第二单元 生物体的结构层次
第一章 细胞是生命活动的基本单位


第三节 细胞的生活
复习提问
1、请用线将动物细胞和植物细胞各自具有的结构连接起来。
动物细胞
植物细胞
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
叶绿体
线粒体
液泡
想一想、议一议
为解决大面积烧伤病人的植皮难题，科学家研制出人造皮肤，研制过程中就需要将人的皮肤细胞置于培养瓶中进行培养。
怎样才能让培养瓶中的这些细胞活下去呢？应该向培养瓶中加入哪些物质？试试作出自己的推测吧！
（把推测写在一张纸上，随着上课讲的知识验证一下你的推测。）
通过本节学习，你将知道
细胞怎样从外界获取物质和能量？在这个过程中，细胞膜、叶绿体和线粒体分别起什么作用？
细胞核的主要作用是什么？
你的身体理由很多细胞组成的。在你不知不觉之中，有些细胞在长大，有些细胞在衰老，有些细胞在死去，也有新细胞在生成。细胞生活的每时每刻，都进行着各种各样的生命活动。
细胞的生活需要物质和能量
生物的生活离不开物质和能量，细胞也是如此。
科学研究证明，水、氧气、葡萄糖、蔗糖，以及其他许多物质，都是由分子组成的。分子就是构成物质的一种基本微粒，蔗糖在水中溶解，其实就是一个个蔗糖分子分散开来，挤进水分子之间的空隙中。细胞中的物质可以分为两在类：一类是分子比较小的，如水、氧和无机盐等简单的物质，这类物质一般不含碳，统称为无机物；另一类分子较大，如糖类、脂类、蛋白质和核酸等复杂的物质，一般含有碳，统称为有机物。
细胞的生活需要水和其他多种营养物质，这些物质进入细胞，都要经过细胞的边界——细胞膜。细胞膜将细胞的内部与外部环境分隔开来，使细胞拥有一个比较稳定的内部环境，细胞膜有适于运输物质的结构，能够让细胞生活需要的物质进入细胞，而把有些物质挡在细胞外面。细胞在生活过程中会产生一些不需要的或有害的物质，这些物质也要通过细胞膜排出（图2-6）。可见，细胞膜能够控制物质的进出。
细胞生活需要的能量从哪里来的呢？
汽车需要加油，是因为汽油、柴油能给汽车提供能量。你需要吃食物，主要是因为食物不仅能提供建造你身体的物质，还能给你的身体提供能量（图2-7）
人的食物有的来自植物，有的来自动物，或者说，主要是来自构成这些生物的细胞，其中含有的糖类、脂类、蛋白质等有机物，提供我们所需的能量。
能量有不同的存在形式，比如，有机物中的能量属于化学能，阳光的能量属于光能，物质燃烧时放出的热量是热能。能量可以由一种形式转变成另一种形式。当你点燃一支蜡烛时，蜡烛中的化学能就转变成光能和热能。细胞也能进行能量的转换。
植物叶片细胞含有叶绿体（图2-8），叶绿体中的色素能够吸收光能。叶绿体可将光能转变成化学能，并将化学能储存在它所制造的糖类等有机物中。
植物细胞和动物细胞都含有线粒体（图2-8）如果将细胞比作汽车，线粒体就相当于汽车的发动机。发动机靠燃料给汽车提供动力；线粒体则可使细胞中的一些有机物，通过复杂的变化，将其中储存的化学能释放出来，供细胞利用。因此，叶绿体和线粒体都是细胞中的能量转换器。
细胞核是控制中心
你已经知道细胞膜、叶绿体、线粒体的功能，细胞还有一个重要的结构——细胞核。细胞核具有什么功能呢？
我们的生命始于一个细胞——受精卵。一个受精卵内有指导人体发育的全部信息，这些信息是由父母传下来的，因而叫做遗传信息。那么，遗传信息存在于细胞中的什么部位呢？
下面讲述的克隆羊的故事，会告诉你遗传信息是不是存在于细胞核中。
小资料
受精卵是一个精子和一个卵细胞结合而形成的。精子和卵细胞各提供一份遗传信息，受精卵中含有生物生长发育的全部遗传信息。
资料分析
小羊多莉的身世
你听说过克隆羊多莉吗？它是1996年在英国出生的。与众不同的是，生它的母羊并不是它真正的母亲。它的父母到底是谁，连科学家也难以回答。
原来，它不是由受精卵发育而成的。与它的身世有关的母羊不是一只，而是三只。过程是这样的：科学家先将A羊卵细胞的细胞核抽出，再取出B羊乳腺细胞的细胞核，并将其注入已经无细胞核的A羊的卵细胞中，这样就得到具有B羊细胞核和A羊细胞质的卵细胞。这个卵细胞经过分裂形成小小的胚胎。然后科学家再将这个胚胎移入C羊的子宫内，让它继续发育。一段时间后，一只活泼可爱的小羊出生了，这就是多莉。小多莉虽然是由C羊生出来的，但长相却不像C羊，反而与B羊十分相像。
讨论
多莉的长相为什么既不像C羊，也不像A羊，而与B羊十分相像？
克隆羊的实例说明，细胞核控制着生物的发育和遗传。事实上，细胞内每时每刻都发生着物质和能量的变化，这都和细胞核的指挥和控制密不可的。细胞核为什么具有这么重要的功能呢？这是由于细胞核中有一种非常神奇的遗传物质，它的名字叫做DNA（脱氧核糖核酸），DNA上有指导生物发育的全部信息。
DNA的结构是怎样的？它又是怎样发挥作用的？我们将在后面有关章节进一步探讨。
综上所述，细胞的生活需要物质和能量。细胞膜可以控制物质进出。叶绿体和线粒体是能量转换器。细胞中物质、能量的变化非常复杂，这些都需要统一指挥，而细胞的控制中心可以说就是细胞核。细胞核中的DNA上有遗传信息，这些遗传信息包含了指导、控制细胞中物质和能量变化的一系列指令，也是生物体建造自己生命大厦的蓝图。因此，可以认为，细胞的生活是物质、能量和信息变化的统一。
小资料
除细胞核中有DNA外，细胞质中的叶绿体、线粒体内也有少量的DNA。
练习
1、判断下列说法是否正确。
（1）细胞中的物质都是由细胞自己制造的。 （ ）
（2）细胞不需要的物质一定不能通过细胞膜。 （ ）
（3）所有细胞都含有叶绿体和线粒体，它们是细胞中的能量转换器。（ ）
2、细胞的生活靠细胞各结构的分工合作。请你将下列细胞的不同结构与其相应的功能用线连起来。
细胞膜 细胞的控制中心
叶绿体 将化学能转变成细胞能利用的能量
线粒体 控制物质进出
细胞核 将光能转变成化学能
3、医生常给危重病人吸氧和注射葡萄糖溶液。请你解释医生这样做的原因。
答：都是为了提高病人的新陈代谢,加强人体免役.细胞是新陈代谢的基本单位, 线粒体进行有氧呼吸需要充分的氧气,而葡萄糖是有氧呼吸的原料.人体在生病时营养不足呼吸困难,所以要吸氧和点滴葡萄糖.
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科学·技术·社会
1996年7月5日诞生的克隆羊多莉，曾经引起世界的极大关注，因为它标志着一种新的生物技术的面世——哺乳动物体细胞克隆技术。如今，这项技术等到了很大的发展。
继多莉问世之后，各国科学家相继克隆出牛、鼠、猪等哺乳动物，我国科学家利用荷斯坦纯种奶牛克隆出的高产奶牛，年产奶量达10吨，是普通奶牛产奶量的3倍多。克隆奶牛的具体过程是，将高产奶牛的体细胞作为供体细胞，取它的细胞核与移去了细胞核的普通奶牛的卵细胞融合，构建了一个全新的细胞，然后，将这个细胞进行培养形成胚胎，并移入代孕的小牛。通过克隆技术，科学家可以在较短的时间内培养出相对较多的优质高产奶牛。
克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁殖。在保护濒危物种方面，克隆技术也能有所作为。
不过，克隆技术也存在一些亟待解决的问题。例如，成功率很低，克隆成功的动物可能存在健康问题，等等。
与上述问题相比，人们更加关注的是克隆动物在伦理方面的问题。例如，有人想利用克隆技术来克隆人，但是，许多国家包括我国都禁止这样做。为什么要禁止呢？不妨跟同学讨论一下其中的道理。
细胞中含有多种物质，可以分为两大类：有机物和无机物．有机物分子较大，一般含有碳，如糖类、脂质、蛋白质和核酸等；无机物分子较小，一般不含有碳，如水、无机盐、氧等．
答：细胞中的这些物质有的是自己制造的，如植物细胞通过光合作用产生有机物，还有细胞代谢产生的一些废物，如尿素、二氧化碳等．另外一些物质须从外界获得，如无机盐等．
在细胞的新陈代谢过程中, 不断有各种物质进出细胞, 这 些物质包括一些离子、小分子物质、大分子物质及一些颗粒物 质。大体来讲, 这些物质跨细胞膜转运的途径是: 脂溶性或极性 较小的小分子物质可通过物理扩散透过细胞膜; 水溶性小分子 物质需要借助一系列相关膜蛋白的介导来完成跨细胞膜转运; 而大分子物质及颗粒性物质不能穿过细胞膜, 是以另外一种特 殊方式来进行跨细胞膜转运的, 即物质在进出细胞的转运过程 中都是由膜包裹、形成囊泡、与膜融合或断裂来完成的, 故又称 囊泡转运[1]。细胞摄入大分子或颗粒物质的过程称为胞吞作用; 细胞排出大分子或颗粒物质的过程成称为胞吐作用。胞吞作用 及胞吐作用均涉及膜的融合与断裂, 因此需要消耗能量, 也属 于主动运输。