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

物质跨膜运输的方式：

1、被动运输：物质进出细胞是顺浓度梯度的扩散，叫做被动运输，包括自由扩散和协助扩散。
（1）自由扩散：物质通过简单的扩散进出细胞的方式。(如：O₂)
（2）协助扩散：进出细胞的物质借助载蛋白的扩散方式。(葡萄糖进出细胞的方式)
2、主动运输：有能量消耗，并且需要有载体的帮助进出细胞的方式。(小分子物质、离子)
3、胞吞和胞吐：大分子颗粒物质进出细胞的方式。
物质进出细胞方式的比较：

1、小分子和离子进出细胞的方式

物质出入细胞的方式	被动运输		主动运输
	自由扩散	协助扩散
运输方向	高浓度到低浓度	高浓度到低浓度	低浓度到高浓度
是否需要载体	不需要	需要	需要
是否消耗能量	不消耗	不消耗	消耗
举例	O2、CO2、H2O、甘油乙醇、苯等出入细胞	红细胞吸收葡萄糖	小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等

2、大分子物质和颗粒进出细胞的方式
 

(2)结构基础：细胞膜的流动性。
(3)条件：二者都需要消耗能量。
易错点拨：

1、上表中“高浓度”“低浓度”是指运输的离子或小分子本身的浓度，而不是它们所处溶液的浓度。
2、被动运输的动力来自于细胞内外物质的浓度差，主动运输的动力来自ATP。
3、胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性。胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应，如果分泌细胞中的ATP合成受阻，则胞吐不能继续进行。
4、载体是细胞膜上的一种蛋白质，不同物质分子的运输载体不同，即载体具有专一性，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目不同。
5、在低浓度时，物质通过细胞膜的速度，协助扩散要比自由扩散快得多，这是由于细胞膜上有载体蛋白能与特定的物质结合。
6、主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动来说最重要的物质运输方式。
7、抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响。
8、若抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受到抑制。

知识拓展：

一、影响物质跨膜运输的因素
1.自由扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)甲图中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。
(2)可以预测，甲图中随着细胞膜外物质浓度的降低，自由扩散的速率会越来越慢。
(3)甲图中箭头表示当细胞外物质的浓度高于细胞内时的物质转运方向。
(4)乙图表示物质的运输速率与物质浓度差呈正比关系，说明自由扩散过程只受物质浓度差的影响。

2．协助扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)A图代表协助扩散过程，物质从高浓度向低浓度转运，不消耗能量，但需要载体蛋白协助。
(2)可以预测，A图中物质转运速率会受细胞膜上载体蛋白的制约，如B图ab段，即物质浓度再大，物质运输速率也不再增加。
(3)B图Oa段随浓度的升高，物质运输速率逐渐加快，说明此段的限制因素是物质浓度梯度，而载体蛋白是充足的。

 3．主动运输中物质的运输速率与氧分压的关系

(1)由A图可判断为主动运输，因为此物质的运输是由低浓度到高浓度，并且需要能量和载体蛋白。
(2)B图中，a点表示氧气浓度为零时，也可发生主动运输（所需能量来自无氧呼吸）；ab段表示随氧分压的升高，物质运输速率逐渐增加，此时，限制物质运输速率的直接因素是能量；bc段随氧分压的升高，物质运输速率不再增加，此时限制物质运输速率的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。
(3)由C图可知，主动运输中物质运输的方式既可逆浓度梯度，也可顺浓度梯度。

二、物质跨膜运输层数的分析判断
1．物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析
(1)线粒体与叶绿体之间的跨膜 O₂ 由产生场所到利用场所共跨4层膜。
(2)分泌蛋白形成过程中的跨膜问题
①内质网上核糖体合成肽链后，肽链直接进入内质网中加工，不跨膜；
②蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合，不跨膜；
③高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌，并与细胞膜融合，以胞吐方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。
2．血浆、组织液等内环境与细胞之间的跨膜分析
(1)几种由单层细胞形成的结构人体中有很多由单层细胞构成的管状或泡状结构，如毛细血管、毛细淋巴管、小肠绒毛、肺泡、肾小球和肾小管等，这些非常薄的结构有利于物质交换，物质透过这些管壁或泡壁时，要经过两层细胞膜。
(2)物质由血浆进入组织液的跨膜葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液，经过组织处的毛细血管，至少要跨毛细血管壁（一层上皮细胞，共2层细胞膜）。
(3)物质由组织液进入细胞的跨膜物质由组织液进入细胞的跨膜，要分析该物质具体在细胞中被利用的场所，然后计算出跨膜层数。如葡萄糖利用的场所是细胞质基质，因此组织液中的葡萄糖只跨 1层膜，进入细胞质基质即被利用。氧气利用的场所在线粒体内膜上，它要跨3层膜，进入线粒体中被利用。
3．体外环境与血浆之间的跨膜分析
(l)物质由体外环境（肺泡、小肠等）进入血浆，至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞，即要跨4层膜，才能进入到血浆中。
(2)物质进入血浆后，由循环系统转运到全身各处，该过程不是跨膜。

例   外界空气中0：进人人体细胞中被利用，至少要穿过的生物膜层数是(   )
A．5层  B．10层  C．11层  D．12层
思路点拨：氧气经过肺泡壁细胞（2层膜）+肺部毛细血管壁细胞（2层膜）+红细胞进和出（2层膜）+组织处毛细血管壁细胞（2层膜）+组织细胞膜（1层膜）+线粒体（2层膜） =11层。答案C

体液及其组成：

1、体液的概念与组成
(1)概念：人体内含有的大量以水为基础的液体。
(2)组成：

2、细胞外液的理化性质
(1)渗透压
①概念：溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。
②细胞外渗透压：主要是无机盐和蛋白质
③细胞内渗透压：主要是K⁺
(2)酸碱度：近中性(7.35～7.45)，与HCO3^- 、 HPO4^2-等离子有关。
(3)温度：一般维持在37℃左右。
细胞外液三种组成成分的比较：

	血浆	组织液	淋巴
存在部位	血管	组织细胞间隙	淋巴管
来源		①透出毛细血管的血浆②细胞内液外渗	毛细淋巴管吸收的部分组织液
生活在其中的细胞	各种血细胞	绝大多数体细胞	大量淋巴细胞和吞噬细胞
所含化学成分	都含有水(90﹪)、无机盐(l%)、蛋白质(7%～9%)等，但是血浆中蛋白质含量较高，而组织液和淋巴中蛋白质含量很低
本质	是一种盐溶液，类似于海水→生命起源于海洋
三者之间的关系图

易错点拨：

1、细胞内液与内环境、细胞外液与外界环境的区别。
①细胞内液是指细胞内的液体，内环境是指由细胞外液构成的液体环境。
②细胞外液是指由血浆、组织液和淋巴等构成的体内细胞所处的液体环境；外界环境是指人体外的环境。人的消化道、呼吸道、肺泡腔与外界相通，属于人体的外界环境；汗液、尿液、泪液、消化液能与外界直接接触，这些液体不属于内环境，也不是体液。
2、人体不同细胞所处的内环境不同。
①组织细胞：组织液。
②毛细血管壁细胞：血浆、组织液。
③毛细淋巴管壁细胞：淋巴、组织液。
④血细胞：血浆。

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。