人教版高考生物一轮总复习必修1第2单元第5课细胞器之间的分工合作学案

第5课　细胞器之间的分工合作

一、细胞器之间的分工

1．细胞质

(1)组成：细胞质基质和细胞器。

(2)细胞骨架

①组成：由蛋白质纤维组成的网架结构。

②功能：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)细胞器分离方法：差速离心法。

2．常见细胞器的结构及功能

3.细胞壁：位于植物细胞细胞膜的外面，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用。

二、细胞器之间的协调配合及生物膜系统

1．分泌蛋白的合成、加工、运输过程

2．生物膜系统

(1)生物膜系统的组成

(2)生物膜系统的功能

②为多种酶提供附着位点：为生化反应的进行创造条件。

③分隔作用：使细胞内部区域化，保证细胞生命活动高效、有序地进行。

三、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

1．实验原理

(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，不需要染色，制片后可直接观察。

(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。

2．实验目的

(1)使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布。

(2)观察细胞质的流动，理解细胞质的流动是一种生命现象。

3．实验流程

(1)观察叶绿体

(2)观察细胞质的流动

①黑藻的培养：放在光照、室温条件下培养。

②制片：取载玻片→滴清水→放黑藻幼嫩的小叶→加盖玻片。

③观察：用低倍镜找到黑藻叶肉细胞，再换用高倍镜观察。

4．实验结果

(1)叶肉细胞的细胞质中，散布有绿色的叶绿体，呈扁平的椭球形或球形。

(2)细胞内的叶绿体随细胞质绕液泡定向流动。

1．细胞中各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也有分工

(1)线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同。 (×)

(2)细胞器的数量可因细胞种类的不同和生物的不同而出现差异。 (√)

(3)具有单层膜的细胞器是内质网和中心体。 (×)

(4)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。 (×)

(5)人体中高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体的形成有关。 (×)

2．各种细胞器协调配合完成分泌蛋白的合成、加工及运输

(1)与分泌蛋白形成有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体。 (×)

(2)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外。 (√)

(3)造血干细胞中合成的细胞膜蛋白运输的途径可能是高尔基体→核糖体→细胞膜。 (×)

3．生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构

(1)口腔黏膜、鼻黏膜等也属于生物膜系统。 (×)

(2)真核细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化。 (√)

(3)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新依赖于生物膜的选择透过性。 (×)

4．用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

(1)在高倍镜下可观察到叶绿体的类囊体。 (×)

(2)视野中观察到的叶绿体环流方向与实际相同。 (√)

(3)观察叶绿体的实验，细胞在实验过程中要始终保持细胞活性，观察细胞质的流动则不需要。              (×)

　　　　　主要细胞器的结构和功能

内质网具有极强的内稳态体系是实现内质网功能的基本条件。 但仍然有很多因素可导致内质网功能的内稳态失衡， 形成内质网应激。例如缺血再灌注损伤、氧化应激等化学物质处理、细胞内蛋白质合成过快以至于超过蛋白折叠能力、内质网钙代谢紊乱、卵磷脂合成障碍等多种物理、化学或遗传因素等均可引发内质网应激。

(1)内质网的结构有什么特点？简述内质网的主要生理功能。

答案：内质网是由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个连续的内腔相通的膜性管道系统。内质网是蛋白质等生物大分子物质的合成、加工场所和运输通道。

(2)动物细胞中与内质网同样具有单层膜的细胞器还有哪些？它们各自的功能是什么？

答案：高尔基体和溶酶体。高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。溶酶体是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和细菌。

(3)下列与内质网有关的说法是①②③④。

①性激素的合成　②由内质网向高尔基体转运的囊泡的形成　③膜蛋白的形成　④既参与物质合成，又参与物质运输

1．细胞器的分类

2．特殊细胞的细胞器差异

(1)哺乳动物成熟的红细胞——没有细胞核和各种细胞器。

(2)具有分裂能力或代谢旺盛的细胞(包括癌细胞)——核糖体、线粒体的数量较多。

(3)分泌细胞——高尔基体的数量较多。

(4)原核细胞——只有核糖体一种细胞器。

3．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，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需要线粒体。

(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)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。

(6)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。

(2020·山东青岛模拟)下列分析正确的是(　　)

A．该图为光学显微镜下所观察到的动物细胞结构图

B．外界溶液浓度大于③内液体浓度时，可能发生质壁分离现象

C．该细胞中能产生ATP的部位是⑤⑥⑨和⑩

D．该细胞可能取自茎尖或根尖成熟区

B　解析：题图是植物细胞的亚显微结构模式图，在普通光学显微镜下无法观察到，A项错误；该细胞中含有中央大液泡，为成熟的植物细胞，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时可能发生质壁分离现象，B项正确；该细胞中能产生ATP的部位有⑩细胞质基质、⑨线粒体和⑤叶绿体，C项错误；此细胞有叶绿体，不可能是根尖细胞，D项错误。

【备选案例】

(2019·全国卷Ⅲ)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DNA

C．三者都是ATP合成的场所

D．三者的膜结构中都含有蛋白质

D　解析：蓝细菌是原核生物，细胞中只有核糖体一种细胞器，没有高尔基体、线粒体和叶绿体，A错误；线粒体和叶绿体中含有少量的DNA，而高尔基体中不含DNA，B错误；线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，叶绿体是进行光合作用的场所，线粒体和叶绿体都可以合成ATP，高尔基体参与植物细胞壁、动物分泌物的形成，消耗ATP，C错误；高尔基体、线粒体和叶绿体都是具有膜结构的细胞器，而膜的主要成分中有蛋白质，D正确。

　　细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统

1．分泌蛋白合成和运输的实验分析

(1)研究手段——放射性同位素标记法

(2)实验结果

放射性最先出现在游离的核糖体上，进而出现在粗面内质网上，然后依次出现在高尔基体和细胞膜等结构上。

2．分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化图

图1　　　　　　　　　　图2

(1)图1和图2都表示膜面积随时间的变化，图1表示的是前后两个时间点的变化，图2表示的是一定时间段内的变化。

(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。

3．区分参与分泌蛋白形成的“有关细胞器”“有关结构”和“有关膜结构”

(1)有关细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。

(2)有关结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。

(3)有关膜结构(直接相关)：内质网膜、高尔基体膜、细胞膜。

4．各种生物膜之间的联系

(1)结构上具有一定的连续性

(2)功能上的联系(以分泌蛋白的合成、加工、运输过程为例)

考向1| 分泌蛋白的合成、加工和分泌过程的分析

1．(2020·山东聊城模拟)储存在真核细胞囊泡中的某些分泌蛋白只有在受到特定信号(催分泌剂)刺激时才被分泌到细胞外。下列表示细胞中某种消化酶的“浓缩”和运输过程，相关推测不合理的是(　　)

A．“浓缩”过程有利于集中释放分泌蛋白

B．催分泌剂作用后，囊泡会与细胞膜融合

C．膜的再循环途径保证了细胞器膜含量的相对稳定

D．消化酶分泌到细胞外是主动运输过程

D　解析：分析题图可知，不同的囊泡浓缩成一个囊泡，有利于集中释放分泌蛋白，A正确；催分泌剂作用后，囊泡会与细胞膜融合，释放分泌蛋白，B正确；图中不同的囊泡融合后会有一部分囊泡返回内质网和高尔基体，保证了细胞器膜含量的相对稳定，C正确；消化酶分泌到细胞外的方式是胞吐，利用了生物膜的流动性，D错误。

考向2| 生物膜系统的组成和功能分析

2．下列有关生物膜系统的说法，正确的是(　　)

A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于生物膜系统

B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物体就无法进行各种代谢活动

C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系

D．细胞内的生物膜把细胞区室化，使细胞内的化学反应不会互相干扰

D　解析：小肠黏膜不属于生物膜系统，A错误；有些酶在细胞质基质中，B错误；生物膜的组成成分和结构大体相同，但并不是完全一样，C错误；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，使细胞内的化学反应不会互相干扰，D正确。

　　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

1．观察叶绿体的“四个”注意事项

(1)观察叶绿体时，临时装片中的材料要随时保持有水状态，否则细胞失水皱缩，将影响对叶绿体形态的观察。

(2)用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因是靠近下表皮的叶肉为海绵组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞一般不含叶绿体。

(3)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。

(4)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，防止装片下产生气泡。

2．观察细胞质流动的两个最佳 “寻找”

(1)寻找最佳标志物——叶绿体

视叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。

(2)寻找最佳部位——靠近叶脉处

靠近叶脉的细胞水分充足，容易观察到细胞质的流动。

在显微镜视野中观察黑藻细胞细胞质环流时，视野中一叶绿体位于液泡右下方，细胞质环流方向为逆时针，如图所示，实际上叶绿体的位置和细胞质环流的方向分别为(　　)

A．叶绿体位于液泡右下方，环流方向为逆时针

B．叶绿体位于液泡左上方，环流方向为逆时针

C．叶绿体位于液泡右上方，环流方向为顺时针

D．叶绿体位于液泡左下方，环流方向为顺时针

B　解析：视野中一叶绿体位于液泡的右下方，细胞质环流方向为逆时针，由于在显微镜视野下看到的是倒立的虚像，上下颠倒，左右相反，也就是旋转180°，因此实际上叶绿体位于液泡左上方，环流方向依然为逆时针。

【备选案例】

(2020·江苏苏州模拟)用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是(　　)

A．叶绿体在细胞内是固定不动的

B．叶绿体在细胞内是均匀分布的

C．叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因

D．叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体

C　解析：因为细胞质是不断流动的，所以叶绿体在细胞内是移动的，A项错误；在叶片细胞内，叶绿体的分布是不均匀的，光线强的一侧分布较多，B项错误；由于叶绿体中含有叶绿素，而使叶片呈现绿色，C项正确；线粒体是动植物细胞有氧呼吸的主要场所，叶肉细胞也含有线粒体，D项错误。

命题生长点1 线粒体的结构

下图是线粒体的结构，下列叙述与之相符的是①②④⑥。

①能发生碱基互补配对　②能产生ATP 　③在真核细胞中面积最大　④与低等植物细胞有丝分裂有关　⑤与花瓣颜色有关　 ⑥与叶绿体一样，均含有双层膜结构

命题生长点2 线粒体的功能

下图为某激素蛋白的合成与分泌过程示意图(其中物质X代表氨基酸，a、b、c、d、e表示细胞结构)，请分析回答以下问题：

(1)图中a、b、c、d、e依次表示什么结构？

答案：a、b、c、d、e依次表示核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体。

(2)e的功能是什么？

答案：为激素蛋白的合成、加工、运输和分泌提供能量。

命题生长点3 细胞器之间的比较

线粒体和叶绿体各通过怎样的结构增大其内部的膜面积？各自的功能是什么？为什么线粒体内膜比外膜蛋白质含量高？

答案：线粒体通过内膜向内折叠形成嵴增大膜面积；叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增大膜面积。线粒体是有氧呼吸的主要场所，叶绿体是进行光合作用的场所。由于线粒体内膜上有大量与有氧呼吸有关的酶，所以线粒体内膜比外膜蛋白质含量高。

细胞器的结构与功能分析

(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体，能独立地进行基因表达合成部分蛋白质，并能进行能量转换。

(2)真核细胞中的核糖体有两类：附着在内质网上的核糖体(主要合成分泌蛋白，如抗体等)与游离核糖体(主要合成细胞自身所需要的蛋白质)。

(3)内质网有两类：粗面内质网与光面内质网。

(4)动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。

(5)液泡中的色素是花青素，与花和果实的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素和类胡萝卜素等，与光合作用有关。