生物高考专题三 细胞的结构与功能(1)
2005-12-27 11:02阅读：
生物高考专题三
细胞的结构与功能
一、细胞膜的结构与功能
二、细胞质
【重点知识联系与剖析】
一、细胞膜的结构与功能
细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。
质膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂类结合形成糖蛋白质或糖脂，是质膜上的标记物，与细胞的识别有关，如红细胞膜上的凝集原即为糖蛋白，这些内容在高中生物中不作要求。
类脂种类很多，但最主要的是磷脂，超过膜脂总量的50％。有些磷脂分子中的两条脂肪酸链，一条链是饱和的，另一条链是不饱和的。不饱和的脂肪酸
链对于维持质膜的流动性是非常重要的。质膜的流动性对细胞正常的生命活动是至关重要的。质膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小，如果流动性下降过多，质膜黏度增加，附着在其上的酶将会失去活性，质膜的各种活动如主动运输、协助扩散等过程将难于进行。而质膜中的不饱和脂肪酸对维持质膜流动性的稳定，特别是低温下的流动性是非常重要的。在动物细胞细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的质膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。
质膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体，在主动运输过程中，载体还兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜。线粒体膜、内质网膜等。细胞膜对物质的运输具有选择性是由其上的蛋白质——载体决定的，载体蛋白具有专一性。
在质膜的运输方式中，自由扩散与协助扩散的动力来自于膜内外物质的浓度差，分子通过膜的扩散速度与膜内外物质的浓度差有关。但自由扩散与协助扩散有所不同（见图3-1所示），分子以自由扩散方式通过细胞膜的速度与物质的浓度呈正比例关系；分子以协助扩散方式通过细胞膜的速度与分子的浓度呈正相关，但不是正比例关系，其原因是由于载体数量的限制造成的。主动运输对物质的运输速度与细胞提供能量的多少呈正相关，其主要原因也是受细胞膜上载体数量的限制造成的。
磷脂双分子层在电子显微镜下观察，其厚度约为4．5nm，细胞膜在电子显微镜下观察其厚度约为7nm～8nm；，为什么磷脂双分子层的厚度与细胞膜的厚度有此差异呢？这与膜蛋白有关，在磷双分子层的两侧覆盖着许多膜蛋白，因些在电子显微镜下观察到的细胞膜的结构是三合板式的结构，如图3－2所示。
二、细胞质
细胞质是指除去细胞质膜和细胞核以外的所有物质。
1．细胞质基质
细胞质基质是细胞质中除去所有细胞器和各种颗粒以外的部分，呈半透明的胶体状态。细胞质基质不能看作是细胞中的溶液。在细胞质基质中有着极其复杂的成分和担负着一系列重要的功能，这部分内容在高中生物中不作要求。
2．细胞器
细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位，悬浮在细胞质基质中。主要是线粒体和叶绿体，此外还具有内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡等。
(1)线粒体的结构和功能
线粒体是双层膜结构，内膜向内腔折叠形成嵴，嵴的形成增加了细胞内的膜面积。内膜和嵴上有基粒，基粒线粒体中有合成ATP的结构。线粒体的内膜中蛋白质的含量比外膜多得多，完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。
线粒体是动植物细胞中都具有的细胞器，它与细胞的能量代谢有关。但原核生物(细菌和蓝藻）中没有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，它的主要使命是为各种生命活动提供能量，所以在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体的数量就比较多，如心肌细胞与骨骼肌细胞相比较，心肌细胞消耗的能量比骨骼肌细胞多，所以心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌多，而且每个线粒体中峪的数量也比骨骼肌中多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定独立性。
（2）叶绿体的结构和功能
叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠，内膜以内是基粒和基质。基粒是由基粒片层结构薄膜组成（线粒体中基粒是一种蛋白质复合体），亦称类囊体，它有效地增加了叶绿体内的膜面积。叶绿体中基粒的数量及发达程度与其进行光合作用的强度大小有关，光合作用旺盛的细胞中不仅叶绿体的数量多，而且叶绿体中基粒的数量也多，每个基粒中的片层结构薄膜的数量也多，反之亦然。
叶绿体中含有少量的DNA和RNA，线粒体也一样，在叶肉细胞也能完成自我增殖，在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定的独立性。
叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，完成光合作用的整个光反应过程的色素和酶也都在片层结构薄膜上，所以光合作用的光反应是在基粒类囊体的薄膜上进行的。完成暗反应过程的酶在叶绿体的基质中，暗反应过程是在叶绿体基质中进行的。
（3）内质网
内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。内质网能有效地增加细胞内的膜面积，内质网能将细胞内的各种结构有机地联结成一个整体。根据内质网膜上有没有附着核糖体，将内质网分为滑面型内质网和粗面型内质网两种。滑面内质网上没有核糖体附着，这种内质网所占比例较少，但功能较复杂，它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体，其排列也较滑面内质网规则，功能主要与蛋白质的合成有关。这两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系，如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达，这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关，在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中，则滑面型内质网特别发达，这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。
（4）核糖体
核糖体不是由生物膜构成的，它是由蛋白质和RNA构成的复合体。由大小两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的场所。附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要有两类：一类是分泌蛋白，通过内质网运输到高尔基体，经加工包装后被分泌到细胞外；另一类是排列到质膜内的蛋白质。游离的核糖体合成的蛋白质一般是分布到细胞质基质中的蛋白质，如分布于细胞质基质中的酶等。
（5）高尔基体
高尔基体是由光面膜所包围成的分隔的腔及一些分泌小泡组成。它属于单层膜结构。在所有动物细胞和植物细胞中都有这种细胞器，但成熟的红细胞是例外。高尔基体的功能是：在植物细胞中能合成和分泌纤维素，将纤维素分泌到原生质体外形成细胞壁，所以在高中生物教材上讲与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。在分泌旺盛的细胞（如唾液腺细胞、胰腺细胞等）中，高尔基体特别发达，数目也特别多。
（6）中心体
中心体存在于低等植物细胞（如衣藻、团藻等藻类植物）和动物细胞中。中心体不具备膜结构，是由蛋白质组成的。每个中心体是由两个互相垂直的短棒状的中心粒排列而成，每个中心粒由9组三联管排列成一圈构成。中心体能在细胞分裂间期进行自我复制，复制后的中心体内含有两组中心粒，每组有两个中心粒。中心粒的功能是在有丝分裂或减数分裂过程中参与星射线（纺缍丝）的形成。
（7）液泡
液泡是在细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡，是普遍存在于植物细胞中的一种细胞器。植物细胞中的液泡有其发生发展的过程，年幼的细胞只有很少的、分散的小液泡，而在成长的细胞中，这些液泡就逐渐合并而发展成一个大液泡，占据细胞中央很大部分，而将细胞质和细胞核挤到细胞的边缘，所以成熟的植物细胞才有一个或多个大的液泡。液泡内的液体称为细胞液，溶有很多有机小分子物质和无机盐。液泡的功能是参与细胞的水分代谢（如质壁分离和质壁分离复原），同时也是植物细胞代谢副产品及废物（如蔗糖、植物碱、丹宁、多余的无机盐等）屯集的场所。
