第2节 细胞器之间的分工合作
学习目标
1.分别说出八种细胞器的结构和功能。
2.说出各种细胞器之间的分工合作。
情景导入
C919于2008年11月立项,是国产中程干线客机,于2017年5月5日成功首飞。C919的成功首飞在技术、经济、军事等方面具有很大积极意义。
探究一、主要细胞器的结构和功能
1.细胞质的组成:?
?
。?
分离细胞器的方法: 。?
2.细胞器之间的分工
(1)线粒体和叶绿体的比较
项目
线粒体
叶绿体
结构模式图
增大膜面积方式
生理功能
酶的种类和分布
相同点
(2)其他细胞器的功能分析
细胞器
功能
内质网
高尔基体
溶酶体
液泡
核糖体
中心体
重点突破
(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA,能独立地进行基因表达合成部分蛋白质,但其绝大多数蛋白质由核基因编码,在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内。因此二者被称为半自主性细胞器。
(2)内质网有两类:粗面内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关;光面内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
(3)动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化中的“枢纽”。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。
(4)液泡中的色素是花青素,与花和果实的颜色有关;叶绿体中的色素是叶绿素等,与光合作用有关。
(5)溶酶体起源于高尔基体。
3.细胞器的不同分类
(1)按“膜”划分
(2)按成分划分
(3)按功能划分
4.常考的一些特殊细胞
(1)哺乳动物成熟的红细胞——?
。?
(2)蛔虫的体细胞——?
。?
(3)根尖分生区细胞——?
。?
(4)植物表皮细胞——?
。?
(5)具有分裂能力的细胞(包括癌细胞)——?
。?
(6)分泌腺细胞——?
。?
(7)原核细胞——?
。?
(8)成熟植物细胞——?
。?
探究二、细胞器之间的协调配合
基础回顾
各种生物膜之间的联系
(1)分泌蛋白的合成和运输过程:
(2)在成分上的联系:
(3)在结构上的联系:
(4)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例)
探究三、细胞的生物膜系统
基础回顾
(1)组成:
(2)功能
重点突破
1.分泌蛋白合成和运输的实验分析
(1)研究手段—— 。?
在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,检测放射性依次出现的部位。
(2)实验结果
2.分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化曲线图
探究四、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
基础回顾
1.实验原理
2.实验步骤
观察叶绿体
重点突破
1.叶绿体的形态与分布与叶绿体的功能有什么关系?
2.植物细胞的细胞质处于不断流动状态,这对细胞完成生命活动有什么意义?
参考答案
课堂探究
探究一
1.细胞质包括细胞质基质和细胞器,前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件,影响细胞的形态、分裂、运动及细胞器的转运等 差速离心法
2.(1)
项目
线粒体
叶绿体
结构模式图
增大膜面积方式
内膜向内腔折叠形成嵴
由囊状结构的薄膜堆叠形成基粒
生理功能
有氧呼吸的主要场所,完成有氧呼吸的第二、三阶段
光合作用的场所,完成光合作用的全过程
酶的种类和分布
与有氧呼吸有关的酶主要分布于内膜和基质中
与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中
相同点
①均具有双层膜;②都含有少量DNA,是半自主性细胞器;③都能产生ATP,与能量转换有关
(2)
细胞器
功能
内质网
蛋白质合成和加工、脂质合成的“车间”
高尔基体
蛋白质加工、分类和包装的“车间”及“发送站”
溶酶体
“消化车间”“酶仓库”,分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
液泡
调节植物细胞内的环境,使细胞保持坚挺
核糖体
蛋白质的合成场所
中心体
与细胞的有丝分裂有关
3.
(1)按“膜”
划分
(2)按成
分划分
(3)按功
能划分
4.(1)没有细胞核和各种细胞器
(2)没有线粒体,只能进行无氧呼吸
(3)没有叶绿体、大液泡
(4)无叶绿体
(5)核糖体的数量较多
(6)高尔基体的数量较多
(7)只有核糖体一种细胞器
(8)有大液泡
探究二
基础回顾
(1)(课本P52)分泌蛋白首先在游离的核糖体中开始多肽链的合成,当合成一段肽链后,这段肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成。从合成到分泌到细胞外经过了游离核糖体、粗面内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜。
(2)①相似性:各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。
②差异性:每种成分所占的比例不同,功能越复杂的生物膜,其蛋白质的种类和数量就越多。
(3)①各种生物膜在结构上大致相同,都是由磷脂双分子层构成基本支架,蛋白质分子分布其中,都具有一定的流动性。
②在结构上具有一定的连续性,图示如下:
(4)①过程
②图解
分泌蛋白依次经过课本图中①②③④⑤⑥⑦,依次表示核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜、细胞外,线粒体为该过程提供能量。
探究三
基础回顾
(1)细胞膜、细胞器膜和核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
(2)
②其他膜—
重点突破
1.(1)放射性同位素标记法
(2)放射性最先出现在附着在内质网上的核糖体中,然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。
2.分泌蛋白加工和运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大。
探究四
基础回顾
1.叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形,不需要染色,制片后直接观察。
重点突破
1.叶绿体基质里面分布着由囊状结构堆叠的基粒,可使其分布更多与光合作用有关的色素。在感光部位,叶绿体比感光少的部位分布的更多,是因为它能在细胞基质中游动,这样能加强光合作用。
2.随着细胞质的不断旋转流动,叶绿体、线粒体等细胞器和无机盐、蛋白质、各种没等物质遍布整个的细胞,有利于细胞进行新陈代谢等各种生命活动。第2节 细胞器之间的分工合作
学习目标
1.分别说出八种细胞器的结构和功能。
2.说出各种细胞器之间的分工合作。
课堂探究
情景导入:
我国研制的C919飞机,需要若干部门的分工与合作,从而引出细胞作为生命活动的基本单位,其内部就像一个繁忙的工厂,需要一些结构来分工合作,完成生命活动。
探究一、细胞器之间的分工
【自主学习】
1.细胞质包括 和 两部分,细胞质基质呈 状态。研究细胞内各种细胞器的 和 ,需要将这些细胞器分离出来。常用的方法是 。?
2.真核细胞中有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的 ,是由 组成的网架结构,与 、 、 以及 、 、 等生命活动密切相关。?
3.细胞器的结构与功能
名称
分布
形态
结构
成分
功能
线粒体
普遍存在于动植物细胞
大多数呈 ?
外膜、内膜(双层膜结构)、嵴、基质
蛋白质、磷脂、有氧呼吸酶、少量 和RNA?
,“动力车间”?
叶绿体
主要存在于 和幼茎皮层细胞内?
?
外膜、内膜(双层膜结构)、基粒(由许多类囊体重叠形成)
蛋白质、磷脂、光合作用的酶、色素、少量 和RNA?
,“养料制造车间”“能量转换站”?
内质网
绝大多数动植物细胞
内质网是由 连接而成的网状结构?
(单层膜结构)
?
增大了细胞内膜面积,与蛋白质、脂质、糖类合成有关;蛋白质等运输通道;“有机物的合成加工车间”
高尔基体
普遍存在于动植物细胞
囊状
(单层膜结构)
?
动物细胞:与 的形成有关,表现在对蛋白质的加工和转运?植物细胞:与 的形成有关?“蛋白质的加工车间”和“发送站”
续表
名称
分布
形态
结构
成分
功能
核糖体
普遍存在于细胞
电镜下呈 ?
游离于细胞质,附着在 上(无膜结构)?
蛋白质、rRNA
合成 的场所,“生产蛋白质的机器”?
中心体
细胞、 细胞?
/
两个 及其周围物质构成(无膜结构)?
/
动物细胞的中心体与 有关?
液泡
细胞?
泡状
、 ?(单层膜)
水、蛋白质、磷脂、有机酸、生物碱、糖类、无机盐、 等?
调节细胞的内环境,使细胞保持一定 ,保持 状态?
溶酶体
动物细胞、植物细胞
囊状
囊状(单层膜)
/
“酶仓库”和“消化车间”
【合作探究】
1.要研究各种细胞器的组成成分和功能,需要将这些细胞器分离出来,用什么方法呢?
2.飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多;运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多;在体外培养细胞时,新生细胞比衰老或病变细胞的线粒体多。为什么?
3.植物细胞特有的细胞器: ;?
动物细胞特有的细胞器: ;?
动、植物细胞都有的细胞器: ;?
具有双膜的细胞器: ;?
具有单膜的细胞器: ;?
不具有膜的细胞器: ;?
含有遗传物质的细胞器: 。?
含有色素的细胞器: ;?
与能量有关的细胞器: 。?
探究二、细胞器之间的协调配合
【自主学习】
1.研究方法: 。?
2.分泌蛋白首先在 以 为原料开始合成多肽链,当合成一段肽链后,这段肽链会与核糖体一起转移到 上继续合成,肽链边合成边进入 进行加工折叠,形成有一定空间结构的蛋白质。内质网可以鼓出由膜形成的 ,包裹着要运输的 ,离开内质网,到达 ,与高尔基体膜融合,囊泡膜成为高尔基体膜的一部分,高尔基体还能对蛋白质做进一步的 ,然后由高尔基体膜形成高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜,与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中,需要消耗能量。这些能量主要来自 。?
【合作探究】
1.分泌蛋白是在哪里合成的?分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,经过了哪些细胞器或细胞结构?尝试描述分泌蛋白的合成和运输过程。
2.分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗?能量由哪里提供?
探究三、细胞的生物膜系统
【自主学习】
1.在细胞中, 和 、 等结构,共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的 和 很相似,在 和 上紧密联系,进一步体现细胞内各种结构之间的协调配合。?
2.生物膜系统在细胞的生命活动中有极为重要的作用。首先, 不仅使细胞具有一个相对稳定的 ,同时在细胞与外部环境进行 、 和 的过程中起着决定性作用。第二,许多重要的化学反应都在生物膜上进行,这些化学反应需要 的参与,广阔的膜面积为多种 提供了附着位点。第三,细胞内的 把各种细胞器分隔开,使细胞内能够同时进行多种 ,而不会互相干扰,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。?
【合作探究】
1.内质网膜与细胞膜、核膜结构上有什么关系?
探究四、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动的实验
【自主学习】
观察叶绿体实验所用的材料,要选择叶绿体体积较 且细胞内叶绿体数目较 的材料,如 。在显微镜下,观察黑藻叶片的临时装片。?
【合作探究】
1.叶绿体的形态与分布与叶绿体的功能有什么关系?
2.植物细胞的细胞质处于不断流动状态,这对细胞完成生命活动有什么意义?
核心素养专练
1.在细胞的结构中,被称为“蛋白质合成和加工车间”和“生产蛋白质的机器”的细胞器分别是( )
A.核糖体、核糖体
B.内质网、内质网
C.内质网、核糖体
D.高尔基体、核糖体
2.下列各项中,植物细胞有而动物细胞没有的细胞器是( )
A.中心体、叶绿体
B.叶绿体、液泡
C.叶绿体、液泡、中心体
D.中心体、细胞壁、线粒体
3.下列细胞中,含线粒体最多的是( )
A.心肌细胞
B.哺乳动物成熟的红细胞
C.皮下脂肪组织细胞
D.口腔上皮细胞
4.下列关于溶酶体的叙述,错误的是( )
A.是细胞的消化车间,内部含有多种水解酶
B.能分解衰老、损伤的细胞器
C.被溶酶体分解后的产物都排出细胞外
D.能吞噬并杀死侵入细胞的病菌
5.下列不含有脂质的结构是( )
A.叶绿体
B.细胞膜
C.线粒体
D.中心体
6.下列有关线粒体和叶绿体的叙述,错误的是( )
①飞翔鸟类的胸肌细胞中,线粒体数量比不飞翔鸟类的多 ②细胞生命活动所需能量全部由线粒体提供 ③新生细胞含线粒体多于衰老细胞 ④植物细胞都能进行光合作用 ⑤组成绿叶的细胞都能进行光合作用,故光合作用是叶的主要功能 ⑥硅肺是由于线粒体不正常造成的
A.①②⑤
B.②④⑤⑥
C.②③④
D.①③④⑥
7.有关细胞各部分结构与功能的叙述,不正确的是( )
A.细胞质基质能为细胞代谢提供水、无机盐、脂质、核苷酸、氨基酸等物质
B.在核糖体上合成的肽链在内质网中经过加工后能形成一定的空间结构
C.在低等植物细胞中,中心体与其细胞有丝分裂有关
D.人体不同组织细胞内各种细胞器的数量相差不大
8.把鼠肝细胞磨碎,经高速离心后可分为四个层次,分析发现第三个层次含有较多的呼吸酶,据此可以推断该层分布的一种细胞器是( )
A.线粒体
B.叶绿体
C.内质网
D.高尔基体
9.下列物质中,可在核糖体中合成的是( )
①抗体 ②酶 ③性激素 ④胰岛素 ⑤载体 ⑥维生素D
A.①②③⑤
B.①②④⑤
C.①③④⑥
D.②③④⑤
10.右图中①~④表示某细胞的部分细胞器。下列有关叙述正确的是
( )
A.结构①是细胞生命活动所需能量的主要来源
B.结构①~④中都含有大量磷脂
C.此细胞不可能是植物细胞,只能是动物细胞
D.该图一定是高倍光学显微镜下看到的结构
11.(不定项选择题)右图是某细胞在进行某生命活动前后几种生物膜面积的变化图,细胞在此过程中最可能合成的是( )
A.唾液淀粉酶
B.胃蛋白酶
C.分泌蛋白
D.维生素D
12.(不定项选择题)下列有关生物膜的叙述,不正确的是( )
A.各种生物膜的化学组成和结构相似
B.生物膜是对生物体内所有膜结构的统称
C.膜的组成成分可以从核糖体转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜
D.生物膜把各种细胞器分隔开,保证细胞生命活动高效、有序地进行
13.(不定项选择题)为了研究豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成和分泌,研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后,测得与蛋白质合成和分泌相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲,有关的生物膜面积变化如图乙,图丙为豚鼠胰腺腺泡细胞结构图,下列有关说法不正确的是(图④为高尔基体,⑥为内质网,⑦为核糖体)( )
A.图甲中c曲线所指的细胞结构是高尔基体
B.图丙中首先可观察到3H标记的细胞器是⑥
C.图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网,培养17
min后,细胞膜上能观察到3H标记
D.能在图丙中④上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成,丁图中的d若为叶绿体,则m、n一定是外膜内膜
14.请据图回答下列问题。
(1)图A属于 (填“植物”或“动物”)细胞,其主要依据是 。?
(2)图A中③的功能是对来自[ ] 的蛋白质进行 、 和 。?
(3)图A中⑥所指的是 ,它是细胞合成 的场所。?
(4)图B中⑤是 ,它是细胞进行 的主要场所。?
(5)图B中有三种细胞器未标上编号,请你用⑥、⑦、⑧分别给予标上,并写上它们的名称:[⑥] ,[⑦] ,[⑧] 。?
15.在适当条件下,研碎绿色植物的叶肉细胞,收入离心管中离心,根据下图所示P1、P2、P3、P4所含的成分回答下列问题:
(1)DNA含量最多的是 。?
(2)合成蛋白质的结构存在于 中。?
(3)给P2光照有氧生成,说明P2主要是 。?
(4)能彻底分解葡萄糖,并释放能量的是 。?
参考答案
课堂探究
探究一
1.细胞器 细胞质基质 溶胶 形态 结构 差速离心法
2.细胞骨架 蛋白质纤维 细胞运动 分裂 分化 物质运输 能量转换 信息传递
3.
名称
分布
形态
结构
成分
功能
线粒体
普遍存在于动植物细胞中
大多数呈椭球形
外膜、内膜(双层膜结构)、嵴、基粒、基质
蛋白质、磷脂、有氧呼吸酶,少量DNA和RNA
有氧呼吸的主要场所,“动力车间”
叶绿体
主要存在于叶肉细胞和幼茎皮层细胞内
球形、椭球形
外膜、内膜(双层膜结构)、基粒(由许多类囊体重叠形成)
蛋白质、磷脂、光合作用的酶、色素、少量DNA和RNA
光合作用的场所,“养料制造车间”、“能量转换站”
内质网
绝大多数动植物细胞中
内质网是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接而成的网状结构
(单层膜结构)
蛋白质、磷脂等
增大了细胞内的膜面积,与蛋白质、脂质、糖类的合成有关;蛋白质等的运输通道;“有机物的合成加工车间”
高尔基体
普遍存在于动植物细胞中
囊状
(单层膜结构)
蛋白质、磷脂等
动物细胞:与分泌物的形成有关,表现在对蛋白质的加工和转运植物细胞:与植物细胞壁的合成有关蛋白质的“加工车间”和“发送站”
续表
名称
分布
形态
结构
成分
功能
核糖体
普遍存在于动植物细胞中
电镜下呈椭球形粒状小体
游离于细胞质,附着在内质网、核外膜上(无膜结构)
蛋白质、rRNA
合成蛋白质的场所,“生产蛋白质的机器”
中心体
动物细胞,低等植物细胞
/
两个互相垂直的中心粒以及周围物质构成(无膜结构)
/
动物细胞的中心体与有丝分裂有关
液泡
植物细胞
泡状
液泡膜、细胞液(单层膜)
水、蛋白质、磷脂、有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素等
调节细胞的内环境,使细胞保持一定的渗透压,保持膨胀状态
溶酶体
植物细胞、动物细胞
囊状
囊状(单层膜)
“酶仓库”和“消化车间”
【合作探究】
1.差速离心法(采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法)。
2.运动量大,消耗的能量多,所需线粒体就多;新生细胞生命活动旺盛,如合成蛋白质等,所以线粒体多于衰老细胞。这都是结构与功能相适应的结果。
3.叶绿体、液泡 中心体 核糖体、高尔基体、内质网、线粒体、溶酶体 叶绿体、线粒体 高尔基体、内质网、溶酶体、液泡 中心体、核糖体 叶绿体、线粒体 液泡、叶绿体 线粒体、叶绿体
探究二
【自主学习】
1.同位素标记法
2.游离的核糖体 氨基酸 内质网 内质网 囊泡 蛋白质 高尔基体 修饰加工 线粒体
【合作探究】
1.分泌蛋白首先在游离的核糖体中开始多肽链的合成,当合成一段肽链后,这段肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成。
从合成到分泌到细胞外经过了游离核糖体、粗面内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜。 略
2.需要。能量主要来自线粒体。
探究三
【自主学习】
1.细胞器膜 细胞膜 核膜 成分 结构 结构 功能
2.细胞膜 内部环境 物质运输 能量转化 信息传递 酶 酶 生物膜 化学反应
【合作探究】
内质网膜、细胞膜和核膜都属于生物膜系统的一部分,它们的组成成分和结构很相似,在结构和功能上紧密联系,体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。
探究四
【自主学习】
大 多 黑藻
【合作探究】
1.叶绿体基质里面分布着累叠的基粒,可使其分布更多与光合作用有关的色素。在感光部位,叶绿体比感光少的部位分布的更多,是因为它能在细胞基质中游动,这样能加强光合作用。
2.随着细胞质的不断旋转流动,叶绿体、线粒体等细胞器和无机盐、蛋白质、各种酶等物质遍布整个的细胞,有利于细胞进行新陈代谢等各种生命活动。
核心素养专练
1.C 2.B 3.A 4.C 5.D 6.B 7.D 8.A 9.B 10.A 11.ABC 12.BC 13.BCD
14.(1)动物 无细胞壁和液泡,有中心体 (2)[9]内质网 加工 分类 包装 (3)核糖体 蛋白质 (4)线粒体 有氧呼吸 (5)叶绿体 内质网 液泡 标号略
15.(1)P1 (2)S1、S2、S3、P4 (3)叶绿体 (4)S1、S2
