人教版高中生物必修1第3章 第2节《细胞器-系统内的分工合作》学案

人教版高中生物必修1第3章第2节《细胞器-系统内的分工合作》学案学习目标1．举例说出几种细胞器的结构和功能。

(重点)2．简述细胞膜系统的结构和功能。

(重点)3．制作临时装片，使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。

(难点)4．讨论细胞中结构与功能的统一性、部分与整体的统一性。

知识结构细胞器的结构和功能1．细胞质(1)区域：细胞膜以内、细胞核膜以外的原生质。

(2)组成：主要由细胞质基质和细胞器两部分组成。

①细胞质基质：由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成，呈胶质状态。

能进行多种化学反应，是细胞代谢的主要场所。

②细胞器：细胞质中具有特定功能的亚显微结构，包括核糖体、中心体、高尔基体、叶绿体、线粒体、内质网、溶酶体等。

(1)细胞核、细胞膜、染色体、DNA、RNA等都不是细胞器，细胞器是细胞质中具有特定功能的亚显微结构。

(2)只有在电子显微镜下才能观察到细胞器的内部结构。

2．细胞器之间的分工(1)无膜结构的细胞器核糖体有两类，一类是附着在内质网上的核糖体，主要合成分泌到细胞外的蛋白质，如抗体、消化酶和蛋白质类的激素；一类是游离在细胞质基质中的核糖体，主要是合成细胞自身所需的蛋白质。

如呼吸酶、血红蛋白和各种细胞器的膜蛋白。

(2)单层膜结构的细胞器(1)根据内质网上是否附着有核糖体，将内质网分为两种，一种是粗面内质网，其结构特点是由扁平膜组成，排列整齐，膜的外侧有核糖体附着。

现在有大量实验证明，各种分泌蛋白(如血浆蛋白、血清蛋白、免疫球蛋白、胰岛素等)主要是在粗面内质网的核糖体上合成的。

另一种是无核糖体附着的内质网称为光面内质网，通常为小的管状和小的泡状，膜表面光滑，无核糖体附着，广泛存在于各种类型的细胞中。

光面内质网是脂质合成的重要场所。

内质网通过出芽方式将合成的蛋白质或脂质转运到高尔基体。

(2)高尔基体是动植物细胞都有的细胞器，但在动植物细胞中其功能不同。

(3)并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡，如根细胞等非绿色细胞无叶绿体，根尖分生区等非成熟细胞中无大液泡。

(3)双层膜结构的细胞器(1)叶绿体和线粒体都是能量转换器。

叶绿体把光能转变成化学能，贮存在有机物中；线粒体把有机物中稳定的化学能转变成活跃的化学能，以供生命活动之需。

(2)由于在线粒体和叶绿体中都有DNA和RNA，故它们可以在细胞中自我增殖，同时控制合成部分蛋白质，具有一定的独立性，因此又称为半自主的细胞器。

3．研究细胞器的方法——差速离心法差速离心是指低速离心与高速离心交替进行，使各种沉降系数(不同的细胞器有不同的沉降系数)不同的颗粒先后沉淀下来，达到分离的目的。

沉降系数差别在一个或几个数量级的颗粒，可以用此法分离。

样品离心时，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分别沉淀。

操作过程中一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此反复加高转速离心，逐级分离出所需要的物质。

对细胞结构和功能的总结及理解(1)从结构方面①高等植物细胞特有的结构：细胞壁、叶绿体、大液泡。

②动物、低等植物细胞区别于高等植物细胞的结构：中心体。

③原核细胞与真核细胞共有的细胞器：核糖体。

④具有双层膜的结构：线粒体、叶绿体。

⑤具有单层膜的结构：细胞膜、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体。

⑥不具有膜结构的细胞器：核糖体、中心体。

(2)从成分方面①植物细胞中含有色素的细胞器：液泡、叶绿体。

②含有DNA的结构：线粒体、叶绿体。

③含有RNA的结构：线粒体、叶绿体、核糖体。

④细胞膜的主要化学成分：脂质和蛋白质。

⑤高等植物细胞壁的主要成分：纤维素和果胶。

(3)从功能方面①与能量转换有关的结构：叶绿体、线粒体、细胞质基质。

②能形成“囊泡”的结构：内质网、高尔基体、细胞膜。

③能复制的细胞器：中心体、线粒体、叶绿体。

④具有相对独立遗传功能的细胞器：叶绿体、线粒体。

⑤动植物细胞都有，但功能不同的细胞器：高尔基体。

【例1】玉米叶肉细胞和蝗虫的体细胞中都具有的结构是( )①细胞壁②细胞膜③线粒体④叶绿体⑤中心体⑥核糖体⑦内质网⑧染色体A．①②⑥⑦⑧B．②③⑤⑦⑧C．②③⑥⑦⑧D．①③⑤⑥⑧解析：玉米是高等绿色植物，叶肉细胞内含有细胞壁、细胞膜、线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、染色体；而蝗虫是高等动物，细胞中有细胞膜、线粒体、中心体、核糖体、内质网、染色体。

所以二者都具有的结构是细胞膜、线粒体、核糖体、内质网、染色体。

答案：C点拨：由题干获取的信息是：①玉米叶肉细胞为植物细胞，蝗虫体细胞为动物细胞。

②题目要求是两种细胞共有的结构。

解答此题的关键是熟知各种细胞器在动植物细胞中的分布。

用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1．实验原理叶肉细胞中的叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形，可在高倍显微镜下观察它的形态和分布。

线粒体普遍存在于动植物细胞中，经健那绿染色后，能维持活性数小时，可在高倍显微镜下观察。

2．目的要求使用高倍显微镜观察叶绿体、线粒体的形态和分布。

3．材料用具(1)实验材料的选取：观察叶绿体时，常选用藓类叶片，这是因为藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，且叶绿体少而大。

若选用菠菜叶作材料，撕取少许叶肉的下表皮，因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织，细胞排列疏松，细胞分散，易撕取，便于观察。

(2)染色剂：观察叶绿体时，由于叶绿体本身含有色素，呈绿色，所以不需要染色。

观察线粒体时，用健那绿染液染色，健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，能将线粒体染成蓝绿色。

(3)用具：显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，消毒牙签。

4．方法步骤(1)观察叶绿体5．实验结果叶绿体散布于细胞质中，呈绿色，扁平的椭球形或球形；线粒体散布于细胞质中，能被健那绿染液染成蓝绿色。

6．实验注意事项(1)叶绿体中有色素，可直接用显微镜观察；线粒体中无色素，必须先用健那绿染液染色后才能观察。

(2)实验过程中对装片的要求：做实验时要使临时装片始终保持有水状态。

(3)观察细胞器的正确方法：先用低倍显微镜观察，并将所观察物像移到视野中央，再换用高倍显微镜进行观察。

【例2】关于观察叶绿体的形态和分布的实验中，下列说法正确的是( )A．选用含叶绿体少、叶绿体小的细胞来观察B．活细胞中，细胞质基质中的叶绿体是静止不动的C．选用含叶绿体少、叶绿体大的细胞来观察D．制片时叶片应保持干燥解析：选材时应选用含叶绿体少、叶绿体大的细胞来观察。

临时装片中的叶片要保持有水的正常生活状态。

活细胞中，叶绿体会随着细胞质的流动而运动。

答案：C点拨：选材是实验成功与否的关键环节之一，不同的实验对材料的要求不同。

如颜色反应实验选取色浅的实验材料；本实验观察叶绿体的形态与分布，须选择活细胞，且含叶绿体少而大的叶肉细胞来观察。

细胞器之间的协调配合1．胞内蛋白与分泌蛋白(1)胞内蛋白：指由游离的核糖体合成，在细胞内发挥作用的蛋白质，如有氧呼吸的酶、血红蛋白等。

(2)分泌蛋白：指由附着在内质网上的核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如抗体、消化酶等。

(3)研究分泌蛋白合成与运输的方法：同位素标记法。

2．分泌蛋白的合成与运输细胞内分泌蛋白的合成与运输，体现了细胞器在结构和功能上的相互联系。

分泌蛋白的合成和运输过程如图3­2­1所示。

由此可见，各种细胞器具有一定的独立性，同时又密切配合，共同完成生理功能。

(1)与分泌蛋白合成与运输有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。

(2)运输蛋白质的囊泡能与相应的细胞器膜和细胞膜融合，因此与分泌蛋白合成和运输有关的细胞结构有细胞膜。

(3)若用放射性同位素标记氨基酸，则放射性依次出现的顺序为核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。

【例3】如图3­2­2是某细胞在进行某生命活动前后几种生物膜面积的变化图，在此变化过程中最可能合成( )A．血红蛋白B．性激素C．呼吸酶D．抗毒素解析：血红蛋白不是分泌蛋白；性激素属于固醇类；呼吸酶是在细胞内起作用的蛋白质，不是分泌蛋白；抗毒素是一种由毒素(抗原)刺激而产生的抗体，属于分泌蛋白。

分泌蛋白合成过程中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，内质网可以“出芽”，形成的囊泡包裹着运输的蛋白质与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分，高尔基体对其进行进一步修饰和加工，然后形成包裹着蛋白质的囊泡，移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌出去。

因此，在此过程中，细胞膜的膜面积增大，内质网的膜面积减小，高尔基体的膜面积保持不变。

答案：D点拨：正确解答此题的关键是先根据图中各种膜面积的变化规律，判断出此过程为分泌蛋白的合成与分泌，再判断各选项中的物质是否为分泌蛋白。

细胞的生物膜系统1．生物膜系统的组成、特点及作用(1)组成：细胞器膜、细胞膜、核膜等。

(2)特点：各种生物膜的组成成分和结构相似，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协调配合。

(3)作用①维持细胞内部环境稳定，在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。

②生化反应的场所，酶的附着位点，为生化反应创造条件。

③把细胞隔成一个个小室，能同时进行多种生化反应而互不干扰。

2．各种生物膜之间的联系(1)生物膜在功能上的联系：分工合作。

(2)生物膜在成分上的联系：成分相似，都主要由蛋白质、脂质组成，还含有少量的糖类。

(3)生物膜在结构上的联系(4)各种生物膜在功能上既分工明确，又紧密联系①膜融合是细胞融合(如高等生物的受精过程)的关键。

②通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各自功能的同时，又能有效地协同工作，保证细胞生命活动的正常进行。

生物膜包括细胞中所有的膜，如细胞膜、细胞器膜、核膜，以及与环境接界的所有的膜结构。

生物中除病毒外，都具有生物膜。

生物膜在成分上具有相似性，其成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类。

不同生物膜在功能上的差异决定于不同生物膜物质含量的差异。

【例4】下列有关生物膜系统的叙述，正确的是( )A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于细胞内的生物膜系统B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系D．细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰解析：生物膜系统是由内质网、线粒体等细胞器膜和细胞膜、核膜等共同构成的，小肠黏膜不属于生物膜系统，A项错误。

生物膜系统是生化反应的场所，为多种酶提供附着位点，但不是所有的酶都在生物膜上，B项错误。

各种生物膜的组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系，不同生物膜的组成成分和功能有一定的差别，C项错误。