动植物细胞的结构
植物细胞和动物细胞都有细胞膜、细胞质和细胞核,细胞质中都有线粒体;植物细胞还有细胞壁和液泡,植物体绿色部分的细胞还有叶绿体。细胞膜控制物质进出,细胞核是遗传信息库,叶绿体和线粒体是细胞中的能量转换器。在电子显微镜下还能看到内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体等更小的细胞器,它们分工合作,共同完成细胞的生命活动。
植物细胞
用显微镜观察洋葱鳞片叶内表皮细胞或菠菜叶肉细胞,可以看到:最外面是一层细胞壁,起保护和支持作用;紧贴细胞壁内侧的是很薄的细胞膜,控制物质的进出;细胞膜以内、细胞核以外是细胞质,它是流动的;细胞质里有细胞核,含有遗传物质;成熟的植物细胞中央有一个大液泡,里面的细胞液溶解着糖分、色素等物质;绿色部分的细胞里还有许多绿色的叶绿体,是光合作用的场所。
动物细胞
人的口腔上皮细胞等动物细胞也有细胞膜、细胞质、细胞核和线粒体,但没有细胞壁、叶绿体和液泡(液泡主要存在于植物细胞中),所以动物细胞的形状大多不规则。在高中会进一步学到:动物细胞中有中心体(高等植物细胞没有),溶酶体也主要分布在动物细胞中。
细胞结构与功能总表
| 结构 | 植物细胞 | 动物细胞 | 膜 | 主要功能 |
|---|---|---|---|---|
| 细胞壁 | 有 | 无 | — | 保护和支持(主要成分纤维素和果胶,全透性) |
| 细胞膜 | 有 | 有 | 单层膜 | 控制物质进出,进行细胞间信息交流 |
| 细胞质 | 有 | 有 | — | 流动,加快物质交换;细胞质基质是代谢的主要场所 |
| 细胞核 | 有 | 有 | 双层(核膜) | 遗传信息库,细胞代谢和遗传的控制中心 |
| 液泡 | 有(成熟细胞有大液泡) | 主要在植物细胞 | 单层膜 | 内有细胞液,调节细胞内环境,使细胞保持坚挺 |
| 叶绿体 | 绿色部分的细胞有 | 无 | 双层膜 | 光合作用的场所,光能 → 化学能 |
| 线粒体 | 有 | 有 | 双层膜 | (有氧)呼吸作用的主要场所,“动力车间” |
| 内质网 | 有 | 有 | 单层膜 | 蛋白质等大分子的合成、加工场所和运输通道 |
| 高尔基体 | 有 | 有 | 单层膜 | 对蛋白质加工、分类和包装;植物细胞中与细胞壁形成有关 |
| 核糖体 | 有 | 有 | 无膜 | “生产蛋白质的机器” |
| 溶酶体 | — | 主要在动物细胞 | 单层膜 | “消化车间”,含多种水解酶 |
| 中心体 | 低等植物有,高等植物无 | 有 | 无膜 | 与有丝分裂有关 |
记忆口诀:双层膜的细胞器是线粒体、叶绿体(细胞核的核膜也是双层膜);无膜的细胞器是核糖体、中心体;其余的内质网、高尔基体、溶酶体、液泡是单层膜。
细胞核的结构
细胞核由核膜(双层膜,上面有核孔,实现核质之间频繁的物质交换和信息交流)、核仁(与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关)和染色质(主要由 DNA 和蛋白质组成,容易被碱性染料染成深色)等组成。染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。DNA 双螺旋的结构见DNA 的结构模型。
用这个模型做实验
- 选“植物细胞”,取消“剖开”看细胞的外形,再勾选“剖开”看内部:找到细胞壁、细胞膜、大液泡和被挤到一边的细胞核。
- 点模型里的叶绿体、线粒体,读面板上的功能,比较这两种能量转换器。
- 选“并排对比”,在结构清单里依次点细胞壁、液泡、叶绿体:只有植物细胞会高亮。再点线粒体,两个细胞一起高亮。
- 勾选“细胞质流动”,看叶绿体随细胞质绕着液泡流动——这就是用黑藻叶片观察细胞质流动时看到的现象。
- “层次”切换到“高中”,找出内质网(上面附着的白点是核糖体)、高尔基体、溶酶体、中心体,看结构清单里每种细胞器有几层膜。
- 勾选“只看选中”,点细胞核,剖开看核仁、染色质和核膜上的核孔。
- 做判断练习:认出闪烁的结构、按功能找结构、比较动植物细胞。
想亲手在显微镜下观察细胞,可以先用显微镜的使用模型练习对光、调焦和移动装片。
常见问题
植物细胞和动物细胞的结构有什么相同点和不同点?
相同点:植物细胞和动物细胞都有细胞膜、细胞质和细胞核,细胞质中都有线粒体(高中还会学到都有内质网、高尔基体、核糖体)。不同点:植物细胞有细胞壁和液泡,绿色部分的细胞还有叶绿体,动物细胞没有这些结构;动物细胞有中心体,高等植物细胞没有。所以比较两种细胞时,一般说植物细胞比动物细胞多了细胞壁、液泡和叶绿体。
细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、叶绿体、线粒体各有什么功能?
细胞壁对细胞起保护和支持作用;细胞膜控制物质进出细胞;细胞质是流动的,加快了细胞与外界环境的物质交换;细胞核含有遗传物质,是细胞的控制中心;液泡内有细胞液,溶解着糖分、色素等物质,西瓜的甜味、花瓣的颜色主要来自液泡;叶绿体是光合作用的场所,把光能转变成化学能储存在有机物中;线粒体是呼吸作用的场所,把有机物中的化学能释放出来供细胞利用。
是不是所有植物细胞都有叶绿体?
不是。叶绿体只存在于植物体绿色部分的细胞中,例如叶肉细胞、幼嫩茎的皮层细胞和气孔的保卫细胞。洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖细胞等不见光或不是绿色的细胞没有叶绿体。所以“洋葱鳞片叶内表皮细胞与口腔上皮细胞相比特有的结构”是细胞壁和液泡,不包括叶绿体。另外,动物细胞都没有叶绿体。
为什么说叶绿体和线粒体都是能量转换器?它们有什么区别?
叶绿体通过光合作用把光能转变成化学能,储存在它制造的有机物中;线粒体通过呼吸作用把有机物中的化学能释放出来,供细胞的各项生命活动利用。一个储存能量、一个释放能量,都发生了能量形式的转换,所以都叫能量转换器。区别是:叶绿体只存在于植物体绿色部分的细胞中,线粒体在动植物细胞中普遍存在;二者都具有双层膜,线粒体的内膜向内折叠形成嵴,叶绿体内有许多由类囊体堆叠成的基粒。
哪些细胞器有双层膜、单层膜,哪些没有膜?
具有双层膜的细胞器是线粒体和叶绿体(细胞核的核膜也是双层膜,但细胞核不属于细胞器);具有单层膜的细胞器是内质网、高尔基体、溶酶体和液泡;没有膜的细胞器是核糖体和中心体。细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统。
光学显微镜下能看到哪些细胞结构?什么是亚显微结构?
在光学显微镜下能看到细胞壁、细胞质、细胞核、液泡和叶绿体,动物细胞能看到细胞膜围成的边界,线粒体经染色后可在高倍镜下看到;植物细胞的细胞膜紧贴细胞壁,不易看清。内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体的结构以及线粒体、叶绿体的内部结构,要用电子显微镜才能看清,叫作亚显微结构。
适用课程
人教版初中生物学七年级上册“细胞是生命活动的基本单位”:练习使用显微镜、观察植物细胞、观察动物细胞、细胞的生活(细胞膜控制物质进出、叶绿体和线粒体是能量转换器、细胞核是控制中心);人教版高中生物学必修 1《分子与细胞》第 3 章“细胞的基本结构”:细胞器之间的分工合作(用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动)、细胞核的结构和功能,也可配合其他版本教材的相关内容。常见题型有“识别细胞结构示意图”“比较动植物细胞的异同”“根据功能判断细胞器”“按膜结构给细胞器分类”等。