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细胞器系统内的分工合作
第三章细胞的基本结构(第二课时)
1.细胞器之间的分工与合作一直是高考命题的热点,试题多以选择题形式考查,如2010年山东卷第
5题,2010年北京卷第2题。
2.通过提供图表或文字材料分析推理细胞结构功能的题目在近几年增多,此类问题可以非选择题的形
式呈现。
教学流程
一、细胞的亚显微结构模式图辨析:
1.在右侧横线处写出图中字母或数字所代表的名称:
A是________细胞;B是_________细胞
[1]___________;[2]______________
[3]___________;[4]______________
[5]___________;[6]______________
[7]___________;[8]______________
[9]___________;[10]_____________
[11]__________;_[12]_____________
[13]__________;[14]_____________
属于细胞器的是____________(填数字)
2.动、植物细胞的结构和功能的比较
动物细胞
植物细胞
体现
不同点
没有_____和______,有
_____;某些低等动物有液泡
有_____,有叶绿体,有液
泡,某些低等植物有中心体
动植物细胞的_______
相同点
都有细胞膜、______、______。
细胞质中共有的细胞器
是_______、_______、_______、________、_______。
动植物细胞的_______
二、细胞器的分离方法及分工
1.细胞器的分离方法:
_________________________。
2.细胞器之间的分工(连线)
三、细胞器之间的协调配合
1.合成场所:
2.提供能量的细胞器:
_________。
3.合成和分泌过程(以细胞内分泌蛋白的合成、运输和分泌为例):
四、细胞生物膜系统的概念、功能和应用:
1.概念:
___________和_________、______________等结构,共同构成细胞的的生物膜系统。
2.功能:
(1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细胞与外部环境进
行、和的过程中起着决定性作用。
(2)广阔的膜面积为多种酶提供了__________,保证了化学反应的顺利进行。
(3)生物膜将细胞器分隔开,使细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会互相干扰,保
证了细胞生命活动_______、__________地进行。
3.研究生物膜系统的意义:
用人工合成膜材料代替病变器官行使正常生理功能,如透析型__________。
五、细胞质的组成
1.组成:
细胞质主要包括__________________________________________________。
2.细胞质基质
(1)存在状态:
________________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。
细胞器的结构与功能
1.各种细胞器的比较
名称
模式图
主要功能及比喻
形态、主要结构或成分
分布
双
层
膜
线粒体
是细胞进行有氧呼吸
的主要场所,细胞所
需能量的95%来自
线粒体,是细胞的
“动力车间”
有短棒状、圆球状、线
形、哑铃形,在电镜下
可观察到双层膜和由内
膜向内腔折叠而形成的
嵴。
有DNA、RNA和酶。
普遍存在
于植物细
胞和动物
细胞中
叶绿体
是绿色植物进行光合
作用的场所。
是植物
细胞的“养料制造
车间”和“能量转
换站”。
光镜下一般呈扁平的椭
球形或球形,电镜下可
见双层膜和由类囊体膜
堆叠而成的基粒。
在基
质和基粒的片层结构上
分布着与光合作用有关
的酶,在类囊体膜上还
有叶绿素等各种色素。
绿色植物
的叶肉细
胞及幼茎
的皮层细
胞中
单
层
膜
内质网
增大了细胞内的膜面
积,为各种反应提供
条件;细胞内蛋白质
的合成和加工以及脂
质合成的“车间”,也
是蛋白质的运输通道。
由单层膜连接成网状,
外连细胞膜,内连核
膜,附着许多酶,有
粗面型内质网(有核糖
体附着)和滑面型内质
网(无核糖体附着)
两种。
普遍存在
于动、植
物细胞中
液泡
液泡内有细胞液,含
糖类、无机盐、色素
和蛋白质等物质。
可
以调节植物细胞内的
环境,还可以使植物
细胞保持坚挺。
单层膜的泡状结构,由
液泡膜和其内的细胞液
组成,成熟植物细胞中
的液泡很大,占整个细
胞体积的90%。
主要存在
于植物细
胞中,在
成熟的植
物细胞中
有大液泡
高尔基体
主要是对来自内质网
的蛋白质进行加工、
分类和包装,同时参
与合成植物细胞的
细胞壁。
电镜下,由单层膜形成
的囊泡和扁平囊组成。
普遍存在
于动、植
物细胞中
溶酶体
溶酶体内含有多种水
解酶,能分解衰老、
损伤的细胞器,吞噬
并杀死侵入细胞的病
毒或病菌,是细胞
内的“消化车间”。
电镜下由单层膜组成
广泛存在
于动、植
物细胞中
无
膜
结
构
核糖体
合成蛋白质的场所,
是“生产蛋白质的
机器”。
附着在内质
网上的核糖体合成
分泌蛋白;游离在细
胞质中的核糖体合
成的是胞内蛋白。
电镜下成椭球
形的粒状小体。
所有细
胞中
中心体
与细胞的有
丝分裂有关
由两个相互垂直排
列的中心粒及周围
物质组成。
动物细胞
和低等植
物细胞中
2.各种细胞器的归纳比较
分
布
植物特有的细胞器
叶绿体、液泡
动物和低等植物特有的细胞器
中心体
原核细胞与真核细胞共有的细胞器
核糖体
结
构
不具膜结构的细胞器
核糖体、中心体
具单层膜结构的细胞器
内质网、液泡、溶酶体、高尔基体
具双层膜结构的细胞器
线粒体、叶绿体
光学显微镜下可见的细胞器
线粒体、叶绿体、液泡
成
分
含DNA的细胞器
线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器
核糖体、线粒体、叶绿体
含色素的细胞器
叶绿体、液泡
功
能
能产生水的细胞器
线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
能产生ATP的细胞器
线粒体、叶绿体
能复制的细胞器
线粒体、叶绿体、中心体
能合成有机物的细胞器
核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网
与有丝分裂有关的细胞器
核糖体(间期合成蛋白质)、线粒体(供能)、高
尔基体(植物细胞分裂末期与细胞壁的形成有关
——合成纤维素)、中心体(动物和低等植物细
胞分裂前期发出星射线形成纺锤体)
与蛋白质合成、分泌相关的细胞器
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
能发生碱基互补配对的细胞器
线粒体和叶绿体(DNA复制、转录、翻译)、
核糖体(翻译)
与主动运输有关的细胞器
核糖体(合成载体蛋白)、线粒体(供能)
3.线粒体和叶绿体的比较
线粒体
叶绿体
形态
短棒状、哑铃形等
椭球形、球形
结构
成分
内膜:
有氧呼吸有关的酶
基质:
有氧呼吸有关的酶,
少量的DNA和RNR
类囊体薄膜:
与光反应有关的酶、
叶绿素和类胡萝卜素
基质:
与暗反应有关的酶、
少量的DNA和RNR
增大膜面积的方式
内膜向内凹陷形成嵴
囊状结构堆叠形成基粒
能量转换
稳定的化学能ATP
光能ATP稳定的化学能
物质转换
有机物无机物
无机物有机物
共同点
都具有双层膜;都与能量转换有关,都能产生ATP;都含有DNA,可
以自主复制与表达,这是细胞质遗传的物质基础
【思考感悟】各种细胞器的比较说明不同细胞器结构和功能不相同,如何获得相应的细胞器?
采用差速离心法,即依据各种细胞器的比重不同,采用不同的转速分离出相应的细胞器。
4.细胞器与细胞功能的关系
(1)代谢旺盛的细胞中线粒体、核糖体的数量较多
(2)具有分泌功能的细胞中高尔基体的数量较多。
(3)原核细胞无叶绿体和线粒体,但有些原核生物仍能进行光合作用和有氧呼吸,如蓝藻。
[典例1]下列有关细胞结构与功能的叙述中正确的是( )
A.叶肉细胞中的高尔基体数量一般比唾液腺细胞多
B.与心肌细胞相比,唾液腺细胞中线粒体数量较多
C.与汗腺细胞相比,唾液腺细胞中核糖体数量较多
D.生命活动旺盛的细胞中高尔基体数量一般比胰岛B细胞中多
答案:
C
5.原核、真核细胞及动、植物细胞的辨别
[典例2]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.该图一定是高倍光学显微镜下看到的结构B.此细胞不可能是原核细胞,只能是动物细胞
C.结构①不能将葡萄糖分解成二氧化碳和水D.结构①和④都存在碱基A和T的互补配对
答案:
C
特别提醒:
1.高尔基体在植物细胞中与细胞壁的形成有关;在动物细胞中则与细胞分泌物的形成有关。
2.根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡。
►考点对应练
1.下列有关细胞器的叙述,正确的是()
A.在高的植物细胞有丝分裂末期,细胞中的高尔基体活动增强
B.核糖体是噬菌体、细菌、酵母菌唯一共有的细胞器
C.原核生物的细胞结构中无线粒体,只能通过无氧呼吸获取能量
D.性激素在核糖体上合成后,进入内质网进行加工
2.下图表示真核生物膜的结构与功能,下列与此相关的叙述中,不正确的一项是()
A.功能越复杂的生物膜,蛋白质种类和数量越多
B.生物膜的结构特点是具有一定的流动性
C.完成图中③和④的细胞器分别是内质网和高尔基体
D.完成图中①、②、⑤的细胞器均具有双层膜结构
答案:
D
生物膜系统的组成和功能
1.生物膜系统的组成和功能
2.各种生物膜之间的联系
(1)在化学成分上:
①相似性:
各种生物膜组成成分的种类上基本相同,均由蛋白质、脂质和少量糖类组成。
②差异性:
各种生物膜组成成分的含量上有显著差异,这与不同的生物膜功能的复杂程度有关——功
能越复杂的生物膜中,蛋白质的种类和数量就越多。
(2)在结构上的联系:
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(课本P49图3-8和图3-9)
(3)功能上的联系:
细胞内分泌蛋白的合成和分泌体现了生物膜在功能上的相互联系,在分泌蛋白的合
成、运输、加工、分泌等过程中,各细胞器之间协调配合。
它的合成与分泌过程
可以表示如下:
由此可见:
生物膜的结构决定了生物膜的功能。
各种生物膜相互配合、协同工作,才使细胞这台
高度精密的生命机器能够持续、高效的运转。
3.生物膜系统的功能
特别提醒:
1.生物膜系统主要指真核生物细胞。
原核细胞虽然有细胞膜,但不能称为生物膜系统。
2.在分泌蛋白的加工、运输过程中,内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积变化情况如下图所示:
[典例3]生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体,在细胞的生命活动中极为重要。
下列说
法正确的是( )
A.胰岛素和神经递质的分泌过程体现了膜的流动性
B.用蛋白酶处理生物膜将改变其结构,但不影响选择透过性
C.糖被与细胞的保护、识别、免疫和主动运输等有关
D.细胞膜、核膜、细胞器膜成分和结构相同,功能密切配合
答案:
A
[典例4]23.下列四项表示用3H—亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白,追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内的分布情况和运输过程。
其中正确的是( )
答案:
C
►考点对应练
3.如图为关于细胞的生物膜系统的概念图,下列相关叙述错误的是()
A.图中a、b、c分别是指细胞膜、细胞器膜和核膜B.图中m是指叶绿体的类囊体薄膜
C.图中的f和h分别是指内质网膜和高尔基体膜D.图中p是指线粒体的内膜
答案:
A
4.(2011长春模拟)下列有关生物膜系统的说法不正确的是()
A.细胞核的内膜、类囊体膜、线粒体和叶绿体的内膜不都属于生物膜系统
B.不同的生物膜的蛋白质功能不完全相同
C.所有的生物膜的基本支架都是磷脂双分子层
D.细胞内的生物膜使细胞内的化学反应互不干扰
解析:
细胞膜及细胞内所有膜的总和称为生物膜系统;不同膜上的蛋白质功能不同;所有的生物膜都
有磷脂双分子层组成;细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开使细胞内的化学反应互不干扰。
答案:
A
用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1.实验原理
(1)高等绿色植物的叶绿体存在于细胞质基质中。
叶绿体一般是____色的、扁平的_____形或___形,
可以用________显微镜观察它的形态和分布。
(2)①线粒体普遍存在于______细胞和_____细胞中。
呈短棒状、圆球状、线形、哑铃形等多种形态。
②__________染液是专一性染线粒体的_______染料,可以使活细胞中的线粒体呈现_____色,
而细胞质接近____色。
2.实验流程
(1)叶绿体的观察
制片:
在洁净的载玻片中央滴一滴清水。
用镊子取一片藓类的小叶或菠菜叶稍带些的下表皮,
↓放入水滴中,盖上盖玻片
低倍镜观察:
在低倍镜下找到叶片细胞,然后换用高倍镜
↓
高倍镜观察:
调清晰物像,仔细观察叶片细胞内叶绿体的形态和分布情况
(2)线粒体的观察
制片:
在洁净的载玻片中央滴一滴健那绿染液,用消毒牙签从自己漱净的口腔内侧壁刮下碎屑,
↓在染液中涂抹几下后,盖上盖玻片
低倍镜观察:
找到口腔上皮细胞后换高倍镜
↓
高倍镜观察:
线粒体蓝绿色,细胞质接近无色
3.实验释疑
(1)为什么用藓类的小叶或者菠菜叶的下表皮(稍带叶肉)作为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数目较少,且
藓类小叶是由一层细胞构成的,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,在实验过程中要始终保持有水状态?
阻止细胞内的叶绿体____,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)细胞质基质中的叶绿体是不是静止不动的?
为什么?
不是静止不动的,叶绿体存在于细胞质中,它会随着细胞质的流动而运动。
(4)叶绿体的形态和分布与叶绿体的功能有什么关系?
叶绿体呈椭球形或球形,可以减少运动时的阻力,有利于叶绿体的运动。
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。
1.有关细胞结构和功能的叙述,正确的是()
A.线粒体与叶绿体都由双层膜构成,内外膜化学成分相似且含量相同
B.核糖体是合成蛋白质的唯一场所,叶绿体是唯一含有色素的细胞器
C.高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同,合成或分泌的物质不同
D.线粒体、中心体和核糖体在高等植物细胞有丝分裂过程中起重要作用
2.脂质体是一种人工膜(如图),由磷脂和胆固醇组成,可用作转基因研究或制备药物。
下列叙述不正
确的是( )
A.脂质体表面交联抗体,靶向给药
B.防止免疫系统识别脂质体,需用某些化学物质修饰
C.甲为脂溶性药物,乙为水溶性药物
D.脂质体能与细胞膜融合,胞吞进入细胞内
3.用某种方法破坏了植物根尖分生区细胞的高尔基体,但不影响细胞正常活性。
下列哪些方法能使细
胞产生与之最相似的效果()
①一定浓度的秋水仙素处理②一定浓度的生长素处理③通入二氧化碳④低温处理
A.①②④B.①②C.①②③④D.①④
4.文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和阿达·约纳特3人因“对核糖体结构和功能的研
究”而获得2009年度诺贝尔化学奖。
下列有关核糖体的叙述正确的是( )
A.可以用有无核糖体来区分真核生物和原核生物
B.核糖体上发生的翻译过程不产生水
C.与细胞有丝分裂有关的细胞器之一是核糖体
D.具有核糖体的细胞一定能合成分泌蛋白
5.将某动物细胞各部分结构用差速离心法分离后,取其中三种细胞器测定它们有机物的含量,结果如
下表所示。
下列有关说法正确的是( )
蛋白质(%)
脂质(%)
核酸(%)
细胞器A
67
20
微量
细胞器B
59
40
0
细胞器C
61
0
39
A.细胞器A是线粒体,其能完成的生理过程是葡萄糖的氧化分解
B.细胞器B含有蛋白质和脂质,说明其具有膜结构,一定与分泌蛋白质的分泌和加工有关
C.细胞器C中进行的生理过程产生水,产生的水中的氢来自羧基和氨基
D.蓝藻细胞与此细胞共有的细胞器可能有A和C
6.图示小肠上皮细胞亚显微结构示意图,请据图回答下列问题:
(1)该细胞不同表面执行不同的功能,且具有高度
的极性。
从质膜的成分分析,出现一现象的原
因是_________________________________。
(2)膜蛋白A要消耗主要由图中的________(结构)
产生的ATP,以______________方式吸收葡萄糖。
细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛,以增多细胞膜
上______________数量,高效地吸收来自肠腔的
葡萄糖等物质。
(3)通过膜蛋白B可将相邻的两个细胞膜_____________,以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。
(4)细胞膜表面还存在水解二糖的膜蛋白D,说明膜蛋白还具有________________功能。
(5)与膜蛋白合成、加工和分泌直接相关的细胞器有_____________________________________。
7.下面左图表示某淋巴细胞,膜外颗粒为抗体;右图是该细胞在抗体分泌前几种生物膜面积的示意图,
请据图回答:
(1)此细胞与高等植物细胞相比,一定不含有的细胞结构是_______________________________。
(2)抗体的化学本质是______________。
抗体从合成到分泌出细胞,经过的细胞结构依次是(用标
号)_________________________________。
(3)此细胞中能发生碱基互补配对的细胞器是(填序号)________。
在抗体分泌的过程中要消耗能量,
提供能量的场所是___________________________。
(4)该细胞在抗体分泌前后几种生物膜面积将会发生改变,由此可说明,生物膜具有一定的流动性,
请再举两例:
______________、____________。
(5)请你在右图中根据“抗体分泌前几种生物膜面积的示意图”画出抗体分泌后几种生物膜面积的
示意图。
8.如图表示细胞内蛋白质合成及其去向。
其中①~⑦表示细胞结构,甲~丁表示结构中的物质。
请据
图回答:
9.右图是某种生物的细胞亚显微结构示意图,试据图回答:
(1)图中[2]的主要成分是,
与其形成有关的细胞器是[ ]。
(2)图中[1]的主要成分是,
其功能特点是具有。
(3)太阳能通过图中结构[]中进行的光合作用后,
才能进入生物界。
(4)若该细胞是西瓜的红色果肉细胞,则色素主要存在于
[ ]。
若该细胞是洋葱的根尖细胞,则图中不应该具有的结构是[ ]。
(5)细胞进行生命活动所需的能量主要由[ ]供给。
(6)如果该细胞是低等植物细胞,则图中还应该有的细胞器是。
(7)图中细胞内具有双层膜结构的除有[]、[]外,还应该有[ ]。
(8)若该细胞是高等动物细胞,则不该具有的结构是[]、[]和[]。
细胞器之间的分工与合作一直是高考命题的热点,试题多以选择题形式考查,通过提供图表或文字材料分析推理细胞结构功能的题目在近几年增多,此类问题可以非选择题的形式呈现。
所以本节重点分析各种细胞器的功能,并注重图形题的练习,强化学生的记忆。
参考答案:
1-5CCDCC
6.解析:
(1)决定不同生物膜功能特性的是蛋白质。
(2)为生命活动提供能量的是线粒体,葡萄糖穿过小肠上皮细胞膜的方式是主动运输,需要消耗能量,需要载体。
(3)结合图示题干所述可看出其功能是将两个细胞膜连接在一起。
(4)膜蛋白D的作用是水解二糖,能够催化物质水解的是酶。
(5)与分泌蛋白的合成、加工和分泌直接相关的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体。
答案:
(1)细胞膜蛋白质不同(或膜蛋白质结构不同)
(2)线粒体 主动运输 载体蛋自(膜蛋白A)
(3)紧密连在一起 (4)生物催化(或催化)(5)核糖体、内质网、高尔基体
7.解析:
由题图中细胞可以分泌抗体可推知该细胞为动物细胞,因此无细胞壁、大液泡、叶绿体这些植物细胞特有的结构,抗体由核糖体合成后由内质网、高尔基体的加工后由细胞膜排出。
细胞内有氧呼吸和无氧呼吸均可供能,因此可产生ATP的部位有线粒体和细胞质基质。
随着外排过程的进行,内质网中的膜以运输小泡的形式转移到高尔基体上,高尔基体上的膜又以分泌小泡的形式转移到细胞膜上,所以分泌结束后,内质网上的膜总量有所减少,细胞膜的总量有所增加。
答案:
(1)细胞壁、大液泡、叶绿体
(2)蛋白质 ③→④→⑦→②→⑦→①
(3)③、⑥ 细胞质基质、线粒体
(4)白细胞吞噬细胞 细胞分裂 细胞融合(原生质体融合) 质壁分离等(其他合理答案也可)
(5)
8.
9.
(1)纤维素和果胶[5]高尔基体
(2)脂质和蛋白质选择透过性
(3)[4]叶绿体(4)[14]液泡[4]叶绿体(5)[11]线粒体(6)中心体
(7)[4]、[11][8]核摸(8)[4]叶绿体、[2]细胞壁和[14]液泡
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