【知识清单】专题03 细胞的结构与功能（期末知识清单）高一生物上学期人教版

专题03 细胞的结构与功能 本章内容导览 1.思维导图 2.考点清单（3大考点） 3.素养提升清单（8个易错清单、1个妙招清单） 【考点01】细胞膜的结构与功能★★☆☆☆ 一、 细胞膜的成分 1.细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成，不同细胞的细胞膜成分比例略有差异。 ①脂质（约占 50%） 主要是磷脂，构成细胞膜的基本支架。磷脂分子具有 “头部亲水、尾部疏水” 的特性，会自发形成磷脂双分子层。 少量胆固醇（动物细胞特有）：调节细胞膜的流动性，维持膜的稳定性。 ②蛋白质（约占 40%） 是细胞膜功能的主要承担者，蛋白质的种类和数量越多，细胞膜功能越复杂。 分类（按在膜上的位置）： 镶在磷脂双分子层表面的蛋白质：与细胞识别、信号接收有关。 部分或全部嵌入磷脂双分子层中的蛋白质：多为载体蛋白、通道蛋白。 贯穿整个磷脂双分子层的蛋白质：如载体蛋白、受体蛋白、离子通道。 ③糖类（约占 2% - 10%） 只分布在细胞膜的外侧，与蛋白质结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂。 功能：参与细胞识别、免疫反应、信息交流等。 二、 细胞膜的结构模型 —— 流动镶嵌模型 1.提出者：辛格和尼科尔森 2.核心内容 ①基本支架：磷脂双分子层，具有流动性（磷脂分子可以侧向自由移动）。 ②蛋白质分布：蛋白质分子镶嵌、贯穿或覆盖在磷脂双分子层表面，大多数蛋白质分子也可以运动。 ③结构特点：细胞膜具有一定的流动性（原因：磷脂分子和大多数蛋白质分子可运动）。 ④功能特点：细胞膜具有选择透过性（允许某些物质通过，阻止其他物质通过）。 三、 细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 保障细胞内部环境的相对稳定，为细胞内的生命活动提供独立的空间。 2.控制物质进出细胞（选择透过性的体现） 自由通过：水、气体（O₂、CO₂）、脂溶性物质（如甘油）。 需要载体或通道蛋白协助：离子（如 Na⁺、K⁺）、小分子有机物（如葡萄糖、氨基酸）。 一般不能通过：大分子物质（如蛋白质、核酸），需通过胞吞、胞吐进出细胞（依赖膜的流动性，消耗能量）。 注意：细胞膜的控制作用是相对的，环境中某些有害物质也可能进入细胞。 3.进行细胞间的信息交流 方式 1：通过体液运输间接交流 如激素（如胰岛素）随血液到达全身各处，与靶细胞细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞。 方式 2：通过细胞膜直接接触交流 如精子和卵细胞的识别与结合；效应 T 细胞与靶细胞的识别。 方式 3：通过细胞通道交流 如高等植物细胞之间的胞间连丝，允许物质和信息在相邻细胞间传递。 四、细胞膜结构和功能的探索历程 1.早期对细胞膜组成与功能的推测（19 世纪末） 1895 年 欧文顿（E. Overton）实验 实验内容：用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行研究，发现脂溶性物质更容易通过细胞膜。 实验结论：推测细胞膜是由脂质组成的。 2.细胞膜脂质双分子层模型的提出（20 世纪初） 20 世纪初 科学家实验 实验内容：对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析，得出细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。 后续研究：提取细胞膜中的脂质，铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好是红细胞表面积的 2 倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层（即磷脂双分子层的雏形）。 3.1925年戈特和格伦德尔 结合上述脂质铺展实验，正式提出细胞膜脂质分子以双分子层形式排列。 4.20世纪40年代推测 有学者推测，细胞膜的结构是“脂质双分子层两侧各覆盖一层蛋白质”，即三明治模型（脂质分子在中间，蛋白质分子在两侧）。 5.1959年罗伯特森（J.D.Robertson）实验 实验内容：在电子显微镜下观察细胞膜，发现细胞膜呈现暗 — 亮 — 暗的三层结构（厚度约 7-10 nm）。 实验结论：提出细胞膜的单位膜模型，认为所有生物膜都由 “蛋白质 — 脂质 — 蛋白质” 三层结构构成，且膜是静态的、统一的结构。 局限性：该模型无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象，忽略了膜的流动性。 6.1970 年 人鼠细胞融合实验 实验内容：用红色荧光标记小鼠细胞膜上的蛋白质，绿色荧光标记人细胞膜上的蛋白质，将两种细胞融合。 实验现象：融合初期，细胞一半红一半绿；一段时间后，两种荧光均匀分布。 实验结论：证明细胞膜具有流动性。 7.1972年辛格和尼科尔森 基于上述实验证据，提出了流动镶嵌模型，该模型被广泛认可，成为目前描述细胞膜结构的主流模型。 【考点02】细胞器之间的分工合作★★★★☆ 一、 细胞质的组成 1.细胞质 = 细胞质基质 + 细胞器 2.细胞质基质 状态：呈胶质状态，由水、无机盐、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。 功能：是细胞代谢的主要场所，为细胞器提供稳定的环境和物质原料。 细胞器：悬浮在细胞质基质中，具有特定形态结构和功能的 “车间” 或 “机器”。 3.分离细胞器的方法：差速离心法 2、 细胞器的分工（按功能分类） 1.双层膜细胞器 细胞器 结构特点 功能 分布 线粒体 外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，增大膜面积；基质含少量 DNA、RNA 和核糖体 细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的 “动力车间”（95% 的能量来自线粒体） 普遍存在于动植物细胞（代谢旺盛的细胞数量多，如心肌细胞） 叶绿体 外膜、内膜双层膜；内部含类囊体堆叠形成的基粒（增大膜面积），基质含少量 DNA、RNA 和核糖体 绿色植物进行光合作用的场所，是 “养料制造车间” 和 “能量转换站” 只分布在植物叶肉细胞和幼茎皮层细胞中 2. 单层膜细胞器 细胞器 结构特点 功能 分布 内质网 由膜连接而成的网状结构，分为粗面内质网（附着核糖体）和滑面内质网（无核糖体） 粗面内质网：蛋白质的合成、加工；滑面内质网：脂质的合成（如性激素）、解毒等 普遍存在于动植物细胞 高尔基体 由扁平囊和小泡构成 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装；植物细胞中与细胞壁的形成有关；动物细胞中与分泌物的形成有关 普遍存在于动植物细胞 溶酶体 含多种水解酶，膜上有特殊载体蛋白防止自身被消化 分解衰老、损伤的细胞器；吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌；是细胞的 “消化车间” 主要存在于动物细胞，植物细胞中类似功能由液泡或溶酶体承担 液泡 由单层膜围成的泡状结构，内含细胞液（含糖类、无机盐、色素、蛋白质等） 调节细胞内的环境；维持细胞形态（充盈的液泡使植物细胞坚挺）；储存物质 主要存在于植物细胞，成熟植物细胞有大液泡；动物细胞中液泡不明显 3. 无膜细胞器 细胞器 结构特点 功能 分布 核糖体 由蛋白质和 rRNA 组成，分为游离核糖体和附着核糖体 蛋白质的合成场所（脱水缩合形成肽链） 普遍存在于所有细胞（原核细胞唯一的细胞器） 中心体 由两个互相垂直的中心粒及周围物质组成 与细胞有丝分裂有关（形成纺锤体，牵引染色体移动） 动物细胞和低等植物细胞（如衣藻、团藻） 三、 细胞器之间的合作（以分泌蛋白的合成和运输为例） 1. 分泌蛋白的概念 在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如抗体、消化酶、激素（蛋白质类）。 2.合成与运输过程 合成起点：附着在内质网上的核糖体，以氨基酸为原料合成肽链。 初步加工：肽链转移到粗面内质网中，进行折叠、组装，形成有一定空间结构的蛋白质；内质网出芽形成囊泡，包裹蛋白质运往高尔基体。 进一步加工：囊泡与高尔基体膜融合，蛋白质进入高尔基体，进行分类、包装和修饰（如糖基化）；高尔基体出芽形成新的囊泡，运往细胞膜。 分泌释放：囊泡与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。 能量供应：全过程需要线粒体提供能量。 3.总结（箭头表示运输方向） 核糖体（合成肽链）→ 内质网（加工成有一定空间结构的蛋白质）→ 囊泡 → 高尔基体（进一步加工、分类、包装）→ 囊泡 → 细胞膜（分泌到细胞外）能量供应：线粒体 四、 细胞的生物膜系统 1.组成：细胞膜、核膜和细胞器膜（内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜等）等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 2.特点：各种生物膜的组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系。 3.直接联系：内质网膜可与核膜、细胞膜直接相连。 4.间接联系：通过囊泡实现内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间的转化。 5.功能 ①使细胞具有相对稳定的内部环境，在物质运输、能量转换和信息传递中起决定性作用。 ②为多种酶提供附着位点，是许多生化反应的场所。 ③分隔细胞器，使细胞内的多种化学反应同时进行、互不干扰，提高了细胞代谢的效率。 五、易混点辨析 1.叶绿体 vs 线粒体 共性：双层膜、含少量 DNA（半自主性细胞器）、能自主复制、与能量转换有关。 差异：叶绿体只存在于植物光合细胞，线粒体普遍存在于动植物细胞；叶绿体产生 ATP 用于光合作用暗反应，线粒体产生 ATP 用于各项生命活动。 2.分泌蛋白 vs 胞内蛋白 分泌蛋白：分泌到细胞外，合成需要内质网、高尔基体参与（如抗体）。 胞内蛋白：在细胞内发挥作用，由游离核糖体合成，一般不需要内质网和高尔基体加工（如呼吸酶）。 【考点03】细胞核的结构和功能★★☆☆☆ 一、 细胞核的分布与存在形式 1.分布：真核细胞都有细胞核（高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核）。 2.存在形式：大多数细胞为单核；少数细胞为多核（如骨骼肌细胞）。 二、细胞核的结构（由外向内） 结构名称 结构特点 功能 核膜 双层膜结构，外膜与内质网膜相连，且附着核糖体；膜上有核孔 1. 分隔细胞核与细胞质，保障核内环境的相对稳定2. 控制物质进出细胞核（小分子、离子通过核膜进出；大分子物质如蛋白质、RNA 通过核孔进出） 核孔 核膜上的通道，由多种蛋白质构成，具有选择性 1. 允许RNA（mRNA、tRNA 等） 从细胞核进入细胞质2.允许蛋白质（如 DNA 聚合酶、RNA 聚合酶）从细胞质进入细胞核3.DNA不能通过核孔 核仁 无膜结构，由染色质片段和蛋白质组成，在细胞分裂过程中会周期性消失和重建 1. 与rRNA 的合成有关2. 与核糖体的形成有关（核仁受损，核糖体合成受阻） 染色质 主要由DNA 和蛋白质组成；易被碱性染料（如龙胆紫、醋酸洋红）染成深色 1. 染色质与染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态2. 染色质（细胞分裂间期）：呈细丝状，分散在细胞核中3. 染色体（细胞分裂期）：高度螺旋化、缩短变粗，形成杆状或柱状结构 三、 细胞核的功能 1.核心功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 功能解读 ①遗传信息库：细胞核中储存着细胞的全部遗传信息（DNA 上的碱基排列顺序），这些信息控制着生物的遗传和变异。 ②代谢和遗传的控制中心：DNA 通过指导蛋白质的合成，进而调控细胞的生命活动（如物质合成、能量转换、细胞分裂分化等）。 四、 核质互作（细胞核与细胞质的关系） 细胞核的生命活动依赖细胞质提供的物质和能量（如细胞质中的核糖体合成的蛋白质、线粒体提供的 ATP）。 细胞质的生命活动受细胞核的调控（如细胞核中的 DNA 指导细胞质中蛋白质的合成）。 结论：细胞是一个统一的整体，只有保持细胞的完整性，才能完成各项生命活动。 五、 易混点辨析 ①核孔≠完全通透：核孔具有选择性，不是所有大分子都能通过，例如 DNA 不能从核孔出细胞核。 ②核仁≠核糖体：核仁是核糖体形成的场所，不是核糖体本身；核糖体的组成包括 rRNA 和蛋白质，其中 rRNA 来自核仁。 ③细胞核控制代谢≠直接参与代谢：细胞核通过控制酶和蛋白质的合成来调控代谢，不直接参与细胞呼吸、光合作用等代谢过程。 六、 相关实验 —— 细胞核功能的验证 实验名称 实验过程 实验结论 伞藻嫁接与核移植实验 1. 嫁接：将伞藻的伞帽切除，将不同伞藻的假根与伞柄嫁接2. 核移植：将伞藻的细胞核移植到去核的伞藻中 伞藻的伞帽形态由细胞核控制 变形虫去核与核移植实验 1. 去核的变形虫：代谢减弱，运动停止，不能分裂2. 重新植入细胞核：变形虫恢复生命活动 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心 易错01.分不清细胞膜的结构特点和功能特点 对比项 流动性 选择透过性 内涵 膜结构的动态特性 膜对物质进出的选择性 决定因素 磷脂分子和蛋白质分子的运动 载体蛋白的种类和数量 联系 流动性是选择透过性的基础；只有膜具有流动性，才能实现选择透过性 易错02.误以为植物细胞膜中也有胆固醇 胆固醇仅存在于动物细胞膜，植物和细菌细胞膜无胆固醇 易错03.因水分子能自由通过细胞膜，就认为细胞膜内部是亲水的 细胞膜内部（磷脂双分子层内部）是疏水的。水分子能跨膜，一是因分子极小，可通过磷脂分子运动产生的间隙；二是细胞膜上有水通道蛋白，可协助水分子运输 易错04.细胞膜能阻止所有有害物质进入细胞 细胞膜控制物质进出的作用是相对的，某些病毒、病菌仍能侵入细胞导致疾病，如新冠病毒可进入人体细胞 易错05.误以为核孔能随意运输大分子 核孔具有选择性，仅允许 RNA（如 mRNA）出核、蛋白质（如 DNA 聚合酶）入核，DNA 不能通过核孔进出细胞核 易错06.认为无细胞核的细胞都是原核细胞 哺乳动物成熟红细胞、高等植物成熟筛管细胞无细胞核，但它们属于真核细胞；原核细胞是无成形细胞核，有拟核 易错07.与分泌蛋白合成有关的膜结构包括核糖体 核糖体是无膜结构 易错08.误以为原核细胞也有生物膜系统 生物膜系统由细胞膜、核膜和细胞器膜共同组成；原核细胞只有细胞膜，无核膜和细胞器膜，故无生物膜系统 妙招01.细胞膜成分记忆口诀 脂蛋糖；磷脂多，成支架；蛋白能，功能强；糖在外，识对方。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $