1、成才之路 生物路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修1细胞的基本结构 第 三 章 1.1.1 集合的概念第2节 细胞器系统内的分工合作1.1.1 集合的概念第 三 章 学习目标定位 2课前自主探究 3教材问题释疑 4课堂合作探究 5思维创新升华 6方法技巧探究 7课堂知识构建 8课 时 作 业 9本节主攻要点 1本节主攻要点 1具有双层膜结构的细胞器，是线粒体和叶绿体；具有单层膜结构的细胞器是内质网、高尔基体、液泡和溶酶体；核糖体和中心体没有膜结构。2线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。3叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，是“养料制造车间”和“能量转换站”。4内质网
2、是蛋白质的加工及脂质合成的“车间”。5高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。6核糖体是蛋白质的合成场所，中心体与动物和某些低等植物细胞有丝分裂有关。7溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死病菌和病毒。8分泌蛋白是在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质，如消化酶、抗体和蛋白质类激素。9与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。10细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统。11通过膜泡相互转化的生物膜有内质网膜、高尔基体膜和细胞膜。12直接相连的生物膜有内质网膜与核膜及内质网膜与细胞膜。13生物膜系统在物质运输、能量转换、信息传递及酶的附
3、着和使细胞内部区域化方面有重要作用。学习目标定位 目标导航：1理解分离各种细胞器的科学方法。2掌握各种细胞器的形态、分布、结构和功能。(重、难点)3学会观察叶绿体和线粒体的方法。4掌握细胞器之间的协调配合。(重点)5知道生物膜系统的组成和功能。(重、难点)6讨论细胞中结构与功能的统一性、部分与整体的统一性。情境导入：科学家几十年来一直在不断试验，试图一块一块地拼凑出完整的生物细胞。近年来，科学家已经人工合成出了细胞的多种关键构件，比如染色体和核糖体。现在，他们又利用人造电子芯片创造出了第一个人造细胞“器官”，它能够有效发挥人体细胞器高尔基体的作用。他们还计划研制人造的内质网，甚至想将人造高尔基
4、体和人造内质网整合起来，以期有一天能够在实验室里创造出更加复杂的人造生命系统。细胞中有哪些细胞器？它们各有什么作用？课前自主探究 一、细胞器之间的分工 1分离细胞器的方法 _。2各种细胞器的功能(1)双层膜结构：差速离心法线粒体动、植物有氧呼吸动力车间叶绿体植物光合作用养料制造车间能量转换站内质网动、植物蛋白质脂质高尔基体动、植物内质网加工、分类和包装发送站溶酶体动、植物水解酶衰老、损伤的细胞器病毒或病菌液泡植物细胞液植物细胞内的环境坚挺(3)无膜结构：中心体动物和某些低等植物细胞互相垂直中心粒有丝分裂核糖体动、植物内质网细胞质蛋白质 二、细胞质 1组成 由_和_组成。2细胞质基质(1)存在状
5、态：_状态。(2)成分：含有_、无机盐、脂质、糖类、_、核苷酸和_等。(3)功能：是多种_进行的场所。细胞器细胞质基质胶质水氨基酸多种酶化学反应 三、用高倍镜观察叶绿体和线粒体观察对象叶绿体线粒体选取材料_的叶_细胞染色不需染色用_染成_色分布叶肉细胞普遍存在于动、植物细胞中形态_、圆球状、线形、_等新鲜的藓类人的口腔上皮健那绿染液蓝绿扁平的椭球形或球形短棒状哑铃形 四、细胞器之间的协调配合 1分泌蛋白的含义(1)合成场所：_。(2)作用场所：_。2分泌蛋白的合成与运输(1)合成：附着在内质网上的_。细胞内细胞外或其他细胞核糖体(2)运输途径：肽链内质网高尔基体细胞膜线粒体 五、细胞的生物膜系
6、统 1写出生物膜系统的组成 _等。2生物膜的特点(1)生物膜的_很相似。(2)在_上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协凋配合。细胞器膜、核膜、细胞膜组成成分和结构结构和功能 3生物膜系统在功能上的联系和作用(1)判断正误：细胞膜的主要功能是与外部环境进行物质运输和信息传递。()(2)将结构与功能连接起来：广阔的膜面积 a保证生命活动高效、有序进行 把细胞器分开b有利于化学反应进行 1一个细胞就是一个大工厂，每个细胞器就是工厂里的“车间”，“车间”借助膜结构相互分隔开来，所有的“车间”都有膜结构吗？2(1)用同位素标记法研究分泌蛋白的合成与运输过程，除了用3H标记亮氨酸外，还可用哪些同
7、位素标记氨基酸？(2)分泌蛋白的形成过程中，经过了哪些膜结构？3在生物膜系统中哪几种生物膜之间存在直接联系？4植物叶肉细胞中也含有线粒体，它们能否作为观察线粒体的材料？为什么？提示：1.不是，中心体、核糖体无膜结构。2还可用14C、18O、15N等元素标记氨基酸。内质网、高尔基体、细胞膜。3内质网膜内连核膜，外连细胞膜。4不可以，植物叶肉细胞中含有叶绿体，会对染色后的线粒体形成颜色干扰，而无法观察。教材问题释疑(一)问题探讨 1提示：一件产品是由多个零部件组成的，不同车间生产不同的零部件之后，要有组装车间完成装配工作，质量检测部门负责检查产品的质量。同时要有部门提供原材料，有部门提供设计图，还
8、要有部门负责动力供应等等。部门齐全，配合协调，才能生产出优质产品。2提示：例如蛋白质的合成。细胞核是遗传信息库，蛋白质的合成要在遗传信息的指导下进行，核糖体是合成蛋白质的场所，同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作用。这说明细胞的生命活动也是需要多个“部门”和“车间”协调配合完成的。(二)资料分析 1分泌蛋白是在内质网上的核糖体中合成的。2提示：分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等结构。分泌蛋白是在内质网上的核糖体内初步合成，在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体做进一步加工，再由囊泡运输到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。3提示：需
9、要，如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要能量。这些能量是由线粒体进行有氧呼吸提供的。(三)旁栏思考题 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能够提供细胞生命活动需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要大量能量，所以飞翔鸟类的胸肌细胞中、运动员的肌细胞中线粒体多。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛，所以线粒体多。课堂合作探究 一、细胞器的分类细胞器的结构与功能 1按分布分类(1)动物和高等植物细胞共有的细胞器：。(2)与动物细胞相比，高等植物细胞特有的细胞器：。(3)与高等植物细胞相比，动物细胞特有的细胞器：。(4)动物细胞和低等植物细胞共有的细胞器：。2按功能分类(1)参与能
10、量代谢的细胞器：。(2)与蛋白质合成、加工相关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体。3按膜层数分类(1)不含膜结构的细胞器：。(2)含有单层膜的细胞器：。(3)含有双层膜的细胞器：。4按成分分类(1)含有DNA的细胞器：。(2)含有色素的细胞器：。二、叶绿体与线粒体的比较叶绿体线粒体结构特点膜外膜使叶绿体或线粒体与周围的细胞质基质分开内膜是一层光滑的膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜面积，附有多种与有氧呼吸有关的酶基质在基粒和基粒之间充满基质，含有与光合作用有关的酶在嵴的周围充满着液态的基质，含有与有氧呼吸有关的酶都含有少量的RNA和DNA功能是光合作用的场所是
11、细胞有氧呼吸的主要场所分布便于接受光照的细胞中数量较多代谢旺盛的细胞中数量较多 知识贴士 由细胞器判断生物类型的误区 低等植物(如衣藻等)既含有叶绿体，也含有中心体，所以它们的细胞器的种类最全，故不能认为含有中心体的一定是动物细胞。原核生物和真核生物共有的细胞器是核糖体，所以不能认为含有细胞器的就是真核细胞。下列对应关系错误的是()A线粒体有氧呼吸的主要场所，“动力工厂”B溶酶体“消化车间”，含多种水解酶 C核糖体加工蛋白质及脂质的“车间”D中心体与动物细胞有丝分裂有关 解析 线粒体是有氧呼吸的主要场所，为生物体的生命活动提供能量；溶酶体中含有多种水解酶，可以清除衰老、损伤的细胞器；核糖体是合
12、成蛋白质的场所，内质网是加工蛋白质以及脂质合成的“车间”；中心体与动物细胞有丝分裂有关。答案 C 下列关于细胞的结构与功能的说法，正确的是()A含有DNA的细胞器有细胞核和线粒体 B所有细胞的能量代谢都离不开线粒体和叶绿体 C根尖细胞中具有双层膜的细胞器是线粒体和叶绿体 D有叶绿体的细胞一定也有线粒体 答案 D 解析 含有DNA的细胞器有叶绿体和线粒体，而细胞核不属于细胞器；并非所有的生物都具有叶绿体，如动物细胞和根尖细胞等；根尖细胞不具有叶绿体；只要有叶绿体，说明为植物细胞，所以一定有线粒体。1实验材料的选取用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体实验观察叶绿体观察线粒体选材藓类叶片菠菜稍带叶肉的下表
13、皮人口腔上皮细胞原因叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片细胞排列疏松，易撕取含叶绿体数目少，且个体大没有颜色，便于观察易取材 2.实验流程图示(1)观察叶绿体 3实验注意事项(1)制作观察叶绿体的临时装片时要随时保持有水状态，以免影响细胞活性。(2)取人口腔上皮细胞时，要先漱净口腔，防止杂质对观察物像的干扰。(3)健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，需要溶解于生理盐水中，保证染色后不影响细胞的正常形态。知识贴士(1)动、植物细胞需用不同的溶液保持细胞活性，不要误认为都用生理盐水，而是植物细胞用清水，动物细胞用生理盐水。(2)使用高倍镜观察线粒体和叶绿体时，不能用高倍镜
14、直接观察，应先用低倍镜找到目标，然后换用高倍镜进行观察。下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法不正确的是()A健那绿染液是一种活细胞染料，几乎不损伤细胞 B高倍显微镜下，可看到绿色、扁平的椭球形或球形的叶绿体 C健那绿染液可将细胞质染成蓝绿色 D藓类叶片可直接制成装片用于观察叶绿体 解析 选项A，健那绿染液是一种对细胞几乎没有损害的染液，可在保持细胞活性的情况下进行染色；选项B，高倍显微镜下，叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形；选项C，健那绿染液可将线粒体染成蓝绿色；选项D，藓类叶片是由一层或两层细胞构成的，所以可以直接制成装片观察叶绿体。答案 C 春天，用显微镜观察植物地下根毛细
15、胞，下列结构中不能观察到的是()A液泡和中心体 B高尔基体和核糖体 C叶绿体和中心体D液泡和内质网 答案 C 解析 植物细胞没有中心体，又由于是地下根毛细胞，故也没有叶绿体。1分泌蛋白的合成及分泌过程细胞器之间的协调配合 2过程分析(1)与该过程有关的细胞器：参与的四种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。经过的三种细胞器：核糖体，内质网、高尔基体。(2)细胞器之间的合作：上述过程中各种细胞器的功能是各不相同的，但完成某一项生命活动，并不是只靠一种细胞器，而是依靠各种细胞器之间的密切合作、协调配合才能完成。知识贴士 分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成，而胞内蛋白则由游离的核糖体合成。内质
16、网和高尔基体均可形成囊泡，囊泡是膜之间的过渡形式，是证明在一个细胞中的膜组分从一个具膜细胞器转移融合到另一个具膜细胞器的最明显的例子。蛋白质从内质网高尔基体细胞外这个过程是以囊泡的形式运输的，故此过程没有穿膜，即穿过0层生物膜。如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法中错误的是()A分别是内质网、高尔基体和线粒体 B该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系 Ca表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程 D图解中的过程在原核细胞中也可以进行 解析 选项A、C，由分泌蛋白形成的过程分析，核糖体将氨基酸经脱水缩合后形成肽链，在内质网上进
17、行加工，形成囊泡后运输到高尔基体，经加工后形成包裹着蛋白质的囊泡，运输到细胞膜处，与细胞膜融合后将蛋白质分泌到细胞外，在整个过程中由线粒体提供能量。选项B，图中是由核糖体、内质网、高尔基体、线粒体相互配合共同完成的，说明了细胞器之间在功能上的密切合作。选项D，图解中的过程在原核细胞中是无法进行的，因为原核细胞中没有除核糖体之外的细胞器。答案 D 牛奶中含有乳球蛋白和酪蛋白等物质，在奶牛的乳腺细胞中，与上述物质的合成和分泌有密切关系的细胞结构是()A核糖体、线粒体、中心体、染色体 B线粒体、内质网、高尔基体、核膜 C核糖体、线粒体、质体、高尔基体 D核糖体、线粒体、内质网、高尔基体 答案 D 解
18、析 乳球蛋白和酪蛋白合成的场所是核糖体，蛋白质合成后，再经内质网这一大分子物质的运输通道，送至高尔基体加工形成分泌物储存到囊泡中，在一系列合成、运输、加工过程中，需要线粒体供给能量(ATP)。1组成 它们的主要组成成分是相同的，都含有蛋白质、脂质。2结构上的联系 内质网膜直接与核膜和细胞膜连接，内质网、高尔基体、细胞膜之间还可以通过囊泡进行膜的交换，所以细胞膜的成分更新是与高尔基体密不可分的。细胞的生物膜系统 3各种生物膜在功能上的联系 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，又有效地协同工作，保证细胞生命活动的正常进行。知识贴士(1)生物膜系统是细胞中各种膜结构的统称，
19、而不是生物体内各种膜结构的总称。(2)生物膜系统是真核生物独有的，原核生物中只有细胞膜这一种生物膜，不存在生物膜系统。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部环境 B细胞内许多重要的化学反应都是在生物膜上进行的 C生物膜把细胞器分隔开，保证细胞生命活动高效、有序地进行 D生物膜系统的生物膜是指具有膜结构的细胞器 解析 细胞膜是细胞的边界，可以将细胞与外界分开，使细胞具有相对稳定的内部环境；内质网、线粒体、高尔基体等膜结构上可以进行多种化学反应；各种膜结构可以将线粒体、叶绿体等细胞器分隔开，使化学反应互不干扰而有序地进行；生物膜系统的生物膜是指细胞膜、核膜和各种细
20、胞器膜。答案 D 细胞内生物膜在结构上具有一定的连续性，在功能上紧密联系，下列说法错误的是()A内质网可以通过“出芽”形成囊泡与高尔基体膜融合 B细胞质中囊泡与核糖体膜融合 C广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点 D高尔基体膜突出形成囊泡，囊泡离开高尔基体膜后与细胞膜融合 答案 B 解析 选项A，在分泌蛋白的形成过程中，内质网以“出芽”的方式形成囊泡，并与高尔基体膜融合；选项B、D，细胞质中的囊泡可以与高尔基体膜融合，也可以与细胞膜融合，而核糖体不具有膜结构，所以囊泡不会与核糖体融合；选项C，广阔的膜面积为酶提供了附着位点，如线粒体的内膜上分布着与有氧呼吸有关的酶。思维创新升华分泌蛋白合成过程相
21、关的图形分析 研究分泌蛋白形成过程的方法是同位素标记法。若用图甲表示放射性物质在不同时间内不同细胞器上的放射性强度，则a、b、c分别代表的是核糖体、内质网、高尔基体。内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间通过囊泡相互转化，在结构上保持了一定的连续性。若用图乙中的膜面积变化表示不同细胞结构的膜面积随时间的变化，则d、e、f分别代表内质网膜、细胞膜和高尔基体膜。生物膜结构和功能的研究，不仅有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律，如细胞与周围环境的物质交换，蛋白质、糖和脂质的合成和运输等，而且在工农业生产和医学实践中也有重要用途。(1)在工业方面：生物膜的各种功能正在成为人工模拟对象，借助于生物的选择透过性
22、功能，设计出具有这一功能的膜结构，可以对各种水进行过滤、分离，从而对水质进行纯化处理。研究生物膜的意义(2)在农业方面：通过生物膜的改变来找寻改善农作物品质的途径，例如：生物膜上的蛋白质如果都能转变成防冻蛋白质，就有望培育出抗寒新品种。(3)医学方面：用人工合成的膜材料来代替人体病变器官，从而达到治疗的目的。例如当肾功能障碍时，可研制一种人工合成的膜材料血液透析膜，当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜可将病人血液中的代谢废物透析掉，然后让干净的血液返回病人体内。人工肾的透析原理(如图1)和患者的连接方式(如图2)如下：图1 人工肾的透析原理图2 患者与人工肾的连接方式示意图方法技巧探究 案例
23、在低温条件下，将叶片置于研钵中，加入某种溶液研磨后，用差速离心技术进行分离。第一次分离成沉淀P1(含细胞核和细胞壁碎片)和上清液S1；随后又将S1分离成沉淀P2(含叶绿体)和上清液S2；第三次离心将S2分离成沉淀P3(含线粒体)和上清液S3；最后一次将S3分离成沉淀P4(含核糖体)和上清液S4。现请回答下列问题。(填入相应的字母符号，如S1S4、P1P4，特别要求除外)如图：探究点1 实验结果的分析细胞器的结构和生理功能(1)细胞的DNA主要存在于_部分。(2)与光合作用有关的酶存在于_部分。(3)若要研究合成蛋白质的细胞器，最好选取_部分。(4)与细胞呼吸有关的酶存在于_，其中S4相当于(填
24、结构名称)_。标准答案(1)P1(2)S1、P2(3)P4(4)S1、S2、P3 细胞质基质 方法警示 1.得分要点：(2)答案唯一，必须是“S1、P2”，二者缺一不可。(3)答案唯一，“P4”。(4)第一个空答案必须是“S1、S2、P3”。2错因案例：(2)答为“P2”。(3)答为“S1、S2、S3、P4”。(4)第一个空答为“P3”。(错因：只思考到了“是”相应结构的部分，而忘记了在分离出相应结构之前“含有”相应结构的部分)技法提炼(1)明确各字母表示的具体含义：只靠图示的说明，不能完全理解和掌握每一部分的含义，所以应该先用一个分层明确的图示来表示一个：细胞 P1细胞核和细胞壁碎片S1P2
25、叶绿体S2P3线粒体S3P4核糖体S4图示中P是相对明确的成分，而S则是除去它前面的P所含有的结构，如S1中是不含有细胞核和细胞壁的，而含有其他细胞结构；这样使各个字母的含义较为明确。(2)细胞结构的分离和S4的确定：细胞器的获取是通过差速离心方法来获取的，不同的离心力会使比重不同的细胞器分离开来，首先分离出来的细胞结构是比重较大的细胞核和细胞壁，最后分离的是比重较小的核糖体，S4相当于细胞质基质。案例 Grimton曾观察到：饥饿的原生动物的粗面内)质网减少，或几乎完全消失，高尔基体的形成停止，由于这些细胞在实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给原生动物重新喂
26、食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的能力也恢复了。高尔基体的构建和数目变化为什么与内质网一致呢？(1)你的假设：_。探究点2 确定实验假设的方法高尔基体的功能探究(2)实验设计与实施：先用含有14C的亮氨酸(合成蛋白质的原料)营养液培养饥饿的原生动物，然后用放射自显影技术观察原生动物生物膜放射性出现的先后顺序，结果如下：内质网(2 min)、高尔基体(15 min)、细胞膜(42 min)。用含有14C的甘油(合成脂质的原料)营养液培养饥饿的原生动物，请预测你的观察结果：_ _。(3)你的结论是：_。标准答案(1)高尔基体膜是由内质网膜转化而来的(2)内质网高尔基体细胞膜(3
27、)高尔基体膜确实是由内质网膜转化而来的 方法警示 1得分要点：(1)必须是“高尔基体膜是由内质网膜转化而来的”；(2)必须是“内质网高尔基体细胞膜”；(3)必须与假设相对应，即“高尔基体膜确实是由内质网膜转化而来的”。2错因案例：(1)答为“高尔基体膜与内质网膜的变化是一致的”。(错因：内质网膜转化成高尔基体膜，而误认为两者是一样的)(2)答为“内质网细胞膜”。(错因：只注重了起点和终点，而省略了中间环节)(3)答为“核糖体内质网高尔基体细胞膜”。(错因：受分泌蛋白形成过程影响，而忽略了本实验的实验目的)技法提炼 (1)确定实验假设的方法：题干中给出的信息中提到了内质网与高尔基体在膜面积变化上
28、的关系，但由于不能观察到变化的具体过程，所以不能最终确定高尔基体膜的来源，根据题干中“高尔基体的构建和数目变化为什么与内质网一致呢？”这句提示，大胆地提出高尔基体膜是由内质网膜转化而来的。(2)预测实验结果的方法：题目中的实验设计与实施中提到用同位素标记法确定了放射性物质经过细胞器的先后顺序，同时确定了各种细胞器膜的相互转化关系；由上述信息来解答甘油形成脂质的过程中所经过的细胞器顺序，这一点非常重要，即从题干中获取信息又对获取的信息进行加工，然后用于解答相关的问题。(3)实验结论的确定：实验假设是对一种实验结果的预测而得出的结论，而实验目的就是来确定假设的正误，在回答实验结论时一定要注意和实验目的的呼应性，而不是对实验结果的简单描述。课堂知识构建
