2023版高考生物一轮总复习第2单元细胞的基本结构细胞的物质输入和输出第2讲细胞器之间的分工合作课件

第2讲　细胞器之间的分工合作自 主 学 习 · 巩 固 基 础[自主学习]知识点一　细胞器的结构和功能1．细胞质的组成细胞质包括____________和________，前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形态、分裂、运动及细胞器的转运等。2．细胞器的分离方法方法：__________法，将细胞膜破坏后，利用高速离心机，在不同的转速下将各种细胞器分离开。细胞质基质　细胞器　差速离心　3．8种常见细胞器的结构及功能(1)①__________：进行__________的主要场所，是细胞的“动力车间”。(2)②__________：能进行光合作用的植物细胞所特有，是“养料制造车间”和“能量转换站”。(3)③______________：主要是对来自内质网的蛋白质进行____________________的“车间”及“发送站”。在植物细胞中与细胞壁的形成有关。(4)④内质网：细胞内蛋白质_____________，以及_______合成的“车间”。线粒体　有氧呼吸　叶绿体　高尔基体　加工、分类和包装　合成和加工　脂质　(5)⑤________：内有细胞液，可调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺。(6)⑥__________：细胞内的“消化车间”，分解_______________ __________，吞噬并杀死________________________。(7)⑦__________：“生产蛋白质的机器”，__________细胞中唯一的细胞器。(8)⑧__________：与细胞的有丝分裂有关。液泡　溶酶体　衰老、损伤的　侵入细胞的病菌或病毒　细胞器　核糖体　原核　中心体　(1)显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构，如线粒体、叶绿体、液泡、细胞核、细胞壁等。(2)亚显微结构是指在电子显微镜下才能看到的结构。线粒体内外膜、叶绿体内外膜及类囊体薄膜、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、核膜等结构均属于亚显微结构。4．细胞骨架(1)存在：________细胞中。(2)作用：__________________________________________。(3)结构：由_______________组成的网架结构。真核　维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性　蛋白质纤维　[自主检测]1．思考判断(1)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜蛋白质和脂质的比值。 (　　)(2)溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶。 (　　)(3)核糖体有的附着在高尔基体上。 (　　)(4)内质网是脂质的合成车间。 (　　)(5)性激素主要是由内质网上的核糖体合成的。 (　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×2．深挖教材(1)溶酶体内含有多种水解酶，但溶酶体膜不被这些水解酶分解的原因可能是什么？__________________________。(2)细胞骨架的成分和功能是什么？__________________________。【答案】(1)提示：可能的原因：①膜的成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用；②溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用而能使酶远离自身；③可能因膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用(2)提示：细胞骨架的组成成分是蛋白质纤维，其主要功能：①维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器；②与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关3．热图导析(1)图中能发生碱基互补配对的细胞器有__________。(2)能产生ATP的细胞器有__________。(3)③和⑥的关系是________________________________。(4)真核细胞中面积最大的膜结构是__________。(5)与低等植物细胞有丝分裂有关的细胞器有____。【答案】(1)提示：①②⑦　(2)提示：①②　(3)提示：⑥是由③的一部分膜包裹形成　(4)提示：④　(5)提示：①③⑦⑧[自主学习]知识点二　细胞的生物膜系统1．分泌蛋白和胞内蛋白【答案】粗面内质网　抗体　蛋白质　游离2．分泌蛋白的合成、加工、运输过程图示【答案】核糖体　内质网　高尔基体　细胞膜[自主检测]1．思考判断(1)原核细胞和真核细胞均有生物膜系统。 (　　)(2)生物膜系统包括细胞膜和多种细胞器膜。 (　　)(3)各种生物膜的基本骨架都相同，都是磷脂双分子层。 (　　)(4)很多生物膜是酶的附着位点，例如线粒体内膜上有有氧呼吸各种酶。 (　　)(5)有的生物膜上可以发生能量转换，例如叶绿体类囊体薄膜上可以发生光能到化学能的转换。 (　　)(6)细胞质和细胞核之间交换一些大分子物质是通过核膜上的核孔进行的，该过程没有选择性。 (　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×2．深挖教材(1)生物膜使真核细胞区室化，对新陈代谢的意义：______________________________________________________。(2)分泌蛋白合成过程中内质网和高尔基体的作用分别是什么？__________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)提示：减少彼此干扰，保证化学反应高效、有序地进行(2)提示：①内质网：对多肽进行初步加工(如盘曲、折叠、糖基化等)，形成较成熟的蛋白质，再以囊泡的方式运送至高尔基体；②高尔基体：将较成熟的蛋白质再加工(浓缩、分类、包装)为成熟的蛋白质，并以囊泡的方式运输到细胞膜。高尔基体为转化的“枢纽”。3．热图导析图1为细胞的生物膜系统概念图，图2表示的是多种生物膜及其膜上发生的物质变化。图1 图2 (1)图1中的a～g依次表示哪些生物膜？__________________________________________________。(2)图2中①～④依次表示哪些生物膜？__________________________________________________。【答案】(1)提示：a核膜、b细胞器膜、c叶绿体的类囊体薄膜、d线粒体内膜、e内质网膜、f高尔基体膜、g细胞膜　(2)提示：①高尔基体膜、②内质网膜、③内质网膜、④细胞膜重 难 探 究 · 素 养 达 标主要细胞器的结构和功能1．线粒体和叶绿体的比较注：虽然线粒体是有氧呼吸的主要场所，但葡萄糖在线粒体中不能被氧化分解，因为葡萄糖氧化分解的第一阶段是在细胞质基质中进行的，线粒体中不含有氧呼吸第一阶段的酶。[深度讲解]2．多角度比较各种细胞器 　细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”(1)能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体(如蓝细菌)，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定主要发生在线粒体中。(3)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。(4)有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。(5)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白(神经递质、激素等)，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。(6)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，真菌、细菌也都有细胞壁。(7)没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。(一)考查对细胞器结构、功能的分析与判断(素养目标：生命观念)1．下列关于细胞器的结构和功能的说法，正确的是 (　　)A．四种结构中均可以发生A—U配对现象B．a、b、d上进行的生理活动都需要c提供能量C．分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程需要b、c的参与D．a、c、d都具有双层膜结构[考向预测]【答案】C　【解析】题图所示的a、b、c、d四种细胞器分别是叶绿体、核糖体、线粒体、液泡。A—U的碱基互补配对发生在转录或翻译过程中，a叶绿体和c线粒体中能发生转录和翻译过程，b核糖体中能发生翻译过程，但在d液泡中不能发生转录或翻译过程，A错误；a叶绿体进行光合作用不需要c线粒体提供能量，d液泡相关的渗透失水和吸水不需要线粒体提供能量，B错误；与分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体，C正确；a叶绿体和c线粒体是双层膜的细胞器，而d液泡是单层膜的细胞器，D错误。(二)考查细胞的亚显微结构(素养目标：科学思维)2．下图中有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类细胞的结构模式，有关说法正确的是(　　)A．图中只有Ⅲ无染色体，其遗传物质主要为DNAB．四类细胞共有的膜结构是细胞膜与核糖体C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ中的②结构均能氧化葡萄糖合成ATPD．含有色素的细胞器是④和⑤，光镜下看不到Ⅱ的染色体【答案】D　【解析】分析题图：Ⅰ含有中心体，不含细胞壁，属于动物细胞；Ⅱ不含中心体，含有叶绿体、液泡和细胞壁，属于高等植物细胞；Ⅲ是原核生物中的蓝细菌细胞；Ⅳ含有中心体和细胞壁，属于低等植物细胞。图中结构①～⑥依次是内质网、线粒体、中心体、叶绿体、液泡和高尔基体。图中只有Ⅲ无染色体，属于细胞生物中的原核生物，其遗传物质就是DNA，同种生物的遗传物质无主次之分；核糖体没有膜结构；Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ中的②结构表示线粒体，葡萄糖首先在细胞质基质中分解成丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解，即线粒体不能直接氧化葡萄糖；含有色素的细胞器是⑤液泡和④叶绿体，细胞Ⅱ高度分化，不进行分裂，因此无法观察到染色体。生物膜系统的结构和功能1．生物膜之间的协调配合(1)在成分上的联系。①相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。②差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。[深度讲解](2)在结构上的联系。(3)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、加工、分泌为例)。2．“拆分法”分析分泌蛋白的合成、加工和运输过程(1)被放射性同位素标记的氨基酸出现位置的先后顺序：核糖体→内质网(→囊泡)→高尔基体(→囊泡)→细胞膜(胞吐作用)→胞外。(2)膜面积的变化：内质网膜面积相对变小，高尔基体的膜面积先增大后减小，细胞膜的膜面积相对变大。分析时要注意膜面积的变化有先后，内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积的变化不是同步的。(3)相关细胞器：核糖体(合成多肽链)，内质网(初步加工)、高尔基体(对来自内质网的蛋白质进行加工、分类，包装及运输)和线粒体(提供能量)。在回答问题时，要看准是“相关”还是“直接相关”，是“细胞器”“细胞结构”还是“具膜结构”。(4)囊泡的“来龙去脉”：可来自内质网和高尔基体，也可以来自细胞膜；囊泡与溶酶体融合可实现“消化”，与细胞膜融合可实现胞吐，囊泡运输的物质不一定是大分子的蛋白质，还可能是小分子物质(如神经递质)。3．各种膜结构增大膜面积的方式4．分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化图(1)图1和图2都表示膜面积随时间的变化，图1表示分泌前后两个时间点的变化，图2表示一定时间段内相关结构膜面积的变化。(2)图1和图2分别以直方图和曲线图的形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中，内质网膜面积减小，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积相对增大的现象。 分泌蛋白的合成、加工和运输过程分析下列图1为豚鼠胰腺细胞中注射3H标记的亮氨酸后，细胞内相关结构放射性的变化。图2为分泌蛋白加工和分泌过程中相关膜面积的变化。(1)图1表示放射性元素标记的氨基酸，在不同时间内放射性元素在细胞中先后出现的顺序是什么？(2)图2是以柱直方的形式显示分泌蛋白分泌前后相关结构膜面积的变化，其中①～③依次表示什么膜？(3)分泌蛋白在加工、运输过程共穿过多少层膜？【答案】(1)提示：附有核糖体的内质网→高尔基体→囊泡　(2)提示：①内质网膜　②高尔基体膜　③细胞膜　(3)提示：0层(一)从各种生物膜结构和功能联系的角度考查(素养目标：科学思维)1．真核细胞的结构与功能如下图所示，其不同膜结构间相互联系和转移的现象称为膜流。[考向预测]关于细胞的结构及膜流的叙述正确的是 (　　)A．需氧型生物细胞中均含有结构eB．所有细胞均能发生膜流现象C．膜流体现了生物膜的结构特点，质壁分离与复原过程中发生了膜流D．细胞膜蛋白的更新与f→h→c途径有关【答案】D　【解析】需氧型生物细胞中不一定含有结构e(线粒体)，如需氧细菌。不是所有细胞都能发生膜流现象，如原核细胞、哺乳动物成熟的红细胞等。膜流可体现生物膜具有一定的流动性，但质壁分离与复原过程中没有膜结构的转移，没有发生膜流。细胞膜蛋白的更新过程即为蛋白质的合成、运输过程，和分泌蛋白合成和运输的路径相同，即与f→h→c途径有关。(二)结合分泌蛋白的形成，考查细胞器的分工合作(素养目标：科学思维)2．(2021年重庆黔江新华中学模拟)下图为真核细胞蛋白质合成和转运的示意图。下列叙述正确的是 (　　)A．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、抗体、神经递质都属于分泌蛋白B．图中与胰岛素合成有关的结构有①②③④⑤C．若②合成的是丙酮酸脱氢酶，则该酶在⑥中发挥作用D．若②合成的是染色体蛋白，则该蛋白会运送到①⑤⑥中【答案】B　【解析】唾液淀粉酶、胃蛋白酶、抗体是分泌蛋白，神经递质分为四类，即生物原胺类、氨基酸类、肽类、其他类，不都属于分泌蛋白，A错误；胰岛素是分泌蛋白，所以与其合成有关的结构有①②③④⑤，①②③④⑤分别是细胞核、核糖体、内质网、高尔基体和线粒体，B正确；若②合成的是丙酮酸脱氢酶，其发挥作用的场所应该是线粒体，⑥是叶绿体，C错误；若②合成的是染色体蛋白，而染色体只存在于细胞核即①中，D错误。 　四类常见的分泌蛋白实 验 平 台 · 专 讲 专 练用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动[实验理论]绿色　参照物　2．实验步骤(1)观察叶绿体。【答案】选材　藓类小叶　叶肉　水滴中　叶绿体在细胞中的运动　一定方向(2)显微镜观察细胞质的流动。培养：将黑藻放在光照、室温条件下培养。制片：载玻片中央滴一滴水，用镊子取一片黑藻叶片放入水滴中，加盖玻片。观察：低倍镜下找到黑藻叶肉细胞，高倍镜下观察细胞内的叶绿体随细胞质定向流动。注意事项：(1)观察细胞质流动时，首先要找到叶肉细胞中的叶绿体，然后以叶绿体作为参照物，在观察时眼睛注视叶绿体，再来观察细胞质的流动。最后，再来仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。(2)细胞质流动与新陈代谢有密切关系，呼吸越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞质流动可朝一个方向，也可朝不同的方向，其流动方式为转动式。这时细胞器随细胞质基质一起运动，并非只是细胞质的运动。[方法透析](3)寻找最佳观察部位：应寻找靠近叶脉处的细胞进行观察，此时细胞水分供应充足，容易观察到细胞质的流动。(4)选用藓类的小叶或者菠菜叶的下表皮(稍带叶肉)做观察叶绿体的实验材料是实验成功的关键，因为藓类属阴生植物，菠菜叶的下表皮是菠菜叶的背阳面，这样的细胞中的叶绿体大且数目少，便于观察。 实验深化探究(1)为什么直接取用藓类的小叶的效果会优于菠菜叶？(2)取用菠菜叶的下表皮时，为何要稍带些叶肉？(3)怎样加快黑藻细胞质的流动速度？最适温度是多少？(4)若视野中某细胞中细胞质的流动方向为顺时针，则在装片中该细胞的细胞质的实际流动方向是怎样的？【答案】(1)提示：藓类的小叶很薄，只有一层细胞组成，而菠菜叶由很多层细胞构成。　(2)提示：表皮细胞除保卫细胞外，一般不含叶绿体，而叶肉细胞含较多的叶绿体。　(3)提示：进行光照、提高水温、切伤部分叶片；25 ℃左右。　(4)提示：仍为顺时针。 　实验成功的3个关键点(1)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，以保证叶绿体的正常形态，并能悬浮在细胞质基质中，否则，细胞失水收缩，将影响对叶绿体的观察。(2)叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源，便于接受较多的光照；在强光下则以侧面朝向光源，以避免被灼伤。(3)盖盖玻片时，一定要缓慢且与载玻片成45°夹角，盖玻片一侧先接触液滴，然后慢慢放平，防止装片中产生气泡。(一)考查实验原理和操作1．(2021年浙江选考)在进行“观察叶绿体”的活动中，先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，然后进行观察。下列叙述正确的是 (　　)A．制作临时装片时，实验材料不需要染色B．黑藻是一种单细胞藻类，制作临时装片时不需切片C．预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察D．在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成[诊断小练]【答案】A　【解析】叶绿体呈现绿色，用显微镜可以直接观察到，因此制作临时装片时，实验材料不需要染色，A正确；黑藻是一种多细胞藻类，其叶片是由单层细胞组成，可以直接用叶片制作成临时装片，B错误；先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，有利于叶绿体进行光合作用，保持细胞的活性，更有利于观察叶绿体的形态，C错误；叶绿体中的基粒和类囊体，属于亚显微结构，只有在电子显微镜下才能观察到，光学显微镜下观察不到，D错误。(二)考查实验结果的分析2．下列与“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验有关的表述，正确的是 (　　)A．用幼根作为实验材料可观察到叶绿体但其细胞质不流动B．若高倍显微镜下细胞质流动方向是逆时针的，则细胞中细胞质流动方向是逆时针的C．细胞质流动的速度与环境温度的变化无关D．细胞质流动的速度与该细胞新陈代谢的强度无关【答案】B　【解析】幼根细胞中无叶绿体，因此用幼根作为实验材料不能观察到叶绿体，A错误；若在显微镜下观察到细胞质呈逆时针方向流动，则其实际流动方向也是逆时针的，B正确；细胞质流动是所有活细胞具有的现象，细胞质流动的速度与环境温度和细胞新陈代谢强度等因素有关，C、D错误。典 题 演 练 · 破 解 高 考1．(2021年山东卷)高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是 (　　)A．消化酶和抗体不属于该类蛋白B．该类蛋白运回内质网的过程消耗ATPC．高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高D．RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加【答案】C　【解析】根据题干信息可以得出结论，高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网，即这些蛋白质不应该运输至高尔基体，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，需要运输至高尔基体并发送至细胞外，所以消化酶和抗体不属于该类蛋白，A正确；细胞通过囊泡运输需要消耗ATP，B正确；根据题干信息“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱”，如果高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高，则结合能力减弱，所以可以推测高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH低，C错误；通过题干可以得出结论“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”，因此可以得出结论，如果RS功能的缺失，则受体不能和错误的蛋白质结合，并运回内质网，因此能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加，D正确。解题关键根据题干信息“高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”，说明RS受体和含有短肽序列RS的蛋白质结合，将其从高尔基体运回内质网，且pH升高结合的能力减弱。2．(2020年山东卷)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是 (　　)A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内【答案】D　【解析】酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正确；部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确；在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外，D错误。3．(2019年全国Ⅱ卷)在真核细胞的内质网和细胞核中能够合成的物质分别是 (　　)A．脂质、RNA B．氨基酸、蛋白质C．RNA、DNA D．DNA、蛋白质【答案】A4．(2019年全国Ⅲ卷)下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述，正确的是 (　　)A．三者都存在于蓝细菌中B．三者都含有DNAC．三者都是ATP合成的场所D．三者的膜结构中都含有蛋白质【答案】D　【解析】蓝细菌是原核生物，原核细胞没有高尔基体、线粒体和叶绿体等复杂细胞器，仅有核糖体，A错误；高尔基体是由磷脂分子和蛋白质构成的具膜细胞器，不含DNA，B错误；线粒体基质和内膜、叶绿体类囊体薄膜上能合成ATP，高尔基体不能合成ATP，相反，在对蛋白质的加工、分类和包装过程中消耗ATP，C错误；三者都是具膜细胞器，生物膜的主要成分都是磷脂分子和蛋白质，D正确。5．(2020年全国Ⅱ卷)真核细胞的膜结构具有重要功能。请参照表中内容完成下表。【答案】(1)细胞膜　(2)参与信息传递　(3)对蛋白质进行加工修饰　(4)脂质和蛋白质　(5)叶肉细胞进行光合作用时，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上【解析】(1)K＋进入植物根细胞的过程为主动运输，体现了细胞膜控制物质进出的功能。(2)兴奋在神经元之间是通过突触传递的，当兴奋传递到突触小体时，突触前膜释放神经递质进入突触间隙，与突触后膜上的受体结合，使突触后膜发生兴奋或抑制，该过程体现了细胞膜参与信息传递的功能。(3)在分泌蛋白的合成和分泌过程中，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工修饰后，“出芽”形成囊泡，最终将蛋白质分泌到细胞外。(4)生物膜的主要成分是脂质和蛋白质。(5)类囊体薄膜上分布着光合色素和多种酶，是绿色植物进行光反应的场所，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上。