生物：3.2《细胞器-系统内的分工合作》学案（1）（新人教版必修1）

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第2节 细胞器——系统内的分工合作
认知·探索
▲问题导思
1．什么是细胞质、基质和细胞器
（1） 细胞质是指细胞膜以内、核膜以外的部分，包括液态的基质和悬浮在其中的细胞器等。
（2） 基质是细胞器生活的液体环境，也是细胞核生活的环境。细胞质基质是活细胞新陈代谢的主要场所，在细胞质基质中，含有水、无机盐离子、脂质、氨基酸和核苷酸以及许多酶等，这些为细胞新陈代谢的进行提供了所需要的物质和一定的环境条件。基质中还悬浮着许多细胞器，这些细胞器是进行新陈代谢的重要结构，是细胞生理机能的体现者。因此，细胞质基质是新陈代谢的主要场所。
（3） 细胞器：细胞质中具有一定结构和功能的小器官。细胞的许多生命活动都是在细胞器中完成的。
2．线粒体和叶绿体在结构和功能上有哪些主要区别
项 目 线粒体 叶绿体
分布 普遍存在于动植物细胞（成熟的红细胞除外） 主要存在于绿色植物的叶肉细胞内
形态（光镜下） 粒状、棒状 扁平的椭球形或球形
结构 膜 外膜 使线粒体或叶绿体与周围的细胞质基质分开
内膜 向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜面积，有多种与有氧呼吸有关的酶 包围着
基 粒 突出的小颗粒，分布在内膜上，含多种与有氧呼吸有关的酶 圆柱形基粒由10～100个囊状的结构重叠而成，色素分布在囊状结构膜上
基质 在嵴的周围充满着液态基质，含有与有氧呼吸有关的酶 在基粒和基粒之间充满基质，含有与光合作用有关的酶
都含少量的RNA和DNA，具有一定的遗传独立性
功 能 是细胞进行有氧呼吸的主要场所，产生ATP 是光合作用的场所，产生ATP
3．实验：“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”中几个问题的分析。
（1）为什么用藓类的小叶，或者菠菜叶的下表皮（稍带叶肉）做观察叶绿体的实验材料？
藓类属阴生植物，菠菜叶的下表皮是菠菜叶的背阳面，这样的细胞中的叶绿体大且数目少，便于观察叶绿体的形态和分布。
（2）为什么观察叶绿体的临时装片时要始终保持有水状态？
防止细胞内的叶绿体失水。如果叶绿体失水，叶绿体就缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。
（3）叶绿体的形态和分布与叶绿体的功能有什么关系？
① 叶绿体呈椭球形或球形，可以减少运动时的阻力，利于叶绿体的运动。叶绿体在细胞质中散乱地分布，相互不重叠，有利于每一个叶绿体都充分接受光照。叶绿体在细胞中的运动又有利于其内部的每一个基粒充分接受光照。
② 叶绿体呈椭球体形，在不同的光照条件下可以运动，改变椭球体的方向，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤。
③ 叶绿体的形态和分布都有利于接受光照，完成光合作用。如叶绿体呈椭球体形，能够对不同光照条件改变方向。又如，叶肉细胞中的栅栏组织，其中的叶绿体分布得比海绵组织的多，可以接受更多光照。
（2）观察到的口腔上皮细胞线粒体的分布和形态怎样？
在高倍镜下可以看到被健那绿染液染成蓝绿色的线粒体均匀地分布在细胞质中，线粒体形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
4．各种生物膜在功能上有什么联系？
⑴膜融合是细胞融合（如植物细胞杂交、高等生物的受精过程）的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞、外排作用密切相关。
⑵通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各自功能的同时，又能有效地协同工作，保证细胞生命活动的正常进行
细胞的不同结构虽具有不同生理功能，但却是协调合作的。如叶绿体进行光合作用所制造的有机物为线粒体有氧呼吸提供了原料，线粒体有氧呼吸产生的ATP为细胞各种生命活动提供了能量。实例：胰岛细胞能合成和分泌胰岛素，在这一过程中，有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体协同参与。见下图：
（合成）核糖体 （运输）内质网 （加工分泌）高尔基体
供 能 供 能
线粒体
▲知识拓展
三种膜之间的转化关系
注：图中①②⑤⑥是以“出芽”的形式形成“小泡”而发生膜的转移，③④则是膜之间的直接转变。
关于小泡：从膜的形态上看，它与内质网和高尔基体相似，这些小泡是膜的过渡分子。核膜、内质网膜、高尔基体膜以及细胞膜都有可能作为形成小泡的膜。如高尔基体所产生的分泌小泡，在细胞内流动，可从它的来源位置上分开转移到细胞膜；当分泌小泡与细胞膜融合后，小泡膜就掺加到细胞膜中，成为膜的一部分。分泌小泡是证明在一个细胞中的组分从这个膜（如内质网或高尔基体）转移融合以另一膜结构（如细胞膜）的最明显的例子。
▲例题演示
例1 一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）。
A．5 B．6 C．7 D．8
解析 线粒体和叶绿体这两种细胞器，都是由内外两层膜构成，内膜里面含有液态的基质；细胞膜是单层的生物膜。因此，一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来需穿越三层膜（2层线粒体膜＋1层细胞膜），再进入相邻的细胞叶绿体基质中又需穿越三层膜（1层细胞膜＋2层叶绿体膜），所以共穿越6层膜。
答案 B
例2 在一定的时间内，使某种动物细胞吸收用放射性同位素标记的氨基酸。经检查发现放射性物质依次出现在右图中的①、②、③、④、⑤部位，请据图分析写出各标号代表的结构名称，以及要求填注的内容。
（1）［5］部位的物质（图上方的黑圆点）首先由附着在［］_____上的［］_____合成的_____物质。
（2）它是由［］_____加工形成的。
（3）此动物细胞对该物质还具有_____功能。
解析 此题主要考查学生对有关细胞器结构和功能的基础知识的理解以及识图能力和综合分析能力。解此类题，首先要根据细胞器在细胞中的位置，形态结构特点，判断出图中各数码代表的名称。①是内质网上的核糖体、②是内质网、③是高尔基体、④是细胞膜（此处细胞膜有皱褶）、⑤部位的黑色颗粒是一种分泌到细胞外的某种蛋白质。由于题中明确告诉你细胞吸收用放射性同位素标记的氨基酸，这三个字实际是解题的关键，应紧扣与氨基酸有关的问题。氨基酸是蛋白质的基本单位，蛋白质在核糖体内合成。高尔基体和蛋白质的加工与分泌有关，外部的物质显然是蛋白质。还要抓住该放射性同位素标记的氨基酸转移的过程，即依次出现在图中各标号的过程。经过③高尔基体后肯定是被分泌出去的。因此动物细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关。
答案 （1）［2］内质网、［1］核糖体、蛋白质 （2）［3］高尔基体， （3）分泌
例3 用显微镜观察黑藻幼叶细胞质时，可以看到叶绿体随细胞质的流动而流动，如果光照强度大大增强，叶绿体除了随细胞质流动以外，还可能有何体位的变化？
解析 叶绿体一般为椭球形，光照过强时，往往以椭球形最窄面朝向光源，以减少照光，免得被强光灼伤。叶绿体在细胞质中有着多种运动和存在方向。
答案 以椭球形最窄面朝向光源，以减少吸收光照，免得被强光灼伤。
演练·评估
1．下列细胞的各种结构中，具有由磷脂和蛋白质构成的结构膜的一组是（ ）。
①细胞膜 ②线粒体 ③高尔基体 ④中心体 ⑤染色体
⑥核膜 ⑦内质网 ⑧核糖体
A．①②③⑤ B．①②③⑥⑦
C．①④⑥⑦⑧ D．①②④⑤⑦
2．与有机物的氧化有密切关系的是（ ）。
A．细胞膜　　B．高尔基体膜　　C．线粒体内膜　　D．线粒体外膜
3． 胰岛细胞中与胰岛素的形成和分泌有关的结构是（ ）。
A.线粒体、中心体、高尔基体、内质网、细胞膜 B.内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体、细胞膜
C.内质网、核糖体、高尔基体、线粒体、细胞膜 D.细胞膜、内质网、核糖体、高尔基体、中心体
4．线粒体高效快速反应与下列哪项关系不大（ ）。
A．封闭双层膜结构，化学反应不受干扰 B．由内膜形成嵴，增大膜面积
C．膜上有大量催化各种反应的酶 D．线粒体呈棒状
5．蛋白质的空间结构形成的场所是（ ）。
A．核糖体　　B．内质网　　C．高尔基体　　D．细胞质基质
6．不同膜结构的膜之间互相转化，以“出芽”方式进行的是（ 　）。
A.核膜和内质网膜 B.细胞膜和高尔基体膜 C.内质网膜和细胞膜 D.细胞膜和线粒体膜
7．沟通细胞膜、高尔基体膜、核膜，使三者相互联系，构成有机整体的结构是（ ）。
A．中心体　　B．线粒体　　C．内质网　　D．叶绿体
8．下列关于生物膜的叙述中，不正确的一项是（　 ）。
A． 生物膜的基本骨架是磷脂双子层
B．生物膜的结构特点是具有一定的流动性
C．生物膜的功能特性是选择透过性
D．高尔基体膜和液泡膜既是单层膜又在结构上具有直接联系
9．细胞内在结构上没有膜直接相连的是（ 　）。
A．内质网膜与外层核膜　　　　　B．内质网膜与细胞膜
C．高尔基体与核糖体　　　　　　D．内质网膜与线粒体外膜
10．下列有关生物膜系统的叙述中，不正确的是（ 　）。
A．细胞膜使细胞有相对稳定的内环境
B．细胞的化学反应都在生物膜上进行
C．生物膜把细胞分隔成许多小室
D．广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
11.科学家在研究家蚕丝细胞亚显微结构时发现：粗面内质网的含量为N时，蚕丝产量为P；粗面内质网的含量为2N时，蚕丝产量为1.5P；粗面内质网的含量为3N时，蚕丝产量为2P。实验结果表明，蚕丝产量高的家蚕，其丝腺细胞的粗面内质网__________，这个事实说明____________________。
12.德国科学家华尔柏在研究线粒体时，统计了某种动物部分细胞中线粒体的数量（见下表），分析回答：
肝细胞 肾皮质细胞 平滑肌细胞 心肌细胞 动物冬眠状态下肝细胞
950个 400个 260个 12500个 1350个
⑴心肌细胞的线粒体数量最多，这是因为____________________。
⑵动物冬眠状态下的肝细胞中的线粒体比在常态下多，是因为__________________________________。
⑶从表中表示数据可以看出线粒体的多少与____________________有关。
第2节 细胞器——系统内的分工合作
1．[解析] 首先要弄清楚，细胞中具有由磷脂和蛋白质构成的结构膜并非只是细胞膜，细胞基质中的多种细胞器也有膜，如线粒体、高尔基体、核膜、内质网等，中心体、染色体、核糖体是非膜性结构（即无膜）。答案：B
2． C
3． [解析] 胰岛素的化学本质是蛋白质，细胞中合成蛋白质的场所是核糖体。内质网广泛分布于细胞质的基质内，并与核膜、细胞膜相连，是细胞内物质运输的通道。胰岛素是一种分泌物，其形成与高尔基体有关，其分泌与细胞膜有关。因此，胰岛素首先在核糖体上合成，然后进入内质网，并由其运送到高尔基体，在高尔基体内经浓缩和加工，最后经细胞膜颁发到细胞外。在胰岛素的合成、运输、加工和分泌过程中，均需要消耗能量，这些能量是由线粒体的有氧呼吸提供的。细胞的各个部分并不是彼此孤立的，而是互相联系、协调一致的，一个细胞就是一个有机的统一整体。此题是细胞整体性的典型例子，通过此题的学习来加深对细胞整体性的理解。答案 C
4．D 5． B
6． 解析：可以互相转化的膜是：内质网膜、高尔基体膜和细胞膜，而它们互相转变的方式是不同的。内质网膜和细胞膜在结构上是相连的，所以他们之间的转变是直接转变，没有任何中间过渡形式。内质网膜和高尔基体膜之间由于不直接相连，需要由一种中间形式——小泡来完成转变，而形成小泡需要经过“出芽”。同样，高尔基体膜和细胞膜之间，也不直接相连，也需要以“出芽”的形式形成小泡才能完成膜之间的转变。 答案：B 7． C 8．D　 9．C　 10．B　
11.. 解析：从上述发现的事实可以看出，蚕丝产量与粗面内质网的含量有一定的对应关系，产量越高其粗面内质网也越发达。粗面内质网上附着有核糖体，粗面内质网愈发达，附在上面的核糖体数量也愈多，蚕丝蛋白合成量就愈多，所以产生的蚕丝就多。上述事实充分说明：粗面内质网与分泌蛋白的形成有关。答案：特别发达 粗面内质网与分泌蛋白的形成有关
12. 解析：线粒体是细胞的“动力工厂”，细胞生命活动所需的能量 ，大约有95%来自线粒体。因此，哪里生命活动旺盛，耗能多，则线粒体的数量必然多。心脏肌肉收缩剧烈持久，耗能多，所以线粒体数量多。冬季气温低，冬眠动物的骨骼肌活动减弱，主要靠内脏（如肝脏）代谢供能，因此，冬眠状态下的动物肝脏细胞中线粒体数目多。平滑肌收缩缓慢，耗能少，线粒体数目也减少。由此可见，线粒体的多少与该细胞代谢的强弱和需能多少有关。 答案：⑴ 心肌不停地收缩，运动量大，所需能量多 ⑵ 冬眠状态下肝脏代谢旺盛，耗能多 ⑶ 代谢强弱和耗能多少
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