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第2節　細胞器之間的分工合作
第1課時　細胞器之間的分工
學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背
1.舉例說出幾種主要細胞器的結構和功能。2.制作臨時裝片，用顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動。 1.線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。2.內質網是細胞內蛋白質的加工以及脂質合成的“車間”。3.高爾基體主要是對來自內質網的蛋白質進行加工、分類和包裝。4.核糖體是蛋白質的合成場所，中心體與動物和某些低等植物細胞的有絲分裂有關。5.溶酶體能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死細菌和病毒。
[主干知識梳理]
一、細胞器之間的分工
1．細胞質
(1)組成：主要包括細胞器和細胞質基質。
(2)細胞質基質存在狀態：溶膠狀態。
2．細胞器的分離方法：差速離心法。
3．幾種重要細胞器的分工
(1)雙層膜結構的細胞器
圖示 名稱 功能
線粒體 細胞進行有氧呼吸的主要場所，被稱為細胞的“動力車間”
葉綠體 綠色植物細胞進行光合作用的場所，被稱為細胞的“養料制造車間”和“能量轉換站”
(2)單層膜結構的細胞器
圖示 名稱 功能
內質網 細胞內蛋白質等大分子物質的合成、加工場所和運輸通道，有核糖體附著的是粗面內質網；沒有核糖體附著的是光面內質網
高爾基體 是對來自內質網的蛋白質進行加工、分類、包裝的“車間”及“發送站”
溶酶體 是細胞的“消化車間”，內部含多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的細菌、病毒
液泡 主要存在于植物細胞中，可以調節植物細胞內的環境，充盈的液泡還可以使植物細胞保持堅挺
　　(3)無膜結構的細胞器
名稱：中心體結構：由兩個互相垂直排列的中心粒及周圍物質組成分布：動物細胞和某些低等植物細胞中功能：與細胞的有絲分裂有關
名稱：核糖體分類功能：“生產蛋白質的機器”
4．細胞骨架
(1)成分：蛋白質纖維。
(2)形態：網架結構。
(3)作用：①維持細胞形態，錨定并支撐著許多細胞器；②與細胞運動、分裂、分化以及物質運輸、能量轉化、信息傳遞等生命活動密切相關。
二、用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動
觀察對象 葉綠體 細胞質的流動
選取材料 新鮮的蘚類的葉 新鮮的黑藻
染色 不需染色 不需染色
顯微鏡 高倍顯微鏡 高倍顯微鏡
現象 扁平的橢球形、球形 細胞質按逆時針方向流動
[邊角知識發掘]
1．據圖填寫相應細胞器的序號：
(1)生產蛋白質的“機器”是圖1。
(2)與能量轉換有關的細胞器是圖2、圖3。
(3)對蛋白質進行加工、分類和包裝的“車間”及“發送站”是圖5。
(4)蛋白質等生物大分子合成、加工場所和運輸通道的細胞器是圖4。
(5)與動物細胞和低等植物細胞有絲分裂有關的細胞器是圖6。
2．從線粒體功能的角度分析，為什么飛翔鳥類的胸肌細胞中線粒體的數量比不飛翔的鳥類多，運動員肌細胞中線粒體的數量比缺乏鍛煉的人多？(教材P48圖3 6中線粒體功能拓展)
提示：線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，能夠提供細胞生命活動需要的能量。鳥類飛翔、運動員運動需要消耗大量能量，所以飛翔鳥類的胸肌細胞和運動員的肌細胞中線粒體數量較多。
3．觀察甲、乙兩圖(教材P53練習5題拓展)，回答下列有關問題：
(1)找出圖中的錯誤，并加以修正。
錯誤序號―→修正 錯誤序號―→修正
[②]―→內質網[④]―→高爾基體[⑤]―→核仁 [⑩]―→葉綠體[ ]―→染色質[ ]―→線粒體
(2)若甲圖表示白兔的組織細胞，乙圖表示棉花的葉肉細胞，圖中最明顯的錯誤是甲圖中應無葉綠體。
新知探究一　細胞器之間的分工
[在探究中學]
[任務驅動]　
1．連線細胞器的形態、結構和功能
2．從不同角度歸類分析各種細胞器
[師說重難]　
1．葉綠體和線粒體的比較
項目 線粒體 葉綠體
形態 短棒狀、啞鈴形等 橢球形、球形等
結構
成分
膜面積 內膜向內凹陷形成嵴 囊狀結構堆疊形成基粒
功能 有氧呼吸的主要場所 光合作用的場所
共同點 ①都具有雙層膜②都與能量轉換有關，產生ATP③都含有核糖體和核酸，可自主復制與合成蛋白質，是細胞質遺傳的物質基礎
2．特殊細胞中的細胞器
(1)哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器。
(2)蛔蟲的體細胞沒有線粒體，只能進行無氧呼吸。
(3)根尖分生區細胞沒有葉綠體、大液泡，具有分裂能力。
(4)具有分裂能力或代謝旺盛的細胞(包括癌細胞)核糖體、線粒體的數量較多。
(5)分泌腺細胞中高爾基體的數量較多。
(6)原核細胞只有核糖體一種細胞器。
(7)成熟植物細胞有大液泡。
[在應用中悟]
[典例1]　如圖是真核細胞中兩種細胞器的結構模式圖，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．①和②的主要成分是蛋白質和磷脂
B．分布于③上的葉綠素的合成需要Mg
C．④中除了含有相關的酶，還含有少量DNA
D．植物細胞一定同時具備甲和乙
[解析]　甲、乙分別是線粒體和葉綠體，①和②是兩種細胞器的外膜和內膜，成分與細胞膜相似，主要成分是蛋白質和磷脂；③是葉綠體的類囊體薄膜，葉綠素可存在于③上，其合成需要Mg；④表示線粒體和葉綠體的基質，均含有多種酶和少量DNA；植物的根尖細胞含有線粒體，無葉綠體。
[答案]　D
[典例2]　如圖a、c表示細胞中的兩種結構，b是它們共有的特征，下列有關敘述正確的是(　　)
A．若b表示兩層膜結構，則a、c肯定是葉綠體和線粒體
B．若b表示細胞器中含有的核酸，則a、c肯定是葉綠體和線粒體
C．若b表示產生水分子的生理過程，則a、c不可能是細胞核和高爾基體
D．若b表示磷脂，則a、c肯定不是核糖體和中心體
[解析]　若b表示兩層膜結構，則a、c可能是線粒體、葉綠體、細胞核中的任意兩種；含有核酸的細胞器有線粒體、葉綠體和核糖體；細胞核內的DNA復制與轉錄均可產生水，高爾基體形成多糖的過程中會產生水；磷脂是生物膜的組成成分，故a、c肯定有生物膜，不可能是核糖體和中心體。
[答案]　D
■易錯提醒
與細胞器有關的5個“不一定”
(1)沒有葉綠體的細胞不一定就是動物細胞，如植物根尖細胞也不含葉綠體。
(2)沒有大液泡的細胞不一定就是動物細胞，如植物根尖分生區細胞也沒有大液泡。
(3)有中心體的細胞不一定就是動物細胞，如某些低等植物細胞也含有中心體。
(4)同一生物不同細胞的細胞器種類和數量不一定相同，如洋蔥根尖細胞無葉綠體。
(5)同一細胞的不同發育時期細胞器種類和數量不一定相同，如哺乳動物紅細胞隨著不斷成熟，細胞器逐漸退化。
[在訓練中評]
1．(2020·濟南檢測)下列有關細胞結構的敘述，錯誤的是(　　)
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
細胞核 線粒體 核糖體 葉綠體 內質網 細胞壁 中心體
A.①、②和④都是由雙層膜包圍的細胞器
B．③的生命活動可產生水
C．⑤和⑦可共存于動物細胞中
D．④和⑥只共存于植物細胞中
解析：選A　細胞核不屬于細胞器。
2．下列關于細胞的說法正確的一組是(　　)
①含細胞壁結構的細胞必定為植物細胞　
②含中心體的細胞必定為動物細胞　
③同一動物體的不同組織細胞中線粒體含量可能不同　
④植物細胞必定含葉綠體　
⑤能進行光能自養的生物不一定是綠色植物　
⑥有分泌功能的細胞才有高爾基體
A．①②　　　　　　　 B．④⑥
C．③⑤ D．②⑤
解析：選C　原核生物(如細菌)和真菌也有細胞壁，①錯誤；低等植物細胞中也有中心體，②錯誤；線粒體為生命活動提供能量，代謝程度不同的細胞中線粒體數量不同，③正確；葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，植物有些細胞(如根部細胞)中不含葉綠體，④錯誤；藍細菌是原核生物，細胞中含藻藍素和葉綠素，是能進行光合作用的自養生物，⑤正確；高爾基體在動植物細胞中的功能不同，在動物細胞中與分泌物的形成有關，在植物細胞中與細胞壁的形成有關，⑥錯誤。
新知探究二　實驗：用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動
[在探究中學]
[任務驅動]　
1．實驗原理
(1)葉綠體呈綠色、扁平的橢球形或球形，散布于細胞質中，不需染色，制片后直接觀察。
(2)活細胞中的細胞質是不斷流動著的，用運動著的葉綠體作為參照物，可觀察植物細胞內細胞質的流動。
2．實驗步驟
(1)觀察葉綠體
(2)觀察細胞質的流動
[師說重難]　
1．實驗注意事項
(1)觀察葉綠體常選用蘚類的葉片。這是因為蘚類的葉片薄而小，僅有一兩層葉肉細胞，葉綠體清楚，可取整個小葉直接制片。若用菠菜葉作為實驗材料，要取菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮，因為葉綠體主要分布在葉肉細胞中，葉表皮處無葉綠體，接近下表皮處是海綿組織，細胞排列疏松，細胞分散，易撕取，便于觀察。
(2)實驗過程中的臨時裝片要始終保持有水狀態，避免細胞活性受到影響。
(3)蓋蓋玻片時，使蓋玻片與載玻片成45°夾角，一側先接觸液滴，然后緩慢放下，防止產生氣泡。
(4)觀察細胞質流動時，首先要找到葉肉細胞中的葉綠體，然后以葉綠體作為參照物，在觀察時眼睛注視葉綠體，再來觀察細胞質的流動。最后，再來仔細觀察細胞質的流動速度和流動方向。
2．加快細胞質流動的措施
實驗前必須檢查供實驗用的黑藻葉片細胞質的流動情況，如果發現細胞質不流動，或者流動很慢，應立即采取措施，加速其細胞質的流動。方法有三種：一是進行光照，即在陽光或燈光下放置15～20 min；二是提高水溫，可加入熱水將水溫調至25 ℃左右；三是切傷一小部分葉片。
[在應用中悟]
[典例1]　下列關于觀察葉綠體的形態和分布的實驗，說法正確的是(　　)
A．選用含葉綠體小而少的細胞來觀察
B．在活細胞中，細胞質基質中的葉綠體是靜止不動的
C．選用含葉綠體大而少的細胞來觀察
D．制片時葉片應保持干燥
[解析]　選材時應選用含葉綠體大而少的細胞，如蘚類的小葉和菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮；臨時裝片中的葉片要保持有水狀態，以使葉片保持正常生活狀態；活細胞中，葉綠體會隨著細胞質的流動而運動，并且葉綠體可根據光的強弱調整其橢球體的方向。
[答案]　C
[典例2]　(2020·天津期末)某班級11月中旬做觀察細胞質流動實驗，于1周前購買菠菜，以菠菜葉下表皮為材料。結果發現大部分同學沒有觀察到細胞質的流動。分析其原因不合理的是(　　)
A．細胞死亡，細胞質不再流動
B．沒有染色，觀察不到細胞質流動
C．細胞重疊，細胞圖像不清晰
D．溫度太低，細胞質流動不明顯
[解析]　菠菜已經放置一周，有可能已經死亡，所以細胞質不再流動無法觀察，A正確；觀察細胞質的流動是以葉綠體為參照對象，不需要進行染色，B錯誤；由于菠菜葉片較厚，制作裝片時可能導致細胞重疊，不易觀察，C正確；11月中旬時溫度太低，細胞活性較弱，所以細胞質流動減緩，D正確。
[答案]　B
■歸納拓展
細胞質流動與新陳代謝的關系
呼吸越旺盛，細胞質流動越快，反之，則越慢。細胞質流動方式一般為環形流動。這時細胞器隨細胞質基質一起運動，并非只是細胞質的運動。
[在訓練中評]
1．若用菠菜葉作觀察葉綠體的實驗材料，一定要使葉片的下表皮稍帶些葉肉，其原因是(　　)
A．下表皮細胞含葉綠體較多
B．靠近下表皮的葉肉細胞含葉綠體較多
C．葉綠體主要存在于葉肉細胞中
D．靠近上表皮的葉肉細胞中葉綠體數目較少
解析：選C　菠菜葉的上表皮和下表皮細胞中都不含葉綠體，而葉綠體主要存在于葉肉細胞中，所以在取下表皮時要稍帶些葉肉。
2.如圖為藻類植物細胞質的流動情況，下列說法錯誤的是(　　)
A．通過細胞質流動可以實現物質分配
B．在顯微鏡下觀察該細胞質流動方向為順時針
C．該藻類合成有機物的場所是葉綠體
D．適當升高溫度可以加快細胞質的流動
解析：選B　細胞質中的物質隨著細胞質的流動而流動，通過細胞質流動可以實現物質分配；在顯微鏡下看到細胞質流動方向是逆時針，實際也是逆時針；該藻類合成有機物的場所是葉綠體。
科學探究——差速離心法
1．差速離心法的操作原理
差速離心技術是交替使用低速和高速離心，用不同強度的離心力使具有不同質量的物質分級分離的方法。此法適用于混合樣品中各沉降系數差別較大組分的分離。
2．差速離心法的操作過程
在分離細胞中的細胞器時，將細胞膜破壞后，形成由各種細胞器和細胞中其他物質組成的勻漿，將勻漿放入離心管中，采取逐漸提高離心速率的方法分離不同大小的細胞器。起始的離心速率較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀，改用較高的離心速率離心上清液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達到分離不同大小顆粒的目的，如下圖所示：
[素養評價]
1.(2020·鹽城高級中學高一周測)有研究者將下列四種等量的細胞分別磨碎，然后放到四個離心試管內高速旋轉離心，如果磨碎的液體分為四層，如圖，其中③層有較多的有氧呼吸的酶，則在下列的各種材料中③層最厚的細胞是(　　)
A．皮膚細胞　　　　　 B．口腔上皮細胞
C．心肌細胞 D．腎臟細胞
解析：選C　根據題干信息分析，③層存在的結構是有氧呼吸的主要場所，為線粒體。線粒體能為細胞的生命活動提供能量，新陳代謝越旺盛，線粒體越多，在題目所給的四種細胞中，心肌細胞新陳代謝最旺盛，需要的能量最多。
2．(2020·成都期末)如圖表示從血液中制備核糖體的大致過程，對該過程的敘述中，不合理的是(　　)
A．步驟①加入14C氨基酸的目的是為了步驟⑤階段檢測核糖體
B．步驟②的目的是破壞細胞膜
C．步驟①加入14C氨基酸的時間越長效果越好
D．步驟③④的目的是分離細胞器或細胞結構
解析：選C　氨基酸是合成蛋白質的原料，而蛋白質的合成場所是核糖體，所以步驟①加入14C氨基酸的目的是為了在步驟⑤中檢測核糖體；步驟②中加入蒸餾水會使細胞吸水漲破，破壞細胞膜；步驟①加入14C氨基酸的時間較長，則合成的多肽可能從核糖體上脫落，并非時間越長效果越好；步驟③④的目的是用差速離心法分離細胞器和其他細胞結構。
3．在低溫條件下，將葉片置于研缽中，加入某種溶液研磨后，用離心法進行分離。第一次分離成沉淀P1(含細胞核和細胞壁碎片)和上清液S1；隨后又將S1分離成沉淀P2(含葉綠體)和上清液S2；第三次離心將S2分離成沉淀P3(含線粒體)和上清液S3；最后一次將S3分離成沉淀P4(含核糖體)和上清液S4。請回答下列問題(填入相應的字母符號，如S1～S4，P1～P4，見下圖)：
(1)細胞的DNA主要存在于____________部分。
(2)若要繼續分離得到與光合作用有關的酶，應選取______________部分。
(3)若要研究合成蛋白質的細胞器，應選取______部分。
(4)含有與有氧呼吸有關的酶的是________________。
解析：DNA主要在細胞核中——P1；光合作用有關的酶位于葉綠體中——P2；蛋白質的合成場所是核糖體——P4；與有氧呼吸有關的酶主要位于線粒體中——S1、S2、P3。
答案：(1)P1　(2)P2　(3)P4　(4)S1、S2、P3
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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