第二单元细胞的结构和物质输入输出

一轮复习的知识来啦！一轮复习生物的知识点错综复杂，我为大家整理这份第二单元细胞的结构的内容，下图从细胞壁 全透性、细胞膜 、生物膜的结构 等方面进行概括与总结，十分的详细全面，无基础也能轻松学会，快收藏加关注不迷路哦！

细胞的结构和物质的输入输出

• 细胞壁 全透性
  • 主要成分
    • 植物：主要是纤维素和果胶 细菌：肽聚糖（溶菌酶〈溶解细菌细胞壁〉—免疫活性 物质） 细菌失去细胞壁会吸水涨破 真菌：几丁质
  • 功能：支持、保护
  • 原生质体 原生质层
    • 植物细胞去掉细胞壁剩下的部分 动物细胞本身就是原生质体 细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质
  • 存在部位：植物细胞的最外侧，细胞膜外面
• 细胞膜
  • 元素组成：C、H、O、N、P
  • 物质
    • 主要成分
      • 脂质（50%）：主要是磷脂，还有胆固醇（动物）、糖脂 蛋白质（40%）：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多（与细胞膜功能密切相关）
    • 糖类（2%～10%）
      • 糖脂
      • 糖蛋白（糖被）
        • 位置：细胞膜外侧 功能：识别、保护、润滑
        • 癌细胞的糖蛋白种类减少易扩散转移
  • 细胞膜的制备
    • 原理：细胞渗透吸水
    • 材料：人或哺乳动物的成熟的红细胞 原因：无细胞核和众多细胞器易制得纯净的细胞膜 无细胞壁，细胞易吸水涨破
    • 方法： 细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放入清水中，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到细胞膜 （细胞吸水涨破）
    • 对照类型：自身前后对照
  • 功能
    • 细胞与外界环境分隔开（保障了细胞内部环境的相对稳定性）
    • 控制物质进出细胞
      • 细胞需要的营养物质可以从外界进出细胞，细胞不需要的，或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外。但是细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。细胞膜的控制作用是相对的
    • 进行细胞间交流
      • 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关
      • 依赖受体
        • 通过细胞直接接触（精卵细胞识别与结合，吞噬细胞吞噬病原体，效应T细胞与靶细胞接触使靶细胞裂解） 通过信息分子（激素，神经递质，淋巴因子）
      • 不依赖受体
        • 高等植物间的胞间连丝
• 生物膜的结构
  • 生物膜结构的探索历程
    • 膜成分探究
      • 欧文顿实验—结论：膜是由脂质构成的 化学分析实验—结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质
    • 静态模型的建立
      • 提取红细胞膜脂质—结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层（磷脂分子头部亲水尾部疏水，组成：脂肪酸、甘油、磷酸、碱基） 罗伯特森实验—结论：生物膜有蛋白质（暗）—脂质（亮）—蛋白质（暗）三层结构构成
    • 动态模型建立
      • 人鼠细胞融合（荧光染料标记法标记膜蛋白）—结论：细胞膜具有流动性 桑格、尼克森模型—结论：提出流动镶嵌模型
  • 生物膜的结构
    • 基本内容
      • 生物膜
        • 磷脂双分子层构成基本支架 蛋白质：镶嵌（部分或全部）、贯穿、表面
        • 糖被
  • 结构特点：具有一定的流动性 原因：膜结构中的磷脂双分子层和大多数蛋白质是可以运动的 影响因素：温度（温度升高，膜的流动性增强）
    • 流动性是细胞膜结构方面的特点，选择透过性体现了生物膜的生理功能方面的特点
  • 功能特点：具有选择透过性 原因：遗传物质决定了载体蛋白的数量和种类，从而也决定了生物膜的选择透过性
    • 细胞膜的流动性是体现其选择透过性的结构基础
  • 生物膜系统（真核）
    • 概念：细胞膜、核膜以及细胞器膜（内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体）共同构成的膜系统
    • 各生物膜直接的联系
      • 直接：内质网膜向内与核膜外膜相连，向外与细胞膜相连 间接：内质网→高尔基体→细胞膜
      • 相似性：各种生物膜在组成成分的种类基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成 差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异
      • 各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布其中，都具有一定的流动性
    • 功能
      • 保证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着决定性作用
      • 为多种酶提供了大量的附着位点是许多重要化学反应进行的场所
      • 分隔各种细胞器，保证细胞生命活动高效、有序的进行
• 模型的建立
  • 模型：是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述
  • ①物理模型：以实物或图画形式直观的表达认识对象的特征（动植物细胞亚显微结构模式图、DNA的双螺旋结构、血糖调节） ②概念模型：用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系（光合作用图解描述光合作用的主要反应过程、负反馈调节、血糖调节） ③数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式，数学方程式、关系式、曲线图、表格（种群数量的增长模式、种间关系）
• 细胞核
  • 结构
    • 核膜（一般小分子可通过）
      • 具有选择透过性
      • 双层膜，把核内物质与细胞质分开
    • 染色质
      • ①主要组成成分：DNA和蛋白质 ②功能：DNA的主要载体 ③与染色体的关系：同样的物质在细胞不同时期的两种存在形态（染色质只存在于间期，染色质在前期变成染色体，易被碱性染料染〈龙胆紫、醋酸洋红、改良的苯酚品红染液〉成深色
    • 核仁
      • 与某种RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关
    • 核孔（大分子可通过）DNA除外
      • 具有选择透过性
      • 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
  • 功能
    • 是遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库 是细胞代谢和遗传的控制中心
  • 功能的探究
    • 黑白美西螈核移植实验—结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 蝾螈受精卵横易缢实验—结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 变形虫切割实验—结论：变形虫的分裂、生长、再生，对刺激的反应等生命活动受细胞核控制 伞藻嫁接与核移植实验—结论：伞藻“帽”的形状是由，细胞核控制的
• 细胞质
  • 包括细胞质基质和细胞器两部分
  • 细胞质基质
    • ①形态：胶质状态 ②成分：水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸和多种酶等 ③功能：活细胞新陈代谢的主要场所
  • 细胞骨架
    • 组成：蛋白质纤维（属于蛋白质） 功能：①维持细胞形态②保持细胞内部结构有序性
• 细胞器 （差速离心法）
  • 线粒体
    • 葡萄糖不能进入线粒体，必须分解成为丙酮酸才能进入线粒体
    • ①分布：普遍存在于动植物细胞中 ②形态：光学显微镜下，多呈椭球形 ③结构（电镜下） a.外模：光滑 b.内膜：向内腔折叠形成嵴（增大膜面积的方式）分布由有氧呼吸有关的酶（有氧呼吸第三阶段） c.基质：还有多种与有氧呼吸有关的酶（有氧呼吸第二阶段）还有少量的DNA、RNA、核糖体 ④功能：①活细胞进行有氧呼吸的主要场所②能产生水（有氧呼吸第三阶段）③能产生ATP（有氧呼吸第二、三阶段）④有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学⑤能自我复制
  • 叶绿体
    • ①分布： 主要存在于植物的绿色部位（叶肉细胞中，表皮细胞中没有） ②形态：光学显微镜下呈扁平的椭球形或球形 ③结构 a.双层膜 b.基粒：几个到几十个，由一个个类囊体堆叠而成（增大膜面积的方式），其上分布有与光合作用有关的色素和酶（光反应） c.基质：含有与光合作用有关的酶（暗反应），少量的核糖体、DNA、RNA ④功能：①绿色植物光合作用的场所②能产生水（暗反应）③，能产生ATP（光反应中产生仅用于暗反应）④与能量转换有关：光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能⑤能进行自我复制
  • 内质网
    • 膜面积最大的细胞器
    • ①分布：广泛分布在动植物细胞中 ②结构：由单层膜结构连接而成的网状物，外连细胞膜，内连核膜外模，广泛分布在细胞质基质中 ③粗面内质网：有核糖体附着（蛋白质初步加工） 滑面内质网：无核糖体附着（合成脂质—性激素） ④功能：a.增大了细胞内的膜面积，为各种酶的正常进行提供有利条件b.是蛋白质加工和运输的通道c.能产生水d.脂质合成的场所
  • 高尔基体
    • 交通枢纽 分泌旺盛的细胞内质网、高尔基体更发达（浆细胞、口腔上皮细胞、红细胞）
    • ①分布：动植物细胞中 ②结构：大小囊泡和扁平囊组成 ③功能：a.与动物细胞分泌物的形成有关(乳汁）b.与植物细胞壁的形成有关(合成纤维素)c.对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”及“发送站”d.与突触小泡、溶酶体的形成有关
  • 液泡
    • ①分布：植物细胞中 ②结构：由单层膜围成的泡状结构 ③功能：a.储存营养:液泡内的细胞液含有色素、糖类、蛋白质和无机盐等物质b.调节细胞内的环境，充盈的液泡可以使细胞保持坚挺，可以使细胞保持一定的体积、渗透压，与细胞的渗透吸水有关
  • 溶酶体
    • 消化车间
    • ①分布：动植物细胞中 ②结构：单层膜囊状结构 ③功能：a.含有多种水解酶能够分解衰老、损伤的细胞器b.吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
  • 核糖体
    • 组成：rRNA和蛋白质 产生场所：核仁 真核细胞、原核细胞唯一共有的细胞器
    • ①分布： a.游离在细胞质基质中—游离核糖体（合成胞内蛋白、胞内酶） b.附着在内质网—附着核糖体（分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体中的酶） ②形态：椭球形的粒状小体 ③功能： 合成蛋白质的场所
  • 中心体
    • 组成：蛋白质（无核酸）
    • ①分布：动物细胞和低等植物细胞中，常位于细胞核附近 ②组成：由两个相互垂直排列的中心粒及其周围物质组成 ③功能：a.与动物有关（细胞有丝分裂—中心体发出星射线形成纺锤体）b.合成蛋白质的过程(翻译)c.能产生水d.存在于动物细胞和低等植物细胞
• ①显微结构：光学显微镜下观察到的结构（叶绿体、线粒体、液泡、细胞核、细胞壁） ②亚显微结构：电子显微镜下看到的结构（线粒体内外膜、叶绿体内外膜以及类囊体膜、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、核膜）
• 实验：观察叶绿体和线粒体
  • 观察叶绿体
    • ①原理：不用染色（低倍镜下找到叶片细胞，高倍镜下观察叶绿体的形态和分布） ②制作装片：清水 ③材料：黑藻叶片、菠菜（撕取稍带些叶肉细胞的下表皮—叶绿体大而少，易撕取）
  • 观察线粒体
    • ①原理：健那绿（蓝绿色）低倍镜下找到细胞，高倍镜下观察 ②制作装片：滴一滴健那绿染液染液 ③材料：人的口腔上皮细胞、洋葱内表皮
• 细胞的吸水和失水
  • 渗透作用
    • ①概念：指水分子（或者其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，是一种自由扩散 ②发生条件：a.具有半透膜b.膜两侧有浓度差（物质的量浓度）
  • 动物细胞的吸水和失水
    • 1.发生条件 ①细胞膜：相当于半透膜 ②细胞质：有一定浓度，和外界溶液具有浓度差 2.现象 ①，当外界溶液的浓度小于细胞质的浓度，细胞吸水膨胀 ②，当外界溶液的浓度大于细胞质的浓度，细胞失水皱缩 ③，当外界溶液的浓度等于细胞质的浓度，水分子进出达到动态平衡
  • 植物细胞的吸水和失水
    • 1.细胞壁—全透性：水分子和溶解在水里的物质均能通过，伸缩性小 2.原生质层—具有选择透过性，相当于半透膜，伸缩性大 3.细胞液：液泡内的液体 4.原理 ①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象 ②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象 ③外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分子进出达到动态平衡 5.质壁分离的原因 ①内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 ②外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
• 实验：观察植物细胞的质壁分离及复原
  • 1.实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞、含叶绿体的细胞（黑藻）、内表皮细胞（外界溶液＋染料） 2.实验原理： ①内因：a.成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜b.原生质层比细胞壁伸缩性大 ②外因：液泡具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水 3.对照：自身前后对照 4.试剂 ①自动复原试剂：KNO3、尿素、甘油、乙二醇 ②手动复原试剂：0.3g/ml的蔗糖溶液 ③死亡试剂：醋酸、盐酸、酒精
• 物质跨膜运输
  • 被动运输（小分子）
    • 一、自由扩散 1.定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞 2.特点：a.顺动度梯度(高→低）b.不需要能量c.不需要载体蛋白 3.实例：水、气体、脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、Vd、性激素、尿素、苯、酒精） 4.影响因素：物质浓度（浓度差越大，运输速率越快）
    • 二、协助扩散 1.定义：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散 2.特点：a.顺浓度梯度b.不需要能量c.需要载体蛋白 3.实例：①，葡萄糖进入红细胞②Na＋内流、K＋外流③肾小管、集合管重吸收水（通道蛋白都是协助扩散） 4.影响因素：物质浓度（浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，是受到载体蛋白数量的限制）、载体蛋白的数量
  • 主动运输
    • 1.定义：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应 2.特点：a.逆浓度梯度b.需要能量c.需要载体蛋白 3.实例：①，葡萄糖进入小肠上皮细胞②各种离子③有机小分子（氨基酸、葡萄糖、核苷酸）④肾小管集合管重吸收葡萄糖 4.影响因素：载体蛋白的数量、能量（物质的浓度：浓度差达到一定程度后运输速率不再增加，是受到载体蛋白的数量或能量的限制） 5.意义：主动运输保障了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排除代谢废物和对细胞有害的物质
  • 胞吞、胞吐
    • 1.特点：a.大分子(蛋白质、多糖、核酸）b. 不需要载体蛋白（需要蛋白质）c.需要能量 2.实例：分泌蛋白（胞吐）、白细胞吞噬病毒细菌 3.不穿膜 4.影响因素：温度、能量
  • ①自由扩散和协助扩散的运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，动力都是浓度差，不需要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓度增大而改变 ②主动运输既要载体协助又需要消耗能量，在氧气浓度为零时，通过细胞无氧呼吸功能，但无氧呼吸产生能量较少，所以运输速率较慢，在一定范围内，随氧气浓度升高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，所以运输速率不断加快，当氧气浓度足够高时，但由于受到载体蛋白数量的限制，运输速率不再随氧气浓度增大而加快
  • 温度
    • 影响膜的流动性，影响酶活性→呼吸速率，进而影响物质运输速率
• 哺乳动物成熟的细胞：①可以进行无氧呼吸②主动运输与氧气浓度无关③有酶（呼吸酶）④不分裂⑤无DNA、RNA
• ①通过核孔的物质耗能，与蛋白质有关（不是载体蛋白），穿膜层数为0 ②代谢旺盛的细胞（癌细胞）的核仁大，核孔大 ③核膜、核仁在细胞分裂中会周期性的消失（前期）和重现（末期）