细胞器的结构与功能
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(1)线粒体的内膜向内折叠形成 $\boldsymbol{\text{嵴}}$ ,增大了内膜的面积。线粒体是 $\boldsymbol{\text{有氧呼吸}}$ 的主要场所。
(2)在电子显微镜下可见,叶绿体由 $\boldsymbol{\text{双}}$ 膜包被,内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些囊状结构称为 $\boldsymbol{\text{类囊体}}$ 。叶绿体是绿色植物进行 $\boldsymbol{\text{光合作用}}$ 的场所。植物细胞 $\boldsymbol{\text{不一定}}$ 含有叶绿体,试举例说明 $\boldsymbol{\text{如植物的根细胞不含叶绿体}}$ 。
(3)内质网是 $\boldsymbol{\text{蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”}}$ 。
(4)高尔基体的功能主要是 $\boldsymbol{\text{对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装}}$ 。
(5)溶酶体内含有多种 $\boldsymbol{\text{水解酶}}$ ,一方面能分解 $\boldsymbol{\text{衰老、损伤的细胞器}}$ ,另一方面能分解 $\boldsymbol{\text{侵入细胞的病毒或细菌}}$ 。被溶酶体分解后的产物的去向是: $\boldsymbol{\text{对细胞有用的物质被细胞再利用,无用的物质则被排出细胞}}$ 。
(6) $\boldsymbol{\text{动物和低等植物}}$ 细胞含有中心体,中心体由 $\boldsymbol{\text{两个互相垂直排列的中心粒及周围物质}}$ 组成,中心体的功能是 $\boldsymbol{\text{与细胞的有丝分裂有关}}$ 。
(7)生产蛋白质的机器是 $\boldsymbol{\text{核糖体}}$ 。细胞的“动力车间”是 $\boldsymbol{\text{线粒体}}$ 。植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”是 $\boldsymbol{\text{叶绿体}}$ ;“消化车间”是 $\boldsymbol{\text{溶酶体}}$ 。与能量转换有关的细胞器有 $\boldsymbol{\text{线粒体、叶绿体}}$ ;含DNA的细胞器有 $\boldsymbol{\text{线粒体、叶绿体}}$ ;含色素的细胞器有 $\boldsymbol{\text{叶绿体、液泡}}$ ;合成性激素的细胞器是 $\boldsymbol{\text{内质网}}$ 。 -
新宰的畜、禽,如果马上把肉做熟了吃,肉老而口味不好,过一段时间再煮,肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内的 溶酶体 细胞器的作用有关?具体原因是: $\boldsymbol{\text{细胞死亡后,溶酶体膜破裂,其中的水解酶释放出来,分解肌肉中的蛋白质等物质,使肉质变嫩}}$ 。
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分泌蛋白是指 $\boldsymbol{\text{在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质}}$ ,如 $\boldsymbol{\text{抗体、胰岛素、消化酶}}$ 。与分泌蛋白的合成与分泌有关的细胞器有: $\boldsymbol{\text{核糖体}}$ (合成多肽)、 $\boldsymbol{\text{内质网}}$ (加工,形成空间结构)、 $\boldsymbol{\text{高尔基体}}$ (再修饰加工)、 $\boldsymbol{\text{线粒体}}$ (供能)。与分泌蛋白合成有关的膜性细胞器有 $\boldsymbol{\text{内质网、高尔基体、线粒体}}$ (核糖体无膜结构,不参与膜性细胞器计数)。
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飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多。在体外培养细胞时,新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多。试解释原因: $\boldsymbol{\text{线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,能为细胞生命活动提供能量。代谢旺盛的细胞(如飞翔鸟类的胸肌细胞、运动员的肌细胞、新生细胞)消耗的能量多,因此线粒体数量多}}$ 。
生物膜系统
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$\boldsymbol{\text{细胞膜、细胞器膜和核膜}}$ 等结构,共同构成了生物膜系统。生物膜的组成成分和结构 $\boldsymbol{\text{相似}}$ ,在结构和功能上 $\boldsymbol{\text{紧密联系、协调配合}}$ 。
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生物膜系统的功能:
① $\boldsymbol{\text{细胞膜}}$ 使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在 $\boldsymbol{\text{细胞与外界环境}}$ 进行 $\boldsymbol{\text{物质运输、能量转换和信息传递}}$ 的过程中起着决定作用;
② 许多化学反应在 $\boldsymbol{\text{生物膜}}$ 上进行,广阔的膜面积为 $\boldsymbol{\text{酶}}$ 提供了大量的附着位点;
③ 细胞内的生物膜把各种 $\boldsymbol{\text{细胞器}}$ 分隔开,使得细胞内能够同时进行多种化学反应,保证了生命活动 $\boldsymbol{\text{高效、有序}}$ 地进行。
实验:用高倍镜观察叶绿体和细胞质流动
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制备临时装片观察叶绿体结构时,取菠菜叶稍带 $\boldsymbol{\text{叶肉}}$ 的 $\boldsymbol{\text{下}}$ 表皮。
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某实验小组选用菠菜、黑藻为实验材料,观察叶绿体的形态和分布,以及细胞质的流动:
(1)观察叶绿体时,临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因是 $\boldsymbol{\text{维持细胞的正常形态和生理功能,使叶绿体能够正常分布,便于观察}}$ 。
(2)选用黑藻的幼嫩叶片而不是幼根为实验材料观察细胞质流动的原因: $\boldsymbol{\text{幼嫩叶片细胞代谢旺盛,细胞质流动明显;幼根细胞中无叶绿体,无法通过观察叶绿体的运动来判断细胞质的流动}}$ 。
(3)如果将黑藻小叶的装片放在80℃条件下处理一段时间(装片中的小叶保持在0.3 g/mL的蔗糖溶液中),在显微镜下清晰地观察到细胞结构后,发现A处呈绿色,可能的原因是 $\boldsymbol{\text{高温破坏了细胞膜和叶绿体膜的结构,使叶绿素流出,导致A处变绿}}$ 。 -
叶绿体的形态和分布,与叶绿体的功能的关系是 $\boldsymbol{\text{叶绿体呈扁平的椭球形或球形,有利于在光下充分吸收光能;叶绿体的分布会随光照等条件的变化而调整,以更高效地吸收光能}}$ 。
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植物细胞的细胞质处于不断流动的状态,这对于活细胞完成生命活动的意义是 $\boldsymbol{\text{为细胞内的物质运输创造条件,保障细胞器之间的物质交换和信息传递}}$ 。
基础判断(细胞器&生物膜系统)
(1)$\boldsymbol{\checkmark}$(成人心肌细胞代谢旺盛,需能多,线粒体数量比腹肌细胞多)
(2)$\boldsymbol{\times}$(溶酶体的稳定性依赖膜的选择透过性,而非双层膜结构)
(3)$\boldsymbol{\checkmark}$(哺乳动物红细胞成熟前,内质网与高尔基体参与细胞膜合成,存在膜融合)
(4)$\boldsymbol{\times}$(线粒体中CO₂产生于基质,内膜是有氧呼吸第三阶段的场所)
(5)$\boldsymbol{\checkmark}$(溶酶体中的水解酶可分解受损细胞器的蛋白质和核酸)
(6)$\boldsymbol{\times}$(酵母菌是真菌,细胞骨架含蛋白质纤维,不含纤维素;细菌无细胞骨架)
(7)$\boldsymbol{\times}$(细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质的核酸种类不同,如细胞质基质含mRNA、tRNA等,线粒体基质含自身转录的RNA)
(8)$\boldsymbol{\checkmark}$(小肠绒毛上皮细胞吸收营养时,线粒体集中分布在耗能多的细胞两端)
(9)$\boldsymbol{\checkmark}$(浆细胞的溶酶体含多种水解酶,可清除病原体)
(10)$\boldsymbol{\times}$(噬菌体无细胞结构,不含核糖体)
(11)$\boldsymbol{\times}$(溶酶体中的水解酶由核糖体合成,溶酶体仅储存和释放)
(12)$\boldsymbol{\times}$(正常生理状态下,溶酶体可分解衰老细胞器,参与细胞自噬)
(13)$\boldsymbol{\times}$(核糖体无膜结构,不参与分泌蛋白的膜运输过程)
(14)$\boldsymbol{\checkmark}$(叶绿体类囊体膜面积远大于外膜面积)
(15)$\boldsymbol{\times}$(附着核糖体和游离核糖体的分子组成相同,均为rRNA和蛋白质)
(16)$\boldsymbol{\checkmark}$(细胞骨架维持细胞形态,参与运动、分裂、分化等生命活动)
(17)$\boldsymbol{\times}$(有氧呼吸第三阶段不属于分泌蛋白的合成与加工过程)
(18)$\boldsymbol{\checkmark}$(胞内蛋白如细胞质酶,合成无需内质网和高尔基体参与)
(19)$\boldsymbol{\times}$(性激素是脂质,不属于分泌蛋白)
(20)$\boldsymbol{\checkmark}$(高尔基体加工的不一定是分泌蛋白,但分泌蛋白一定经高尔基体加工)
(21)$\boldsymbol{\checkmark}$(分泌蛋白最初在核糖体上合成)
(22)$\boldsymbol{\times}$(核糖体无膜,不能形成囊泡)
(23)$\boldsymbol{\checkmark}$(哺乳动物红细胞成熟前,内质网与高尔基体存在膜融合)
(24)$\boldsymbol{\times}$(胰腺外分泌细胞和内分泌细胞的内质网均发达,因需合成分泌蛋白或激素)
(25)$\boldsymbol{\checkmark}$(高尔基体参与分泌蛋白的加工和运输)
(26)$\boldsymbol{\times}$(小肠黏膜是组织,不属于细胞内的生物膜系统)
(27)$\boldsymbol{\times}$(原核细胞的细胞膜属于生物膜系统;病毒无细胞结构,不含生物膜)
(28)$\boldsymbol{\checkmark}$(分泌蛋白合成涉及的内质网、高尔基体、线粒体均为膜结构,参与生物膜系统)
(29)$\boldsymbol{\times}$(中心体无膜,不属于生物膜系统)
(30)$\boldsymbol{\times}$(叶绿体的双层膜是亚显微结构,光学显微镜无法观察)
(31)$\boldsymbol{\checkmark}$(菠菜表皮细胞不含叶绿体,故撕取带叶肉的下表皮)
(32)$\boldsymbol{\times}$(切取小部分叶片不影响细胞质流动观察,只要细胞存活)
(33)$\boldsymbol{\times}$(同一细胞内细胞质流动方向一致)
(34)$\boldsymbol{\checkmark}$(黑暗条件下观察,可避免光照对叶绿体运动的干扰,便于观察细胞质流动)
第三节 细胞核(P52—P55)
一、真核细胞一般都有细胞核,但少数真核细胞没有,如 $\boldsymbol{\text{哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞}}$ 。
二、细胞核的结构(假设图中①核膜、②染色质、③核仁、④核孔):
① 是 $\boldsymbol{\text{核膜}}$ ,作用是 $\boldsymbol{\text{将细胞核与细胞质分隔开,控制物质进出细胞核(具有选择透过性)}}$ ;
② 是染色质,容易被 $\boldsymbol{\text{碱性}}$ 性染料染成深色,其化学成分主要是 $\boldsymbol{\text{DNA和蛋白质}}$ 。染色体和染色质的关系: $\boldsymbol{\text{是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态}}$ ,是遗传物质的载体。常用的碱性染料有 $\boldsymbol{\text{龙胆紫溶液、醋酸洋红液}}$ ;
③ 是 $\boldsymbol{\text{核仁}}$ ,作用是 $\boldsymbol{\text{与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关}}$ ;
④ 是 $\boldsymbol{\text{核孔}}$ ,作用是 $\boldsymbol{\text{实现核质之间频繁的物质交换和信息交流}}$ 。
三、细胞核的功能
- 对细胞核功能较为全面的阐述应该是 $\boldsymbol{\text{细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心}}$ 。
- 细胞核被称为遗传信息库的原因是 $\boldsymbol{\text{细胞核中储存着遗传信息(DNA是遗传物质,其碱基排列顺序代表遗传信息)}}$ 。
四、基础判断
(1)$\boldsymbol{\times}$(原核细胞无核仁,但能合成rRNA,核糖体可正常形成)
(2)$\boldsymbol{\checkmark}$(核仁含DNA、RNA、蛋白质,参与核糖体形成)
(3)$\boldsymbol{\times}$(颤蓝细菌是原核生物,无细胞核;伞藻、小球藻是真核生物,有细胞核)
(4)$\boldsymbol{\times}$(细胞质中的RNA可由线粒体、叶绿体自身合成,并非全由细胞核合成)
(5)$\boldsymbol{\times}$(转录在细胞核进行,翻译在细胞质的核糖体上进行)
(6)$\boldsymbol{\checkmark}$(细胞核是真核生物遗传和代谢的控制中心)
第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输实例
一、渗透作用
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扩散是指: $\boldsymbol{\text{物质从浓度高的区域向浓度低的区域运动的现象}}$ 。
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渗透作用是指: $\boldsymbol{\text{水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散}}$ 。渗透作用 $\boldsymbol{\text{属于}}$ (属于/不属于)扩散。
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发生渗透作用的条件: $\boldsymbol{\text{具有半透膜;半透膜两侧溶液存在浓度差}}$ 。
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渗透装置分析:
(1)膜两侧分别是质量分数15%的葡萄糖溶液和质量分数15%的蔗糖溶液, $\boldsymbol{\text{能}}$ (能/不能)发生渗透作用(葡萄糖摩尔质量小,物质的量浓度更高,水分子从蔗糖侧流向葡萄糖侧)。
(2)1mol/L的NaCl溶液和1mol/L的葡萄糖溶液的渗透压 $\boldsymbol{\text{不相等}}$ (NaCl解离为2mol离子,葡萄糖为1mol分子,渗透压不同)。
(3)膜一侧是质量分数15%的葡萄糖溶液,另一侧是质量分数25%的葡萄糖溶液,渗透平衡时,膜两侧溶液浓度 $\boldsymbol{\text{相等}}$ (葡萄糖不能通过半透膜,水分子移动使两侧浓度最终相等)。
(4)乙的浓度不变时,细胞内蔗糖浓度与乙的浓度 $\boldsymbol{\text{相等}}$ (细胞液与外界浓度相等,水分进出平衡)。
(5)Na⁺、HCO₃⁻ 在维持内环境理化性质相对稳定中的作用是 $\boldsymbol{\text{Na⁺维持细胞外液的渗透压,HCO₃⁻ 维持内环境的pH稳定}}$ 。
二、细胞的吸水和失水
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动物细胞的 $\boldsymbol{\text{细胞膜}}$ 相当于一层半透膜,植物细胞的 $\boldsymbol{\text{原生质层}}$ (细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质)相当于一层半透膜。
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植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的 $\boldsymbol{\text{细胞液}}$ 。原生质层是指 $\boldsymbol{\text{细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质}}$ 。
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植物细胞质壁分离是指细胞壁与 $\boldsymbol{\text{原生质层}}$ 分离。植物质壁分离的原理是 $\boldsymbol{\text{原生质层的伸缩性大于细胞壁,当细胞失水时,原生质层收缩,与细胞壁分离}}$ 。选用根尖分生区细胞 $\boldsymbol{\text{不能}}$ (能/不能)发生质壁分离现象,原因是 $\boldsymbol{\text{根尖分生区细胞无大液泡,细胞的渗透作用较弱}}$ 。选用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料,放在较高浓度的蔗糖溶液中,细胞 $\boldsymbol{\text{能}}$ (能/不能)发生质壁分离(内表皮细胞有大液泡,只是无颜色,不易观察)。
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实验分析(紫色洋葱鳞片叶外表皮):
(1)原生质层对应图2中的 $\boldsymbol{\text{2、4、5}}$ (细胞膜、液泡膜、两层膜之间的细胞质)。图1中F步骤观察时发现质壁分离不能复原,原因可能是 $\boldsymbol{\text{蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过多而死亡}}$ 。
(2)图2中6处充满 $\boldsymbol{\text{蔗糖溶液}}$ (细胞壁全透性,外界溶液进入)。图2中细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度的大小关系是 $\boldsymbol{\text{无法确定(细胞可能处于质壁分离、复原或平衡状态)}}$ 。
(3)B步骤的目的是 $\boldsymbol{\text{观察细胞的正常形态,作为对照}}$ 。
(4)本实验中存在 $\boldsymbol{\text{2}}$ 次对照实验,分别是 $\boldsymbol{\text{B与C(质壁分离前后对照)、C与F(质壁分离与复原对照)}}$ 。
(5)若外界溶液浓度相同,用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同,原因有 $\boldsymbol{\text{不同部位细胞的细胞液浓度存在差异}}$ 。
(6)若图2表示洋葱鳞片叶外表皮细胞正处于质壁分离过程中,在显微镜下可观察到的具体现象是 $\boldsymbol{\text{紫色液泡逐渐缩小,原生质层与细胞壁逐渐分离}}$ 。
(7)植物细胞质壁分离过程的失水速率 逐渐降低 (细胞液与外界浓度差减小)、吸水能力 逐渐增强 (细胞液浓度升高,吸水能力增强)。
(8)若将成熟植物细胞置于适宜浓度的硝酸钾溶液中,会观察到 $\boldsymbol{\text{先发生质壁分离,后自动复原(K⁺和NO₃⁻ 进入细胞,使细胞液浓度升高,吸水复原)}}$ 。
(9)实验思路: $\boldsymbol{\text{将该耐盐碱植物的细胞分别置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中,测定原生质体的体积变化;当原生质体体积相对值为100%时,对应的蔗糖溶液浓度接近细胞液浓度}}$ 。 -
对农作物施肥过多,会出现“烧苗”,原因: $\boldsymbol{\text{施肥过多导致土壤溶液浓度高于细胞液浓度,植物细胞失水}}$ 。补救措施: $\boldsymbol{\text{及时浇水,降低土壤溶液浓度}}$ 。对农业生产的启示: $\boldsymbol{\text{合理施肥,避免土壤溶液浓度过高}}$ 。
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轮作的科学依据是 $\boldsymbol{\text{避免土壤养分失衡,同时减少病虫害(不同作物对养分需求不同,且病虫害具有专一性)}}$ 。
基础判断(物质跨膜运输实例)
- $\boldsymbol{\times}$(1mol/L NaCl解离为2mol离子,1mol/L蔗糖为1mol分子,渗透压不等)
- $\boldsymbol{\times}$(葡萄糖进入细胞是主动运输或协助扩散,不属于渗透作用)
- $\boldsymbol{\times}$(动物细胞会吸水涨破,植物细胞有细胞壁保护,不会涨破)
- $\boldsymbol{\checkmark}$(盖玻片四周滴加蔗糖溶液,可使细胞快速浸润,加速质壁分离)
- $\boldsymbol{\times}$(质壁分离时,细胞失水,液泡颜色加深,吸水能力增强)
- $\boldsymbol{\times}$(根尖分生区细胞无大液泡,不能发生质壁分离)
- $\boldsymbol{\times}$(低倍光学显微镜即可观察到质壁分离现象)