知识讲解 4.2细胞（2）

4.2细胞（2）【学习目标】1、 知道细胞是生物体结构和功能的基本单位。2、 知道细胞的基本结构及功能，运用细胞及其功能的知识解释某些生命现象。3、 了解细胞的形状和化学组成。4、 了解病毒【要点梳理】要点一、细胞是生物体生命活动的基本单位细胞并没有统一的定义，比较普遍的提法是：细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物，高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为原核细胞、真核细胞两类，但也有人提出应分为三类，即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。细胞体形极微，在显微镜下始能窥见，形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成，表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁，细胞质中常有（质体），体内有叶绿体和液泡，还有线粒体。动物细胞无细胞壁，细胞质中常有（中心体），而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。要点二、细胞的结构与功能1、细胞壁分类在细菌、真菌、植物的生物，其组成的细胞都具有细胞壁（Cell Wall），而原生生物则有一部分的生物体具有此构造，但是动物没有。植物细胞壁主要成分是纤维素，经过有系统的编织形成网状的外壁。真菌细胞壁则是由几丁质、纤维素等多糖类组成，其中几丁质是含有碳水化合物和氨，性柔软，有弹性，与钙盐混杂则硬化，形成节肢动物的外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体，有保护功能。细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。2、细胞膜细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜，叫做细胞膜。这层由蛋白质分子和磷脂双分子层组成的薄膜，水和氧气等小分子物质能够自由通过，而某些离子和大分子物质则不能自由通过。因此，它除了起着保护细胞内部的作用以外，还具有控制物质进出细胞的作用：既不让有用物质任意地渗出细胞，也不让有害物质轻易地进入细胞。此外，它能进行细胞间的信息交流。细胞膜在光学显微镜下不易分辨。细胞膜具有一定的流动性。细胞膜的这种结构特点，对于它完成各种生理功能是非常重要的。 物质跨膜运输的方式分为被动运输和主动运输两种。（1）被动运输，是顺着膜两侧浓度梯度扩散，即由高浓度向低浓度。分为自由扩散和协助扩散。自由扩散：物质通过简单的扩散作用进入细胞。细胞膜两侧的浓度差以及扩散的物质的性质（如根据相似相溶原理，脂溶性物质更容易进出细胞）对自由扩散的速率有影响，常见的能进行自由扩散的物质有氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、胆固醇、水、氨等。协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白扩散。细胞膜两侧的浓度差以及载体的种类和数目对协助扩散的速率有影响。红细胞吸收葡萄糖是依靠协助扩散。（2）主动运输：物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。各种离子由低浓度到高浓度过膜都是依靠主动运输。能进行跨膜运输的都是离子和小分子，当大分子进出细胞时，包裹大分子物质的囊泡从细胞膜上分离或者与细胞膜融合（胞吞和胞吐），大分子不需跨膜便可进出细胞。3、细胞质细胞膜包着的黏稠透明的物质，叫做细胞质（Cytoplasm）。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒，这些颗粒多数具有一定的结构和功能，类似生物体的各种器官，因此叫做细胞器。例如，在绿色植物的叶肉细胞中，能看到许多绿色的颗粒，这就是一种细胞器，叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中，往往还能看到一个或几个液泡，其中充满着液体，叫做细胞液。在成熟的植物细胞中，液泡合并为一个中央大液泡，其体积占去整个细胞的大半。细胞质被挤压为一层。细胞膜以及液泡膜和两层膜之间的细胞质称为原生质层。植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当细胞液浓度小于外界浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层与细胞壁分离，也就是发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液中使原生质层复原，逐渐发生质壁分离的复原。细胞质不是凝固静止的，而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内，细胞质往往围绕液泡循环流动，这样便促进了细胞内物质的转运，也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞死亡后，其细胞质的流动也就停止了。4、细胞器细胞中还有一些细胞器，它们具有不同的结构，执行着不同的功能，共同完成细胞的生命活动。这些细胞器的结构需用电子显微镜观察。在电镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。线粒体线粒体是细胞呼吸的中心，它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构，它能将营养物质（如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等）氧化产生能量，储存在ATP（三磷酸腺苷）的高能磷酸键上，供给细胞其他生理活动的需要，因此有人说线粒体是细胞的“动力工厂”。叶绿体叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器，其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、基粒（类囊体）和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。基质中还含有DNA。液泡液泡是植物细胞中的泡状结构。成熟的植物细胞中的液泡很大，可占整个细胞体积的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡内有细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以达到很高的浓度。因此，它对细胞内的环境起着调节作用，可以使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。动物细胞也同样有小液泡。5、细胞核细胞质里含有一个近似球形的细胞核，是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央，成熟的植物细胞的细胞核，往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质，易被碱性染料染成深色，叫做染色质。生物体用于传种接代的物质即遗传物质，就在染色质上。多数细胞只有一个细胞核，有些细胞含有两个或多个细胞核，如肌细胞、肝细胞等。染色质主要由蛋白质和DNA组成。DNA是一种有机物大分子，又叫脱氧核糖核酸，是生物的遗传物质。在有丝分裂时，染色体复制，DNA也随之复制为两份，平均分配到两个子细胞中，使得后代细胞染色体数目恒定，从而保证了后代遗传特性的稳定。还有RNA，RNA是DNA在复制时形成的单链，它传递信息，控制合成蛋白质，其中有转移核糖核酸（tRNA）、信使核糖核酸（mRNA）和核糖体核糖核酸（rRNA）。细胞核的机能是保存遗传物质，控制生化合成和细胞代谢，决定细胞或机体的性状表现，把遗传物质从细胞（或个体）一代一代传下去。但细胞核不是孤立的起作用，而是和细胞质相互作用、相互依存而表现出细胞统一的生命过程。细胞核控制细胞质；细胞质对细胞的分化、发育和遗传也有重要的作用要点三、细胞的形状细胞的形状多种多样,有球体、多面体、纺锤体和柱状体等.由于细胞内在的结构和自身表面张力,以及外部的机械压力,各种细胞总是保持自己的一定形状.细胞的形状和功能之间有密切关系.例如,神经细胞会伸展几米,这是因为伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息.高大的树木为什么能郁郁葱葱,这是因为植物内的导管、筛管细胞是管状的,有利于水分和营养的运输。要点四、细胞的分裂、分化和生长细胞分裂是指活细胞增殖及其数量由一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的新细胞称子细胞。通常包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。真核细胞分裂包括有丝分裂、减数分裂、无丝分裂。有丝分裂是真核细胞分裂的基本形式。减数分裂是在进行有性生殖的生物中导致生殖母细胞中染色体数目减半的分裂过程。它是有丝分裂的一种变形，由相继的两次分裂组成。无丝分裂又称直接分裂。其典型过程是核仁首先伸长，在中间缢裂分开，随后核也伸长并在中部从一面或两面向内凹进横缢，使核变成肾形或哑铃型，然后断开一分为二。细胞分化是指同一来源的细胞逐渐产生出形态结构、功能特征各不相同的细胞类群的过程，其结果是在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前的状态有所不同。细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过不同基因表达的开启或关闭，最终产生标志性蛋白质。一般情况下，细胞分化过程是不可逆的。然而，在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，其基因表达模式也可以发生可逆性变化，又回到其未分化状态，这一过程称为去分化。细胞的生长，主要是指细胞体积的增大，细胞分化完成后并不是所有的细胞都有生长的过程，大多数的组织器官都是通过不断的细胞分裂以增加细胞数量的方式来实现器官生长，只有很少数细胞（像神经元细胞）是通过增大细胞体积的方式来实现器官生长的，随着个体的不断发育，神经元细胞，特别是轴突的部分也要不断的伸长。要点五、病毒病毒是一种个体微小，结构简单，只含一种核酸（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。病毒是一种非细胞生命形态，它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成，病毒没有自己的代谢机构，没有酶系统。因此病毒离开了宿主细胞，就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。它的复制、转录、和转译的能力都是在宿主细胞中进行，当它进入宿主细胞后，它就可以利用细胞中的物质和能量完成生命活动，按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。病毒的基本结构 :病毒的蛋白质外壳称为衣壳，遗传物质多为RNA或DNA。衣壳与核酸分子统称为核衣壳。但以HIV为例，病毒表面还包裹着类似细胞膜的胞膜和刺突结构，与衣壳共同决定病毒的特异性。此外还有一些酶：如逆转录酶。病毒分类：病毒不仅分为植物病毒，动物病毒和细菌病毒。从结构上还分为：单链RNA病毒，双链RNA病毒，单链DNA病毒和双链DNA病毒病毒的生命过程大致分为：吸附，注入（遗传物质），合成（逆转录/整合入宿主细胞DNA），装配（利用宿主细胞转录RNA，翻译蛋白质再组装），释放五个步骤。