資源簡介

3.2 細胞器之間的分工合作
課標要求 1.2 細胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動 1.2.2 闡明細胞內(nèi)具有多個相對獨立的結(jié)構(gòu)，擔負著物質(zhì)運輸、合成與分解、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等生命活動
學習目標 1．通過分析細胞中各種細胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，認識細胞結(jié)構(gòu)與功能上的統(tǒng)一性。（生命觀念） 2．通過對分泌蛋白合成、加工和運輸?shù)膶W習，建立部分與整體的生物學觀點；運用普遍聯(lián)系的觀點分析生物膜之間的聯(lián)系。（生命觀念） 3．用科學的方法觀察細胞中的葉綠體和細胞質(zhì)流動。（科學探究） 4．通過認識細胞各部分之間分工合作，體悟到在集體中的每個人都各司其職又相互配合的重要性。（科學思維、社會責任）
重點與難點 重點：1，2，3 難點：1，2
問題探討
C919飛機是我國研制的新一代大型客機。研制C919飛機需要若干部門分工合作，如整體研發(fā)設計、特種材料及工藝技術(shù)、機載系統(tǒng)研發(fā)（包括電纜、導管、發(fā)動機、座椅、座艙設備等）、總裝制造等部門。討論：
1．如果缺少其中的某個部門，C919飛機還能制造成功嗎？
2．細胞中是否也具有多種不同的“部門”？這些“部門”也存在類似的分工與合作嗎？
細胞質(zhì)的組成及細胞器提取方法
閱讀教材第47頁正文第一段和“科學方法”，回答下列問題。
1．細胞中的細胞器有哪些？
2．細胞質(zhì)中除細胞器外還有什么？
3．分離細胞器的常用方法是什么？下圖表示利用差速離心法分離細胞器的過程，該過程中離心時的速度如何變化？該順序能否倒置？由離心結(jié)果可知，各種細胞器或細胞結(jié)構(gòu)的大小關(guān)系如何？
閱讀教材第50頁第一段，回答下列問題。
支持細胞質(zhì)中細胞器的結(jié)構(gòu)是什么？該結(jié)構(gòu)的成分是什么？都有什么功能？
細胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能
1．具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器
（1）辨認以下具有雙層膜細胞器的結(jié)構(gòu)模式圖或電鏡下照片，寫出細胞器的名稱：
圖1 圖2 圖3
（2）線粒體和葉綠體的比較
項目 線粒體 葉綠體
分布 在動植物細胞中普遍存在 植物 細胞和幼莖皮層細胞等能進行光合作用的細胞
形態(tài) 短棒狀、啞鈴形、圓球狀、線形等
結(jié)構(gòu) 模式圖
增大膜面積的方式
成分
功能 的 場所，是細胞的“動力車間” 的場所，是植物細胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”
相同點
思考：（1）線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，沒有線粒體的細胞是否一定不能進行有氧呼吸？沒有線粒體的生物一定不是真核細胞嗎？
（2）葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，沒有葉綠體的細胞是否一定不能進行光合作用？沒有葉綠體的一定不是植物細胞嗎？
閱讀：線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學說
許多科學家認為，線粒體和葉綠體分別起源于原始內(nèi)共生的細菌和藍細菌，1970年美國生物學家馬古利斯（Lynn Margulis）在分析了大量資料的基礎(chǔ)上正式提出了“內(nèi)共生學說”。該學說認為真核細胞的祖先是一種體積巨大的、不需氧的、具有吞噬能力的細胞，能將吞噬所得的糖類進行酵解取得能量，好氧細菌被變形蟲狀的原始真核生物吞噬后、經(jīng)過長期共生能成為線粒體（如圖1）。當這種細菌被原始真核細胞吞噬后，即與間形成互利的共生關(guān)系，原始真核細胞利用這種細菌（原線粒體）充分供給能量，而原線粒體從宿主細胞獲得更多的原料。藍細菌被吞噬后經(jīng)過共生能變成葉綠體（過程如圖2所示）。
圖1 圖2
根據(jù)你所學習的知識，你能列舉出支持這一學說的證據(jù)嗎？
2．具有單層膜結(jié)構(gòu)的細胞器
（1）具有單層膜結(jié)構(gòu)的細胞器主要分布在動物細胞中的是 ，主要分布在植物細胞中的是 ，在動植物細胞中普遍存在的是 。
（2）四種單層膜細胞器
名稱 模式圖 成分、形態(tài)、結(jié)構(gòu) 生理功能
內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 由膜圍成的_____________狀結(jié)構(gòu)連接形成的一個連續(xù)的內(nèi)腔相通的__________系統(tǒng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是________等大分子物質(zhì)__________場所和_______通道。 粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與蛋白質(zhì)的合成、加工和運輸。光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與糖原和脂質(zhì)的合成有關(guān)。
高爾基體由單層膜圍成的扁平囊狀和囊泡狀結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成 對來自_______的蛋白質(zhì)進行_____________的“車間”和“發(fā)送站” 在植物細胞分裂時與細胞壁的形成有關(guān)
內(nèi)含多種_______酶 細胞內(nèi)的“消化車間”，能分解_____________，吞噬并殺死侵入細胞的________________
液泡 內(nèi)有________，含糖類、無機鹽、______和蛋白質(zhì)等 調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)的環(huán)境，充盈的液泡還可使植物細胞保持堅挺。
[拓展思考]溶酶體內(nèi)含有多種水解酶，為什么溶酶體膜不會被這些水解酶分解？嘗試提出一種假說，解釋這種現(xiàn)象。
閱讀資料1，驗證一下你的假說是否合理。
資料1：溶酶體內(nèi)的水解酶
溶酶體中含有約40種類型的水解酶，包括那些降解蛋白質(zhì)、核酸、寡糖和磷脂的酶。所有這些酶都在溶酶體內(nèi)保持的酸性環(huán)境（pH大約為5）中呈現(xiàn)最佳活性。在正常情況下，溶酶體膜把這些有破壞性的酶與細胞質(zhì)基質(zhì)（其pH約為7.2）隔開，但這些酶對酸性的依賴使得即使有一點兒酶泄漏出來時也能保護胞質(zhì)溶膠中的內(nèi)含物不被損害。
像所有其他胞內(nèi)細胞器一樣，溶酶體不僅含有一套獨特的酶，也有一層獨特的包膜。溶酶體膜中含有轉(zhuǎn)運蛋白，能將氨基酸、糖和核酸等大分子消化后的最終產(chǎn)物運送到胞質(zhì)溶膠中去，它們能從那里被排出或被細胞利用。溶酶體膜上還有ATP驅(qū)動的H+泵，它把H+泵入溶酶體，因此維持了其內(nèi)部保持酸性pH。
大多數(shù)溶酶體膜蛋白通常都是高度糖化的；這些糖大多覆蓋在面對溶酶體腔的蛋白質(zhì)上，保護這些蛋白質(zhì)不被溶酶體內(nèi)的蛋白酶所消化。
資料2：溶酶體的內(nèi)吞、吞噬和自噬作用
溶酶體的基本功能是細胞內(nèi)的消化作用，這對于維持細胞的正常代謝活動及防御微生物的侵染都有重要的意義。溶酶體的消化作用一般可概括為3條途徑：內(nèi)吞作用、吞噬作用和自噬作用（如右圖所示）。
內(nèi)吞作用：可溶性大分子通過質(zhì)膜包被小窩內(nèi)化和內(nèi)吞泡攝入細胞與初級溶酶體結(jié)合后被消化。吞噬作用：破損細胞或病原體及不溶性顆粒物質(zhì)通過形成吞噬小體進入細胞與初級溶酶體結(jié)合被消化。自噬作用：細胞內(nèi)破損細胞器和批量細胞質(zhì)形成自噬小體與初級溶酶體結(jié)合被消化。
3．不具有膜結(jié)構(gòu)的細胞器
（1）核糖體
圖1 圖2 圖3 圖4
①圖1和圖2為電鏡下照片，請辨認兩圖分別代表什么結(jié)構(gòu)？由這兩圖你能得到什么結(jié)論？
②核糖體由哪些化學物質(zhì)組成？真核細胞中分布在哪里？有什么功能？
（2）中心體存在于哪些細胞中？由什么結(jié)構(gòu)組成？有什么功能？
4．歸納：
（1）辨認動植物細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，將結(jié)構(gòu)名稱補充完整：
（2）按分布將細胞器歸類
①植物細胞特有的細胞器：___________________；
②主要分布在動物細胞中的細胞器：___________；
③動物和低等植物細胞特有的細胞器：_________；
④原核細胞與真核細胞共有的細胞器：_________。
⑤動植物細胞都有，但功能有差異的細胞器： 。
（3）按結(jié)構(gòu)將細胞器歸類
①不具膜結(jié)構(gòu)的細胞器：_______________；
②具單層膜結(jié)構(gòu)的細胞器：____________________________________；
③具雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器：__________________。
④光學顯微鏡下可見的：
（4）按成分將細胞器歸類
①含DNA的細胞器：_______________；
②含RNA的細胞器：_____________________；
③含色素的細胞器：____________。
（5）按功能將細胞器歸類
①參與能量代謝的細胞器：____________。
②與蛋白質(zhì)合成、加工相關(guān)的細胞器：________________________。
思考：不同細胞的功能不同，所含的細胞器的種類和數(shù)量也也有差異。請舉例說明細胞器的種類和數(shù)量與細胞功能的關(guān)系。
三、實驗：用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動
1．實驗原理和材料選擇
（1）觀察細胞質(zhì)流動方向時，以哪個結(jié)構(gòu)作為觀察的標志？原因是什么？
（2）在觀察葉綠體的實驗中，常選用蘚類葉片或者菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮作實驗材料。試從葉片結(jié)構(gòu)方面分析其原因。
（3）觀察細胞質(zhì)的流動的選材理由：黑藻是一種常見的沉水植物，其葉肉細胞內(nèi)有大而清晰的葉綠體，液泡無色。
（4）用高倍鏡觀察黑藻葉片臨時裝片并觀察細胞質(zhì)的流動時，可觀察到黑藻細胞中的葉綠體分布在哪？調(diào)整光照強度可觀察到葉綠體分布出現(xiàn)哪些變化？這與葉綠體的功能有什么關(guān)系？
2．實驗過程
（1）制作蘚類葉片的臨時裝片，并觀察葉綠體的形態(tài)和分布。
、（2）制作黑藻葉片臨時裝片并觀察細胞質(zhì)的流動
3．實驗注意事項：
（1）觀察葉綠體的實驗中，要選擇葉綠體體積較大，且細胞內(nèi)葉綠體數(shù)目較少的材料。
（2）觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動時，臨時裝片應隨時保持有水狀態(tài)，以免影響細胞的活性。
（3）必須先在低倍鏡下將目標移到視野中央，然后再轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器換用高倍物鏡。換上高倍鏡后，只能轉(zhuǎn)動細準焦螺旋使圖像清晰。
（4）葉綠體在細胞內(nèi)可隨細胞質(zhì)的流動而流動，同時受光照強度的影響。葉綠體在弱光下以最大面積朝向光源，強光下則以側(cè)面或頂面朝向光源。實驗觀察時可適當調(diào)整光照強度和方向以便于觀察。
4．顯微結(jié)構(gòu)和亞顯微結(jié)構(gòu)：顯微結(jié)構(gòu)是指光學顯微鏡下看到的結(jié)構(gòu)；亞顯微結(jié)構(gòu)是指電子顯微鏡下看到的結(jié)構(gòu)。
四、細胞器之間的協(xié)調(diào)配合
1．分泌蛋白的合成、加工、運輸與分泌過程
（1）研究方法——_____________法
①同位素：在同一元素中質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子為同位素，如16O與18O，12C與14C。同位素的物理性質(zhì)可能有差異，但組成的化合物化學性質(zhì)相同。
②用物理性質(zhì)特殊的同位素來標記化學反應中原子的去向，就是同位素標記法。同位素標記法可用于_______________和_________。通過追蹤同位素標記的化合物，可以弄清楚化學反應的詳細過程。生物學研究中常用的同位素具有放射性，如 等；有的不具有放射性，是 ，如 等。
（2）過程：結(jié)合右圖，概述分泌蛋白的合成、加工、運輸與分泌過程
分泌蛋白的合成和分泌的過程中需要能量嗎？能量由哪里提供？歸納參與該過程的細胞器和細胞結(jié)構(gòu)。
（4）實驗結(jié)果分析：
①分泌蛋白的合成、加工和運輸過程中相關(guān)結(jié)構(gòu)放射性強度變化
據(jù)圖可知：_______________________________________________________。
②分泌蛋白的加工和運輸過程中膜面積變化
圖1（柱狀圖）　　　　　　 　圖2（曲線圖）
據(jù)圖可知：___________________________________________________________。
2．蛋白質(zhì)分選
仔細觀察下圖，思考下列問題：
（1）所有蛋白質(zhì)的加工均在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行嗎？
蛋白質(zhì)（多肽鏈）在核糖體上合成后，是如何轉(zhuǎn)運至相應位置的？
五、細胞的生物膜系統(tǒng)
1．細胞的生物膜系統(tǒng)由哪些部分組成？
2．功能
（1）細胞膜
（2）其他膜
3．各種生物膜之間的聯(lián)系
（1）結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系：
（2）功能上的聯(lián)系（以分泌蛋白的合成、加工、運輸過程為例）：
【判斷正誤】
1．細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)的功能是相同的。（ ）
2．有中心體的一定是動物細胞。（ ）
3．老化受損的細胞器會融入溶酶體內(nèi)。（ ）
4．細胞器的數(shù)量因細胞種類的不同和生物的不同而出現(xiàn)差異。（ ）
5．用高倍顯微鏡觀察葉綠體時，臨時裝片要始終保持有水狀態(tài)。（ ）
6．各種生物膜在結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，是它們在功能上能夠相互協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。（ ）
【拓展筆記】
(1)葉綠體中色素是脂溶性的，與光合作用有關(guān)；液泡中的色素是水溶性的，與光合作用無關(guān)
(2)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。
(3)沒有大液泡的細胞也不一定就是動物細胞，如植物根尖分生區(qū)細胞沒有大液泡。
(4)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。
(5)同一生物不同細胞的細胞器種類和數(shù)量不一定相同，如洋蔥根尖細胞無葉綠體。
(6)同一細胞的不同發(fā)育時期細胞器種類和數(shù)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。
常見查考的特殊細胞
(1)根尖分生區(qū)細胞無葉綠體和大液泡，是觀察有絲分裂的好材料，根部的成熟區(qū)和其它不見光的部位都無葉綠體。
(2)葉肉細胞、保衛(wèi)細胞含葉綠體，但表皮細胞不含葉綠體。
(3)腎小管細胞、心肌、肝臟等部位細胞因代謝旺盛，線粒體含量多；腸腺等一些合成消化酶或蛋白質(zhì)類激素的細胞，核糖體、高爾基體多。
(4)蛔蟲的體細胞和哺乳動物的成熟紅細胞無線粒體，只進行無氧呼吸，原料是葡萄糖，產(chǎn)物是乳酸，且哺乳動物的成熟紅細胞無細胞核，不再進行分裂，是提取細胞膜的首選材料。
(5)神經(jīng)細胞表面形成突起——樹突和軸突，是產(chǎn)生和傳導興奮的功能細胞。

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