3.2细胞器之间的分工合作学案 （无答案）高一上学期生物人教版（2019）必修1

3.2 细胞器之间的分工合作
课标要求 1.2 细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动 1.2.2 阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动
学习目标 1．通过分析细胞中各种细胞器的形态、结构与功能的关系，认识细胞结构与功能上的统一性。（生命观念） 2．通过对分泌蛋白合成、加工和运输的学习，建立部分与整体的生物学观点；运用普遍联系的观点分析生物膜之间的联系。（生命观念） 3．用科学的方法观察细胞中的叶绿体和细胞质流动。（科学探究） 4．通过认识细胞各部分之间分工合作，体悟到在集体中的每个人都各司其职又相互配合的重要性。（科学思维、社会责任）
重点与难点 重点：1，2，3 难点：1，2
问题探讨
C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、总装制造等部门。讨论：
1．如果缺少其中的某个部门，C919飞机还能制造成功吗？
2．细胞中是否也具有多种不同的“部门”？这些“部门”也存在类似的分工与合作吗？
细胞质的组成及细胞器提取方法
阅读教材第47页正文第一段和“科学方法”，回答下列问题。
1．细胞中的细胞器有哪些？
2．细胞质中除细胞器外还有什么？
3．分离细胞器的常用方法是什么？下图表示利用差速离心法分离细胞器的过程，该过程中离心时的速度如何变化？该顺序能否倒置？由离心结果可知，各种细胞器或细胞结构的大小关系如何？
阅读教材第50页第一段，回答下列问题。
支持细胞质中细胞器的结构是什么？该结构的成分是什么？都有什么功能？
细胞器的形态、结构和功能
1．具有双层膜结构的细胞器
（1）辨认以下具有双层膜细胞器的结构模式图或电镜下照片，写出细胞器的名称：
图1 图2 图3
（2）线粒体和叶绿体的比较
项目 线粒体 叶绿体
分布 在动植物细胞中普遍存在 植物 细胞和幼茎皮层细胞等能进行光合作用的细胞
形态 短棒状、哑铃形、圆球状、线形等
结构 模式图
增大膜面积的方式
成分
功能 的 场所，是细胞的“动力车间” 的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”
相同点
思考：（1）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞是否一定不能进行有氧呼吸？没有线粒体的生物一定不是真核细胞吗？
（2）叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，没有叶绿体的细胞是否一定不能进行光合作用？没有叶绿体的一定不是植物细胞吗？
阅读：线粒体和叶绿体起源的内共生学说
许多科学家认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始内共生的细菌和蓝细菌，1970年美国生物学家马古利斯（Lynn Margulis）在分析了大量资料的基础上正式提出了“内共生学说”。该学说认为真核细胞的祖先是一种体积巨大的、不需氧的、具有吞噬能力的细胞，能将吞噬所得的糖类进行酵解取得能量，好氧细菌被变形虫状的原始真核生物吞噬后、经过长期共生能成为线粒体（如图1）。当这种细菌被原始真核细胞吞噬后，即与间形成互利的共生关系，原始真核细胞利用这种细菌（原线粒体）充分供给能量，而原线粒体从宿主细胞获得更多的原料。蓝细菌被吞噬后经过共生能变成叶绿体（过程如图2所示）。
图1 图2
根据你所学习的知识，你能列举出支持这一学说的证据吗？
2．具有单层膜结构的细胞器
（1）具有单层膜结构的细胞器主要分布在动物细胞中的是 ，主要分布在植物细胞中的是 ，在动植物细胞中普遍存在的是 。
（2）四种单层膜细胞器
名称 模式图 成分、形态、结构 生理功能
内质网 由膜围成的_____________状结构连接形成的一个连续的内腔相通的__________系统 内质网是________等大分子物质__________场所和_______通道。 粗面型内质网参与蛋白质的合成、加工和运输。光面型内质网与糖原和脂质的合成有关。
高尔基体由单层膜围成的扁平囊状和囊泡状结构共同构成 对来自_______的蛋白质进行_____________的“车间”和“发送站” 在植物细胞分裂时与细胞壁的形成有关
内含多种_______酶 细胞内的“消化车间”，能分解_____________，吞噬并杀死侵入细胞的________________
液泡 内有________，含糖类、无机盐、______和蛋白质等 调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可使植物细胞保持坚挺。
[拓展思考]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。
阅读资料1，验证一下你的假说是否合理。
资料1：溶酶体内的水解酶
溶酶体中含有约40种类型的水解酶，包括那些降解蛋白质、核酸、寡糖和磷脂的酶。所有这些酶都在溶酶体内保持的酸性环境（pH大约为5）中呈现最佳活性。在正常情况下，溶酶体膜把这些有破坏性的酶与细胞质基质（其pH约为7.2）隔开，但这些酶对酸性的依赖使得即使有一点儿酶泄漏出来时也能保护胞质溶胶中的内含物不被损害。
像所有其他胞内细胞器一样，溶酶体不仅含有一套独特的酶，也有一层独特的包膜。溶酶体膜中含有转运蛋白，能将氨基酸、糖和核酸等大分子消化后的最终产物运送到胞质溶胶中去，它们能从那里被排出或被细胞利用。溶酶体膜上还有ATP驱动的H+泵，它把H+泵入溶酶体，因此维持了其内部保持酸性pH。
大多数溶酶体膜蛋白通常都是高度糖化的；这些糖大多覆盖在面对溶酶体腔的蛋白质上，保护这些蛋白质不被溶酶体内的蛋白酶所消化。
资料2：溶酶体的内吞、吞噬和自噬作用
溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，这对于维持细胞的正常代谢活动及防御微生物的侵染都有重要的意义。溶酶体的消化作用一般可概括为3条途径：内吞作用、吞噬作用和自噬作用（如右图所示）。
内吞作用：可溶性大分子通过质膜包被小窝内化和内吞泡摄入细胞与初级溶酶体结合后被消化。吞噬作用：破损细胞或病原体及不溶性颗粒物质通过形成吞噬小体进入细胞与初级溶酶体结合被消化。自噬作用：细胞内破损细胞器和批量细胞质形成自噬小体与初级溶酶体结合被消化。
3．不具有膜结构的细胞器
（1）核糖体
图1 图2 图3 图4
①图1和图2为电镜下照片，请辨认两图分别代表什么结构？由这两图你能得到什么结论？
②核糖体由哪些化学物质组成？真核细胞中分布在哪里？有什么功能？
（2）中心体存在于哪些细胞中？由什么结构组成？有什么功能？
4．归纳：
（1）辨认动植物细胞亚显微结构模式图，将结构名称补充完整：
（2）按分布将细胞器归类
①植物细胞特有的细胞器：___________________；
②主要分布在动物细胞中的细胞器：___________；
③动物和低等植物细胞特有的细胞器：_________；
④原核细胞与真核细胞共有的细胞器：_________。
⑤动植物细胞都有，但功能有差异的细胞器： 。
（3）按结构将细胞器归类
①不具膜结构的细胞器：_______________；
②具单层膜结构的细胞器：____________________________________；
③具双层膜结构的细胞器：__________________。
④光学显微镜下可见的：
（4）按成分将细胞器归类
①含DNA的细胞器：_______________；
②含RNA的细胞器：_____________________；
③含色素的细胞器：____________。
（5）按功能将细胞器归类
①参与能量代谢的细胞器：____________。
②与蛋白质合成、加工相关的细胞器：________________________。
思考：不同细胞的功能不同，所含的细胞器的种类和数量也也有差异。请举例说明细胞器的种类和数量与细胞功能的关系。
三、实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1．实验原理和材料选择
（1）观察细胞质流动方向时，以哪个结构作为观察的标志？原因是什么？
（2）在观察叶绿体的实验中，常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料。试从叶片结构方面分析其原因。
（3）观察细胞质的流动的选材理由：黑藻是一种常见的沉水植物，其叶肉细胞内有大而清晰的叶绿体，液泡无色。
（4）用高倍镜观察黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动时，可观察到黑藻细胞中的叶绿体分布在哪？调整光照强度可观察到叶绿体分布出现哪些变化？这与叶绿体的功能有什么关系？
2．实验过程
（1）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的形态和分布。
、（2）制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动
3．实验注意事项：
（1）观察叶绿体的实验中，要选择叶绿体体积较大，且细胞内叶绿体数目较少的材料。
（2）观察叶绿体和细胞质的流动时，临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。
（3）必须先在低倍镜下将目标移到视野中央，然后再转动转换器换用高倍物镜。换上高倍镜后，只能转动细准焦螺旋使图像清晰。
（4）叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源，强光下则以侧面或顶面朝向光源。实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察。
4．显微结构和亚显微结构：显微结构是指光学显微镜下看到的结构；亚显微结构是指电子显微镜下看到的结构。
四、细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌过程
（1）研究方法——_____________法
①同位素：在同一元素中质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，12C与14C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。
②用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。同位素标记法可用于_______________和_________。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素具有放射性，如 等；有的不具有放射性，是 ，如 等。
（2）过程：结合右图，概述分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌过程
分泌蛋白的合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？归纳参与该过程的细胞器和细胞结构。
（4）实验结果分析：
①分泌蛋白的合成、加工和运输过程中相关结构放射性强度变化
据图可知：_______________________________________________________。
②分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化
图1（柱状图）　　　　　　 　图2（曲线图）
据图可知：___________________________________________________________。
2．蛋白质分选
仔细观察下图，思考下列问题：
（1）所有蛋白质的加工均在内质网中进行吗？
蛋白质（多肽链）在核糖体上合成后，是如何转运至相应位置的？
五、细胞的生物膜系统
1．细胞的生物膜系统由哪些部分组成？
2．功能
（1）细胞膜
（2）其他膜
3．各种生物膜之间的联系
（1）结构上的联系：
（2）功能上的联系（以分泌蛋白的合成、加工、运输过程为例）：
【判断正误】
1．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的功能是相同的。（ ）
2．有中心体的一定是动物细胞。（ ）
3．老化受损的细胞器会融入溶酶体内。（ ）
4．细胞器的数量因细胞种类的不同和生物的不同而出现差异。（ ）
5．用高倍显微镜观察叶绿体时，临时装片要始终保持有水状态。（ ）
6．各种生物膜在结构上的联系，是它们在功能上能够相互协调的基础。（ ）
【拓展笔记】
(1)叶绿体中色素是脂溶性的，与光合作用有关；液泡中的色素是水溶性的，与光合作用无关
(2)没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含叶绿体。
(3)没有大液泡的细胞也不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
(4)有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些低等植物细胞也含有中心体。
(5)同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，如洋葱根尖细胞无叶绿体。
(6)同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同，如哺乳动物红细胞随着不断成熟，细胞器逐渐退化。
常见查考的特殊细胞
(1)根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，是观察有丝分裂的好材料，根部的成熟区和其它不见光的部位都无叶绿体。
(2)叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但表皮细胞不含叶绿体。
(3)肾小管细胞、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛，线粒体含量多；肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞，核糖体、高尔基体多。
(4)蛔虫的体细胞和哺乳动物的成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，原料是葡萄糖，产物是乳酸，且哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，不再进行分裂，是提取细胞膜的首选材料。
(5)神经细胞表面形成突起——树突和轴突，是产生和传导兴奋的功能细胞。