细胞作为地球上最基本的生命系统,其结构复杂而精巧。有边界,有分工合作的若干组分,有内部的调控机制。各种结构组分配合协调,使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。本章用系统的视角,从《细胞膜——系统的边界》《细胞器——系统内的分工合作》和《细胞核——系统的控制中心》等三个层面描述细胞的基本结构。
第1节《细胞膜——系统的边界》,主要介绍细胞膜的成分和细胞膜的主要功能两方面的内容。细胞膜是如何提取,其成分是如何分析出来的呢?教材安排了“体验制备细胞膜的方法”的实验。这个实验的目的,不仅是让学生亲自动手,练习制备细胞膜,更重要的是让学生体验实验材料的正确选择对于科学研究的重要性,以及制备细胞膜的方法中所蕴涵的科学原理。关于细胞膜的组成成分,学生只需知道“细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外,还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总量的50%,蛋白质约占40%,糖类占2%~10%”就可以了。
细胞膜作为细胞系统的边界,其功能是多种多样的。教材用学生能够理解的语言,采用类比、打比方等手法,深入浅出地介绍了“将细胞与外界环境分隔开”“控制物质进出细胞”“进行细胞间的信息交流”等几种主要功能。至于其他功能,则以开放的处理方式,鼓励有兴趣的学生自己去探究。
植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁。在介绍了细胞膜之后,还提到了细胞壁的化学组成和生理功能。
第2节《细胞器——系统内的分工合作》,主要讲述细胞质基质和细胞器、细胞器之间的协调配合以及生物膜系统三方面的内容。把细胞器作为系统的组分,既谈它们的分工,也讲到它们之间的合作。细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”,这些“车间”就是细胞器,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等。在了解细胞器是怎样既有分工,又密切合作之前,即了解细胞器的结构和功能之前,学生也许会有这样的疑惑:科学家是怎样把各种细胞器分离开,分别研究它们的功能的呢?为了解决学生的疑惑,同时进行科学方法的教育,教科书安排了“分离各种细胞器的方法”的介绍。细胞质里,多种细胞器悬浮在细胞质基质当中。细胞质基质呈胶质状态,含有多种无机化合物和有机化合物,是活细胞进行新陈代谢的主要场所。