【Bio】基础生物学 – 细胞 cell

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1. 细胞

生命系统的结构层次依次为：
$\text{细胞 (cell)}$ $\to$ $\text{组织 (tissue)}$ $\to$ $\text{器官 (organ)}$ $\to$ $\text{系统 (system)}$ $\to$ $\text{个体 (individual)}$ $\to$ $\text{种群 (population)}$ $\to$ $\text{群落 (community)}$ $\to$ $\text{生态系统 (ecosystem)}$

细胞是生物体结构和功能的基本单位；地球上最基本的生命系统是细胞。

所有细胞都有三个共同点：

1. 所有细胞都有 $\text{细胞膜 (cell membrane)}$，它能把细胞的内部和环境分开；
2. 都具有胶状的 $\text{细胞质 (cytoplasm)}$；
3. 遗传物质都是 $\text{DNA (deoxyribonucleic acid)}$。

2. 原核细胞 真核细胞

原核细胞与真核细胞根本区别为：有无核膜为界限的细胞核。

① $\text{原核细胞 (eukaryotic cell)}$：无核膜，无染色体，如大肠杆菌等细菌、蓝藻。
② $\text{真核细胞 (prokaryotic cell)}$：有核膜，有染色体，如酵母菌，各种动物。
注：$\text{病毒 (virus)}$ 无细胞结构，但有DNA或RNA。

真核细胞与原核细胞统一性体现在二者均有细胞膜和细胞质。

第一个 $\text{原核生物 (prokaryotes)}$ 是 $\text{蓝藻 (cyanobacteria)}$，它们是光合作用的细菌。蓝藻是原核生物，自养生物。

3. 细胞器

真核细胞有很多 $\text{细胞器 (organelle)}$，包括 $\text{细胞核 (nucleus)}$ 和其他特殊部位。

细胞器意思就是 $\text{小器官 (little organ)}$，细胞器是细胞的特化功能，具有各自独特的功能。

DNA 和蛋白质在细胞核内缠绕成 $\text{染色质 (chromatin)}$ 的形式存在。

当细胞开始分裂时，染色质会自动浓缩成为短棒状的 $\text{染色体 (chromosomes)}$。

4. 细胞核

细胞核还含有一个 $\text{核仁 (nucleolus)}$，$\text{核糖体 (ribosomes)}$ 在这里被制造出来。

5. 动物细胞

下图是一个典型 $\text{动物细胞 (animal cell)}$ 结构图。

5.1 细胞质

在细胞核外面，核糖体和各种细胞器漂浮在 $\text{细胞质 (cytoplasm)}$ 中，细胞质就像是一种胶冻状的物质。

5.2 核糖体

核糖体会在细胞质内自由游走，有些核糖体会依附在 $\text{内质网 (Endoplasmic reticulum, ER)}$ 上。根据是否附着了核糖体，内质网又分为 $\text{粗面内质网 (Rough endoplasmic reticulum, rER)}$ 和 $\text{光面内质网 (Smooth endoplasmic reticulum, sER)}$。

5.3 内质网

内质网可以用来物质运输，它是一个封闭的膜通道，例如运输由核糖体合成的蛋白质，具体过程如下：蛋白质和其他物质被放在 $\text{囊泡 (vesicle)}$ 内，并透过内质网传递，接着由 $\text{高尔基体 (Golgi apparatus/body)}$ 接收这些小泡。当蛋白质通过高尔基体，它们被改造成该细胞可以使用的形式。高尔基体会将蛋白质转换折叠成可用的形状，或者在上面加一些诸如 $\text{脂质 (lipid)}$ 和 $\text{糖类 (carbohydrate)}$。

6. 植物细胞

下图是一个典型 $\text{植物细胞 (plant cell)}$ 结构图。

6.1 液泡

$\text{液泡 (vacuoles)}$ 是细胞质中存储物质的泡状结构。

在植物细胞中，液泡储存水，还包括一些色素、糖类等物质。
在动物细胞中，它里面有一种叫 $\text{溶酶体 (lysosome)}$ 的细胞器。溶酶体是损坏或磨损细胞零件的垃圾收集器。溶酶体里边含有多种能分解细胞碎片的水解酶。

6.2 线粒体

$\text{线粒体 (mitochondrion)}$ 是动植物细胞的能量工厂。

在 $\text{细胞呼吸 (cellular respiration)}$ 过程中，线粒体产生 ATP 分子，能对于所有的细胞活动提供能量。因此需要的能量越多，细胞中线粒体的数目越多。

与此同时，细胞通过 $\text{细胞骨架 (cytoskeleton)}$ 保持其形状。细胞骨架由蛋白质组成的 $\text{微丝 (microfilaments)}$ 和 $\text{微管 (microtubule)}$ 组成。微管是一种极薄的中空管。

6.3 叶绿体

一些生物体如植物，是光自养生物，它们能够吸收阳光的能源供自身使用。这是因为它们当中有一种被叫做 $\text{叶绿体 (chloroplast)}$ 的细胞器。

$\text{光合作用 (photosynthesis)}$ 就是在叶绿体中发生的。叶绿体呈现绿色，是因为它还有绿色的叶绿素。

植物细胞在细胞膜外，还有一层起保护和支撑作用的 $\text{细胞壁 (cell wall)}$，而这层细胞壁动物是没有的。

细胞学说建立者是施莱登和施旺，细胞学说建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。细胞学说建立过程，是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程，充满耐人寻味的曲折

7、组成细胞（生物界）和无机自然界的化学元素种类大体相同，含量不同

8、组成细胞的元素
①大量无素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
②微量无素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
③主要元素：C、H、O、N、P、S
④基本元素：C
⑤细胞干重中，含量最多元素为C，鲜重中含最最多元素为O

9、生物（如沙漠中仙人掌）鲜重中，含量最多化合物为水，干重中含量最多的化合物为蛋白质。

10、（1）还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀；脂肪可苏丹III染成橘黄色（或被苏丹IV染成红色）；淀粉（多糖）遇碘变蓝色；蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。
（2）还原糖鉴定材料不能选用甘蔗
（3）斐林试剂必须现配现用（与双缩脲试剂不同，双缩脲试剂先加A液，再加B液）

20、主要能源物质：糖类
细胞内良好储能物质：脂肪
人和动物细胞储能物：糖原
直接能源物质：ATP

21、糖类：
①单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖
②二糖：麦芽糖、蔗糖、乳糖
③多糖：淀粉和纤维素（植物细胞）、糖原（动物细胞）
④脂肪：储能；保温；缓冲；减压

22、脂质：磷脂（生物膜重要成分）
胆固醇、固醇（性激素：促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成）
维生素D：（促进人和动物肠道对Ca和P的吸收）

23、多糖，蛋白质，核酸等都是生物大分子，
组成单位依次为：单糖、氨基酸、核苷酸。
生物大分子以碳链为基本骨架，所以碳是生命的核心元素。
自由水（95.5%）：良好溶剂；参与生物化学反应；提供液体环境；运送

25、无机盐绝大多数以离子形式存在。哺乳动物血液中Ca2+过低，会出现抽搐症状；患急性肠炎的病人脱水时要补充输入葡萄糖盐水；高温作业大量出汗的工人要多喝淡盐水。

26、细胞膜主要由脂质和蛋白质，和少量糖类组成，脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多；细胞膜基本支架是磷脂双分子层；细胞膜具有一定的流动性和选择透过性。将细胞与外界环境分隔开

27、细胞膜的功能控制物质进出细胞进行细胞间信息交流

28、植物细胞的细胞壁成分为纤维素和果胶，具有支持和保护作用。

29、制取细胞膜利用哺乳动物成熟红细胞，因为无核膜和细胞器膜。

30、叶绿体：光合作用的细胞器；双层膜
线粒体：有氧呼吸主要场所；双层膜
核糖体：生产蛋白质的细胞器；无膜
中心体：与动物细胞有丝分裂有关；无膜
液泡：调节植物细胞内的渗透压，内有细胞液
内质网：对蛋白质加工
高尔基体：对蛋白质加工，分泌

31、消化酶、抗体等分泌蛋白合成需要四种细胞器：核糖体，内质网、高尔基体、线粒体。

32、细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统，它们在结构和功能上紧密联系，协调。

维持细胞内环境相对稳定生物膜系统功能许多重要化学反应的位点把各种细胞器分开，提高生命活动效率

核膜：双层膜，其上有核孔，可供mRNA通过结构核仁

33、细胞核由DNA及蛋白质构成，与染色体是同种物质在不同时期的染色质两种状态容易被碱性染料染成深色

功能：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

34、植物细胞内的液体环境，主要是指液泡中的细胞液。

原生质层指细胞膜，液泡膜及两层膜之间的细胞质

植物细胞原生质层相当于一层半透膜；质壁分离中质指原生质层，壁为细胞壁

35、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

自由扩散：高浓度→低浓度，如H2O，O2，CO2，甘油，乙醇、苯

协助扩散：载体蛋白质协助，高浓度→低浓度，如葡萄糖进入红细胞

36、物质跨膜运输方式主动运输：需要能量；载体蛋白协助；低浓度→高浓度，如无机盐、离子、胞吞、胞吐：如载体蛋白等大分子

37、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子，小分子和大分子则不能通过。

38、本质：活细胞产生的有机物，绝大多数为蛋白质，少数为RNA、高效性

特性专一性：每种酶只能催化一种成一类化学反应

酶作用条件温和：适宜的温度，pH，最适温度（pH值）下，酶活性最高，

温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低，甚至失活（过高、过酸、过碱）功能：催化作用，降低化学反应所需要的活化能

结构简式：A—P~ P~ P，A表示腺苷，P表示磷酸基团，~表示高能磷酸键

全称：三磷酸腺苷

39、ATP与ADP相互转化：A—P~ P ~ PA—P ~ P+Pi+能量

功能：细胞内直接能源物质

40、细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP过程

Ref

1. 高中生物知识点总结(史上最全)
2. 细胞 – 维基百科
3. ［高中生物动画演示］细胞的结构