用。 b．有的起载体作用，参与主动运输过程，控制物质进出细胞。 c．有的是酶，起催化化学反应的作用。
(3)特殊结构——糖被
①位置：细胞膜的外表。
②本质：细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白。
③作用：与细胞表面的识别有关；在消化道和呼吸道上皮细胞表面的还有保护和润滑作用。
(4) 细胞膜的特征：
①结构特征：具有一定的流动性。
②功能特征：具有选择透过性。
细胞膜的流动性与选择透过性的区分方法：

1．结构特点：具有一定的流动性。
（1）原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
（2）表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
（3）影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度超过一定范围，则导致膜的破坏。
2．功能特性：具有选择透过性。
（1）表现：植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K⁺的吸收和对Na⁺的排出，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等。
（2）原因：遗传性决定载体种类、数量决定选择性。
3．二者的区别与联系
（1）区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
（2）联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
易错点拨：

1、位于细胞膜外侧面的糖蛋白形成糖被，它是识别图中细胞膜内外侧的标志。
2、载体蛋白属于嵌入或贯穿磷脂双分子层的蛋白质。载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该物质的速度不再随物质的浓度增大而增大。
3、磷脂双分子层数、生物膜层数与磷脂分子层数：磷脂双分子层数=生物膜层数=磷脂分子层数的一半 。

例  血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解，需要穿过几层磷脂分子(   )
A．5层  B．3层   C.6层   D．4层
思路点拨：葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液，至少要跨毛细血管壁的一层上皮细胞，即穿过2层细胞膜，再进入组织细胞共穿过3层细胞膜，生物膜都是由磷脂双分子构成，故本题穿越的磷脂分子层数是6。答案C

科学研究方法：

1、假说——演绎法
①提出假设
②演绎就是推理
③实验验证假设和推理
④得出结论
2、同位素示踪法：同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法
3、科学的研究方法包括：归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。
①归纳法：是从个别性知识，引出一般性知识的推理，是由已知真的前提，引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表（token）的有限观察的类型；或公式表达基于对反复再现的现象的模式（pattern）的有限观察的规律。
②类比推理法：类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。
③实验法：通过试验的论证得出所需数据，进行分析后得出结论。分为：化学物质的检测方法；实验结果的显示方法；实验条件的控制方法；实验中控制温度的方法
④演绎法：从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否，有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性，而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维，逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。
4、实验必须遵守的原则：
①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照。
②单一变量原则；
③平行重复原则
5、实验的特性：对照，统一性质。提出问题；设计方案；讨论结果；分析问题。分为科学实验；验证性实验；对照实验等。
知识拓展：

1、生物学的历史研究进展和相关实验的叙述。
（1）孟德尔的假说——演绎法叙述
①提出假设（如孟德尔根据亲本杂交实验，得到F₁，Aa这对基因是独立的，在产生配子时相互分离。这里假设的是一对等位基因的情况）；
②演绎就是推理（如果这个假说是正确的，这样F₁会产生两种数量相等的配子，这样测交后代应该会产生两种数量相等的类型）；
③最后实验验证假设和推理（测交实验验证，结果确实产生了两种数量相等的类型）；
④最后得出结论（就是分离定律）
（2）遗传物质验证的三个实验：肺炎双球菌的转化实验；噬菌体侵染细菌的实验；烟草花叶病毒的重组实验
（3）酶发现过程中的实验：
①1777年，苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体（胃液），并证明了食物的分解过程可以在体外进行。
②1834年，德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里，沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物，把剩下的粉末溶解，得到了一种浓度非常高的消化液，他把这粉末叫作“胃蛋白酶”（希腊语中的消化之意）。同时，两位法国化学家帕扬和佩索菲发现，麦芽提取物中有一种物质，能使淀粉变成糖，变化的速度超过了酸的作用，他们称这种物质为“淀粉酶制剂”（希腊语的“分离”）。科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。
③1878年，德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。
④1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此，“酶”这个词现在适用于所有的酵素，而且是使生化反应的催化剂。由于这项发现，毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖
（4）生长素的发现实验：植物的向光生长和胚芽鞘实验
2、同位素示踪方法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程，认识生命活动的物质基础。例如，用C、O等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水，什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物，以及影响每步生物合成反应的条件等。
3、放射性同位素示踪技术，是分子生物学研究中的重要手段之一，对蛋白质生物合成的研究，从DNA复制、RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用同位素示踪技术结合酶切理论和统计学理论，研究证实了DNA分子中碱基排列规律，在体外作合成DNA的实验：分四批进行，每批用一种不同的³²P标记脱氧核苷三磷酸，³²P标记在戊糖5'C的位置上，在完全条件下合成后，用特定的酶打开5'C－P键，使原碱基上通过戊糖5'C相连的³²P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA转录的分子生物学基础，从而建立了分子杂交技术，例如以噬体T₂-DNA为模板制成[³²P]RNA，取一定量T₂-DNA和其它一些DNA加入此[³²P]RNA中，经加热使DNA双链打开，并温育，用密度梯度离心或微孔膜分离出DNA-[³²P]RNA复合体测其放射性，实验结果只有菌体T₂的DNA能与该[³²P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的碱基呈特殊配对的互补关系，用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的逆转录现象。
4、放射性同位素示踪技术对分子生物学的贡献还表现在：
a、对蛋白质合成过程中三个连续阶段，即肽链的起始、延伸和终止的研究；
b、核酸的分离和纯化；
c、核酸末端核苷酸分析，序列测定；
d、核酸结构与功能的关系；
e、RNA中的遗传信息如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。
为了更好地应用放射性同位素示踪技术，除了有赖于示踪剂的高质量和核探测器的高灵敏度外，关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。