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3.2 细胞器之间的分工合作（第1课时）导学案
高一上学期 生物 人教版必修1《分子与细胞》 第3章 细胞的基本结构 第2节
班级：________ 姓名：________ 学号：________ 小组：________ 评价：________
一、学习目标
1. 生命观念：说出线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、核糖体、中心体等主要细胞器的结构特点与功能，概述细胞内各结构的分工，确立“结构与功能相适应”的生命观念。
2. 科学思维：能够从膜结构、分布等不同角度对细胞器进行归类，概括细胞器系统在结构与功能上的统一性和多样性。
3. 科学探究：阐明差速离心法分离细胞器的原理；了解用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动实验的原理与操作要点。
4. 社会责任：通过了解线粒体病、溶酶体自噬等研究资料，关注细胞器研究在人类健康领域的应用价值。
二、学习重难点
重点：主要细胞器的结构特点与功能；从膜结构和分布角度对细胞器进行归类。
难点：差速离心法的原理；运用“结构与功能相适应”的生命观念分析细胞器的功能。
三、情境导入
【情境材料】线粒体病是一类因线粒体功能异常引起的遗传性疾病。患者的肌肉细胞产能不足，常表现为肌无力、运动不耐受，因此医生通常会建议患者避免长时间剧烈运动。（资料改编）
【思考】
1. 人体肌肉细胞收缩需要消耗大量能量，这些能量主要由哪种细胞结构提供？
2. 细胞内还有哪些结构各司其职、共同维持细胞的生命活动？
四、课前自主预习
任务一 细胞器的分离方法——差速离心法
1. 研究细胞器的组成成分和功能，需要先将它们分离出来，常用的方法是________。
2. 差速离心法主要是采取逐渐________离心速率的方法分离不同大小的颗粒。起始离心速率较低，让________的颗粒先沉降到管底，________的颗粒仍悬浮在上清液中；收集沉淀，改用较高的离心速率继续离心，以此类推，使各种细胞器逐步分离。
任务二 主要细胞器的结构与功能
结合教材，完成下列表格。
表1 具膜细胞器的结构与功能
细胞器 结构特点 主要功能
线粒体 具________层膜，内膜向内折叠形成________，基质中含少量DNA和RNA 真核细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“________”
叶绿体 具________层膜，内部有由类囊体堆叠而成的________，基质中含少量DNA和RNA 绿色植物进行光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“________”
内质网 由________层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接而成 细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和________通道
高尔基体 由扁平囊和大小不等的________组成 对来自内质网的蛋白质进行________、分类和包装的“车间”及“发送站”
溶酶体 由________层膜包裹的囊泡状细胞器 是细胞的“________”，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________
液泡 主要存在于________细胞中，内有细胞液 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________
表2 无膜细胞器的比较
细胞器 结构特点 主要功能
核糖体 没有膜结构，有的附着在________上，有的游离分布在________中 是合成________的场所，被称为“生产蛋白质的机器”
中心体 见于动物和________细胞，由两个互相垂直排列的________及周围物质组成 与细胞的________有关
任务三 细胞骨架与细胞壁
1. 细胞骨架是真核细胞中由________组成的网架结构。它能维持细胞的形态，________并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及________、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
2. 植物细胞壁位于细胞的最外层，主要成分是________和________，对植物细胞具有支持和________作用。
五、课堂合作探究
探究一 细胞器的分离与观察
1. 细胞器太小，不能直接取出研究。若想单独研究某一种细胞器，应采用什么方法把它们从细胞中分离出来？其原理是什么？
2. 原核细胞中是否含有细胞器？若含有，所含有的细胞器是什么？
3. 若要从细胞匀浆中依次分离核糖体、线粒体和叶绿体，三种细胞器沉降的先后顺序是什么？判断依据是什么？
探究二 细胞器的比较与分类
1. 按膜结构对细胞器归类。
具有双层膜的细胞器：________、________
具有单层膜的细胞器：________、________、________、________
不具膜结构的细胞器：________、________
2. 高等植物细胞特有的细胞器是________；动物和低等植物细胞特有的细胞器是________；动植物细胞共有的细胞器主要有________。
3. 线粒体和叶绿体有哪些共同点？为什么线粒体被称为细胞的“动力车间”，叶绿体被称为植物细胞的“能量转换站”？
4. 细胞中含色素的细胞器有________和________。
探究三 结构与功能相适应
1. 心肌细胞中的线粒体数量远多于皮肤细胞，胰腺细胞中的内质网和高尔基体比肌肉细胞发达。这一现象说明了什么？体现了怎样的生命观念？
2. 溶酶体膜必须非常稳定。如果溶酶体膜破裂，可能造成什么后果？为什么？
3. 结合资料分析：线粒体功能异常会引起线粒体病；溶酶体或蛋白酶体缺陷与阿尔茨海默病等神经退行性疾病有关。由此你对细胞器研究在人类健康领域的应用价值有何认识？
探究四 实验探究：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1. 实验原理：叶绿体呈绿色，通常为扁平的________或球形，便于直接观察；活细胞中的细胞质处于不断________的状态，观察细胞质的流动，可用细胞质基质中________的运动作为标志。
2. 观察叶绿体时，为什么常选用藓类的小叶（或菠菜稍带叶肉的下表皮）？
3. 制作临时装片时，为什么要始终保持材料有水状态？观察叶绿体时一般不需要染色，为什么？
4. 弱光下，叶绿体以椭球体的正面朝向光源；强光下，叶绿体以椭球体的侧面朝向光源。叶绿体的这种形态和分布有什么意义？
六、知识建构（课堂小结）
细胞质＝细胞质基质＋细胞器。细胞质基质呈溶胶状，是细胞代谢的主要场所。
1. 按膜结构分类：
具有双层膜：线粒体、叶绿体
具有单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
不具膜结构：核糖体、中心体
2. 按分布分类：
植物细胞特有：叶绿体、液泡（细胞壁不属于细胞器）；动物和低等植物细胞特有：中心体
3. 含少量DNA和RNA的细胞器：线粒体、叶绿体；含色素的细胞器：叶绿体、液泡。
4. 与能量转换有关的细胞器：线粒体（有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力车间”）、叶绿体（光合作用的场所，植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”）。
七、达标检测
A组 基础巩固
一、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）
(1) 内质网、高尔基体等细胞器分布在细胞质中。（　　）
(2) 植物根尖细胞与叶肉细胞中叶绿体的数量相同。（　　）
(3) 低等植物细胞中也含有中心体。（　　）
(4) 溶酶体能合成多种水解酶并分解自身结构的物质。（　　）
(5) 花、果实呈现的颜色常与液泡中的色素有关。（　　）
(6) 线粒体是进行有氧呼吸的唯一场所。（　　）
二、选择题
1. 下列关于细胞器结构与功能的叙述，正确的是（　　）
A. 高尔基体可以使植物细胞保持坚挺
B. 内质网与蛋白质等大分子物质的合成、加工和运输有关
C. 线粒体是植物细胞特有的“动力车间”
D. 核糖体是具有单层膜结构的细胞器
2. 从某动物胰腺细胞中分离出X、Y、Z三种细胞器，测得它们的有机物含量如下表。下列相关分析，错误的是（　　）
表3 三种细胞器的有机物含量（%）
项目 蛋白质 脂质 核酸
X 61 0 39
Y 67 20 微量
Z 59 41 0
A. 细胞器X是蛋白质合成的场所
B. 细胞器Y可能具有双层膜结构
C. 细胞器Z可能是内质网或高尔基体
D. 这三种细胞器均可用光学显微镜观察到
B组 素养提升
3. 蛋白质的合成与降解是细胞生命活动的重要基础。溶酶体是细胞内的“消化车间”，内含多种水解酶，其内部为酸性环境（pH约为5.0），而细胞质基质的pH约为7.2。回答下列问题。
(1) 少量溶酶体内的水解酶泄漏到细胞质基质中，为什么一般不会引起细胞损伤？
(2) 当细胞养分不足时，细胞的自噬作用会怎样变化？原因是什么？
4. 某同学利用黑藻观察叶绿体和细胞质的流动。回答下列问题。
(1) 实验前应将黑藻放在怎样的条件下培养？为什么？
(2) 若在显微镜下观察到叶绿体随细胞质顺时针方向流动，则实际流动方向是什么？请说明理由。
八、参考答案
（一）课前自主预习
任务一：1. 差速离心法。2. 提高；较大；较小。
任务二：表1 线粒体：双、嵴、动力车间；叶绿体：双、基粒、能量转换站；内质网：单、运输通道；高尔基体：囊泡、加工；溶酶体：单、消化车间、病毒或细菌；液泡：植物、坚挺。表2 核糖体：内质网（粗面内质网）、细胞质（基质）、蛋白质；中心体：低等植物、中心粒、有丝分裂。
任务三：1. 蛋白质纤维；锚定；物质运输。2. 纤维素；果胶；保护。
（二）课堂合作探究
探究一：1. 用差速离心法。原理：各种细胞器的大小、密度不同，在相同离心速率下沉降速度不同，采取逐渐提高离心速率的方法，可使不同大小的细胞器依次沉降，从而实现分离。2. 有，但只有核糖体一种。3. 先后顺序为线粒体、叶绿体（颗粒较大，先沉降），最后是核糖体（颗粒最小，后沉降）。
探究二：1. 双层膜：线粒体、叶绿体；单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡；无膜：核糖体、中心体。2. 叶绿体、液泡；中心体；线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等。3. 共同点：都具有双层膜结构，都含少量DNA和RNA，都与能量转换有关，均为半自主性细胞器。线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需的能量约有95%来自线粒体，故称“动力车间”；叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，能将光能转变为化学能储存在有机物中，故称“能量转换站”。4. 叶绿体、液泡。
探究三：1. 细胞器的种类和数量与细胞的功能需求相适应，体现了“结构与功能相适应”的生命观念。2. 溶酶体内含多种水解酶，若膜破裂，水解酶泄漏到细胞质基质中，可能使细胞自身被“误消化”；同时水解酶最适pH约为5.0，而细胞质基质pH约为7.2，泄漏后酶活性也会大大降低。3. 开放性设问，言之有理即可。示例：细胞器功能异常与多种疾病密切相关，对细胞器的研究有助于相关疾病的诊断与治疗。
探究四：1. 椭球形；流动；叶绿体。2. 藓类小叶仅由一层叶肉细胞构成，叶绿体大而清晰，便于观察；菠菜稍带叶肉的下表皮细胞中叶绿体数量较少且大，也便于观察。3. 保持有水状态可维持细胞的活性，防止细胞失水死亡；叶绿体本身含有叶绿素而呈绿色，在光学显微镜下颜色鲜明、对比明显，一般不需要染色。4. 弱光下叶绿体以正面朝向光源，可接收较多的光照，有利于光合作用；强光下以侧面朝向光源，可避免叶绿体被强光灼伤。
（三）达标检测
A组：一、判断题：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
二、选择题：1. B　2. D
B组：3. (1) 溶酶体内的水解酶最适pH约为5.0，而细胞质基质的pH约为7.2，水解酶泄漏到细胞质基质后活性大大降低，因而一般不会引起细胞损伤。(2) 自噬作用会增强。细胞养分不足时，通过自噬降解自身衰老、损伤的细胞器或多余的物质，可以获得维持生存所需的物质和能量。
4. (1) 放在光照、室温（或清水中）条件下培养。光照可以增强光合作用，使细胞新陈代谢旺盛，细胞质流动加快，便于观察。(2) 实际流动方向为顺时针。显微镜成倒像，上下颠倒、左右不变，因此观察到的细胞质环流方向与实际方向相同。
九、学后反思
1. 本节课我掌握了：________________________________________________________
2. 我还存在的问题：________________________________________________________

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