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- 2021-09-18 发布
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第2节 细胞器之间的分工合作
第1课时 细胞器之间的分工
课标要求
核心素养
1.举例说出几种细胞器的结构和功能。
2.制作临时装片,使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
1.生命观念——结构与功能观:各种细胞器的结构与功能的关系。
2.科学思维——归纳与概括:对比分析各种细胞器的结构、功能、分布。
3.科学探究——制作临时装片,掌握显微观察实验的基本操作方法,提高实践能力。
知识导图
新知预习·双基夯实
一、细胞器之间的分工
1.细胞质的组成
(1)组成:主要包括__细胞器__和__细胞质基质__。
(2)细胞质基质存在状态:__胶质__状态。
2.细胞器的分离方法:__差速离心__法。
3.几种重要细胞器的分工
图示
名称
功能
分布
__线粒体__
细胞进行__有氧呼吸__的主要场所
动植物细胞
__叶绿体__
植物细胞进行__光合作用__的结构
绿色植物的叶肉细胞、幼嫩的茎细胞
__内质网__
细胞内__蛋白质__等大分子物质的合成,加工场所和运输通道
动植物细胞中
__高尔基体__
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”__
动植物细胞中
4.其他细胞器的分工
核糖体
“生产__蛋白质__的机器”,有的附于粗面内质网上,有的游离在__细胞质基质__中,原、真核细胞中分布
溶酶体
“__消化__车间”,内部含多种__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细菌,主要分布在动物细胞中
液泡
调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺,主要存在于植物细胞中
中心体
由两个互相垂直排列的__中心粒__及周围物质组成,与细胞的__有丝分裂__有关,分布于__动物__和某些__低等植物__的细胞中
5.细胞骨架
(1)成分:__蛋白质纤维__。
(2)形态:网架结构。
(3)作用:①维持__细胞形态__,锚定并支撑着许多细胞器;②与细胞__运动、分裂、分化__以及物质运输、能量转换、__信息传递__等生命活动密切相关。
二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
观察对象
叶绿体
细胞质的流动
选取材料
新鲜的__藓类__的叶
新鲜的__黑藻__
染色
不需染色
不需染色
显微镜
高倍显微镜
__高倍显微镜__
现象
扁平的椭球形、球形
细胞质按逆时针方向流动
┃┃活学巧练__■
(1)细胞质基质中的液体称为细胞液。(×)
(2)线粒体和叶绿体都可进行能量转换。(√)
(3)核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器。(×)
(4)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞中内质网上核糖体的数量相同。(×)
(5)叶绿体中有色素,用显微镜观察时不需要染色。(√)
(6)秋天枫叶变成红色,主要是由液泡中的色素引起的。(√)
(7)细胞骨架的本质就是蛋白质纤维。 (√)
思考:
1.飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人的多,探讨其原因是什么。
提示:
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,能够提供细胞生命活动所需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要大量能量,所以飞翔鸟类的胸肌细胞以及运动员的肌细胞中线粒体多。
2.在高倍镜下能否观察到叶绿体的基粒?
提示:不能,基粒的结构太小,要借助电子显微镜才能观察到。
3.观察时发现叶绿体多分布于植物细胞边缘,这对于活细胞完成生命活动有什么意义?
提示:叶绿体主要分布在细胞的四周,光线较弱时以面积较大的正面对准光源,光线较强时以面积较小的侧面对准光源或相互聚集成团,这样既能保证光合作用的需要,又可避免被强光所灼伤。
学霸记忆·素养积累
重点呈现
1.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2.内质网是细胞内蛋白质的加工以及脂质合成的“车间”。
3.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。
4.核糖体是蛋白质的合成场所,中心体与动物和某些低等植物细胞有丝分裂有关。
5.溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的细菌或病毒。
课内探究·名师点睛
知识点
细胞器之间的分工
1.叶绿体与线粒体
项目
叶绿体
线粒体
不同点
结构
分布
主要存在于绿色植物的叶肉细胞内
普遍存在于动植物细胞内
内膜
没有折叠,选择性很强
内膜向内腔折叠形成嵴,增大了膜面积
酶
与光合作用有关,分布在基粒上和基质中
与有氧呼吸有关,分布在基质中和嵴上
色素
叶绿素、类胡萝卜素,分布在基粒上
—
功能
光合作用的场所
有氧呼吸的主要场所
共同点
①均具有双层膜结构;②均具有能量转换功能;③
都含磷脂、蛋白质、少量的DNA和RNA等,能合成自身的部分蛋白质,能自主复制,具有一定的独立性。这是细胞质遗传的基础
拓展
(1)在线粒体和叶绿体中都有少量的DNA和RNA,且均含有核糖体,故在其内部可控制合成部分蛋白质,具有一定的独立性,因此又称为半自主性细胞器。
(2)叶绿体和线粒体的分布:对于植物叶片,上表皮叶绿体分布较多,便于吸收光能进行光合作用。线粒体在细胞中的分布是不均匀的,代谢旺盛的部位线粒体较多。
2.其他几种细胞器
内质网
核糖体
高尔基体
中心体
溶酶体
拓展
细胞器的分离
(1)方法:差速离心法。
(2)原理:利用不同的离心速度,将各种细胞器分离开。
(3)过程:①将细胞膜破坏,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆。②将匀浆放入离心管中,用离心机在不同的转速下进行离心。③分离得到各种细胞器。
3.细胞骨架
组成:由蛋白质纤维组成的网架结构。
功能:维持细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
4.动植物细胞的比较
项目
动物细胞
植物细胞
不同点
没有细胞壁,没有叶绿体,有中心体,某些低等动物有液泡
有细胞壁,叶肉细胞等有叶绿体,有液泡,高等植物细胞无中心体
相同点
细胞质中共有的细胞器是线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等
特别提醒:(1)真核生物:无叶绿体则不能进行光合作用;无线粒体则不能进行有氧呼吸(如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞)。
(2)原核生物:有些原核生物无叶绿体,但含光合色素和光合酶,可进行光合作用(如蓝细菌);有些原核生物无线粒体,但可进行有氧呼吸(如硝化细菌等)。
(3)
高尔基体在动植物细胞中都含有,但功能有所不同:动物细胞中高尔基体与细胞分泌物的形成及分泌有关,植物细胞中高尔基体与细胞壁的形成有关。
(4)粗面内质网上有核糖体,主要参与合成某些输送到细胞外的分泌蛋白,如抗体、某些激素、酶原;而光面内质网上无核糖体,主要与糖类和脂质的合成及解毒作用有关:
┃┃典例剖析__■
典例1 (陕西宝鸡金台区高一期末改编)下图表示几种细胞器模式图,下列有关说法中不正确的是( C )
A.细胞器D是蛋白质加工以及脂质合成的场所
B.细胞器B、F不含磷脂
C.植物的细胞都含有E
D.A与植物细胞壁的形成有关
解析:分析题图可知,A是高尔基体,B是中心体,C是线粒体,D是内质网,E是叶绿体,F是核糖体。内质网是蛋白质合成和加工、以及脂质合成的场所,A说法正确。中心体、核糖体都是无膜的细胞器,都不含磷脂,B说法正确。不是所有的植物细胞都含有叶绿体,如根细胞没有叶绿体,C说法错误。高尔基体与植物细胞壁的形成有关,D说法正确。
方法指导:对各种细胞器结构图的识别是学习细胞结构与功能的基础,正确解答此类试题的关键是结合教材中的文字说明与插图,多记、多画,在此基础上熟记、理解各种细胞器的功能,并能对不同类型细胞的共同点与不同点进行比较、分析。
┃┃变式训练__■
1.(2019·安徽怀宁二中高一周练)根据细胞器的功能推测,下列叙述错误的是( A )
A.汁腺细胞比肠腺细胞具有更多的核糖体
B.心肌细胞比骨骼肌细胞具有更多的线粒体
C.胰腺细胞比心肌细胞具有更多的高尔基体
D.生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的线粒体
解析:核糖体是蛋白质的合成场所,蛋白质合成旺盛的细胞中,核糖体数量多。肠腺细胞需合成多种消化酶,而汗腺细胞分泌物中无蛋白质,所以汗腺细胞中核糖体数量比肠腺细胞少。代谢旺盛的细胞中含线粒体多,心肌细胞的代谢强度高于骨骼肌细胞,因此心肌细胞中含有更多的线粒体。高尔基体与细胞分泌物的形成有关,胰腺细胞具有较强的分泌功能,因此高尔基体的数量比心肌细胞多。生命活动旺盛的细胞代谢强度高于衰老的细胞,因此生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的线粒体。
知识点
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1.实验材料
新鲜的藓类叶(或菠菜叶)、新鲜的黑藻。
2.实验原理
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形。
(2)实验原理:活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动,可用细胞质基质中叶绿体的运动作为标志。
3.实验过程
(1)观察植物细胞中的叶绿体:
4.注意事项
(1)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,一般撕取带有少许叶肉的下表皮,因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织,易撕取,细胞排列疏松、分散,也便于观察。
(2)实验材料要保证鲜活:临时装片应随时保持有水状态,避免细胞活性受影响。
(3)为提高细胞质的流动性,可事先放在光照、室温条件下培养,或观察时提高盛放黑藻的水温,也可切伤一小部分叶片。
(4)观察——寻找三“最佳”
①寻找最佳参照物——叶绿体:视其叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。
②寻找最佳部位——靠近叶脉处:靠近叶脉的细胞水分充足,细胞质流动更明显,容易观察到细胞质流动。
③寻找最佳视野——相对较暗:高倍显微镜下的观察一般要调出较暗的视野,这样有利于辨别物像的动态变化。
拓展
叶绿体在不同光照条件下可以运动。在强光下,叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源;而在弱光下,则以其椭球体的正面朝向光源,以充分接受光照。若用灯光照射,灯泡不能离装片太近,否则,叶绿体会被强光灼伤而解体。
┃┃典例剖析__■
典例2 下列是与“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动”实验有关的表述,其中正确的是( C )
A.不选幼根作实验材料,因为根细胞无叶绿体,其细胞质也不流动
B.此时若看到中央液泡外周的细胞质沿顺时针方向流动,则该细胞中细胞质的实际流动方向是逆时针方向
C.细胞中叶绿体的移动是细胞质流动的标志
D.需要对细胞进行染色
解析:细胞质流动是活细胞所具有的特征,A错误;显微镜下观察到的细胞质的流动方向与实际细胞质的流动方向一致,B错误;叶绿体本身有颜色,因此细胞中叶绿体的位置移动可以作为细胞质流动的标志,C正确;叶绿体本身有颜色,不需要染色,D错误。
方法指导:(1)显微镜成倒立的像,“倒立”不是相反,是旋转180度后得到的像,即上下相反、左右相反。因此,显微镜下观察到的细胞质的流动方向是顺时针方向,则旋转180度后还是顺时针方向。(2)观察细胞质流动时,需要以叶绿体为标志。
┃┃变式训练__■
2.(不定项)下列有关“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”的说法,正确的是( ABC )
A.观察细胞质流动时,若视野太亮,可用反光镜的平面镜
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.观察叶绿体,可用高倍镜直接观察
解析:若视野太亮,宜用平面镜减少进光量,A项正确;藓类的叶或黑藻的叶片薄而小,可直接制作装片观察,B项正确;菠菜叶的下表皮处的叶肉细胞内叶绿体数目少,体积大,容易观察,C项正确;制作的临时装片要先在低倍镜下找到合适的视野,再换用高倍镜,不能直接用高倍镜观察,D项错误。
知识点
细胞壁的成分和功能
1.成分:植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
2.功能
细胞壁较坚韧,对植物细胞有支持和保护作用,能够维持细胞正常的形态。
3.特性:全透性。
拓展
(1)植物细胞壁的合成:与高尔基体密切相关。
(2)细胞壁的主要成分:细胞壁并不是植物细胞所特有的结构,在不同种类的生物细胞中细胞壁的成分不同。例如,植物细胞—纤维素和果胶;细菌——肽聚糖;根霉——几丁质;酵母菌—葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质、类脂和几丁质等。
┃┃典例剖析__■
典例3 从植物细胞系统边界的角度来考虑,细胞壁与细胞膜最大的区别是( B )
A.细胞壁位于细胞最外层,对细胞起保护作用
B.细胞膜能控制物质进出细胞,而细胞壁是全透性的
C.光学显微镜下,可以观察到细胞壁,而不易观察到细胞膜
D.组成细胞壁和细胞膜的化学成分不同
解析:细胞膜作为系统的边界,不仅能将细胞与外界环境分隔开,还具有控制物质进出细胞的作用,以保证细胞内部环境的相对稳定。细胞壁是全透性的,无法将细胞与外界环境分隔开。
┃┃变式训练__■
3.任何系统都有边界,边界对系统的稳定至关重要,细胞作为一个最基本的生命系统,它的边界是( D )
A.植物细胞的细胞壁 B.动物细胞的细胞膜
C.细胞核 D.所有细胞的细胞膜
解析:所有细胞的边界都是细胞膜。
指点迷津·拨云见日
一、多角度比较各种细胞器:
典例4 细胞内与能量转换有关的细胞器是( A )
A.线粒体、叶绿体 B.内质网、核糖体
C.高尔基体、线粒体 D.叶绿体、内质网
解析:线粒体是细胞的“动力车间”、叶绿体是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
二、常见细胞结构图像的辨别方法:
典例5 细胞作为基本的生命系统,其结构复杂而精准。请据图回答下列问题:
(1)该细胞与高等植物的叶肉细胞相比,具有[__④__]__中心体__细胞器,而缺少__叶绿体__、__液泡__两种细胞器。
(2)图中①主要由__脂质和蛋白质__组成,其功能越复杂,__蛋白质的种类和数量__越多。
(3)该细胞中还应有溶酶体,其功能是:__分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌__。
(4)为研究细胞内各种组成成分和功能,需将细胞器分离,分离细胞器常用的方法是__
差速离心法__。
解析:(1)该细胞为动物细胞,与高等植物的叶肉细胞相比,多了[④]中心体,而少了高等植物细胞特有的叶绿体和液泡两种细胞器。(2)图中①为细胞膜,主要由脂质和蛋白质组成,细胞膜的功能越复杂,其膜上蛋白质的种类和数量越多。(3)溶酶体的作用是分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。(4)分离细胞器常用的方法是差速离心法。
解疑答惑
问题探讨⇨P47
1.提示:一件产品是由多个零部件组成的,飞机制造过程中任何一个零件都不可缺少。因此,缺少某个部门后,C919飞机将不能制造成功。
2.提示:细胞中也存在不同的部门。例如蛋白质的合成。细胞核是遗传信息库,蛋白质的合成要在遗传信息的指导下进行,核糖体是合成蛋白质的场所,同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作用。这说明细胞的生命活动也是需要多个“部门”协调配合完成的。
探究·实践⇨P50
1.叶绿体的形态和分布有利于对光能的吸收、利用。
2.细胞质的流动,对于营养物质的运输、代谢废物的排出、细胞间的信息交流都具有重要意义。
训练巩固·课堂达标
1.下面是几种细胞器的结构图示,被称为有机物合成“车间”的是( D )
解析:内质网是有机物合成“车间”。
2.下列关于用高倍镜观察叶绿体实验的叙述,不正确的是( C )
A.以黑藻叶为实验材料就可达到实验目的
B.在高倍镜下可观察不到叶绿体的类囊体
C.视野中观察到的叶绿体环流方向与实际相反
D.细胞在实验过程中要始终保持活性
解析:以黑藻叶为实验材料可观察叶绿体,A项正确;叶绿体的类囊体只能在电子显微镜下才能看到,B项正确;虽然显微镜下呈倒像,但叶绿体环流方向与实际方向是相同的,C项错误;观察叶绿体的实验过程中,细胞始终保持活性,D项正确。
3.下列A、B两图是细胞的亚显微结构图,请据图回答下列问题:
(1)图A是__动物__(填“植物”或“动物”)细胞,其主要依据是__无细胞壁、叶绿体和液泡,有中心体__。
(2)图A中⑥所指的是__核糖体__,它是细胞合成__蛋白质__的场所。
(3)图B中⑤是__线粒体__,它是细胞进行__有氧呼吸__的主要场所。
(4)若图B是紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的一部分,则色素主要存在于[__⑥__]__液泡__中。如果图B是植物的根毛细胞,则图中不应有的结构是[__⑦__]__叶绿体__。
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