高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构第三节 细胞质是多项生命活动的场所教案

第三节　细胞质是多项生命活动的场所

·细胞质是细胞进行生命活动的主要场所，正常状态下为透明的胶状物，内含细胞新陈代谢所需的多种营养物质。

·细胞质包含多种细胞器和细胞溶胶。

一、细胞质中有多种细胞器

细胞器分布于细胞质内，具有特定的形态结构和功能，在细胞生命活动中发挥着重要的作用。

1．内质网

(1)名称由来　科学家用电子显微镜观察小鼠细胞时，发现细胞质内具有极其发达的网状结构，称之为内质网。

(2)组成与功能　内质网是由一系列片状的膜囊和管状的腔组成，向内连接细胞核的核膜，向外连接细胞膜，并与高尔基体相互联系，构成了细胞内庞大的物质运输通道。

(3)类型与各自的作用　内质网有两种类型，光面内质网常为管状，是运输蛋白质和合成脂质的重要场所。构成生物膜的磷脂和胆固醇几乎全部由光面内质网合成。粗面内质网多呈扁囊状，因表面附着许多核糖体，由核糖体合成的蛋白质进入内质网，进一步被加工和运输。

2．核糖体

(1)组成　核糖体是一种无膜的细胞器，由RNA和蛋白质构成。

(2)功能　是合成蛋白质的场所。

(3)存在形式与各自的作用　核糖体有两种存在形式，合成的蛋白质功能有所不同：游离于细胞溶胶的核糖体合成的蛋白质，通常用于细胞自身或构成自身结构；附着于粗面内质网等结构的核糖体合成的蛋白质，被运输至胞外或细胞的其他部位。

3．高尔基体

(1)名称由来　高尔基体是意大利医生高尔基在1898年观察神经细胞时发现的。

(2)组成　由一系列扁平膜囊和大小不一的囊泡构成。

(3)功能　高尔基体主要对由内质网运入的蛋白质进行加工、分类、包装和运输。此外，在植物细胞中，高尔基体与纤维素的合成有关，参与细胞壁的构建。

4．溶酶体

(1)存在　溶酶体几乎存在于所有动物细胞中。

(2)成分与作用　 溶酶体内含60种以上的水解酶，能催化多糖、蛋白质、脂质、DNA和RNA等物质的降解。

(3)主要功能　进行细胞内消化，它能消化细胞从外界吞入的颗粒、自身衰老的细胞器和碎片。细胞从外界吞入物质后形成吞噬泡，吞噬泡与溶酶体融合，其中的水解酶便将吞噬泡中的物质降解。

(4)意义　溶酶体可将消化作用局限在特定结构中，这对保证细胞中其他结构的完整性具有重要意义。

5．线粒体

(1)性状与大小　一般呈颗粒状或短杆状，相当于一个细菌的大小。

(2)组成与特点　由内、外两层膜构成。外膜平整，内膜向内凹陷形成嵴。嵴的形成有助于增大内膜的表面积，有利于生化反应的进行。内、外膜之间及内部是液态的基质，富含多种酶。线粒体基质中具有DNA、RNA和核糖体，能合成一部分自身所需的蛋白质。

(3)功能　线粒体是细胞能量代谢中心，是需氧呼吸的主要场所。

6．叶绿体

(1)存在与功能　叶绿体是存在于植物细胞中进行光合作用的细胞器，呈球形或椭球形。

(2)组成与特点　具有双层膜结构，内部是液态的基质。基质中具有复杂的膜结构，称为类囊体，与光合作用有关的色素附着于这些膜上。类囊体可堆叠成基粒。叶绿体基质中也具有DNA、RNA和核糖体。

7．液泡

(1)存在　主要存在于植物细胞中。

(2)组成与特点　液泡是由单层膜构成的充满水溶液的泡状细胞器，具有中央大液泡是成熟植物细胞的显著特征。

(3)成分　植物细胞液泡中的水溶液称为细胞液，含有无机盐、糖类、氨基酸、色素等。

(4)功能

液泡中的色素使某些植物的花、叶、果实呈现不同的颜色。液泡中的细胞液为植物细胞储存水分和营养物质，调节细胞渗透压平衡、酸碱平衡，离子平衡，维持细胞正常形态。液泡还富含水解酶，能吞噬衰老的细胞器，其作用与动物细胞的溶酶体相似。

8．中心体

(1)组成　中心体是一种无膜结构的细胞器，由两个空间相互垂直的中心粒及其周围物质组成。每个中心粒包含由蛋白质构成的若干组管状结构。

(2)存在　中心体主要存在于动物细胞和低等植物细胞中，在细胞增殖中起重要作用。

二、观察叶绿体和细胞质流动

1．胞质环流的生理意义

胞质流动使叶绿体移动到光照充足的位置进行光合作用；不断分配各种营养物质，使其在细胞内均匀分布，促使基质内的一系列代谢反应高效有序地进行。

2．观察材料

黑藻叶片小而薄，叶肉细胞的叶绿体大而清晰，是观察叶绿体和胞质环流的好材料。

3．方法步骤

(1)预处理：将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养。

(2)取材：用镊子从黑藻新鲜枝条上取一片幼嫩的小叶。

(3)制片：在载玻片中央滴一滴清水，将小叶放入其中，盖上盖玻片，制作临时装片。

(4)观察：在低倍镜下找到叶肉细胞，转换高信镜观察叶绿体形态、颜色、分布和运动。

三、细胞溶胶是细胞代谢的主要场所

1．含义

细胞溶胶又称细胞质基质，是细胞内除去细胞器以外的胶状物质。

2．成分

细胞溶胶含有丰富的蛋白质，还含有糖类、氨基酸、无机盐等多种营养物质。

3．功能

(1)是细胞与外界环境、细胞质与细胞核及细胞器之间物质运输、能量交换和信息传递的重要介质。

(2)细胞溶胶也是许多代谢反应的重要场所。

四、细胞骨架维持细胞形态并控制细胞运动和胞内运输

1．存在与成分

细胞骨架存在于细胞质中，是由蛋白质纤维交错连接的网络结构。

2．功能

细胞骨架给细胞提供一个支架，在维持细胞形态、胞内运输、变形运动等方面发挥着重要的作用。

3．微丝和微管

是构成细胞骨架的重要结构

(1)微丝是一种纤维，具有多种功能，它们不仅起支撑、维持细胞形态的作用，还参与细胞运动、植物细胞的细胞质流动与肌肉细胞的收缩等一系列生理功能。

(2)微管是一种管状结构，中心体、细胞分裂时形成的纺锤体等结构都是由微管构成的。大部分微管是一种暂时性的结构，可以快速解体和重排，在细胞器等物质和结构的移动中发挥重要作用。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．一些内分泌细胞的光面内质网可以合成胰岛素。 (　　)

2．红细胞中的血红蛋白、肌细胞的肌纤维蛋白是由粗面内质网上的核糖体合成的。  (　　)

3．核糖体在细胞中的位置并不是固定不变的，两种存在形式可以相互转化。  (　　)

4．植物根尖，茎尖等部位刚分裂形成细胞中，没有液泡。 (　　)

5．真核生物的需氧呼吸就是在细胞溶胶和线粒体内进行的。 (　　)

6．线粒体和囊泡是沿微丝移动的。 (　　)

提示：1.×　胰岛素是蛋白质，光面内质网可以合成类固醇激素。

2．×　游离核糖体通常用于细胞自身蛋白质的合成，红细胞中的血红蛋白、肌细胞的肌纤维蛋白属于自身的胞内蛋白，粗面内质网上核糖体合成的蛋白质大多是胞外蛋白。

3．√

4．×　液泡很小，但数量很多。

5．√

6．×　线粒体和囊泡是沿微管移动的。

　各种细胞器的分布、结构与功能的比较

合作探究：1.下图表示的是几种细胞器，据图回答下列问题：

(1)确定上述细胞器的名称。

提示：根据细胞器的形态，可判断a是高尔基体、b是中心体、c是线粒体、d是内质网、e是叶绿体、f是核糖体。

(2)说出a、d的功能。

提示：a的功能是对由内质网运入的蛋白质进行加工、分类、包装和运输。此外，在植物细胞中，高尔基体合成纤维素，参与细胞的构建；d光面内质网是运输蛋白质和合成脂质的重要场所，粗面内质网由核糖体合成的蛋白质进入内质网，进一步被加工和运输。

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、运动员运动需要大量能量，因此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．溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解？尝试提出一种假说，解释这种现象。

提示：溶酶体膜在结构上比较特殊，如经过修饰，不会被溶酶体内的水解酶水解。

1．下图展示了四种细胞器的电镜照片，关于这四种细胞器的说法错误的是(　　)

A．②和④分别是高尔基体和内质网，它们之间的膜可以通过囊泡进行转化

B．①为线粒体，是细胞的“动力车间”，所有细胞的生命活动都离不开它

C．④可与核膜直接相连，与细胞中其他膜结构共同构成生物膜系统

D．③是光合作用的场所，是细胞内“养料制造车间”、“能量转换站”

B　[②为高尔基体，④为内质网，二者属于生物膜，基本成分相同，都属于生物膜系统，二者可以通过囊泡进行转化，A正确；①为线粒体，作用是为细胞生命活动提供能量，但细胞中不是所有的生理活动都需要能量，例如扩散，B错误；内质网在细胞中和核膜直接相连，与细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成生物膜系统，C正确；叶绿体可以将光能转化成化学能，同时生成了有机物，因此是细胞内“养料制造车间”、 “能量转换站”，D正确。]

2．下列有关细胞器的说法正确的是(　　)

A．液泡主要存在于植物细胞中，含有无机盐、蛋白质和色素等物质

B．根尖细胞中具有双层膜的细胞器是线粒体和叶绿体

C．中心体仅存在于动物细胞中

D．溶酶体合成多种水解酶参与降解失去功能的细胞组分

A　[液泡主要存在于高等植物的成熟细胞中，含有细胞液(氨基酸、糖类、无机盐、色素等)，调节植物细胞内的环境，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺，A正确；植物根尖细胞没有叶绿体，B错误；中心体还存在于低等植物细胞中，C错误；水解酶的本质是蛋白质，在核糖体合成，D错误。]

3.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表示双层膜结构，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不可能是核糖体和高尔基体

D．若b表示磷脂，则a、c肯定不是核糖体和中心体

D　[图中b如果表示两层膜，则a、c是线粒体、叶绿体、细胞核中的两种，A错误；核酸根据五碳糖不同分为DNA和RNA，如果b表示细胞器中含有的核酸，则a、c可能是叶绿体、线粒体或核糖体，B错误；若b表示产生水分子的生理过程，则a、c可能是核糖体和高尔基体，因为核糖体中蛋白质脱水缩合过程中产生水，高尔基体中形成糖类过程中产生水，C错误；核糖体和中心体不具有膜结构，如果b表示磷脂，a、c肯定不是核糖体和中心体，D正确。]

　多种角度对细胞器进行归类

(1)结构

(3)成分

　动植物细胞亚显微结构的判断

1．显微结构与亚显微结构模式图的判断

2．真、原核细胞及动、植物细胞的判断

合作探究：如图是动植物细胞亚显微结构模式图。据图回答下列问题：

(1)图示为________细胞结构模式图，判断依据是________________(答三点)。若该细胞为某些低等植物细胞，其细胞质中还应具有的细胞器是________________。

(2)若该细胞是紫色洋葱鳞片叶外表皮，则色素主要存在于[　 ]________________，如果是植物的根毛细胞，则图中不应有的结构是[　 ]________________。

(3)图中含有少量DNA的细胞器是________________(填序号)。

提示：(1)植物　有细胞壁、大液泡、叶绿体　中心体　(2)12　液泡　4　叶绿体　(3)4、9

1．下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)

A．有中心体的细胞不一定是动物细胞

B．有细胞壁的细胞不一定是植物细胞

C．核糖体在真核细胞与原核细胞中具有相同的功能

D．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸

D　[中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中，因此有中心体的细胞不一定是动物细胞，A正确；有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，也可能是蓝细菌等原核细胞，B正确；核糖体在真核细胞与原核细胞中具有相同的功能，都是合成蛋白质的场所，C正确；没有线粒体的细胞也可能进行有氧呼吸，如硝化细菌的细胞内没有线粒体，但可进行有氧呼吸，D错误。 ]

2．如图为电子显微镜视野中观察到的某细胞的一部分结构，下列关于该细胞叙述正确的是(　　)

A．图中①具有双层膜，是进行光合作用的场所

B．图中②是中心体，该细胞可能是衣藻细胞

C．图中③是核糖体，与蛋白质的加工有关

D．图中④是高尔基体，不具有膜结构

B　[图中①是线粒体，线粒体是具有双层膜结构的细胞器，是进行有氧呼吸的主要场所，A错误；图中②是中心体，该细胞可能是动物细胞或者是某些低等的植物细胞，而衣藻细胞是低等植物细胞，B正确；图中③是核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所，C错误；图中④是高尔基体，高尔基体是具有单层膜结构的细胞器，D错误。]

3．电子显微镜下观察狗尾草根细胞，可观察到的结构有(　　)

A．①②③④⑤　 B．①②③④

C．①③④ D．①②③⑤

C　[在狗尾草根细胞中存在线粒体、内质网、高尔基体等细胞器，因此可以观察到图中①③④等亚显微结构；叶绿体存在于植物的光合细胞中，中心体存在于动物和低等植物细胞中，故该细胞中不存在叶绿体和中心体，因此不可以观察到②⑤结构，综上分析，C正确，ABD错误。]

　关于细胞结构与功能的4个易错点

(1)在动植物细胞中，有细胞壁的细胞是植物细胞，没有细胞壁的细胞是动物细胞。

(2)在动植物细胞中，有叶绿体的细胞是植物细胞，没有叶绿体的细胞不一定是动物细胞，如植物的根细胞不进行光合作用，没有叶绿体。

(3)在动植物细胞中，有大液泡的细胞是植物细胞，没有大液泡的细胞不一定是动物细胞，植物的未成熟细胞也没有大液泡，如根尖分生区细胞。

(4)在动植物细胞中，有中心体的细胞可能是动物细胞或低等植物细胞，没有中心体的细胞是高等植物细胞，中心体不能作为鉴别动物细胞和植物细胞的依据，但可以用作鉴别动物细胞和高等植物细胞的依据。

　观察叶绿体和细胞质流动

1．胞质环流是植物细胞的正常生理活动，它对于促进细胞代谢具有重要意义。

2．适合观察胞质环流的实验材料种类很多，例如，百合花药萌发的花粉管，向日葵舌状花花冠的表皮，新鲜大白菜内层叶片中脉处的表皮，藓类的小叶片等。黑藻叶片小而薄，叶肉细胞的叶绿体大而清晰，是观察叶绿体和胞质环流的好材料。

合作探究：1．说出观察叶绿体与细胞质流动的依据。

提示：观察叶绿体的依据是叶肉细胞中的叶绿体呈扁平的椭球形或球形，绿色，散布于细胞质基质中，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。观察细胞质流动的依据是随细胞质的流动，悬浮于细胞质基质中的叶绿体等细胞器也会运动，因此，观察细胞质的流动可以以叶绿体作为参照物进行观察。

2．为什么用菠菜叶稍带叶肉的下表皮观察叶绿体？

提示：接近下表皮的叶肉细胞排列疏松，且含叶绿体大而数目少。

3．观察叶绿体时，为什么临时装片中始终保持有水状态？

提示：保证植物细胞正常形态，否则细胞会失水皱缩影响观察。

1．用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是(　　)

A．叶绿体在细胞内是固定不动的

B．叶绿体在细胞内是均匀分布的

C．叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因

D．叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体

C　[活细胞的细胞质处于不断流动的状态，叶绿体随着细胞质的流动而运动，A项错误；叶绿体在细胞内的分布不是均匀的，B项错误；叶绿体内含有色素，使叶片呈绿色，C项正确；叶肉细胞中含有叶绿体，也含有线粒体，只是线粒体无色，未经染色等处理，不能被观察到，D项错误。]

2．下列与“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动”实验有关的表述，正确的是(　　)

A．用幼根作为实验材料可观察到叶绿体但其细胞质不流动

B．若高倍显微镜下细胞质流动方向是逆时针的，则细胞中细胞质流动方向是逆时针的

C．细胞质流动的速度与环境温度的变化无关

D．细胞质流动的速度与该细胞新陈代谢的强度无关

B　[幼根中无叶绿体，因此用幼根作为实验材料不能观察到叶绿体，A项错误；若在显微镜下观察到细胞质逆时针方向流动，则其实际流动方向也是逆时针，B项正确；细胞质流动是所有活细胞具有的现象，细胞质流动的速度与环境温度和细胞新陈代谢强度等因素有关，C、D项错误。]

[课堂小结]

1．下列关于细胞内结构的叙述，正确的是(　　)

A．细胞质中除细胞器以外的液体称为细胞液

B．细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与多种生命活动密切相关

C．线粒体的两层膜之间及嵴的周围都是线粒体基质

D．内质网与蛋白质、脂质、核酸等多种物质合成有关

B　[细胞质中除细胞器以外的液体称为细胞溶胶，液泡内的液体称为细胞液，A错误；细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、分裂、分化等多种生命活动密切相关，B正确；在线粒体中，嵴的周围充满了液态的线粒体基质，C错误；内质网与蛋白质、脂质等物质的合成有关，D错误。]

2．可以与细胞膜形成的吞噬泡融合，并消化掉吞噬泡内物质的细胞器是(　　)

A．线粒体　　 B．溶酶体

C．高尔基体 D．内质网

B　[线粒体能为细胞生命活动提供能量，但不能与细胞膜形成的吞噬泡融合，A错误；溶酶体可以与细胞膜形成的吞噬泡融合，并消化吞噬泡内物质，B正确；高尔基体动物细胞中与分泌物的形成有关，但不能与细胞膜形成的吞噬泡融合，C错误；内质网能对来自核糖体的蛋白质进行加工，但不能与细胞膜形成的吞噬泡融合，D错误。]

3．下列有关细胞器的说法正确的是(　　)

A．洋葱根尖细胞中的DNA存在于线粒体和细胞核中

B．细胞质包括细胞器和叶绿体基质

C．内质网与脂质合成无关

D．植物细胞中高尔基体与细胞壁的形成无关

A　[洋葱根尖没有叶绿体，因此DNA存在于细胞核和线粒体中，A正确；细胞质包括细胞溶胶和细胞器，B错误；内质网与蛋白质、脂质的合成有关，C错误；高尔基体与植物细胞壁的形成有关，D错误。]

4．如图是几种细胞器的模式图，下列说法正确的是(　　)

A．都具有双层膜结构

B．都含有少量的DNA和RNA

C．细胞器在结构和功能上没有联系

D．细胞器膜的组成成分和结构很相似

D　[甲和丙都具有双层膜结构，乙和丁都为单层膜结构，A错误；甲和丙都含有少量的DNA和RNA，乙和丁没有DNA和RNA，B错误；丁通过囊泡与乙间接相连，甲为乙和丁的生理活动提供能量，所以细胞器在结构和功能上有一定的联系，C错误；细胞器膜的组成成分和结构很相似，主要是由脂质和蛋白质构成，基本骨架都是磷脂双分子层，D正确。 ]

5．下图是生物细胞结构的模式图，据图回答下列问题：

(1)图右半部分所示的是________________(填“动物”或“植物”)细胞结构， 判断依据是其具有细胞结构_________________(填序号) 。

(2)图中细胞器[　]________________几乎存在于所有原核细胞和真核细胞中；为生命活动提供能量的细胞器是[　]________________；植物的根尖细胞没有结构[　]________________，不能进行光合作用。

(3)图中⑤的名称______________，在动物细胞中的作用______________，在植物细胞中的作用______________。

解析：(1) 图右半部分含有⑦细胞壁、⑨大液泡、⑪叶绿体，故右半部分所示的是植物细胞结构。(2)原核细胞和真核细胞共有的细胞器是⑥核糖体；线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”，故为生命活动提供能量的细胞器是⑩线粒体；光合作用的场所是叶绿体，叶绿体存在于光合细胞中，植物的根尖细胞没有结构⑪叶绿体，不能进行光合作用。 (3)图中⑤是高尔基体，在动植物细胞中的功能不同，在动物细胞中参与细胞分泌物的形成；在植物细胞中与细胞壁的形成有关。

答案：(1)植物　⑦⑨⑪　(2)⑥核糖体

⑩线粒体　⑪叶绿体　(3)高尔基体　与细胞分泌物的形成有关　与细胞壁的形成有关