细胞质和细胞核知识讲解

细胞的结构：细胞质和细胞核

【学习目标】

1、理解几种细胞器的结构和功能

2、理解细胞器之间的协调配合，共同完成生命活动

3、理解细胞核的功能，明确细胞核在控制细胞代谢和遗传中的作用。

4、重点：几种重要细胞器的结构和功能、细胞膜系统、细胞核的结构和功能

5、难点：细胞器之间的协调配合、观察叶绿体和线粒体。

【要点梳理】

要点一、细胞质的结构和功能

1、细胞质（细胞质基质+细胞器）

（1）细胞质基质

状态：透明、黏稠、流动的液体

物质：水、无机盐、糖类、氨基酸等

作用：活细胞新陈代谢的主要场所

（2）细胞器：分离细胞中各结构的方法——差速离心法

2、细胞器：线粒体和叶绿体

（1）植物叶片内叶绿体分布不均匀，栅栏组织中含有的叶绿体多，便于接受光照，进行光合作用

（2）线粒体在不同细胞中的数量是不同的，代谢旺盛的细胞，线粒体数量较多。

3、其他几种细胞器

（1）内质网的结构和功能

内质网是由一层膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为两类，即粗面内质网和光面内质网。粗面内质网多呈大的扁平膜泡，排列整齐。它是核糖体和内质网共同组成的复合结构，普遍存在于细胞中，特别是合成分泌蛋白的细胞。在结构上，粗面内质网与细胞核的外层膜相连。无核糖体附着的内质网称为光面内质网，通常为小的管状和小的泡状，广泛存在于各种类型的细胞中。光面内质网是脂质合成的重要场所。内质网可通过出芽方式，将合成的蛋白质或脂质转运到高尔基体。（2）高尔基体的结构和功能

高尔基体是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。在电镜下观察到，高尔基体是由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，构成了高尔基体的立体结构。扁平膜囊多呈弓形，也有的呈半球形，均由光滑的膜围绕而成。在扁平膜囊外还包括一些小的膜泡。整个高尔基体结构分为形成面和成熟面，来自内质网的蛋白质和脂质从形成面逐渐向成熟面转运。

高尔基体与细胞的分泌功能有关，能够收集和排出内质网所合成的物质，它也是聚集某些酶原的场所，参与糖蛋白和黏多糖的合成。高尔基体还与溶酶体的形成有关，并参与细胞的胞吞和胞吐作用。

（3）核糖体的结构和功能

核糖体是一种颗粒状的结构，没有被膜包裹，在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜表面，成为附着核糖体。在原核细胞的细胞膜内侧也常有附着核糖体。还有些核糖体不附着在膜上，而呈游离状态，分布在细胞质基质内，称为游离核糖体。

（4）中心体的结构和功能

在所有动物细胞中，中心体是主要微管组织中心，它的主要结构是一对互相垂直的中心粒加上周围呈透明状的基质，与动物细胞的有丝分裂有关。

（5）液泡的结构和功能

在成熟的细胞中，往往只有一个大的中央液泡，它可达细胞体积的90%。液泡是由一层单位膜包围的细胞器，这层膜叫液泡膜，它使液泡的内含物与细胞质分隔开。液泡有贮存营养物质的作用、还有维持细胞膨压的作用。（6）溶酶体的结构和功能

溶酶体的主要功能是消化作用，其消化底物的来源有三种途径：一是自体吞噬，吞噬的是细胞内原有物质；二是吞噬体吞噬的有害物质；三是内吞作用吞入的营养物质。溶酶体除了具有吞噬消化作用外，还具有自溶作用，即某些即将老死的细胞靠溶酶体破裂释放出各种水解酶将自身消化。

4、几种细胞器结构和功能的比较

要点二、细胞器之间的协调配合

1、以分泌蛋白的合成和运输为例

在分泌蛋白的合成和运输过程中，核糖体是合成蛋白质的场所，内质网对蛋白质进行初步的加工，高尔基体对蛋白质进行进一步的加工、分类和包装等。

2、分泌蛋白和细胞内蛋白的比较

要点三、细胞核的结构和功能

1、细胞核的功能实验探究

①实验1缺乏对照实验，若增加“将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中”的实验步骤，将增强结论的说服力。实验二、三、四遵循了对照原则。

②伞藻移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对伞藻嫁接实验的补存，进一步验证细胞核的功能。 2、细胞核的功能：

（1）细胞核是遗传信息库。细胞核是遗传物质（DNA ）储存和复制的主要场所，DNA 携带遗传信息，并通过复制由亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。

（2）是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核通过控制酶和蛋白质的合成，进而控制细胞代谢和生物性状。 要点诠释：

①无核的真核细胞，既不能生长也不分裂，如：人体成熟的红细胞。

②细胞核与细胞质是互相依存的，单独的核和无核的细胞质存活时间都很短。 3、细胞核的结构 （1）核膜和核孔 （2）核仁

（3）染色质：由DNA 和蛋白质组成，DNA 是遗传信息的载体。染色质和染色体是同一种物质在不同时期的两种存在状态。

4、细胞是一个统一的整体

（1）从结构上看：①细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通；②核膜与内质网膜、细胞膜等相互连接构成细胞完整的“生物膜系统”。

（2）从功能上看：细胞各部分结构和功能虽不相同，但它们是相互联系、分工合作、协调一致地共同完成各项生命活动。

（3）从调控上看：细胞核是遗传物质贮存和复制的场所，是细胞遗传性和代谢活动的控制中心。因此细胞的整个生命活动主要是由DNA 调控和决定的，使细胞形成一个整体调控系统。 要点四、 细胞膜的生物膜系统 1、定义：

生物膜系统是指细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构、功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。 2、特点：

（1）这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同。

（2）细胞的这些生物膜在结构上互相联系，使细胞成为一个统一的

序号 实验内容 实验方法

实验结果 实验结论

1

两种美西螈细胞核移植 将黑色美西螈细胞核，移植到白色美西螈去核卵细胞中

发育成的美西螈都是黑色的

美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的

2

横缢蝾螈受精卵

用头发横缢蝾螈的受精卵，一半有核，一半无核 有核的一半能分裂、分化，无核的则不能 蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的 3

将变形虫切成两半

切成的一半有核，一半无核

有核部分能生长、分裂、再生，具有应激性，无核部分只能消化食物

变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的

4

伞藻嫁接与核移植

将两种伞藻的帽、柄、假根分开后，相互嫁接与核移植

“帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致

伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的

整体。内质网膜外连细胞膜，内连核膜，有时还与线粒体膜直接相连。并且细胞膜、内质网膜、高尔基体膜三者之间可以通过囊泡相互转变。

（3）生物膜在功能上也相互联系的。如分泌蛋白的合成和分泌，在核糖体内合成后，依次经过内质网、高尔基体、细胞膜分泌到细胞外。

【典型例题】

类型一：细胞器的结构和功能

例1、小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出如下结论，不正确的是（） A．叶绿体和线粒体都有双层膜B．核糖体附着在高尔基体上

C．内质网膜与核膜相连 D．液泡是最大的细胞器

【答案】B

【解析】题中“亚显微结构”，即电子显微镜下可见的结构。B项错，核糖体附着在内质网上而非高尔基体上。属于识记内容。

【总结升华】本题考查真核细胞的亚显微结构。

【举一反三】：

【变式一】

番茄的根尖分生区细胞中，能量转换器是（）

A.线粒体

B.叶绿体

C.质体

D.叶绿体和线粒体

【答案】A

【解析】叶绿体是光合作用的细胞器，能将光能转变成化学能，储存在有机物中。线粒体是细胞进行有氧呼吸的重要场所，能将有机物中稳定的化学能转变成ATP中活跃的化学能。ATP水解释放出其中的能量，供生命活动利用。因此，线粒体和叶绿体都属于能量转换器，但根尖分生区细胞中不具有叶绿体。质体包括白色体、有色体和叶绿体，其中只有叶绿体是能量转换器。

【变式二】

线粒体和叶绿体是生物细胞内重要的细胞器，下列关于线粒体和叶绿体结构与功能相联系的叙述，正确的有（）

A．从结构上看，二者都有双层膜，基粒和基质

B．从功能上看，二者都与细胞的能量代谢有关

C．从所含物质上看，二者都含有少量DNA

D．从功能上看，二者具有相同的功能

【答案】A、B、C

【解析】叶绿体和线粒体都由双层膜构成，内有基粒和基质。叶绿体是光合作用(储存能量)的场所，线粒体是细胞内有氧呼吸(释放能量)的主要场所，所以，它们都跟生物的能量代谢有关。叶绿体和线粒体中都含有能量和DNA，在遗传上有一定的独立性。光合作用和有氧呼吸是不同的代谢方式，所以叶绿体和线粒体的功能是不相同的。

【变式三】

在下列结构中，含高尔基体和内质网较多的细胞是（）

A．神经细胞 B．汗腺细胞 C．肌细胞 D．胰腺外分泌细胞

【答案】D

【解析】凡是合成代谢旺盛的细胞中，内质网就比较发达。高尔基体是细胞分泌物最后加工和包装的场所，所以在具有分泌功能的细胞中比较发达。本题供选答案中：神经细胞的代谢比较稳定，其内蛋白质的自我更新的速度较慢，一般没有分泌功能，故高尔基体和内质网是欠发达的；汗腺细胞虽有分泌功能，但分泌物中主要是水、无机盐和一些代谢废物如尿素等，无蛋白质及其他对人体有用的物质，所以汗腺的合成代谢是缓慢的，又因其分泌物中没有生物大分子物质或高分子物质，其分泌过程并不需要高尔基体帮助，所以高尔基体也是不发达的；肌细胞一般无分泌功能，蛋白质的更新速度也较慢，所以这两个细胞器也并不发达；胰腺外分泌细胞的主要功能是分泌胰液，在胰液中含有大量的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和麦芽糖酶等，这些酶的分泌必须要经过高尔基体的包装才能安全地分泌到细胞外，而且胰腺外分泌细胞的合成代谢也较旺盛，内质网相对就较发达，所以高

尔基体和内质网这两种细胞器在胰腺外分泌细胞中较发达。

【答案】D

类型二：细胞核的结构和功能

例2、蝾螈受精卵横缢实验、伞藻核移植实验不能说明（）。

A. 细胞分裂与细胞核有关

B. 伞帽的形状与细胞核有关

C. 伞帽的形状与细胞有关

D. 细胞核控制着细胞的代谢和遗传

【答案】C

【解析】细胞核控制着细胞的代谢和遗传。在以上两个实验中，实验结构都蝾螈受精卵的分裂和伞藻伞帽的形状都是由细胞核控制的。

【总结升华】本题考查的是细胞核的功能。即细胞核控制着细胞的代谢和遗传。

【举一反三】：

【变式一】以下关于细胞核的叙述，正确的是（）。

A. 核膜为双层膜，外膜的外表面附着很多核糖体

B. 不同的细胞内，核仁的大小和数量都是一定的

C. 细胞核内的液体叫做细胞液

D. 核孔是包括 DNA 在内的高分子物质任意通过的通道

【答案】A

【解析】在不不的细胞内，核仁的大小和数量是不同的。经研究发现，在蛋白质合成旺盛的细胞（如植物的分生组织细胞和肿瘤细胞等）中核仁数目较多，体积较大；而在一些蛋白质合成不活跃的细胞（如精细胞、肌细胞等）中，核仁很小或根本没有（因为核仁与核糖体形成有关）。细胞核内的核孔虽是某些大分子的运输通道但并不是任意通过的通道，并且细胞核内的 DNA 分子一般只在核内储存或复制，并不进入细胞质。核膜由双层膜构成，外膜的外表面附着有许多核糖体，是正确的。这一点仅从课本的插图中也可以看的很清楚。

【变式二】

人成熟的红细胞和精子的寿命都很短，这一事实体现了（）

A. 环境因素的影响

B. 功能对寿命的影响

C. 遗传因素的影响

D. 核、质的相互依存关系【答案】 D

【解析】此题考查细胞结构与功能的关系。细胞是一个统一的整体，细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生理功能。人成熟的红细胞没有细胞核，人的精子几乎没有细胞质，其寿命都是较短的，细胞都不能正常的完成各项生命活动。但为了方便同学们学习，教材把细胞知识分成了许多部分，如将细胞分为细胞膜、细胞质和细胞核来研究。在学习过程中，要运用局部与整体相统一的观点来分析和解决生物问题。

类型三：生物膜系统

例3、下列有关生物膜结构和功能的描述，不正确的是（）

A．植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性

B．合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达

C．分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成

D．生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新

【答案】B

【解析】植物原生质体的融合依赖于细胞膜的一定的流动性；分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成；内质网与蛋白质、脂质、糖类的合成有关，因此合成固醇类激素的细胞内质网也发达。因此B错。

【总结升华】本题考查了生物膜的结构和功能。

【举一反三】：

【变式一】

内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（）

A．扩展细胞内膜，有利于酶的附着 B．提供细胞内物质运输的通道

C．提供核糖体附着的支架 D．参与细胞内某些代谢反应

【答案】B

【解析】内质网的功能是多方面的，它既与蛋白质、脂质和糖类的合成、加工、包装和运输有关，又与脂质、胆固醇代谢等有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要功能之一，即提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是通过这些膜构成的管道由内质网运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。所给的功能均为内质网的功能，但题中所给的信息为内质网与核膜、细胞膜相连。若没有分析题干中给出的信息(内质网膜与核膜、细胞膜相连)，就容易错选为其它选项。