第三章 细胞的基本结构知识清单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学知识清单系统梳理了“细胞的基本结构”核心内容，涵盖细胞膜、细胞器、细胞核三大知识范畴，搭建了从“结构与功能”到“科学探索历程”再到“系统整体性”的递进式学习支架。 清单通过“科学方法标注”和“实验探究指导”构建知识体系，如将“流动镶嵌模型的探索”标注为科学思维重点，用“差速离心法分离细胞器”实验培养探究实践能力。设计“细胞器分类对比表”和“结构功能关联图”，如“线粒体与叶绿体的半自主性”对比，帮助学生建立生命观念，教师可据此设计分层教学，提升学习效率。

3.1 细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能（也叫质膜----细胞的边界） 1、将细胞与外界环境分隔开 （1）膜的出现使生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞，并成为相对独立的系统 （2）细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定植物细胞最外层为细胞壁，但细胞壁具有全透性，无法给细胞提供稳定的内部环境，因此无法作为细胞的边界 2、控制物质进出细胞（这种控制既有普遍性，又具有相对性） 细胞膜的功能特点：选择透过性细胞作为基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，边界对系统稳定性是至关重要的 ①死细胞细胞膜失去活性，台盼蓝染液就可以进入死细胞内，将其染成蓝色 ②将伊红染液注入活变形虫内部，因细胞膜有活性 ，将阻止染液扩散至细胞外 ③开水浸泡后的苋菜，细胞死亡，细胞膜失去活性，细胞内色素将水染色 3、进行细胞间的信息交流（保持细胞间功能的协调） （1）间接交流：通过细胞分泌的化学物质来完成间接交流。e.g.激素随血液将信息传递给靶细胞都需要受体 （2）直接交流：两个相邻细胞的细胞膜直接接触。e.g.精子和卵细胞之间的识别和结合。 （3）形成通道：相邻两个细胞之间形成通道。e.g.高等植物细胞之间的胞间连丝（物质运输、信息交流） 二、细胞膜的组成成分和结构哺乳动物成熟的红细胞：①无细胞壁，吸水可以涨破；②无细胞核及众多细胞器；③方便获取。 1、对细胞膜成分的探索 （1）欧文顿（相似相容→推理分析）：细胞膜是由脂质组成的 （2）科学家（化学分析）：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 （3）戈特和格伦德尔（单层分子面积恰为红细胞表面积2倍）：细胞膜中磷脂分子必然排列为连续的两层 （4）丹尼利和戴维森（细胞表面张力明显低于油-水界面）：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 2、对细胞膜结构的探索光学显微镜看不到细胞膜的结构 （1）罗伯特森：电镜下细胞膜呈现清晰的暗-亮-暗的三层结构 提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质（暗）-脂质（亮）-蛋白质（暗）三层构成的静态结构。 （2）人鼠细胞融合实验（及其他实验）：细胞膜具有流动性 （3）辛格和尼克尔森：流动镶嵌模型 3、科学方法：提出假说 观察发现→提出假设→实验观察→否定修正（接受补充）方法：荧光标记法（标记蛋白质） 技术：动物细胞融合技术 三、流动镶嵌模型的基本内容 1、基本内容： （1）磷脂双分子层（基本支架）：内部为疏水端（屏障作用），水溶性分子或离子不能自由通过。 （2）蛋白质分子：不同方式分布（①镶在表面；②部分或全部嵌入；③贯穿） （3）糖类（又称为糖被，分布在细胞膜外表面）：糖类+蛋白质---糖蛋白；糖类+脂质---糖脂 作用：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系细胞膜不会留孔；膜部分上荧光被“漂白”后恢复，总强度会减少 2、特点： （1）结构特点：一定的流动性 ①原因：构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动 膜中的蛋白质大多数也能运动 ②意义：对细胞的物质运输、生长、分裂、运动等有重要作用 ③举例：变形虫运动、细胞融合、分裂、胞吞、胞吐等 ④影响因素：温度（影响分子运动） （2）功能特点：选择透过性（水分子极小，可以通过间隙进出细胞膜，主要通过水通道蛋白进出） 3.2 细胞器之间的分工合作 一、细胞的结构细菌：肽聚糖 高等真菌：几丁质 1、细胞壁 1）成分：纤维素和果胶（植物） 2）功能：对细胞起支持与保护作用（具有全透性） 2、细胞膜（又称质膜）---细胞的边界 3、细胞质 1）细胞质基质：呈溶胶状，是活细胞进行新陈代谢的主要场所。 2）细胞器：细胞质中具有特定功能的结构。分离细胞器的方法：差速离心法 利用不同细胞器在大小和密度上的差异，通过逐步增加离心速度，使它们在离心管中按顺序沉淀下来 4、细胞骨架（由蛋白质纤维组成的网架结构） （1）能维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器 （2）与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。 二、细胞器之间的分工①原核细胞内无线粒体，但是仍可以进行有氧呼吸； ②并不是所有真核细胞都有线粒体（哺乳动物成熟红细胞），无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸； ③代谢旺盛的细胞内线粒体数量更多。 1、线粒体（半自主性细胞器）： （1）分布：动植物细胞 （2）形态：短棒状、圆球状等 （3）结构：双层膜（外膜光滑，内膜向内凹陷形成嵴，增大膜面积，为酶提供更多的附着位点；） 基质（含有多种与呼吸作用相关的酶、少量DNA、RNA和核糖体等） （4）功能：是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”（细胞生命活动所需能量，约95%来自线粒体） 2、叶绿体（半自主性细胞器）： （1）分布：植物细胞（并不是所有植物细胞都有，主要分布在叶肉细胞和幼嫩的茎中） （2）形态：扁平的椭球或球形能进行光合作用的细胞不一定含有叶绿体，如蓝细菌（其含有藻蓝素和叶绿素） （3）结构：两层膜（内膜和外膜） 基粒（类囊体堆叠形成基粒，增大膜面积，为酶和光合色素提供更多的附着位点） 基质（含有多种与光合作用相关的酶、少量DNA、RNA和核糖体等） （4）功能：绿色植物进行光合作用的主要场所，是植物细胞的“养料制造车间”（无机物→有机物）和“能量转换站”（光能→化学能）。内共生起源学说：原始真核细胞吞噬好氧细菌→演化成了线粒体（外膜来自真核细胞），吞噬光合细菌→演化为叶绿体，两者未被消化，在细胞内为宿主提供能量，宿主则为它们提供保护和营养 3、内质网（膜面积最大的细胞器）： （1）分布：动植物细胞 （2）形态：管状、泡状或扁平囊状结构内连核膜，外连细胞膜 （3）结构：单层膜（内腔相通的膜性管道系统） （4）功能：①粗面内质网（有核糖体附着）→蛋白质合成、加工场所和运输通道。 ②光面内质网→脂质、糖类合成车间。 4、高尔基体（交通枢纽）： （1）分布：动植物细胞 （2）形态结构：囊泡状，单层膜（单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡） （3）功能：主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间” 及“发送站” 在动物细胞中与溶酶体的形成有关；在植物细胞中与细胞壁的形成有关。 5、溶酶体（其形成与高尔基体有关）：①溶酶体膜的成分被可能被修饰（或者携带特殊基团），使其不会被水解酶分解；②溶酶体内部呈酸性，少量破损不会改变细胞内部环境，酶不会发挥作用，大量破损，会改变细胞内的环境，酶会发挥作用，完成细胞自溶。 （1）分布：主要在动物细胞 （2）形态：泡状 （3）结构：单层膜（内部含有多种水解酶） （4）功能：细胞的“消化车间”，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。进入细胞内的营养物质也需被分解后才能被重新利用 6、液泡（也有与溶酶体类似的作用：可参与细胞内某些物质的消化和分解）：酵母菌中也有液泡 （1）分布：主要存在于植物细胞（成熟的植物细胞中才有中央大液泡）维持植物的花、果实等的颜色 （2）形态：泡状 （3）结构：单层膜【内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（花青素）和蛋白质】 （4）功能：（储存作用）调节植物细胞内的环境、充盈的液泡还可以使植物保持坚挺 7、核糖体（原核生物唯一的细胞器）： （1）分布：动植物细胞（所有细胞） （2）形态：椭球形 （3）结构：无膜（由rRNA和蛋白质构成）①附着核糖体（在内质网上）：合成分泌蛋白 ②游离核糖体（在细胞质基质）：合成胞内蛋白 （4）功能：蛋白质的合成场所，是“蛋白质的生产机器” 8、中心体（主要成分为微管蛋白）： （1）分布：动物和低等植物细胞中 （2）形态结构：无膜，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成 （3）功能：与细胞有丝分裂有关 三、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动动植物都有：线粒体、内质网、高尔基体、核糖体 植物特有：叶绿体、液泡 不含磷脂的细胞器：核糖体、中心体 含有核酸的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体 含有色素的细胞器：叶绿体、液泡 与能量转换有关的细胞器：线粒体、叶绿体 能合成糖类的细胞器：内质网、高尔基体、叶绿体 1、实验原理 （1）叶绿体一般呈绿色、扁平的椭球或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。 （2）活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。 2、选材及原因 （1）藓类叶片：因为藓类的叶片薄而小，仅有一两层叶肉细胞，细胞中叶绿体清楚，可取整个叶片直接制片。 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮：叶接近下表皮处是海绵组织，细胞排列疏松，易撕取；含叶绿体数量少，叶绿体大且排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体（观察叶绿体形态和分布） （2）黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，存在叶绿体，易观察（观察细胞质流动） 3、实验过程： 其他措施： 提高水温、切伤一小部分叶片 （1）实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，避免细胞活性受到影响。 （2）供观察用的黑藻，事先应放在光照、室温条件下培养→目的是提升代谢速率，增强细胞质流动，现象更明显。 （3）细胞质流动方式一般为环形流动。细胞器随细胞质基质一起运动，并非只是细胞质的运动成熟植物细胞有中央大液泡，细胞质围绕液泡进行环流 （4）显微镜成像：镜像环流方向与实际相同 4、补充：（1）叶绿体的形态和分布与功能的关系：有利于接受光照，进行光合作用（强光时，侧面朝向光源） （2）细胞质的流动的意义：为细胞内物质运输创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行 四、细胞器之间的协调配合胞内蛋白：由游离的核糖体合成，只在细胞内产生影响的一类蛋白质，如血红蛋白 1、分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体和一部分激素（性激素不是蛋白质）。 2、分泌蛋白的合成和运输 （1）科学方法：同位素标记法（用物理性质特殊的同位素标记反应中的原子去向，进而示踪物质运行和变化规律） ①放射性同位素：14C、32P、3H、35S等 ②稳定同位素（不具有放射性）：15N、18O等。 （2） 过程： 信号肽假说：①首先在游离的核糖体中，以氨基酸为原料开始多肽链的合成（脱水缩合，会有水的产生），当合成出蛋白质最前端的信号肽（一段特殊的氨基酸序列）时，信号识别颗粒会识别并与之结合，暂时中止合成；②信号识别颗粒会引导核糖体，与粗面内质网上的受体结合，信号识别颗粒脱离，肽链合成恢复； （3）在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体；在细胞内，许多由膜构成的囊泡，在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着"货物"，而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。 3、氨基酸出现的先后顺序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜（→胞外） 4、膜面积变化结果：内质网膜面积减小，高尔基体膜面积先增大后减小(基本不变) ，细胞膜膜面积增大。 五、生物膜系统分泌蛋白合成的场所：核糖体 与分泌蛋白合成与运输有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 与分泌蛋白合成与运输有关的细胞结构：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜、囊泡 分泌蛋白穿过生物膜层数为0层 1、组成：细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 （1）囊泡膜也属于生物膜系统 （2）原核细胞的细胞膜属于生物膜，但其无核膜及细胞器膜，故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统 （3）小肠黏膜、胃黏膜等不属于生物膜系统 2、特点 （1）这些生物膜的组成成分和结构很相似 。 膜成分：磷脂、蛋白质、糖类、少量胆固醇； 膜结构：流动镶嵌模型。 （2）在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。 （直接联系：内质网膜内连核膜，外连细胞膜；间接联系：高尔基体与内质网、细胞膜之间通过囊泡传递） 3、功能（既有明确的分工，又相互配合、协调工作） （1）细胞膜在维持细胞内部环境的相对稳定，在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起决定性作用。 （2）许多化学反应在生物膜上进行，广阔的膜面积为多种酶提供附着位点。 （3）细胞内的生物膜将细胞区域化，把各种细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。 3.3 细胞核的结构和功能 一、细胞核的分布远古生物的复活基础（并未实现）：①从化石、骨骼、毛发、羽毛中提取古DNA（难点：DNA降解、污染、碎片化）②与现代近亲DNA进行对比，进行基因编辑（鸡与恐龙合成有牙齿和尾巴的恐龙鸡）③将基因导入细胞核，并完成核移植技术 1、原核细胞：没有以核膜为界限的细胞核 2、真核细胞：一般都有一个细胞核 （1）高等植物成熟的筛管细胞、哺乳动物成熟的红细胞无细胞核 （2）双小核草履虫、人的骨骼肌细胞具有多个细胞核性状：指生物体任何可以观察到的特征或特性。①形态性状：形状（圆皱）、结构（单双眼皮）、颜色；②生理性状：血型、抵抗能力；③行为性状：狗的本能（护食）、人的语言能力 二、细胞核的功能 1、细胞核控制生物性状的遗传去核的卵细胞体积大且营养丰富，具备启动和维持胚胎发育的全套机制 （1）克隆牛实验 （2）美西螈核移植实验（需设置对照实验，增强实验说服力） 结果：发育成的美西螈皮肤颜色和提供细胞核的亲本一致 结论：美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的 （3）伞藻嫁接与核移植实验伞藻是单细胞生物，由“帽”、柄和假根构成，再生性很强 ①嫁接实验：（相互对照） 结果：新长出的伞帽和提供假根的伞藻相同 结论：伞帽的形态由假根决定（但不能说明由细胞核决定，因假根除了细胞核以外还存在其他物质如细胞质） ②核移植实验：（相互对照）相互对照：有核部分和无核部分对比 自身对照：无核部分挤入细胞核前后比较 结果：新长出的伞帽和提供细胞核的伞藻相同 结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 2、细胞核控制细胞的代谢 （1）蝾螈受精卵的横缢实验 结果：有核的一半能分裂，无核的一半不能分裂；挤入细胞核后，无核的一半开始分裂 结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 （2）变形虫切割与核移植实验 结果：能消化是因为，细胞质中还存在相关的酶和能量 ①有核一半能摄食、生长分裂和再生，无核一半不能 ②取出核生命活动丧失，植入后恢复相互对照：一半有核，一半无核对比； 自身对照：有核部分与取出核前后对比 取出核与再次植入细胞核对比 结论：变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的。 3、总结：细胞核控制着细胞的代谢和遗传 三、细胞核的结构 1、核膜（核膜在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建） （1）结构特点： ①双层膜（4层磷脂分子层），平行不连续，膜上存在核孔。 ②每层膜都是磷脂双分子层和蛋白质组成的生物膜 ③外附有核糖体，外膜常与内质网膜接相连 （2）功能： ①把核内物质和细胞质分开（屏障作用） ②控制离子和小分子进出细胞核（具有选择透过性），而大分子物质无法通过核膜进出细胞核 2、核孔（并不是一个简单的孔，被称为“核孔复合体”） （1）结构：蛋白质以特定方式排列成的复杂化合物 （2）功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流（选择透过性） ①控制生物大分子物质如RNA和蛋白质进出细胞核，DNA无论片段大还是小都不能进出细胞核 ②大分子物质通过核孔具有选择透过性且需要消耗能量，小分子物质和离子自由进出核孔不需要消耗能量 ③代谢越旺盛的细胞，核孔数目越多 3、核基质（也被称为核骨架） （1）结构：细胞核内以蛋白质为主的网络结构 （2）功能：为细胞核提供支架，是多种酶的结合位点，与核内遗传物质复制、染色体装配等生理活动密切相关。原核生物的核糖体，其形成与核仁无关，原核细胞内无核仁 4、核仁（在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建） （1）结构：由生物大分子（如，rDNA、rRNA、蛋白质）凝聚而成一个巨大、致密、无膜包裹的相分离结构。 （2）功能： ①核糖体RNA合成和核糖体加工、装配的场所（或与核糖体的形成有关） ②代谢越旺盛的细胞，核仁体积越大遗传信息的转录、翻译、复制，需对DNA片段进行读取，此时以染色质存在；高度螺旋的染色体便于将复制后遗传物质均匀分配 5、染色质（容易被碱性染料（龙胆紫和醋酸洋红染料）染成深色而得名） （1）结构：主要由DNA和蛋白质组成（转录时会有少量的RNA） （2）功能：DNA是遗传信息的载体，染色质是细胞核内行使遗传功能的结构。 （3）细胞周期中染色质和染色体的转变（同一种物质在不同时期的两种形态） ①染色质：细丝状，光学显微镜下不可见 ②染色体：染色质高度螺旋化形成棒状或杆状的染色体，光学显微镜可见 6、总结：同一生物体内所有细胞DNA都是一样的，因基因的选择性表达使细胞的形态和功能出现差异 （1）DNA上贮存着遗传信息。遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，细胞依据这个“蓝图”，进行物质合成、能量转换和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡。细胞代谢的主要场所是细胞质 （2）细胞核功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心 （3）细胞是个统一的整体：细胞结构复杂而精巧，各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 ①细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位 ②细胞核与细胞质都不能单独存活，它们之间是相互依存、不可分割的关系，只有细胞核或细胞质，代谢会减弱甚至停止。细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生命活动。细胞结构完整性（核质相依存）： ①细胞核不能脱离细胞质独立生存，这是因为细胞核在生命活动中所需的物质和能量主要由细胞质提供，如含细胞质少的精子寿命很短。 ②无核的细胞质不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的，细胞核指导细胞质进行各项生命活动。如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，其寿命较短。 ③去核的细胞质因还存在先前由核指导合成的各项物质,还可短期生存,耗光后才死亡。 四、科学方法--建构模型（科学性应放在第一位） 1、概念：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述。 2、形式：物理模型、数学模型和概念模型等 （1）物理模型：以实物或者图画形式直观的表达认识对象的特征。如：细胞亚显微结构模式图、流动镶嵌模型、DNA双螺旋模型（电镜下拍出的细胞亚显微结构的照片是真实的，不是物理模型） （2）概念模型：用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。如：流程图、概念图 （3）数学模型：用字母、数字、符号建立的等式或不等式以及图像、图标等描述事物特征及内在联系的数学表达式。如：表达式、图像、图表等 学科网（北京）股份有限公司 $