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高中二~高中三年级 (16-18岁)

高中生物 细胞的结构与功能

细胞是生命的基本单位,细胞核、线粒体、内质网、高尔基体等细胞器在其中分工合作。 细胞核保存 DNA 中的遗传信息,核糖体按照这些信息合成蛋白质,线粒体通过细胞呼吸产生 ATP。 要分泌到细胞外的蛋白质在粗面内质网上合成,经高尔基体再从细胞膜出去;植物细胞还有动物细胞所没有的细胞壁、叶绿体和大液泡。 图中可以逐个选择细胞器,查看它们的形态和功能;在整体视图中,还能沿着内质网 → 高尔基体 → 细胞膜的分泌途径走一遍。

细胞是生命的基本单位

细胞内,遗传信息的管理、能量的产生、蛋白质的合成与加工、陈旧物质的分解同时进行。如果这些都混在一个空间里,水解酶可能破坏刚合成的蛋白质,原料也可能散到错误的地方。所以真核细胞用膜把空间分隔开:细胞核保护 DNA,线粒体进行呼吸作用,溶酶体把水解酶关在里面。在逐个记细胞器名称之前,先弄清每个由膜分隔的区域做什么,蛋白质又从哪个区域移到哪个区域,各个细胞器的位置自然就理顺了。

🔬 把细胞比作城市
①细胞核是市政府:保存遗传信息,指挥合成哪些蛋白质
②线粒体是发电厂:通过细胞呼吸产生 ATP
③核糖体和内质网是工厂,高尔基体是物流中心:合成蛋白质,加工包装后送到需要的地方
④溶酶体是回收站:分解衰老的细胞器和进入细胞的物质

观察细胞器

看不到细胞核,不能就断定它不是细胞。细菌是没有核膜的原核细胞,人的红细胞在成熟过程中失去细胞核,但它们都是细胞。另外,人们容易以为所有细胞器都有膜包被,其实核糖体是没有膜的颗粒,细胞核和线粒体是双层膜,内质网、高尔基体和溶酶体是单层膜。比较动物细胞和植物细胞时,也要把共有的结构和只有一方才有的结构分开来看:细胞核、线粒体、核糖体、内质网、高尔基体两者都有,细胞壁、叶绿体和大液泡只有植物细胞有,中心体和溶酶体主要存在于动物细胞中。

细胞核

大椭圆是细胞膜,里面六个细胞器画在固定的位置上。用滑块选中一个,只有它会变亮,下面一行写出名称和功能。细胞核是两层圆(双层膜)和里面的核仁,线粒体是内部有褶皱(嵴)的椭圆,内质网是波浪形的膜,上面两条上附着的小点是核糖体,表示粗面内质网。高尔基体是四个扁平囊,单独散开的六个点是细胞质中的核糖体,紫色圆是溶酶体。最后的整体视图中六个细胞器全部变亮,从内质网经高尔基体到细胞膜的虚线箭头表示分泌途径。

💡 每个细胞器要看什么
①细胞核:由双层膜(核膜)包被,保存 DNA,核仁中合成构成核糖体的 rRNA
②线粒体:双层膜,内膜折叠成嵴,通过细胞呼吸产生 ATP,含有自己的 DNA
③内质网:附着核糖体的粗面内质网合成分泌蛋白,没有核糖体的光面内质网合成脂质
④高尔基体:加工来自内质网的蛋白质,装进囊泡送出
⑤核糖体是没有膜的颗粒,把 mRNA 翻译成蛋白质

细胞器小结

细胞器

主要细胞器的功能
细胞核
双层膜,DNA,核仁(合成 rRNA)
保存遗传信息,调控基因表达
线粒体
双层膜,有自己的 DNA,嵴
产生 ATP(细胞呼吸)
粗面内质网(rER)
表面附着核糖体
合成和运输分泌蛋白
光面内质网(sER)
没有核糖体,肝细胞中多
合成脂质,分解有毒物质
高尔基体
由扁平囊层层叠成
加工、包装、分泌蛋白质
核糖体
rRNA 和蛋白质,没有膜
蛋白质合成
溶酶体
用膜把水解酶包起来
细胞内消化

动物细胞与植物细胞

细胞比较

动物细胞与植物细胞的区别
项目动物植物
细胞壁无有(纤维素)
叶绿体无有(光合作用)
中心体有无(大多数植物)
液泡小(有的话为多个)大(中央一个)
溶酶体有几乎没有(由液泡代替)

例题与真题检验

例题 1
像胰腺分泌的消化酶这样分泌到细胞外的蛋白质,是按什么顺序合成并运出细胞的?
1
分泌蛋白在附着于粗面内质网的核糖体上合成,并进入内质网腔。
2
内质网中的蛋白质由运输小泡运到高尔基体。
3
在高尔基体中加工、包装后的蛋白质进入分泌小泡,分泌小泡与细胞膜融合,把蛋白质释放到细胞外。
▸ 核糖体(粗面内质网)→ 内质网 → 高尔基体 → 分泌小泡 → 细胞膜
图中整体视图里的虚线箭头就是这条途径。由膜包被的细胞器依次分担合成、加工和运出的工作。
例题 2
在某个细胞中观察到细胞壁、叶绿体和一个大液泡,没有看到中心体和溶酶体。这是动物细胞还是植物细胞?
1
由纤维素构成的细胞壁和叶绿体只存在于植物细胞中。
2
一个中央大液泡也是植物细胞的特征,大多数植物细胞没有中心体和溶酶体。
▸ 植物细胞
细胞核、线粒体、核糖体、内质网、高尔基体在动物细胞和植物细胞中都有。只要看到细胞壁、叶绿体、大液泡中的任何一个,就是植物细胞。
韩国高考类题
关于动物细胞的细胞器,下列说法正确的是哪一项?
①核糖体由单层膜包被。
②线粒体没有自己的 DNA。
③核糖体没有膜,蛋白质的合成(翻译)在这里进行。
④高尔基体负责光合作用。
⑤溶酶体产生 ATP。
▸ ③ 核糖体没有膜,蛋白质的合成(翻译)在这里进行。
1
核糖体是由 rRNA 和蛋白质构成、没有膜的细胞器,能把 mRNA 翻译成蛋白质,所以①错误,③正确。
2
线粒体有自己的 DNA(②),光合作用由叶绿体进行(④),ATP 主要由线粒体产生(⑤),所以其余选项都错误。

总结

分泌蛋白的出路
细胞核(DNA → mRNA)→ 粗面内质网上的核糖体(合成)→ 内质网 → 高尔基体(加工、包装)→ 分泌小泡 → 细胞膜
从遗传信息到蛋白质分泌出细胞,要由几种细胞器依次接力完成
🎯 考试要点
①细胞核:双层膜,保存 DNA,调控基因表达
②线粒体:双层膜,有自己的 DNA,通过细胞呼吸产生 ATP
③核糖体:没有膜,把 mRNA 翻译成蛋白质
④分泌途径:粗面内质网 → 高尔基体 → 分泌小泡 → 细胞膜
⑤只有植物细胞才有的结构:细胞壁、叶绿体、中央大液泡

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