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第3章 细胞的基本结构
必修一 分子与细胞
我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更为精巧。
——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》
细胞器之间的分工合作
第1课时 细胞器之间的分工
第3章 第2节
目录
一、新课导入
二、任务探究
三、课堂练习
讨论：
1.如果缺少其中的某个部门，C919飞机还能制造成功吗？
2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”？这些“部门”也存在类似的分工与合作吗？
C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、总装制造等部门。
问题探讨
新课导入
讨论：
1.如果缺少其中的某个部门，C919飞机还能制造成功吗？
C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、总装制造等部门。
问题探讨
新课导入
研制大飞机是一个复杂的系统工程，需要不同部门的分工与合作，缺少任何一个部门都难以完成研制工作。
讨论：
2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”？这些“部门”也存在类似的分工与合作吗？
C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、总装制造等部门。
问题探讨
新课导入
细胞是一个更复杂的系统，细胞内分布着诸多的“部门”，它们既有分工又有合作，共同配合完成着生命活动。例如，分泌蛋白质的合成中，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”和“车间”协调配合完成的。
细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”，这些“部门”都有一定的结构，如线粒体、叶绿体、内质网等，它们统称为细胞器（organelle）。
细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质，细胞器就分布在细胞质基质中。
活细胞进行细胞代谢的主要场所
【任务一】阅读课本47页第一段，明确细胞器的概念。
一、细胞器
任务探究
分离细胞器的方法——差速离心法
差速离心主要采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
将细胞膜破环，得到含有细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆
将匀浆放入离心管中
采取逐渐提高离心速率分离大小不同的细胞器
获得不同大小颗粒的细胞器
【任务二】阅读课本47页的科学方法，总结分离细胞器的方法和步骤。
二、细胞器之间的分工
差速离心主要采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
【任务二】阅读课本47页的科学方法，总结分离细胞器的方法和步骤。
二、细胞器之间的分工
二、细胞器之间的分工
【任务三】1.阅读课本48页和49页，从结构、功能、分布和形态四个方面对动植物细胞中的细胞器进行逐一分析。
线粒体
结构：双层膜，内膜内折形成嵴，增大了膜的附着面积，基质中含有多种呼吸酶，少量DNA、RNA。
功能：有氧呼吸的主要场所。细胞生命活动所需能量的95%来自线粒体，是“动力车间”
分布：多数真核生物的活细胞中
形态：一般为短棒状、线形、圆球状等
二、细胞器之间的分工
叶绿体
进行光合作用的细胞中。
双层膜，含有基粒和基质，基粒有类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上有色素、酶等，基质中也含有与光合作用的酶、少量DNA、RNA 。
光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
分布
结构
功能
形态
一般呈扁平的椭球形或球形。
二、细胞器之间的分工
内质网
分布：绝大多数动植物细胞中，外连细胞膜，内连核膜。
功能：
粗面型内质网参与细胞内蛋白质的合成和运输。
光面型内质网与糖原、脂质的合成有关。
形态：单层膜构成的囊状、泡状或管状结构。
分类：根据有无核糖体附着，分为粗面型内质网和光面型内质网。
二、细胞器之间的分工
高尔基体
结构：
由一些扁平膜囊堆叠而成的单层膜结构
功能：
对来自内质网的蛋白质进行加工、分类与包装的“车间”及“发送站”；
在植物细胞分裂时，还与植物细胞壁的形成有关。
二、细胞器之间的分工
溶酶体
结构：
单层膜，膜内含有多种水解酶。
功能：
细胞内的“消化车间”，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵的病毒或病菌
分布：
主要分布于动物细胞。。
二、细胞器之间的分工
液泡
结构：
单层膜，膜内充满细胞液，细胞液中储存多种物质。
功能：
与细胞渗透调节有关；使植物细胞保持坚挺。
分布：
主要存在于植物细胞中。
二、细胞器之间的分工
核糖体
结构：
无膜，主要成分是蛋白质和rRNA。
功能：
附着在内质网或核外膜的核糖体，与分泌蛋白的合成有关；
游离在细胞质基质中的核糖体，与胞内蛋白的合成有关。
分布：
原核细胞和真核细胞中。
二、细胞器之间的分工
中心体
结构：
无膜，由两个相互垂直的中心粒组成。
功能：
在细胞有丝分裂时与纺锤体的形成有关。
分布：
动物细胞和某些低等植物细胞中。
二、细胞器之间的分工
注意
1、真核细胞中，无叶绿体和大液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
2、有叶绿体和细胞壁的细胞一定是植物细胞。
细胞骨架
1.组成：蛋白质纤维。
2.功能：维持着细胞的形态，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、能量转换等生命活动密切相关。
二、细胞器之间的分工
分布 动物和低等植物细胞特有的
原核细胞和真核细胞共有的
结构 不具膜结构的
具双层膜结构的
具单层膜结构的
成分 含DNA的细胞器
含RNA的细胞器
含色素的细胞器
二、细胞器之间的分工
【任务三】2.根据课本48页和49页对细胞器进行归类分析。完成下表。
分布 动物和低等植物细胞特有的 中心体
原核细胞和真核细胞共有的 核糖体
结构 不具膜结构的 核糖体、中心体
具双层膜结构的 线粒体、叶绿体
具单层膜结构的 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
成分 含DNA的细胞器 线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体
含色素的细胞器 叶绿体、液泡
二、细胞器之间的分工
【任务三】2.根据课本48页和49页对细胞器进行归类分析。完成下表。
①“显微结构”是指在普通光学显微镜下能够观察到的结构，从细胞结构来看，有细胞壁、细胞质、细胞核、液泡、叶绿体、染色体、纺锤体等基本结构。
②“亚显微结构”（超微结构）是指必须借助电子显微镜才能观察到的结构，从细胞结构来看，有细胞膜、线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、中心体、溶酶体等；光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能观察到细胞与外界环境之间是有界限的。而使用电子显微镜就能观察到细胞膜。
显微结构与亚显微结构
二、细胞器之间的分工
二、细胞器之间的分工
【任务四】1.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，总结本实验的实验原理、实验材料、实验步骤和实验结论。
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1.高等绿色植物的叶绿体存在于细胞质基质中，叶绿体一般是绿色的，扁平的椭球形或球形，可以用高倍显微镜观察它的形态和分布。
2.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，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
一、实验原理
二、实验材料
菠菜叶（或藓类的叶）、新鲜的黑藻
【任务四】1.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，总结本实验的实验原理、实验材料、实验步骤和实验结论。
二、细胞器之间的分工
1.取材：取一片藓类小叶或波菜叶稍带叶肉的下表皮（薄且有叶绿体）
三、实验步骤
2.制片：载玻片中央滴一滴清水，将叶片放入，加上盖玻片，制成临时装片
3.观察：先低倍镜找到叶片细胞后高倍镜观察叶绿体（形态和分布）
注意事项：
1）选用藓类的小叶或者菠菜叶的下表皮（稍带叶肉）作观察叶绿体的实验材料是实验成功的关键，因为藓类属阴生植物，菠菜叶的下表皮是菠菜叶的背阳面，这样的细胞中的叶绿体大且数目少，便于观察。
2）实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，目的是为了防止叶绿体失水。如果叶绿体失水，叶绿体就缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。
【任务四】1.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，总结本实验的实验原理、实验材料、实验步骤和实验结论。
二、细胞器之间的分工
1.取材：将黑藻先放在光下、25℃左右的水中培养（生成足量叶绿体）
三、实验步骤
2.制片：载玻片滴水、放叶，加盖玻片，制成临时装片
3.观察：先低倍镜找到黑藻叶片细胞，后高倍镜观察到细胞内的叶绿体随细胞质液定向呈环形流动[适当增强光照、适当提高温度、切伤等均可加速流动。]
注意事项：
1）首先要找到叶肉细胞中的叶绿体，然后以叶绿体作为参照物，再来观察细胞质的流动。
2）细胞质流动与新陈代谢有密切关系，呼吸越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞质流动可朝一个方向，也可朝不同的方向。这时细胞器随细胞质基质一起运动，并非只是细胞质的运动。
【任务四】1.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，总结本实验的实验原理、实验材料、实验步骤和实验结论。
二、细胞器之间的分工
1.叶绿体在细胞质中的颜色是绿色的，形态是扁平的椭球或球形。
2．黑藻叶片处于饱含水分的状态时，细胞质处于流动的状态。细胞质流动方式为环流式。
四、实验结论
【任务四】1.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，总结本实验的实验原理、实验材料、实验步骤和实验结论。
二、细胞器之间的分工
【任务四】2.阅读课本50页探究实践“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，讨论以下问题。
二、细胞器之间的分工
1.叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
2. 植物细胞的细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动有什么意义？
叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用，例如，叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。又如，叶片细胞的栅栏组织(接近上表皮)中的叶绿体较海绵组织(接近下表皮)中的多，这使得叶片的叶绿体能够接收更多的光照进行光合作用。
细胞质是细胞代谢的主要场所。细胞质中含有细胞代谢所需要原料、代谢所需的酶和细胞器等。细胞质的流动，为细胞内物质运输和结构移动创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行。
课堂练习
1.(2023·浙江省·单元测试)下列各组细胞器均具有单层膜的是（ ）。
A. 液泡和核糖体 B. 溶酶体和高尔基体 C. 内质网和线粒体 D. 中心体和叶绿体
【分析】
本题考查了真核细胞中的细胞器的结构，要求考生能够识记核糖体和中心体是两种没有膜结构的细胞器，而线粒体和叶绿体具有双层膜结构；考生要能够将细胞器的膜结构进行归纳记忆，形成一定的知识网络，难度不大。
真核细胞中的细胞器可以分为三类：
双层膜细胞器：线粒体、叶绿体；
单层膜细胞器：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体；
无膜的细胞器：核糖体、中心体。
【解答】
A.核糖体没有膜结构，A错误；
B.溶酶体和高尔基体都含有单层膜，B正确；
C.内质网具有单层膜，线粒体具有双层膜，C错误；
D.中心体没有膜结构，叶绿体具有双层膜，D错误。
故选B。
课堂练习
2. (2023·浙江省·单元测试)下列关于细胞器的叙述中，正确的一组是(1)线粒体（2)叶绿体（3)高尔基体（4)核糖体(5)内质网（6)中心体（7)溶酶体（8)液泡
①上述所有细胞器都含有蛋白质；
②与分泌蛋白形成有关的细胞器只有(3)(5)；
③含单层膜的细胞器只有(3)(5)(7)(8)；
④含RNA的细胞器只有(1)(2)
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
课堂练习
【解析】
【分析】
本题难度不大，属于考纲中识记层次的要求，考查了细胞器的结构、成分、分布等方面的知识，相关知识考生只要注意积累、记忆并构建一定知识网络即可。
【解答】
①蛋白质是生命活动的承担者和体现者，所有的细胞器都含有蛋白质，①正确；
②分泌蛋白合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。与分泌蛋白合成及分泌有关的细胞器有（1）线粒体、（3）高尔基体、（4）核糖体 （5）内质网，②错误；
③线粒体和叶绿体为双层膜结构，核糖体和中心体无膜结构，含单层膜的细胞器只有（3）高尔基体、（5）内质网、（7）溶酶体和（8）液泡，③正确；
④含RNA的细胞器有（1）线粒体、（2）叶绿体和（4）核糖体，④错误。
故选A。
课堂练习
3.(多选）(2023·山东省·期末考试)如图为真核生物细胞的结构模式图，下列有关说法正确的是（ ）
A. 图A表示动物细胞，判断依据是含有中心体，不含细胞壁、液泡和叶绿体
B. 图B表示植物细胞，该植物是高等植物，所有细胞都含有叶绿体
C. 图A中的③与图B中的②代表的结构相同，功能不完全相同
D. 两幅图中的细胞都处于细胞周期中的分裂间期
课堂练习
【分析】A图表示动物细胞结构图，①~⑨分别表示细胞膜、线粒体、高尔基体、染色质、中心体、核糖体、核膜、核仁、内质网；B图表示植物细胞结构图，①~⑤分别表示细胞壁、高尔基体、细胞核、核糖体、线粒体。
【详解】A、图A细胞中含有中心体，不含细胞壁、液泡和叶绿体，所以判断该细胞是动物细胞，A正确；
B、图B细胞含有细胞壁、液泡和叶绿体，表示高等植物细胞，但并非所有细胞都含有叶绿体，比如根细胞不含叶绿体，B错误；
C、图A中的③与图B中的②代表的结构相同，都是高尔基体，在动物细胞中，可以对蛋白质进行加工和转运，在植物细胞中，高尔基体与细胞壁的形成有关，功能不完全相同，C正确；
D、B图细胞含有大液泡，属于高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，D错误。
故选AC。
课堂练习
4.(2023·浙江省·期中考试)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________（填“植物”或“动物”）细胞，A中⑥所指的是________，它是细胞合成_______的场所。除⑥外，A中细胞器________（填图中序号）都与该物质合成、加工、分泌有关。
(2)图B中⑤是________，它是细胞进行________的主要场所。
(3)木材、纸张、棉、麻的主要成分是图B中①的________，在植物细胞分裂形成子细胞时，由B中［____］________分泌的囊泡聚集形成新的结构①。
(4)若图B是苋菜叶肉细胞的一部分，发现苋菜若放入沸水中一烫，水立刻变成红色，此时色素出细胞经过的膜结构有________。如果图B是苋菜的根毛细胞，则图中不应有的结构是[___]____。
课堂练习
解析】
【详解】
（1）图A没有细胞壁，含有中心体，属于动物细胞；A中⑥所指的是核糖体，它是细胞合成蛋白质的的场所，被称为生产蛋白质的机器；蛋白质的合成、加工和分泌涉及的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，图A中①为细胞膜，②为线粒体，③为高尔基体，④为染色体质， ⑤为中心体，⑥为核糖体，⑦为核膜，⑧ 为核仁，⑨为内质网，故除⑥外，A中细胞器②③⑨都与该物质合成、加工、分泌有关。
（2）分析图B：B为植物细胞，①为细胞壁，②为高尔基体，③为细胞核，④为核糖体， ⑤为线粒体，⑥为液泡，⑦为叶绿体，图B中⑤是线粒体，它是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
（3）木材、纸张、棉、麻的主要成分是图B中①（细胞壁）的纤维素，在植物细胞分裂形成子细胞时，在有丝分裂末期，细胞板会形成新的细胞壁，与高尔基体有关，由B中②高尔基体分泌的囊泡聚集形成新的结构①细胞壁。
（4）苋菜叶肉细胞中的红色色素存在于液泡当中，故当苋菜若放入沸水中一烫，水立刻变成红色，此时色素出细胞经过的膜结构有液泡膜、细胞膜；如果图B是苋菜的根毛细胞，根毛细胞不含有叶绿体，则图中不应有的结构是⑦叶绿体。

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