细胞膜和细胞器

高考要求

要求层次

具体要求

ⅠⅡ

√细胞膜的结构和功能

√细胞器的结构和功能

√生物膜系统

√实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

成分

结构：流动镶嵌模型

细胞膜将细胞与外界环境隔开

功能进行细胞间的信息交流

控制物质进出细胞

成分

细胞质基质状态线粒体

功能叶绿体

核糖体

细胞质各种细胞器的结构和功能内质网

高尔基体

中心体

细胞器液泡

溶酶体

分离各种细胞器的方法：差速离心法

实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

实例：分泌蛋白的合成和运输过程

细胞器之间的协调配合组成

生物膜系统

功能

除了病毒、类病毒等是非细胞的生命体以外，其它生命有机体的结构和功能单位都是细胞。细菌、知识点睛

新课标剖析

知识网络

第2讲细胞膜和细胞

器

酵母等微生物是以单细胞的形式存在，而高等动、植物则是由多细胞构成的，如人大约有3 × 1013个细胞，这些细胞组成不同的组织和器官。

1665年，英国的物理学家罗伯特·胡克用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为“cella”，这是人类第一次发现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁。胡克的发现对细胞学说的建立和发展具有开创性的意义，其后，生物学家就用“cell”一词来描述生物体的基本结构。

1674年，荷兰布商列文·虎克为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜(300倍左右)，并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。列文虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。

1838年，德国植物学家施莱登提出：尽管植物的不同组织在结构上有着很大的差异，但是植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的。

1839年，德国动物学家施旺提出了细胞学说的两条最重要的基本原理：①地球上的一切动植物都是由细胞构成的；②所有的活细胞在结构上都是类似的。

1855年，德国医生和病理学家魏尔肖补充了细胞学说的第三条原理：所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。

细胞学说的创立大大推进了人类对生命界的认识，有力地促进了生命科学的进步。恩格斯对细胞学说给予极高的评价，把它与进化论和能量守恒定律并列为19世纪的三大发明。

一、细胞膜

（一）细胞膜的成分和结构

年代、科学家实验及结论

19世纪90年代

欧文顿

实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现凡是可以溶于脂

质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

推测：膜是由脂质组成的。他还进一步推测，细胞膜中很可能有磷脂和胆固醇的存

在，这种推测后来被证明是完全正确的。

20世纪初

科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质

和蛋白质。

1925年

荷兰科学家

实验：用丙酮从人的红细胞提取脂质，在空气-水界面上铺展成单层分子，测得单分

子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

推测：细胞膜中脂质分子排列为连续的两层。

1959年

罗伯特森

实验：在电子显微镜下发现细胞膜显示暗-亮-暗的三层，总厚度为7.5nm，中间层为

3.5nm，内外两层各为2nm。

推测：暗层是蛋白质，透明层是脂，提出生物膜的模型：

蛋白质-脂质-蛋白质三层结构。他把生物膜描述为静态统一结构。

1970年实验：人鼠细胞融合实验。结论：细胞膜具有流动性。

1972年

桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出生物膜的流动镶嵌模型，其基本内容是：

①磷脂双分子层构成膜的基本支架，具有流动性；

②蛋白质分子有的镶嵌在膜表面，有的部分或全部嵌入膜中，有的横跨膜。大多数蛋白质分子可以运动。

2.细胞膜的成分和结构

脂质（约占50%，其中磷脂最丰富）磷脂双分子层（基本支架）

成分蛋白质（约占40%）镶嵌、嵌入或横跨膜结构

结合蛋白质

糖类（约占2%~10%）糖被（膜外侧）

细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。

原因：细胞膜中的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。

实例：变形虫的变形运动、细胞融合、白细胞吞噬细菌等。

（二）细胞膜的功能

1.将细胞与外界环境隔开

对于原始生命，膜的出现起到至关重要的作用，它将生命物质与非生命物质分隔开，成为相对独立的系统；细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定；细胞膜是单细胞生物与外界环境的分界面。

2.控制物质进出细胞

细胞膜的功能特性是具有选择透过性（物质出入细胞的方式详见第3讲）。

3.进行细胞间的信息交流

细胞间信息交流的三种主要方式（如图）：

①细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信

息传递给靶细胞。

②相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识

别和结合。

③相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一细胞。例如，高等植物细胞之间

通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。

二、细胞质

细胞质：细胞膜以内，细胞核以外的部分。包括细胞质基质和细胞器。

（一）细胞质基质（也称细胞溶胶、胞质溶胶）

成分：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶等。

状态：用光学显微镜观察，为均匀透明的胶状物质；处于不断流动的状态。

功能：活细胞新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的进行提供物质和环境条件。

（二）细胞器

1.线粒体

形态：大多数呈椭球形。

外膜

结构内膜：某些部位向内腔折叠形成嵴，使内膜的表面积大大增加；附着有氧呼吸有关的酶。

基质：液态，含与有氧呼吸有关的酶及少量DNA、RNA，含有核糖体。

功能：细胞有氧呼吸的主要场所。

线粒体是1850年发现的，1898年命名。线粒体是细胞内形成ATP的主要场所，有细胞“动力工厂”之称。另外，线粒体有自身的DNA和遗传体系，但线粒体基因组的基因数量有限，因此，线粒体只是一种半自主性的细胞器。

线粒体在形态，染色反应、化学组成、物理性质、活动状态、遗传体系等方面，都很像细菌，所以人们推测线粒体起源于内共生。按照这种观点，需氧细菌被原始真核细胞吞噬以后，有可能在长期互利共生中演化形成了现在的线粒体。在进化过程中好氧细菌逐步丧失了独立性，并将大量遗传信息转移到了宿主细胞中，形成了线粒体的半自主性。

2.叶绿体

形态：一般呈扁平的椭球形或球形。

外膜

内膜

结构基粒：含与光合作用有关的色素和酶。

基质：含与光合作用有关的酶、少量DNA、RNA，含有核糖体。

功能：光合作用的场所。