第2课时 结构与功能独特的细胞器
[学习目标] 1.举例说出各种细胞器的结构和功能。2.使用高倍镜观察叶绿体和线粒体。
一、结构与功能独特的细胞器
1.细胞质
(1)位置:是指细胞质膜以内、细胞核以外的部分。
(2)组成:主要包括细胞质基质和细胞器。
2.细胞质基质
(1)存在状态:呈胶状。
(2)成分:水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶,还有由蛋白质分子构成的细胞骨架等。
(3)功能:细胞质基质是生命活动的重要场所,为生命活动提供了一定的环境条件以及所需要的物质和能量。
(4)细胞骨架
①成分:蛋白质分子。
②功能:维持着细胞的特有形态和细胞内部结构的有序性,还能影响细胞的分裂、分化、运动、物质运输、能量转化和信息传递。
3.细胞器的种类和功能
(1)线粒体和叶绿体。
线粒体 ①结构 ②功能:进行有氧呼吸的主要场所
叶绿体 ①结构 ②功能:进行光合作用的场所
(2)内质网和高尔基体。
(3)核糖体和中心体。
①分布:有些附着在内质网和核膜上,有些游离在细胞质基质中。普遍存在于真核细胞和原核细胞中; ②功能:合成蛋白质
中心体 ①分布:一般存在于动物细胞中,在某些低等植物细胞中也有; ②结构:由两个相互垂直的中心粒及其周围物质构成; ③功能:与动物细胞的有丝分裂有关
(4)液泡和溶酶体。
液泡 ①分布:普遍存在于植物细胞中; ②结构:由单层膜包围而成,其中的液体称为细胞液,溶液中含有糖类、无机盐和氨基酸等物质,有的还含有色素; ③功能:参与调节植物细胞的吸水和失水,与细胞形态乃至植株形态的保持有关
溶酶体 ①分布:几乎存在于所有的动物细胞中; ②结构:由单层膜包围构成; ③成分:含有多种酸性水解酶; ④功能:清除细胞内多余的生物大分子、衰老的细胞器,某些细胞内的溶酶体也能清除进入细胞内的病原体等,保障细胞正常的代谢活动
二、使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
1.原理
(1)植物叶肉细胞中常常分布着椭球状的叶绿体。动植物细胞中普遍存在着短棒状或线状的线粒体。
(2)采用新配制的质量分数为1%的健那绿染色液,可以将活细胞中的线粒体染成蓝绿色,而细胞质仍为无色。
2.过程与步骤
(1)观察叶绿体。
(2)观察线粒体。
判断正误
(1)中心体只存在于动物细胞中。( )
【答案】 ×
【提示】 中心体一般存在于动物细胞中,在某些低等植物细胞中,也含有中心体。
(2)被溶酶体分解后的产物都将留在细胞内被继续利用。( )
【答案】 ×
【提示】 被溶酶体分解后的产物有用的留在细胞内继续利用,无用的则排出细胞。
(3)利用黑藻细胞观察叶绿体时,临时玻片标本中的叶片要随时保持有水状态,这样可在高倍显微镜下观察到叶绿体的形态和双层膜结构。( )
【答案】 ×
【提示】 高倍显微镜下不能观察到叶绿体的双层膜结构。
(4)线粒体和叶绿体都可进行能量转换。( )
【答案】 √
(5)叶绿体是绿色植物中所有细胞都含有的细胞器。( )
【答案】 ×
【提示】 并不是绿色植物的所有细胞中都含有叶绿体,例如绿色植物的根细胞中没有叶绿体。
(6)细胞质基质中的液体称为细胞液。( )
【答案】 ×
【提示】 液泡内的液体称为细胞液。
任务一 区别不同的细胞器
下图是某种生物的细胞亚显微结构示意图。
(1)该细胞是哪种细胞 说明判断理由。
【提示】 高等植物细胞。理由是该细胞有细胞壁、叶绿体和液泡,没有中心体。
(2)图中1和2的主要成分分别是什么 与2形成有关的细胞器是哪种
【提示】 1是细胞质膜,主要成分是脂质和蛋白质;2是细胞壁,主要成分是纤维素和果胶。2细胞壁的形成和高尔基体有关。
(3)若该细胞是西瓜的红色果肉细胞,则色素存在于哪种细胞器中
【提示】 14液泡中。
(4)若该细胞是洋葱的根尖细胞,则图中不应该具有哪种细胞器
【提示】 4叶绿体。
(5)光合作用的场所和有氧呼吸的主要场所分别是图中的哪种细胞器
【提示】 光合作用的场所是4叶绿体,有氧呼吸的主要场所是11线粒体。
(6)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水解 尝试提出一种假说,解释这种现象。
【提示】 ①溶酶体的膜在结构上比较特殊,如经过修饰等,因而不会被溶酶体内的水解酶水解;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。
核心归纳
1.线粒体和叶绿体的比较
项目 叶绿体 线粒体
不 同 点 结构
分布 主要存在于绿色植物叶肉细胞 普遍存在于动植物细胞
内膜 没有折叠 内膜向内腔折叠形成嵴,增大了膜面积
酶 与光合作用有关,分布在类囊体膜上和基质中 与有氧呼吸有关,分布在基质中和内膜上
色素 叶绿素、类胡萝卜素,分布在类囊体膜上 无
功能 光合作用的场所 有氧呼吸的主要场所
相同点 ①均具有双层膜结构;②均具有能量转换功能;③都含磷脂、蛋白质和少量的DNA和RNA等
2.多角度比较各种细胞器
(1)按分布分类。
(2)按结构分类。
(3)按功能分类。
3.“二看法”判断动植物细胞图像
4.细胞器与生物种类的关系
(1)没有叶绿体的细胞不一定是动物细胞,如植物根细胞不含叶绿体。
(2)没有大液泡的细胞也不一定是动物细胞,如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
(3)有中心体的细胞不一定是动物细胞,如某些低等植物细胞也含中心体。
(4)叶绿体是光合作用的场所,但光合作用不一定都在叶绿体中进行,如蓝细菌没有叶绿体,也能进行光合作用。
(5)某些原核细胞虽无线粒体,但仍可进行有氧呼吸。
典型例题
1.(2025·镇江期末)下图表示细胞内某生理过程,其中甲代表的结构是( )
[A]液泡 [B]中心体
[C]溶酶体 [D]高尔基体
【答案】 C
【解析】 题图表示细胞中失去功能的线粒体被囊泡包裹,随后与甲代表的结构融合,该结构中的水解酶将线粒体水解。由此推断,甲代表的结构是溶酶体。
2.(2025·南通期中)右图中①~⑤表示某细胞的部分细胞结构。下列有关叙述错误的是( )
[A]①不具有膜结构
[B]②是蛋白质的合成场所
[C]④与植物细胞壁的形成有关
[D]该细胞必定是高等动物细胞
【答案】 D
【解析】 ①是中心体,不含有膜结构;②是核糖体,是细胞内蛋白质合成的场所;在植物细胞中,高尔基体参与细胞壁的形成;题图所示细胞含有中心体,可能是动物细胞,也可能是低等植物细胞。
任务二 使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
叶绿体是绿色植物细胞进行光合作用的细胞器。具有叶绿体的植物除高等植物外,还有真核藻类等。叶绿体的形状因物种的不同而有所差异,多为绿色椭球状,个体比较大,可以用普通光学显微镜观察到绿色植物叶肉细胞中的叶绿体。
线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。线粒体的形态多样,有短棒状、线状等。健那绿染色液可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质仍为无色。线粒体能在健那绿染色液中维持数小时活性。通过染色,可以在高倍镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。
(1)为什么可直接取用黑藻的小叶,而不能直接取用菠菜叶
【提示】 因为黑藻的小叶很薄,只由一层细胞构成,而菠菜叶由很多层细胞构成。
(2)在实验过程中,临时装片要始终保持有水的状态,其目的是什么
【提示】 为防止叶绿体失水后缩成一团,影响对其形态和分布的观察,临时装片要始终保持有水的状态。
(3)细胞质基质中的叶绿体,是静止不动的吗 为什么
【提示】 不是。呈椭球状的叶绿体在不同光照条件下可以运动,这种运动能随时改变其方向,使叶绿体既能接受较多光照,又不至于被强光灼伤。
(4)观察线粒体能否用植物的叶肉细胞 为什么
【提示】 不能用植物的叶肉细胞。植物叶肉细胞通常含有叶绿体,有颜色干扰,不便于观察线粒体。
典型例题
3.下列关于“使用高倍镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法,错误的是( )
[A]健那绿染色液是一种活细胞染料
[B]在高倍显微镜下,可看到绿色、扁平的椭球状的叶绿体
[C]健那绿染色液可将细胞质染成蓝绿色
[D]黑藻叶片可直接放在载玻片上观察叶绿体
【答案】 C
【解析】 健那绿染色液可将线粒体染成蓝绿色,而细胞质仍为无色。
4.(2024·盐城月考)关于“观察黑藻叶片细胞的叶绿体形态与分布”实验,下列说法错误的是( )
[A]实验全过程保持材料活性可以看到移动的叶绿体
[B]使用高倍显微镜可以看到叶绿体的双层膜结构
[C]实验前需要将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养
[D]实验过程不需要对实验材料进行染色
【答案】 B
【解析】 实验全过程需要保持材料的活性,因为活细胞的细胞质才具有流动性,故可以看到移动的叶绿体;光学显微镜无法观察到膜结构,叶绿体的双层膜结构需要用电子显微镜才能观察到;实验前需要将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养,以提高细胞质的流动速度,便于观察;叶绿体本身有颜色,故观察黑藻叶片细胞的叶绿体形态与分布不需要对实验材料进行染色。
随堂检测
1.(2025·徐州检测)宋代女词人李清照用“绿肥红瘦”来形容海棠花的叶片和花,这一形容成为了千古流传的不朽名句。此处和“绿”“红”相关的色素分别位于植物细胞的( )
[A]细胞质和叶绿体 [B]叶绿体和线粒体
[C]叶绿体和细胞壁 [D]叶绿体和液泡
【答案】 D
【解析】 “绿肥红瘦”中的“绿”是指海棠的叶子,与“绿”相关的色素是叶绿素,分布在叶肉细胞的叶绿体内;“绿肥红瘦”中的“红”是指海棠花,使海棠花呈现红色的是花青素,花青素分布在液泡中。
2.(2025·扬州期中)有氧呼吸是生物体细胞重要的生命活动,主要在下列哪种细胞器内进行( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 有氧呼吸的主要场所是线粒体。题图中A为中心体,B为线粒体,C为叶绿体,D为内质网。
3.下列细胞器中,都含有膜结构的是( )
①内质网 ②高尔基体 ③线粒体 ④叶绿体
⑤溶酶体 ⑥中心体 ⑦核糖体 ⑧液泡
[A]②③④⑤⑦⑧ [B]①②④⑤⑥⑦⑧
[C]①②③④⑤⑧ [D]①②③④⑥⑧
【答案】 C
【解析】 双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体;单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡和溶酶体;没有膜的细胞器有中心体和核糖体。
4.下列关于溶酶体的说法,错误的是( )
[A]溶酶体几乎存在于所有动物细胞中
[B]溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的
[C]正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用
[D]刚宰杀的鸡放置一段时间味道更鲜美,是因为溶酶体释放的水解酶使一些大分子物质分解
【答案】 C
【解析】 溶酶体几乎存在于所有动物细胞中;水解酶属于蛋白质,是在核糖体上合成的;溶酶体内含有多种酸性水解酶,正常生理状态下能分解细胞内多余的生物大分子、衰老的细胞器;动物被宰杀后细胞逐渐死亡,溶酶体破裂释放水解酶,如蛋白酶,可以使肉里的蛋白质在一定程度上水解生成小分子多肽和氨基酸,使得味道更鲜美。
5.(多选)(2025·镇江月考)右图为显微镜下观察黑藻叶片细胞的叶绿体时的一个视野。下列相关叙述正确的有( )
[A]图中不同细胞中叶绿体随细胞质流动的方向存在差异
[B]实验过程需不断补充生理盐水以维持黑藻细胞的活性
[C]进一步放大观察甲处叶绿体,需要先将装片向左下方移动
[D]更换高倍物镜后,需缓慢向外转动粗准焦螺旋使视野清晰
【答案】 AC
【解析】 观察细胞质流动的实验中,不同细胞中叶绿体随细胞质流动的方向不一定相同;实验过程需不断补充清水以维持黑藻细胞的活性;甲处的叶绿体位于视野的左下方,由于显微镜下呈的是倒像,因此需要先将装片向左下方移动使甲处叶绿体移至视野中央;更换高倍物镜后,只能调节细准焦螺旋。
科学家发现不同植物细胞内液泡的大小、形状、颜色存在差异。液泡中除含有高浓度的糖类、无机盐等物质外,还含有能分解蛋白质、核酸、脂质及多糖的各种酸性水解酶。液泡还可以分解以吞噬方式通过液泡膜进入液泡的各类细胞器碎片。
(1)液泡可以使植物细胞保持坚挺的原因是什么
【提示】 液泡内含有高浓度的糖类、无机盐等使细胞液的渗透压较高,大量水分进入液泡使细胞保持坚挺。
(2)液泡在分解细胞器碎片过程中发挥的作用与动物细胞中的哪种细胞器类似
【提示】 溶酶体。
课时作业
(时间:30分钟 分值:58分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞质基质和细胞器
1.下列有关胶质状态的细胞质基质的叙述,错误的是( )
[A]由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸等组成
[B]含多种酶
[C]能进行多种化学反应
[D]含有少量的DNA
【答案】 D
【解析】 细胞质基质中不含有DNA。
2.(2025·南京月考)细胞器是细胞质中具有特定形态和功能的结构。下列有关叙述正确的是( )
[A]细胞器是由一层或两层膜包裹形成的结构
[B]内质网是蛋白质、脂质的合成场所
[C]中心体含有一个中心粒,与细胞的有丝分裂有关
[D]溶酶体内合成并储存了大量的酸性水解酶,参与细胞的吞噬作用
【答案】 B
【解析】 核糖体、中心体没有膜包裹;中心体是由两个互相垂直排列的中心粒及其周围物质组成,与动物细胞的有丝分裂有关;水解酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体。
3.(2024·泰州检测)下图为4种细胞器模式图。下列叙述正确的是( )
[A]甲的外膜比内膜功能更复杂
[B]乙普遍存在于高等动植物细胞中
[C]丙中含有的花青素与光合作用有关
[D]丁是细胞中合成脂质的主要场所
【答案】 D
【解析】 由于多种反应在甲(线粒体)的内膜上进行,所以内膜比外膜功能更复杂;乙(中心体)一般存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,高等植物细胞内没有中心体;花青素位于液泡中,丙为叶绿体;丁(内质网)是细胞中合成脂质的主要场所。
4.(2024·无锡期中)下列关于细胞质功能的叙述错误的是( )
[A]细胞骨架是由蛋白质分子构成的,维持着细胞的特有形态和细胞内部结构的有序性
[B]线粒体、核糖体和叶绿体中都含有DNA
[C]细胞质由细胞质基质和细胞器两部分组成
[D]活细胞中细胞质是不断流动的,有利于物质运输
【答案】 B
【解析】 线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA,核糖体是由RNA和蛋白质构成的。
5.(2025·南通期中)分离某动物消化腺细胞中的甲、乙、丙三种细胞器,经测定其中三种有机物的含量如下图所示。以下有关说法错误的是( )
[A]细胞器甲能产生大量能量供生命活动所需
[B]细胞器乙可能是溶酶体
[C]细胞器丙可能是中心体
[D]原核细胞和真核细胞中均含有丙
【答案】 C
【解析】 题图表示的是动物细胞中的细胞器,细胞器甲为线粒体,是有氧呼吸的主要场所,可以产生大量能量供生命活动所需;细胞器乙含有脂质和蛋白质,无核酸,推断细胞器乙可能是内质网、高尔基体、溶酶体;细胞器丙含有蛋白质和核酸,而中心体不含有核酸,所以细胞器丙不可能是中心体;细胞器丙含有蛋白质和核酸,且无膜结构,由此推断丙是核糖体,原核细胞和真核细胞均含有核糖体。
6.(2025·扬州月考)“结构与功能相适应”是生物学基本观点,下列叙述错误的是( )
[A]细胞质膜上蛋白质种类和数量越多,其行使的功能就越复杂
[B]哺乳动物成熟红细胞有较多核糖体,用于不断合成血红蛋白
[C]植物根尖成熟区细胞有中央大液泡,有利于根系对水的吸收
[D]人体骨骼肌细胞中含有较多线粒体,有利于提供更多的能量
【答案】 B
【解析】 哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器,不能合成血红蛋白。
知识点2 使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
7.下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞的线粒体实验的说法中,错误的是( )
[A]牙签消毒、实验前漱口都是为了保证实验的准确性
[B]配制健那绿染色液时使用生理盐水,目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
[C]在高倍镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈蓝绿色,而细胞质接近无色
[D]在高倍镜下观察可以看到线粒体有两层膜
【答案】 D
【解析】 线粒体具有双层膜,但这属于亚显微结构,在光学显微镜下观察不到。
8.(2025·扬州期中)下图是某同学用光学显微镜观察黑藻叶肉细胞绘制的示意图,箭头表示叶绿体的运动方向。下列叙述正确的是( )
[A]叶绿体运动可作为判断细胞质流动的依据
[B]观察前需用合适的染液对细胞进行染色
[C]制片时叶片应保持干燥
[D]图中细胞质流动的真实方向为顺时针
【答案】 A
【解析】 叶绿体中含有呈绿色的光合色素,可作为观察细胞质流动的参照物,其运动情况能够直观反映细胞质的流动状态;由于叶绿体有颜色,因而可直接观察,观察前不需要进行染色处理;临时装片中的叶片要保持有水状态,以使叶片保持正常生活状态;显微镜下观察到叶绿体逆时针流动,叶绿体的真实流动方向也为逆时针。
综合提升练
9.(多选)研究叶肉细胞的结构和功能时,采用差速离心法将细胞中不同的结构分离开,其过程和结果如下图所示,P1~P4表示沉淀物,S1~S4表示上清液。据图分析,下列有关叙述正确的有( )
[A]核糖体存在于匀浆和所有上清液中
[B]要制备4份匀浆来分别获得P1~P4
[C]S1的绿色要比S2深
[D]S3中仍含有细胞器
【答案】 CD
【解析】 据题图可知,S4中没有核糖体;分离细胞器可采用差速离心法,只需要制备一份匀浆经过多次离心就可以获得P1~P4;据题图可知,S1中含有叶绿体,S2中不含叶绿体,因此S1的绿色要比S2深;据题图可知,S3经过离心后还分离出了核糖体,即S3中仍含有细胞器。
10.(多选)(2025·南通月考)右图中①~④表示某细胞的部分细胞器,据图判断下列有关叙述正确的有( )
[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与动物细胞的有丝分裂有关
[C]在结构①②③④中,含有核酸的是④,含有蛋白质的是①②③④
[D]细胞有氧呼吸的主要场所是①,在动植物细胞中普遍存在但功能不同的是③
【答案】 ABD
【解析】 题图中能看到核糖体、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;题图该细胞内含有中心体,因此属于动物细胞或低等植物细胞。④表示核糖体,核糖体在原核细胞和真核细胞中普遍存在;②是中心体,与动物细胞的有丝分裂有关。核糖体是由RNA和蛋白质组成的,线粒体基质中含有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。①是线粒体,是有氧呼吸的主要场所;③为高尔基体,在动植物细胞中普遍存在但功能不同。
11.(10分)(2025·盐城月考)下图中A、B为两种细胞亚显微结构的局部示意图(序号表示细胞的结构或物质)。请据图回答下列问题。
(1)与图中A细胞比较,B细胞特有的结构有 (填序号),据此可判断B细胞属于 (填“动物”或“植物”)细胞。
(2)图中结构[1]的主要成分是 和蛋白质。
(3)图中具有单层膜结构的细胞器有 。(填序号)
(4)与动物细胞的有丝分裂有关的细胞器是 。(填序号)
【答案】 (每空2分)
(1)6、7、9 植物
(2)脂质
(3)4、5、9
(4)3
【解析】 (1)与A动物细胞相比,B植物细胞特有的结构是6细胞壁、7叶绿体、9液泡,由此可以判断B是植物细胞。
(2)据题图可知,[1]是细胞质膜,细胞质膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质。
(3)据题图可知,具有单层膜的细胞器包括4内质网,5高尔基体,9液泡。
(4)图中3是中心体,存在于A细胞中,其与动物细胞的有丝分裂有关。
12.(12分)病毒感染细胞会改变细胞内细胞结构的正常物理空间分布与生物功能,其中细胞骨架和生物膜系统的改变尤为显著。病毒会诱导宿主细胞的细胞骨架和生物膜发生广泛重组,产生细胞器样腔室结构供病毒增殖,称为病毒工厂。病毒工厂根据其形态结构可分为4大类(如下图):病毒质体、小球体、双膜囊泡、管状体。回答下列问题。
(1)与神经细胞相比,病毒不具有 。
(2)病毒工厂是一种动态结构,随着病毒生命的特定步骤发生变化。根据病毒的不同,小球体可来源于 ,病毒质体分布于 中。(填细胞结构名称)
(3)细胞骨架是由 组成的网架结构,病毒感染会引起细胞骨架发生剧烈重排,如微丝(细胞骨架组成成分之一)会形成微丝环围绕病毒组分、内质网等。细胞骨架不仅在维持 和细胞内部结构的有序性方面起重要作用,还参与许多重要的生命活动,例如细胞分裂、物质运输等。
(4)细胞骨架动态性保证了病毒工厂的形成,细胞骨架的结构和生理功能保证了病毒工厂形成的高效性和精准性,据此提出一条抑制病毒在细胞内增殖的思路:
。
【答案】 (每空2分)
(1)细胞结构
(2)线粒体、叶绿体、内质网 细胞质(基质)
(3)蛋白质分子 细胞的特有形态
(4)利用细胞骨架解聚或稳定药物破坏细胞骨架的动态性
【解析】 (4)细胞骨架动态性保证了病毒工厂的形成,细胞骨架的结构和生理功能保证了病毒工厂形成的高效性和精准性,基于此可利用细胞骨架解聚或稳定药物破坏细胞骨架的动态性,抑制病毒在细胞内增殖。
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第2课时 结构与功能
独特的细胞器
1.举例说出各种细胞器的结构和功能。2.使用高倍镜观察叶绿体和线粒体。
一、结构与功能独特的细胞器
1.细胞质
(1)位置:是指 以内、 以外的部分。
(2)组成:主要包括细胞质基质和 。
细胞质膜
细胞核
细胞器
2.细胞质基质
(1)存在状态:呈 。
(2)成分:水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和 ,还有由蛋白质分子构成的 等。
(3)功能:细胞质基质是 的重要场所,为生命活动提供了一定的环境条件以及所需要的 。
胶状
多种酶
细胞骨架
生命活动
物质和能量
(4)细胞骨架
①成分: 。
②功能:维持着细胞的 和细胞 的有序性,还能影响细胞的分裂、分化、运动、 、 和信息传递。
蛋白质分子
特有形态
内部结构
物质运输
能量转化
3.细胞器的种类和功能
(1)线粒体和叶绿体。
线粒体 ①结构
②功能:进行 的主要场所
线粒体基质
DNA
有氧呼吸
色素
叶绿体 ①结构
②功能:进行 的场所
酶
叶绿体基质
DNA
光合作用
(2)内质网和高尔基体。
细胞质基质
管状
扁平囊状
脂质
多种酶
扁平囊
囊泡
细胞分泌物
加工和转运
细胞壁
(3)核糖体和中心体。
①分布:有些附着在 上,有些游离在
中。普遍存在于 细胞和 细胞中;
②功能:
中心体
①分布:一般存在于 细胞中,在某些 细胞中也有;
②结构:由两个相互垂直的 及其周围物质构成;
③功能:与动物细胞的 有关
内质网和核膜
细胞质基质
真核
原核
合成蛋白质
动物
低等植物
中心粒
有丝分裂
液泡
①分布:普遍存在于 细胞中;
②结构:由 包围而成,其中的液体称为 ,溶液中含有 、无机盐和氨基酸等物质,有的还含有 ;
③功能:参与调节植物细胞的 ,与细胞形态乃至植株形态的保持有关
溶酶体 ①分布:几乎存在于所有的 细胞中;
②结构:由 层膜包围构成;
③成分:含有多种酸性 ;
④功能:清除细胞内多余的 、衰老的 ,某些细胞内的溶酶体也能清除进入细胞内的 等,保障细胞正常的代谢活动
植物
单层膜
细胞液
糖类
色素
吸水和失水
动物
单
水解酶
生物大分子
细胞器
病原体
二、使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
1.原理
(1)植物叶肉细胞中常常分布着椭球状的 。动植物细胞中普遍存在着短棒状或线状的 。
(2)采用新配制的质量分数为1%的健那绿染色液,可以将活细胞中的线粒体染成 ,而细胞质仍为 。
叶绿体
线粒体
蓝绿色
无色
2.过程与步骤
(1)观察叶绿体。
光照充足
温度
水滴
叶肉
椭球形
绿色
叶绿体
细胞质
适宜
(2)观察线粒体。
健那绿染色液
判断正误
(1)中心体只存在于动物细胞中。( )
【提示】 中心体一般存在于动物细胞中,在某些低等植物细胞中,也含有中心体。
(2)被溶酶体分解后的产物都将留在细胞内被继续利用。( )
×
×
【提示】 被溶酶体分解后的产物有用的留在细胞内继续利用,无用的则排出细胞。
(3)利用黑藻细胞观察叶绿体时,临时玻片标本中的叶片要随时保持有水状态,这样可在高倍显微镜下观察到叶绿体的形态和双层膜结构。( )
【提示】 高倍显微镜下不能观察到叶绿体的双层膜结构。
×
(4)线粒体和叶绿体都可进行能量转换。( )
√
(5)叶绿体是绿色植物中所有细胞都含有的细胞器。( )
×
【提示】 并不是绿色植物的所有细胞中都含有叶绿体,例如绿色植物的根细胞中没有叶绿体。
(6)细胞质基质中的液体称为细胞液。( )
【提示】 液泡内的液体称为细胞液。
×
任务一 区别不同的细胞器
下图是某种生物的细胞亚显微结构示意图。
(1)该细胞是哪种细胞 说明判断理由。
【提示】 高等植物细胞。理由是该细胞有细胞壁、叶绿体和液泡,没有中心体。
(2)图中1和2的主要成分分别是什么 与2形成有关的细胞器是哪种
【提示】 1是细胞质膜,主要成分是脂质和蛋白质;2是细胞壁,主要成分是纤维素和果胶。2细胞壁的形成和高尔基体有关。
(3)若该细胞是西瓜的红色果肉细胞,则色素存在于哪种细胞器中
【提示】 14液泡中。
(4)若该细胞是洋葱的根尖细胞,则图中不应该具有哪种细胞器
【提示】 4叶绿体。
(5)光合作用的场所和有氧呼吸的主要场所分别是图中的哪种细胞器
【提示】 光合作用的场所是4叶绿体,有氧呼吸的主要场所是11线粒体。
(6)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水解 尝试提出一种假说,解释这种现象。
【提示】 ①溶酶体的膜在结构上比较特殊,如经过修饰等,因而不会被溶酶体内的水解酶水解;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。
「核心归纳」
1.线粒体和叶绿体的比较
项目 叶绿体 线粒体
不
同
点 结构
分布 主要存在于绿色植物叶肉细胞 普遍存在于动植物细胞
内膜 没有折叠 内膜向内腔折叠形成嵴,增大了膜面积
酶 与光合作用有关,分布在类囊体膜上和基质中 与有氧呼吸有关,分布在基质中和内膜上
色素 叶绿素、类胡萝卜素,分布在类囊体膜上 无
功能 光合作用的场所 有氧呼吸的主要场所
相同点 ①均具有双层膜结构;②均具有能量转换功能;③都含磷脂、蛋白质和少量的DNA和RNA等
2.多角度比较各种细胞器
(1)按分布分类。
(2)按结构分类。
(3)按功能分类。
3.“二看法”判断动植物细胞图像
4.细胞器与生物种类的关系
(1)没有叶绿体的细胞不一定是动物细胞,如植物根细胞不含叶绿体。
(2)没有大液泡的细胞也不一定是动物细胞,如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
(3)有中心体的细胞不一定是动物细胞,如某些低等植物细胞也含中心体。
(4)叶绿体是光合作用的场所,但光合作用不一定都在叶绿体中进行,如蓝细菌没有叶绿体,也能进行光合作用。
(5)某些原核细胞虽无线粒体,但仍可进行有氧呼吸。
「典型例题」
1.(2025·镇江期末)下图表示细胞内某生理过程,其中甲代表的结构是
( )
[A]液泡
[B]中心体
[C]溶酶体
[D]高尔基体
C
【解析】 题图表示细胞中失去功能的线粒体被囊泡包裹,随后与甲代表的结构融合,该结构中的水解酶将线粒体水解。由此推断,甲代表的结构是溶酶体。
2.(2025·南通期中)右图中①~⑤表示某细胞的部分细胞结构。下列有关叙述错误的是( )
[A]①不具有膜结构
[B]②是蛋白质的合成场所
[C]④与植物细胞壁的形成有关
[D]该细胞必定是高等动物细胞
D
【解析】 ①是中心体,不含有膜结构;②是核糖体,是细胞内蛋白质合成的场所;在植物细胞中,高尔基体参与细胞壁的形成;题图所示细胞含有中心体,可能是动物细胞,也可能是低等植物细胞。
任务二 使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
叶绿体是绿色植物细胞进行光合作用的细胞器。具有叶绿体的植物除高等植物外,还有真核藻类等。叶绿体的形状因物种的不同而有所差异,多为绿色椭球状,个体比较大,可以用普通光学显微镜观察到绿色植物叶肉细胞中的叶绿体。
线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。线粒体的形态多样,有短棒状、线状等。健那绿染色液可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质仍为无色。线粒体能在健那绿染色液中维持数小时活性。通过染色,可以在高倍镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。
(1)为什么可直接取用黑藻的小叶,而不能直接取用菠菜叶
【提示】 因为黑藻的小叶很薄,只由一层细胞构成,而菠菜叶由很多层细胞构成。
(2)在实验过程中,临时装片要始终保持有水的状态,其目的是什么
【提示】 为防止叶绿体失水后缩成一团,影响对其形态和分布的观察,临时装片要始终保持有水的状态。
(3)细胞质基质中的叶绿体,是静止不动的吗 为什么
【提示】 不是。呈椭球状的叶绿体在不同光照条件下可以运动,这种运动能随时改变其方向,使叶绿体既能接受较多光照,又不至于被强光灼伤。
(4)观察线粒体能否用植物的叶肉细胞 为什么
【提示】 不能用植物的叶肉细胞。植物叶肉细胞通常含有叶绿体,有颜色干扰,不便于观察线粒体。
「典型例题」
3.下列关于“使用高倍镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法,错误的是( )
[A]健那绿染色液是一种活细胞染料
[B]在高倍显微镜下,可看到绿色、扁平的椭球状的叶绿体
[C]健那绿染色液可将细胞质染成蓝绿色
[D]黑藻叶片可直接放在载玻片上观察叶绿体
C
【解析】 健那绿染色液可将线粒体染成蓝绿色,而细胞质仍为无色。
4.(2024·盐城月考)关于“观察黑藻叶片细胞的叶绿体形态与分布”实验,下列说法错误的是( )
[A]实验全过程保持材料活性可以看到移动的叶绿体
[B]使用高倍显微镜可以看到叶绿体的双层膜结构
[C]实验前需要将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养
[D]实验过程不需要对实验材料进行染色
B
【解析】 实验全过程需要保持材料的活性,因为活细胞的细胞质才具有流动性,故可以看到移动的叶绿体;光学显微镜无法观察到膜结构,叶绿体的双层膜结构需要用电子显微镜才能观察到;实验前需要将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养,以提高细胞质的流动速度,便于观察;叶绿体本身有颜色,故观察黑藻叶片细胞的叶绿体形态与分布不需要对实验材料进行染色。
思维导图
随堂检测
1.(2025·徐州检测)宋代女词人李清照用“绿肥红瘦”来形容海棠花的叶片和花,这一形容成为了千古流传的不朽名句。此处和“绿”“红”相关的色素分别位于植物细胞的( )
[A]细胞质和叶绿体 [B]叶绿体和线粒体
[C]叶绿体和细胞壁 [D]叶绿体和液泡
D
【解析】 “绿肥红瘦”中的“绿”是指海棠的叶子,与“绿”相关的色素是叶绿素,分布在叶肉细胞的叶绿体内;“绿肥红瘦”中的“红”是指海棠花,使海棠花呈现红色的是花青素,花青素分布在液泡中。
2.(2025·扬州期中)有氧呼吸是生物体细胞重要的生命活动,主要在下列哪种细胞器内进行( )
B
[A] [B] [C] [D]
【解析】 有氧呼吸的主要场所是线粒体。题图中A为中心体,B为线粒体,C为叶绿体,D为内质网。
3.下列细胞器中,都含有膜结构的是( )
①内质网 ②高尔基体 ③线粒体 ④叶绿体
⑤溶酶体 ⑥中心体 ⑦核糖体 ⑧液泡
[A]②③④⑤⑦⑧ [B]①②④⑤⑥⑦⑧
[C]①②③④⑤⑧ [D]①②③④⑥⑧
C
【解析】 双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体;单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡和溶酶体;没有膜的细胞器有中心体和核糖体。
4.下列关于溶酶体的说法,错误的是( )
[A]溶酶体几乎存在于所有动物细胞中
[B]溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的
[C]正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用
[D]刚宰杀的鸡放置一段时间味道更鲜美,是因为溶酶体释放的水解酶使一些大分子物质分解
C
【解析】 溶酶体几乎存在于所有动物细胞中;水解酶属于蛋白质,是在核糖体上合成的;溶酶体内含有多种酸性水解酶,正常生理状态下能分解细胞内多余的生物大分子、衰老的细胞器;动物被宰杀后细胞逐渐死亡,溶酶体破裂释放水解酶,如蛋白酶,可以使肉里的蛋白质在一定程度上水解生成小分子多肽和氨基酸,使得味道更鲜美。
5.(多选)(2025·镇江月考)右图为显微镜下观察黑藻叶片细胞的叶绿体时的一个视野。下列相关叙述正确的有( )
[A]图中不同细胞中叶绿体随细胞质流动的方向存在差异
[B]实验过程需不断补充生理盐水以维持黑藻细胞的活性
[C]进一步放大观察甲处叶绿体,需要先将装片向左下方移动
[D]更换高倍物镜后,需缓慢向外转动粗准焦螺旋使视野清晰
AC
【解析】 观察细胞质流动的实验中,不同细胞中叶绿体随细胞质流动的方向不一定相同;实验过程需不断补充清水以维持黑藻细胞的活性;甲处的叶绿体位于视野的左下方,由于显微镜下呈的是倒像,因此需要先将装片向左下方移动使甲处叶绿体移至视野中央;更换高倍物镜后,只能调节细准焦螺旋。
联系实际 迁移应用
科学家发现不同植物细胞内液泡的大小、形状、颜色存在差异。液泡中除含有高浓度的糖类、无机盐等物质外,还含有能分解蛋白质、核酸、脂质及多糖的各种酸性水解酶。液泡还可以分解以吞噬方式通过液泡膜进入液泡的各类细胞器碎片。
(1)液泡可以使植物细胞保持坚挺的原因是什么
【提示】 液泡内含有高浓度的糖类、无机盐等使细胞液的渗透压较高,大量水分进入液泡使细胞保持坚挺。
(2)液泡在分解细胞器碎片过程中发挥的作用与动物细胞中的哪种细胞器类似
【提示】 溶酶体。第2课时 结构与功能独特的细胞器
课时作业
(时间:30分钟 分值:58分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞质基质和细胞器
1.下列有关胶质状态的细胞质基质的叙述,错误的是( )
[A]由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸等组成
[B]含多种酶
[C]能进行多种化学反应
[D]含有少量的DNA
【答案】 D
【解析】 细胞质基质中不含有DNA。
2.(2025·南京月考)细胞器是细胞质中具有特定形态和功能的结构。下列有关叙述正确的是( )
[A]细胞器是由一层或两层膜包裹形成的结构
[B]内质网是蛋白质、脂质的合成场所
[C]中心体含有一个中心粒,与细胞的有丝分裂有关
[D]溶酶体内合成并储存了大量的酸性水解酶,参与细胞的吞噬作用
【答案】 B
【解析】 核糖体、中心体没有膜包裹;中心体是由两个互相垂直排列的中心粒及其周围物质组成,与动物细胞的有丝分裂有关;水解酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体。
3.(2024·泰州检测)下图为4种细胞器模式图。下列叙述正确的是( )
[A]甲的外膜比内膜功能更复杂
[B]乙普遍存在于高等动植物细胞中
[C]丙中含有的花青素与光合作用有关
[D]丁是细胞中合成脂质的主要场所
【答案】 D
【解析】 由于多种反应在甲(线粒体)的内膜上进行,所以内膜比外膜功能更复杂;乙(中心体)一般存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,高等植物细胞内没有中心体;花青素位于液泡中,丙为叶绿体;丁(内质网)是细胞中合成脂质的主要场所。
4.(2024·无锡期中)下列关于细胞质功能的叙述错误的是( )
[A]细胞骨架是由蛋白质分子构成的,维持着细胞的特有形态和细胞内部结构的有序性
[B]线粒体、核糖体和叶绿体中都含有DNA
[C]细胞质由细胞质基质和细胞器两部分组成
[D]活细胞中细胞质是不断流动的,有利于物质运输
【答案】 B
【解析】 线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA,核糖体是由RNA和蛋白质构成的。
5.(2025·南通期中)分离某动物消化腺细胞中的甲、乙、丙三种细胞器,经测定其中三种有机物的含量如下图所示。以下有关说法错误的是( )
[A]细胞器甲能产生大量能量供生命活动所需
[B]细胞器乙可能是溶酶体
[C]细胞器丙可能是中心体
[D]原核细胞和真核细胞中均含有丙
【答案】 C
【解析】 题图表示的是动物细胞中的细胞器,细胞器甲为线粒体,是有氧呼吸的主要场所,可以产生大量能量供生命活动所需;细胞器乙含有脂质和蛋白质,无核酸,推断细胞器乙可能是内质网、高尔基体、溶酶体;细胞器丙含有蛋白质和核酸,而中心体不含有核酸,所以细胞器丙不可能是中心体;细胞器丙含有蛋白质和核酸,且无膜结构,由此推断丙是核糖体,原核细胞和真核细胞均含有核糖体。
6.(2025·扬州月考)“结构与功能相适应”是生物学基本观点,下列叙述错误的是( )
[A]细胞质膜上蛋白质种类和数量越多,其行使的功能就越复杂
[B]哺乳动物成熟红细胞有较多核糖体,用于不断合成血红蛋白
[C]植物根尖成熟区细胞有中央大液泡,有利于根系对水的吸收
[D]人体骨骼肌细胞中含有较多线粒体,有利于提供更多的能量
【答案】 B
【解析】 哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器,不能合成血红蛋白。
知识点2 使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
7.下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞的线粒体实验的说法中,错误的是( )
[A]牙签消毒、实验前漱口都是为了保证实验的准确性
[B]配制健那绿染色液时使用生理盐水,目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
[C]在高倍镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈蓝绿色,而细胞质接近无色
[D]在高倍镜下观察可以看到线粒体有两层膜
【答案】 D
【解析】 线粒体具有双层膜,但这属于亚显微结构,在光学显微镜下观察不到。
8.(2025·扬州期中)下图是某同学用光学显微镜观察黑藻叶肉细胞绘制的示意图,箭头表示叶绿体的运动方向。下列叙述正确的是( )
[A]叶绿体运动可作为判断细胞质流动的依据
[B]观察前需用合适的染液对细胞进行染色
[C]制片时叶片应保持干燥
[D]图中细胞质流动的真实方向为顺时针
【答案】 A
【解析】 叶绿体中含有呈绿色的光合色素,可作为观察细胞质流动的参照物,其运动情况能够直观反映细胞质的流动状态;由于叶绿体有颜色,因而可直接观察,观察前不需要进行染色处理;临时装片中的叶片要保持有水状态,以使叶片保持正常生活状态;显微镜下观察到叶绿体逆时针流动,叶绿体的真实流动方向也为逆时针。
综合提升练
9.(多选)研究叶肉细胞的结构和功能时,采用差速离心法将细胞中不同的结构分离开,其过程和结果如下图所示,P1~P4表示沉淀物,S1~S4表示上清液。据图分析,下列有关叙述正确的有( )
[A]核糖体存在于匀浆和所有上清液中
[B]要制备4份匀浆来分别获得P1~P4
[C]S1的绿色要比S2深
[D]S3中仍含有细胞器
【答案】 CD
【解析】 据题图可知,S4中没有核糖体;分离细胞器可采用差速离心法,只需要制备一份匀浆经过多次离心就可以获得P1~P4;据题图可知,S1中含有叶绿体,S2中不含叶绿体,因此S1的绿色要比S2深;据题图可知,S3经过离心后还分离出了核糖体,即S3中仍含有细胞器。
10.(多选)(2025·南通月考)右图中①~④表示某细胞的部分细胞器,据图判断下列有关叙述正确的有( )
[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与动物细胞的有丝分裂有关
[C]在结构①②③④中,含有核酸的是④,含有蛋白质的是①②③④
[D]细胞有氧呼吸的主要场所是①,在动植物细胞中普遍存在但功能不同的是③
【答案】 ABD
【解析】 题图中能看到核糖体、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;题图该细胞内含有中心体,因此属于动物细胞或低等植物细胞。④表示核糖体,核糖体在原核细胞和真核细胞中普遍存在;②是中心体,与动物细胞的有丝分裂有关。核糖体是由RNA和蛋白质组成的,线粒体基质中含有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。①是线粒体,是有氧呼吸的主要场所;③为高尔基体,在动植物细胞中普遍存在但功能不同。
11.(10分)(2025·盐城月考)下图中A、B为两种细胞亚显微结构的局部示意图(序号表示细胞的结构或物质)。请据图回答下列问题。
(1)与图中A细胞比较,B细胞特有的结构有 (填序号),据此可判断B细胞属于 (填“动物”或“植物”)细胞。
(2)图中结构[1]的主要成分是 和蛋白质。
(3)图中具有单层膜结构的细胞器有 。(填序号)
(4)与动物细胞的有丝分裂有关的细胞器是 。(填序号)
【答案】 (每空2分)
(1)6、7、9 植物
(2)脂质
(3)4、5、9
(4)3
【解析】 (1)与A动物细胞相比,B植物细胞特有的结构是6细胞壁、7叶绿体、9液泡,由此可以判断B是植物细胞。
(2)据题图可知,[1]是细胞质膜,细胞质膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质。
(3)据题图可知,具有单层膜的细胞器包括4内质网,5高尔基体,9液泡。
(4)图中3是中心体,存在于A细胞中,其与动物细胞的有丝分裂有关。
12.(12分)病毒感染细胞会改变细胞内细胞结构的正常物理空间分布与生物功能,其中细胞骨架和生物膜系统的改变尤为显著。病毒会诱导宿主细胞的细胞骨架和生物膜发生广泛重组,产生细胞器样腔室结构供病毒增殖,称为病毒工厂。病毒工厂根据其形态结构可分为4大类(如下图):病毒质体、小球体、双膜囊泡、管状体。回答下列问题。
(1)与神经细胞相比,病毒不具有 。
(2)病毒工厂是一种动态结构,随着病毒生命的特定步骤发生变化。根据病毒的不同,小球体可来源于 ,病毒质体分布于 中。(填细胞结构名称)
(3)细胞骨架是由 组成的网架结构,病毒感染会引起细胞骨架发生剧烈重排,如微丝(细胞骨架组成成分之一)会形成微丝环围绕病毒组分、内质网等。细胞骨架不仅在维持 和细胞内部结构的有序性方面起重要作用,还参与许多重要的生命活动,例如细胞分裂、物质运输等。
(4)细胞骨架动态性保证了病毒工厂的形成,细胞骨架的结构和生理功能保证了病毒工厂形成的高效性和精准性,据此提出一条抑制病毒在细胞内增殖的思路:
。
【答案】 (每空2分)
(1)细胞结构
(2)线粒体、叶绿体、内质网 细胞质(基质)
(3)蛋白质分子 细胞的特有形态
(4)利用细胞骨架解聚或稳定药物破坏细胞骨架的动态性
【解析】 (4)细胞骨架动态性保证了病毒工厂的形成,细胞骨架的结构和生理功能保证了病毒工厂形成的高效性和精准性,基于此可利用细胞骨架解聚或稳定药物破坏细胞骨架的动态性,抑制病毒在细胞内增殖。
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