【教材解读】2015高中生物第3章第2节细胞器-系统内的分工合作学案新人教版必修1

1第2节细胞器——系统内的分工合作学习目标1．举例说出几种细胞器的结构和功能。(重点)2．简述细胞膜系统的结构和功能。(重点)3．制作临时装片，使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。(难点)4．讨论细胞中结构与功能的统一性、部分与整体的统一性。知识结构细胞器的结构和功能1．细胞质(1)区域：细胞膜以内、细胞核膜以外的原生质。(2)组成：主要由细胞质基质和细胞器两部分组成。①细胞质基质：由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成，呈胶质状态。能进行多种化学反应，是细胞代谢的主要场所。②细胞器：细胞质中具有特定功能的亚显微结构，包括核糖体、中心体、高尔基体、叶绿体、线粒体、内质网、溶酶体等。(1)细胞核、细胞膜、染色体、DNA、RNA等都不是细胞器，细胞器是细胞质中具有特定功能的亚显微结构。(2)只有在电子显微镜下才能观察到细胞器的内部结构。2．细胞器之间的分工(1)无膜结构的细胞器分布形态功能结构模式图2核糖体动、植物细胞。附着在内质网上或游离在细胞质基质中不具有膜结构，由rRNA和蛋白质组成细胞内蛋白质的合成场所中心体动物细胞和低等植物细胞的核附近不具有膜结构，由两个相互垂直的中心粒及其周围的基质构成与细胞有丝分裂有关核糖体有两类，一类是附着在内质网上的核糖体，主要合成分泌到细胞外的蛋白质，如抗体、消化酶和蛋白质类的激素；一类是游离在细胞质基质中的核糖体，主要是合成细胞自身所需的蛋白质。如呼吸酶、血红蛋白和各种细胞器的膜蛋白。(2)单层膜结构的细胞器分布结构功能结构模式图内质网动、植物细胞由膜连接而成的网状结构，有粗面型和滑面型两种细胞内蛋白质合成、加工、运输以及脂质合成的场所高尔基体动、植物细胞单层膜围成的扁平囊和大小囊泡构成与动物细胞分泌物的形成(加工、包装)及植物细胞的细胞壁形成有关溶酶体动、植物细胞单层膜围成的囊状结构，内含多种水解酶细胞内的消化车间液泡植物细胞单层膜围成的囊状结构，内含细胞液储存物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡可使植物细胞保持坚挺(1)根据内质网上是否附着有核糖体，将内质网分为两种，一种是粗面内质网，其结构特点是由扁平膜组成，排列整齐，膜的外侧有核糖体附着。现在有大量实验证明，各种分泌蛋白(如血浆蛋白、血清蛋白、免疫球蛋白、胰岛素等)主要是在粗面内质网的核糖体上合成的。另一种是无核糖体附着的内质网称为光面内质网，通常为小的管状和小的泡状，膜表面光滑，无核糖体附着，广泛存在于各种类型的细胞中。光面内质网是脂质合成的重要场所。内质网通过出芽方式将合成的蛋白质或脂质转运到高尔基体。3(2)高尔基体是动植物细胞都有的细胞器，但在动植物细胞中其功能不同。(3)并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡，如根细胞等非绿色细胞无叶绿体，根尖分生区等非成熟细胞中无大液泡。(3)双层膜结构的细胞器(1)叶绿体和线粒体都是能量转换器。叶绿体把光能转变成化学能，贮存在有机物中；线粒体把有机物中稳定的化学能转变成活跃的化学能，以供生命活动之需。(2)由于在线粒体和叶绿体中都有DNA和RNA，故它们可以在细胞中自我增殖，同时控制合成部分蛋白质，具有一定的独立性，因此又称为半自主的细胞器。3．研究细胞器的方法——差速离心法差速离心是指低速离心与高速离心交替进行，使各种沉降系数(不同的细胞器有不同的沉降系数)不同的颗粒先后沉淀下来，达到分离的目的。沉降系数差别在一个或几个数量级的颗粒，可以用此法分离。样品离心时，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分别沉淀。操作过程中一般是4在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此反复加高转速离心，逐级分离出所需要的物质。对细胞结构和功能的总结及理解(1)从结构方面①高等植物细胞特有的结构：细胞壁、叶绿体、大液泡。②动物、低等植物细胞区别于高等植物细胞的结构：中心体。③原核细胞与真核细胞共有的细胞器：核糖体。④具有双层膜的结构：线粒体、叶绿体。⑤具有单层膜的结构：细胞膜、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体。⑥不具有膜结构的细胞器：核糖体、中心体。(2)从成分方面①植物细胞中含有色素的细胞器：液泡、叶绿体。②含有DNA的结构：线粒体、叶绿体。③含有RNA的结构：线粒体、叶绿体、核糖体。④细胞膜的主要化学成分：脂质和蛋白质。⑤高等植物细胞壁的主要成分：纤维素和果胶。(3)从功能方面①与能量转换有关的结构：叶绿体、线粒体、细胞质基质。②能形成“囊泡”的结构：内质网、高尔基体、细胞膜。③能复制的细胞器：中心体、线粒体、叶绿体。④具有相对独立遗传功能的细胞器：叶绿体、线粒体。⑤动植物细胞都有，但功能不同的细胞器：高尔基体。【例1】玉米叶肉细胞和蝗虫的体细胞中都具有的结构是()①细胞壁②细胞膜③线粒体④叶绿体⑤中心体⑥核糖体⑦内质网⑧染色体A．①②⑥⑦⑧B．②③⑤⑦⑧C．②③⑥⑦⑧D．①③⑤⑥⑧5解析：玉米是高等绿色植物，叶肉细胞内含有细胞壁、细胞膜、线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、染色体；而蝗虫是高等动物，细胞中有细胞膜、线粒体、中心体、核糖体、内质网、染色体。所以二者都具有的结构是细胞膜、线粒体、核糖体、内质网、染色体。答案：C点拨：由题干获取的信息是：①玉米叶肉细胞为植物细胞，蝗虫体细胞为动物细胞。②题目要求是两种细胞共有的结构。解答此题的关键是熟知各种细胞器在动植物细胞中的分布。用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1．实验原理叶肉细胞中的叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形，可在高倍显微镜下观察它的形态和分布。线粒体普遍存在于动植物细胞中，经健那绿染色后，能维持活性数小时，可在高倍显微镜下观察。2．目的要求使用高倍显微镜观察叶绿体、线粒体的形态和分布。3．材料用具(1)实验材料的选取：观察叶绿体时，常选用藓类叶片，这是因为藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，且叶绿体少而大。若选用菠菜叶作材料，撕取少许叶肉的下表皮，因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织，细胞排列疏松，细胞分散，易撕取，便于观察。(2)染色剂：观察叶绿体时，由于叶绿体本身含有色素，呈绿色，所以不需要染色。观察线粒体时，用健那绿染液染色，健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，能将线粒体染成蓝绿色。(3)用具：显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，消毒牙签。4．方法步骤(1)观察叶绿体65．实验结果叶绿体散布于细胞质中，呈绿色，扁平的椭球形或球形；线粒体散布于细胞质中，能被健那绿染液染成蓝绿色。6．实验注意事项(1)叶绿体中有色素，可直接用显微镜观察；线粒体中无色素，必须先用健那绿染液染色后才能观察。(2)实验过程中对装片的要求：做实验时要使临时装片始终保持有水状态。(3)观察细胞器的正确方法：先用低倍显微镜观察，并将所观察物像移到视野中央，再换用高倍显微镜进行观察。【例2】关于观察叶绿体的形态和分布的实验中，下列说法正确的是()A．选用含叶绿体少、叶绿体小的细胞来观察B．活细胞中，细胞质基质中的叶绿体是静止不动的C．选用含叶绿体少、叶绿体大的细胞来观察D．制片时叶片应保持干燥解析：选材时应选用含叶绿体少、叶绿体大的细胞来观察。临时装片中的叶片要保持有水的正常生活状态。活细胞中，叶绿体会随着细胞质的流动而运动。答案：C点拨：选材是实验成功与否的关键环节之一，不同的实验对材料的要求不同。如颜色反应实验选取色浅的实验材料；本实验观察叶绿体的形态与分布，须选择活细胞，且含叶绿体少而大的叶肉细胞来观察。7细胞器之间的协调配合1．胞内蛋白与分泌蛋白(1)胞内蛋白：指由游离的核糖体合成，在细胞内发挥作用的蛋白质，如有氧呼吸的酶、血红蛋白等。(2)分泌蛋白：指由附着在内质网上的核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如抗体、消化酶等。(3)研究分泌蛋白合成与运输的方法：同位素标记法。2．分泌蛋白的合成与运输细胞内分泌蛋白的合成与运输，体现了细胞器在结构和功能上的相互联系。分泌蛋白的合成和运输过程如图3­2­1所示。由此可见，各种细胞器具有一定的独立性，同时又密切配合，共同完成生理功能。(1)与分泌蛋白合成与运输有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。(2)运输蛋白质的囊泡能与相应的细胞器膜和细胞膜融合，因此与分泌蛋白合成和运输有关的细胞结构有细胞膜。(3)若用放射性同位素标记氨基酸，则放射性依次出现的顺序为核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。【例3】如图3­2­2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，8在此变化过程中最可能合成()A．血红蛋白B．性激素C．呼吸酶D．抗毒素解析：血红蛋白不是分泌蛋白；性激素属于固醇类；呼吸酶是在细胞内起作用的蛋白质，不是分泌蛋白；抗毒素是一种由毒素(抗原)刺激而产生的抗体，属于分泌蛋白。分泌蛋白合成过程中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，内质网可以“出芽”，形成的囊泡包裹着运输的蛋白质与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分，高尔基体对其进行进一步修饰和加工，然后形成包裹着蛋白质的囊泡，移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌出去。因此，在此过程中，细胞膜的膜面积增大，内质网的膜面积减小，高尔基体的膜面积保持不变。答案：D点拨：正确解答此题的关键是先根据图中各种膜面积的变化规律，判断出此过程为分泌蛋白的合成与分泌，再判断各选项中的物质是否为分泌蛋白。细胞的生物膜系统1．生物膜系统的组成、特点及作用(1)组成：细胞器膜、细胞膜、核膜等。(2)特点：各种生物膜的组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。(3)作用①维持细胞内部环境稳定，在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。②生化反应的场所，酶的附着位点，为生化反应创造条件。③把细胞隔成一个个小室，能同时进行多种生化反应而互不干扰。2．各种生物膜之间的联系(1)生物膜在功能上的联系：分工合作。(2)生物膜在成分上的联系：成分相似，都主要由蛋白质、脂质组成，还含有少量的糖类。(3)生物膜在结构上的联系9(4)各种生物膜在功能上既分工明确，又紧密联系①膜融合是细胞融合(如高等生物的受精过程)的关键。②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。生物膜包括细胞中所有的膜，如细胞膜、细胞器膜、核膜，以及与环境接界的所有的膜结构。生物中除病毒外，都具有生物膜。生物膜在成分上具有相似性，其成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类。不同生物膜在功能上的差异决定于不同生物膜物质含量的差异。【例4】下列有关生物膜系统的叙述，正确的是()A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于细胞内的生物膜系统B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系D．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不会互相干扰解析：生物膜系统是由内质网、线粒体等细胞器膜和细胞膜、核膜等共同构成的，小肠黏膜不属于生物膜系统，A项错误。生物膜系统是生化反应的场所，为多种酶提供附着位点，但不是所有的酶都在生物膜上，B项错误。各种生物膜的组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系，不同生物膜的组成成分和功能有一定的差别，C项错误。各种生物膜将细胞分隔成一个个小室，使多种化学反应能同时进行而互不干扰，保证生命活动高效、有序地进行，D项正确。答案：D点拨：本题考查生物膜系统的概念、特点和作用。对于判断某个结构是否属于生物膜系统，一定要紧扣概念，并非带“膜”字就属于细胞的生物膜系统。