第2单元 生物体的结构层次
第3章 细胞是生命活动的基本单位
第一节 植物细胞的结构和功能
内容精讲
1.如何才能做好一个临时玻片标本？
剖析：做好临时玻片标本是观察的基础。首先，在取材时，由于直接撕会使材料的大小不好控制，而且撕下的材料容易卷起，很难把它展平。可先用刀片在紫色洋葱的外表皮上划一个长、宽约为0.5 cm的正方形,或一个“井”字形，然后用镊子小心地从一角撕下外表皮。其次，将撕下的表皮放入水滴中时，为了使观察的材料完全浸入水滴中，最好先将表皮的一面放入水中，然后将表皮翻过来，再将另一面浸入水中。最后，为了避免气泡的出现，盖盖玻片的方法一定要正确。先将盖玻片的一侧接触水滴，然后轻轻地缓慢地将盖玻片盖在生物材料上，再用吸水纸吸去多余的水。
通常判断一个临时玻片标本做得是否好的标准是，在盖玻片下面要没有气泡，物体平整等。学生在刚开始做玻片标本时，往往会出现许多问题，比如气泡较多，或者材料厚薄不均，或材料过大、过小，不美观等等。
2.植物细胞都具有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、叶绿体、液泡、线粒体等结构吗？
剖析：植物细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。而叶绿体、液泡等结构通常在部分细胞中才具有。比如叶绿体是进行光合作用的结构，在能进行光合作用的细胞中才有。比如在洋葱的叶子中含有叶绿体，而在洋葱的鳞茎鳞片叶及根部细胞中就不含有叶绿体。通常一个成熟的植物细胞中才具有中央大液泡，而没有成熟的小细胞中没有中央大液泡，只有少量的小液泡。线粒体与生物的有氧呼吸有关，通常植物细胞中也具有此结构。
植物细胞一般具有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡等结构。在本节课实验中，除了观察不到细胞膜之外，其他的结构都能看得到。但植物细胞是否都和洋葱表皮细胞的结构一样呢？叶绿体是光合作用的部分，通常在光下的部分会含有叶绿体，那么植物的根生长在地上，见不到阳光，在它的细胞内是否会有叶绿体呢？在理解这些问题的基础上，区分不同植物细胞的结构。
3.细胞膜是一层非常薄的膜，能控制物质的进出。科学家做过这样的实验：准备好含有钙、镁和硅等的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后，经过观察发现，在番茄培养液中的钙和镁的含量下降了，水稻培养液中的钙和镁的含量基本保持不变。硅的情况则刚好相反：水稻吸收大量的硅，培养液中硅的含量明显降低，而番茄几乎不吸收硅。问题：
（1）番茄培养液中的钙、镁含量为什么会下降，而几乎不吸收硅？
（2）从番茄和水稻对物质的吸收对比，可以说明什么问题？
植物细胞膜在细胞中起着控制物质进出的作用。对于细胞需要的物质，细胞膜可以让它透过，而不需要的物质则不能透过。当细胞膜在某些情况下受到破坏以后，就不再有控制物质进出的功能了。比如当青菜放在清水中浸泡时，不管浸泡多长时间，水都不会变绿，而当用开水烫过以后，外界的水就会变绿了。也就是原来在细胞内对细胞有用的绿色物质，当细胞膜被高温破坏以后，不再能控制这些物质保持在细胞内了，破坏了细胞内物质的稳定性，从而导致细胞的死亡。细胞膜把细胞包裹起来，使细胞能够保持相对的稳定性，维持正常的生命活动。此外，细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出，都要通过细胞膜。由实验也可以看出，细胞膜对物质的控制作用表现在对物质的选择吸收方面。
细胞膜除了通过选择吸收来调节和控制细胞外，还能以“胞饮”和“胞吐”的方式,帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒，供应细胞在生命活动中对营养物质的需求。细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应,从而调节细胞的生命活动。细胞膜不但是细胞的物理屏障,也是在细胞生命活动中有复杂功能的重要结构。
探究：（1）植物体要依靠根从外界吸收营养。将番茄培养在含有各种物质的培养液中，细胞就会根据自己的需要，从外界吸收营养物质。培养过程中，由于番茄细胞吸收了培养液中的钙、镁等物质，所以外界培养液中钙和镁的含量就会下降。硅是番茄生活过程中基本不需要的物质，所以细胞不吸收。
（2）番茄和水稻在生命活动过程中，都要依靠根从外界吸收营养。从上面的实例可以看出，它们吸收同一物质的量是不同的。说明它们对这些物质的需要不同，通过细胞膜的控制作用，需要的物质可以进入细胞，而不需要的物质则不能进入细胞。
典题精讲
例1下列关于植物细胞的结构和功能的叙述中,错误的是（）
A.植物细胞具有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核
B.植物细胞是植物体结构和功能的基本单位
C.植物细胞多具有叶绿体和液泡
D.植物细胞的细胞核与细胞质相互隔开，互不相通
思路解析：植物细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核，通常有的细胞还含有叶绿体和大液泡，细胞是植物体结构、功能的基本单位。细胞的各个组成部分之间有着密切的联系，在细胞核的核膜上有控制物质进出的核孔，保证细胞质和细胞核的物质交流。
答案：D
例2右图是植物细胞模式图，请据图完成下列问题：
(1)种植作物常施肥，肥料中含钾的无机盐进入细胞，主要是由［ ］______控制的，图中1的作用是______。
(2)遗传信息的载体存在于［ ］______中。
(3)盐腌黄瓜条溢出的黄瓜汁主要来自细胞结构中的［ ］______。
思路解析：在植物细胞的结构中，细胞壁起着保护细胞内部结构的作用，同时使细胞具有一定的形态。细胞膜具有控制细胞内外物质进出的作用。细胞核中含有主要的遗传物质DNA，能控制生物的遗传和变异，通常在一个成熟的植物细胞中，液泡占据大部分的体积。在液泡内含有水分、糖类、色素等物质。
答案：（1）2 细胞膜 保护内部结构，维持细胞的正常形态 （2）4 细胞核 （3）5 液泡
第二节 人和动物细胞的结构和功能
内容精讲
1.在制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时玻片标本中，我们滴加在载玻片中央的是清水，而在制作人的口腔上皮细胞临时玻片标本中，我们滴加的是生理盐水。这是为什么？
剖析：
我们在制作临时玻片标本时，要尽量保持生物材料本来的形态、结构特征，才能观察到真实的情况。在制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时玻片标本时，我们滴加清水，是因为植物细胞所处的环境与清水相近，这样撕取的表皮细胞放在清水中，不会改变形状。同样，人的口腔上皮细胞所处的环境与生理盐水相似，刮取的人的口腔上皮细胞放在生理盐水中，才能保持原有的形态。如果我们所滴加的液体与细胞在生物体内所处的液体环境有差别，就会引起细胞吸水或者失水，从而导致细胞变形，我们观察到的细胞就不是细胞的本来面目。
生物体的细胞通常能保持一定的形态，这与细胞周围存在的液体环境浓度有关。当细胞内的液体浓度与细胞外的环境中液体浓度相当时，细胞才能保持原来的形态。而当细胞内溶液浓度小于外界溶液浓度时，细胞就会失去水分皱缩，严重时可导致死亡。当细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度时，细胞会吸水，对于动物细胞来说，会因吸水过多而破裂，导致细胞死亡，植物细胞因为有细胞壁的保护不会无限扩大，当吸水到一定程序时，不再吸水。
2.如何理解细胞核在生物遗传中的重要作用？
剖析：科学研究发现，不论是生殖细胞还是体细胞，它们的细胞核内都存在着一些容易被碱性染料染成深色的物质，这些物质叫做染色体。染色体上含有决定生物性状的物质，这些物质就叫遗传物质。每种生物的细胞内都含有一定数量的结构不同的染色体，这些染色体是成对存在的。例如，人的每个体细胞内都含有23对染色体，牛的体细胞内含有30对染色体，水稻的体细胞内含有12对染色体。精子和卵细胞内的染色体数目都比体细胞少一半。通过受精作用，形成的受精卵既含有卵细胞的染色体，又含有精子的染色体，因此，受精卵内的染色体数目与体细胞又一样了。保证了前后代之间染色体数目的稳定性，后代个体具有父母双方的遗传物质。
细胞核中因为含有遗传物质DNA而在遗传中起着重要的控制作用。
3. 细胞是生物体结构和功能的基本单位。构成生物体的细胞很微小，几乎都不能用肉眼看到，绝大多数只能在显微镜下才能观察到。一个生物体由很多细胞所组成，比如成年人身体内大约有1014个细胞。细胞的种类繁多，大小、形态各不相同，大多数细胞的大小在微米水平。有些细胞较大，最大的是鸟的卵细胞，比如鸵鸟的卵细胞直径达75 mm；最小的细菌细胞直径为0.000 1 mm。有些细胞长达1米以上，如运动神经细胞，它要将一些信息从大脑传到身体各处的肌肉，建立起距离那么远的两部分之间的联系。人的红细胞呈双凹圆盘形，直径约为8 μm，无细胞核。红细胞的平均寿命为120天，每天都有一定数量的红细胞进行更新。
问题：
（1）生物体的细胞大小形态各不相同，这与它们的什么特点有关？
（2）为何人的红细胞的寿命比较短？
生物体的形态和功能是密切相关的，有什么样的形态就会有相关的功能。同样，细胞的形态不同，功能也不相同。构成生物体的细胞由于要行使不同的功能，所以在形态甚至结构上也不相同。
有的细胞人的眼睛可以看得见，如鸟类的蛋，最大的直径近10厘米（鸵鸟蛋）。有的细胞直径只有0.1米微米，要用高倍显微镜才能看到，如原始的细菌。大多数细胞的直径是10～100微米，用低倍显微镜就能看到。
细胞的形状多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。细胞的形状和功能之间有密切关系。例如，神经细胞能伸展到几米，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。
从细胞核的结构可以看出，细胞核中最重要的结构是染色质，染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子，而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时，必须在核中进行复制。所以，细胞核是遗传物储存和复制的场所。
遗传物质能经复制后传给子代，同时遗传物质还必须将其控制的生物性状特征表现出来，这些遗传物质绝大部分都存在于细胞核中。所以，细胞核又是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。
探究：（1）绝大部分生物体由细胞构成，而这些细胞大小形态有差异。比如人的神经细胞，因为要传导信息，所以比较长；鸵鸟的卵是世界上最大的细胞，鸟卵中含有大量的营养物质。由此可以得出，细胞的形态和它们的功能是密不可分的。
（2）人的红细胞中无细胞核，而细胞核在细胞的代谢、遗传等方面起着至关重要的作用，所以无核的细胞寿命比较短。
典题精讲
例1下列关于染色体的叙述不正确的是（）
A.存在于细胞核中，能被碱性染色剂染成深色
B.在不进行细胞分裂的细胞内以细丝状的染色质状态存在
C.是遗传物质脱氧核糖核酸的载体
D.在细胞分裂时结构和组成发生改变
思路解析：染色体位于细胞核中，是主要的遗传物质。染色体由于能够被碱性染色剂染成深色而得名。它由脱氧核糖核酸和蛋白质所组成。脱氧核糖核酸简称DNA，是主要的遗传物质。在每种生物的体细胞中，染色体数都是一定的。比如人的每个体细胞中，染色体有23对共46条。在细胞分裂过程中，染色体的形态会发生变化，由分裂开始时的细丝状的染色质逐渐螺旋化为粗短的染色体。但结构和成分保持不变。当细胞分裂完成时，又会发生染色体向染色质的转化。
答案：D
例2右图为人和动物的细胞结构示意图，据图完成下列问题：
（1）能控制细胞内外物质的进出的是____，细胞进行生命活动的重要场所是____，含有遗传物质的是____。（2）与植物细胞的结构相比，人和动物细胞的结构缺少了叶绿体、液泡和____。
思路解析：本题考查两个方面的内容：一是考查读图识图的能力，二是考查对动物细胞结构的掌握情况。动物细胞的基本结构包括细胞膜、细胞质和细胞核。其中细胞膜能控制物质进出细胞，细胞质是细胞生命活动的重要场所，细胞核中含有遗传物质染色体。动物细胞与植物细胞的主要区别是，动物细胞中不含有叶绿体、细胞壁和液泡。
答案：（1）细胞膜 细胞质 细胞核 （2）细胞壁
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