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第7课时　细胞器之间的分工
1．阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动。2.实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
考点一　细胞器的结构和功能
1．细胞壁(植物细胞)
2．细胞器的种类和功能
(1)细胞器的分离方法：差速离心法。
(2)细胞器的结构和功能
细胞器 功能
线粒体 进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”
叶绿体 能进行光合作用的植物细胞所特有的，是“养料制造车间”和“能量转换站”
高尔基体 主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”和“发送站”，在植物细胞中与细胞壁的形成有关
内质网 是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，分为粗面内质网和光面内质网
液泡 主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，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 是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌、病毒
中心体 与细胞的有丝分裂有关，分布在动物和低等植物细胞中
核糖体 生产蛋白质的机器
3.细胞质的其他组成
(1)细胞质基质
(2)细胞骨架
(1)溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程。(2024·甘肃卷)(　×　)
(2)受损细胞器的蛋白质、核酸可被溶酶体降解。(2022·河北卷)(　√　)
(3)附着在内质网上的和游离在细胞质基质中的核糖体具有不同的分子组成。(2022·河北卷)(　×　)
(4)含中心体的细胞一定是动物细胞。(　×　)
(5)没有叶绿体或中央液泡的细胞一定是动物细胞。(　×　)
(6)(必修1 P48图3－6改编)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。
【情境应用】　结构与功能相适应是生命科学的基本观点之一。例如有氧呼吸最后一个阶段需要在线粒体内膜上进行；溶酶体内含有多种酸性水解酶，可以分解侵入机体的病原体和自身衰老、受损的细胞器等；哺乳动物成熟的红细胞不具有细胞核及细胞器；心肌细胞中的线粒体比皮肤表皮细胞多等。
【问题探究】　
(1)心肌细胞比皮肤表皮细胞有更多的线粒体，原因是什么？
提示：心肌细胞收缩需要大量的能量，线粒体是供应能量的“动力车间”，所以心肌细胞中线粒体数量较多。
(2)哺乳动物成熟的红细胞不具有细胞核及细胞器的原因是什么？
提示：适应运输氧气的生理需求。
(3)新屠宰的家畜家禽，如果马上把肉做熟了吃，这时候的肉比较老，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关？请利用所学生物学知识解释其原因？
提示：溶酶体；细胞死亡后，溶酶体膜破裂，各种水解酶释放出来，分解细胞中的蛋白质等物质，这时畜、禽肉烹饪后更鲜嫩，这个过程需要一定的时间。
(4)溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器，自身膜却不会被这些水解酶分解，可能的原因是什么？
提示：溶酶体膜经过了特殊的修饰，使其不能被水解酶水解。
多角度比较各种细胞器
考向1围绕细胞器的结构和功能考查生命观念
1．(2024·重庆卷)苹果变甜主要是因为多糖水解为可溶性糖，细胞中可溶性糖储存的主要场所是(　B　)
A．叶绿体 B．液泡
C．内质网 D．溶酶体
解析：液泡主要存在于植物的细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等。据此可知，苹果细胞中的可溶性糖储存的主要场所是液泡，B符合题意。
2．(2024·江西卷)溶酶体膜稳定性下降，可导致溶酶体中酶类物质外溢，引起机体异常，如类风湿性关节炎等。下列有关溶酶体的说法，错误的是(　A　)
A．溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构
B．溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成
C．从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D．从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低
解析：溶酶体不具有双层膜结构，是单层膜结构的细胞器，其中含有多种水解酶，是细胞中的消化车间，A错误；溶酶体内的蛋白酶的本质是蛋白质，合成场所在核糖体，B正确；从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶，C正确；溶酶体内的pH比细胞质基质低，从溶酶体外溢后，由于pH不适宜，大多数酶的活性会降低，D正确。
考向2围绕细胞器结构模型考查科学思维
3．(2025·天津和平区模拟)下图为细胞中某些结构的示意图。下列叙述错误的是(　A　)
A．结构甲、乙、丙都是双层膜结构的细胞器
B．结构乙是光合作用的场所
C．结构丙是有氧呼吸的主要场所
D．结构丁的③可以侧向自由移动
解析：甲表示高尔基体，乙表示叶绿体，丙表示线粒体，高尔基体是单层膜结构，叶绿体、线粒体是双层膜结构，A错误；乙表示叶绿体，叶绿体是进行光合作用的场所，B正确；丙表示线粒体，有氧呼吸的第二、三阶段发生在线粒体中，因此线粒体是有氧呼吸的主要场所，C正确；丁表示细胞膜的流动镶嵌模型，②表示蛋白质，③表示磷脂双分子层，磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质分子大都可以运动，D正确。
考点二　实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1．实验原理
2．实验步骤
(1)观察叶绿体
(2)用显微镜观察细胞质的流动
(1)观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，只有部分细胞的叶绿体在运动是由取材不当引起的。(2024·北京卷)(　×　)
(2)观察细胞质流动时，黑藻叶肉细胞呈正方形，叶绿体围绕细胞核运动。(2023·江苏卷)(　×　)
(3)观察细胞质流动时，先用低倍镜找到特定区域的黑藻叶肉细胞，再换高倍镜观察。(2022·北京卷)(　√　)
(4)在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成。(2021·浙江卷)(　×　)
(5)光学显微镜下叶绿体是绿色、双层膜的一种细胞器。(　×　)
(6)绿色叶片细胞中的叶绿体和细胞质均可以流动。(　√　)
考向 围绕观察叶绿体和细胞质的流动考查科学思维和科学探究
1．（2022·浙江卷）以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是(　C　)
A．基部成熟叶片是最佳观察材料
B．叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C．叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形
D．不同条件下叶绿体的位置不变
解析：黑藻基部成熟叶片含有的叶绿体多，不易观察叶绿体的形态，应选用黑藻幼嫩的小叶，A错误；叶绿体呈扁平的椭球形或球形，围绕液泡沿细胞边缘分布，B错误，C正确；叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变，D错误。
2．（2024·湖南卷）以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素，实验结果表明新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率不同，且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是(　B　)
A．该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B．细胞内结合水与自由水的比值越高，细胞质流动速率越快
C．材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D．细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
解析：该实验的目的是探究影响细胞质流动速率的因素，据题干信息可知，该实验的自变量有黑藻叶龄、同一叶片的不同区域，A正确；细胞质流动速率越快，细胞代谢越旺盛，细胞内结合水与自由水的比值越低，B错误；选择新鲜的叶片，在适宜的温度和光照强度下，黑藻细胞质的流动速率较快，实验容易取得成功，C正确；观察细胞质的流动时，常以细胞质中叶绿体的运动作为标志，D正确。
1．（2022·重庆卷）以蚕豆根尖为实验材料，在光学显微镜下不能观察到的是(　A　)
A．中心体 B．染色体
C．细胞核 D．细胞壁
解析：中心体无色且体积小，光学显微镜下无法观察，需要借助电子显微镜观察，且蚕豆是高等植物，其根尖细胞中无中心体，A符合题意；用光学显微镜观察染色体时，利用碱性染料着色，便能够进行观察，B不符合题意；细胞核体积较大，在显微镜下很容易找到，C不符合题意；细胞壁位于细胞的最外面，具有保护、支持细胞的功能，在显微镜下很容易找到，D不符合题意。
2．（2023·浙江卷）性腺细胞的内质网是合成性激素的场所。在一定条件下，部分内质网被包裹后与细胞器X融合而被降解，从而调节了性激素的分泌量。细胞器X是(　A　)
A．溶酶体 B．中心体
C．线粒体 D．高尔基体
解析：根据题意“部分内质网被包裹后与细胞器X融合而被降解”，可推测细胞器X内含有水解酶，是细胞内的“消化车间”，故可知细胞器X是溶酶体，A正确。
3．（2023·湖南卷）关于细胞结构与功能，下列叙述错误的是(　C　)
A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动
B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关
C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所
D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
解析：细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架被破坏会影响到这些生命活动的正常进行，A正确；核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B正确；有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C错误；内质网是由膜连接而成的网状结构，是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，D正确。
4．（2023·广东卷）下列叙述中，能支持将线粒体用于生物进化研究的是(　B　)
A．线粒体基因遗传时遵循孟德尔定律
B．线粒体DNA复制时可能发生突变
C．线粒体存在于各地质年代生物细胞中
D．线粒体通过有丝分裂的方式进行增殖
解析：孟德尔遗传定律适用于真核生物核基因的遗传，线粒体基因属于质基因，A错误；线粒体DNA复制时可能发生突变，为生物进化提供原材料，B正确；地球上最早的生物是细菌，属于原核生物，没有线粒体，C错误；有丝分裂是真核细胞的分裂方式，线粒体不能通过有丝分裂的方式进行增殖，D错误。
课时作业7
（总分：60分）
（每小题5分，共60分）
1．（2025·湖南永州模拟）荷花是湖南省的省花，其叶呈圆形，表面深绿色。使得荷花叶呈现出绿色的物质分布在(　D　)
A．液泡 B．细胞质基质
C．溶酶体 D．叶绿体
解析：叶绿体中含有较多的叶绿素，使植物呈现绿色，使荷花叶呈现出绿色的物质分布在叶绿体，D正确。
2．（2024·北京房山区一模）生物学家发现了由代谢酶聚合而成的无膜细胞器——细胞蛇。以下与细胞蛇组成最为相似的是(　A　)
A．中心体 B．线粒体
C．叶绿体 D．内质网
解析：中心体无膜结构，主要成分为蛋白质，与细胞蛇最相似，A正确。
3．（2025·河北衡水模拟）中心体由两个中心粒和一些周围物质组成，中心粒是中心体的核心部分，能够吸引和组装微管，而微管是细胞骨架的一部分。下列相关叙述正确的是(　A　)
A．真核细胞组装微管的机理不止一种
B．能进行有丝分裂的细胞都具有中心体
C．中心体和核糖体都不含磷脂和核酸
D．细胞骨架与细胞增殖有关，与细胞分化无关
解析：真核细胞都有细胞骨架，中心体与组装微管有关，但高等植物细胞有细胞骨架，无中心体，说明高等植物细胞有另一种组装微管的机理，A正确；高等植物细胞能进行有丝分裂，但高等植物细胞没有中心体，B错误；核糖体由蛋白质和RNA构成，RNA为一种核酸，C错误；细胞骨架与细胞增殖、细胞分化均有关，D错误。
4．（2025·河北邯郸模拟）荠菜是野菜中的珍品，含有多种氨基酸，使其味清香鲜美；含有有机酸、黄酮等成分，使其有健胃、降血压等功效。下列相关说法错误的是(　D　)
A．荠菜的有机酸主要位于液泡中
B．荠菜的氨基酸在核糖体上参与缩合反应产生水
C.用差速离心法逐渐提高离心速率以分离荠菜的各种细胞器
D．荠菜根尖细胞有丝分裂前期中心体会发出星射线形成纺锤体
解析：液泡中的细胞液含糖类、无机盐等物质，有机酸主要位于液泡中，A正确；氨基酸在核糖体上参与脱水缩合反应产生水，B正确；分离细胞器的常用方法是差速离心法，差速离心法采取逐渐提高离心速率的方式分离大小不同的细胞器，C正确；荠菜是高等植物，细胞中无中心体，D错误。
5．（2025·吉林长春模拟）细胞器是细胞质中具有特定形态、结构和功能的微器官，也称为拟器官或亚结构。某些较大的细胞器可通过光学显微镜分辨。下列关于细胞内不同“微器官”的叙述，正确的是(　D　)
A．能产生水的反应只发生于膜包围的“微器官”中
B．可用光学显微镜观察到溶酶体参与细胞自噬的过程
C．中心体随动物细胞或高等植物细胞的分裂而复制一次
D．植物细胞分裂的末期，高尔基体活动增强与细胞壁的形成有关
解析：核糖体上能进行脱水缩合反应产生水，核糖体属于无膜包围的“微器官”，A错误；溶酶体属于亚显微结构，在电子显微镜下能观察到，在光学显微镜下观察不到，B错误；高等植物没有中心体，C错误；植物细胞分裂的末期，赤道板的位置会形成细胞板，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁，这一过程与高尔基体有关，D正确。
6．（2025·江西宜春模拟）细胞器是细胞质中具有特定形态结构和执行一定功能的结构单位。下列关于细胞器的说法正确的是(　B　)
A．可用密度梯度离心法分离细胞中的各种细胞器
B．线粒体基质中含有少量双链环状DNA分子和核糖体
C.中心体无膜结构，与细胞有丝分裂有关，在前期复制形成两个中心体，随细胞分裂分配到两个子细胞中
D．叶绿体有双层膜结构，其中内膜向内腔折叠，以增大光合作用相关酶的附着面积
解析：分离各种细胞器用的是差速离心法，A错误；线粒体基质中含有少量双链环状DNA分子和核糖体，B正确；中心体无膜结构，与细胞有丝分裂有关，在间期复制形成两个中心体，C错误；叶绿体有双层膜结构，内膜光滑无折叠，通过类囊体堆叠成基粒，以增大受光面积，D错误。
7．（2025·八省联考陕西卷）将肝脏组织匀浆用差速离心等方法获得不同的细胞结构和组分。下列叙述错误的是(　C　)
A．若离心沉淀物中含细胞核，则其中具有可被甲紫溶液染色的物质
B．某细胞结构是“生产蛋白质的机器”，则其形成与核仁有关
C．对分离到的线粒体进行检测，发现其基质中有能分解葡萄糖的酶
D．某具膜细胞结构中检测到多种水解酶，其应是细胞的“消化车间”
解析：若离心沉淀物中含细胞核，则其中具有可被甲紫溶液染色的物质——染色质，A正确；某细胞结构是“生产蛋白质的机器”，即核糖体，核糖体的形成与核仁有关，B正确；线粒体是有氧呼吸的主要场所，线粒体基质中没有能分解葡萄糖的酶，C错误；某具膜细胞结构中可检测到多种水解酶，其应是溶酶体，是细胞的“消化车间”，D正确。
8．（2025·福建龙岩模拟）沉降系数(S)是离心时每单位重力的物质或结构的沉降速度。真核细胞的核糖体沉降系数大约为80S，若降低溶液中Mg2+浓度，核糖体可解离为60S与40S的大、小亚基。下列叙述正确的是(　B　)
A．直接将真核细胞裂解液高速离心后即可获得核糖体
B．80S的核糖体解离为60S、40S两个亚基与其空间结构改变有关
C．线粒体、叶绿体和细胞核的沉降系数均小于80S
D．降低Mg2+浓度后，核糖体蛋白质中肽键被破坏从而解离
解析：差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法，因此直接将真核细胞裂解液高速离心后不一定能获得核糖体，A错误；由题意可知，80S的核糖体解离为60S、40S两个亚基与其空间结构改变有关，B正确；物质的质量和密度越大，其沉降系数就越大，线粒体、叶绿体和细胞核的质量均大于核糖体，它们的沉降系数均大于80S，C错误；降低Mg2+浓度后，核糖体可解离为60S与40S的大、小亚基，此时，核糖体蛋白质中的肽键没有被破坏，D错误。
9．研究发现，正常细胞中HPO 27蛋白作为RAB 7蛋白效应物被募集到溶酶体上，介导膜收缩和断裂，以保持溶酶体相对稳定的数量和功能等。HPO 27缺失导致溶酶体分裂事件减少，融合事件增加；过表达HPO 27则显著降低管状溶酶体的数量。下列说法错误的是(　D　)
A．溶酶体能够清除衰老的细胞器以及毒素等
B．RAB 7活性丧失将会导致管状溶酶体出现
C．HPO 27功能缺失将会导致溶酶体功能下降
D．HPO 27增多会抑制溶酶体的分裂
解析：溶酶体含有多种酸性水解酶，能够清除衰老的细胞器以及毒素等，A正确；RAB 7活性丧失，会抑制HPO 27在溶酶体膜上的富集，将会导致溶酶体融合，从而导致管状溶酶体出现，B正确；HPO 27功能缺失，导致管状溶酶体出现，不利于溶酶体的增殖，将会导致溶酶体功能下降，C正确；HPO 27增多，会在溶酶体膜上富集，导致溶酶体分裂，D错误。
10．（2025·安徽安庆模拟）在细胞分裂时，微丝（一种细胞骨架）会突然把线粒体向各个方向弹射出去，实现线粒体的运动和均匀分配；但一些特定种类的干细胞会进行非对称分裂，分裂出两个不同功能的子细胞，这时线粒体会被不均等地分配到子细胞中。与乳腺干细胞相比，成熟的乳腺组织细胞代谢需要更多的能量。由此推测下列说法正确的是(　D　)
A．线粒体的运动和均匀分配，以及线粒体基因的表达都与微丝有关
B．微丝的成分是蛋白质，在动物细胞中微丝是由中心体形成的
C．在非对称分裂的细胞中，核DNA分子和细胞质DNA都能平均分配到两个子细胞中
D．与乳腺干细胞相比，成熟的乳腺组织细胞中含有较多的线粒体
解析：线粒体基因的表达与微丝无关，A错误；核糖体是蛋白质的合成车间，微丝的成分是蛋白质，在动物细胞中微丝的形成与核糖体有关，B错误；线粒体中也存在DNA分子，非对称分裂会分裂出两个不同功能的子细胞，这时线粒体会被不均等地分配到子细胞中，由此可知，非对称分裂的细胞中，细胞质DNA分子不能平均分配到两个子细胞中，C错误；与乳腺干细胞相比，成熟的乳腺组织细胞代谢旺盛，需要更多的能量，因此，成熟的乳腺组织细胞中含有较多的线粒体，D正确。
11．（2025·江苏南通模拟）细胞骨架与细胞运动、分裂等生命活动密切相关，为研究胞质环流与细胞骨架的关系，科研人员用不同浓度的APM（植物微管解聚剂）处理紫露草雄蕊毛细胞后，测定胞质环流的速度，结果如下图。相关叙述错误的是(　A　)
A．可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志
B．先用低倍镜找到雄蕊毛细胞再换高倍镜观察
C．APM使植物细胞中微管解聚从而破坏细胞骨架
D．一定范围内APM浓度越大对胞质环流的抑制作用越明显
解析：紫露草雄蕊毛细胞无叶绿体，无法以其细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志观察胞质环流，A错误；使用显微镜时，先用低倍镜找到雄蕊毛细胞再换高倍镜观察，B正确；APM是植物微管解聚剂，微管是构成细胞骨架的重要成分，APM可使植物细胞中微管解聚从而破坏细胞骨架，C正确；由图中数据可知，一定范围内APM浓度越大对胞质环流的抑制作用越明显，D正确。
12．最新研究表明线粒体有两种分裂方式：中区分裂和外围分裂（图1和图2），两种分裂方式都需要DRP1蛋白的参与，正常情况下线粒体进行中区分裂，当线粒体出现损伤时，顶端Ca2+和活性氧自由基(ROS)增加，线粒体进行外围分裂，产生大小不等的线粒体，小的子线粒体不包含复制性DNA(mtDNA)，继而发生线粒体自噬。下列叙述正确的是(　C　)
A．可利用密度梯度离心法分离出线粒体，在高倍镜下观察其分裂情况
B．正常情况下中区分裂可增加线粒体数量，外围分裂会减少线粒体数量
C．线粒体外围分裂可能由高Ca2+、高ROS导致DRP1蛋白在线粒体上的位置不同而发生
D．线粒体自噬过程需溶酶体合成的多种水解酶的参与，利于物质重复利用
解析：分离细胞器的方法是差速离心法，在高倍镜下可以看到线粒体的形态，A错误；中区分裂可增加线粒体的数量，外围分裂可产生大小两个线粒体，小的线粒体发生自噬，大的线粒体仍然存在，不改变线粒体的数量，B错误；据图分析可知，可能由高Ca2+、高ROS导致DRP1蛋白在线粒体上的位置不同而发生线粒体外围分裂，C正确；线粒体自噬需溶酶体参与，但其中的酶是在核糖体上合成的，D错误。

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