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专题02 细胞的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能 (建议15分钟)
[核心要点])
1.细胞是一个基本的生命系统,它的边界是细胞膜(细胞壁、细胞膜),也叫质膜,它能控制物质的进出,它的控制作用是相对的(相对的、绝对的)。
2.细胞膜的功能是将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出、细胞进行细胞间的信息交流。
3.细胞间信息交流的方式多种多样
①细胞分泌的化学物质如激素,随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞。所有信号分子的受体不都在(都在、不都在)细胞膜表面,例如有些小分子物质如性激素等的受体在细胞内部,受体一般是膜表面的糖蛋白。
②相邻两个细胞的细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如,精子和卵细胞之间的识别和结合,发出信号的细胞依靠与膜结合的信号分子与靶细胞膜表面的受体结合。
③相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如:高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,有信息交流的作用。
4.细胞膜的成分:脂质约占50%,以磷脂为主,是细胞膜的骨架,含两层。 蛋白质约占40%,是细胞膜功能的体现者,蛋白质种类和数量越多,细胞膜功能越复杂;细胞膜的外(外、内)表面糖类和蛋白质结合形成糖蛋白,糖类与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被,与 细胞表面识别、细胞间信息传递等功能有密切关系。
5.对细胞膜结构的探索
①1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构,提出所有细胞膜都是由蛋白质一脂质一蛋白质(蛋白质-脂质一蛋白质、 脂质-蛋白质-脂质)构成的静态统一结构,该结构认为蛋白质在膜内和膜外分布是均匀的(均匀的、不均匀的)。
②1970年,科学家用荧光染料标记法(放射性同位素标记法、荧光染料标记法)证明了细胞膜具有流动性。
③1972年辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。与静态模型相比,这种模型认为蛋白质在膜内和膜外分布是不均匀(均匀的、不均匀的),细胞膜是流动的(静止的、流动的)。
6.流动镶嵌模型其基本内容包括
① 磷脂双分子层是构成膜的基本支架。
②蛋白质分子有的镶在表面、 有的嵌人、有的贯穿在磷脂双分子层上。
7.细胞膜的功能特性是具有选择透过性;细胞膜的结构特点是具有流动性。
8. 细胞膜具有流动性主要表现在,磷脂分子是移动(静止、移动)的,蛋白质分子大多数(全部、大多数)是可以运动的。
9.膜具有选择透过性是与膜上的蛋白质的种类和数量有关。
[旁栏.课后习题]
10.“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要(需要、不需要)的物质,不容易通过细胞膜进人细胞,所以活细胞不能(能、不能)被染色。而死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出的功能,所以台盼蓝染色剂能(能、不能)进入死细胞内,使其能(能、不能)被染色。
11.最初对细胞膜成分的认识是通过 对现象的推理分析(对现象的推理分析、对膜成分的提取与检测)形成的。
12. 细胞内外环境都是水溶液,试解释细胞膜中的磷脂排成磷脂双分子层的原因是磷脂的头部是亲水的,头部向着膜的内外两侧,尾部的两个脂肪酸是疏水的,而相对的排在内侧,形成磷脂双分子层。
13.膜内部分是疏水的,水分子能跨膜的原因是.一是因为水分子极小,可以通过由于磷脂分子运动面产生的间隙:二是水分子可以通过通道蛋白通过膜。
14.在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间,原因是由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹其中;脂质体的内部是水溶性环境,能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中 ,脂质体到达细胞后,药物如何进人细胞内发挥作用由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会被细胞以胞吞的方式吞人细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
[了解内容]
15.对细胞膜成分的探究实验
①1895年欧文顿提出,膜是由脂质组成的。
②科学家利用哺乳类(鸟类、爬行类、哺乳类)成熟的红细胞,制得纯净的细胞膜,并进行化学分析,得出组成膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量多。
③1925年,荷兰科学家提出:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。若将人心肌细胞中的磷脂全部提取出来并铺成单层分子,其面积大于(小于、等于、大于)心肌细胞膜的2倍,原因是心肌细胞具有 核膜和各种细胞器膜。
④1935年英国学者丹尼利和戴维森推测细胞膜中除脂质外还可能附有蛋白质,推测的依据是油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分, 其表面张力会降低,人们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
第2节 细胞器之间的分工合作( 建议18分钟)
[核心要点]
1.显微结构是指在光学显微镜下看到的结构,亚显微结构是指在电子显微镜下看到的结构。光学显微镜下可以观察到的细胞结构有细胞壁、细胞核、染色体(需染色)、液泡、线粒体(需染色)、叶绿体。但只能观察其形态和分布,要想观察其结构应使用电子显微镜。
2.细胞质主要由溶胶状的细胞质基质和分布其中的 细胞器组成。分离各种细胞器的常用方法是差速离心法,细胞质中还有细胞骨架,是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。
3.细胞内的动力车间是线粒体。
①分布:动植物细胞中,代谢旺盛的细胞中含量多,例如:心肌细胞、肾小管上皮细胞等。
②结构:双层膜,内膜向内折叠形成嵴,有氧呼吸的酶分布在内膜和基质中,基质中还含少量DNA、有(有、没有)RNA和 有(有、没有)核糖体等。
③功能:有氧呼吸的主要场所,提供能量约占95%。从结构与功能角度分析,线粒体内膜的蛋
白质种类和数量比外膜高是由于内膜表面积大, 内膜功能比外膜复杂,同时内膜上含有与有氧呼吸有关的酶。
4.细胞内的“养料制造车间”和“能量转换站”是叶绿体。
①分布:绿色植物能进行光合作用的细胞,例如叶肉细胞、保卫细胞等。植物的根细胞不含(含有、不含)叶绿体,绿叶的表皮细胞不含(含有、不含)叶绿体。
②形态:扁平的椭球形或球形。
③结构: 双层膜,内含基粒、基质、色素、酶、少量DNA、RNA、核糖体等。
④功能:光合作用的场所。
5.内质网:分布于动植物细胞中, 单层膜,是蛋白质等大分子物质合成 、加工场所和运输通道。内质网由膜围成的内腔相通的膜性管道系统,根据上面是否有核糖体可分为粗面内质网和
光面内质网。
6.高尔基体:分布于动植物细胞中,单层膜,主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”。
7.核糖体:分布于真核和原核细胞中,0层膜,有的附着在粗面内质网上,有的游离在细胞质基质中,其功能是将氨基酸合成蛋白质的场所(或生产蛋白质的机器)。从细胞生命活动的角度分析,原核生物和真核生物共有的细胞器都是核糖体,试分析其原因可能是蛋白质是生命活动的主要承担者,蛋白质的合成场所为核糖体。
8.中心体:0层膜,分布在动物和低等植物的细胞中,由两个互相垂直排列的中心粒及周围
物质组成,与细胞的有丝分裂有关。
9.液泡: 单层膜,主要(主要、全部)存在于植物细胞中,内有细胞液,细胞液是指液泡(液
泡、细胞质基质)中的液体,其中含糖类、无机盐、花青素(花青素、光合色素)和蛋白质等物质,植物液泡的功能是可以调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺10.
10.溶酶体:主要分布于动物细胞中,单层膜,是“消化车间”,内部含有(含有、合成)多种水解酶,能分解衰老和损伤的细胞器,吞噬并杀死侵人细胞的病毒或病菌,被溶酶体分解后的产物,有的可以再利用,有的可以排出。
11.消化酶、 抗体、胰岛素(消化酶、抗体、呼吸酶、胰岛素)是分泌蛋白,分泌蛋白是指在细胞内合成后, 分泌到细胞外起作用的蛋白质。
12.分泌蛋白形成的大致过程是:在游离的核糖体中,以氨基酸为原料合成多肽,这段肽链会与核糖体起转移到粗面内质网上继续其合成过程,并且边合成边转移到内质网腔内,再经过加
工、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质。 高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工,然后再运到细胞膜以胞吐方式排出;这些过程主要由线粒体供能;从内质网到高尔基体、从高尔基体到细胞膜均通过囊泡来进行转移,在细胞内高尔基体在其中起重要的交通枢纽作用,分泌蛋白的合成和分泌实验中采用了同位素标记法的方法。
13.细胞器膜、细胞膜和核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。以下属于细胞生物膜的是①②④⑤(①线粒体内膜、②内质网、③胃粘膜、④叶绿体的内外膜、⑤叶绿体的类囊体薄膜、⑥呼吸道黏膜)。
14.细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时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着决定性作用;许多重要的化学反应都在生物膜上进行,需要 酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点,细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,这样就使得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。
15.植物细胞的细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶,其功能是具有支持和保护作用,如果用酶解法去除植物的细胞壁,可用纤维素酶和果胶酶。
[旁栏.课后习题]
16.溶酶体内含有多种水解酶,溶酶体膜不会被这些酶分解的原因可能是溶酶体的膜在结构上比较特殊,如经过修饰等,不会被溶酶体内的水解酶水解(合理即可)。
第3节 细胞核的结构和功能(建议15分钟)
[核心要点]
1.除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.细胞核功能的实验:
①美西螈皮肤的颜色与皮肤表皮细胞内的黑色素有关,细胞内的该物质的合成是由美西螈细胞核(细胞核、细胞质)控制的。
②细胞核与细胞的分裂和分化有(有、没有)关系。
③将变形虫切成两部分,一部分有核,一部分没核,没核的部分不能摄取食物、对外界的刺激不再发生反应,高尔基体、内质网等慢慢退化,通过上述现象可以看出细胞核是细胞生命活动的控制中心。
④伞藻的形态和结构取决于细胞核(细胞核、细胞质)。
细胞核的功能:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
3.细胞核结构:
①核膜:双层膜,把核内物质与细胞质分开。
②核孔:实现细胞核和细胞质之间频繁的物质交换和信息交流,蛋白质、mRNA等大分子物质进出细胞核的通道,其数目是可变的(可变的、不可变的)。
③核仁:与某些 RNA的合成及核糖体的形成有关。
④染色质(染色体): 主要由DNA和蛋白质组成。
4.染色质和染色体:同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。容易被碱性(酸性、碱性)染料染成深色。
5.细胞是生物体结构、代谢和遗传的基本单位。
[旁栏.课后习题]
6.模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化概括性描述, 这种描述可以是
定性的,也可以是定量的。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型 等。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型,沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型,是物理模型,它形象而概括地反映了所有DNA分子结构的共同特征。“s" 形曲线、表格、公式等属于数学模型。在设计并制作细胞模型时,科学性应该是第一位的,其次才是模型的美观与否。
7.DNA上储存着遗传信息,遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”,同一生物体内所有细胞的“蓝图’是(是、不是)一样的,体内细胞的形态、结构和功能如此多样的原因是细胞分化的结果 (或基因选择性表达)。
8.染色质和染色体是同-物质在细胞不同时期的两种状态,这两种不同的状态对于细胞生命活动的意义是染色体呈高度螺旋化,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质呈细丝状有利于DMA完成复制、转录等生命活动。
9.胰岛B细胞中细胞核内的核仁被破坏后,胰岛素将不能合成,原因是核仁被破坏后,不能形成rRNA,核糖体将不能形成,胰岛素的合成受阻。
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