【学霸知识清单】高中生物(人教版2019)必修第一册 第3章 细胞的基本结构 - 必背知识清单

第3章 细胞的基本结构第1节　细胞膜的结构和功能1. 细胞活性判断：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用 台盼蓝 染色，死的动物细胞会被染成 蓝 色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。2. 细胞膜的功能（1）将细胞与 外界环境 分隔开，使细胞成为 相对独立 的系统，保障了细胞内部环境的 相对稳定 。（2）控制 物质 进出细胞。①细胞需要的营养物质 可以 进入； ②细胞不需要的或有害的物质 不容易 进入；③环境中的一些有害物质 有可能 进入； ④有些病毒、病菌也 可能 侵入。⑤细胞将其产生的代谢废物 排到 细胞外； ⑥细胞产生的抗体、激素等物质 分泌到 细胞外；⑦细胞内的核酸等重要物质 不会流失 到细胞外。（3）进行细胞间的 信息交流 。在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，他们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于 物质 和 能量 交换，也有赖于 信息 的交流。细胞间信息交流的方式多种多样，主要有以下三种方式：①通过化学物质传递信息：细胞分泌的 化学物质 (如激素、递质)进入血液，随 血液 到达全身各处，与 靶细胞 的细胞膜表面的 受体 结合，从而将信息传递给 靶细胞 ，引起靶细胞的生理反应。②通过细胞膜直接接触传递信息：相邻两个细胞的 细胞膜 直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，引起靶细胞的生理反应。如 精子 和 卵细胞 之间的识别和结合。③通过细胞通道传递信息：相邻两个细胞之间形成 通道 ，使细胞质相互沟通，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。如高等植物细胞之间通过 胞间连丝 相互连接，也有信息交流的作用。注意：该种信息交流方式没有受体参与。3. 对细胞膜结构的探索：（1）细胞膜的成分：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的50%，蛋白质约占40%，糖类占2%～10%。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用。因此，蛋白质的种类与数量就越多。细胞膜功能越复杂。（2）对细胞膜成分和结构的探索4. 流动镶嵌模型的基本内容及其结构特点：（1）基本内容： ①基本支架：磷脂双分子层。 ②蛋白质分布：镶在磷脂双分子层表面；嵌入磷脂双分子层中；贯穿于整个磷脂双分子层。 ③多糖：多糖与蛋白质结合形成糖蛋白，多糖与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被，糖被与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能有密切关系。(2)细胞膜结构特点： 具有一定的流动性 ①细胞膜具有流动性的原因：构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。②细胞膜具有流动性的作用：对于细胞完成物质的运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。③影响细胞膜流动性的因素：温度，一定范围内，温度升高，膜流动性加快。5．细胞膜的结构特点和功能特点的比较第2节 细胞器之间的分工合作3. 细胞质的组成：细胞器： 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、核糖体、中心体 。1. 细胞质的组成：细胞质基质：存在状态：呈 胶质 状态。在活细胞中，细胞质基质呈流动状态。3. 细胞质的组成：细胞质基质：成分：含有 水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶 等。3. 细胞质的组成：细胞质基质：功能：多种 化学反应 进行的场所，活细胞进行 新陈代谢的主要场所。2. 分离细胞器的方法： 差速离心法 。3. 细胞器之间的分工：各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。硅肺：当肺部吸入硅尘(SiO2)后，硅尘被吞噬细胞吞噬，吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶，而硅尘却能破坏溶酶体膜，使其中的水解酶释放，破坏细胞结构，使细胞死亡，最终导致肺的功能受损。（1）动物、高等植物、低等植物细胞判断依据①高等植物细胞：具有 细胞壁 、 叶绿体 和 液泡 ，而无 中心体 。 ②低等植物细胞：具有 细胞壁 、 叶绿体 、 液泡 和 中心体 。③动物细胞：具有 中心体 ，而无 细胞壁 、 叶绿体 和 液泡 。（2）细胞器分类（3）细胞器的数量与细胞的功能呈正相关①消耗能量多的细胞 线粒体 较多，如心肌细胞。②合成蛋白质旺盛的细胞 核糖体 较多，如癌细胞。③代谢旺盛的细胞中 线粒体 、 核糖体 的数量较多。④分泌功能旺盛的细胞 高尔基体 较多，如唾液腺细胞、肠腺细胞等。(注：汗液中不含蛋白质，故汗腺中高尔基体数量并不多)（4）细胞器与生物种类的关系①有叶绿体的细胞一定是植物细胞，但植物细胞不一定有叶绿体，如 根细胞 。②能进行光合作用的细胞中不一定有叶绿体，如 蓝细菌 。③能进行有氧呼吸的细胞中不一定有线粒体，如 蓝藻 及 硝化细菌、醋酸菌 等需氧型细菌。④动物细胞中一定有中心体，但有中心体的细胞不一定是动物细胞，还可能是 低等植物 细胞。⑤没有大液泡的细胞也不一定就是动物细胞，如植物 根尖分生区 细胞就没有大液泡。⑥有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些 低等植物 细胞就含有中心体。4. 细胞骨架：由 蛋白质纤维 组成的网架结构，维持着 细胞的形态，锚定并支撑 着许多细胞器，与细胞 运动 、 分裂 、 分化 以及 物质运输 、 能量转换 、 信息传递 等生命活动密切相关。5.【实验】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动（1）实验原理：①高等植物的叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。②活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，可以用细胞质基质中的叶绿体作为标志来观察细胞质的流动。　（2）实验材料的选取：（3）实验步骤：(1)叶绿体的观察：制片→低倍镜观察找到叶肉细胞→高倍镜观察叶绿体的形态和结构。(2)细胞质流动的观察：制片→低倍镜观察找到叶肉细胞→高倍镜观察：：以叶绿体作为参照物，注视叶绿体，观察细胞质的流动，仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。　（4）实验结论：①叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，随着细胞质流动自身也可以转动。②每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。注：观察叶绿体：材料是 藓类叶 或 黑藻叶 或 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 ，不需要染色。观察线粒体：材料是 人口腔上皮细胞 。用染色剂 健那绿 将线粒体染成 蓝绿 色，线粒体可保持活性数小时。6. 细胞器之间的协调配合（1）分泌蛋白：在 细胞内 合成后，分泌到 细胞外 起作用的蛋白质，如 消化酶、抗体和蛋白质类激素 等。（2）分泌蛋白形成过程研究方法： 同位素标记法 。（3）分泌蛋白的形成过程 线粒体 (提供能量) ↓ ↓ ↓ ↓ 核糖体 → 内质网 eq \o(──→,\s\up7(囊泡)) 高尔基体 eq \o(──→,\s\up7(囊泡)) 细胞膜 ↓合成 ↓初加工 ↓再加工 ↓ 胞吐 (方式)肽链 较成熟蛋白质 成熟蛋白质 分泌蛋白（4）分泌蛋白形成过程中：内质网膜面积 减小 ，高尔基体膜面积 先增大后减小(基本不变) ，细胞膜膜面积 增大 。7. 细胞的生物膜系统（1）组成： 细胞膜 、 细胞器膜 和 核膜 等膜结构共同构成细胞的生物膜系统。(注：小肠黏膜、胃黏膜等不属于生物膜系统)（2）特点：各种生物膜的组成成分和结构 相似 ，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的 协调配合 。内质网膜内连核膜，外连细胞膜，在结构上 直接 联系。（3）功能① 细胞膜 在维持细胞内部环境的相对稳定，在细胞与外部环境进行 物质运输 、 能量转换 和 信息传递 的过程中起决定性作用。②许多化学反应在 生物膜 上进行，广阔的膜面积为 多种酶 提供附着位点。③细胞内的生物膜将细胞 区域化 ，把各种 细胞器 分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动 高效、有序 地进行。第3节 细胞核的结构和功能1. 除了高等植物 成熟的筛管细胞 和哺乳动物 成熟的红细胞 等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。2. 核移植实验(克隆技术)中，后代的性别、颜色等性状与提供 细胞核 的个体相同。2.细胞核的功能：（1）实验：（2）结论: 对细胞核功能较为全面的阐述应该是：细胞核是 遗传信息 库，是 细胞代谢和遗传的控制中心。3. 细胞核的结构（1）核膜： 双 层膜，把核内物质与细胞质分开，对物质进出具有 选择透过 性。（2）染色质：主要由 DNA 和 蛋白质 组成，其中 DNA 是遗传信息的载体。（3）核仁：与真核细胞某种 RNA 的合成以及 核糖体 的形成有关。蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁的体积相对 较大 。[注：原核细胞中核糖体的形成与核仁 无 关]（4）核孔：实现核质之间频繁的 物质交换 和 信息交流 ，是 大分子 物质(如蛋白质、RNA)进出细胞核的通道，离子和小分子可穿过核膜，核孔对物质进入具有 选择透过 性。代谢旺盛的细胞中，核孔数目 较多 。4. 染色质和染色体（1）特性：染色质(体)是细胞核内易被 碱性 染料染成深色的物质。（2）成分：染色质和染色体的形态结构 不同 ，组成成分主要是 DNA 和 蛋白质 。（3）关系：染色质(细丝状)和染色体(杆状)是 同种 物质在细胞 不同 时期的 两种 存在状态。（4）分布：染色质(体)只存在于 真核 细胞中。5. 细胞核功能：细胞核是 遗传信息 库，是细胞 代谢 和 遗传 的控制中心，是遗传物质DNA复制和储存的主要场所。6. 原核细胞的细胞代谢和遗传的控制中心，遗传物质贮存和复制的主要场所是 拟核 。研究项目时间研究结果对细胞膜成分的探索1895年欧文顿提出细胞膜是由脂质组成的20世纪初化学分析表明组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔推断出细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层1935年英国学者丹尼利和戴维森通过研究细胞膜张力，推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质对细胞膜结构的探索20世纪40年代有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构，提出细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。1970年科学家用荧光标记法，完成人鼠细胞融合实验，该实验表明细胞膜具有流动性。1972年辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型项目结构特点—— 流动 性功能特性—— 选择透过 性基础磷脂 分子和大多数 蛋白质 分子都是运动的膜上具有 蛋白质意义保证细胞的 物质需要、信息交流、分裂和融合 等生命活动的进行控制物质 进出图例名称分布结构功能线粒体 动植物 细胞 双 层膜是细胞进行 有氧呼吸 的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体叶绿体 绿色植物 细胞(主要是叶肉细胞) 双 层膜是绿色植物进行 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”内质网 动植物 细胞 单 层膜是细胞内蛋白质合成和加工，以及 脂质 合成的“车间”；内连核膜，外连细胞膜，扩大了细胞内的 膜面积 ；分为粗面内质网(附着有核糖体)和滑面内质网两类高尔基体 动植物 细胞 单 层膜要是对来自内质网的蛋白质进行 加工 、 分类 和 包装 的“车间”及“发送站”；②动植物细胞中都有但功能不同，在植物细胞中与植物细胞 细胞壁 的形成有关，在动物细胞中与 分泌物 的形成有关溶酶体 动植物 细胞 单 层膜是细胞内的“消化车间”，内含多种 水解酶 ，能分解 衰老 、 损伤 的 细胞器 和细胞，吞噬并杀死侵入细胞的 病毒 或 病菌 液泡 植物 细胞(成熟植物细 胞有大液泡) 单 层膜内有 细胞液 ，含糖类、无机盐、色素(与花、果实的颜色有关)和蛋白质等物质，充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺，与植物细胞的吸水和失水有关核糖体 动植物 细胞 无 膜组成成分是 RNA 和 蛋白质 ；是细胞内“生产 蛋白质 的机器”；分为附着核糖体和游离核糖体两类中心体 动物 细胞和 低等植物 细胞 无 膜由两个相互垂直的 中心粒 及周围物质组成，组成成分是 蛋白质 ；与细胞的 有丝分裂 有关线粒体① 外膜 ：使线粒体与细胞质基质分隔开 双 层膜② 内膜 ：向内腔折叠形成③ 嵴 ，扩大了线粒体内的膜面积；附着有与 有氧呼吸 有关的酶④ 线粒体基质 ：呈胶质状态，分布在嵴的周围，含少量 DNA、RNA 及核糖体，分布有与 有氧呼吸 有关的酶叶绿体① 外膜 ：使叶绿体与细胞质基质分隔开 双 层膜② 内膜 ③ 基粒 ：由囊状结构的 类囊体 堆叠而成，扩大了叶绿体内的膜面积；分布有能吸收光能的 色素 及与 光合作用 有关的酶④ 叶绿体基质 ：呈胶质状态，分布在基粒的周围，含少量 DNA、RNA及核糖体，分布有与 光合作用 有关的酶分布①动植物细胞共有的细胞器线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体②植物细胞特有的细胞器叶绿体、液泡③动物和低等植物细胞特有的细胞器中心体④原核细胞和真核细胞共有的细胞器核糖体结构⑤具有双层膜结构的细胞器线粒体、叶绿体⑥具有单层膜结构的细胞器内质网、高尔基体、溶酶体、液泡⑦无膜结构的细胞器核糖体、中心体功能⑧与能量转换有关的细胞器线粒体、叶绿体⑨增大细胞内膜面积的细胞器线粒体、叶绿体、内质网⑩动植物细胞都有，但功能不同的细胞器高尔基体成分 eq \o\ac(○,11)含有DNA的细胞器线粒体、叶绿体 eq \o\ac(○,12)含有RNA的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体 eq \o\ac(○,13)含有色素的细胞器叶绿体、液泡实验观察叶绿体观察细胞质流动选材新鲜的藓类叶片菠菜叶稍带些叶肉的下表皮黑藻的幼嫩小叶原因叶片很薄，仅有一层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片①细胞排列疏松且易撕取②下表皮附带的叶肉细胞含叶绿体数目少且个体大①用黑藻叶片制片，过程简单易行②通过改变观察条件取得明显的实验效果实验名称结论黑白两种美西螈核移植实验生物体 性状的遗传 是由细胞核控制的蝾螈受精卵横缢实验细胞核控制着细胞的 分裂、分化 变形虫切割及核移植实验细胞核是细胞 生命活动的控制 中心伞藻嫁接与核移植实验生物体 形态结构 的建成与细胞核有关