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1、细胞的结构和功能知识联系框架细胞膜的结构与功能细胞质基质与功能线粒体结构与呼吸作用叶绿体结构与光合作用内质网的结构与功能高尔基体的结构与功能核糖体的结构与功能中心体的结构与细胞增殖液泡的结构与水分代谢核膜的结构与功能细胞的结构与功能细胞质细胞核细胞器核仁的功能染色质与染色体核液重点知识的内在联系与剖析一、细胞膜的结构与功能细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。质膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂类结合形成糖蛋白质或糖脂，是质膜上的标记物，与细胞的识别有关，如红细胞膜上的凝集原即为糖蛋白。类脂种类很多，但最主要
2、的是磷脂，超过膜脂总量的50%。有些磷脂分子中有两条脂肪酸链：一条链是饱和的，另一条链是不饱和的。不饱和的脂肪酸链对于维持质膜的流动性是非常重要的。质膜的流动性对细胞正常的生命活动是至关重要的。质膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小，如果流动性下降过多，质膜黏度增加，附着在其上的酶将会失去活性，质膜的各种活动如主动运输、协助扩散等过程将难于进行。而质膜中的不饱和脂肪酸对维持质膜流动性的稳定，特别是低温下的流动性是非常重要的。在动物细胞细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的质膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动
3、性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。质膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体，在主动运输过程中，载体还兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜、线粒体膜、内质网膜等。细胞膜对物质的运输具有选择性是由其上的蛋白质-载体决定的，载体蛋白具有专一性。在质膜的运输方式中，自由扩散与协助扩散的动力来自于膜内外物质的浓度差，分子通过膜的扩散速度与膜内外物质的浓度差有关。但自由扩散与协助扩散有所不同(见图所示)，分子
4、以自由扩散方式通过细胞膜的速度与物质的浓度呈正比例关系；分子以协助扩散方式通过细胞膜的速度与分子的浓度呈正相关，其原因是由于载体数量的限制造成的。主动运输对物质的运输速度与细胞提供能量的多少呈正相关，但也不是正比例关系，其主要原因也是受细胞膜上载体数量的限制造成的。二、细胞质 细胞质是指除去细胞质膜和细胞核以外的所有物质。1.细胞质基质细胞质基质是细胞质中除去所有细胞器和各种颗粒以外的部分，呈半透明的胶体状态。细胞质基质不能看作是细胞中的溶液。在细胞质基质中有着极其复杂的成分和担负着一系列重要的功能,它是新陈代谢的主要场所,为新陈代谢提供物质和一定的环境条件。2.细胞器细胞器是指在细胞质中具有
5、一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位，悬浮在细胞质基质中。主要是线粒体和叶绿体，此外还具有内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡等。(1)线粒体的结构和功能线粒体是双层膜结构，内膜向内腔折叠形成嵴，嵴的形成增加了细胞内的膜面积。内膜和嵴上有基粒，基粒线粒体中有合成ATP的结构。线粒体的内膜中蛋白质的含量比外膜多得多，完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。线粒体是动植物细胞中都具有的细胞器，它与细胞的能量代谢有关。但原核生物(如细菌和蓝藻)中没有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，它的主要使命是为各种生命活动提供能量，所以在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体
6、的数量就比较多，如心肌细胞与骨骼肌细胞相比较，心肌细胞消耗的能量比骨骼肌细胞多，所以心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌多，而且每个线粒体中嵴的数量也比骨骼肌中多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定独立性。(2)质体及其功能质体只存在于植物细胞中，共有3种：白色体、有色体和叶绿体。3种质体的区别与联系见下表。种类含有色素种类分布功能白色体无色素不见光部位如根和茎的深层组织贮藏淀粉、油滴等有色体类胡萝卜素，有些有色体还有除叶绿素以外的其他色素，使其显现某种颜色花瓣、果实
7、中，如蕃茄、辣椒等的红色是有色体引起的积累淀粉和脂类叶绿体类胡萝卜素和叶绿素见光部位如叶肉细胞等光合作用3种质体之间是可以相互转化的。引起3种质体之间相互转化的因素：有植物体内部的生理因素，如衰老等；也有非生物因素的影响，如温度、光照等。影响3种质体之间相互转化的最主要的非生物因素是光照，因为叶绿素的合成需要光照，无光不能合成叶绿素。如豆芽菜的培育过程是在无光的条件进行的，豆芽菜见光，豆芽菜就会发青，白色体就转变成叶绿体。控制合成叶绿素的基因存在于叶绿体中的DNA上，这个基因是否表达要受光照的影响，这也说明基因的表达要受环境的影响，基因型相同表现型不一定相同，只有在基因型相同，环境条件也相同的
8、条件下，表现型才有可能相同。如果植物长期见不到阳光，叶绿体中的色素的分解大于色素的合成，叶绿体也就慢慢地转变成白色体。3种质体中重点是叶绿体。叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠，内膜以内是基粒和基质。基粒是由基粒片层结构薄膜组成(线粒体中基粒是一种蛋白质复合体)，亦称类囊体，它有效地增加了叶绿体内的膜面积。叶绿体中基粒的数量及发达程度与其进行光合作用的强度大小有关，光合作用旺盛的细胞中不仅叶绿体的数量多，而且叶绿体中基粒的数量也多，每个基粒中的片层结构薄膜的数量也多，反之亦然。叶绿体中含有少量的DNA和RNA，线粒体也一样，在叶肉细胞也能完成自我增殖，在遗传上不完全依赖于细
9、胞核，有一定的独立性。叶绿体中的色素分布在片层结构薄膜上，完成光合作用的整个光反应过程的色素和酶也都在片层结构薄膜上，所以光合作用的光反应是在基粒片层结构的薄膜上进行的。完成暗反应过程的酶在叶绿体的基质中，暗反应过程是在叶绿体基质中进行的。(3)内质网内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。内质网能有效地增加细胞内的膜面积，内质网能将细胞内的各种结构有机地联结成个整体。根据内质网膜上有没有附着核糖体，将内质网分为滑面型内质网和粗面型内质
10、网两种。滑面内质网上没有核糖体附着，这种内质网所占比例较少，但功能较复杂，它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体，其排列也较滑面内质网规则，功能主要与已合成蛋白质的运输有关。这两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系，如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达，这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关。在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中，则滑面型内质网特别发达，这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。(4)核糖体核糖体不是由生物膜构成的，它是由蛋白质和RNA构成的复合体。由大小两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的场所。附着在内质网上的核糖体合成的蛋白
11、质主要有两类：一类是分泌蛋白，通过内质网运输到高尔基体，经加工包装后被分泌到细胞外；另一类是排列到质膜内的蛋白质。游离的核糖体合成的蛋白质一般是分布到细胞质基质中的蛋白质，如分布于细胞质基质中的酶等。(5)高尔基体高尔基体是由光面膜所包围成的分隔的腔及一些分泌小泡组成。它属于单层膜结构。在所有动物细胞和植物细胞中都有这种细胞器，但成熟的红细胞是例外。高尔基体的功能是：在植物细胞中能合成和分泌纤维素，将纤维素分泌到原生质体外形成细胞壁，所以在高中生物教材上讲与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。在分泌旺盛的细胞(如唾液腺细胞、胰腺细胞等)中，高尔基体特别发
12、达，数目也特别多。(6)中心体中心体存在于低等植物细胞(如衣藻、团藻等藻类植物)和动物细胞中。中心体不具备膜结构，是由蛋白质组成的。每个中心体是由两个互相异面垂直的短棒状的中心粒排列而成，每个中心粒由9组三联管排列成一圈构成。中心体能在细胞分裂间期进行自我复制，复制后的中心体内含有两组中心粒，每组有两个中心粒。中心粒的功能是在有丝分裂或减数分裂过程中参与星射线(纺缍丝)的形成。(7)液泡液泡是在细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡，是普遍存在于植物细胞中的一种细胞器。植物细胞中的液泡有其发生发展的过程，年幼的细胞只有很少的、分散的小液泡，而在成长的细胞中，这些液泡就逐渐合并而发展成一个大液泡，占
13、据细胞中央很大部分，而将细胞质和细胞核挤到细胞的边缘，所以成熟的植物细胞才有一个或多个大的液泡。液泡内的液体称为细胞液，溶有很多有机小分子物质和无机盐。液泡的功能是参与细胞的水分代谢(如质壁分离和质壁分离复原)，同时也是植物细胞代谢副产品及废物(如蔗糖、植物碱、丹宁、多余的无机盐等)屯集的场所。三、细胞核一切真核细胞都有细胞核，但在真核生物体内某些高度分化成熟的细胞(如哺乳动物血液中的红细胞、高等植物细胞体内输导有机物的筛管细胞等)没有细胞核，这些细胞在最初也是有细胞核的，后来在发育过程中消失了。细胞核是遗传物质贮存、复制和转录的场所。细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核液4个部分。核膜是双
14、层膜结构，外膜常与内质网膜相连续，在核膜上有核孔，是大分子物质(如RNA、蛋白质等)的通道，但对大分子物质的运输也是有选择性的。核仁是形成核糖体的场所。染色质能被碱性染料(如苏木精、龙胆紫、醋酸洋红等)染成深色，染色质是由蛋白质和DNA组成的在细胞核中成细丝状的物质。在细胞进入分裂时，染色质高度螺旋化缩短变粗而成为染色体。所以说染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种不同形态。一条染色体中含有一个DNA分子，一根染色质丝也同样含有一个DNA分子，在细胞分裂间期完成复制后，两根染色质丝通过一个着丝点彼此相连，进入分裂期后就形成一个染色体，这样的染色体就含有2个DNA分子。四、原核细胞与真核
15、细胞的区别(见下表)细胞类型细胞大小细胞核细胞器核膜核仁染色体线粒体质体内质网核糖体高尔基体中心体原核细胞较小(1101)m无无无无无无有无无真核细胞较大(10100)m有有有有有有有有有在原核细胞中的DNA分子不与蛋白质结合，成游离态，所以一般讲原核细胞没有染色体，也就没有染色体变异。原核细胞中只有一种类型的细胞器-核糖体，比真核细胞中的核糖体小一些。没有其他形式的细胞器，但细胞膜常向内陷以增加膜面积，具有类似于内质网的功能。由原核细胞构成的生物称为原核生物，主要包括两大类：细菌和蓝藻。由真核细胞构成的生物称为真核生物，地球上绝大多数的生物属于真核生物，如酵母菌、霉菌等真菌；绿藻(水绵)、硅藻、褐藻(海带)、红藻(紫菜)等藻类，所有的高等植物和动物。进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要是在内陷的细胞膜进行。进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。经典例题解析例题1 在下列结构中，含高尔基体和内质网较多的细胞是 ( )A.神经细胞 B.汗腺细胞 C.肌细胞
