高三生物細胞的結構與功能【知識聯系框架】第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

一、細胞膜的結構與功能細胞膜也稱生物膜或質膜。是由類脂、蛋白質和糖類組成，膜蛋白質是膜功能的主要體現者。質膜中的糖類是少量的，主要與蛋白質或脂類結合形成糖蛋白質或糖脂，是質膜上的標記物，與細胞的識別有關。類脂種類很多，但最主要的是磷脂，超過膜脂總量的50％。，磷脂對于維持質膜的流動性是非常重要的。質膜的流動性對細胞正常的生命活動是至關重要。質膜流動性的大小與溫度有一定的關系，一般而言，溫度高流動性大，溫度低流動性小。第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天在動物細胞細胞膜中還有膽固醇，但在原核生物和植物細胞中沒有。膽固醇是一種極性分子，在動物細胞的質膜中占有一定的比例，它可以穩定膜的流動性，使膜的流動性不會因溫度的變化而發生較大的波動，以維持細胞正常的生理功能。

質膜中的蛋白質是膜功能的主要體現者，其中有的與物質的運輸有關，如載體，在主動運輸過程中，載體還兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化與膜有關的生化反應；有的是激素或其他有生物活性物質的受體。細胞膜對物質的運輸具有選擇性是由其上的蛋白質——載體決定的，載體蛋白具有專一性。

第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天在質膜的運輸方式中，自由擴散與協助擴散的動力來自于膜內外物質的濃度差，分子通過膜的擴散速度與膜內外物質的濃度差有關。但自由擴散與協助擴散有所不同，分子以自由擴散方式通過細胞膜的速度與物質的濃度呈正比例關系；分子以協助擴散方式通過細胞膜的速度與分子的濃度呈正相關，但不是正比例關系，其原因是由于載體數量的限制造成的。第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天主動運輸對物質的運輸速度與細胞提供能量的多少呈正相關，其主要原因也是受細胞膜上載體數量的限制造成的。凡是離子的運輸都是主動運輸第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天二、細胞質細胞質是指除去細胞質膜和細胞核以外的所有物質。1．細胞質基質細胞質基質是細胞質中除去所有細胞器和各種顆粒以外的部分，呈半透明的膠體狀態。2．細胞器

細胞器是指在細胞質中具有一定形態結構和執行一定生理功能的結構單位，懸浮在細胞質基質中。(1)線粒體的結構和功能第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天線粒體是雙層膜結構，內膜向內腔折疊形成嵴，嵴的形成增加了細胞內的膜面積。完成有氧呼吸第三階段過程的所有的酶都分布在內膜上。第二階段的酶在線粒體基質中。

線粒體是動植物細胞中都具有的細胞器，它與細胞的能量代謝有關。但原核生物(細菌和藍藻）中沒有線粒體。線粒體是有氧呼吸的主要場所，它的主要使命是為各種生命活動提供能量，所以在能量代謝旺盛的細胞中，線粒體的數量就比較多。在線粒體中有少量的DNA和RNA，線粒體在細胞中可以進行自我增殖，如細胞從低能量代謝轉到高能量代謝時，線粒體的數量就會增加，所以線粒體在遺傳上不完全依賴于細胞核，有一定獨立性。第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（2）葉綠體的結構和功能葉綠體是雙層膜結構，分為外膜和內膜，但內膜未向內腔折疊，內膜以內是基粒和基質。基粒是由基粒片層結構薄膜組成（線粒體中基粒是一種蛋白質復合體），亦稱類囊體，它有效地增加了葉綠體內的膜面積。葉綠體中基粒的數量及發達程度與其進行光合作用的強度大小有關，光合作用旺盛的細胞中不僅葉綠體的數量多，而且葉綠體中基粒的數量也多，每個基粒中的片層結構薄膜的數量也多，反之亦然。

第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天葉綠體中含有少量的DNA和RNA，線粒體也一樣，在葉肉細胞也能完成自我增殖，在遺傳上不完全依賴于細胞核，有一定的獨立性。

葉綠體完成光合作用的整個光反應過程的色素和酶也都在片層結構薄膜上，所以光合作用的光反應是在基粒類囊體的薄膜上進行的。完成暗反應過程的酶在葉綠體的基質中，暗反應過程是在葉綠體基質中進行的。（3）線粒體和葉率體的異同點：第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天兩者形態、結構、功能、核酸、所含的酶都不太相同。共同點：1、雙層膜；2、都通過一定的方式增大表面積3、含有少量的DNA和RNA，遺傳一定的獨立性；4、參與細胞內能量代謝的重要細胞器。（4）質體類型比較質體類型含有的色素存在部位白色體不含色素花、果、莖白色部位，儲存有機物結構有色體葉黃素、胡蘿卜素花、果實等葉綠體葉綠素、類胡蘿卜素葉肉細胞為主第12頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（3）內質網

內質網是指細胞質中一系列囊腔和細管，彼此相通，形成一個隔離于細胞質基質的管道系統。它是細胞質的膜系統，外與細胞膜相連，內與核膜的外膜相通，將細胞中的各種結構連成一個整體，具有承擔細胞內物質運輸的作用。滑面內質網上沒有核糖體附著，這種內質網所占比例較少，但功能較復雜，它與脂類、糖類代謝有關。粗面內質網上附著有核糖體，其排列也較滑面內質網規則，功能主要與蛋白質的合成有關。細胞質中內質網的發達程度與其生命活動的旺盛程度呈正相關。第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（4）核糖體核糖體不是由生物膜構成的，它是由蛋白質和RNA構成的復合體。核糖體是蛋白質合成的場所。附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質主要有兩類：一類是分泌蛋白，通過內質網運輸到高爾基體，經加工包裝后被分泌到細胞外另一類是排列到質膜內的蛋白質。游離的核糖體合成的蛋白質一般是分布到細胞質基質中的蛋白質，如分布于細胞質基質中的酶等。第14頁,共27頁，2024年2月25日，星期天高爾基體是由光面膜所包圍成的分隔的腔及一些分泌小泡組成。它屬于單層膜結構。在所有動物細胞和植物細胞中都有這種細胞器，但成熟的紅細胞是例外。在分泌旺盛的細胞（如唾液腺細胞、胰腺細胞等）中，高爾基體特別發達，數目也特別多。

（5）高爾基體（6）中心體中心體存在于低等植物細胞（如衣藻、團藻等藻類植物）和動物細胞中。中心體不具備膜結構，是由蛋白質組成的。每個中心體是由兩個互相垂直的短棒狀的中心粒排列而成。中心粒的功能是在有絲分裂或減數分裂過程中參與星射線（紡綞絲）的形成。第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（7）液泡

液泡是在細胞質中由單層膜包圍的充滿水液的泡，是普遍存在于植物細胞中的一種細胞器。液泡內的液體稱為細胞液，溶有很多有機小分子物質和無機鹽。液泡的功能是參與細胞的水分代謝（如質壁分離和質壁分離復原），同時也是植物細胞代謝副產品及廢物（如蔗糖、植物堿、丹寧、多余的無機鹽等）屯集的場所。三、細胞核一切真核細胞都有細胞核，但在真核生物體內某些高度分化成熟的細胞（如哺乳動物血液中的紅細胞、高等植物細胞體內輸導有機物的篩管細胞等）沒有細胞核。第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天細胞核是遺傳物質貯存、復制和轉錄的場所。細胞核的結構包括核膜、核仁、染色質和核液4個部分。核膜是雙層膜結構，外膜常與內質網膜相連續，在核膜上有核孔，是大分子物質（如RNA、蛋白質等）的通道，但對大分子物質的運輸也是有選擇性的。

核仁是形成核糖體的場所。染色質是由蛋白質和DNA組成的在細胞核中成細絲狀的物質。在細胞進入分裂時，染色質高度螺旋化縮短變粗而成為染色體。一條染色體中含有一個DNA分子第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天四、細胞的生物膜系統細胞生物膜系統是指由細胞膜、核膜以及內質網、高爾基體、線粒體等圍繞而成的細胞器，在結構和功能上是緊密聯系的統一整體。細胞的生物膜系統在細胞的生命活動中的作用：①不僅使細胞具有一個相對穩定的內環境，同時在細胞與環境之間進行物質運輸、能量交換和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。②細胞內的許多重要化學反應都在生物膜上進行，細胞內的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點，為各種化學反應的順利進行創造了有利條件。第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天在這個過程中，內質網膜可通過小泡轉化成高爾基體膜，高爾基體膜又可通過分泌小泡形成細胞膜。第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

③細胞內的生物膜把細胞分隔成一個個小的區室，如各種細胞器，這樣就使得細胞內能夠同時進行多種化學反應，而不會相互干擾，保證了細胞的生命活動高效、有序地進行。五、原核細胞與真核細胞的區別在原核細胞中的DNA分子不與蛋白質結合，成游離態，所以一般講原核細胞沒有染色體，也就沒有染色體變異。原核細胞中只有一種類型的細胞器——核糖體。由原核細胞構成的生物稱為原核生物，主要包括兩大類：細菌和藍藻。第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天進行有氧呼吸的原核細胞，有氧呼吸過程主要是在內陷的細胞膜進行。進行光合作用的原核生物，光合作用的光反應也是在內陷的細胞膜上進行的。六、植物細胞工程

植物細胞工程是指應用細胞生物不客分子生物不賓原理和方法，通過中工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。植物細胞工程的理論基礎是植物細胞的全能性。第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天植物細胞的全能性是指生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能。生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發育成為完整個體必需的全部基因，所以從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。在生物體內的細胞沒有表現出全能性而是分化成不同的組織、器官，是因為基因在特定的時間和空間條件下選擇性地表達的結果。植物細胞只有脫離了植物體，在一定的外部因素作用下，經過細胞分裂形成愈傷組織，才能表現出全能性。植物組織培養植物組織培養的過程可以歸納為：外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽生長發育植物體第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天外植體是用于植物組織培養的離體的植物器官、組織或細胞。脫分化是指離體的植物組織器官或細胞，在外源的生長素類物質的誘導下開始分裂，形成一團結構疏松、顏色淺而透明的、高度液泡化的、呈無定形狀態的薄壁細胞群的愈傷組織的過程。再分化是指愈傷組織繼續培養，又可以重新分化成根或芽等器官的過程。植物組織培養具有快速繁殖、培育無病毒植株，可以解決有些作物品種繁殖能力差、結子困難或發芽率低等問題而在生產上得到廣泛的應用。在轉基因植物的培育中也要用到植物組織培養技術。植物體細胞雜交第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天植物體細胞雜交是指用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。第一步是去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體。去除細胞壁的常用方法是酶解法，即用纖維素酶和果膠酶等分解植物細胞的細胞壁。第二步是將兩個具有活力的原生質體放在一起，通過一定的技術手段進行人工誘導實現原生質體的融合。常用的誘導方法有兩大類：物理法和化學法。物理法是利用離心、振動、電刺激等促使原生質體融合。化學法是用聚乙二醇(PEG）等試劑作為誘導劑誘導融合第24頁,共27頁，2024年2月25日，星期天。第三步是將誘導融合得到的雜種細胞，和植物組織培養的方法進行培育，就可以得到雜種植株。植物體細胞雜交的最大優點是可以克服植物遠緣雜交不親和的障礙，大大擴大了可用于雜交的親本基因組合的范圍。

七、動物細胞工程動物細胞培養：用的培養液通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等，培養的動物細胞取自動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織。第25頁,共27頁，2024年2月25日，星期天細胞系是指動物細胞培養過程中存活超過50代的細胞，細胞系的細胞常不太正常，帶癌變的特點。動物細胞培養可以用于檢測有毒物質。原代培養是指將培養的動物取出來后，先用胰蛋白酶等使組織分散成單個細胞，然后配制成一定濃度的細胞懸液，再將該懸浮液放入培養箱中培養。傳代培養是指需要定期地用胰蛋白酶使從瓶壁上脫離下來，配制成細胞懸液，分裝到兩個或兩個以上的培養瓶中培養的過程。細胞株是指在細胞培養過程中存活10代到40～50代的細胞。第26頁,共27頁，2024年2月25日，星期天單克隆抗體的制備：第一步將抗原注射入小鼠體內；