高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构第三节 细胞质是多项生命活动的场所第1课时导学案及答案

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第1课时 内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体
知识点一 细胞质
细胞质是细胞进行生命活动的主要场所，正常状态下为透明的胶状物，内含细胞__新陈代谢__所需的多种营养物质。细胞质包含多种__细胞器__和 __细胞溶胶__。
知识点二 内质网和核糖体
1．内质网
(1)结构：由一系列片状的__膜囊__和管状的__腔__组成。
(2)类型：__粗面__内质网(多呈扁囊状，表面附着有__核糖体__)和__光面__内质网(常为管状)。
(3)功能：①光面内质网是__运输蛋白质__和__合成脂质__的重要场所。肝细胞的光面内质网有__解毒__功能，一些内分泌细胞的光面内质网可以合成__类固醇激素__。
②粗面内质网进一步加工和运输__蛋白质__。
(4)特点：向内连接__细胞核的核膜__，向外连接__细胞膜__，并与__高尔基体__相互联系，构成了细胞内庞大的__物质运输__通道。
2．核糖体
(1)形态：颗粒状。
(2)组成：由__RNA__和__蛋白质__组成，外表面没有__膜__包裹。
(3)类型：一部分游离在__细胞溶胶__中，一部分附着在__粗面内质网__等结构上。
(4)功能：合成__蛋白质__的场所，不同类型的核糖体合成的蛋白质功能有所不同。
①游离型核糖体合成的蛋白质，通常用于__细胞自身__或__构成自身结构__，如红细胞中的__血红蛋白__、肌细胞中的__肌纤维蛋白__等。
②附着型核糖体合成的蛋白质被运输至__胞外__或细胞的其他部位。
③核糖体在细胞中的位置并不是固定不变的，两种存在形式可以__相互转化__。
知识点三 高尔基体
1．存在：真核细胞中。
2．结构：由一系列__扁平膜囊__和大小不一的__囊泡__构成。
3．功能：(1)主要对由__内质网__运入的蛋白质进行__加工__、__分类__、__包装__和 __运输__；(2)在植物细胞中合成__果胶物质__，参与__细胞壁__的构建。
4．高尔基体处理后蛋白质主要有三个去路：(1)通过__囊泡__被分泌至__胞外__，如__某些激素__、__抗体__、__消化酶__等；(2)通过__囊泡__被运至__细胞膜__，构成__膜蛋白__；(3)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__。
知识点四 溶酶体
1．存在：几乎存在于所有动物细胞中。
2．结构：由__单位膜__包被的小泡，内含60种以上的__水解酶__(能催化__多糖__、蛋白质、__脂质__、DNA和RNA等物质的降解)。
3．功能：进行细胞内__消化__，它能消化细胞从__外界吞入__的颗粒、自身__衰老__的细胞器和碎片。
4．来源：是__高尔基体__断裂后形成的。
5．存在意义：将消化作用局限在特定的结构中，保证细胞中其他结构的__完整性__。
知识点五 线粒体
1．存在：真核细胞中。
2．形状大小：光学显微镜下，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__(有助于增大内膜的__表面积__，有利于__生化反应__的进行)，内、外膜之间及内部是液态的__基质__(具有__DNA__、__RNA__、__核糖体__和多种__酶__)。
4．功能：是细胞__能量代谢__中心，是__需氧呼吸__的主要场所。
小思考：心肌细胞和腹肌细胞相比，哪种细胞中线粒体的数量多？
【解析】正常人的心肌细胞中线粒体的数目比腹肌细胞多，能量代谢旺盛的细胞中线粒体的数量多，因为线粒体是细胞内的能量代谢中心。
知识点六 叶绿体
1．存在：进行光合作用的__植物细胞__中。
2．形状：光学显微镜下，呈__球形或椭球形__。
3．结构：__双层__膜构成，内部是液态的__基质__(具有__DNA__、__RNA__和__核糖体__)。基质中具有复杂的膜结构，称为__类囊体__(与光合作用有关的__色素__附着于这些膜上)。
4．功能：进行光合作用的场所。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)叶绿体、线粒体和核糖体都有DNA。( × )
(2)没有叶绿体的细胞也可能是绿色植物的细胞。( √ )
(3)线粒体可以合成自身需要的所有蛋白质。( × )
(4)在人的心肌细胞中线粒体的数量和其他细胞是相同的。( × )
(5)内质网的存在有利于扩大细胞内的膜面积。( √ )
(6)胞内蛋白质不经过内质网和高尔基体加工。( × )
2．案例分析：下图是几种细胞器的结构示意图，请据图分析回答下列问题：
(1)细胞内膜面积最大的细胞器是哪种？它又是和其他膜联系最广的膜，为什么？
(2)植物细胞中的甲能合成果胶物质，其可能与细胞中哪种结构的形成有关？
(3)丙是细胞的能量代谢中心，被称为“动力工厂”，它的哪些结构特点与之相适应？
(4)有研究表明，马拉松运动员腿部肌肉细胞中丙的数量比一般人多出一倍以上，为什么？
(5)没有膜包被的是哪一种细胞器？它的功能是什么？
【答案】(1)内质网。内质网向内与细胞核的核膜相连，向外与细胞膜相连，又与高尔基体有关联，构成了庞大的膜系统。 (2)细胞壁。 (3)内膜向内凹陷形成嵴，有助于增大内膜的表面积，有利于生化反应的进行。 (4)肌肉细胞运动需要消耗大量能量，线粒体是能量代谢的中心，所以马拉松运动员腿部肌肉细胞中的线粒体数量比一般人多。 (5)核糖体。合成蛋白质的场所。
【解析】核糖体是合成蛋白质的场所，颗粒状无膜包被；内质网是由一系列片状的膜囊和管状的腔组成，向内连接细胞核的核膜，向外连接细胞膜，并与高尔基体相互联系，构成了细胞内庞大的物质运输通道；高尔基体主要对由内质网运入的蛋白质进行加工、分类、包装和运输，植物细胞中高尔基体合成果胶物质，参与细胞壁的构建；线粒体是能量代谢中心，是需氧呼吸的主要场所。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 线粒体和叶绿体结构和功能的相关性))
续表
eq \a\vs4\al(典例) 下列有关线粒体和叶绿体的叙述，正确的是( C )
A．线粒体内膜向内凹陷形成嵴，叶绿体内膜堆叠形成基粒
B．线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同
C．线粒体和叶绿体均与能量转换相关
D．绿色植物的细胞均含有叶绿体和线粒体
【解析】线粒体通过内膜向内凹陷形成嵴来增大膜面积，叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒来增大膜面积，A错误；线粒体基质和叶绿体基质内进行的化学反应不同，所含酶的种类不相同，B错误；线粒体和叶绿体都是与能量转换有关的细胞器，C正确；叶绿体存在于能进行光合作用的植物细胞中，如根尖分生区细胞不含叶绿体，D错误。
1．下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是( A )
A．线粒体和叶绿体均含有少量的DNA
B．叶绿体在光下和黑暗中均能合成有机物
C．线粒体和叶绿体的内膜都向内腔折叠形成嵴
D．线粒体中不含有核糖体
【解析】线粒体和叶绿体均含有少量的DNA和RNA，A正确；叶绿体在光下才能合成有机物，B错误；线粒体内膜向内折叠成嵴，叶绿体的类囊体堆叠成基粒以扩大膜面积，C错误；线粒体中含有核糖体，D错误。
2．叶绿体与线粒体是植物细胞内与能量转换有密切关系的两种细胞器。下列关于二者的说法正确的是( A )
A．含有叶绿体的细胞中一定含有线粒体
B．细胞生命活动所需的能量均来自线粒体
C．线粒体和叶绿体增加膜面积的方式相同
D．光合作用只发生在叶绿体基质中
【解析】含有叶绿体的细胞是真核细胞，其中一定含有线粒体，A正确；细胞生命活动所需的能量来自细胞呼吸，细胞呼吸的场所不只包括线粒体，还有细胞溶胶，B错误；线粒体和叶绿体都是双层膜，线粒体内膜向内凹陷形成嵴，叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒，两者增加膜面积的方式不同，C错误；与光合作用有关的酶分布在类囊体膜和叶绿体基质中，D错误。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 细胞自噬))
(1)定义：细胞在溶酶体的参与下降解细胞自身物质的过程。
(2)过程：细胞中由内质网等结构形成双层膜的膜泡，并逐渐扩展，包裹待降解的细胞器或其他内含物，然后闭合形成自噬体，进而与溶酶体融合，形成自噬溶酶体，内含物被溶酶体内多种水解酶消化分解。
作用：自噬是细胞的自我保护机制，是细胞内的重要生理机制，对细胞抵抗逆境、对抗病原体和维持细胞内稳态等具有重要意义。
①细胞自噬可以及时清理细胞在代谢过程中产生的一些代谢废物和功能异常的物质，如结构异常的蛋白质、衰老的线粒体等，这些物质的堆积会影响细胞正常的生命活动。
②细胞自噬可以降解自身蛋白质或细胞器，为细胞在营养物质缺乏、低氧等特殊环境下维持生存提供基本原材料和能量。
③细胞自噬还能使细胞对抗病毒和细菌等病原体的侵袭。
eq \a\vs4\al(典例) 细胞自噬是细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。下图表示细胞自噬过程，有关叙述正确的是( D )
A.正常动物细胞中会持续地以较高的速率进行自噬过程
B．自噬体中的双层膜只能来自内质网膜
C．细胞营养匮乏会减弱自噬过程
D．细胞质中的错误折叠蛋白质可通过细胞自噬过程进行降解，表明细胞自噬可能是进化过程中形成的一种重要细胞保护机制
【解析】正常细胞会进行细胞自噬的，但速率较低，细胞越衰老，自噬速率越快，A错误。自噬体中的双层膜可来自内质网膜，也可来自高尔基体膜等，B错误。自噬体内的物质被水解后，产物去向是排出体外或再被利用；由此推测，细胞养分不足时，细胞“自噬作用”会增强，以此来为细胞提供营养物质，C错误。细胞自噬是长期进化过程中形成的一种自我保护机制，是细胞适应环境的结果，D正确。
1．“细胞自噬”是人类细胞的一个重要机制，溶酶体在“细胞自噬”中的作用如图所示。下列叙述错误的是( A )
A.自噬小体和溶酶体融合，体现了生物膜的选择透过性
B．“细胞自噬”有利于多细胞生物体完成正常的个体发育
C．细胞可以通过降解自身成分来提供营养和能量
D．利用“细胞自噬”可以清除衰老细胞器和无用大分子物质
【解析】自噬小体和溶酶体融合，体现了生物膜的流动性，A错误；“细胞自噬”为正常的生理现象，有利于多细胞生物体完成正常的个体发育，B正确；细胞可以通过降解自身成分来提供营养和能量，C正确；利用“细胞自噬”可以清除衰老细胞器和无用大分子物质，D正确。
2．自噬是细胞维持相对稳定状态的一种重要机制，通过自噬可清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质以及受损或老化的细胞器。如图表示细胞内自噬体的产生以及溶酶体参与自噬的过程。
(1)细胞自噬作用普遍存在于__真核__(填“原核”或“真核”)细胞中。自噬体是包裹了蛋白质或细胞器的囊泡，该囊泡可与__溶酶体__融合并被后者所含__水解酶__消化，这一融合过程依赖于生物膜的__流动__性。
(2)观察图片可知，细胞内受损蛋白质可与热休克蛋白形成复合物，与溶酶体膜上的__受体__结合，并在其作用下转入溶酶体腔。经细胞自噬后的产物，一部分以代谢废物的形式排出细胞外，另一部分__被细胞重新利用__。据研究，癌细胞中热休克蛋白比正常细胞内的含量多，据图推测癌细胞能在营养条件较为恶劣的环境下存活的原因可能是__癌细胞中热休克蛋白比正常细胞内的含量多，因此可以结合更多的受损蛋白质，通过细胞自噬，获得的降解产物可以为癌细胞合成自身的有机物提供原料，使其更易在营养条件较为恶劣的环境下存活__。
【解析】(1)真核细胞含有溶酶体等各种细胞器，因此细胞自噬作用普遍存在于真核细胞中；自噬体是包裹了蛋白质或细胞器的囊泡，该囊泡可与溶酶体融合并被后者所含水解酶消化，这一融合过程依赖于生物膜的流动性。
(2)分析图片，细胞内受损蛋白质可与热休克蛋白形成复合物，与溶酶体膜上的受体结合，并在其作用下转入溶酶体腔，经细胞自噬后的产物，一部分以代谢废物的形式排出细胞外，另一部分被细胞重新利用。据研究，癌细胞中热休克蛋白比正常细胞内的含量多，据图推测癌细胞能在营养条件较为恶劣的环境下通过促进细胞自噬，获得的降解产物为癌细胞合成自身的有机物提供原料。
3．根据细胞内底物进入溶酶体腔方式的不同，可以把细胞自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣自噬三种方式，巨自噬和分子伴侣自噬的具体过程如图所示，请据图回答问题：
(1)巨自噬过程中的底物通常是细胞中损坏的蛋白质或__线粒体等细胞器(或细胞器)__(填结构)，隔离膜的形成可来自高尔基体或__内质网__。该过程充分体现了生物膜具有__一定的流动性__的结构特点。
(2)一些具有一定序列的可溶性胞质蛋白底物经分子伴侣识别后才可进入溶酶体，说明该种自噬方式具有一定的__专一性(特异性)__。从图中可看出，分子伴侣—底物复合物形成后，将与溶酶体膜上的受体结合，该受体除了能__(特异性)识别复合物__外，还能__促进底物分子折叠(改变底物分子结构)__，以保证底物分子顺利进入溶酶体。
【解析】(1)分析图1，巨自噬过程中的底物通常是细胞中损坏的蛋白质或线粒体等细胞器(或细胞器)，隔离膜的形成可来自高尔基体或内质网。该过程存在生物膜的分离和融合，充分体现了生物膜具有一定的流动性。
(2)图2中，一些具有一定序列的可溶性胞质蛋白底物经分子伴侣识别后才可进入溶酶体，说明该种自噬方式具有一定的专一性(特异性)。从图中可看出，分子伴侣—底物复合物形成后，将与溶酶体膜上的受体结合，具有一定空间结构的底物就变成了链状物，即该受体除了能(特异性)识别复合物外，还能促进底物分子折叠(改变底物分子结构)，以保证底物分子顺利进入溶酶体。
1．以下细胞结构中对应有误的是( D )
A．内质网——“脂质的合成车间”
B．叶绿体——“能量转换站”
C．溶酶体——“消化车间”
D．核糖体——“发送站”
【解析】内质网是脂质合成的“车间”，A正确；“能量转换站”是线粒体或叶绿体，B正确；溶酶体可以分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并且杀死侵入细胞的病毒和细菌，是细胞的“消化车间”，C正确；核糖体是“生产蛋白质的机器”， D错误。

2．甲图为磷脂分子，该物质在乙图的哪些细胞器中含有( D )
A.a、b、c、d、e
B．b、c、d、e
C．a、c、d、e
D．a、b、c、d
【解析】据图示可知，甲为磷脂，为构成膜结构的主要成分，图中a为高尔基体，b为线粒体，c为内质网，d为叶绿体，均含有膜结构；而e为核糖体，不含有膜结构，故不含有磷脂。
3．某企业宣称研发出一种新型解酒药，该企业的营销人员以非常“专业”的说辞推介其产品。下列关于解酒机理的说辞，合理的是( A )
A．提高肝细胞内质网上酶的活性，加快酒精的分解
B．提高胃细胞中线粒体的活性，促进胃蛋白酶对酒精的消化
C．提高肠道细胞中溶酶体的活性，增加消化酶的分泌以快速消化酒精
D．提高血细胞中高尔基体的活性，加快酒精转运使血液中酒精含量快速下降
【解析】肝脏具有解酒精的功能，人肝脏细胞中的光面内质网有氧化酒精的酶，因此提高肝细胞内质网上酶的活性，可以加快酒精的分解，A正确；酶具有专一性，胃蛋白酶只能催化蛋白质水解，不能催化酒精分解，B错误；溶酶体存在于细胞中，溶酶体中的消化酶分泌出来会破坏细胞结构，且溶酶体中的消化酶一般也只能在溶酶体内起作用(需要适宜的pH等条件)，C错误；血细胞中的红细胞才具有运输(转运)功能，但红细胞已经成熟，细胞中不含高尔基体，D错误。
4．下列关于高尔基体的叙述，错误的是( B )
A．高尔基体膜具有流动性
B．抗体从合成到分泌不经过高尔基体
C．高尔基体膜主要由磷脂和蛋白质构成
D．高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能
【解析】高尔基体膜的组成成分和细胞膜的组成成分相似，主要由磷脂和蛋白质构成，其结构特点是具有一定的流动性；高尔基体具有对分泌蛋白进行加工、包装和运输的作用；抗体的化学本质是蛋白质，其合成和分泌也需要高尔基体的加工、包装和运输。
5．生物体的结构与其功能相适应。下列相关叙述不正确的是( B )
A．飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多
B．细胞内膜相对细胞膜，糖的含量高
C．相比肌肉细胞而言，唾液腺细胞高尔基体相对发达
D．癌细胞相对正常细胞核糖体数量较多
【解析】线粒体是需氧呼吸的主要场所，是细胞的动力车间，飞翔鸟类的胸肌细胞需要较多的能量，结构和功能相适应，所以其中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多，A正确；生物膜上的糖类，一般和生物膜上的蛋白质组成糖蛋白，和细胞之间的识别有关，细胞器膜表面几乎没有糖类，故细胞内膜相对细胞膜，糖的含量低，B错误；高尔基体与细胞分泌有关，唾液腺细胞形成唾液淀粉酶，相比肌肉细胞而言，唾液腺细胞高尔基体相对发达，C正确；与正常细胞相比，癌细胞分裂次数多，染色体复制时，需要合成蛋白质，核糖体数量较多，D正确。
知识目标
核心素养
1.识别和区分各种细胞器。
2．描述各种细胞器的结构和功能。
3．描述细胞溶胶和细胞骨架的功能。
4．说出动、植物细胞细胞器组成的异同。
5．用显微镜观察叶绿体和胞质环流
1.通过对各种细胞器的观察、比对和分析，构建出细胞器的模型，发展批判性思维、模型与建模的科学思维方式。
2．通过观察叶绿体和胞质环流，发展观察能力和探究能力，体会细胞是一个动态的生命体。
3．通过对细胞器结构和功能的学习，进一步树立起结构与功能相适应的生物学辩证观点
项目
线粒体
叶绿体
分布
普遍存在于动、植物细胞中(哺乳动物成熟的红细胞等除外)
主要存在于植物的叶肉细胞中和幼茎的皮层细胞中
亚显微结
构模式图
形态(光学显微镜下)
颗粒状或短杆状
扁平的椭球形或球形
项目
线粒体
叶绿体
膜
外膜
使线粒体和叶绿体与周围的细胞溶胶分开
内膜
向内腔折叠形成的嵴，扩大了内膜面积，其上附有多种与需氧呼吸有关的酶
包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构
增大膜面
积的方式
内膜向内腔折叠形成嵴
类囊体(光合膜)堆叠而成基粒
基质
在嵴的周围充满着液态的基质，其中含有与需氧呼吸有关的酶
在基粒和基粒之间充满基质，其中含有与光合作用有关的酶
都含有少量的DNA、RNA和核糖体
功能
是细胞进行需氧呼吸的主要场所，是细胞的能量代谢中心，细胞生命活动所必需的能量，大约95%来自线粒体，因此，有人把线粒体叫作细胞内供应能量的“动力工厂”
是进行光合作用的场所，产生有机物。因此，有人把它比喻为“养料制造工厂”和“能量转换站”
相同点
(1)均具有双层膜
(2)都含少量DNA，是半自主性细胞器
(3)都能产生能量，与能量转换有关