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第3章 细胞的基本结构
第2节 细胞器——系统内的分工合作
【高考目标定位】
1、生物膜系统的结构和功能
2、主要细胞器的结构和功能
3、观察线粒体和叶绿体
【考纲知识梳理】
一、细胞器之间的分工
主要功能及比喻 基本结构 分布
线粒体 是细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞所需能量的95%来自线粒体，是细胞的“动力车间” 复杂的双层膜结构 动植物细胞中
叶绿体 是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“能量转换站” 复杂的双层膜结构 植物细胞
内质网 增大了细胞内的膜面积，为各种反应提供条件。还与蛋白质的合成和加工有关，以及脂质合成的“车间” 单层膜结构 动植物细胞中
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 由液泡膜和其内的细胞液组成 主要存在于植物细胞中
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”及“发送站” 单层膜围成的扁平囊和小泡 动植物细胞中
溶酶体 内含多种水解酶，执行细胞内消化作用，是细胞内的“消化车间” 单层膜围成 存在于动物细胞中
核糖体 合成蛋白质的场所。是“生产蛋白质的机器”。有些附着在内质网及核膜表面，有些游离在细胞质中 由RNA、蛋白质所构成 所有细胞中
中心体 与细胞的有丝分裂有关 由两个互相垂直的中心粒及周围物质组成 动物细胞和低等植物细胞中
二、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
（一）分布、形状
1、叶绿体分布于叶肉细胞的细胞质中，呈扁平的椭球形或球形。
2、线粒体分布于动植物细胞中，呈短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
（二）染色、观察
1、叶绿体呈现绿色，容易观察，不需染色。
2、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近于无色。
（三）实验过程
1、观察叶绿体：制作藓类叶片临时装片→低倍镜下找到叶片细胞→高倍镜下观察。
2、观察线粒体：取材→染色→制片→低倍镜下找到口腔上皮细胞→高倍镜下观察。
三、细胞之间的协调配合
整个过程中，各细胞器之间既有结构上的联系又有功能上的统一。
四、细胞的生物膜系统
1、组成：由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成。
2、功能：
（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞的物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用。
（2）广阔的膜面积为多种酶提供附着位点，有利于许多化学反应的进行。
（3）把各种细胞器分隔开，使细胞内能同时进行多种化学反应，不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
【要点名师精解】
一、细胞器的结构与功能
1、各种细胞器的归纳比较
分[21世纪教育网][21世纪教育网]布[21世纪教育网] 植物特有的细胞器 叶绿体、液泡[21世纪教育网]21世纪教育网[21世纪教育网]
动物和低等植物特有的细胞器 中心体
结构 不具膜结构的细胞器 核糖体、中心体
具单层膜结构的细胞器 内质网、液泡、溶酶体、高尔基体
具双层膜结构的细胞器 线粒体、叶绿体
光学显微镜下可见的细胞器 线粒体、叶绿体、液泡
成分 含DNA的细胞器 线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器 核糖体、线粒体、叶绿体
含色素的细胞器 叶绿体、液泡
功能 能产生水的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
能产生ATP的细胞器 线粒体、叶绿体
能复制的细胞器 线粒体、叶绿体、中心体
能合成有机物的细胞器 核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网
与有丝分裂有关的细胞器 核糖体、线粒体、高尔基体、中心体
与蛋白质合成、分泌相关的细胞器 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
能发生碱基互补配对的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体
与主动运输有关的细胞器 核糖体、线粒体
2、几种主要细胞器的结构与功能的比较
结构特点 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
线粒体 叶绿体 高尔基体 内质网 液泡 核糖体 中心体
双层膜，有少量的DNA 单层膜，形成囊泡和管状结构，内有腔 不具膜结构（主要是由蛋白质构成的）
主要功能 有氧呼吸产生ATP的主要场所 光合作用的场所 与动物细胞分泌物的形成及植物细胞壁的形成有关 粗面内质网是核糖体的支架；光面内质网与糖类和脂质的合成及解毒作用有关 储存物质，进行渗透作用，维持植物细胞紧张度 把氨基酸合成蛋白质的场所 与细胞有丝分裂有关——形成的纺锤体牵引染色体，向细胞两极运动
都与能量转换有关
完成功能的主要结构或成分 在内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶 基粒中进行光反应。基质中进行暗反应 扁平囊和小囊泡 由膜构成的管道系统 液泡及其内的细胞液 蛋白质、RNA和酶 两个相互垂直的中心粒
分布 所有的动植物细胞 绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎的表层细胞 大多数动植物细胞中，一般位于核附近 大多数植物细胞中，广泛分布于细胞质基质中 所有的植物细胞中，高等动物细胞液泡不明显 所有的动植物细胞中 动物细胞和低等植物细胞中，常在核附近
3、各种细胞器的分工与合作
各种生物膜在功能上既有明确分工，又有紧密联系。以分泌蛋白的合成与分泌为例列表如下：
内膜系统 功 能
线粒体 细胞核↓ 基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质 线粒体提供能量
核糖体↓ 利用氨基酸合成多肽
内质网↓ 对多肽进行初级加工如折叠、糖基化等，及以小泡方式输送多肽至高尔基体
高尔基体↓ 再加工为成熟的蛋白质，并以小泡运输到细胞膜与之融合
细胞膜 外排作用，分泌到细胞外成为分泌蛋白
【例1】图1是两种高等生物细胞亚显微结构模式图。图2—4是图1中部分结构的放大，据图回答。（[ ]内填图中标号， 上填适当内容的文字。）
（1）图中的结构1—15中不应该出现的是[ ]和[ ]；可能含有水溶性色素的是[ ]；结构15与[ ]的形成有关。
（2）图2、3、4所示在结构上的主要共同点是 。图2、3所示结构的名称分别是 ，在其中进行的循环Ⅰ、Ⅱ的名称分别是 。图3所示结构产生的气体从产生部位扩散到相邻细胞中被用于细胞呼吸，至少需要穿过的磷脂分子层有 层。
（3）已知进行有性生殖的某生物同时具有图2、3、4所示三种结构，这三种结构的DNA能从父本传递给子代的是 。
【解析】本题主要考查细胞结构相关知识。
（1）根据图像左侧为高等动物细胞模型，右侧为高等植物细胞模型，动物细胞没有叶绿体，高等植物细胞没有中心体；植物细胞中水溶性色素存在于液泡中；结构15应为核仁其主要与核糖体的形成有关。
（2）由三者图像特征可以判断依次为线粒体、叶绿体和细胞核，三者在结构上均是由两层膜包被；线粒体内主要进行有氧呼吸，在Ⅰ即线粒体基质中进行三羧酸循环，叶绿体内主要进行光合作用，在Ⅱ即叶绿体基质中进行卡尔文循环；叶绿体产生的O2进入相邻细胞参与呼吸依次穿过类囊体膜、叶绿体膜（双层）、细胞膜（两层）和线粒体膜（双层）共计7层膜，14层磷脂分子。
（3）线粒体和叶绿体在细胞质中，其内的DNA主要由母本传给子代，细胞核是遗传物质存在的主要场所，其内的DNA可以由父本传给子代。
【答案】（1）3 13 8 5或12（5、12均可）
（2）都由双层膜包被 线粒体、叶绿体 三羧酸循环、卡尔文循环 14
（3）细胞核的DNA（图4结构中的DNA）
二、细胞的生物膜系统：
1、各种生物膜之间的联系：
（1）在化学成分上：各种生物膜组成成分相似，均由脂质、蛋白质和少量糖类组成，但每种成分所占的比例不同。
（2）在结构上的联系（具有一定的连续性）
（3）在功能上的联系：
在分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。其过程如下：
2、生物膜系统的功能
（1）细胞膜：物质运输、能量转换、信息传递
（2）其他膜：酶附着的支架（为生化反应的进行创造条件）、使细胞内部区域化（保证反应高效、有序的进行）
【感悟高考真题】
(2010·全国2高考)1下列关于高尔基体的叙述，错误的是
高尔基体膜具有流动性
抗体从合成到分泌不经过高尔基体
高尔基体膜主要由磷脂和蛋白质构成
高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能
【解析】抗体的本质是蛋白质，其合成所需的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体和线粒体
【答案】选B
（2010·四川高考）1、与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点是
A.无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量
B.无固氮酶，只能以含氮有机物作为氮源
C.无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代
D.无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异
【解析】本题考查真核生物与原核生物的区别及微生物相关知识，考查学生的理解能力。酵母菌为真核生物，硝化细菌为原核生物，硝化细菌无线粒体，但是需氧型生物，进行有氧呼吸，A错。硝化细菌无固氮酶，但能利用无机氮NH3作氮源，B错。硝化细菌无细胞核，但进行分裂生殖，不能进行出芽生殖，C错。硝化细菌为原核生物，无染色体，所以只能在DNA水平产生可遗传变异,D正确。
【答案】D
（2010·江苏高考）2下列关于人体细胞结构和功能的叙述，错误的是
A.在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结台到mRNA上
B.唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
C.核孔是生物大分子可以选择性进出的通道
D.吸收和转运营养物质时，小肠绒毛上皮细胞内线粒体集中分布于细胞两端
【解析】本题考查细胞结构与功能。MRNA合成在细胞核中进行，而核糖体结合到mRNA上进行翻译的过程发生在细胞质中，因此mRNA合成的同时不会结合核糖体，A项正确。高尔基体与动物细胞分泌物的形式有关，所以唾液腺细胞核胰腺细胞等具有分泌功能的细胞中含有的高尔基体多，B项正确。核孔为酶和mRNA大分子进出细胞核的通道，C项正确。吸收和转运营养物质时需要耗能，故小肠绒毛上皮细胞内的线粒体在吸收物质时集中分布在细胞两端以提供能量，D项正确。
【答案】A
（2010·山东高考）5、溶酶体具有细胞内消化功能，其内部水解酶的最适PH在5.0左右，下列叙述错误的是
A、溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的
B、溶酶体执行功能时伴随其膜组分的更新
C、细胞质基质中的被转运到溶酶体内需消耗能量
D、正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用
【解析】水解酶属于蛋白质，是在核糖体上合成的，溶酶体属于生物膜系统，在消化细胞内的物质时要吞噬这些物质，形成具有消化作用的小泡，所以溶酶体执行功能时要发生膜成分的更新，的运转方式是主动运输，需要消耗能量，正常状态下机体也要产生衰老、凋亡细胞，死亡后溶酶体要对他们进行分解消化。
【答案】D
（2009·广东高考）黄曲霉毒素是毒性极强的致癌物质，有关研究发现，它能引起细胞中的核糖体不断从内质网上脱落下来，这一结果直接导致
A．核仁被破坏 B．染色体被破坏
C．细胞膜被破坏 D．蛋白质合成受到影响
【解析】核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，染色体和细胞膜中都含有蛋白质，而蛋白质是在核糖体上合成的，细胞中的核糖体不断从内质网上脱落下来，这一结果直接导致蛋白质合成受到影响。
【答案】D
（2009·广东高考）正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的
A．乙醇 B．ATP C．胰岛素 D．淀粉
【解析】本题考查线粒体的功能，线粒体是产生ATP的主要场所。
【答案】B
（2009·江苏高考）细胞作为生命活动的基本单位，其结构和功能高度统一。下列有关叙述正确的是
①卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换，为胚胎早期发育提供所需养料
②哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率
③小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应
④哺乳动物成熟精子中细胞质较少，有利于精子运动
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
【解析】本题考查的是细胞大小与物质交换之间的关系。细胞体积越大，相对表面积越小，细胞与周围环境进行的物质交换越慢，故①错，②正确。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，为细胞提供能量，因此③正确，而精子的细胞质大部分都消失，只保留细胞核，利于运动，因此选择B。
【答案】B
（2009·上海高考）动物细胞和植物细胞具有不同的形态结构。下图所示四种细胞中属于动物细胞的是
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
【解析】本题考查动植物细胞的区别，①③有细胞壁，所以为植物细胞。②④没有细胞壁，为动物细胞。
【答案】D
（2009·海南高考）下列有关线粒体和叶绿体的叙述，错误的是
A.线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来
B.线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同
C.线粒体内膜向内折叠形成脊，叶绿体类囊体堆叠形成基粒
D.蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用
【解析】本题考查有关线粒体和叶绿体的知识，叶绿体内进行光合作用，线粒体内进行有氧呼吸，这两个反应的酶不一样。所以B错，线粒体和叶绿体是半自主细胞器，其遗传物质可以表达。蓝藻有叶绿素和藻蓝素能吸收光能，进行光合作用。
【答案】B
【考点精题精练】
一、选择题
植物细胞内合成葡萄糖和蛋白质的细胞器分别是（ C ）
A、叶绿体和线粒体 B、核糖体和叶绿体
C、叶绿体和核糖体 D、高尔基体和核糖体
关于线粒体和叶绿体的叙述，正确的是（ D ）
A、生物体内无叶绿体时，只能营异养生活
B、前者有囊状结构，后者有嵴
C、黑暗条件下，生理活动中都消耗O2
D、都能产生ATP
线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是（ C ）
A、红细胞吸收葡萄糖 B、小肠上皮细胞吸收水
C、神经细胞吸收K＋ D、肺泡细胞吸收氧气
右图列出了部分细胞器，其中洋葱根尖细胞不含有的细胞器是（ D ）
A. a、b
B. b、c
C. d、c
D. a、d
下列有关细胞结构和功能的叙述中，正确的是（ D ）
A．叶肉细胞中的高尔基体数量一般比唾液腺细胞多
B．合成旺盛的细胞与衰老细胞相比，核糖体和内质网不发达
C．汗腺细胞与唾液腺细胞相比，线粒体数量较多
D．皮肤生发层细胞与心肌细胞相比，中心体数量较多
动物细胞中与核糖体和高尔基体功能都有关的生理过程是（ A ）
A．胰岛素的合成与分泌 B．小肠吸收水和无机盐
C．汗腺分泌汗液 D．胃的蠕动引起胃的排空
（2010·上海市长宁区高三二模）细胞色素C是动、植物细胞中普遍存在的一种由104个氨基酸组成的化合物，在细胞有氧呼吸过程中起着重要作用。细胞色素C合成与发挥生理作用的场所分别是 C
A．核糖体和叶绿体 B．细胞核和核糖体
C．核糖体和线粒体 D．细胞核和高尔基体
下列对线粒体和叶绿体的有关叙述中，正确的是： ( B )
它们分别是有氧呼吸和光合作用全过程的场所
它们都可以产生水和ATP
在光镜下，可以分别观察到线粒体膜和叶绿体膜
线粒体在生物细胞中普遍存在，叶绿体是植物细胞特有的细胞器
（2010·广东省广州市高三二模）下列关于真核细胞结构和功能的叙述，正确的是 A
A．细胞膜对物质的进出具有选择性
B．衰老细胞的核体积减小，核膜内折
C．溶酶体能合成多种水解酶
D．在普通光学显微镜下可分辨山核糖体
右图中①～④表示某细胞内的部分细胞器。下列有关叙述正确的是
A．该图是在高倍光学显微镜下看到的结构
B．此细胞不可能是原核细胞，只能是动物细胞
C．结构①不能将葡萄糖分解成二氧化碳和水
D．结构①和④都存在碱基A和T的互补配对
（2010·广东省揭阳市高三二模）下列关于细胞结构和功能的叙述，正确的是 D
A．细胞膜都不含胆固醇 B．细胞膜上的载体蛋白平铺在膜的内外表面
C．蓝藻细胞具有叶绿体，能进行光合作用 D．细胞是生物体代谢和遗传的基本单位
某项科学研究认为，碳酸饮料中的苯甲酸钠类化合物可严重破坏人体肝细胞中线粒体的结构。线粒体是细胞内 （B )
A.合成蛋白质的主要场所 B.有氧呼吸的主要场所
C.合成脂质的主要场所 D.形成纺锤丝的主要场所
【解析】线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸分为三个阶段，第一个阶段在细胞质基质中进行，第二个阶段、第三个阶段在线粒体中进行。
下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是 （ D ）
A．细胞核、线粒体、叶绿体都具有双层膜，所以它们的通透性是相同的
B．因为生物膜具有流动性，所以组成膜的各种化学成分在膜中是均匀分布的
C．所有生物膜的结构由外到内依次由糖被、蛋白质、磷脂双分子层组成
D．生物膜在结构和功能上的紧密联系，是使细胞成为有机整体的必要条件
真核细胞内的膜系统如核膜、质膜与内质网膜相连，这种结构特点说明内质网的重要功能之一是（ B ）
A．扩大膜面积 B．提供细胞内物质运输通道
C．核糖体附着的支架 D．参加代谢反应
下列有关生物膜的叙述，正确的是（ A ）
A、大鼠脾细胞与兔造血干细胞的细胞膜能够发生融合
B、用蛋白酶处理生物膜可改变其组成，不改变其通透性
C、在生长激素的合成和分泌过程中，生物膜只发生结构上的联系
D、兴奋在神经纤维上传导和在神经元间传递时，生物膜发生的变化是相同的
二、非选择题
图3－1是细胞的亚显微结构图。请根据图回答下面的问题。
图3－1
（1）图A属于__________（填“植物”或“动物”）细胞，其主要依据是________________。
（2）图A中③的功能是对来自［　　］__________的蛋白质进行__________、__________和__________。
（3）图A中⑥所指的是__________，它是细胞合成__________的场所。
（4）图A细胞中，与有丝分裂有关的是［　　］__________、［　　］__________和［　　］__________。
（5）图B中⑤所指的是__________，它是细胞进行__________的主要场所。
（6）图B中有三种细胞器未标上编号，请你用⑥、⑦、⑧分别给予标上，并写上它们的名称：［⑥］__________、［⑦］__________、［⑧］__________。
【答案】（1）动物 无细胞壁和液泡，有中心体 （2）［9］内质网 加工 分类 包装
（3）核糖体 蛋白质 （4）［7］核膜 ［8］核仁 ［5］中心体 （5）线粒体 有氧呼吸 （6）叶绿体 内质网 液泡
下图中表示胰腺细胞合成与分泌酶原颗粒的大体过程，请据图回答有关问题：
（１）在胰腺细胞内部，酶的合成场所是　　　；对酶进行加工和包装的场所是　　　　。
（２）将酶运输到加工场所的细胞器是　　　　　　 　。
（３）除分泌小泡外，参与酶原颗粒分泌过程的非细胞器结构还有　　　　　　　。
（４）酶原颗粒的合成、运输、加工和分泌需要ＡＴＰ提供能量，与ＡＴＰ生成极为密切的细胞器是　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】本题以分泌蛋白的分泌过程为背景考查细胞器的分工协作。分泌蛋白首先在核糖体上合成，然后运输到内质网加工，内质网形成小泡交给高尔基体加工成熟，然后形成高尔基体小泡和细胞膜融合，最后由细胞膜完成分泌过程。
【答案】(1)核糖体 高尔基体 (2)内质网 (3)细胞膜 (4)线粒体
进入高尔基体进一步加工修饰
进入内质网加工、修饰
附着核糖体上合成肽链
细胞外
细胞膜
形成小泡
a
c
b
e
d

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