秋高中生物第三章细胞的基本结构第2节细胞器系统内的分工合作学案新人教版必修1.docx
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秋高中生物第三章细胞的基本结构第2节细胞器系统内的分工合作学案新人教版必修1
第2节 细胞器——系统内的分工合作
学习目标
1．说出常见细胞器的结构与功能。
（重点）
2．细胞器之间的分工协作。
（难点）
核心概念
差速离心法 线粒体 叶绿体 核糖体 内质网 中心体 溶酶体 高尔基体 液泡 细胞质基质 生物膜系统
一、细胞器之间的分工
1．分离细胞器的方法
__差速离心法____。
2．各种细胞器的功能
（1）双层膜结构：
①
②
（2）单层膜结构：
①
②
③
④
（3）无膜结构：
①
②
二、细胞质
1．组成
由__细胞器____和__细胞质基质____组成。
2．细胞质基质
（1）存在状态：
__胶质____状态。
（2）成分：
含有__水____、无机盐、脂质、糖类、__氨基酸____、核苷酸和__多种酶____等。
（3）功能：
是多种__化学反应____进行的场所。
三、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1．实验原理
（1）叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的__椭球____形或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
（2）线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中，形态有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
（3）__健那绿____染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现__蓝绿色____，而细胞质接近无色。
2．实验材料
新鲜的藓类的叶、黑藻叶、菠菜叶等。
四、细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统
1．细胞器之间的协调配合（以分泌蛋白的合成和运输为例）
2．细胞的生物膜系统
？
思考
1．一个细胞就是一个大工厂，每个细胞器就是工厂里的“车间”，“车间”借助膜结构相互分隔开来，所有的“车间”都有膜结构吗？
提示：
不是，中心体、核糖体无膜结构。
2．
（1）用同位素标记法研究分泌蛋白的合成与运输过程，除了用3H标记亮氨酸外，还可用哪些同位素标记氨基酸？
（2）分泌蛋白的形成过程中，经过了哪些膜结构？
提示：
（1）还可用14C、18O、15N等元素标记氨基酸。
（2）内质网、高尔基体、细胞膜。
3．在生物膜系统中哪几种生物膜之间存在直接联系？
提示：
内质网膜内连核膜，外连细胞膜。
4．植物叶肉细胞中也含有线粒体，它们能否作为观察线粒体的材料？
为什么？
提示：
不可以，植物叶肉细胞中含有叶绿体，会对染色后的线粒体形成颜色干扰，而无法观察。
5．高等动植物细胞都具有的细胞器有哪些？
与动物细胞相比，植物细胞特有的细胞器有哪些？
提示：
高等动植物细胞都具有的细胞器有线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体。
植物细胞特有的细胞器有叶绿体、液泡。
H
判断题
1．细胞膜、线粒体、叶绿体、溶酶体、液泡、细胞核、内质网与高尔基体等都是具膜结构的细胞器。
（ × ）
2．蓝藻细胞中有的酶在核糖体上合成后，再由内质网和高尔基体加工。
（ × ）
3．溶酶体能吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，也能分解衰老的细胞器。
（ √ ）
4．线粒体是细胞的“动力车间”，细胞的有氧呼吸就是在线粒体内完成的。
（ × ）
5．不同细胞中线粒体数量可能不同，同一细胞的不同部位分布的线粒体数量也可能不同。
（ √ ）
6．生物膜之间通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新。
（ √ ）
7．真核生物细胞具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行。
（ √ ）
8．有中心体的一定是动物细胞。
（ × ）
9．所有植物细胞都有细胞壁，但不一定含有大液泡和叶绿体。
（ √ ）
知识点1 细胞器的结构与功能
Z
一、细胞器的分类
1．按分布分类
（1）动物和高等植物细胞共有的细胞器：
③。
（2）与动物细胞相比，高等植物细胞特有的细胞器：
①。
（3）与高等植物细胞相比，动物细胞特有的细胞器：
②。
（4）动物细胞和低等植物细胞共有的细胞器：
②③。
2．按功能分类
（1）参与能量代谢的细胞器：
④。
（2）与蛋白质合成、加工相关的细胞器：
核糖体、内质网、高尔基体。
3．按膜层数分类
（1）不含膜结构的细胞器：
⑤。
（2）含有单层膜的细胞器：
⑥。
（3）含有双层膜的细胞器：
④。
4．按成分分类
（1）含有DNA的细胞器：
④。
（2）含有色素的细胞器：
①。
二、叶绿体与线粒体的比较
叶绿体
线粒体
结构特点
膜
外膜
使叶绿体或线粒体与周围的细胞质基质分开
内膜
是一层光滑的膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构
向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜面积，附有多种与有氧呼吸有关的酶
基质
在基粒和基粒之间充满基质，含有与光合作用有关的酶
在嵴的周围充满着液态的基质，含有与有氧呼吸有关的酶
都含有少量的RNA和DNA
功能
是光合作用的场所
是细胞有氧呼吸的主要场所
分布
便于接受光照的细胞中数量较多
代谢旺盛的细胞中数量较多
Y
与细胞器有关的五个“不一定”
（1）没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含叶绿体。
（2）没有大液泡的细胞也不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
（3）有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些低等植物细胞也含有中心体。
（4）同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，如洋葱根尖细胞无叶绿体。
（5）同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同，如哺乳动物红细胞随着不断成熟，细胞器逐渐退化。
D
典例1 下表是关于各种细胞器的结构和功能的比较，其中正确的是（ D ）
选项
细胞器
结构或部位
功能
A
高尔基体
一层膜
动力车间
B
叶绿体
存在于所有植物细胞中
养料制造车间
C
核糖体
一层膜
生产蛋白质的机器
D
溶酶体
存在于动植物细胞中
消化车间
[解析] 高尔基体是由一层膜构成的，它是蛋白质加工、分类、包装的“车间”和“发送站”；叶绿体主要存在于植物绿色部位的细胞中，而根细胞中不存在叶绿体；核糖体没有膜结构，它是合成蛋白质的细胞器；溶酶体中含有多种水解酶，这些酶起到消化的作用，它普遍存在于动植物细胞中。
〔变式训练1〕 （2018·四川成都高三质检）下列有关动植物细胞结构的比较，错误的是（ C ）
A．细胞膜、细胞质、细胞核是动植物细胞共有的结构
B．液泡主要存在于植物细胞中，中心体主要存在于动物和某些低等植物细胞中
C．没有叶绿体的细胞一定不是植物细胞
D．植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁，而动物细胞没有
[解析] 叶绿体是植物细胞特有的结构，但是植物体的不见光部分（如根）细胞内没有叶绿体，叶绿体主要分布在植物绿色部位的细胞中；细胞壁是区分动植物细胞的重要结构，所有植物细胞都有，而动物细胞没有。
知识点2 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
Z
1．实验原理
（1）叶肉细胞中的叶绿体呈扁平的椭球形或球形，绿色，散布于细胞质基质中，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
（2）线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中，形态有短棒状、圆状、线形、哑铃形等。
（3）健那绿染液是将活细胞中线粒体染色体专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色、而细胞质接近无色。
2．实验材料的选取
实验
观察叶绿体
观察线粒体
选材
藓类叶片
菠菜稍带叶肉的下表皮
人口腔上皮细胞
原因
叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片
①细胞排列疏松，易撕取
②含叶绿体数目少，且个体大
①没有颜色，便于观察
②易取材
3．实验流程图示
观察：
先用低倍显微镜观察再用高倍显微镜观察
（2）观察线粒体
4．实验注意事项
（1）制作观察叶绿体的临时装片时要随时保持有水状态，以免影响细胞活性。
（2）取人口腔上皮细胞时，要先漱净口腔，防止杂质对观察物像的干扰。
（3）健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，需要溶解于生理盐水中，保证染色后不影响细胞的正常形态。
知识贴士
①动、植物细胞需用不同的溶液保持细胞活性，不要误认为都用生理盐水，而是植物细胞用清水，动物细胞用生理盐水。
②使用高倍镜观察线粒体和叶绿体时，不能用高倍镜直接观察，应先用低倍镜找到目标，然后换用高倍镜进行观察。
D
典例2 下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法不正确的是（ C ）
A．健那绿染液是一种活细胞染料，几乎不损伤细胞
B．高倍显微镜下，可看到绿色、扁平的椭球形或球形的叶绿体
C．健那绿染液可将细胞质染成蓝绿色
D．藓类叶片可直接制成装片用于观察叶绿体
[解析] 选项A，健那绿染液是一种对细胞几乎没有损害的染液，可在保持细胞活性的情况下进行染色；选项B，高倍显微镜下，叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形；选项C，健那绿染液可将线粒体染成蓝绿色；选项D，藓类叶片是由一层或两层细胞构成的，所以可以直接制成装片观察叶绿体。
技巧方法：
1.观察叶绿体的实验中，要选择叶绿体体积较大，且细胞内叶绿体数目较少的材料；选用口腔上皮细胞观察线粒体的分布时，线粒体要用健那绿染液染色而显蓝绿色，而细胞质接近无色；也可用洋葱鳞片叶的内表皮代替口腔上皮细胞。
2．观察叶绿体时，临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性；观察线粒体时，要漱净口腔，防止杂质对物像观察的干扰；载玻片上要滴加生理盐水，保持细胞正常形态；若换用洋葱鳞片叶的内表皮，直接用清水即可。
〔变式训练2〕 下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞的线粒体实验的说法中，错误的是（ D ）
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证实验的准确性
B．配制健那绿染液时使用生理盐水，目的是维持人的口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈蓝绿色，而细胞质接近无色
D．在高倍镜下观察可以看到线粒体有两层膜
[解析] 牙签消毒是为了杀灭微生物，排除其干扰，漱口是为了清除口腔中的食物残渣；使用生理盐水是为了维持口腔上皮细胞的正常形态；活细胞中的线粒体被健那绿染液染成蓝绿色；使用电子显微镜才能观察到线粒体有两层膜。
知识点3 分泌蛋白的合成与运输
Z
1．过程解读
上述过程中各种细胞器的功能各不相同，依靠各种细胞器之间的密切合作、协调配合完成该生命活动。
2．曲线解读
（1）甲图表示用放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞器中的分布情况，依据放射性元素出现的先后顺序判断，a为核糖体、b为内质网、c为高尔基体。
（2）乙图表示一定时间内，细胞结构的膜面积随时间变化，d的膜面积减少，e的膜面积增加，f的膜面积先增加后减少，可判断d为内质网、e为细胞膜、f为高尔基体。
（3）丙图表示前后两个时间点，细胞结构膜面积变化对比。
前后比较发现，g的膜面积减少、h的膜面积基本不变、i的膜面积增加，可判断g为内质网、h为高尔基体、i为细胞膜。
Y
与分泌蛋白形成有关的两个误区
（1）分泌蛋白的形成过程体现了生物膜之间在功能上的联系，但是参与该过程的细胞结构并不一定都具有膜结构，如核糖体。
（2）线粒体为分泌蛋白的合成和加工提供能量，其合成和运输并不经过该细胞器。
D
典例3 不同细胞分泌物的分泌方式有差异。
分泌物形成后，如果随即被排出细胞，这种方式称为连续分泌；如果先在分泌颗粒中贮存一段时间，待有相关“信号”刺激影响时再分泌到细胞外，称为不连续分泌。
下图表示几种分泌蛋白合成和分泌的途径，请据图回答问题。
（1）在细胞与外界环境之间进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中，起决定作用的生物膜是__细胞膜____。
（2）氨基酸脱水缩合成肽链的场所是[__②____]__核糖体____，对分泌蛋白进行加工的细胞器有__内质网、高尔基体____。
（3）将3H标记的亮氨酸注射到胰腺细胞中进行追踪实验研究，可以发现分泌蛋白是按照__②→③→④→⑤____（用序号和箭头表示）方向运输的，这体现了细胞内各种生物在功能上也是__既紧密联系又协调配合的____。
（4）下图为胰腺细胞分泌某蛋白质前几种生物膜面积的示意图，请据图画出该蛋白质分泌后相应几种生物膜面积的示意图。
[答案]
[解析]
（1）细胞膜在细胞与外界环境之间的物质运输、能量转换和信息传递过程中有重要作用。
（2）氨基酸脱水缩合形成肽链的场所是核糖体，内质网、高尔基体等对分泌蛋白进行加工。
（3）分泌蛋白的运输方向是②核糖体→③内质网→④高尔基体→⑤细胞膜。
（4）蛋白质分泌过程中，内质网“出芽”形成囊泡（内含蛋白质），囊泡到达高尔基体并与之融合，再从高尔基体上“出芽”形成囊泡，囊泡到达细胞膜，与细胞膜融合，蛋白质被分泌到细胞外，这样内质网膜面积减小，细胞膜的膜面积增大，高尔基体膜面积几乎不变。
〔变式训练3〕 如图是某动物细胞的部分亚显微结构示意图，已知该细胞具有分泌抗体的功能。
请联系所学知识回答下列有关问题。
（1）图中除核糖体外不参与构成生物膜系统的细胞器是[__6____]__中心体____；请依次写出抗体合成与分泌过程中经过的细胞结构：
__4、3、7、5____（仅填标号），为该过程提供能量的场所是[__1____]__线粒体____；若该细胞取材于人体内，则其名称是__浆细胞____。
（2）下表是与抗体合成及分泌有关的三种细胞器的化学成分。
细胞器
蛋白质/%
脂质/%
核酸/%
甲
67
28
少量
乙
59
40
0
丙
39
0
59
据表分析，甲、丙分别是[__1____]__线粒体____、[__4____]__核糖体____。
（3）[__5____]__细胞膜____具有三大功能：
①将细胞与外界环境分开，②__控制物质进出细胞____，③__进行细胞间的信息交流____。
[解析]
（1）中心体也是无膜结构的细胞器，不参与构成生物膜系统。
抗体是分泌蛋白，其合成与分泌过程为：
核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，即4→3→7→5。
能量由线粒体提供，人体内能分泌抗体的是浆细胞。
（2）分析抗体的合成及分泌过程中细胞器的化学成分可知：
甲是具膜细胞器且含有微量核酸，为线粒体；丙只由蛋白质和核酸组成，不具有膜结构，且核酸含量很高，为核糖体。
（3）细胞膜具有将细胞与外界环境分开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流的功能。
知识点4 细胞的生物膜系统
Z
1．生物膜在化学组成上的联系
（1）相似性：
各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。
（2）差异性：
各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多。
2．生物膜在结构上的联系
各种生物膜的结构相似，可直接或间接的相互转化，如下图：
3．生物膜在功能上的联系
各种生物膜在功能上既有明确分工，又相互配合、协调工作，如分泌蛋白的合成和运输过程充分体现了生物膜在功能上的紧密联系。
Y
生物膜的五点提醒
（1）生物膜系统主要针对真核细胞而言，指细胞内生物膜的统称，属于细胞水平的范畴，而生物体内的有些膜，如视网膜、肠黏膜等，不属于生物膜。
（2）原核细胞的细胞膜也属于生物膜，但其没有核膜及细胞器膜，故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统。
（3）分析实例体现的特点时，一定要看清要求是体现出“功能特点”还是“结构特点”。
（4）只有活细胞的生物膜才能体现选择透过性，因此可以利用此原理判断细胞的死活。
（5）生物膜中的糖类不是全部和蛋白质结合形成糖蛋白，有的和脂质结合形成糖脂，作为细胞表面的标志物质，部分参与细胞间的信息交流。
D
典例4 如图为细胞的生物膜系统的概念图，下列相关叙述正确的是（ D ）
A．图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器
B．若d是叶绿体，则m、n一定是外膜和内膜
C．图中p是线粒体的内膜
D．图中的f和h分别是指内质网和高尔基体
[解析] 生物膜包括核膜、细胞膜和各种细胞器膜，细胞膜与内质网膜和高尔基体膜在分泌蛋白的加工、运输和分泌中具有重要作用，据此可知，a是核膜，b是具膜细胞器，c是细胞膜。
叶绿体有外膜、内膜和类囊体膜，因此m、n不一定是外膜和内膜。
性激素在内质网中合成，据此可判断f是内质网，h是高尔基体，g是具膜小泡（囊泡）。
〔变式训练4〕 细胞内生物膜在结构上具有一定的连续性，在功能上紧密联系，下列说法错误的是（ B ）
A．内质网可以通过“出芽”形成囊泡与高尔基体膜融合
B．细胞质中囊泡与核糖体膜融合
C．广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点
D．高尔基体膜突出形成囊泡，囊泡离开高尔基体膜后与细胞膜融合
[解析] 选项A，在分泌蛋白的形成过程中，内质网以“出芽”的方式形成囊泡，并与高尔基体膜融合；选项B、D，细胞质中的囊泡可以与高尔基体膜融合，也可以与细胞膜融合，而核糖体不具有膜结构，所以囊泡不会与核糖体融合；选项C，广阔的膜面积为酶提供了附着位点，如线粒体的内膜上分布着与有氧呼吸有关的酶。
细胞种类的判断
辨别细胞结构时，常用原核细胞和真核细胞的判断、植物细胞和动物细胞的判断，归纳如下：
（1）原核细胞与真核细胞图像的辨别方法
有由核膜包围的细胞核的细胞是真核细胞，没有由核膜包围的细胞核的细胞是原核细胞。
（2）动植物细胞亚显微结构图像的识别
典例5 （2018·湖北黄冈高三模拟）下图代表自然界中处于不同分类地位的5种体现生命现象的单位。
图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ绘出了各自区别于其他生物的标志结构。
请据图判断，下列说法中不正确的是（ D ）
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共同具有的无膜细胞器是⑨
B．可以判断Ⅲ为低等植物，因为它同时具有①和⑥
C．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类中都有生物可进行光合作用合成有机物
D．Ⅴ生物也具有核糖体，用于合成自身的蛋白质
[解析] 根据有无核膜可以判断Ⅳ（蓝藻）属于原核细胞，Ⅰ无细胞壁而有多种细胞器，属于动物细胞，Ⅱ、Ⅲ均有细胞壁和多种细胞器，所以属于植物细胞，且Ⅲ有中心体，所以Ⅲ属于低等植物细胞。
各种细胞都含有⑨（核糖体），A项正确。
Ⅲ同时具有⑥（叶绿体）和①（中心体），说明是低等植物细胞，B项正确。
植物细胞可以进行光合作用合成有机物，蓝藻中有藻蓝素和叶绿素，所以也可以进行光合作用合成有机物，C项正确。
Ⅴ属于病毒，病毒无细胞结构，也没有任何细胞器，只能利用宿主细胞合成自己的蛋白质。
1．具有双层膜的细胞器
（1）叶绿体：
存在于绿色植物细胞内，进行光合作用的场所。
（2）线粒体：
有氧呼吸的主要场所。
2．具有单层膜的细胞器
（1）内质网：
细胞内蛋白质合成和加工、脂质合成的场所。
（2）高尔基体：
蛋白质进行加工、分类、包装的场所。
（3）液泡：
植物细胞特有，调节细胞内环境，维持细胞形态。
（4）溶酶体：
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。
3．非膜结构的细胞器
（1）核糖体：
合成蛋白质的场所。
（2）中心体：
与细胞有丝分裂有关。
4．细胞的生物膜系统
（1）概念：
细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
（2）作用：
①细胞膜使细胞具有稳定的内部环境，对细胞与外部环境进行物质运输、能量转换、信息传递有重要作用。
②为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所。
③把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序地进行。
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