1、高中生物必修1细胞的结构与功能及物质的输入与输出高中生物必修1细胞的结构与功能及物质的输入与输出一、考点突破 1. 细胞膜系统的结构和功能 （）2. 主要细胞器的结构和功能 （）3. 细胞核的结构和功能 （）4. 观察线粒体和叶绿体 （）5. 生物膜的结构和功能 （）6. 物质进出细胞的方式 （）7. 通过模拟实验探究膜的透性（）8. 植物细胞的质壁分离和复原（）二、重难点提示1. 细胞器的结构与功能2. 细胞的生物膜系统3. 细胞膜的通透性4. 质壁分离和复原的实验三、特别提示本讲知识在近几年的高考中，以单选题、多选题、实验题、识图题及坐标题等形式出现，涉及的题型较多。本单元的知识点也是每年
2、高考的重点，且会跟其他章节的内容结合在一起，所占分值最多的题型是实验题，即考查有关细胞膜的通透性及质壁分离和复原的实验是重中之重，考查有关的细胞器知识往往会和一些药剂、毒物，紫外线等结合，导致细胞器的结构和功能被破坏和丧失等，这样就能增加题目的迁移度，而不是单纯、直接地考查，万变不离其宗，只要掌握了课本的核心知识，就可以解决问题。复习时要以结构图为基础，以各种细胞结构之间的联系为纽带，将各部分的知识融为一体。专家点拨一、本讲内容框架图二、要点点拨（一）细胞的基本结构1. 动、植物细胞结构的比较 2. 各种细胞器的归纳比较分布植物特有的细胞器叶绿体、液泡动物和低等植物特有的细胞器中心体结构不具膜
3、结构的细胞器核糖体、中心体具单层膜结构的细胞器内质网、液泡、溶酶体、高尔基体具双层膜结构的细胞器线粒体、叶绿体光学显微镜下可见的细胞器线粒体、叶绿体、液泡成分含DNA的细胞器线粒体、叶绿体含RNA的细胞器核糖体、线粒体、叶绿体含色素的细胞器叶绿体、液泡功能能产生水的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体能产生ATP的细胞器线粒体、叶绿体能复制的细胞器线粒体、叶绿体、中心体能合成有机物的细胞器核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网与有丝分裂有关的细胞器核糖体、线粒体、高尔基体、中心体与蛋白质合成、分泌相关的细胞器核糖体、内质网、高尔基体、线粒体能发生碱基互补配对的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体与主动运输
4、有关的细胞器核糖体、线粒体3. 细胞核的结构及相应功能4. 细胞间的信息交流多细胞生物体是一个繁忙而有序的细胞社会，这些有序的生命活动只有依赖于细胞间的信息交流，才能使生物体作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。例如，机体内的各种调节方式都属于细胞间的信息传递，神经调节是神经细胞与神经细胞、神经细胞与肌肉细胞、腺体细胞之间的信息传递，它们大都是通过细胞膜上的受体蛋白等完成的。细胞间信息交流的类型如下：（1）信号传导如图A、B所示细胞的通讯方式为人体内常见的两种不同类型的信号分子及其信号传导方式，C、D表示不同的信号分子对靶细胞作用的方式，一类是细胞表面受体，
5、一类是细胞内受体，这与细胞膜的特性以及信号分子的化学性质有关。 （2）胞间连接与通讯多细胞生物体内，细胞间通过细胞膜进行相互作用，这是胞间通讯的结构基础，如动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构；植物细胞间则借胞间的连丝实现细胞间的物质转运和信息交流。（3）胞间识别胞间识别是指细胞对同种或异种细胞，同源或异源细胞以及自己或异己分子的认识和鉴别，是细胞通过其表面的受体与胞外信号分子发生选择性相互作用，从而引起细胞内一系列生理生化的变化，最终使细胞表现出相应的生物学效应的过程，如器官移植时的免疫排斥反应。5. 细胞器之间的协调配合（1）蛋白质分类比较 种类分泌蛋白胞内蛋白合成场所附着在内质网
6、上的 核糖体游离的核糖体作用场所细胞外细胞内实例消化酶、抗体、部分激素呼吸酶等（2）分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌6. 细胞膜、细胞质和细胞核与代谢的关系（承上启下）I. 细胞膜与代谢的关系（1）为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境；（2）选择性地运输物质，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；（3）提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；（4）为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序地进行。. 细胞质与代谢的关系（1）活细胞中的细胞质不断流动，有利于细胞内的物质运输和细胞器的移动，从而为细胞代谢提供所需物质和有关条件。（2）细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢提供所
7、需的物质和一定的环境条件。（3）各种细胞器都有其独特的结构和功能，在代谢活动中既各司其职，又相互协调，共同完成复杂的生命活动。. 细胞核与代谢的关系（1）细胞核是遗传信息库，是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心。（2）细胞核控制细胞质的代谢活动，细胞质为细胞核提供营养和能量，细胞核和细胞质是相互依存的统一整体。. 细胞只有保持完整性，才能正常完成各项生命活动，其具体生命现象体现为：（1）缺少细胞核的血小板和人体成熟红细胞一般寿命较短，分别为几天和120天左右。（2）人体成熟的精子具有细胞核，但细胞质含量很少，仅能保持生理活性数小时。（3）变形虫核质实验。用玻璃针将变形虫切成两半，有核的一半能继续
8、存活，无核的一半死亡。如果将变形虫的核取出，无核的部分能短期生存，单独的细胞核无法生存。如果在去核变形虫中再植入细胞核，该变形虫将正常生活。（4）细胞中各结构在功能上协调统一，如细胞内能量的储存、释放、转移和利用过程中，各结构在功能上协调配合，可用下图表示： （二）物质的运输方式1. 三种物质出入细胞方式的图例比较2. 判断物质运输方式的方法（1）根据分子大小判断（2）根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。3. 影响物质跨膜运输的因素（1）物质浓度（在一定的浓度范围内） （2）氧气浓度（3）温度4. 胞吞和胞吐物质跨膜运输的三种方式是小分子和离子的运输方式，不包括大分子物质，大
9、分子和颗粒性物质进出细胞是靠胞吞和胞吐作用完成的。 状元典例能力提升类例1 下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是 （）A. 生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定B. 构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇C. 有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行D. 核糖体、内质网、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输一点通：本题考查了真核细胞生物膜的结构特点与生理功能。生物膜的特定功能是由细胞膜膜上的蛋白质（如载体）决定的，这主要是因为蛋白质分子具有特异性，因而A正确；构成细胞的脂质主要是磷脂，另有少量的胆固醇，因而B不正确；有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，能产生ATP，因而C不正确；核糖体为非膜性细胞
10、器，因而D不正确。答案：A例2 下列关于生物膜结构和功能的叙述，正确的是 （）A. 肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体B. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构C. 线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶D. 核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出一点通：考查生物膜的结构和功能。葡萄糖进出肌肉细胞的方式是主动运输，需要细胞膜上的载体和细胞提供能量；细胞间的信息交流并不是都依赖于细胞膜上的受体。细胞间的信息交流方式有多种：信息分子与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；相邻两细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞；相邻两个细胞间形成通道，携带信息的物质通过通道进
11、入另一个细胞。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的反应场所，其上有与有氧呼吸第三阶段有关的多种酶；细胞核核膜上的核孔是大分子物质进出的通道，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。核膜作为生物膜，具有控制物质进出的功能，是不允许大分子物质自由进出的。细胞核中的蛋白质是在细胞质中合成，然后经核孔进入细胞核的，而RNA大多是在细胞核中合成，然后经由核孔进入细胞质而发挥作用的。答案：A例3 下图是科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。你认为该图最能说明（）A. 细胞质控制着细胞的代谢B. 细胞核控制着细胞的代谢C. 细胞质是细胞遗传特性的控制中心D. 细胞核是控制细胞分裂和分化的中心 一点通：根据图解分析有核部分
12、细胞可以继续分裂并最终分化成不同组织细胞，而无核部分则不再分裂分化，说明细胞核是控制细胞分裂和分化的中心。答案：D 综合运用类例1 细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞，并产生相应的反应。细胞间的通讯对于多细胞生物体调节生命活动是必需的。如图是几种细胞通讯的实例。对细胞通讯的下列叙述中，不正确的是（）A. B图中突触在传递信号时，实现了电信号化学信号电信号的转换和传导B. C图中抗体从合成到分泌所经过的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体 C. A图激素作用于受体肝细胞，促使肝细胞合成肝糖原D. 与细胞通讯有关，能识别信息的物质是位于细胞膜内侧的糖蛋白一点通：A图中胰岛B细胞产生
13、胰岛素作用于肝细胞后，促使肝细胞合成肝糖原，降低血糖浓度；B图中突触部位首先接受轴突传来的电信号，产生递质作用于突触后膜，使下一个神经元产生兴奋或抑制，递质为化学物质，神经元上的兴奋是以电信号的形式传递的，即实现了电信号化学信号电信号的转换和传导；C图中抗体为分泌蛋白，其合成到分泌经过的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体；与细胞通讯有关、能识别信息的糖蛋白位于细胞膜外侧。 答案：D 例2 下图为物质出入细胞膜的示意图。请据图回答：（1）代表水进入细胞内的过程是编号 。葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 。（2）细胞膜上具有识别作用的结构是由图中的 （填标号）参与组成的。 （3）若此细胞
14、为癌细胞的细胞膜，则膜上含量变化较大的是（填标号） 。（4）在ae五种过程中，代表被动运输的是 。（5）构成细胞膜的成分中，与细胞膜功能复杂程度成正比关系的是 。（6）如果此为神经细胞膜，则当其由动作电位恢复为静息电位时，的流动过程是编号 。一点通：在识别细胞膜时，首先判断有糖蛋白（糖被）的一侧为细胞膜的外侧。然后扣住三个要素分析：一是顺浓度梯度还是逆浓度梯度，二是是否需要载体协助；三是是否消耗能量。从图示中看出b、c、d是顺浓度梯度的运输，因此是被动运输，其中d有载体协助，因此判断为协助扩散；而b和c中，c是经过水通道蛋白顺浓度梯度的运输；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的是a，是逆浓度梯度需要
15、载体并消耗能量的主动运输。癌细胞膜上糖蛋白减少。神经元产生兴奋时内流，恢复静息电流时再外流，需要载体和能量。答案：（1）c a （2）D （3）D （4）b、c、d（5）A （6）e思维拓展类例1 外界空气中的O2进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是（）A. 5层 B. 10层 C. 11层 D. 12层一点通：组织细胞与外界环境进行气体交换的整个过程（如图甲所示）是通过内环境而间接进行的，整个过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸3个环节。经过外呼吸实现了血液和外界环境之间的气体交换；O2在血液中以氧合血红蛋白的形式进行运输；经过内呼吸实现骨骼肌与内环境之间的气体交换及O2
16、最后参与有氧呼吸而被骨骼肌细胞所利用。外呼吸可用图乙表示，内呼吸可用图丙表示。从图乙可知，在肺通气和肺泡内的气体交换过程中，O2要穿过肺泡壁（一层上皮细胞）、毛细血管壁（一层上皮细胞）及红细胞膜（共计5层生物膜），才能与血红蛋白结合；从图丙可知，经过组织里的气体交换，O2进入骨骼肌细胞要穿过红细胞膜、毛细血管壁（一层上皮细胞）和一层骨骼肌细胞膜（共计4层生物膜），再加上O2最终要进入线粒体参与有氧呼吸，而线粒体是具有双层膜的细胞器，故共计6层膜。由此可见，外界空气中的O2进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是11层。答案：C例2 将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的溶液中，一段时间后用显
17、微镜观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞（）是死细胞大量吸水是根尖分生区细胞大量失水质壁分离后又自动复原A. B. C. D. 一点通：如果是死细胞，则不可能发生质壁分离；也可能是观察该细胞时质壁分离后又已自动复原了；根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离。 答案：B状元笔记一、细胞器之间的分工二、关于细胞膜需注意以下几点1. 各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。2. 糖蛋白（也叫糖被）有保护和润滑作用，并与细胞识别作用有密切关系。3. 正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，可以此作为细胞是否癌变的指标之一。4.
18、 细胞膜的组成元素有C、H、O、N、P。5. 能否通过细胞膜，并不取决于分子的大小，而取决于细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小，但细胞能吸收葡萄糖而不能吸收木糖。三、选择哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的材料，原因有二：（1）动物细胞外面没有细胞壁，制备细胞膜相对比较容易。避免了分离细胞壁与细胞膜的麻烦。没有细胞壁的保护、支持，动物细胞易吸水涨破，使细胞内容物流出，即可得到细胞膜。（2）哺乳动物的成熟红细胞具有以下优点：细胞内无细胞核和各种具有膜的细胞器，避免了细胞膜与细胞器膜的分离所带来的麻烦，经过离心就可得到较纯净的细胞膜。红细胞的数量多，材料易得。四、质壁分离和复原的应用1
19、. 判断细胞死活2. 测定细胞液浓度3. 比较不同植物细胞的细胞液浓度4. 比较未知浓度溶液的浓度大小5. 验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小6. 鉴别不同种类的溶液五、物质的输入和输出高频疑点一、学会判断物质需穿过膜的层数问题：与物质穿膜有关的一类试题在近年的高考中时有出现，此类问题涉及的知识面较广，有些试题的难度较大，运用“简图法”可有效解决这类问题（如思维拓展类例1）。另外需注意：1. 转录的产物RNA和在核糖体上合成但到细胞核内发挥作用的蛋白质，一般都是大分子物质。因为通过核孔进出细胞核，不经核膜，故通过0层膜。也不是通过胞吞、胞吐。2. Na、K等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也
20、可通过协助扩散或离子通道进出细胞。二、蓝藻属于原核生物（能进行光合作用和有氧呼吸，但没有叶绿体和线粒体）进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要在内陷的细胞膜上进行;进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。三、病毒、原核细胞与真核细胞在物质组成和结构上的区别病毒无细胞结构，不能独立进行新陈代谢，病毒的代谢过程即病毒的复制式繁殖过程必须依赖于寄主的活细胞，病毒由蛋白质和核酸组成；原核细胞和真核细胞都有细胞结构，但在结构上也有一定的区别：原核细胞无核膜、核仁、染色体，遗传物质DNA裸露存在于拟核部位，唯一细胞器是核糖体；而真核细胞结构复杂，有核膜、核仁、多种细胞器，遗传物质DNA在细胞核中以染色体形式存在，在细胞质中以裸露的DNA分子形式存在。
