细胞膜、细胞质和细胞核的结构和功能【本章知识框架】【疑难精讲】1．细胞膜生理功能细胞膜是具有许多重要功能的结构，这些功能可以归纳成两大方面：一是具有保护功能，包括保护、支持、识别、免疫；二是具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。

我们常说的新陈代谢是指生物体与外界进行物质交换和能量交换，以及生物体内的物质和能量的转化。

细胞膜控制物质进出细胞就是一种新陈代谢现象，所以，细胞膜的这一功能是其最重要的功能。

细胞膜控制物质进出的方式很多，有自由扩散、协助扩散、主动运输、内吞作用、外排作用等，其中常见的、最重要的方式是自由扩散和主动运输。

自由扩散这种物质运输方式是根据物理扩散作用的原理，从高浓度一侧到低浓度的一侧，按浓度梯度的高低进行，这种运输方式不需要消耗新陈代谢产生的能量。

属于自由扩散方式运输的物质有氧气、二氧化碳、甘油、胆固醇、乙醇等物质。

主动运输是细胞运输物质的重要方式，被选择的物质从低浓度一侧转运到高浓度一侧，在转运的过程中，需要消耗细胞新陈代谢产生的能量，同时还需要载体蛋白的协助。

载体蛋白是细胞膜上的一种蛋白质，它具有特异性，一种载体蛋白只能协助一种被选择的物质转运。

在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动需要用。

例如，海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多，但海带细胞能不断从海水中吸收碘。

同样，细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。

总之，只有主动运输才能保证细胞生命活动的需要。

摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而保证细胞内和细胞器组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。

2．细胞器悬浮在细胞质基质中，它们具有特定的结构，有一定的生理功能（1）线粒体是动、植物细胞中都有的一种细胞器，大都呈椭球形。

线粒体由两层膜组成，内膜向内腔折叠形成嵴，这样就大大增大了内膜的面积。

在嵴的四周是线粒体的基质，在基质、基粒和内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶。

因此，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需的能量，绝大部分是由线粒体产生供给的，如主动运输所需的能量就是由线粒体提供的，人们称线粒体为“动力工厂”。

对于线粒体的化学成分，它的内、外膜的结构和细胞膜一样，所以线粒体的结构中有蛋白质分子和磷脂分子，还有酶及少量的DNA 分子。

不同的细胞中线粒体的数量不同，在生命活动旺盛的细胞中，线粒体的数量多。

例如，人的心肌细胞中线粒体数量比人体腹肌细胞的线粒体多，这是因为心肌细胞不断进行收缩和舒张运动，需消耗较多的能量，故线粒体的数量多。

再如，肾小管以主动运输的方式重吸收原尿中的全部葡萄糖和部分无机盐，需线粒体提供较多的能量，所以肾小管管壁细胞中的线粒体比肾小囊囊壁细胞中的线粒体多得多。

（2）叶绿体是植物细胞所特有的细胞器，但并不是所有的植物细胞中都有，如茎深层的细胞、植物不见光部位的细胞中就没有叶绿体。

叶绿体在细胞内比线粒体稍大，呈球形或扁平椭圆形。

叶绿体也具双层膜结构。

叶绿体内有几个到几十个由囊状结构垛叠成的基粒，在基粒与基粒之间充满了基质。

在基粒和基质中含有进行光合作用所需要的酶。

从成分上看，组成叶绿体的化合物有蛋白质、磷脂、酶、色素和少量的DNA。

叶绿体是绿色植物光合作用的场所，由于光合作用能产生有机物，所以叶绿体被比喻为“养料制造工厂”。

在光合作用过程中，把光能转变成化学能储藏在有机物中，故叶绿体又被称为“能量转换站”。

3．染色质染色质是细胞核内最重要的成分，它是核内易被碱性染料染成深色的物质，主要由蛋白质和DNA组成。

在细胞有丝分裂间期，染色质呈细长的丝状，并交织成网。

当细胞有丝分裂进入分裂期时，染色质高度螺旋化，缩短变粗，形成有一定形态、结构特点的染色体。

所以染色质和染色体是同一种物质在不同时期细胞中两种存在形式，两者在化学组成（线粒体和叶绿体内也含少量DNA，它们也是DNA的载体）上完全一样，都主要由蛋白质和DNA组成。

染色体是细胞内遗传物质（DNA）的主要载体，绝大部分控制生物性状的遗传物质在染色体上。

【学法指导】本部分内容建议复习3课时。

理论知识1课时，实验1课时，习题处理1课时。

本节重点是学习细胞的亚显微结构和功能、原核细胞和真核细胞的区别。

学习时联系初中学习的构成动植物及人体的细胞形态的多样性，知道细胞的种类繁多，大小、形状各不相同。

充分利用课本及有关资料中的图片，建立细胞的空间立体模式图。

结合教材的插图，明确动植物细胞基本的亚显微结构及二者的区别。

然后以细胞的结构模式图为核心，根据结构决定功能的特点去学习、掌握细胞的有关结构与功能。

1．结合表1学习掌握细胞膜的结构和功能。

表1（1）构成细胞膜的主要成分是磷脂，另外还有一些蛋白质。

磷脂分子排列成两层，和蛋白质分子一起构成细胞膜的结构。

细胞膜是一层膜结构，在细胞膜的外表有糖被附着，它在细胞生命活动中具有重要的功能。

细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是糖蛋白。

任何细胞膜的化学成分中的磷脂双分子层几乎都是一样的，不同细胞的细胞膜的功能之所以不同，关键取决于细胞膜上的蛋白质分子和上面的糖蛋白的不同。

（2）构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是固定不变的，而是可以流动的，这对于细胞膜完成各项生理活动是非常重要的。

细胞的内吞和外排作用的实现就是通过细胞膜的流动性来完成的。

（3）关于细胞膜的选择透过性，要注意进行的条件。

并不是所有物质分子都可以进入细胞内，有些物质分子可以自由通过（如：H2O、CO2、O2），细胞要选择吸收的离子、小分子也可以通过，大分子物质可以通过内吞作用进出细胞。

小肠绒毛能够从消化道中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，这个事实说明，细胞膜具有选择透过性。

这就是细胞膜的选择透过性问题，细胞需要的物质分子可以通过一定的方式进入细胞内，而不需要的物质分子，不管它的分子有多小，都不能进入细胞。

细胞膜上的蛋白质决定了细胞膜的选择透过性。

某种物质的分子从低浓度的一侧进入高浓度的一侧时消耗能量，这种物质通过细胞膜的方式属于主动运输。

物质出入细胞的方式有四种，即自由扩散、主动运输、内吞作用和外排作用，其中自由扩散是物质分子从高浓度一侧向低浓度一侧扩散，不消耗能量；主动运输既消耗能量又需要载体，与物质分子的浓度无关。

内吞和外排作用也消耗能量。

（4）为什么说主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要意义？主动运输能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。

可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要意义。

（5）植物细胞的细胞膜外面还有一层细胞壁，主要由纤维素和果胶组成，对于植物细胞有支持和保护作用。

2．参考表2学习记忆细胞器的结构和功能。

表2大类来帮助学习。

第一类是由膜结构构成的细胞器，包括线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体和液泡，其中线粒体和叶绿体是由双层膜构成的，其余的由单层膜构成；第二类是由非膜性结构构成的，包括核糖体和中心体。

结合教材中的彩图掌握各细胞器的立体结构，形成空间立体概念。

（2）线粒体是任何动植物细胞进行有氧呼吸的主要场所，供给细胞生命活动所需要的能量。

动物细胞的线粒体数量通常比植物细胞中的线粒体数量多。

叶绿体是植物细胞进行光合作用的场所，但植物细胞生命活动所需要的能量也主要由线粒体提供。

细胞代谢旺盛的部位需要能量多，因此线粒体的分布也多。

如心肌细胞不停地收缩舒张，消耗的能量大，细胞中的线粒体较多；飞翔鸟类比不飞翔鸟类的胸肌细胞消耗能量多，线粒体的数目也较多。

【典型例题精讲】［例1］噬菌体、蓝藻和酵母菌都具有的物质或结构是A．细胞壁B．细胞膜C．线粒体D．核酸【解析】噬菌体是寄生在细菌内的一种病毒，无细胞结构；蓝藻是原核生物，无一般细胞器分化，无线粒体；生物的遗传物质是核酸。

【答案】D［例2］绿色植物细胞中与能量转换直接有关的一组细胞器是A．线粒体和叶绿体B．核糖体和高尔基体C．中心体和内质网D．高尔基体和叶绿体【解析】线粒体是细胞进行有氧呼吸的场所，将有机物氧化分解，能量释放出来，一部分以热能的形式散失，一部分转移到ATP中。

叶绿体是进行光合作用的场所，将光能转化成化学能贮存于ATP中。

【答案】A［例3］（2001年全国理综高考题）细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质的A．功能及所含有机化合物都相同B．功能及所含有机化合物都不同C．功能相同，所含有机化合物不同D．功能不同，所含有机化合物相同【解析】在细胞里有三种“基质”，即细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质。

这三种基质的功能不相同：细胞质基质是新陈代谢的主要场所，为新陈代谢提供物质和一定的环境条件；线粒体基质与有氧呼吸有关；叶绿体基质是光合作用暗反应的场所。

所含的物质有所不同：如，细胞质基质含有与无氧呼吸有关的酶；线粒体基质含有与有氧呼吸有关的酶；叶绿体基质含有与光合作用暗反应有关的酶。

【答案】B［例4］白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象有关的是A．主动运输B．协助扩散C．自由扩散D．细胞膜的流动性【解析】该题主要考查了学生对细胞膜结构和功能的理解与应用。

本题考查的知识点有：①白细胞吞噬病菌的过程；②细胞膜的结构特点；③吞噬过程与膜结构特点的关系。

主动运输、协助扩散、自由扩散是物质通过细胞膜出入细胞的三种主要方式。

这三种方式运载的物质均为细胞要选择吸收的离子、小分子和水分子等，而大分子物质或象绿脓杆菌类是不能通过这三种方式进入细胞的。

而只能通过细胞膜具有一定的流动性来吞入到细胞内。

【答案】D［例5］以下哪一项是主动运输的例子A．氯离子在血细胞和血浆之间运动B．钠在肾小管远端的重吸收C．氧由肺泡进入血液的运动D．肌纤维中氧的运动【解析】该题主要考查了主动运输原理在具体情况下的应用。

主动运输是指物质（主要是小分子、离子）进出细胞膜的方式，其特点是消耗细胞内能量和需要载体协助。

A项叙述的是物质在细胞间隙间的运动，根本不通过细胞膜，也就不存在主动运输的问题，C项物质的运动为自由扩散，D项肌纤维即肌细胞，是物质在细胞内的运动。

【答案】B 【达标训练】一、选择题1．蓝藻细胞与蛔虫细胞中都没有的构造是A．染色体B．核膜C．线粒体D．核糖体【解析】蓝藻是原核生物，除具有D外，没有A、B、C的构造，而蛔虫是真核生物，其细胞是真核细胞，细胞中应有A、B、C、D四种构造，但蛔虫是厌氧型生物，与此相适应的特点是在生命活动的过程中不进行气体交换，细胞内无线粒体。

因此两种生物的共同特点是没有C。

【答案】C2．下列四组生物中，都属于真核生物的一组是A．噬菌体和根霉B．细菌和草履虫C．蓝藻和酵母菌D．衣藻和变形虫【解析】本题考查病毒、原核生物和真核生物常见种类的区别。