第2單元 生物體的結構層次
第3章 細胞是生命活動的基本單位
第一節 植物細胞的結構和功能
內容精講
1.如何才能做好一個臨時玻片標本？
剖析：做好臨時玻片標本是觀察的基礎。首先，在取材時，由于直接撕會使材料的大小不好控制，而且撕下的材料容易卷起，很難把它展平�？上扔玫镀谧仙笫[的外表皮上劃一個長、寬約為0.5 cm的正方形,或一個“井”字形，然后用鑷子小心地從一角撕下外表皮。其次，將撕下的表皮放入水滴中時，為了使觀察的材料完全浸入水滴中，最好先將表皮的一面放入水中，然后將表皮翻過來，再將另一面浸入水中。最后，為了避免氣泡的出現，蓋蓋玻片的方法一定要正確。先將蓋玻片的一側接觸水滴，然后輕輕地緩慢地將蓋玻片蓋在生物材料上，再用吸水紙吸去多余的水。
通常判斷一個臨時玻片標本做得是否好的標準是，在蓋玻片下面要沒有氣泡，物體平整等。學生在剛開始做玻片標本時，往往會出現許多問題，比如氣泡較多，或者材料厚薄不均，或材料過大、過小，不美觀等等。
2.植物細胞都具有細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核、葉綠體、液泡、線粒體等結構嗎？
剖析：植物細胞的基本結構包括細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核。而葉綠體、液泡等結構通常在部分細胞中才具有。比如葉綠體是進行光合作用的結構，在能進行光合作用的細胞中才有。比如在洋蔥的葉子中含有葉綠體，而在洋蔥的鱗莖鱗片葉及根部細胞中就不含有葉綠體。通常一個成熟的植物細胞中才具有中央大液泡，而沒有成熟的小細胞中沒有中央大液泡，只有少量的小液泡。線粒體與生物的有氧呼吸有關，通常植物細胞中也具有此結構。
植物細胞一般具有細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核、液泡等結構。在本節課實驗中，除了觀察不到細胞膜之外，其他的結構都能看得到。但植物細胞是否都和洋蔥表皮細胞的結構一樣呢？葉綠體是光合作用的部分，通常在光下的部分會含有葉綠體，那么植物的根生長在地上，見不到陽光，在它的細胞內是否會有葉綠體呢？在理解這些問題的基礎上，區分不同植物細胞的結構。
3.細胞膜是一層非常薄的膜，能控制物質的進出。科學家做過這樣的實驗：準備好含有鈣、鎂和硅等的培養液，將番茄和水稻分別放在上述培養液中培養。一段時間后，經過觀察發現，在番茄培養液中的鈣和鎂的含量下降了，水稻培養液中的鈣和鎂的含量基本保持不變。硅的情況則剛好相反：水稻吸收大量的硅，培養液中硅的含量明顯降低，而番茄幾乎不吸收硅。問題：
（1）番茄培養液中的鈣、鎂含量為什么會下降，而幾乎不吸收硅？
（2）從番茄和水稻對物質的吸收對比，可以說明什么問題？
植物細胞膜在細胞中起著控制物質進出的作用。對于細胞需要的物質，細胞膜可以讓它透過，而不需要的物質則不能透過。當細胞膜在某些情況下受到破壞以后，就不再有控制物質進出的功能了。比如當青菜放在清水中浸泡時，不管浸泡多長時間，水都不會變綠，而當用開水燙過以后，外界的水就會變綠了。也就是原來在細胞內對細胞有用的綠色物質，當細胞膜被高溫破壞以后，不再能控制這些物質保持在細胞內了，破壞了細胞內物質的穩定性，從而導致細胞的死亡。細胞膜把細胞包裹起來，使細胞能夠保持相對的穩定性，維持正常的生命活動。此外，細胞所必需的養分的吸收和代謝產物的排出，都要通過細胞膜。由實驗也可以看出，細胞膜對物質的控制作用表現在對物質的選擇吸收方面。
細胞膜除了通過選擇吸收來調節和控制細胞外，還能以“胞飲”和“胞吐”的方式,幫助細胞從外界環境中攝取液體小滴和捕獲食物顆粒，供應細胞在生命活動中對營養物質的需求。細胞膜也能接收外界信號的刺激使細胞做出反應,從而調節細胞的生命活動。細胞膜不但是細胞的物理屏障,也是在細胞生命活動中有復雜功能的重要結構。
探究：（1）植物體要依靠根從外界吸收營養。將番茄培養在含有各種物質的培養液中，細胞就會根據自己的需要，從外界吸收營養物質。培養過程中，由于番茄細胞吸收了培養液中的鈣、鎂等物質，所以外界培養液中鈣和鎂的含量就會下降。硅是番茄生活過程中基本不需要的物質，所以細胞不吸收。
（2）番茄和水稻在生命活動過程中，都要依靠根從外界吸收營養。從上面的實例可以看出，它們吸收同一物質的量是不同的。說明它們對這些物質的需要不同，通過細胞膜的控制作用，需要的物質可以進入細胞，而不需要的物質則不能進入細胞。
典題精講
例1下列關于植物細胞的結構和功能的敘述中,錯誤的是（）
A.植物細胞具有細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核
B.植物細胞是植物體結構和功能的基本單位
C.植物細胞多具有葉綠體和液泡
D.植物細胞的細胞核與細胞質相互隔開，互不相通
思路解析：植物細胞的基本結構包括細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核，通常有的細胞還含有葉綠體和大液泡，細胞是植物體結構、功能的基本單位。細胞的各個組成部分之間有著密切的聯系，在細胞核的核膜上有控制物質進出的核孔，保證細胞質和細胞核的物質交流。
答案：D
例2右圖是植物細胞模式圖，請據圖完成下列問題：
(1)種植作物常施肥，肥料中含鉀的無機鹽進入細胞，主要是由［�。輄_____控制的，圖中1的作用是______。
(2)遺傳信息的載體存在于［�。輄_____中。
(3)鹽腌黃瓜條溢出的黃瓜汁主要來自細胞結構中的［�。輄_____。
思路解析：在植物細胞的結構中，細胞壁起著保護細胞內部結構的作用，同時使細胞具有一定的形態。細胞膜具有控制細胞內外物質進出的作用。細胞核中含有主要的遺傳物質DNA，能控制生物的遺傳和變異，通常在一個成熟的植物細胞中，液泡占據大部分的體積。在液泡內含有水分、糖類、色素等物質。
答案：（1）2 細胞膜 保護內部結構，維持細胞的正常形態�。�2）4 細胞核 （3）5 液泡
第二節 人和動物細胞的結構和功能
內容精講
1.在制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時玻片標本中，我們滴加在載玻片中央的是清水，而在制作人的口腔上皮細胞臨時玻片標本中，我們滴加的是生理鹽水。這是為什么？
剖析：
我們在制作臨時玻片標本時，要盡量保持生物材料本來的形態、結構特征，才能觀察到真實的情況。在制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時玻片標本時，我們滴加清水，是因為植物細胞所處的環境與清水相近，這樣撕取的表皮細胞放在清水中，不會改變形狀。同樣，人的口腔上皮細胞所處的環境與生理鹽水相似，刮取的人的口腔上皮細胞放在生理鹽水中，才能保持原有的形態。如果我們所滴加的液體與細胞在生物體內所處的液體環境有差別，就會引起細胞吸水或者失水，從而導致細胞變形，我們觀察到的細胞就不是細胞的本來面目。
生物體的細胞通常能保持一定的形態，這與細胞周圍存在的液體環境濃度有關。當細胞內的液體濃度與細胞外的環境中液體濃度相當時，細胞才能保持原來的形態。而當細胞內溶液濃度小于外界溶液濃度時，細胞就會失去水分皺縮，嚴重時可導致死亡。當細胞內溶液濃度大于外界溶液濃度時，細胞會吸水，對于動物細胞來說，會因吸水過多而破裂，導致細胞死亡，植物細胞因為有細胞壁的保護不會無限擴大，當吸水到一定程序時，不再吸水。
2.如何理解細胞核在生物遺傳中的重要作用？
剖析：科學研究發現，不論是生殖細胞還是體細胞，它們的細胞核內都存在著一些容易被堿性染料染成深色的物質，這些物質叫做染色體。染色體上含有決定生物性狀的物質，這些物質就叫遺傳物質。每種生物的細胞內都含有一定數量的結構不同的染色體，這些染色體是成對存在的。例如，人的每個體細胞內都含有23對染色體，牛的體細胞內含有30對染色體，水稻的體細胞內含有12對染色體。精子和卵細胞內的染色體數目都比體細胞少一半。通過受精作用，形成的受精卵既含有卵細胞的染色體，又含有精子的染色體，因此，受精卵內的染色體數目與體細胞又一樣了。保證了前后代之間染色體數目的穩定性，后代個體具有父母雙方的遺傳物質。
細胞核中因為含有遺傳物質DNA而在遺傳中起著重要的控制作用。
3. 細胞是生物體結構和功能的基本單位。構成生物體的細胞很微小，幾乎都不能用肉眼看到，絕大多數只能在顯微鏡下才能觀察到。一個生物體由很多細胞所組成，比如成年人身體內大約有1014個細胞。細胞的種類繁多，大小、形態各不相同，大多數細胞的大小在微米水平。有些細胞較大，最大的是鳥的卵細胞，比如鴕鳥的卵細胞直徑達75 mm；最小的細菌細胞直徑為0.000 1 mm。有些細胞長達1米以上，如運動神經細胞，它要將一些信息從大腦傳到身體各處的肌肉，建立起距離那么遠的兩部分之間的聯系。人的紅細胞呈雙凹圓盤形，直徑約為8 μm，無細胞核。紅細胞的平均壽命為120天，每天都有一定數量的紅細胞進行更新。
問題：
（1）生物體的細胞大小形態各不相同，這與它們的什么特點有關？
（2）為何人的紅細胞的壽命比較短？
生物體的形態和功能是密切相關的，有什么樣的形態就會有相關的功能。同樣，細胞的形態不同，功能也不相同。構成生物體的細胞由于要行使不同的功能，所以在形態甚至結構上也不相同。
有的細胞人的眼睛可以看得見，如鳥類的蛋，最大的直徑近10厘米（鴕鳥蛋）。有的細胞直徑只有0.1米微米，要用高倍顯微鏡才能看到，如原始的細菌。大多數細胞的直徑是10～100微米，用低倍顯微鏡就能看到。
細胞的形狀多種多樣，有球體、多面體、紡錘體和柱狀體等。細胞的形狀和功能之間有密切關系。例如，神經細胞能伸展到幾米，這是因為伸長的神經細胞有利于傳導外界的刺激信息。高大的樹木為什么能郁郁蔥蔥，這是因為植物內的導管、篩管細胞是管狀的，有利于水分和營養的運輸。
從細胞核的結構可以看出，細胞核中最重要的結構是染色質，染色質的組成成分是蛋白質分子和DNA分子，而DNA分子又是主要遺傳物質。當遺傳物質向后代傳遞時，必須在核中進行復制。所以，細胞核是遺傳物儲存和復制的場所。
遺傳物質能經復制后傳給子代，同時遺傳物質還必須將其控制的生物性狀特征表現出來，這些遺傳物質絕大部分都存在于細胞核中。所以，細胞核又是細胞遺傳性和細胞代謝活動的控制中心。
探究：（1）絕大部分生物體由細胞構成，而這些細胞大小形態有差異。比如人的神經細胞，因為要傳導信息，所以比較長；鴕鳥的卵是世界上最大的細胞，鳥卵中含有大量的營養物質。由此可以得出，細胞的形態和它們的功能是密不可分的。
（2）人的紅細胞中無細胞核，而細胞核在細胞的代謝、遺傳等方面起著至關重要的作用，所以無核的細胞壽命比較短。
典題精講
例1下列關于染色體的敘述不正確的是（）
A.存在于細胞核中，能被堿性染色劑染成深色
B.在不進行細胞分裂的細胞內以細絲狀的染色質狀態存在
C.是遺傳物質脫氧核糖核酸的載體
D.在細胞分裂時結構和組成發生改變
思路解析：染色體位于細胞核中，是主要的遺傳物質。染色體由于能夠被堿性染色劑染成深色而得名。它由脫氧核糖核酸和蛋白質所組成。脫氧核糖核酸簡稱DNA，是主要的遺傳物質。在每種生物的體細胞中，染色體數都是一定的。比如人的每個體細胞中，染色體有23對共46條。在細胞分裂過程中，染色體的形態會發生變化，由分裂開始時的細絲狀的染色質逐漸螺旋化為粗短的染色體。但結構和成分保持不變。當細胞分裂完成時，又會發生染色體向染色質的轉化。
答案：D
例2右圖為人和動物的細胞結構示意圖，據圖完成下列問題：
（1）能控制細胞內外物質的進出的是____，細胞進行生命活動的重要場所是____，含有遺傳物質的是____。（2）與植物細胞的結構相比，人和動物細胞的結構缺少了葉綠體、液泡和____。
思路解析：本題考查兩個方面的內容：一是考查讀圖識圖的能力，二是考查對動物細胞結構的掌握情況。動物細胞的基本結構包括細胞膜、細胞質和細胞核。其中細胞膜能控制物質進出細胞，細胞質是細胞生命活動的重要場所，細胞核中含有遺傳物質染色體。動物細胞與植物細胞的主要區別是，動物細胞中不含有葉綠體、細胞壁和液泡。
答案：（1）細胞膜 細胞質 細胞核�。�2）細胞壁
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