细胞生命活动的基本单位

二、 细胞——生命活动的基本单位

[知识梭理]

1. 细胞的结构和功能

（1） 细胞膜的分子结构和主要功能

结构特点：构成膜的磷脂和蛋白质分子大多是可以运动的，使细胞膜结构上具有一定的流动性。功能特性：选择透过性。

（2）细胞质基质：活细胞进行新陈代谢的主要场所。 （3）细胞器的结构和功能：

①线粒体和叶绿体：二者均为细胞内的能量转换器，都有双层膜结构，含有自身遗传物质。线粒体是有氧呼吸的主要场所，叶绿体是光合作用的场所。

②核糖体：细胞内蛋白质的合成场所（发生缩合反应；完成翻译过程）。其中，附着于内质网上的核糖体合成的蛋白质将分泌到细胞外。

③内质网：增大细胞内的膜面积，有利于细胞内化学反应的进行；与分泌蛋白的运输、初步加工（如折叠、糖基化）等过程有关。

④高尔基体：与细胞壁的形成有关；与分泌蛋白的加工和转运有关。

⑤中心体：存在于动物和低等植物细胞中，形成纺锤体，决定细胞分裂方向。

⑥液泡：植物细胞质中单层膜泡状结构。成熟植物细胞中具有大液泡。液泡内含细胞液，可显示花、果实、叶的颜色，与代谢产物的贮存、植物的水分代谢有关。

⑦细胞结构和功能相适应：⑴不同功能的细胞所含的细胞器不同，如心肌细胞中的线粒体明显多于平滑肌细胞；⑵同一细胞在不同生理状态下，细胞器也不同，如冬眠动物肝脏细胞中线粒体数量明显多于正常状态下；⑶同一细胞中不同部位由于功能不同，细胞器分布也不同，如精子细胞中线粒体主要集中于颈部；⑷细胞的某一生理功能是由多种细胞器协同完成的。

⑧细胞质流动：活细胞生命现象的表现，有利于细胞内外物质交流。由于细胞质透明而不易观察，实验中以叶绿体为标志。细胞质流动与细胞代谢旺盛程度有关，此外，还受到环境温度、水分、光照等条件的影响。

（4）细胞核的结构和功能：细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。它包括核膜（双层，上有核孔）和核仁、染色质、核液等部分。 （5）生物膜

①生物膜系统的概念：细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围成的细胞器，在结构、功能上都有紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫细胞的生物膜系统。

②各种生物膜在结构和功能上的联系： a.在结构上的联系

b.功能上的联系（以分泌蛋白的合成为例）

小泡（内有蛋白质）

小泡（内有分泌蛋白）

③生物膜的功能：

a．细胞膜维持细胞内部环境稳定，参与物质运输、能量交换和信息传递的过程。 b．生物膜为生命活动化学反应提供场所和相对稳定的环境。

c．各种生物膜把细胞分隔成许多小区室，保证了生命活动高效、有序进行。

（6）原核细胞的结构：原核细胞没有由核膜包围的典型细胞核，核物质集中在核区；此外，①原核细胞遗传物质DNA裸露，不与蛋白质结合；真核细胞中DNA主要存在于细胞核的染色体中；②原核细胞细胞质分化程度小，没有高尔基体、线粒体、内质网、叶绿体等复杂细胞器，仅有核糖体；③原核细胞细胞壁不含纤维素，主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物。 2．细胞增殖

（1） 细胞周期－－连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，包括分裂间期和分裂期，分裂间期持续时间长。 （2）有丝分裂：

①有丝分裂过程中染色体的主要变化，可归纳为：间期复制；前期出现；中期清晰、排列；后期分裂；末期消失。特别注意后期由于着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。

②动植物细胞有丝分裂的差异：a.前期纺锤体来源不同；b.末期细胞质分裂方式不同。 ③有丝分裂过程中DNA含量、染色体数目的变化曲线：

（3）减数分裂：（对象、时期、特点、结果）

①精子和卵细胞形成过程中染色体的主要变化：

同源染色体联会、形成四分体、 并排于赤道板、相互分离、 同时非同源染色体自由组合

减数第一次分裂

精（卵）原细胞复制 间期

初级精（卵）母细胞

次级精（卵）母细胞

减数第二次分裂

②减数分裂与受精作用中染色体、DNA数目变化曲线：

着丝点并排于赤道板、姐妹染色单体分离

精（卵）细胞

相对数量

③有丝分裂和减数分裂的图形的鉴别：（检索表）

1.1细胞中没有同源染色体„„减数第二次分裂过程（以二倍生物为例） 1.2细胞中有同源染色体

2.1同源染色体有配对、排列于赤道板或相互分离„„减数第一次分裂过程 2.2同源染色体没有特殊行为„„有丝分裂过程 也可列表比较：

（4）细胞的无丝分裂： 无纺锤丝和染色体的出现。如，蛙的红细胞 3.细胞的分化、衰老和癌变 （1）细胞分化

①特点：持久性（发生在整个生命过程中）；稳定性（一般不可逆转）。 ②实质：细胞中基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 ③结果：形成了各种不同的细胞、组织。

④意义：细胞的分裂和分化是生物正常生长发育的基础。

（2）细胞癌变：

①癌细胞：一类不能正常地完成细胞分化，部首有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。癌细胞在进行培养时，失去接触抑制特征。

②癌细胞的特征：a．能够无限增殖；ｂ癌细胞的形态结构发生了变化；ｃ．癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使细胞间粘着性减少，导致癌细胞在有机体内扩散和转移等。

③致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。

④癌基因学说：癌细胞是由正常细胞在受到致癌因子作用下，原癌基因被激活使细胞发生转化。

（３）细胞衰老：

衰老细胞的主要特征有：①水分减少、体积变小、代谢减慢； ②酶活性降低，如白发；③色素积累，如老年斑；④染色体固缩，核增大；⑤膜透性改变。 ４.植物细胞工程

（１）植物细胞的全能性

①概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。 ②全能性大小：受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞

③全能性原理：细胞（核）中保持有该物种遗传性所需的全套遗传物质。

（2）植物组织培养 离体的植物器官

组织或细胞

根、芽

植物体 （试管苗）

细胞高度液泡化、壁薄、无定形

（3）植物体细胞杂交过程：

植物细胞A 酶解法去掉细胞壁 植物细胞B

杂种植株

原生质体原生质体组织培养

杂种细胞 再生细胞壁

５．动物细胞工程 （1）动物细胞的培养

①培养细胞的来源：动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织（这类细胞中有些细胞具有较强的分裂能力）

②培养液必需成分：水、葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐和动物血清。 ③工具酶：胰蛋白酶（使组织分散成单个细胞） ④培养过程：

⑤应用：生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等蛋白质生物制品，培养动物组织用于器官移植、药物生物病理以及药物毒理研究等。 （2）动物细胞融合

诱导剂：灭活的仙台病毒（利用病毒的感染性和融合性）、PEG等。 （3）单克隆抗体 ①制备过程： 免疫小鼠

动物胚胎或幼龄动物的器官组织

细胞系

剪碎 胰蛋白酶处理

传代培养

传代培养 单个细胞

洗涤、稀释

分装 原代培养带癌变特点

遗传物质变化

分裂能力有限 遗传物质不变

单克隆抗体

② 应用：疾病诊断、治疗和预防，如单克隆抗体诊断盒、“生物导弹”。

[巩固训练] 一、单选题

1．下列哪种物质分子不能以跨膜运输方式进入细胞 （ D ） A．水分子和脂质分子 B．不带电荷的小分子 C．带电荷的小分子或离子 D．大分子或颗粒性物质

2．水溶性染色剂（PI），能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡的细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞的基本原理是

A．死细胞与活细胞的核酸结构不同 B．死细胞与活细胞的核酸含量不同 C．活细胞能分解染色剂PI D．活细胞的细胞膜阻止PI的进入 3．下列生物中，不具有叶绿体，但具有细胞壁的是 ①噬菌体 ②大肠杆菌 ③衣藻 ④蓝藻

A．①② B．①③ C．②④ D．①④ 4．下列关于细胞质流动的叙述中，错误的是

A．有的植物细胞的细胞质能流动，有的不流动，所以实验时要选好材料 B．观察细胞质的流动，可以细胞质基质中叶绿体的运动为标志 C．细胞质流动速度，在不同的温度等环境条件下有所不同

D．每个细胞中细胞质流动方向一致，相邻细胞的细胞质沿相反方向环流 5．用32P标记磷脂中的磷，在下列哪组细胞器中不能检测到32P的存在 （ D ） A．线粒体和叶绿体 B.内质网和高尔基体 C.线粒体和高尔基体 D.核糖体和中心体 3．在细胞有丝分裂过程中，染色单体的形成、出现和分离发生在 （ A ） A．间期、前期和后期 B．间期、前期和末期

C．间期、中期和末期 D．间期、中期和后期

6．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项中为非必要条件的是 （ C ） A．培养基需消毒灭菌 B．给予适宜的温度

C．给予充足的光照 D．给予适宜的养料和激素

7．细胞膜、核膜及细胞器膜统称生物膜，下列对生物膜的叙述正确的是 （ D ） ①各种生物膜在结构和化学组成上完全相同

②生物膜把细胞质分成多个微小的结构，使多种化学反应同时进行，互不干扰 ③各种生物膜在结构、功能上各自独立

④细胞内广阔的膜面积为酶提供了附着位点，为多种化学反应的进行提供了条件 A．①② B．①④ C．②③ D．②④

8．下列在体细胞增殖过程中肯定发生的变化是 （ D ） A．染色体自由组合 B．纺锤体的形成 C．基因突变 D．DNA含量

9．下列原核生物中没有细胞壁的是 （ D ） A．酵母菌 B．炭疽杆菌 C．蓝藻 D．支原体 10．细胞分化过程中，不会出现

A．细胞膜表面结构的改变 B．细胞器种类和数量的改变 C．蛋白质的种类和数量改变 D．细胞核遗传物质改变

11．用放射性元素N标记的胸腺嘧啶培养植物叶肉细胞，形成的愈伤组织中放射性较强的是 （ C ） A．叶绿体、线粒体、细胞核、细胞质 B．叶绿体、线粒体、细胞核 C．线粒体、细胞核 D．细胞核 12．下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是 A．人的肾小管上皮细胞中没有胰岛素基因

B．人体内不再分裂的体细胞中共有46个DNA分子 C．性激素的合成与内质网有关

D．内质网与细胞膜相连，不与核膜相连

13．在生理活动中，既产生水又需要水的细胞器是

①内质网 ②线粒体 ③核糖体 ④叶绿体 ⑤中心体 A．①② B．③④⑤ C．①②④ D．②④

14．美国杜克大学医疗中心一个研究小组在《科学》杂志上撰文透露，他们利用成年猪的动脉血管细胞和能够模拟胚胎环境的新型生物效应器，成功地在实验室培育出新的动脉血管。这种血管的外形和功能都与真的血管一样。这一研究成果是生物组织培养工程领域的重大进展。

下列关于以上技术的叙述中，不正确的是 A．以上技术属于“克隆”

B．这种技术中可能要利用去核卵细胞

C．这项技术的关键是要激发血管细胞的“全能性” D．这项技术的关键是要激发血管细胞发育成血管的潜能 二、多选题

15.下列关于细胞膜的叙述中,正确的是

A.细胞膜的结构特点与其新陈代谢活动密切相关 B.水分子通过细胞壁和细胞膜的扩散叫渗透作用 C.细胞膜表面的糖蛋白具有特异性

D.细胞膜与细胞内其他膜结构有结构和功能上的联系

16.用高倍显微镜观察处于有丝分裂中期的洋葱根尖分生区细胞,全部能看到的一组结构是 A.染色质

B.纺锤体

C.细胞壁

D.细胞板

17.将用放射性同位素标记的氨基酸注入胰岛B细胞,一段时间后发现哪些结构具有放射性 A.染色质 B.内质网 C.核糖体 D.高尔基体 18．下图表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系，正确的叙述是（ABCD）

每条染色体 含1量 DNA

15

细胞分裂时期

A．AB段形成的原因是染色体复制 B．CD段形成的原因是着丝点的分裂 C．BC段每条染色体含有两条染色单体 D．DE段可表示有丝分裂的末期 三、非选择题

21．下面是人体两种细胞的结构示意图,请分析回答下列问题：

（1）A图的细胞结构特点是_______________发达,使该细胞___________功能较强。 (2)B图的细胞结构特点是_________和________发达，使该细胞具有较强的________的功

B

能。

22．为获得纯净的细胞膜以研究其结构功能。请完成下列实验设计和分析有关问题。 （1）应选取人体哪种细胞做实验？ A．成熟红细胞 B.神经细胞 C.白细胞 D.口腔上皮细胞 你选择该材料的原因是___________。

(2)将选取的上述材料放入___________中,由于___________作用,一段时间后细胞将破裂。

（3）经过（2）的实验步骤后，可用下列哪一方法获得的细胞膜？ A．静置 B.加热 C.离心 D.过滤

(4)将膜成分中的磷脂提取出来,铺在水面上,测得磷脂占有面积为S,那么该细胞膜的表面积约为___________。

(5)通过有关方法,测得多种膜的化学成分,如下表:

化学物质组成的主要区别有______ 。

23．下列是一些细胞的结构示意图，请据图回答：

A B C D （1）A、B、C、D中可能具有固氮作用的是_________，可能进行光合作用的是_________，_________的出现对地球上生物的进化起重要作用。

（2）在自然界中，多数抗生素是由图中_________产生的，决定该生物主要遗传性状的基因位于细胞的_________中，该生物以_________的方式繁殖后代。

（3）A与C相比，其基因结构的主要特点是_______________________ 。 （4）若在培养D的过程中，开始时取一滴培养液观察有100个该细胞，经24小时培养后，取一滴稀释100倍，再取一滴（设三次的一滴等量）观察，发现有64个细胞，此细胞的细胞周期为_________小时。

24．为了观察细胞质流动和质壁分离现象，某同学按下表所示制成临时装片，进行正确操作。请回答：

。 （2）上述实验中都需要的材料用具还有刀片、镊子、滴管、吸水纸、 。 （3）观察了A、B、C三组黑藻叶装片的细胞质流动情况后，你能得出什么结论？ （4）仅就A组和C组中的结果作比较，能否构成对照实验？ 理由是 。 （5）如将B组材料用D组处理后再观察，则与原B组实验相比，其现象是 ；未观察到E组细胞发生质壁分离现象的原因是 。 25.生物体内的细胞代谢效率与物质扩散的速率有关。同种物质虽然在细胞中扩散的速率基本相同，但细胞大小不同，扩散发生的快慢会有差异。有人设计了一种模型，用于研究这一问题。实验目的、材料：（略）。实验步骤：

a.用小刀将含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm和1cm的立方体； b.将以上三种琼脂块样品，浸入0.1%NaOH溶液中,处理10分钟；

c.取出琼脂块样品，吸干浮液后，分别将每一样品切成两半，观察切面，测量每一切面上NaOH扩散的深度，记录结果并分析。

（1）请你为此研究拟定一个课题名称 。

（2）该研究中所用的细胞模型是 ，考虑在样品中加入酚酞是为了检测NaOH在琼脂块中的扩散深度，原因是 。 （3）计算得出样品相关数据如下表：

,据此推测三个样品中NaOH扩散深度依次为 。 （4）通常情况下，细胞边长小于0.1cm。根据上述模型研究，可以对细胞大小与物质扩散之间的关系做出合理解释 答案： 21．（1）高尔基体 分泌

（2）内质网 核糖体 合成蛋白质（等有机物） 22．（1）A 成熟红细胞在除细胞膜外，无其他膜结构

（2）清水 渗透 （3）C

（4）S/2

（5）主要由蛋白质和脂类组成 ①细胞器的膜蛋白含量较高，脂类含量较低②细胞膜中都含有少量糖类物质（糖蛋白），而细胞器中则不含 23．（1）BCD ACD C

（2）B 拟核 孢子生殖

（3）A基因的编码区是间隔的，不连续的 （4）4