高一生物（2019人教版）必修1同步学案：3.2 细胞器之间的分工合作 第1课时 细胞器之间的分工

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高一生物（2019人教版）必修1同步教案
3.2　细胞器之间的分工合作
第1课时　细胞器之间的分工
学习目标 素养目标
1．举例说出几种细胞器的结构和功能。 2．使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。 1．生命观念——认可结构与功能相适应。 2．科学探究——通过观察实验，理解材料的选择，提高动手能力。
分点突破(一)　主要细胞器的结构、功能与分布
基础·
1．细胞器的概念
细胞内具有特定形态结构，能够完成特定功能的微结构。
2．分离各种细胞器的方法：差速离心法。
3．细胞器的结构和功能
(1)双层膜结构的细胞器
图示 名称 功能
线粒体 细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为细胞的“动力车间”
叶绿体 绿色植物细胞进行光合作用的场所，被称为细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”
(2)单层膜结构的细胞器
图示 名称 功能
内质网 细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道
高尔基体 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”及“发送站”
溶酶体 是“消化车间”，内部含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌、病毒
液泡 调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺，主要存在于植物细胞中
(3)无膜结构的细胞器
名称：中心体 结构：由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成 分布：动物细胞和某些低等植物细胞中 功能：与细胞的有丝分裂有关
名称：核糖体 功能：“生产蛋白质的机器”
4．细胞骨架
(1)组成：蛋白质纤维。
(2)功能
①维持细胞形态。
②锚定并支撑许多细胞器。
③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。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解？尝试提出一种假说，解释这种现象。
提示：溶酶体的膜在结构上比较特殊，如经过修饰等，不会被溶酶体内的水解酶水解。
2．“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红。”莲叶与荷花的颜色与细胞中的色素有关。决定莲叶与荷花颜色的色素存在的部位是否相同？说出你的理由。
提示：不同。决定莲叶颜色的色素存在于叶绿体中，而决定荷花颜色的色素存在于液泡中。
二、在“系统思维”中提能
1．细胞器归类分析
2．“二看法”判断动植物细胞图像
3．有关细胞结构的4个常见思维误区
(1)具有细胞壁的细胞一定是植物细胞。反例：真菌细胞、细菌等都有细胞壁。(注意：细胞壁的组成成分不同)
(2)没有叶绿体或光合色素就不能将无机物合成有机物。反例：进行化能合成作用的细菌。
(3)没有线粒体不能进行有氧呼吸。反例：大多数原核生物是需氧型的。
(4) 人体内的细胞都可进行有氧呼吸。反例：人和哺乳动物成熟的红细胞不能进行有氧呼吸。
应用·
1．(2021·江苏苏州高一期中)图中①～④表示某细胞的部分细胞器，据图判断下列有关叙述错误的是(　　)
A．该图属于亚显微结构图，此细胞是动物细胞或低等植物细胞
B．④在原核细胞和真核细胞中普遍存在，②与细胞的有丝分裂有关
C．在结构①②③④中，含有核酸的是①④，含有蛋白质的是①②③④
D．细胞有氧呼吸的场所是①，在动植物细胞中普遍存在，但功能不同的是③
解析：D　该图能看到核糖体、线粒体双层膜等，属于亚显微结构，需要在电子显微镜下才能看到，该细胞内含有中心体，因此属于动物细胞或低等植物细胞，A正确；原核细胞和真核细胞共有的细胞器是核糖体，④表示核糖体，因此④在原核细胞和真核细胞中普遍存在，②是中心体，与细胞有丝分裂有关，B正确；核糖体是由RNA和蛋白质组成，线粒体中含有DNA和RNA，因此含有核酸的细胞器是①④，每种细胞器都含有蛋白质，因此含有蛋白质的是①②③④，C正确；①是线粒体，是有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的场所是线粒体和细胞质基质，③为高尔基体，在动植物细胞中普遍存在，但功能不同，D错误。
2．(2021·湖北武汉高一期中)水池内某种藻类所分泌的一种物质能抑制蝌蚪体内蛋白质的合成，从而减缓水池中蝌蚪的生长和发育。下列哪种结构最可能是该物质直接作用的目标(　　)
A．中心体 B．核糖体
C．液泡 D．溶酶体
解析：B　中心体与细胞的有丝分裂有关；核糖体将氨基酸缩合成蛋白质；液泡能贮藏营养、色素等，保持细胞形态，调节细胞渗透压；溶酶体内含有多种水解酶，能够分解多种物质以及衰老、损伤的细胞器。
3．在适宜的条件下，研碎绿色植物的叶肉细胞，放入离心管中，并依次按如图所示操作处理，根据P1、P2、P3、P4中所含成分回答下列问题：
(1)由图可知从细胞中分离各种细胞器的方法是先将细胞破坏，再用________的方法获得各种细胞器结构。
(2)图中DNA含量最多的是________，合成蛋白质的结构存在于________(填写S1～S4、P1～P4)。
(3)P2中的细胞器与下图中的________相对应。
解析：(1)分离细胞器时需要先破坏细胞，再用差速离心的方法获得各种细胞器结构。(2)由于核物质含DNA量最多，由图分析知应是P1，合成蛋白质的结构是核糖体，存在于S1、S2、S3和P4中。(3)P2中的细胞器应是叶绿体，与图B相对应。
答案：(1)差速离心　(2)P1　S1、S2、S3和P4　(3)B
分点突破(二)　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
基础·
1．实验原理
(1)叶绿体一般呈绿色、扁平的椭球或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
2．实验步骤
(1)观察叶绿体
(2)观察细胞质流动
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．观察叶绿体及细胞质流动时为什么可用藓类和黑藻的小叶直接制成临时装片？
提示：藓类和黑藻的小叶片薄而小，仅由单层叶肉细胞构成。
2．如图为视野中细胞质流动的方向，则实际流动方向应为怎样？
提示：逆时针。
二、在“系统思维”中提能
细胞质流动的影响因素
(1)实验前必须检查供实验用的黑藻叶片细胞质的流动情况，如果发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取措施，加速其细胞质的流动。方法有三种：一是进行光照，即在阳光或灯光下放置15～20 min；二是提高水温，可加入热水将水温调至25 ℃左右；三是切伤一小部分叶片。
(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。
应用·
1．关于观察叶绿体的形态和分布的实验，下列说法正确的是(　　)
A．选用含叶绿体少而小的细胞来观察
B．活细胞中，细胞质中的叶绿体是静止不动的
C．选用含叶绿体少而大的细胞来观察
D．在光学显微镜下可看到叶绿体由两层膜构成
解析：C　选用含叶绿体少而大的细胞利于观察叶绿体的形态和分布，A错误，C正确；活细胞中，细胞质中的叶绿体是不断运动的，B错误；在光学显微镜下观察不到叶绿体的具体结构，无法看到叶绿体由两层膜构成，D错误。
2．图1表示夏季某植物叶肉细胞中叶绿体的分布情况，图中数字为一天中的时间，请回答：
(1)中午12时左右，叶绿体的方向与其他时段不同，表现为___________________，其意义为____________________。图1中其他时段显示叶绿体在不同方向的光照下能够随时改变椭球体的方向，其意义是_________________________________________________________
_______________。
(2)图1中的现象说明叶绿体的形态和分布随________的强度和方向的改变而改变。
(3)在显微镜下观察叶绿体时看到的结果如图2所示，那么，细胞内叶绿体的实际位置和细胞质流动方向为(　　)
A．左下侧、顺时针 B．右上侧、顺时针
C．左下侧、逆时针 D．右上侧、逆时针
(4)如果先用高倍显微镜观察，可能会出现什么情况？_____________________________
______________________________________________________________________________。
解析：(1)在强光下叶绿体往往以较小的受光面积正对太阳，弱光下则相反，这可有效避免叶绿体被灼伤。(2)叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变。(3)显微镜下的物像应为倒像。(4)使用高倍镜前宜先在低倍镜下找到图像并移至视野中央，否则可能会找不到观察对象，还可能出现高倍镜镜头压破玻片，损坏镜头的情况。
答案：(1)以较小的受光面积正对阳光　避免被强光灼伤　使叶绿体能够接受较多的光照进行光合作用　(2)光照　(3)C　(4)可能会找不到观察对象，还可能会出现高倍镜镜头压破玻片，损坏镜头的情况
方法点拨
实验注意事项
(1)实验过程中细胞必须是活的，临时装片要始终保持有水状态，以免影响细胞的活性。
(2)观察细胞质流动时，要寻找最佳观察部位，应寻找靠近叶脉部位的细胞进行观察，因为此处细胞水分供应充足。
(3)观察叶绿体时，可适当调节光照强度和方向。
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[基础巩固练]
知识点一　主要细胞器的结构、功能与分布
1．各种细胞器的形态、结构和功能都有一定差异。其中，线粒体、叶绿体和内质网的共同点是(　　)
A．与能量转换有关　　 B．可加工运输蛋白质
C．具有膜结构 D．含有少量DNA
解析：C　内质网与能量转换无关，A错误；线粒体和叶绿体不能加工运输蛋白质，B错误；线粒体、叶绿体具有双层膜，内质网具有单层膜，C正确；内质网中不含DNA，D错误。
2．(2021·江苏扬州高一期末)关于细胞中细胞器的叙述，错误的是(　　)
A．大肠杆菌无线粒体，有核糖体
B．水稻叶肉细胞有叶绿体，也有液泡
C．酵母菌有线粒体，也有叶绿体
D．小鼠肝细胞有线粒体，也有内质网
解析：C　大肠杆菌属于原核生物，只有核糖体这一种细胞器，没有线粒体，A正确；水稻叶肉细胞是成熟的植物细胞，含有叶绿体、液泡，B正确；酵母菌属于真菌，是真核生物，有线粒体但没有叶绿体，C错误；小鼠肝细胞为动物细胞，具有线粒体和内质网，D正确。
3．下列关于细胞的物质组成、结构和功能的描述，正确的是(　　)
①氨基酸脱水缩合形成蛋白质时，产生的水分子的H全部来自氨基
②溶酶体内含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器
③动物细胞中的中心体与有丝分裂有关
④原核细胞与真核细胞的细胞膜的组成成分基本相同
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．②③④
解析：D　氨基酸脱水缩合形成蛋白质时，产生的水分子的H来自氨基和羧基，①错误；溶酶体内含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体被比喻为细胞内的“酶仓库”或“消化车间”，②正确；动物细胞中的中心体与有丝分裂有关，可在有丝分裂的前期发出星射线形成纺锤体，③正确；原核细胞与真核细胞的细胞膜的组成成分基本相同(主要由蛋白质和磷脂组成)，④正确。以上①～④中，正确的是②③④，D正确。
4．(2022·浙江杭州高一月考)细胞作为最基本的生命系统有着非常完善的结构，下列关于细胞结构的说法，正确的是(　　)
A．植物细胞特有的细胞器有细胞壁、液泡、叶绿体
B．叶绿体是细胞的“养料制造车间”，无叶绿体的细胞则无法完成光合作用
C．分离各种细胞器的方法是差速离心法
D．高尔基体的数量在人体心肌细胞中比唾液腺细胞中的数量多
解析：C　细胞壁不属于细胞器，A错误。某些无叶绿体的细胞也能完成光合作用，如蓝细菌，B错误。细胞内不同结构的细胞器大小密度存在差异，因此不同细胞器在介质中的沉降系数各不相同。根据这一原理，常采用差速离心法来分离各种细胞器，C正确。唾液腺细胞是有分泌功能的细胞，高尔基体数量相对于无分泌功能的心肌细胞多，D错误。
5．(2021·江苏南京高一期中)有研究者将下列四种等量的细胞分别磨碎，然后放到四个离心管内高速旋转离心，结果磨碎的液体分为四层，如图，其中第③层有较多的有氧呼吸的酶，则在下列各种材料中第③层最厚的细胞是(　　)
A．皮肤细胞 B．口腔上皮细胞
C．心肌细胞 D．骨细胞
解析：C　有氧呼吸酶主要分布于线粒体中，根据题干“③层有较多的有氧呼吸的酶”，说明此细胞能量需求大，含线粒体数量较多。皮肤细胞、口腔上皮细胞、心肌细胞、骨细胞4种细胞相比较，心肌细胞需要不断的收缩，需要能量较多，所以心肌细胞中的线粒体比较多，有氧呼吸的酶就比较多，C正确。
6．下列关于细胞的叙述正确的是(　　)
①含细胞壁结构的细胞必定为植物细胞
②含中心体的细胞必定为动物细胞
③同一动物体不同组织细胞中线粒体含量不同
④植物细胞必定含叶绿体
⑤能进行光合作用的生物不一定是绿色植物
A．①③　　　　　　 B．①④
C．③⑤ D．②⑤
解析：C　细菌等原核生物的细胞也有细胞壁；某些低等植物细胞也存在中心体；植物的根尖细胞不含叶绿体。
7．如图表示某细胞在生长过程中细胞器的变化曲线，该细胞可能为(　　)
A．肾小管管壁细胞 B．胃腺细胞
C．叶表皮细胞 D．根尖分生区细胞
解析：C　从图中看出，该细胞有液泡，应为植物细胞，且液泡数量由多到少，表明细胞在生长过程中逐渐成熟。叶表皮细胞是成熟细胞，含一个大液泡。
知识点二　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
8．(2021·江苏常州高一期中)下列关于用显微镜观察细胞的实验，叙述正确的是(　　)
A．使用显微镜的过程中，转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动
B．观察细胞质流动时，可以通过切伤部分叶片使实验现象更明显
C．苏丹Ⅳ染色后的花生子叶细胞中用肉眼即可观察到橘黄色颗粒
D．在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察和计数
解析：B　转换物镜时应该转动转换器，A错误；切伤部分叶片细胞代谢加快，细胞质流动加快，实验现象更明显，B正确；苏丹Ⅳ染色后的花生子叶细胞中用肉眼即可观察到红色颗粒，C错误；在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察，由于叶绿体多、重叠且处于流动状态，所以不能计数，D错误。
9．(2022·江苏南京高一期末)如图为黑藻的细胞质环流示意图，视野中的叶绿体位于液泡的右方，细胞质环流的方向为逆时针。则实际上，黑藻细胞中叶绿体的位置和细胞环流的方向分别为(　　)
A．叶绿体位于液泡的右方，细胞质环流的方向为顺时针
B．叶绿体位于液泡的左方，细胞质环流的方向为逆时针
C．叶绿体位于液泡的右方，细胞质环流的方向为逆时针
D．叶绿体位于液泡的左方，细胞质环流的方向为顺时针
解析：B　显微镜下观察到的是上下、左右都颠倒的像。视野中叶绿体位于液泡的右方，而实际上，黑藻细胞中叶绿体位于液泡的左方；但细胞质的环流方向和实际细胞质的环流方向一致，视野中细胞质的环流方向为逆时针，则实际上，黑藻细胞中细胞质环流方向也是逆时针。
10．下列有关“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动”实验的叙述，正确的是(　　)
A．不选幼根作实验材料，因为根细胞无叶绿体，其细胞质也不流动
B．叶绿体的形态和分布不会随着光照强度和方向的改变而改变
C．细胞中叶绿体的运动是细胞质流动的标志
D．植物细胞质流动的速度，标志着该细胞同化作用的强弱
解析：C　虽然根细胞无叶绿体，但是细胞质仍会流动，只是不易觉察，A错误；因为光照是叶绿体进行光合作用的必要条件之一，所以叶绿体的形态和分布会随着光照强度和方向的改变而改变，B错误；细胞中叶绿体有颜色，因此细胞中叶绿体的运动，可以作为细胞质流动的标志，C正确；细胞代谢越旺盛，细胞质流动越快，同化作用只是细胞代谢的一部分而不是全部(细胞同化作用较弱，异化作用很强时细胞质流动也可能很快)，D错误。
[素养提升练]
11．(多选)(2022·河北衡水高一月考)某科研人员用适当方法分离出某动物细胞的三种细胞器，经测定其中三种有机物的含量如图所示。以下说法正确的是(　　)
A．细胞器甲只能是线粒体，它是有氧呼吸的主要场所
B．细胞器乙可能是内质网或高尔基体
C．细胞器丙的成分与染色体的成分一致
D．醋酸菌细胞与此细胞共有的细胞器只有丙
解析：ABD　细胞器甲含有膜结构和核酸，可能为叶绿体或线粒体，由于该细胞器来源于动物，故只能是线粒体，它是有氧呼吸的主要场所，A正确；细胞器乙含有膜结构但不含核酸，可能为内质网或高尔基体，B正确；细胞器丙不含膜结构是核糖体，成分为RNA和蛋白质，染色体的成分主要为DNA和蛋白质，C错误；醋酸菌为原核生物，只含有核糖体一种细胞器，D正确。
12．(多选)如图是对噬菌体、蓝细菌、变形虫和衣藻四种生物按不同分类依据分成的四组，下列叙述错误的是(　　)
A．甲组中的生物细胞中都有细胞壁
B．丁组中的生物细胞中都具有核膜
C．丙与丁的分类依据可以是有无染色体
D．甲与乙的分类依据可以是有无叶绿体
解析：AD　噬菌体属于病毒，蓝细菌属于原核生物，变形虫是单细胞动物，衣藻是低等植物，所以甲组中的噬菌体和变形虫都没有细胞壁；丁组中变形虫和衣藻都具有核膜；噬菌体和蓝细菌没有染色体结构，而变形虫和衣藻有染色体结构；蓝细菌不含叶绿体。
13．(多选)下列关于真核细胞内核糖体(含蛋白质和某种RNA)和溶酶体的叙述，错误的是(　　)
A．核糖体不含磷脂分子，也不含P元素
B．溶酶体内多种水解酶在核糖体上合成
C．核糖体分布广泛，所有细胞中都有核糖体
D．被溶酶体分解产生的物质均运出细胞
解析：ACD　核糖体是蛋白质的“装配机器”，由蛋白质和rRNA(组成元素是C、H、O、N、P)组成，A错误；溶酶体内含有多种水解酶，其化学本质是蛋白质，蛋白质在核糖体上合成，B正确；核糖体广泛分布在绝大多数细胞中，哺乳动物成熟的红细胞内无细胞器，无线粒体和核糖体，进行无氧呼吸，C错误；被溶酶体分解后的产物被细胞重新利用或者排出细胞外，D错误。
14．(2021·江苏淮安高一期中)细胞中一般存在两个系统维持蛋白质正确的空间结构。第一个系统的“泛素”是伴侣蛋白，它的功能主要是识别并结合没有折叠好的蛋白质；第二个是回收系统，它负责处理错误折叠蛋白，处理过程如图所示。
(1)构成泛素基本单位的结构式是__________________，其种类由____________决定。
(2)伴侣蛋白可能存在于______________(细胞器)中，它的作用是保证蛋白质具有正常的________________________________________________________________________。
(3)如图所示，该过程中错误折叠的蛋白质会被泛素标记，被标记的蛋白质会在_______
_____的引导下被自噬体囊膜包裹形成吞噬泡，然后与溶酶体融合后完成降解。吞噬泡和溶酶体能够融合，体现细胞膜的特点是________________________________________________
________________________________________。损伤的线粒体进入溶酶体后会被降解，原因是____________________________。
解析：(1)据题意可知，“泛素”是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸结构特点为每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同
一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的结构式为： ，氨
基酸的不同在于R基的不同，因此氨基酸的种类是由R基决定的。(2)题干“伴侣蛋白的功能主要是识别并结合没有折叠好的蛋白质”，从而维持蛋白质正确的空间结构，而蛋白质的折叠在内质网中进行，因此推测伴侣蛋白可能存在于内质网中。它的作用是保证蛋白质具有正常的空间结构。(3)据图可知，错误折叠的蛋白质会被泛素标记，被标记的蛋白质会在自噬受体的引导下被自噬体囊膜包裹形成吞噬泡，然后与溶酶体融合后完成降解。自噬体和溶酶体都具有膜结构，两者融合说明生物膜具有一定的流动性。损伤的线粒体进入溶酶体后会被降解，原因是溶酶体中含有多种水解酶。
答案：(1) 　 R基　(2)内质网　空间结构　(3)自噬受体　具有一定的流动性
　溶酶体中含有多种水解酶
15．如图是细胞部分结构的放大图，请据图回答下列问题：
(1)与能量转换有关的结构是________(填序号)和________(填序号)。
(2)脂质在________(填序号)上合成，分泌蛋白在______(填序号)中进行最后的加工修饰，③与①通过________相互转化。
(3)图中不属于生物膜系统的是________(填序号)。
(4)用含有35S标记的氨基酸的培养基培养动物细胞，使细胞能合成并分泌一种含35S的蛋白质。请写出氨基酸进入细胞后35S在细胞各结构间移动的先后顺序：________________(用“→”和序号表示先后顺序)。
解析：(1)与能量转换有关的结构是线粒体(②)和叶绿体(④)。(2)内质网(③)是脂质合成的场所；对分泌蛋白进行最后加工修饰的细胞器是高尔基体(①)；内质网和高尔基体通过囊泡相互转化。(3)生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜，⑤是核糖体，没有膜结构。(4)分泌蛋白首先在核糖体上合成，然后通过内质网、高尔基体的加工修饰，最后由细胞膜分泌到细胞外。
答案：(1)②　④　(2)③　①　囊泡　(3)⑤　(4)⑤→③→①→⑥