在细胞中，细胞器的膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。

生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。首先，使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。其次，许多化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为各种酶提供了大量的附着位点。再次，细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，这样就使细胞内能够同时进行各种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。

知识拓展　 (1)在工业方面，人们研制出选择透过性膜，滤去海水中的盐分，淡化海水或处理污水。(2)在医学方面，科学家研制了一种透析型人工肾，来治疗肾病，其中起关键作用的是一种人工合成的膜材料--血液透析膜。

问题·思路·探究

问题1　 细胞器有什么功能？

思路点拨:各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞“养料制造车间”和“能量转换站”。内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。核糖体有些附着在内质网上，有些游离在细胞质中，是细胞内合成蛋白质的场所。溶酶体含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。植物细胞中还特有液泡，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境。动物和某些低等植物的细胞中还含有中心体，一个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。

问题2　 细胞器之间是怎样分工合作的？

思路点拨:细胞内的各种细胞器在行使功能时，它们之间是互相配合的，从而形成多条“生产线”。分泌蛋白的合成和运输就是一个典型的例子。分泌蛋白最初是在内质网上的核糖体中由氨基酸形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成有一定空间结构的蛋白质。内质网可以“出芽”，也就是鼓出由膜形成的囊泡，包裹着要运输的蛋白质，离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要消耗能量。这些能量的供给来自线粒体。

问题3　 什么是生物膜系统？它具有什么功能？

思路点拨:在细胞中，细胞器的膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。首先，使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输，能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。其次，许多化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为各种酶提供了大量的附着位点。再次，细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，这样就使细胞内能够同时进行各种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。

典题·热题·新题

例1　 下面是对四种细胞器结构特征的部分描述，属于细胞显微结构的是　

(　)

A.线粒体的棒状结构

B.叶绿体的双层膜结构

C.两个中心粒的相互垂直结构

D.高尔基体的单层膜结构

思路解析：所谓显微结构是指在普通光学显微镜下看到的细胞结构，亚显微结构则是在高倍的电子显微镜下看到的细胞结构。上述供选答案中B、C、D都是只有在电子显微镜下才能看到的细胞结构，只有A所描述的才是光学显微镜下看到的结构，属于显微结构。

答案：A

例2　

一分子CO₂从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质中，共穿越过的生物膜层数是(　)

A.5

B.6

C.7

D.4

思路解析：细胞膜是单层生物膜，线粒体和叶绿体都是双层膜的细胞器，所以一分子CO₂从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来进入一相邻细胞的叶绿体基质中，穿越过的生物膜是：线粒体膜(2层)、细胞膜(1层)、相邻细胞的细胞膜(1层)、叶绿体膜(2层)，共6层。

答案：B

例3　 从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网，放入含有放射性元素³H标记的氨基酸的培养液中。培养液中含有核糖体和内质网完成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，并分离核糖体和内质网。测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如下图所示。请回答：

(1)放射性氨基酸首先在核糖体上大量积累，最可能的解释是________。

(2)放射性氨基酸继续在核糖体上积累之后，在内质网中也出现，而且数量不断增多，最可能的解释是________________________________________。

(3)实验中，培养液相当于细胞中的________。

思路解析：氨基酸是合成蛋白质的原料，腺体合成的蛋白质主要是分泌蛋白，而分泌蛋白的合成和分泌途径是：核糖体→内质网→高尔基体→分泌小泡→细胞膜，该过程中需要有线粒体提供能量。所以放射性元素先在核糖体上分布较多，而后在内质网上分泌较多，细胞中的各种细胞器正常的生命活动，必须在细胞质基质中才能完成。细胞质基质中游离的氨基酸要在核糖体上经脱水缩合形成蛋白质，所以放射性氨基酸首先在这里积累；继而内质网上又出现并不断增多的放射性氨基酸，得出蛋白质进入内质网的结论。因为细胞器只有在细胞质基质中才能发挥其正常的生理功能，细胞质基质为它提供物质和能源等条件，所以培养液在这里相当于细胞质基质。

答案：(1)核糖体是蛋白质合成的场所　(2)蛋白质进入内质网中　(3)细胞质基质

深化升华　 细胞质基质是由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成的，其中也进行着多种化学反应。

蛋白质的合成与运输途径是按下列步骤进行的：a.蛋白质的合成是附着在内质网上的核糖体中进行的； b.合成后随即转移到内质网腔中； c.从内质网再运输到高尔基体中加工； d.加工后再转移到细胞顶端，释放出去。

细胞内的各种细胞器在行使功能时，它们之间是互相配合的，从而形成多条“生产线”。分泌蛋白的合成和运输就是一个典型的例子(如下图)。

合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图

分泌蛋白最初是在内质网上的核糖体中由氨基酸形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成有一定空间结构的蛋白质。内质网可以“出芽”，也就是鼓出由膜形成的囊泡，包裹着要运输的蛋白质，离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要消耗能量。这些能量的供给来自线粒体。

深化升华　 分泌蛋白的合成和运输过程可简单表示如下：

从中可得知：细胞内某一功能的完成需要多种细胞器的协调配合。

4.观察线粒体。注意：①线粒体被染成蓝绿色。②健那绿有轻微毒性，如果染色过久线粒体可能被破坏，出现空泡。

3.方法步骤：

(1)制作临时装片。注意：①盖盖玻片的正确方法。②临时装片中的叶片要保持有水状态。

(2)观察叶绿体。注意：①正确对光。②先用低倍镜，后用高倍镜。③换上高倍镜后，不要再动粗准焦螺旋。

(3)制作人的口腔上皮细胞临时装片。注意：①盖玻片下两侧要放头发丝支撑、以免压迫细胞。②观察过程中，可适当添加染液。

2.材料用具：新鲜的藓类的叶(或菠菜叶、黑藻叶等)，新配制的质量分数为1%的健那绿染液。显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、消毒牙签。

1.目的要求：使用高倍显微镜观察叶绿体、线粒体的形态和分布。

6.溶酶体：溶酶体是1955年大卫等在鼠肝细胞内发现的。溶酶体并不是在电镜下被直接观察到的，而是应用新发展的细胞分级分离技术分离出来的。这种存在于细胞质中的微小颗粒，由于含有各种水解酶，具有溶解或消化作用的功能，因此，人们将这种颗粒命名为“溶酶体”，含义是溶解或消化小体。溶酶体是由粗面内质网和高尔基体产生的，普遍存在于真核细胞(哺乳动物的成熟红细胞除外)中。

溶酶体是细胞内的一种细胞器，是单层膜小泡，大小为0.2-0.8 μm。溶酶体内含60多种酶，主要有蛋白酶、脂酶、磷酸酶、糖苷酶、溶菌酶等，在酸性环境下，它们可将蛋白质、脂质、糖类和核酸等多种物质分解。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。溶酶体如果发育不全，所含的酶种类不全，就可引起疾病。

另外，植物细胞中还有液泡，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境。动物和某些低等植物的细胞中还含有中心体，一个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。

在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的细胞质基质，由水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。

辨析比较　

5.高尔基体：高尔基体普遍存在于真核细胞中，由一些扁平小囊和小泡构成。细胞中的高尔基体一般与细胞分泌物的形成有关，对蛋白质有加工和转运的功能。高尔基体与植物细胞壁的形成有关。分泌越旺盛的细胞，高尔基体越发达。高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。

知识拓展　 高尔基体没有合成蛋白质的功能，但能合成多糖。例如植物细胞的各种细胞外多糖就是高尔基体分泌产生的。植物细胞分裂时，新的细胞膜和细胞壁的形成，都与高尔基体的活动有关。动物细胞分裂时横缢的产生以及新细胞膜的形成所需物质，也是由高尔基体提供的。

4.核糖体：核糖体有些附着在内质网上，有些游离在细胞质中，是细胞内合成蛋白质的场所。

3.内质网：内质网广泛地分布在细胞质内。内质网增大了细胞内的膜面积，膜上附着很多种酶，为细胞内各种化学反应的正常进行提供了有利的条件。内质网与蛋白质、脂质和糖类的合成有关，也是物质的运输通道。

内质网是由膜连接而成的网状结构，其结构与核膜、质膜等一样，是细胞内蛋白质合成和加工以及脂质合成的“车间”。

知识拓展　 内质网分为光面和糙面两种类型。光面内质网的膜上没有核糖体，这种内质网与脂质代谢有关；糙面内质网膜上附着有核糖体，核糖体是细胞合成蛋白质的场所，所以糙面内质网的功能是合成并运输蛋白质。