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第 3 章 细胞的结构
一 、细胞由质膜包裹
1 . 质膜 (也称细胞膜) 主要由磷脂和蛋白质组成
质膜通常也称细胞膜，其厚度仅为 7~10 nm。如果将 8000 层质膜叠在一起，才相 当于一张纸的厚度。不同生物细胞虽然有差异，但其共同特点是质膜主要由磷脂和蛋 白质分子组成。细胞质膜中还有一定量的固醇和糖类。高等动物细胞质膜中胆固醇（主 要调节细胞膜的流动性功能）含量相对较高，植物细胞和真菌细胞质膜则含有各自特
殊的固醇化合物。
细胞膜的结构组成：
（1）基本骨架：磷脂 双分子层。磷脂分子亲水性头部朝向细胞内外两侧，疏水性
尾部相对，在磷脂双分子层内部形成一层疏水的屏障。
（2）质膜上的蛋白质称为膜蛋白 ，有的覆盖在膜表面，有的镶嵌或贯穿在磷脂双
分子层中。细胞的功能与膜蛋白种类和含量有关，有些细胞的膜蛋白仅占膜成分的
25%，有些则高达 75%。（蛋白质种类数量越多，质膜功能就越强大）
（3）质膜中还有少量的糖 ，约 93%与膜蛋白相连，形成糖蛋白（识别作用）；约 7%与膜脂相连，组成糖脂。功能：识别外界信息。 （区别细胞膜内外，有糖蛋白是外
侧）
2. 质膜参与细胞的物质交换和信息交流 (质膜的功能)
1.质膜的结构特性 ：（一定的）流动性（或半流动性）
2.细胞膜的功能特性 ：选择透过性（主要与蛋白质的种类和数量有关）
3.质膜的功能：
（1）细胞与生活环境分开，使细胞内部形成相对稳定的环境；
（2）组持细胞内部稳定、信息交流、控制物质运输；
（3）信息交流常见的类型；
神经细胞通过分泌神经递质作用于靶细胞、内分泌细胞则通过分泌激素作用于靶
细胞；
（4）受体 的膜蛋白可用于接变神经递质，激素等特定信号分子；
（5）糖脂和糖蛋白上的糖均分布在质膜外侧，具有保护质膜和识别外界信息等功
能。
补充： 关于受体
1.并非所有细胞间的信息交流都依赖于细胞膜上的受体蛋白， 如通过胞间连丝进行信息交
流。
2.受体的化学本质可能为“糖蛋白”,也可能为“糖脂”。
3.受体多位于细胞膜的表面，激素与其结合后，能引起靶细胞的相应变化。
4.注意有些特殊激素(如性激素)的受体位于细胞内。
2. 1 膜蛋白流动性的实验证据
1970 年，科学家用红、绿两种荧光抗体分别标记人类细胞和小鼠细胞的膜蛋白 后，再让两种细胞融合。刚融合的细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光。放置 1 h
后，发现两种荧光抗体均匀分布。这一实验表明 有一些膜蛋白在质膜中可以横向运动。
补充： 辨别五种膜蛋白
受体蛋白 ：信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白(属于糖蛋白)
载体蛋白 ：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)
通道蛋白 ：通过打开或关闭通道(改变蛋白质构象)控制物质通过，如水通道蛋白；
神经冲动传导时，Na+ 、K+通道蛋白等
“酶 ”蛋白 ：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜
上还可存在 ATP 水解酶
识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对
抗原的特异性识别等)
二 ．细胞各部分结构既分工又合作
1 . 细胞内具有多种相对独立的结构
补充：细胞质 ：细胞器 和 细胞质基质（细胞溶胶）
细胞质基质：包含水、无机盐、脂质、糖类、核苷酸、多种酶等。透明的胶状物质， 处于不断流动的状态。是活细胞的新陈代谢场所，为新陈代谢的进行提供物质和环境
条件。
1.细胞器：在细胞质基质中分布着许多相对独立、具有特定功能的结构
2.分离细胞器的常用方法：差速离心法。
根据细胞不同组分的密度差异，用超速离心机可以将其分离。组分越大、密度越高，
受到的离心力越大，越容易沉淀到底部；而较小、密度较低的组分仍保留在上层。
3. 亚显微结构：
动物细胞结构示意图： 植物细胞结构示意图：
细胞结构 图示 功能
溶酶体 1 层膜细胞器，主要存在于动物细胞中 由膜围成的小球体，含有多种水解酶 （和溶菌酶 （分泌蛋 白）），可消化进入细胞内的异物及衰老无用的细胞器碎片。 （溶酶体的膜在结构上比较特殊，如经过修饰等，因而不 会被溶酶体内的水解酶水解，溶酶体来与高尔基体，植物没有 溶酶体）
内质网（内 连细胞核的 核膜） 1 层膜细胞器，主要分布在真核细胞中 由彼此相通的网状膜系统组成，将细胞分成许多小空间， 并与蛋白质的加工、运输以及脂质代谢有关。 光面：参与脂质（胆固醇、磷脂、脂肪合成场所） 代谢（合 成某种脂质，分解某种脂质） 粗面：对蛋白质进行加工运输（核糖体产生的多肽链直接送 到内质网里面。进行蛋白质的初加工（初步的盘区折叠））
高尔基体 由数层扁平囊和泡状结构组成，常与内质网密切联系，起 储存、加工和转运物质 的作用。 （蛋白质合成的第三步） 植物细胞：参与细胞壁的形成 动植物细胞：对（内质网来的） 蛋白质进行再加工、运输和 分泌。
中心体 0 层膜结构 由 2 个中心粒互相垂直排列而成。 与细胞有丝分裂 （纺锤体和中心体的形成有关） 和染色体 分离密切相关存在于动物细胞和低等植物细胞（苔藓、藻 类（没有根茎叶分化的植物））中。
线粒体 （含有少量 DNA 和 RNA 的细胞器） 2 层膜结构 外膜光滑， 内膜 （功能复杂（膜蛋白数量多，种类越多， 膜的功能就越复杂） 向内折叠形成峭 嵴：增大与有氧呼吸有关酶的附着面积（膜上可以进行更 多的化学反应） 线粒体基质：有 DNA、RNA 和核糖体 （合成蛋白质，线粒体 自己可以合成（一部分）蛋白质，还需要细胞核来帮助合成另 一部分） 是细胞有氧呼吸的主要场所，为生命活动提供能量。
叶绿体（含 有少量 DNA 和 RNA 的细 胞器） 2 层膜结构， 内有基粒（由类囊体（类囊体薄膜上有光合色素， 进行光合作用） 堆叠而成） 基粒：增大色素与光的接触面织、增大与光合作用有关酶 的接触面积。 还有基质： DNA、RNA 和核糖体（合成蛋白质） 是进行光合作用的场所
核糖体（含 有 RNA 的细 胞器） 大亚 基和小亚基 结构在一起 0 层膜结构 由 RNA 和蛋白质构成的微小颗粒， 合成蛋白质的场所。 游离在细胞质基质中：合成胞内蛋白（胞内发挥作用）， 如 ATP 合成酶、 DNA 聚合酶、 RNA 聚合酶等 附着在内质网上：合成 胞外蛋白（分泌蛋白） ，如抗体、胰 岛素等。
细胞壁（细 胞结构，不 属于细胞器） 相对比动物细胞，是植物细胞所特有的结构 成分：植物细胞壁的主要成分： 纤维素和果胶等物质组成； 细菌细胞壁： 肽聚糖，而真菌细胞壁： 几丁质。 （溶菌酶可以 水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，对真 菌基本没作用。） 作用：维持细胞的形状，保护细胞内部结构有重要作用。 特性：细胞壁伸缩性特别小
细胞核（细 胞结构，不 属于细胞器） 细胞的代谢调控中心 储存遗传信息的场所 细胞生长、发育、分裂增殖的调控中心
液泡（光学 显微下） 1 层膜 存在于成熟的 （不成熟液泡：小而分散的液泡） 植物组胞中 （植物的“溶酶体”就是液泡） 是“质壁分离”实验中必要条件 内含“细胞液 ”（水、无机盐、色素（花青素）、糖类、蛋白 质）（充盈起来保持细胞形态）
(1)、内质网呈网状排列在细胞内，是蛋白质和脂质合成、加工的场所，类似“生
产车间 ”。
(2)、高尔基体由多个扁平的膜囊堆叠在一起组成，多种蛋白质在此加工、分类和
包装，类似“加工包装车间 ”
(3)、溶酶体是由单层膜构成的囊泡， 内含多种水解酶，可进行细胞内的消化作用。
组成内膜系统的细胞器，在功能上相互联系，
在结构上可以相互转化。
结构：分布有由 蛋白质纤维(微管（蛋
白）、微丝（蛋白）等)构成的网络状框架
结构。
作用：
①支撑细胞的形态；
②维持细胞内各部分的空间格局；
③在细胞内的物质运输中起重要作用。
1 . 1 观察叶绿体核细胞质流动
1.实验原理： 叶绿体会随着细胞质的流动而运动，观察细胞质的流动可以用叶绿体
的运动作为标志。
2.实验步骤：
（1）将黑藻置于盛有水的烧杯中，放在较强的光照下培养 15~20min，或者放在 25℃
的温水中（温度会影响胞质环流，25℃下，细胞代谢旺盛，胞质环流明显，更便于显
微镜下的观察） ，备用。
（2）用镊子摘取新鲜的黑藻嫩叶。
（3）把叶片放在滴有一滴水的载玻片上，盖上盖玻片，制成临时装片。
（4）先用低倍镜找到叶片细胞中的叶绿体，然后用高倍镜观察叶绿体的形态和分布，
以及是否在运动。以叶绿体的运动作为标志，判断细胞质的流动方向。
（5）绘出所观察到的黑藻叶片细胞形态结构图，并标示出细胞质的流动方向。
补充： 利用比较法辨析细胞的种类或结构
判断内容 判断方法
显微结构和亚显 微结构 ①显微结构：细胞壁、细胞核、染色体、液泡、叶绿体、线粒体等； ②亚显微结构：叶绿体的具体结构、线粒体的具体结构、细胞膜、内质网、 高尔基体、核膜、核糖体、细胞骨架等
原核细胞和真核 细胞 ①有无核膜(主要方法)； ②有无多种细胞器；
③有无染色体
植物细胞和动物 细胞 ①有无细胞壁(主要方法)； ②有无中央大液泡； ③有无叶绿体 (注：植物细胞一定有细胞壁，但不一定有中央大液泡和叶绿体)
补充： 关于细胞器的特点
（1）植物细胞特有的结构是细胞壁、叶绿体和大液泡
（2）动物细胞有中心体，而高等植物细胞没有中心体。
（3） 内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体等构成，将细胞质分隔成许多功能化区
域， 同时也为多种酶提供附着位点，使各种代谢反应能够有序地进行。
（4）没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含叶绿体。
（5）没有大液泡的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
（6）有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如低等植物细胞也含有中心体。
（7）同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，如洋葱根尖细胞无叶绿体。
（8）同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同，如哺乳动物红细胞随
着不断成熟，细胞器逐渐消失。
（9）能进行光合作用的生物不一定有叶绿体，但高等植物细胞的光合作用一定在叶
绿体中进行。
2. 遗传信息主要储存在细胞核中
细胞核通常为球形，直径为一微米到几百微米不等。典型的细胞核的体积为细胞
体积的 5%～10%，但在某些情况下，其体积会占到细胞体积的 80%。一个真核细胞一般
只有一个细胞核。细胞核内有 染色质 、核仁 和 核基质 等结构。
1.结构
（1）核膜（双层膜、小分子物质进出细胞核的通道）
（2）核仁（核糖体的形成相关）在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
（3）核孔 的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：代谢旺盛、蛋白质合成量大的细 胞中，核孔数量多，核仁较大。 (①核孔是某些大分子物质（蛋白质、RNA 等）出入细 胞核的通道， 小分子物质是经过核膜出入细胞核的。②核孔 具有选择性 ，如： 允许某 些 RNA 和蛋白质通过，而 DNA 不能通过。③特殊的运输方式（具体要根据题目，一般
是 主动运输 ））
（4）细胞核中的遗传物质分布于染色质（或者染色体的形式）上。
(
蛋白质
)①组成 {DNA
②特点：容易被苏木精、洋红等 碱性染料染 成深色。
③ 与染色体的关系 ：染色质经过高度螺旋形成粗短的染色体，
同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
（5）除此之外还有核基质
2．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（是控制中心而不是细胞代谢中心，细胞代谢场所：
细胞质基质）。细胞的遗传信息主要储存在细胞核中。从蛋白质
合成过程可以知道，mRNA（信使 RNA）携带来自 DNA 的遗传信息从
细胞核进入细胞质，在核糖体上指导合成相应的 蛋白质。
3．细胞有些特殊的细胞含有多个细胞核；骨骼肌细胞含有几十甚至几百个细胞核；
哺乳动物成熟红细胞 、植物的筛管细胞 则没有细胞核。
3. 细胞生命活动由各种结构合作完成
1．分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到 细胞外 起作用的一类蛋白质，如消化酶、抗
体和一部分激素等。
胰腺细胞合成和分泌消化酶的过程就是一个典型案例。消化酶是一类可水解蛋白
质等物质的酶，可由胰腺细胞合成，分泌到消化道中发挥作用。
2．分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌过程(如下图所示)
(1)研究方法： 同位素标记法（注射放射性同位素 3H 标记）。
科学家在豚鼠胰腺泡细胞中注射被放射性同位素 3 H 标记的氨基酸
①3min 后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中；
②17 min 后， 出现在高尔基体中；
③117min 后， 出现在靠近细胞质膜内侧的囊泡中，其中部分出现在释放到细胞外的
分泌物中。
(2)过程： 内质网上的核糖体 以氨基酸为原料
↓mRNA 指导下合成 肽链（由两个氨基
酸脱水缩合而成的）
内质网 ：鼓起、出芽形成囊泡，
包裹着要运输的蛋白质。
↓加工成较为成熟的蛋白质
高尔基体：囊泡与高尔基体膜融合，成为
高尔基体得一部分
↓进一步修饰后（形成成熟的蛋白质）
细胞质膜 ：与质膜融合
↓将蛋白质分泌到
细胞外
(3)提供能量的细胞器：线粒体
胞外蛋白质：分泌蛋白的路径，例如溶酶体里的水解酶蛋白。
胞内蛋白质：游离的核糖体合成，在细胞质基质里面盘区折叠，去到线粒体、叶
绿体、细胞核、留在细胞质基质发挥作用。
补充： 分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示
图甲表示分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化；图乙表示放射性颗粒在不同结构出 现的先后顺序；图丙表示不同细胞器中放射性强度的变化。据图分析，图甲中 A、B、C 三条 曲线所指代的膜结构分别是内质网膜、细胞膜、高尔基体膜；图乙中 1、2 所指代的细胞器
是内质网、高尔基体；图丙中 a、b、c 所代表的细胞器分别为核糖体、内质网、高尔基体。
补充： 与分泌蛋白合成、 运输、 分泌 "有关的细胞器 " "有关的结构 " 和 "有关的膜结构 "
1.四类常见的分泌蛋白
①消化腺(如唾液腺、胃腺、肠腺等)细胞合成并分泌的消化酶。
②辅助性 T 细胞合成并分泌的细胞因子。
③浆细胞合成并分泌的抗体。
④下丘脑、垂体、胸腺、胰岛等合成的相关激素，如生长激素、胰岛素等。
2.常见的胞内蛋白：呼吸酶、血红蛋白等。
补充： 三个角度理解生物膜系统结构和功能的统一性
膜蛋白、膜脂分子的运动决定膜具有流动性：变形虫运动；细胞膜融合；胞吞、胞吐；神
经递质释放；质壁分离与复原。
糖蛋白、糖脂决定信息交流：激素调控、神经递质释放(体液运输)；精卵结合、细胞毒性
T 细胞识别靶细胞(接触)
膜蛋白的多样性决定功能多样性：运输物质(选择透过性)；催化；识别；能量转换
补充： 分泌蛋白易错点
(1)误认为溶酶体酶和普通胞内蛋白的合成方式相同，实际上溶酶体酶也需经过内质网、
高尔基体的加工运输。
(2)误认为囊泡也属于细胞器，囊泡属于细胞结构，但不属于细胞器。

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