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(共45张PPT)
第2课时　细胞器之间的协调配合
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.掌握分泌蛋白的合成和运输过程。
2.简述生物膜系统的组成和功能。
3.用系统观分析细胞中部分与整体、结构和功能的统一性。 1.与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。
2.细胞膜、核膜和细胞器膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
3.直接相连的生物膜有内质网膜与核膜、内质网膜与细胞膜。
4.生物膜系统在物质运输、能量转换、信息传递、酶的附着及使细胞内部区域化方面有重要作用。
【主干知识梳理】
一、细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白的概念及实例
(1)概念：在_______合成后，分泌到_______起作用的一类蛋白质。
(2)实例：________、_____和一部分激素。
细胞内
细胞外
消化酶
抗体
2．分泌蛋白合成和分泌的过程
用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、
运输与分泌途径。流程如图中箭头所示：
(1)分泌蛋白首先在游离的_______中以氨基酸为
原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，这段
肽链会与核糖体一起转移到__________上继续其合成
过程，再运输到__________进行再加工，最后经________分泌到细胞外。
核糖体
粗面内质网
高尔基体
细胞膜
(2)内质网将多肽链加工、折叠成具有一定__________的蛋白质，高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的_________。
(3)分泌蛋白由内质网到高尔基体、由高尔基体到细胞膜是以_____的形式运输的。
(4)分泌蛋白的合成、加工和运输都需要_______提供能量。
空间结构
修饰加工
囊泡
线粒体
二、细胞的生物膜系统
1．组成
生物膜系统由核膜、细胞膜、__________等结构组成。
2．特点
(1)各种生物膜的_________和_____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___________。
细胞器膜
组成成分
结构
协调与配合
3．功能
(1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的_________，同时在细胞与外部环境进行_________、能量转化和_________的过程中起着决定性作用。
(2)广阔的膜面积为_______提供了大量的附着位点，有利于许多化学反应的进行。
(3)细胞内的生物膜把_______分隔开，使细胞内能够同时进行多种_________，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
内部环境
物质运输
信息传递
多种酶
细胞器
化学反应
【教材微点发掘】
1.右图表示人体内某种细胞物质的合成和运
输过程，膜外颗粒状物质为抗体(一种蛋白质)。
请据图回答：
(1)抗体首先在[③]______ 上合成，加工分泌
的过程是③→___→____→⑥→⑦(填标号)。
(2)有人把膜结构组成中的[⑥]____ 比喻为深
海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙地运输
着“货物”，而[④]_________ 在其中起重要的交通枢纽作用。
核糖体
②
④
囊泡
高尔基体
(3)分泌蛋白分泌前后，内质网膜的面积会减小，高尔基体膜的面积保持稳定，细胞膜的面积会增大。那么分泌细胞中这三种膜的面积如何保持平衡？
提示：细胞膜与内质网膜之间可以直接转化，内质网膜和高尔基体膜之间可以通过囊泡膜间接转化。
2．结合教材第53页“图3－9　内质网膜与细胞膜、核膜的联系”回答下列问题：
(1)结合上图，用箭头表示出三种生物膜在结构上的直接联系________
_________________________________________________________________。
(2)分析内质网膜、高尔基体膜和细胞膜在结构上是如何间接联系的，并说明在功能上有何关系。
①间接联系：_________________________________________________。
②功能关系：_________________________________________________。
提示：①通过形成囊泡发生结构上的间接联系　②功能虽然不同，但需要相互协调，共同完成某项生理过程，如分泌蛋白的加工和运输过程
教材问题提示
思考·讨论
1．分泌蛋白是在核糖体中合成的。
2．提示：分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等结构。分泌蛋白在核糖体上合成，在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体做进一步的加工，再由囊泡运输到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
3．提示：需要能量，如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要能量，囊泡与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外的过程也需要能量。这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸提供的。
新知探究(一)　分泌蛋白的合成和分泌
【探究·深化】
[情境质疑]
1．分泌蛋白是指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。下列属于分泌蛋白的是___________。
①血红蛋白　②胰蛋白酶　③有氧呼吸有关的酶　④抗体　⑤性激素　⑥胰岛素　⑦蚕丝蛋白
②④⑥⑦
2．下图是分泌蛋白的合成、加工和运输图解，据图回答有关问题：
(1)请根据分泌蛋白的合成、加工和运输过程，判断图中甲～戊的名称。
提示：甲～戊分别是核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体。
(2)如果氨基酸被放射性同位素标记，在甲～戊中是否都能检测到放射性？
提示：不是。线粒体仅为该过程提供能量，放射性不会在线粒体中出现。
(3)归纳总结与分泌蛋白形成相关的细胞器、细胞结构和膜结构。
提示：细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。细胞结构：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜。膜结构：内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体。
[重难点拨]
“三看法”透析分泌蛋白的合成、加工和运输
(1)“一看”与分泌蛋白形成有关的细
胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质
网(加工车间)、高尔基体(进一步加工包装)
和线粒体(提供能量)。
(2)“二看”标记氨基酸出现的先后顺
序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→
囊泡→细胞膜(→胞外)，如图1。
(3)“三看”膜面积变化的结果：内质网面积缩小，细胞膜面积增大，如图2和图3。
【典题·例析】
[典例]　用35S标记一定量的氨基酸，并用来培养哺乳动物的乳腺细胞，测得核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化曲线(甲图)以及在此过程中高尔基体、内质网、细胞膜膜面积的变化曲线(乙图)。下列分析错误的是(　　)
A．甲图中的a、b、c三条曲线所指代的细胞器分别是核糖体、内质网、高尔基体
B．与乳腺分泌蛋白的合成和分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体
C．乙图中d、e、f三条曲线所指代的膜结构分别是细胞膜、内质网膜、高尔基体膜
D．35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
[答案]　C
[解析]　蛋白质在核糖体上合成后进入内质网进行初步加工，内质网再以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，导致内质网膜面积减少，由此可知 d 代表内质网膜；囊泡与高尔基体融合导致高尔基体膜面积增加，被进一步加工的蛋白质再以囊泡的形式从高尔基体运送到细胞膜，导致高尔基体膜面积减少，则f代表高尔基体膜；囊泡与细胞膜融合导致细胞膜面积增加，因此膜面积增加的 e 代表细胞膜。在此过程中需要消耗的能量主要由线粒体提供。
[延伸思考]
(1)本题中放射性35S最后出现在哪个细胞器中？
提示：高尔基体。
(2)本题中含放射性乳蛋白的合成过程中，内质网膜的面积有何变化？
提示：内质网由于分泌囊泡到高尔基体，短时间内膜面积会减小。
【应用·体验】
1．下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
答案：C　
解析：分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞，在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量。
2．如图表示细胞的生物膜系统的部分组成在结构与功能上的联系。COP Ⅰ、COP Ⅱ是被膜小泡，可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图分析下列说法错误的是(　　)
A．图中甲、乙生物膜的功能差别不大
B．由图可知，甲是粗面内质网，乙是高尔基体，溶酶体起源于乙
C．囊泡在细胞中穿梭往来运输“货物”，其中起交通枢纽作用的是高尔基体
D．若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入乙中，则图中的COP Ⅰ可以帮助实现这些蛋白质的回收
答案：A　
解析：由图可知，甲是内质网，乙是高尔基体，内质网、高尔基体的生物膜组成差别不大，但功能差别较大，A错误。由图示分析可知，B正确。由图可知，囊泡在细胞中穿梭往来运输“货物”，其中高尔基体既能接受来自内质网的囊泡，又能形成囊泡把“货物”运输到细胞膜，所以起交通枢纽作用的是高尔基体，C正确。由图可知，COPⅠ可介导蛋白质从乙向甲运输，若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入乙中，COPⅠ可以帮助掺入乙中的这些蛋白质回收到甲中，D正确。
新知探究(二)　细胞的生物膜系统
【探究·深化】
[情境质疑]
1．结合下面几种生物膜的化学成分，分析以下问题。
生物膜 蛋白质/% 脂质/% 糖类/%
人红细胞膜 49 43 8
大鼠肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 含量很少
线粒体外膜 52 48 含量很少
线粒体内膜 76 24 含量很少
(1)相似性：各种生物膜在组成成分的_____上基本相同，都主要由_____________组成。
(2)差异性：各种生物膜在组成成分的_____上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，________的种类和数量越多。
种类
蛋白质和脂质
含量
蛋白质
2．结合图解分析细胞内各种膜结构之间的联系。
(1)该图解说明各种生物膜在结构上___________，其间接联系是以_____的形式实现的。
(2)在功能上的联系：在分泌蛋白合成、加工、运输、分泌等过程中，各细胞器之间__________。
相互联系
囊泡
协调配合
[重难点拨]
1．构建细胞的生物膜系统概念模型
2．用系统的观点理解细胞是一个统一的整体
细胞的系统性不仅体现在各结构的分工与合作，还体现在细胞中存在着骨架系统、膜系统等子系统。细胞通过各部分之间的分工及各组合间的协调配合形成一个有机的整体。
【典题·例析】
[典例1]　下列四个选项中关于生物膜系统的叙述，错误的是(　　)
A．生物膜系统的动态变化体现了生物膜的选择透过性
B．生物膜将细胞内区室化，有利于生化反应的有序进行
C．内质网增大了细胞内的膜面积，利于酶和核糖体的附着
D．生物膜系统是由细胞膜、细胞器膜和核膜等构成的整体
[答案]　A
[解析]　生物膜间的相互转化依赖于生物膜的融合，体现了生物膜的流动性，A错误；生物膜将细胞质区室化，避免多种生化反应相互干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行，B正确；内质网是细胞内膜面积最大的细胞器，内质网增大了细胞内的膜面积，为酶和核糖体提供了附着位点，C正确；细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统，D正确。
[典例2]　下面为细胞的生物膜系统概念图，据图判断下列叙述正确的是(　　)
A．图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器
B．若d是叶绿体，则存在于所有植物细胞中
C．图中p一定是线粒体的内膜
D．图中的f和h分别是指内质网和高尔基体
[答案]　D
[解析]　生物膜包括核膜、细胞膜和各种细胞器膜等，细胞膜、内质网膜和高尔基体膜在分泌蛋白的加工、运输和分泌中具有重要作用，据此可知，a是核膜，b是细胞器膜，c是细胞膜。并不是所有的植物细胞中都有叶绿体。线粒体有外膜和内膜。性激素在内质网中合成，据此可判断f是内质网，h是高尔基体，g是具膜小泡(囊泡)。
易错提醒
正确认识生物膜系统的范围
(1)生物膜系统主要针对真核细胞而言，是细胞内生物膜的统称，属于细胞水平的范畴，而生物体内的有些膜，如视网膜、肠黏膜等，不属于生物膜。
(2)原核细胞的细胞膜也属于生物膜，但其没有核膜及细胞器膜，故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统。
【应用·体验】
1．细胞内不同膜结构之间互相转化，以“囊泡”方式进行的是(　　)
①核膜和内质网膜　②高尔基体膜和细胞膜
③内质网膜和高尔基体膜　④细胞膜和线粒体膜
A．②③　　 B．②④　　 C．③④　　 D．①②
答案：A　
解析：细胞内的膜结构之间可直接或间接相互联系。内质网膜可以直接与细胞膜和核膜相连；有的细胞的细胞膜可以直接与线粒体膜相连；内质网通过形成囊泡与高尔基体膜相连；高尔基体通过形成囊泡再与细胞膜相连。
2．下图为小肠细胞结构示意图，请回答下列问题。
(1)图中具有双层膜结构的细胞器是________(填名称)。图中属于生物膜系统的细胞器是________________(填名称)。
(2)在分泌蛋白合成与分泌时，先后有哪些细胞结构直接参与此过程_________________________________________________________________ (请用名称和箭头表示)。
(3)③结构的作用是_________________________________________。
①和②之间通过________(填“直接”或“间接”)相连的方式相互转化。
解析：(1)细胞中具有双层膜结构的细胞器包括线粒体和叶绿体，因为图示细胞为动物细胞，所以只是线粒体。(2)分泌蛋白合成与分泌的流程：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。(3)③处的细胞膜曲折变形，增大了膜面积。①和②之间的联系是直接相连，因此它们之间可以直接转化。
答案：(1)线粒体　线粒体、高尔基体、内质网
(2)核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
(3)扩大细胞膜的面积　直接
科学思维——同位素标记法及其应用
1．同位素及其特点
在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O,12C与14C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。
2．同位素标记法
(1)原理：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。
(2)同位素标记法的一般研究过程：
(3)同位素标记法的应用：
①标记某元素，追踪其转移途径，如用18O分别标记CO2和H2O中的O探究光合作用中产生的O2来源于水。
②标记特征元素，探究化合物的作用，如分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，证明DNA是其遗传物质。
③标记特征化合物，探究详细的生理过程，研究生物学原理，如同位素标记分泌蛋白探究其合成和运输过程。
【素养评价】
1.右图表示用含3H标记的氨基酸培养液培养某细胞过程中蛋白质的合成和分泌过程，则该细胞中出现3H的部位依次为(　　)
A．②→③→④→⑤　　
B．①→②→③→④
C．①→②→④→⑤
D．①→③→④→⑤
答案：A　
解析：分泌蛋白合成和分泌经过的结构依次为核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。题图示中①为核膜，②为核糖体，③为内质网，④为高尔基体，⑤为细胞膜。
2．科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间。下列叙述正确的是(　　)
A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成
B．高尔基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞膜相连
C．高尔基体具有运输分泌蛋白的作用
D．分泌蛋白合成过程中不需要能量
细胞结构 附有核糖体的内质网 高尔基体 靠近细胞膜的囊泡
时间/min 3 17 117
答案：C　
解析：分泌蛋白是指分泌到细胞外的蛋白质，其合成路径可以表示为：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜，按照次序存在时间差；高尔基体与内质网和细胞膜之间以囊泡的形式相联系，而并非直接相连；分泌蛋白合成过程中主要由线粒体提供能量。(共53张PPT)
第3章 细胞的基本结构
解读章首图文
培养学习志向·勇担社会责任
章首页以我国科学工作者人工合成胰岛素的伟大成就为例，通过人工化学合成与胰岛细胞生物合成的比较，说明人工合成的艰难与细胞生物合成的“轻而易举”。细胞如何把一个靠人力完成非常艰难的工作变得轻而易举呢？请同学们思考：细胞是不是有合成胰岛素的特定结构？细胞中是不是有一条条“生产线”呢？实际上细胞中各细胞器是分工协作的，细胞是一个整体。
接着，教材以类比的方式说明：单纯的建筑材料无法供人居住，建筑材料必须以一定的方式搭建成房屋才能成为居所。同样地，组成细胞的分子机械地堆放在一起，它们不能进行生命活动；这些分子必须有序地组成细胞的结构，才能进行生命活动。这里包含了两层意思：一是物质必须形成特定的结构才能发挥功能，二是细胞的不同结构间需要协调配合才能有序、高效地完成生命活动。本章将带领同学们探究“细胞到底有什么样的精巧结构？它们又是如何协调配合着完成生命活动的呢？”这些问题。
本章题图是细胞三维结构模式图，显示了细胞核的核仁、核孔等结构，以及线粒体、内质网和核糖体等细胞器。这么多的复杂“组件”，要在小小的细胞里有序地组合成一个系统，可见细胞是多么的“精巧”。教材章题图上压图文字借翟中和院士《细胞生物学》中的话表达了这样的含义。
理清本章架构
初识概念体系·具备系统思维
第1节　细胞膜的结构和功能
学有目标——课标要求必明
1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。
记在平时——核心语句必背
1.细胞膜的主要组成成分是脂质和蛋白质，还含少量糖类。
2.细胞膜是细胞的边界，不仅将细胞与外界环境分隔开，还具有控制物质进出、进行细胞间的信息交流等作用，功能越复杂的细胞膜蛋白质的种类与数量就越多。
3.流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分子镶在或嵌入或贯穿于磷脂双分子层。
4.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。
5.糖蛋白分布于细胞膜的外表面，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
【主干知识梳理】
一、细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞__________的相对稳定。
2．控制物质进出细胞
内部环境
3．进行细胞间的信息交流
(1)通过__________传递信息。
(2)通过_______直接接触传递信息。
(3)通过_________传递信息。
化学物质
细胞膜
细胞通道
二、细胞膜成分和结构的探索
1．对细胞膜成分的探索
(1)对细胞膜成分的早期探索历程：
时间(人物) 实验依据 结论或假说
1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由_____组成的
部分科学家 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 细胞膜的脂质有____和_______，其中_____含量最多
脂质
磷脂
胆固醇
磷脂
1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔　　　 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的____层
1935年，英国学者丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有_______
两
蛋白质
续表
(2)细胞膜的成分：
①细胞膜主要由______________组成，此外，还有少量的_____。在组成细胞膜的脂质中，_____最丰富，此外还有少量的________。
②________在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的____________就越多。
脂质和蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
蛋白质
种类与数量
2．对细胞膜结构的探索
时间 实例(实验) 结论(假说)
1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构 罗伯特森认为所有的细胞膜都由_____________________三层结构构成
1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有_______
1972年 流动镶嵌模型 辛格和尼科尔森提出了生物膜的______________
蛋白质—脂质—蛋白质
流动性
流动镶嵌模型
三、流动镶嵌模型的基本内容
1．结构模型
磷脂双分子层
基本支架
流动性
蛋白质分子
镶
嵌入
贯穿
运动
2．结构特点
细胞膜有一定的________。
糖蛋白
外表面
细胞识别
流动性
【教材微点发掘】
结合教材第42页有关磷脂分子的示意图，思考并讨论下列问题：
(1)磷脂分子含有的元素组成是_________________。
(2)水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在
右图画出它在水—空气界面上的分布情况(用 表示
磷脂分子)。
答案：
C、H、O、N、P
(3)单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球
形脂质体(如图)，它可以作为药物的运载体，将其运送
到特定的细胞发挥作用。脂质体中，在b处嵌入脂溶性
药物，在a处嵌入水溶性药物。
①为什么两类药物的包裹位置各不相同？
提示：脂质体中磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，所以a是亲水性的物质，b是疏水性的脂溶性的物质。
②脂质体到达细胞后，药物是如何进入细胞内发挥作用的？
提示：细胞膜主要是由磷脂双分子层构成的，也含有脂质，利用图中脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部。
教材问题提示
(一)思考·讨论
1．最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。
2．因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层这一结论。
3．由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。
4．如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
(二)旁栏思考
一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
新知探究(一)　细胞膜的功能
【拓展·深化】
1．细胞膜的功能图解
2．细胞间信息交流的三种方式
(1)一些细胞，如内分泌细胞分泌的一些物质(如激素)，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。
(2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。
(3)植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。
【典题·例析】
[典例1]　超滤净水器既能滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。此净水器的功能与细胞膜的哪一功能相似？(　　)
A．将细胞与外界环境分隔开的功能
B．控制物质进出细胞的功能
C．保护功能
D．进行细胞间信息交流的功能
[答案]　B
[解析]　根据题干信息，“超滤净水器既能滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需”，说明此净水器的功能与细胞膜能控制物质进出细胞的功能相似。
[延伸思考]
生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。莲藕“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜具有什么功能？这种功能的具体体现是什么？
提示：控制物质进出细胞的功能。主要体现在对营养物质的吸收及对有害废物的排出，以及防止病菌、病毒的侵入等方面。
[典例2]　作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关下图模型的说法错误的是(　　 )
A．图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能
B．甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出功能有关
C．乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子
D．b物质的主要成分是蛋白质
[答案]　C
[解析]　图示所示的是细胞间进行信息交流的一种方式；甲细胞分泌物质a也是细胞膜控制物质出入细胞的一个实例；不同的信息分子具有不同的受体，所以图中的受体b不能识别所有的信息分子；b的化学本质是糖蛋白，其主要成分是蛋白质。
易错提醒
细胞间信息交流的两个提醒
(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。
(2)通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细胞膜上的受体蛋白，但是通过细胞通道的信息交流不需要受体。
【应用·体验】
1．研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用。下列有关叙述错误的是(　　)
A．该研究说明细胞膜具有信息交流的功能
B．内皮素拮抗剂与内皮素结构相似
C．当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后，内皮素就不能再与其膜受体结合了
D．该研究说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
答案：D　
解析：细胞膜上的受体识别相应的信号分子并与之结合来完成信息传递的过程，属于细胞膜的信息交流功能，A正确，D错误；根据题干信息分析可知，内皮素拮抗剂与内皮素结构相似，B正确；根据题干信息“内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用”可知，当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后，内皮素就不能再与其膜受体结合了，C正确。
2．据图分析细胞膜的功能及特点。
提示：据图可知，细胞膜能控制物质进出细胞，细胞需要的物质才能进入细胞，但是对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是相对的。
新知探究(二)　细胞膜的成分和结构
【探究·深化】
[情境质疑]
1．许多有关细胞膜化学组成的资料，都来自细胞膜(尤其是红细胞膜)的研究。下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分，请回答下列问题：
细胞膜的种类 主要成分含量/%
蛋白质 脂质 糖类
成熟的红细胞膜 42 53 5
肌细胞膜 36 60 4
小肠绒毛上皮细胞膜 50 44 6
(1)不同细胞的细胞膜各种成分的含量完全相同吗？
提示：不完全相同。
(2)上述几种细胞膜的脂质成分中哪种含量最丰富？
提示：磷脂含量最丰富。
(3)小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高，功能也最复杂，这说明什么？
提示：说明蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。
2．科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(如图)。光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有一定流动性的？
提示：是由于质膜上其他区域的蛋白质流动到光漂白区呈现的荧光。质膜是具有一定的流动性的。
[重难点拨]
1．细胞膜的流动镶嵌模型
(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
2．细胞膜的结构特点——流动性
(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。
(2)生理意义：保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。
(3)表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀和失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。
【典题·例析】
[典例1]　下图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是(　　)
A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B．细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关
C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多
D．蛋白质在细胞间的信息交流中具有重要作用
[答案]　B
[解析]　由题图中数据可知，细胞膜的组成成分有蛋白质、脂质和糖类，但主要成分是蛋白质和脂质；细胞膜的功能越复杂，其蛋白质的种类和数量越多；蛋白质在细胞间的信息交流中有重要作用，但由图中信息不能得出该结论。
[典例2]　如图为细胞膜的结构模式图，下列相关叙述错误的是(　　)
A．①具有识别和免疫功能
B．细胞膜的选择透过性与②⑤有关
C．a面为膜内侧，b面为膜外侧
D．③为磷脂分子亲水性头部，④为磷脂分子亲脂性尾部
[答案]　C
[解析]　图中①糖蛋白具有识别、保护、润滑作用，还能参与免疫反应，A正确；细胞膜的选择透过性由②、⑤蛋白质决定，B正确；a面有糖蛋白，为细胞膜的外侧，b面无糖蛋白，为细胞膜的内侧，C错误；③为磷脂分子亲水性头部，具有亲水性，④为磷脂分子亲脂性尾部，具有疏水性，D正确。
【应用·体验】
1．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明了组成细胞膜的物质中含有(　　)
A．糖类和脂质　　　　　 B．糖类和蛋白质
C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸
答案：C　
解析：由题意可知，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，这说明细胞膜的成分中含有脂质；细胞膜也会被蛋白酶分解，说明细胞膜的成分中含有蛋白质。
2．下列选项中的叙述不符合细胞膜的流动镶嵌模型观点的是(　　)
A．磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性
B．每个磷脂分子的亲水头部向外，疏水尾部向内
C．细胞膜上的糖类形成糖蛋白或糖脂
D．蛋白质分子全部嵌入磷脂双分子层中
答案：D　
解析：磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性；由于细胞膜的内外均为液体环境，故每个磷脂分子的亲水头部向外，疏水尾部向内，排成磷脂双分子层；细胞膜上的糖类有的和蛋白质结合在一起，构成糖蛋白，也有些糖类和脂类物质结合在一起，构成糖脂；蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。
3．下图为细胞膜的亚显微结构示意图，图中“ ”表示物质a，下列相关叙述错误的是(　　)
A．①是糖蛋白，与细胞表面的识别有密切关系
B．②是磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架
C．③是蛋白质，在不同的细胞膜中其含量不同
D．图中所示的物质a是从膜外进入到膜内
答案：D　
解析：糖蛋白位于细胞膜外，因此图中所示的物质a是从膜内出去到膜外。
科学探究——细胞膜成分和功能的实验探究
1．细胞膜成分的鉴定
细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果
磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解
磷脂酶处理 细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
蛋白酶处理 细胞膜被破坏
2.细胞膜功能的实验验证
(1)控制物质进出功能的验证：
(2)识别功能的验证：
【素养评价】
1．水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。将细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞死活的基本原理是(　　)
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同 B．死细胞与活细胞的核酸含量不同
C．活细胞能分解染色剂PI D．活细胞的细胞膜能阻止PI的进入
答案：D　
解析：死细胞的细胞膜对物质进出细胞失去了控制作用；活细胞的细胞膜具有选择透过性，能控制物质进出细胞。
2．荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射猝灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测猝灭部位荧光再现速率。利用该技术测得膜上受激光照射部位的荧光强度和时间的关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．该技术说明细胞膜具有流动性
B．应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率
C．降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长
D．若不用激光照射猝灭，而是将细胞膜的两部分分别用绿色和红色荧光材料标记，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布
答案：B　
解析：该技术的理论基础是细胞膜具有流动性，A正确；该技术不能测定膜上单个蛋白质的流动速率，B错误；降低实验温度，膜上的蛋白质分子运动速率减慢，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长，C正确；若不用激光照射猝灭，而是细胞膜的两部分分别被绿色和红色荧光材料标记，由于细胞膜上的蛋白质分子可以运动，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布，D正确。
3．学习了“细胞膜”相关知识后，某同学看到妈妈买回来的红色苋菜，突然冒出了个念头，想要验证“活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用”，于是挑选了相关的厨房用品作为实验用具，进行了以下的实验验证。请你补充完整该同学第二步及之后的实验步骤，记录实验现象并分析。
(1)实验材料和用具：
大小、状态相似的红色苋菜叶10片、碗2个、茶杯1个、电热水壶1个
(2)实验步骤：
①将2个相同的碗，编号为甲、乙。
②向甲碗中倒入一满杯清水，___________________________________。
③___________________________________________________________。
④___________________________________________________________。
(3)实验现象：________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)原因分析：________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(2)实验步骤：①将2个相同的碗，编号为甲、乙。②向甲碗中倒入一满杯清水，向乙碗中倒入一满杯刚用电热水壶烧开的开水。③分别向甲、乙两碗中放入5片红色苋菜叶。④一段时间后，观察水和叶片颜色的变化。(3)实验现象：甲碗中的水和叶片颜色无明显变化；乙碗中的水呈现红色，叶片的红色褪去。(4)原因分析：乙碗中的植物细胞被高温杀死，细胞膜失去控制物质进出的功能(或失去了选择透过性)。
答案：(2)②向乙碗中倒入一满杯刚用电热水壶烧开的开水　③分别向甲、乙两碗中放入5片红色苋菜叶　④一段时间后，观察水和叶片颜色的变化　(3)甲碗中的水和叶片颜色无明显变化；乙碗中的水呈现红色，叶片的红色褪去　(4)乙碗中的植物细胞被高温杀死，细胞膜失去控制物质进出的功能(或失去了选择透过性)(共46张PPT)
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
学有目标——课标要求必明
1.举例说出几种主要细胞器的结构和功能。
2.制作临时装片，用显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
记在平时——核心语句必背
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细胞含有的细胞器。
2.内质网是细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。
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的有丝分裂有关。
5.溶酶体内含多种水解酶，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。
【主干知识梳理】
一、细胞器之间的分工
1．细胞质
(1)组成：主要包括_______和____________。
(2)细胞质基质存在状态：_____状态。
2．细胞器的分离方法
分离细胞器常用_________法。
细胞器
细胞质基质
溶胶
差速离心
3．几种重要细胞器的分工
(1)双层膜结构的细胞器：
图示 名称 功能
______ 细胞进行__________的主要场所，被称为细胞的“动力车间”
______ 绿色植物细胞进行_________的场所，被称为细胞的“养料制造车间”和“___________”
线粒体
有氧呼吸
叶绿体
光合作用
能量转换站
(2)单层膜结构的细胞器：
图示 名称 功能
_______ 细胞内_______等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，有核糖体附着的是___________；没有核糖体附着的是___________
高尔基体 是对来自内质网的_______进行_________________的“车间”及“发送站”
内质网
蛋白质
粗面内质网
光面内质网
蛋白质
加工、分类、包装
______ 是细胞的“消化车间”，内部含___________，能分解衰老、损伤的_______，吞噬并杀死侵入细胞的___________
_____ 主要存在于_____细胞中，可以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
溶酶体
多种水解酶
细胞器
细菌、病毒
液泡
植物
续表
(3)无膜结构的细胞器：
名称：________
结构：由两个互相垂直排列的_______及周围物质组成
分布：动物细胞和____________________
功能：与细胞的_________有关
名称：_______
功能：“生产_______的机器”
中心体
中心粒
某些低等植物细胞中
有丝分裂
核糖体
蛋白质
4.细胞骨架
(1)成分：____________。
(2)形态：网架结构。
(3)作用：①维持_________，锚定并支撑着许多细胞器；②与细胞__________________以及物质运输、能量转化、_________等生命活动密切相关。
蛋白质纤维
细胞形态
运动、分裂、分化
信息传递
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_____的叶 新鲜的_____
染色 不需染色 不需染色
显微镜 高倍显微镜 ____________
现象 扁平的椭球形、球形 细胞质处于不断流动的状态
藓类
黑藻
高倍显微镜
【教材微点发掘】
1．据图填写相应细胞器的序号：
(1)生产蛋白质的“机器”是_____。
(2)与能量转换有关的细胞器是_________。
(3)对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”是_____。
(4)蛋白质等生物大分子合成、加工场所和运输通道的细胞器是_____。
(5)与动物细胞和低等植物细胞有丝分裂有关的细胞器是_____。
图1
图2、图3
图5
图4
图6
2．从线粒体功能的角度分析，为什么飞翔鸟类的胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔的鸟类多，运动员肌细胞中线粒体的数量比缺乏锻炼的人多？
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需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要消耗大量能量，所以飞翔鸟类的胸肌细胞和运动员的肌细胞中线粒体数量较多。
3．溶酶体一般位于动物细胞中，内含多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解？没有溶酶体的细胞是怎么清理细胞产生的代谢废物的？
提示：膜的成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用。如溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用而能使酶远离自身；可能因膜转运的物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用。而没有溶酶体的细胞内可能也会含有某些水解酶，只是没有被激活，当需要发挥作用时，比如有代谢废物产生时，酶被激活，清理掉这些代谢废物。
新知探究(一)　细胞器之间的分工
【拓展·深化】
1．叶绿体和线粒体的比较
项目 线粒体 叶绿体
形态 短棒状、哑铃形等 椭球形、球形等
结构
成分 内膜：与有氧呼吸有关的酶
膜面积 内膜向内凹陷形成嵴 囊状结构堆叠形成基粒
功能 有氧呼吸的主要场所 光合作用的场所
共同点 ①都具有双层膜
②都与能量转换有关，产生ATP
③都含有核糖体和核酸，可自主复制与合成蛋白质，是细胞质遗传的物质基础
续表
2.从不同角度归类分析各种细胞器
3．几种特殊细胞
(1)哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
(2)蛔虫的体细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸。
(3)根尖分生区细胞没有叶绿体、大液泡，具有分裂能力。
(4)具有分裂能力或代谢旺盛的细胞(包括癌细胞)核糖体、线粒体的数量较多。
(5)分泌腺细胞中高尔基体的数量较多。
(6)原核细胞只有核糖体一种细胞器。
(7)成熟植物细胞有大液泡。
【典题·例析】
[典例1]　右图是真核细胞中两种细胞器的结构
模式图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．①和②的主要成分是蛋白质和磷脂
B．分布于③上的叶绿素的合成需要Mg
C．④中除了含有相关的酶，还含有少量DNA
D．植物细胞一定同时具备甲和乙
[答案]　D
[解析]　甲、乙分别是线粒体和叶绿体，①和②是两种细胞器的外膜和内膜，成分与细胞膜相似，主要成分是蛋白质和磷脂；③是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿素可存在于③上，其合成需要Mg；④表示线粒体和叶绿体的基质，均含有多种酶和少量DNA；植物的根尖细胞含有线粒体，无叶绿体。
[典例2]　右图a、c表示细胞中的两种结构，b
是它们共有的特征，下列有关叙述正确的是(　　)
A．若b表示两层膜结构，则a、c肯定是叶绿体
和线粒体
B．若b表示细胞器中含有的核酸，则a、c肯定是叶绿体和线粒体
C．若b表示产生水分子的生理过程，则a、c不可能是细胞核和高尔基体
D．若b表示磷脂，则a、c肯定不是核糖体和中心体
[答案]　D
[解析]　若b表示两层膜结构，则a、c可能是线粒体、叶绿体、细胞核中的任意两种；含有核酸的细胞器有线粒体、叶绿体和核糖体；细胞核内的DNA复制与转录均可产生水，高尔基体形成多糖的过程中会产生水；磷脂是生物膜的组成成分，则a、c肯定有生物膜，不可能是核糖体和中心体。
易错提醒
与细胞器有关的5个“不一定”
(1)没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含叶绿体。
(2)没有大液泡的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞也没有大液泡。
(3)有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些低等植物细胞也含有中心体。
(4)同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，如洋葱根尖细胞无叶绿体。
(5)同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同，如哺乳动物红细胞不断成熟的过程中细胞器逐渐退化。
【应用·体验】
1．粉红色康乃馨是母爱的象征。决定康乃馨叶片呈绿色、花呈粉红色的物质分别分布在细胞的什么结构中(　　)
A．细胞核和溶酶体 B．叶绿体和细胞质基质
C．叶绿体和液泡 D．叶绿体和线粒体
答案：C　
解析：植物的叶片呈现绿色的原因是叶绿体中含有较多的叶绿素，花的颜色由液泡中的花青素决定。
2．如图为电镜下观察的某细胞的一部分。
下列有关该细胞的叙述，正确的是(　　)
A．此细胞不可能是原核细胞，可能是动
物细胞或高等植物细胞
B．此细胞中的结构3为核糖体
C．结构1、2、3、4、5、6均具有膜结构
D．进行有氧呼吸的主要场所是结构4
答案：B　
解析：此细胞有线粒体、高尔基体等多种细胞器，所以不是原核细胞，但因为存在2中心体，故不可能为高等植物细胞，A错误；1为线粒体，2为中心体，3为核糖体，4为高尔基体，5为内质网，6为细胞膜，B正确；1、4、5、6有膜结构，2、3无膜结构，C错误；结构1(线粒体)是细胞进行有氧呼吸的主要场所，D错误。
新知探究(二)　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
【拓展·深化】
1．实验原理
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，不需染色，制片后直接观察。
(2)活细胞中的细胞质是不断流动着的，用运动着的叶绿体作为参照物，可观察植物细胞内细胞质的流动。
2．实验步骤
(1)观察叶绿体：
(2)观察细胞质的流动：
3．实验注意事项
(1)观察叶绿体常选用藓类的叶片。这是因为藓类的叶片薄而小，仅有一两层叶肉细胞，叶绿体清楚，可取整个小叶直接制片。若用菠菜叶作为实验材料，要取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，因为叶绿体主要分布在叶肉细胞中，叶表皮处无叶绿体，接近下表皮处是海绵组织，细胞排列疏松，细胞分散，易撕取，便于观察。
(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，避免细胞活性受到影响。
(3)盖盖玻片时，使盖玻片与载玻片成45°夹角，一侧先接触液滴，然后缓慢放下，防止产生气泡。
(4)观察细胞质流动时，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，注视叶绿体，观察细胞质的流动。最后，再仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。
4．加快细胞质流动的措施
实验前必须检查供实验用的黑藻叶片细胞质的流动情况，如果发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取措施，加速其细胞质的流动。方法有三种：一是进行光照，即在阳光或灯光下放置15～20 min；二是提高水温，可加入热水将水温调至25 ℃左右；三是切伤一小部分叶片。
【典题·例析】
[典例1]　(2021·浙江1月选考)在进行“观察叶绿体”的活动中，先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，然后进行观察。下列叙述正确的是(　　)
A．制作临时装片时，实验材料不需要染色
B．黑藻是一种单细胞藻类，制作临时装片时不需切片
C．预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察
D．在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成
[答案]　A
[解析]　黑藻为多细胞植物，细胞中含有叶绿体，细胞质基质无色，因此观察叶绿体的活动中，用黑藻作实验材料不需染色，A正确、B错误；预处理的目的是更好地观察细胞质的流动，而不会减少黑藻细胞中叶绿体的数量，C错误；光学显微镜下不能观察到叶绿体的基粒是由类囊体堆叠而成的，该结构只有在电子显微镜下才能观察到，D错误。
[典例2]　某班级11月中旬做观察细胞质流动实验，于1周前购买菠菜，以菠菜叶下表皮为材料。结果发现大部分同学没有观察到细胞质的流动。分析其原因不合理的是(　　)
A．细胞死亡，细胞质不再流动
B．没有染色，观察不到细胞质流动
C．细胞重叠，细胞图像不清晰
D．温度太低，细胞质流动不明显
[答案]　B
[解析]　菠菜已经放置一周，有可能已经死亡，所以细胞质不再流动无法观察，A正确；观察细胞质的流动是以叶绿体为参照对象，不需要进行染色，B错误；由于菠菜叶片较厚，制作装片时可能导致细胞重叠，不易观察，C正确；11月中旬时温度太低，细胞活性较弱，所以细胞质流动减缓，D正确。
归纳拓展
细胞质流动与新陈代谢的关系
呼吸越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞质流动方式一般为环形流动。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。
【应用·体验】
1．下列关于叶绿体在细胞中分布的说法，正确的是(　　)
A．在强光下，叶绿体以其侧面对着光源，以利于接受较多的光
B．在弱光下，叶绿体以其较大的面对着光源，可以接受更多的光
C．在弱光下，叶绿体会较多地聚集在背光一侧
D．对于一般的叶片，背光面的细胞中含有较多的叶绿体
答案：B　
解析：叶绿体在细胞内是运动的，这种运动造成了叶绿体的分布变化，这是细胞及叶绿体的功能与环境相适应的体现。
2．右图为藻类植物细胞质的流动情况，下列说法错误的是(　　)
A．通过细胞质流动可以实现物质分配
B．在显微镜下观察该细胞质流动方向为顺时针
C．该藻类合成有机物的场所是叶绿体
D．适当升高温度可以加快细胞质的流动
答案：B　
解析：细胞质中的物质随着细胞质的流动而流动，通过细胞质流动可以实现物质分配；在显微镜下看到细胞质流动方向是逆时针，实际也是逆时针；该藻类合成有机物的场所是叶绿体。
科学视野——差速离心法
1．差速离心法的操作原理
差速离心技术是交替使用低速和高速离心，用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离的方法。此法适用于混合样品中各沉降系数差别较大组分的分离。
2．差速离心法的操作过程
在分离细胞中的细胞器时，将细胞膜破坏后，形成由各种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的方法分离不同大小的细胞器。起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。步骤如图所示：
【素养评价】
1.有研究者将下列四种等量的细胞分别磨碎，然后放到四个离心试管内高速旋转离心，如果磨碎的液体分为四层，如右图，其中③层有较多的有氧呼吸的酶，则在下列各种细胞中③层最厚的是(　　)
A．皮肤细胞　　　　 B．口腔上皮细胞
C．心肌细胞 D ．肾脏细胞
答案：C　
解析：根据题干信息分析，③层存在的结构是有氧呼吸的主要场所，为线粒体。线粒体能为细胞的生命活动提供能量，新陈代谢越旺盛，线粒体越多，在题目所给的四种细胞中，心肌细胞新陈代谢最旺盛，需要的能量最多。
2．如图表示从血液中制备核糖体的大致过程，对该过程的叙述，不合理的是(　　)
A．步骤①加入14C氨基酸的目的是在步骤⑤阶段检测核糖体
B．步骤②的目的是破坏细胞膜
C．步骤①加入14C氨基酸的时间越长效果越好
D．步骤③④的目的是分离细胞器或细胞结构
答案：C　
解析：氨基酸是合成蛋白质的原料，而蛋白质的合成场所是核糖体，所以步骤①加入14C氨基酸的目的是在步骤⑤中检测核糖体；步骤②中加入蒸馏水会使细胞吸水涨破，破坏细胞膜；步骤①加入14C氨基酸的时间较长，则合成的多肽可能从核糖体上脱落，并非时间越长效果越好；步骤③④的目的是用差速离心法分离细胞器和其他细胞结构。
3．在低温条件下，将叶片置于研钵中，加入某种溶液研磨后，用离心法进行分离。第一次分离成沉淀P1(含细胞核和细胞壁碎片)和上清液S1；随后又将S1分离成沉淀P2(含叶绿体)和上清液S2；第三次离心将S2分离成沉淀P3(含线粒体)和上清液S3；最后一次将S3分离成沉淀P4(含核糖体)和上清液S4。请回答下列问题(填入相应的字母符号，如S1～S4，P1～P4，见下图)：
(1)细胞的DNA主要存在于__________部分。
(2)若要继续分离得到与光合作用有关的酶，应选取___________部分。
(3)若要研究合成蛋白质的细胞器，应选取____部分。
(4)含有与有氧呼吸有关的酶的是_____________。
解析：DNA主要在细胞核中——P1；光合作用有关的酶位于叶绿体中——P2；蛋白质的合成场所是核糖体——P4；与有氧呼吸有关的酶主要位于线粒体中——S1、S2、P3。
答案：(1)P1　(2)P2　(3)P4　(4)S1、S2、P3(共47张PPT)
第3节　细胞核的结构和功能
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.阐明细胞核的结构和功能。
2.根据对细胞整体与局部的认识，尝试制作真核细胞的三维结构模型。
3.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 1.细胞核由核膜、核仁和染色质等结构组成。
2.染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态，主要成分是DNA和蛋白质，DNA是遗传信息的载体。
3.核仁与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关。
4.细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
【主干知识梳理】
一、细胞核的分布与功能
1．分布
除了高等植物成熟的______细胞和哺乳动物成熟的_______等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2．功能
细胞核是___________，是细胞___________的控制中心。
筛管
红细胞
遗传信息库
代谢和遗传
二、细胞核的结构
1．细胞核的结构图解
2．染色质及其与染色体的关系
(1)物质组成：主要由DNA和_______组成，其中DNA是遗传信息的载体。
(2)形态及特点：极细的丝状物，易被_________染成深色。
(3)与染色体的关系：是___________在细胞_________的两种存在状态。
三、细胞在生命系统中的地位
1．结构特点
(1)细胞作为基本的_________，其结构复杂而精巧。
(2)各组分之间分工合作成为________________。
蛋白质
碱性染料
同一种物质
不同时期
生命系统
一个统一的整体
2．地位
细胞既是生物体结构的_________，也是生物体___________的基本单位。
四、建构模型
1．概念
模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种_____________的描述。
基本单位
代谢和遗传
简化的概括性
3．举例
沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型就是_____模型。
物理
概念
物理
【教材微点发掘】
1．连线细胞核的功能探究实验。(教材第54页“思考·讨论”)
2．世界上首例体细胞克隆猴“中中”和 “华华”在我国培育成功(教材第58页“生物科技进展”)。请思考：体细胞克隆技术(体细胞核移植)体现了细胞核的什么功能？
提示：细胞代谢和遗传的控制中心。
教材问题提示
(一)思考·讨论
1．美西螈皮肤的颜色是由皮肤表皮细胞内的黑色素决定的。表皮细胞内合成了黑色素，使皮肤呈黑色，不能合成黑色素的，皮肤呈白色。细胞内黑色素的合成是由细胞核控制的。
2．没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。
3．细胞核是细胞生命活动的控制中心。
4．伞藻的形态结构特点取决于细胞核。
5．提示：克隆牛是由重组的卵细胞发育成的，重组细胞包含了母牛乙的细胞核和母牛甲的细胞质，由这一重组细胞发育成的克隆牛性状几乎与母牛乙一模一样，这说明性状是由细胞核决定的。克隆牛所有的细胞都来自重组细胞的细胞分裂，其细胞核中的遗传物质与母牛乙的遗传物质相同。
6．细胞核具有控制细胞代谢与遗传的功能。
(二)旁栏思考
提示：同一生物体内的所有细胞都来自受精卵的分裂，细胞内的“蓝图”都是一样的。体内细胞的形态、结构和功能多样，是细胞分化的结果。
新知探究(一)　细胞核功能的探究实验
【探究·深化】
[情境质疑]
1．美西螈胚胎细胞的核移植实验。
该实验说明美西螈的皮肤颜色是由________控制的。
细胞核
2．蝾螈受精卵的横缢实验。
(1)甲组实验中，A部分____(填“有”或“无”)细胞核，_____ (填“停止”或“不停止”)分裂；B部分____ (填“有”或“无”)细胞核，____ (填“能”或“不能”)分裂。
无
停止
有
能
(2)乙组实验中，将B部分向A部分挤入一个细胞核后，A部分______ (填“有”或“无”)细胞核，细胞______ (填“开始”或“不开始”)分裂；B部分____ (填“有”或“无”)细胞核，____ (填“能”或“不能”)分裂；最后两半都能发育成正常的胚胎，只是原来无核的一半发育得________。
(3)经对照可以看出，_______控制着细胞的分裂、分化。
有
开始
有
能
慢一些
细胞核
3．变形虫的切割实验。
由实验可以得知，变形虫的摄食、应激性及生长和分裂等各项生命活动都离不开_______，_______是细胞生命活动的控制中心。
细胞核
细胞核
4．伞藻的嫁接和核移植实验。
(1)实验过程：
①伞藻嫁接实验：
a．伞形帽伞藻假根＋菊花形帽伞藻柄→伞藻帽呈_____形；
b．菊花形帽伞藻假根＋伞形帽伞藻柄→伞藻帽呈_____形。
伞
菊花
②伞藻核移植实验：
(2)结论：生物体形态结构的建成主要与________有关。
细胞核
[重难点拨]
1．探究实验分析
(1)实验1中缺乏对照实验，可增加“将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中”的对照组，以增强结论的说服力。
(2)实验2、3、4均遵循了对照原则。
(3)伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对伞藻嫁接实验的补充，进一步验证了细胞核的功能。
(4)实验2、3还说明细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生命活动。
2．相关实验归纳总结
【典题·例析】
[典例1]　伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如下图)。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止
B．图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽
C．图1中①、②的帽形随嫁接的伞柄而改变
D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
[答案]　C
[解析]　细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心，故移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止；图2中的③与图1中的①的细胞核相同，二者都是菊花形帽；图1中①、②嫁接的伞柄，属于细胞的细胞质部分，故不会引起帽形的改变；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。
[典例2]　以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关下图中的分析正确的是(　　)
A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性
D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统
[答案]　D
[解析]　将实验结果与实验的自变量联系起来下结论：实验①和实验③说明的是细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性；实验②和实验③说明的是细胞核的重要性。
【应用·体验】
1．下图是科学家进行变形虫切割实验的示意图，该实验最能说明(　　)
A．细胞核控制细胞的分裂 B．细胞质控制细胞的遗传
C．细胞核控制细胞的生命活动 D．细胞质控制细胞的分化
答案：C　
解析：由题图实验可知，将变形虫切割后，含有细胞核的部分能正常生长、摄食，不含有细胞核、只有细胞质的部分不能摄食也不能生长，这说明细胞核对于控制细胞生命活动具有重要作用。
2．细胞核具有什么功能？科学家通过如图所示的实验进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤入不能分裂的a部分，结果a部分也开始分裂，最后a、b两部分都能发育成胚胎。下列有关叙述错误的是(　　)
A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关
B．实验①中，a部分细胞属于对照组
C．实验②中，a部分的操作与实验①中的a部分形成对照
D．实验还能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动
答案：B　
解析：实验①中有细胞核的部分(b)能分裂，而没有细胞核的部分(a)不能分裂，实验②中a、b两部分最终都发育成胚胎，所以经对照后说明细胞核与细胞的分裂、分化密切相关，同时也能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动；实验①中b部分为正常状态，所以b部分为对照组；实验①中a部分没有细胞核，而实验②中的a部分又有了细胞核，两部分形成对照。
新知探究(二)　细胞核的结构
【拓展·深化】
1．核膜的结构与功能的关系
2．核仁的功能及特点
(1)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
(2)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁较大。
3．染色质和染色体的异同点
比较项目 染色质 染色体
不同点 存在时期 细胞分裂结束时 细胞分裂时
形态 极细的丝状 圆柱状或杆状
相同点 成分 主要是DNA和蛋白质
特性 易被碱性染料染成深色
功能 遗传物质的主要载体
关系
【典题·例析】
[典例1]　下图表示某生物细胞核的结构组成，有关叙述错误的是(　　)
A．从图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连
B．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物
C．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性，但核膜有选择透过性
D．在核仁中合成的RNA是组成核糖体的重要成分
[答案]　C
[解析]　从题图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连；图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，也具有选择性，如DNA不能从核孔中出来；核仁能够合成rRNA，它是组成核糖体的重要成分。
[典例2]　下面为典型细胞核及其周围部分结构示意图。请据图回答：
(1)只有在________细胞中，使用电子显微镜才可以看到此图所表示的结构。
(2)在细胞有丝分裂过程中，[　　]______高度螺旋化，成为________。
(3)由图中可见[1]______和[　　]______的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密。
(4)图中[2]的功能是__________________________________。[3]主要是由__________和__________组成的；核糖体的合成与图中[　　]________有关。
[解析]　(1)细胞核的有无是真核细胞与原核细胞的根本区别，只有在真核细胞中才能观察到细胞核。(2)在细胞有丝分裂过程中，染色质高度螺旋化，成为染色体。(3)内质网外连细胞膜，内连核膜，是物质运输通道，使细胞质与核内物质联系更密切。(4)染色质主要是由DNA和蛋白质构成的，是遗传物质的主要载体，染色质螺旋变粗形成染色体。核仁与核糖体的形成有关。
[答案]　(1)真核　(2)3　染色质　染色体　(3)内质网　5　核膜　(4)实现核质之间频繁的物质交换和信息交流　DNA　蛋白质　4　核仁
易错提醒
有关细胞核的四个认识误区
(1)误认为“细胞核是具有双层膜结构的细胞器”：细胞核不是细胞器，是具有双层膜的细胞结构。
(2)误认为“核孔是大、小分子都能随意进出的通道”：核孔具有选择性，RNA和某些蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道是核孔，但并不是所有的大分子都能通过核孔，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，极少通过核孔。
(3)误认为核仁是遗传物质的储存场所：核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。
(4)误认为每个细胞有一个细胞核：有些细胞不只具有一个细胞核，如人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。
【应用·体验】
1．下列选项中关于细胞核各结构和功能的叙述，正确的是(　　)
A．核膜属于生物膜系统
B．染色体是遗传物质DNA和RNA的载体
C．核仁与蛋白质的合成以及核糖体的形成有关
D．核孔有利于DNA和RNA从细胞核进入细胞质
答案：A　
解析：生物膜系统包括细胞膜、核膜以及各种细胞器膜，其在组成成分和结构上很相似，在结构和功能上紧密联系，所以核膜属于生物膜系统，A正确；染色体是遗传物质DNA的载体，不是RNA的载体，B错误；核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，但蛋白质合成的场所是核糖体，C错误；核孔有利于RNA从细胞核进入细胞质，但DNA不能自由进出细胞核，D错误。
2.观察如图所示的模式图，下列相关说法错误的是(　　)
A．图中③为核仁，与某种RNA的形成有关
B．图中②为核孔，是DNA和蛋白质进出的通道
C．图中④为核膜，是一种双层膜
D．图中①为染色质，有时形成染色体
答案：B　
解析：分析题图可知，①是染色质，②是核孔，③是核仁，④是核膜。核仁与核糖体及某种RNA的形成有关；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，如蛋白质和RNA等，但DNA不能通过核孔进出细胞；核膜是一种双层膜结构；染色质与染色体是同一物质在细胞分裂不同时期的两种存在状态。
科学思维——建构模型
一、模型的概念
模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。也就是说，模型是出于某一目的，对原型进行概括性的、简化性的描述，它没有包括原型的所有特征，但是能反映出原型的本质特征。
二、几种常见的模型类型
1．物理模型
指以实物或者图画的形式，直观地表达认识对象的特征的模型。它最显著的特点是先将难以直接观测的结构或过程简化，把握其本质特征，按照一定的比例放大或缩小，将这些特征通过物理模型形象化、直观化表达，如蛋白质结构模型、细胞膜结构模型、真核细胞三维结构模型等。
2．数学模型
指用字母、数字及符号建立起来的等式或不等式以及图像、图表等描述事物特征及内在联系的数学表达式，它可以描述生命现象，用逻辑推理、运算、求解等来研究生命现象，解决生物学问题。数学模型可以将生物中的实际问题用数学的方式表现出来，运用数学知识结合生物规律揭示事物的本质特征。
3．概念模型
指用文字、图线和符号等将有联系的名词或过程连接起来，将生命现象和活动规律阐明清楚的一种较为抽象的模型，主要有流程图模型和概念图模型两种类型。流程图模型主要表示的是生物过程的先后顺序。概念图则是表示概念与概念之间的关系，将不同知识联系起来，形成知识网络，如教材第60页动物细胞的结构和功能的概念模型。
【素养评价】
1．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。下列关于模型的叙述，错误的是(　　)
A．模型要体现事物的本质和规律性的联系
B．DNA的双螺旋结构模型是物理模型
C．实物模型的制作要首先考虑是否美观
D．数学模型可以用特定的公式、图表等表示
答案：C　
解析：在设计并制作模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是模型的美观与否。
2．以下关于物理模型的说法，正确的是(　　)
A．通过抽象的形式来表达认识对象的特征
B．把事物的共同特点抽出来加以描述
C．用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征
D．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
答案：D　
解析：概念模型通过抽象的形式来表达认识对象的特征；概念模型把事物的共同特点抽出来加以描述；数学模型用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征；以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。
3．尝试构建蛋白质的概念模型。
提示：

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