第2节　细胞器——系统内的分工合作
自主学习 新知突破
1．知道动、植物细胞中的细胞器。
2．掌握主要细胞器的结构和功能。
3．比较线粒体、叶绿体的结构。
4．结合实例理解分泌蛋白的合成与分泌。
1．线粒体：分布于动、植物细胞。
细胞器之间的分工
有氧呼吸有关的酶
嵴
(2)功能：是细胞进行___________的主要场所。
有氧呼吸
2．叶绿体：主要存在于__________、幼茎皮层细胞和保卫细胞中。
叶肉细胞
类囊体
光合
色素
(2)功能：光合作用的场所。
3．内质网：广泛分布在动、植物细胞中。
(1)结构：由________连接而成的网状结构。
(2)种类
粗面内质网：有________附着。
滑面内质网：无核糖体附着。
(3)功能
①细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质合成的“车间”；
②增大了细胞内的膜面积，膜上附着有酶，为细胞内各种化学反应的进行提供条件。
单层膜
核糖体
4．高尔基体：分布在动、植物细胞中。
(1)结构：由大小囊泡组成。
(2)功能。
①对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。
②与植物________的形成有关。
细胞壁
5．核糖体：分布在动、植物细胞及______细胞中。
(1)成分：________________。
(2)功能：是蛋白质的合成场所。
原核
rRNA和蛋白质
7．液泡：分布在成熟的植物细胞中。
(1)结构：由________围成。
(2)功能：调节植物细胞内的环境，使细胞保持坚挺。
单层膜
8．中心体：分布在动物细胞和某些低等植物细胞。
(1)组成：由两个相互垂直排列的________和周围物质组成。
(2)功能：与细胞有丝分裂有关。
中心粒
[思考探讨]　1.分离细胞器的方法是什么？
2．植物特有的细胞器是什么？
3．进行光合作用的细胞一定有叶绿体吗？
提示：　1.差速离心法。
2．植物特有的细胞器是液泡、叶绿体。
3．不一定。某些原核细胞，如蓝藻没有叶绿体，但有叶绿素、藻蓝素，也能进行光合作用。
1．叶绿体与线粒体的比较
2．细胞器的分类归纳
(1)从结构方面。
①具双层膜结构的细胞器：线粒体和叶绿体。
②具单层膜结构的细胞器：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体。
③不具有膜结构的细胞器：核糖体、中心体。
(2)从分布方面。
①高等植物细胞特有的细胞器：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细胞器：中心体。
③原核细胞与真核细胞共有的细胞器：核糖体。
(3)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DNA的细胞器：线粒体和叶绿体。
③含RNA的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体。
④不含磷脂的细胞器：核糖体、中心体。
(4)从功能方面。
①与能量转换有关的细胞器：线粒体和叶绿体。
②具相对独立遗传功能的细胞器：线粒体和叶绿体。
(1)细胞器的分布：①有叶绿体的细胞一定是植物细胞，但植物细胞不一定有叶绿体，如根细胞；能进行光合作用的细胞中也不一定有叶绿体，如蓝藻。②进行有氧呼吸的细胞中不一定有线粒体，如某些需氧型细菌。③动物细胞中一定有中心体，但有中心体的细胞不一定是动物细胞。
(2)动植物细胞中高尔基体的作用不同：植物细胞中与细胞壁的形成有关；动物细胞中与分泌物的形成有关。
(3)细胞显微结构是在光学显微镜下观察到的，能够观察到细胞壁、细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体；细胞亚显微结构是在电子显微镜下观察到的，能够观察到细胞膜结构、细胞器的结构、核膜、核仁、染色质等结构。
1．分泌蛋白：是指在细胞内__________________合成后，分泌到_________起作用的蛋白质，如消化酶、______和部分激素。
2．分泌蛋白的合成与运输
(1)合成场所：附着在内质网上的________。
细胞器之间的协调配合
内质网上核糖体
抗体
核糖体
细胞外
(2)加工、运输过程：
(3)提供能量的细胞器：________。
线粒体
[思考探讨]　4.分泌蛋白的合成与分泌经过了几层膜结构？
5．分泌蛋白经过了哪些细胞结构？
提示：　4.0层。
5．核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
1．分泌蛋白和细胞内蛋白的比较
2.研究方法：同位素标记法。
3．分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌过程
(1)与分泌蛋白合成、分泌有关的细胞器：
①参与的四种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
②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。
(3)与分泌蛋白合成、分泌有关的放射性、膜面积变化
①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。
②图乙中的膜面积变化表示不同细胞器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。
1．组成：由_________________________等结构组成。
2．特点
(1)各种生物膜的_______________很相似；
(2)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。
生物膜系统
细胞器膜、细胞膜和核膜
成分和结构
3．功能
(1)保证内环境的相对稳定，对_______________________ ____________等过程起决定作用。
(2)为多种酶提供附着位点，是许多生化反应的场所。
(3)分隔开细胞器，保证____________________________ _______。
物质运输、能量转换
和信息交流
细胞生命活动的高效、有序
进行
[思考探讨]　6.原核细胞有生物膜系统吗？
提示：　没有。
1．生物膜系统之间的联系
(1)在化学成分上：各种生物膜组成成分相似，由脂质、蛋白质和少量糖类组成，但每种成分所占的比例不同。
(2)在结构上的联系。
(3)在功能上的联系：在分泌蛋白合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。
2．生物膜系统的功能
[记知识纲要]
[背关键语句]
1．分离细胞器的方法是差速离心法。
2．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，叶绿体是进行光合作用的场所。
3．内质网内连核膜，外连细胞膜，是细胞内蛋白质合成和加工、脂质合成的车间。
4．高尔基体是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的车间及发送站。
5．分泌蛋白是由内质网上的核糖体合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质，主要有抗体、激素、消化酶。参与分泌蛋白合成有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
6．细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
合作探究 课堂互动
各种细胞器的结构和功能
生物膜将真核细胞分隔成不同的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞核是mRNA合成和加工的场所
B．高尔基体是肽链合成和加工的场所
C．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O
D．溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶
[自主解答]　________
解析：　熟知生物膜系统中的细胞核、高尔基体、线粒体和溶酶体等多种细胞结构及其功能，即可得出正确答案。细胞核是基因表达的第一步——转录发生的主要场所，转录的产物有mRNA，A正确；高尔基体是肽链加工的场所，不是合成的场所，肽链合成的场所是核糖体，B错误；葡萄糖氧化分解的第一步形成丙酮酸，是在细胞质基质中进行的，丙酮酸进入线粒体再被氧化分解成CO2和H2O，因此葡萄糖不能直接在线粒体中被氧化分解，C错误；水解酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体而不是溶酶体，D错误。
答案：　A
【互动探究】　1.线粒体、叶绿体各是以什么方式增加膜面积的？
提示：　线粒体以内膜向内腔突起形成嵴的方式增大膜面积，叶绿体是以类囊体垛叠成基粒的形式增大膜面积。
1．在组成生物体的细胞中有许多忙碌不停的细胞器，如图①～⑤，有关叙述不正确的是(　　)
A．①与③间膜的相互转化体现了生物膜的流动性
B．需氧型生物的细胞中都含有②，如绿色植物、各种动物等
C．②④结构都具有双层膜，都能进行能量转换
D．②④⑤结构中都能产生水，其中②④中都有⑤
解析：　结构①为高尔基体、②为线粒体、③为内质网、④为叶绿体、⑤为核糖体。内质网和高尔基体间膜的相互转化体现了生物膜的流动性，A正确；有的需氧型生物(如蓝藻等原核生物)细胞中不含有线粒体，B错误；②④都为双层膜结构，②是有氧呼吸的主要场所，④是光合作用的场所，都能进行能量转换，C正确；②是在有氧呼吸的第三阶段产生水，④在暗反应阶段有水生成，⑤是蛋白质合成的场所，氨基酸脱水缩合的过程有水生成，②④是半自主性细胞器，其内都有核糖体，可合成自身需要的蛋白质，D正确。
答案：　B
生物膜系统的组成及作用
下面为某物质的合成与分泌过程示意图，甲、乙、丙、丁、戊表示细胞结构。其中甲、戊中含有RNA。下列说法中不正确的是(　　)
A．图示过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系
B．图示过程的实现与生物膜上的脂质分子、蛋白质分子的运动有关
C．在图中戊结构内，丙酮酸氧化分解产生CO2的阶段没有O2参加
D．X的分泌过程能发生在无甲、乙、丙、丁、戊等结构的原核细胞中
[自主解答]　________
解析：　物质X是分泌蛋白，图示过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系，A正确；物质X的分泌依赖于膜的流动性，即与生物膜上的脂质分子、蛋白质分子的运动有关，B正确；戊是线粒体，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化分解产生CO2，没有O2参加，C正确；甲为核糖体，是原核细胞中唯一的细胞器，且是蛋白质合成所必需的，D错误。
答案：　D
【互动探究】　2.细胞膜的成分中，是否含有高尔基体膜的成分？为什么？
提示：　含有高尔基体膜的成分。因为分泌蛋白在运输过程中，包裹分泌蛋白的囊泡由高尔基体膜形成，最后再与细胞膜融合 。
(1)生物膜系统是细胞中各种膜结构的总称，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。
2．下图是细胞生物膜系统的概念图，下列对其叙述正确的是(　　)
A．图中1是指细胞膜　　　 B．图中9是指叶绿体内膜
C．图中12是指线粒体外膜 D．图中8是指内质网膜
解析：　根据图中信息可知4、5分别为叶绿体膜和线粒体膜，6→7→8→7→3表示分泌物的合成和分泌过程，故6、7、8、3可分别为内质网膜、囊泡膜、高尔基体膜、细胞膜，故1为核模。图中9上进行了光反应，说明9为叶绿体的类囊体膜。11为线粒体内膜，12则为线粒体外膜。
答案：　C
用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
关于观察叶绿体的形态和分布的实验，下列说法正确的是(　　)
A．选用含叶绿体少，且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，而叶绿体大的细胞来观察
D．制片时叶片应保持干燥
[自主解答]　________
解析：　选材时应选用含叶绿体少，而叶绿体大的细胞来观察，A错误；活细胞中，叶绿体会随着细胞质的流动而运动，B错误；临时装片中的叶片要保持有水状态，以便叶片细胞保持正常生活状态，D错误。
答案：　C
[实验步骤]
1．观察叶绿体
(1)制作临时装片。
(2)观察：先用低倍显微镜观察，再用高倍显微镜观察。
2．观察线粒体
(1)制作临时装片。
3．下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体实验的说法，不正确的是(　　)
A．牙签消毒和实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制装片时在载玻片上滴一滴0.9%的NaCl溶液，目的是保持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
D．高倍镜下观察可以看到线粒体有2层膜组成
解析：　用高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体这一实验中，牙签消毒是为了排除牙签上其他生物细胞对本实验的干扰，而漱口是为了避免食物残渣对本实验的影响，这二者都是为了保证实验的准确性，A正确；滴一滴浓度为0.9%的生理盐水，可以让离体的口腔上皮细胞处于一个与原先一样的生存环境中，以维持其正常的形态，B正确；健那绿染液是专一性染线粒体的染料，可以使线粒体呈蓝绿色而细胞质无色，C正确；光学显微镜下不能看到线粒体的两层膜及磷脂分子层，D错误。
答案：　D
4．用显微镜观察叶绿体和线粒体，请回答：
(1)制作菠菜叶的临时装片时，应取菠菜叶的________表皮并稍带些叶肉作为观察对象，因为该细胞内的叶绿体的体积较________，数目________。高倍镜下可观察到叶绿体呈______________形，分布在________中。观察一段时间后，可以发现叶绿体是移动还是静止的？________。
(2)如果先用高倍镜观察，可能会出现什么情况？
(3)观察线粒体时所用的染料名称是______________，染色后可以使线粒体呈________色，而细胞质呈________色。染色后30分钟，细胞还能保持活性吗？________。
解析：　菠菜叶下表皮细胞含有的叶绿体体积较大，但数目较少。叶绿体为绿色，一般为扁平的球形或椭球形。一般先使用低倍镜找到观察目标，然后将观察目标移到视野中央后转动转换器使高倍镜对准通光孔用高倍镜进一步观察。一般用健那绿染液对线粒体进行染色，最终使线粒体呈现蓝绿色。
答案：　(1)下　大　较少　扁平的椭球形或球　细胞质　移动的　(2)可能会找不到观察对象；还可能会出现高倍镜镜头压破玻片、损坏镜头现象　(3)健那绿染液　蓝绿　无　能
高效测评 知能提升
1．真核细胞具有一些能显著增大膜面积、有利于酶的附着以提高代谢效率的结构。下列不属于此类结构的是(　　)
A．神经细胞的树突　　　　　　
B．线粒体的嵴
C．甲状腺细胞的内质网
D．叶绿体的基粒
解析：　神经细胞的树突虽然扩大了细胞膜的表面积，但这并不是为了酶的附着，A不属于此类结构；线粒体内膜折叠成嵴，增加了膜面积，同时附着大量的与有氧呼吸有关的酶，B属于此类结构；内质网膜面积大，酶可以附着在内质网上，C属于此类结构；叶绿体增加膜面积的方式为类囊体堆叠形成基粒，基粒上附着与光合作用光反应有关的酶，D属于此类结构。
答案：　A
2．下图表示细胞内的三种结构，关于它们的叙述，正确的是(　　)
A．它们都是具有双层膜的细胞器
B．它们都是遗传物质的主要储存场所
C．它们可存在于同一细胞中
D．图1中的Ⅰ部位和图2中的Ⅱ部位会发生相同的物质和能量变化
解析：　图1～图3分别表示线粒体、叶绿体和细胞核。细胞核属细胞结构，但不是细胞器，它是遗传物质的主要储存部位，A、B错误；线粒体和叶绿体内的遗传物质较少，一般能进行光合作用的绿色植物细胞中均可同时存在以上三种结构，C正确；线粒体内的代谢是分解有机物释放能量，但叶绿体内是合成有机物储存能量，D错误。
答案：　C
3．线粒体和叶绿体是生物细胞内重要的细胞器，下列关于线粒体和叶绿体结构与功能相联系的叙述，不正确的是(　　)
A．从结构上看，二者都有双层膜
B．从功能上看，二者都与细胞的能量代谢有关
C．从所含物质上看，二者都含有少量DNA
D．二者的功能虽然不同，但它们所具有的酶非常相似
解析：　叶绿体和线粒体都由双层膜构成，A正确；叶绿体是光合作用(储存能量)的场所，线粒体是细胞内有氧呼吸的主要场所，所以，它们都跟生物的能量代谢有关，B正确；叶绿体和线粒体中都含有少量DNA，在遗传上有一定的独立性，C正确；光合作用和有氧呼吸是不同的代谢方式，所需要的酶也不同，所以叶绿体和线粒体的功能是不相同的，D错误。
答案：　D
4．下图为某激素蛋白的合成与分泌过程示意图(其中物质X代表氨基酸；a、b、c、d、e表示细胞结构)。下列说法正确的是(　　)
A．图中a、b、c和d依次表示内质网、高尔基体、具膜小泡和细胞膜
B．激素蛋白的加工和分泌过程说明生物膜在功能上具有密切联系
C．在图中e结构内，葡萄糖可氧化分解产生CO2
D．有分泌功能的细胞才有a、b、c、d结构，抑制e的功能会影响主动运输
解析：　图中可以看出a、b、c、d、e代表的细胞结构依次是内质网上的核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体，A错误；线粒体只能进行有氧呼吸的第二、三阶段，葡萄糖分解为丙酮酸在细胞质基质中进行，C错误；真核细胞一般都具有a、b、c、d结构，D错误。
答案：　B
5．下列有关用高倍镜观察线粒体和叶绿体的实验说法，不正确的是(　　)
A．健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色
B．观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶，原因是叶片薄而小，叶绿体清楚
C．用菠菜叶作实验材料，要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉
D．可用高倍镜直接观察叶绿体和线粒体
解析：　先用低倍镜找到观察的结构，再换用高倍镜。
答案：　D
6．下图为某细胞的部分结构及蛋白质转运示意图，请回答下列问题：
(1)内质网上合成的蛋白质不能穿过________进入细胞核，表明这种转运具有________性。
(2)细胞膜选择透过性的分子基础是________________具有疏水性和______________具有专一性。
(3)若该细胞是高等植物的叶肉细胞，则图中未绘制的细胞器有________________。
(4)若该细胞为小鼠骨髓中的造血干细胞，则图示细胞处于细胞周期的________，此时在光学显微镜下观察明显可见细胞核中有________存在。
(5)研究表明硒对线粒体膜有稳定作用，可以推测人体缺硒时下列细胞中最易受损的是________(填序号)。
①脂肪细胞　②淋巴细胞　③心肌细胞　④口腔上皮细胞
解析：　(1)内质网上合成的蛋白质主要是分泌蛋白，如各种消化酶、蛋白质类激素、抗体等，其发挥作用的场所在细胞外，不能通过核孔进入细胞核。核膜上的核孔是控制大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性。(2)细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，磷脂分子具有疏水性的尾部；细胞膜上的转运蛋白具有专一性，一种转运蛋白只能与特定的被转运物质结合。(3)高等植物的叶肉细胞中应该含有叶绿体和大液泡。 (4)图示细胞中细胞核未解体，观察不到染色体，应处在分裂间期，染色体以染色质的状态存在。此时若在光学显微镜下观察，则可观察到细胞核中折光性较强的核仁。
(5)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，缺硒会影响线粒体膜的稳定，进而影响细胞有氧呼吸产生能量。在所列细胞中，心肌细胞生命活动需要的能量最多，其含有的线粒体最多，所以最易受损。
答案：　(1)核孔　选择　(2)磷脂双分子层　膜转运蛋白　(3)叶绿体和液泡　(4)分裂间期　核仁　(5)③
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