高中生物新浙科版必修1核糖体内质网高尔基体溶酶体及线粒体的结构与功能 教案.docx

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高中生物新浙科版必修1核糖体内质网高尔基体溶酶体及线粒体的结构与功能教案

第1课时　核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体及线粒体的结构与功能

考试内容

核心素养

细胞质中有多种细胞器

1.生命观念——基于结构与功能观，明确具备特定的结构，细胞才具有特定功能

2．科学思维——比较归纳核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体及线粒体的结构与功能，并基于模型与建模，建构分泌蛋白合成过程中各细胞器之间的关系模型

知识点

（一）

核糖体、内质网及高尔基体的结构与功能

1．内质网和核糖体

（1）结构模型

（2）内质网、核糖体的类型、结构与功能的比较

　　名称

项目　

内质网

核糖体

类型

光面内质网和粗面内质网

游离于细胞溶胶的核糖体和附着于粗面内质网等结构的核糖体

结构

由一系列片状的膜囊和管状的腔组成，向内连接核膜，向外连接细胞膜，并与高尔基体相互联系

无膜细胞器，由RNA和蛋白质组成

功能

①光面内质网：

运输蛋白质和合成脂质的场所；肝细胞光面内质网有解毒功能；分泌细胞的光面内质网能合成类固醇激素；

②粗面内质网：

进一步加工和运输核糖体合成的蛋白质

合成蛋白质的场所。

游离型主要合成细胞自身或构成自身结构的蛋白质；附着型则主要用于合成运输至细胞外或细胞其他部位的蛋白质

2.高尔基体

（1）结构模型

（2）结构与功能

①形态结构：

由一系列扁平膜囊和大小不一的囊泡构成。

②功能

a．动物细胞中：

对蛋白质进行加工、分类、包装和运输。

蛋白质可通过囊泡被分泌至胞外，如抗体和消化酶等；或通过囊泡运至细胞膜，如膜蛋白；或一些水解酶被包裹在膜囊或囊泡中，与高尔基体脱离，形成溶酶体。

b．植物细胞中：

合成纤维素，参与细胞壁的构建。

1．判断题

（1）参与核糖体构成的糖为脱氧核糖（×）

（2）粗面内质网上附着的细胞器是核糖体（√）

（3）核糖体不具有膜结构，是细胞内合成蛋白质的唯一场所（√）

（4）高尔基体是单层膜结构，能够对蛋白质进行加工、分类和包装（√）

（5）内质网是合成脂质的重要场所（√）

（6）高尔基体的作用就是把集中在高尔基体中的蛋白质进行分拣，并分别送到细胞外的目的地（×）

2．承担着真核细胞物质运输的任务，能将蛋白质送到细胞内或细胞外的细胞器是（　　）

A．高尔基体　　　　　　　　B．内质网

C．核糖体D．溶酶体

解析：

选A　高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，即高尔基体承担着真核细胞物质运输的任务，能将蛋白质送到细胞内或细胞外。

3．下列关于核糖体的说法错误的是（　　）

A．游离型和附着型核糖体能相互转化

B．核糖体外表面没有膜包裹

C．原核生物没有核糖体

D．核糖体合成的蛋白质可进入内质网被进一步加工和运输

解析：

选C　原核生物仅具有核糖体这一种细胞器，C错误。

4．下列关于内质网的说法，正确的是（　　）

A．内质网的膜结构很复杂，由两层单位膜构成

B．内质网与细胞内的各种膜结构都直接相连

C．内质网上面都附着核糖体

D．内质网具有物质合成、加工和运输的功能

解析：

选D　内质网是由单层膜连接而成的网状结构，A错误；内质网与细胞膜、核膜和线粒体膜可以直接相连，在分泌蛋白质合成、分泌过程中通过具膜小泡与高尔基体间接相连，B错误；有的内质网表面光滑，无核糖体附着，称为光面内质网，而有的内质网表面则附着有核糖体，称为粗面内质网，C错误；内质网是细胞内蛋白质合成、加工以及脂质合成的重要场所，D正确。

1．某生物学家用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。

由此可确定核糖体中能催化氨基酸脱水缩合的物质是什么？

提示：

核糖体由蛋白质和RNA组成，用蛋白酶去除核糖体的蛋白质，剩余物质为RNA，因此可确定核糖体中能催化氨基酸脱水缩合的物质是RNA。

2．蛋白质是生命活动的主要承担者，如图为合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图。

其中①为内质网产生的囊泡，②为正在与高尔基体融合的囊泡，③为高尔基体，④为高尔基体产生的囊泡，⑤为细胞膜。

思考以下问题：

（1）蛋白质合成的场所在哪？

据图分析，合成的分泌蛋白如何由内质网运输到高尔基体？

提示：

蛋白质合成场所为核糖体，合成的分泌蛋白通过囊泡的形式由内质网运输到高尔基体。

（2）囊泡的产生和融合的过程体现了膜结构具有什么特点？

提示：

体现了膜结构具有流动性。

（3）通过分析囊泡的产生和融合过程，试回答分泌蛋白运输到细胞外的过程中，内质网膜、高尔基体膜和细胞膜的膜面积变化情况。

提示：

分泌蛋白运输到细胞外的过程中，内质网产生囊泡，其膜面积相对减少；高尔基体接受了内质网的囊泡后，自身又产生囊泡将分泌蛋白运输到细胞膜，因此高尔基体的膜面积先增加，后减少，整个过程中基本不变；细胞膜最终接受来自高尔基体的囊泡，因此，细胞膜的膜面积相对增加。

1．核糖体、内质网、高尔基体的结构与功能

　细胞器

项目

核糖体

内质网

高尔基体

膜的数量

0

1

1

主要分布

动植物细胞、原核细胞

动植物细胞

动植物细胞

主要功能

合成蛋白质

①加工、运输蛋白质

②合成磷脂、固醇类物质

①加工、分拣、运输蛋白质；

②合成纤维素（形成植物细胞壁）

细节关注

核糖体有游离型和附着型，分泌蛋白如胰岛素、抗体等在附着型核糖体上合成，游离型与附着型可以相互转化

有光面内质网和粗面内质网之分，光面内质网主要与脂质合成有关，粗面内质网则与蛋白质加工、转运有关。

某些细胞中的光面内质网具有特殊功能，如肝细胞中内质网具有解毒功能，某些分泌细胞的光面内质网能合成类固醇激素

动植物细胞中高尔基体功能不同，植物细胞中合成多糖，动物细胞中多用于加工、分拣运输蛋白质

2.分泌蛋白的合成、加工、运输过程模型与解读

（1）模型图示

（2）模型解读

（3）分泌蛋白形成过程中膜面积的变化

1．下图所示，图中功能多、联系广的细胞结构甲、乙分别是指（　　）

A．高尔基体膜、内质网膜B．内质网膜、液泡膜

C．内质网膜、高尔基体膜D．液泡膜、分泌小泡膜

解析：

选C　根据以上分析可知，内质网向内连接外层核膜，向外连接细胞膜；在需能旺盛的细胞中，还与线粒体膜相连；内质网膜形成囊泡，与高尔基体膜间接相连，因此图中甲是内质网膜，乙是高尔基体膜，C正确。

2．下图a和b是两种细胞器，下列叙述中正确的是（　　）

A．两种细胞器在动植物细胞中的功能完全相同

B．b细胞器内可进行蛋白质的合成

C．a与合成多糖有关，b与合成脂质无关

D．将肝细胞置于含有3H标记的亮氨酸的培养基中培养，放射性先出现在b，后出现在a

解析：

选D　分析图示，a为高尔基体，在植物细胞中与细胞壁的形成有关，在动物细胞中与分泌物的加工及运输有关，A错误；b为内质网，核糖体是蛋白质的合成场所，B错误；a为高尔基体，与合成多糖有关，如植物细胞壁的主要成分是纤维素，高尔基体与纤维素（多糖）形成有关，b为内质网，是脂质的合成场所，C错误；3H标记的亮氨酸是合成蛋白质的原料，分泌蛋白合成与分泌过程为：

核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工→细胞膜，因此放射性先出现在b，后出现在a，D正确。

3．下图为某分泌蛋白运输到细胞外的示意图，下列说法正确的是（　　）

A．该分泌蛋白在粗面内质网上合成

B．该过程需要线粒体提供能量

C．与该过程直接相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜

D．该蛋白可能为膜蛋白

解析：

选B　该分泌蛋白在粗面内质网上的核糖体合成，A错误；该过程需要线粒体提供能量，B正确；与该过程直接相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，C错误；由图示及题意可知，该蛋白分泌到细胞外，因此该蛋白不是膜蛋白，D错误。

知识点

（二）

溶酶体与线粒体的结构与功能

1．溶酶体

（1）形态结构：

几乎存在于所有动物细胞中，具有

层膜结构的细胞器。

（2）功能

内含

种以上的水解酶，进行细胞内消化，包括细胞从外界吞入的颗粒、自身衰老的细胞器和碎片等。

2．线粒体

（1）结构模型

（2）形态：

呈颗粒状或短杆状，相当于一个细菌的大小。

（3）结构：

由内、外两层膜构成，外膜平整，内膜向内凹陷形成嵴（增加内膜的表面积）；内、外膜之间及内部充满液态的基质。

（4）功能

①线粒体是细胞能量代谢中心，是有氧呼吸的主要场所。

②线粒体基质中含有多种酶，还具有DNA、RNA和核糖体，能合成一部分自身所需的蛋白质。

1．判断题

（1）光学显微镜下可以看到线粒体的内外两层膜（×）

（2）线粒体和溶酶体都是具有双层膜结构的细胞器（×）

（3）溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏（√）

（4）线粒体内膜和外膜均发生凹陷、折叠，利于生化反应的进行（×）

（5）溶酶体消化功能的实现离不开胞内其他结构的协同配合（√）

2．人早期胎儿的手指间有组织相连，到56天时手指才完全分开，与“手指分开”直接相关的细胞器是（　　）

A．内质网　　　　　　　　B．高尔基体

C．溶酶体D．线粒体

解析：

选C　人早期胎儿的手指间有组织相连，到56天时手指才完全分开，与手指间组织细胞的消失直接相关的细胞器是溶酶体。

3．某种毒素因妨碍细胞呼吸而影响生物体的生活，这种毒素可能作用于细胞的（　　）

A．核糖体B．细胞核

C．线粒体D．细胞膜

解析：

选C　线粒体是需氧呼吸的主要场所，某种毒素因妨碍细胞呼吸而影响生物体的生活，这种毒素可能作用于细胞的线粒体结构；核糖体、细胞核、细胞膜都与细胞呼吸没有直接关系。

4．肌细胞内的肌质体是由大量变形的线粒体组成的，肌质体由两层膜包被，外膜平滑，内膜向内折叠形成嵴。

由此可推测肌质体的作用是（　　）

A．增大细胞内的膜面积

B．为肌细胞供应能量

C．某些大分子物质的运输通道

D．细胞内蛋白质的合成和加工的场所

解析：

选B　根据题干提供的信息，肌质体是由线粒体组成的，结合肌肉细胞的作用，需要大量的能量，说明肌质体的作用是为肌肉细胞提供能量。

1．飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。

运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多。

在体外培养细胞时，新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多，试分析原因。

提示：

线粒体是细胞进行需氧呼吸的主要场所，能够提供细胞生命活动需要的能量。

鸟类飞翔、运动员运动需要大量能量，所以飞翔鸟类的胸肌细胞中、运动员的肌细胞中线粒体多。

同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛，所以线粒体多。

2．人体细胞内的溶酶体存在异噬和自噬两种途径，下图表示巨噬细胞内溶酶体的产生和作用过程。

请思考以下问题：

（1）与图中溶酶体产生直接有关的细胞器是什么？

人体成熟的红细胞能否形成异噬溶酶体？

提示：

与溶酶体产生直接有关的细胞器是高尔基体。

由于人体成熟的红细胞不具有高尔基体，因此不能形成异噬溶酶体。

（2）当细胞处于饥饿状态时，细胞的自噬作用会增强，其意义是什么？

提示：

自噬分解后的产物若对细胞有用可再利用，因此当细胞处于饥饿状态时，细胞的自噬作用会增强，这样可以将大分子物质水解为小分子，为细胞提供更多的营养物质。

（3）溶酶体内含有多种水解酶。

台—萨氏病是一种遗传病，患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂（GM2），从而造成精神呆滞。

试从溶酶体的功能分析该病的致病机理。

提示：

台—萨氏病患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂（GM2），原因是该患者溶酶体内缺少水解GM2的酶，导致GM2不能被水解而积累在溶酶体中。

对线粒体与溶酶体认识的易错点

（1）线粒体在显微镜下可见，一般为颗粒状或短杆状，但是需要进行染色才能观察到。

（2）线粒体是一种半自主性细胞器，可以合成一部分自身所需的蛋白质，但是受到细胞核的控制。

（3）线粒体合成的蛋白质是依靠其所携带的核糖体实现的，并不是线粒体自身就合成蛋白质。

（4）线粒体与能量代谢有关，因此代谢旺盛的细胞中，线粒体的含量也多。

（5）溶酶体含有60多种水解酶，既可分解细胞从外界吞入的颗粒，又可分解自身衰老的细胞器和碎片（多糖、蛋白质、脂质、DNA和RNA均可被降解）。

（6）溶酶体与吞噬泡融合，体现了生物膜具有流动性，也说明不同结构的膜成分可以交换。

1．（2019·浙江1月学考）下列关于溶酶体的叙述，错误的是（　　）

A．溶酶体存在于所有的真核细胞中

B．溶酶体是由一层膜包被的小泡

C．溶酶体内的水解酶原来存在于高尔基体中

D．溶酶体内的水解酶能消化细胞从外界吞入的颗粒

解析：

选A　溶酶体存在于动物、真菌和某些植物细胞中，是由一层膜包被的小泡，是高尔基体断裂形成的，溶酶体中有60种以上的水解酶，这些酶原来存在于高尔基体中，其功能是消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣。

2．线粒体是细胞呼吸和能量代谢的中心，德国科学家华尔柏在研究线粒体时，统计了某种动物部分细胞中线粒体的数量（见下表）。

根据此表不能得出的结论是（　　）

肝细胞

肾皮质细胞

平滑肌细胞

心肌细胞

动物冬眠状态下的肝细胞

950个

400个

260个

12500个

1350个

A.动物冬眠时与正常情况相比，其能量代谢的水平高，消耗能量多

B．心肌细胞能量代谢的水平高，消耗的能量多

C．正常情况下，肝细胞消耗的能量比平滑肌细胞多

D．动物冬眠时肝脏代谢加强，需能量多

解析：

选A　由题意不能得出动物冬眠时消耗的能量多；心肌不停收缩，运动量大，所需能量多，因此心肌细胞含有的线粒体数量最多；正常情况下，肝细胞内线粒体的含量比平滑肌多，所以其消耗的能量比平滑肌细胞多；动物冬眠时肝脏线粒体含量较正常多，所以其代谢强，需能量多。

3．下图表示细胞通过“自噬作用”及时清除受损线粒体及其释放的信号蛋白的过程。

下列选项错误的是（　　）

A．溶酶体执行功能时伴随着膜组分的更新

B．溶酶体是动物细胞中消化细胞碎渣、衰老细胞器的重要场所

C．溶酶体中有多种水解酶，这些酶在高尔基体中合成

D．溶酶体膜上的蛋白质可能通过修饰从而不被其中的水解酶水解

解析：

选C　分析图解可知，溶酶体执行功能时，自噬体和溶酶体融合，因此伴随着膜组分的更新，A正确；溶酶体是动物细胞中细胞碎片、衰老细胞器的消化分解场所，B正确；溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的，C错误；溶酶体膜上的蛋白质可能通过修饰从而不被其中的水解酶水解，D正确。

1．结构与功能相适应是生物学的基本观点，下列有关叙述错误的是（　　）

A．蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体的数量明显增加

B．细胞中线粒体的形状、大小随代谢条件的不同而不同

C．大量合成胃蛋白酶的胃腺细胞中光面内质网发达

D．唾液腺细胞比汗腺细胞中高尔基体数量多

解析：

选C　蛋白质合成的场所是核糖体，蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体的数量明显增加，A正确；线粒体是有氧呼吸的主要场所，一般在新陈代谢旺盛的细胞中数目较多，B正确；胃蛋白酶为分泌蛋白，是在附着在内质网上的核糖体中合成，再进入内质网加工，所以胃腺细胞中粗面内质网发达，C错误；唾液腺细胞能够合成唾液淀粉酶，而汗腺分泌的是汗液，高尔基体与分泌蛋白的形成有关，唾液腺细胞中的高尔基体数量一般比汗腺细胞多。

2．人的肝脏细胞代谢旺盛，下列细胞结构与对应功能描述正确的是（　　）

A．高尔基体：

与分泌蛋白的合成和加工有关

B．溶酶体：

降解失去功能的细胞组分

C．内质网：

粗面内质网有解毒功能

D．核糖体：

合成组成膜结构的磷脂和蛋白质

解析：

选B　高尔基体分拣、加工、运输蛋白质，但不能合成蛋白质，A错误；溶酶体内含有多种水解酶，能够降解失去功能的细胞组分，B正确；肝脏细胞中的光面内质网具有解毒功能，C错误；光面内质网合成磷脂和胆固醇，核糖体是合成蛋白质的场所，D错误。

3．下列关于真核细胞中①～④结构与功能的叙述，错误的是（　　）

A．①可以合成磷脂和氧化酒精

B．②是分拣和转运蛋白质的场所

C．③是合成蛋白质的场所

D．④上产生的蛋白质均运到高尔基体

解析：

选D　分析图示，①是光面内质网，含有合成磷脂的酶或者氧化酒精的酶，A正确；②是高尔基体，是分拣和转运蛋白质的场所，B正确；③是核糖体，是合成蛋白质的场所，C正确；④是粗面内质网，④上的核糖体合成的蛋白质运送到高尔基体及细胞的其他部位，D错误。

4．用35S标记一定量的氨基酸，并用来培养哺乳动物的乳腺细胞，测得核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化曲线如图所示，则下列分析不正确的是（　　）

A．图中的a、b、c三条曲线所指代的细胞器分别是核糖体、内质网、高尔基体

B．与乳腺分泌蛋白的合成和分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体

C．乳腺分泌蛋白的合成过程不能体现膜在结构上的联系

D．35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜

解析：

选C　氨基酸首先在核糖体上被利用，然后进入内质网中进行初步加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，再到达高尔基体，进一步加工为成熟的蛋白质，故a、b、c依次是核糖体、内质网和高尔基体，A正确；与乳腺分泌蛋白的合成和分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体，B正确；乳腺分泌蛋白合成加工及分泌的全过程涉及囊泡的形成与生物膜之间的融合，能体现膜在结构上的联系，C错误；35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，D正确。

5．下图表示细胞的生物膜系统的部分组成在结构与功能上的联系。

COPⅠ、COPⅡ是被膜小泡，可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。

请据图回答以下问题。

（1）COPⅡ被膜小泡负责从甲________（填细胞器名称）向乙运输“货物”。

若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入到乙中，则图中的COPⅠ可帮助实现这些蛋白质的回收。

（2）囊泡是一种细胞结构，但由于其结构不固定，因而不能称之为细胞器。

图示细胞中，能产生囊泡的结构是________________________。

（3）细胞器乙产生的囊泡在物质精确投送过程中起着重要作用，图中乙产生的囊泡可以将物质投送到____________________。

物质投送到细胞不同的位置，体现了细胞器乙对集中在其中的蛋白质具有________的作用，能实现精确投送说明囊泡膜上可能含有________（填化学成分）。

（4）丙与吞噬泡融合，反映了生物膜在结构上具有______________。

解析：

（1）由题图可知，COPⅡ被膜小泡从内质网运向高尔基体，而COPⅠ被膜小泡从高尔基体运向内质网，因此，若定位在内质网中的某些蛋白质偶然掺入到高尔基体中，则图中的COPⅠ可帮助实现这些蛋白质的回收。

（2）图示细胞中，能产生囊泡的结构是内质网、高尔基体、细胞膜。

（3）由图可知，乙产生的囊泡可以将物质投送到细胞外、细胞内、细胞膜上。

物质投送到细胞不同的位置，体现了细胞器乙对集中在其中的蛋白质具有分拣的作用。

能实现精确投送说明囊泡膜上可能含有蛋白质（或糖蛋白）。

（4）丙（囊泡）与细胞膜融合过程反映了生物膜在结构上具有一定流动性。

答案：

（1）内质网（或粗面内质网）　

（2）内质网（甲）、高尔基体（乙）、细胞膜　（3）细胞外、细胞内（内质网、溶酶体）、细胞膜上　分拣　蛋白质（或糖蛋白）　（4）流动性