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

生物膜的功能特点

生物膜的功能特点
1、特点：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
2、具体表现：水分子可自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

半透膜实验：

1、原理：生物膜的选择透过性，渗透作用。
2、渗透现象发生的条件：半透膜、细胞内外浓度差。

渗透作用（osmosis）两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。
知识拓展

1、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它具有的特点是： ①水分子可以自由通过。 ②细胞需要的离子和小分子也可以通过。 ③其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
2、物质通过生物膜的跨膜运输，并非都是顺相对含量梯度的。
3、具选择透过性是生物膜的功能特性，此特性与细胞的生命活动密切相关，是“活细胞”的一个重要特征——丧失选择透过性意味着生命活性的丧失。
4、
5、细胞膜具有选择透过性的结构基础是细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。
例   下列能够反映细胞膜具有选择透过性功能特点的实例是(   )
①白细胞吞噬病菌②细胞膜外K+的浓度远低于膜内③变形虫的变形运动④唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶⑤海带细胞内的I—浓度远远高于海水中的 I一浓度
A．①③④  B．②④⑤   C．①③  D．②⑤
思路点拨：细胞膜具有选择透过性功能是通过对物质的选择性吸收来体现的，其主要表现为载体蛋白所具有的特异性。题干中②⑤所述物质都是通过主动运输方式进入细胞的，是细胞膜具有选择透过性功能的具体体现。①③是细胞膜结构特点的具体体现，唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶是通过胞吐实现的，其理论依据也是细胞膜的结构特点。 答案D

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

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