第4讲细胞膜、细胞器与细胞核突破突破3 3实验实验观察线粒体和叶绿体观察线粒体和叶绿体突破突破1 1细胞膜与细胞核细胞膜与细胞核突破突破2 2细胞器细胞器系统内的分工合作系统内的分工合作总纲目录总纲目录一、细胞膜1.细胞膜的成分所占比例在细胞膜构成中的作用脂质约50%其中磷脂构成细胞膜的基本支架蛋白质约40%功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多糖类2%10%与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂,与细胞识别等作用有关2.细胞膜的结构(1)结构模型(2)结构特点3.细胞膜的功能4.细胞膜的制备(1)材料:人或其他哺乳动物成熟的红细胞。(2)选材原因a.无核膜和众多的细胞器,易制得纯净的细胞膜。b.无细胞壁,细胞易吸水涨破。(3)实验原理:利用渗透原理,使红细胞吸水涨破,除去细胞内的其他物质,制得细胞膜。巧学妙记巧学妙记巧记细胞膜的“一、二、三”1.成分:主要是纤维素和果胶;酶解法除植物细胞壁所用酶为纤维素酶和果胶酶;与其形成有关的细胞器为高尔基体和线粒体。二、植物细胞壁2.功能:支持和保护。动物细胞在清水中可吸水涨破,但植物细胞不会,主要是细胞壁的功劳。三、细胞质与细胞核1.细胞质(1)细胞质的组成:细胞质包括细胞质基质和细胞器,前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件,影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。(2)细胞器之间的分工种类比较分泌蛋白胞内蛋白合成场所附着在内质网上的核糖体 游离的核糖体作用场所细胞外细胞内实例消化酶、抗体、部分激素呼吸酶等(3)细胞器之间的协调配合A.分泌蛋白和胞内蛋白B.生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜构成。C.分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌巧学妙记巧学妙记巧记细胞器的“零、一、二”2.细胞核(1)结构(2)功能1.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒。( )2.叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉。( )3.脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质。()4.功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。()5.细胞膜能控制物质进出细胞,但其控制作用是相对的,环境中一些对细胞 有 害 的 物 质 也 可 能 进 入 细 胞 。()6.链球菌的抗原由核糖体合成并经高尔基体运输至细胞膜。( )7.内质网既参与物质合成,也参与物质运输。()8.哺乳动物精子中的线粒体聚集在其头部和尾的基部。( )9.细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输。( )10.溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶。( )11.不同细胞中线粒体数量可能不同,同一细胞的不同部位分布的线粒体 数 量 也 可 能 不 同 。()12.核糖体是噬菌体、细菌、酵母菌唯一共有的细胞器。( )13.抗原刺激引发记忆细胞增殖分化,体现了生物膜的信息传递功能。()14.叶绿体内膜与外膜属于生物膜系统,类囊体膜不属于生物膜系统。( )突破一细胞膜与细胞核突破一细胞膜与细胞核1.细胞膜的成分、结构及功能的关系变化,糖蛋白含量下降,有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂,它们都与细胞识别作用有关。(4)细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断生物膜内、外侧的依据,多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧,另一侧则为细胞膜内侧。(1)不同细胞膜的成分种类相同,但各组分的含量不同,这与细胞膜的功能有关,功能复杂的膜中,蛋白质的种类和数量多。(2)细胞膜的组分并不是不可变的,如细胞癌变过程中,细胞膜组分发生2.细胞膜的结构特点与功能特性(1)(2)3.细胞间信息交流的方式方式通过体液运输来完成细胞间的间接交流相邻细胞间直接接触,通过糖蛋白实现信息传递,即细胞细胞相邻细胞间通过通道交流信息,即细胞细胞图解实例内分泌细胞激素体液靶细胞受体靶细胞精子和卵细胞之间的识别和结合;效应T细胞与靶细胞之间的识别高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,也有信息交流的作用4.细胞核功能的实验探究实验内容实验方法及结果结论两种美西螈细胞核移植黑色美西螈胚胎细胞的细胞核白色美西螈去核卵细胞黑色美西螈美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的横缢蝾螈受精卵蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的将变形虫切成两半 变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的伞藻嫁接与核移植 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的1.细胞膜成分的鉴定方法细胞膜成分鉴定试剂(方法)结果磷脂脂溶剂处理细胞膜被溶解磷脂酶处理细胞膜被破坏脂溶性物质透过实验脂溶性物质优先通过蛋白质双缩脲试剂紫色蛋白酶处理细胞膜被破坏2.细胞膜的结构与功能探究项目设计思路细胞膜磷脂双分子层的鉴定提取细胞膜结构中磷脂分子,铺在水面上,测磷脂分子占有面积,与细胞膜面积对比分析细胞膜流动性的鉴定取A、B两种动物细胞,分别用红、绿荧光染料标记两种动物细胞膜上的蛋白质,进行融合实验,观察在细胞融合过程中两种颜色的荧光在细胞膜上的分布情况细胞膜识别作用探究将大量的同种生物的和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起,观察精子和卵细胞的结合情况细胞膜控制物质进出细胞探究可利用细胞液有颜色的植物组织,将其放入无色溶液中,然后进行高温、强酸或强碱处理,观察处理前后溶液颜色是否发生变化1.(2018北京东城期末)下列有关生物膜的叙述,不正确的是()A.内质网增大了细胞内的膜面积B.细胞膜上载体蛋白的合成不需要ATPC.动物细胞融合与生物膜的流动性有关D.功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多考向考向1以基础判断的形式或以图示为信息载体以基础判断的形式或以图示为信息载体,考查生物膜的成分、考查生物膜的成分、结构和功能结构和功能B答案答案B内质网面积大,数量多,在细胞内能增大膜面积,A正确;氨基酸合成载体蛋白需要消耗ATP,B错误;动物细胞融合首先是细胞膜间的融合,体现了生物膜的结构特点具有一定的流动性,C正确;细胞膜上蛋白质的种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂,D正确。2.(2017北师大附中月考)下列有关细胞结构和功能的叙述,正确的是()A.磷脂是构成细胞膜的重要物质,但磷脂与物质的跨膜运输无关B.吞噬细胞对抗原抗体复合物的处理离不开溶酶体的作用C.破伤风杆菌分泌外毒素(一种蛋白质)离不开高尔基体的作用D.洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂离不开中心体的作用B答案答案B磷脂是构成细胞膜的重要物质,因细胞膜的结构决定其功能,所以磷脂与物质的跨膜运输有关,A错误;溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌,因此吞噬细胞对抗原抗体复合物的处理离不开溶酶体的作用,B正确;破伤风杆菌属于原核生物,其细胞中没有高尔基体,C错误;洋葱属于高等植物,其细胞中没有中心体,D错误。考向考向2依托相关生理过程或图示依托相关生理过程或图示,考查细胞膜的功能考查细胞膜的功能3.(2017课标全国)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中,以及精子进入卵细胞的过程中,细胞间信息交流的实现分别依赖于()A.血液运输,突触传递B.淋巴运输,突触传递C.淋巴运输,胞间连丝传递D.血液运输,细胞间直接接触D答案答案D本题主要考查细胞间进行信息交流的方式。细胞分泌的激素随血液循环到达全身各处,与靶细胞的受体结合,将信息传递给靶细胞;精子和卵细胞通过直接接触完成信息传递,从而实现了细胞间的识别和结合,D正确。4.(2016课标全国)下列有关细胞膜的叙述,正确的是()A.细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的B.细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同C.分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象D.膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的C答案答案C细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的,A错误;不同膜中蛋白质的种类不完全相同,其功能也不完全相同,B错误;分泌蛋白以胞吐方式分泌到细胞外主要依赖于膜脂的流动性,C正确;膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的,D错误。考向考向3以基础判断、图示分析或实验探究的形式以基础判断、图示分析或实验探究的形式,考查细胞核的结构考查细胞核的结构与功能与功能5.下列有关细胞核的叙述,错误的是()A.蛋白质是细胞核中染色质的组成成分B.细胞核中可进行遗传物质的复制和转录C.小分子物质可以通过核孔,大分子物质不能D.有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象C答案答案C细胞核中的染色质主要是由DNA和蛋白质组成的。细胞核是遗传物质储存、复制和转录的主要场所。核孔具有选择透过性,大分子物质如蛋白质、mRNA等能通过。有丝分裂过程中核膜的消失和重建分别发生在前期和末期。6.科学家在单细胞伞藻幼体嫁接的实验中,将甲的伞柄嫁接到乙的假根上 , 长 出 了 乙 的 伞 帽 。 下 列 有 关 评 价 合 理 的 是()A.该实验证明了细胞核是遗传的控制中心B.该实验证明了细胞核是代谢的调控中心C.欲证明细胞核的功能,需进一步进行实验D.该实验证明了细胞质是遗传的控制中心C答案答案C假根中既有细胞核,也有细胞质,该实验不能排除细胞质的影响。应该进一步进行伞藻核移植实验,排除假根中其他物质的作用,从而证明细胞核控制伞藻“帽”的形状。1.细胞器分类分析(1)(2)突破突破2 2细胞器细胞器系统内系统内的分工合作的分工合作(3)2.生物膜系统(1)生物膜系统的组成生物膜系统(2)各种生物膜之间的联系在结构上具有一定的连续性。在功能上的联系:在分泌蛋白的合成、加工、运输过程中,生物膜系统各部分之间协调配合如图所示:失分警示失分警示(1)原核细胞只有细胞膜一种生物膜,不具备生物膜系统。(2)分泌蛋白经过细胞膜的运输方式为胞吐,需消耗能量,体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。(3)在分泌蛋白合成至分泌出细胞的整个过程中跨膜层数为“0”。(3)生物膜系统的功能1.图析蛋白质分泌过程及相关膜面积变化(1)分泌蛋白的加工与运输过程图示CA、B图:二者都是分泌蛋白运输加工过程图示,其中A图是细胞的局部,B图则是完整细胞。A图中依次表示核膜、核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜;B图中依次表示核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜、分泌蛋白和线粒体。B图中物质排出细胞的方式是胞吐,该过程体现了细胞膜的流动性。C图:该过程研究手段放射性同位素标记法,3H标记亮氨酸,放射性最先出现在A图中的或B图中的,然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。(2)分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化曲线图图1和图2都表示膜面积随时间的变化,图1表示的是前后两个时间点膜面积的变化,图2表示的是一定时间段内膜面积的变化。图1和图2分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大的现象。2.不同类型细胞图像的识别(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、植物细胞的判断考向考向1以基础判断的形式以基础判断的形式,考查细胞器的结构与功能考查细胞器的结构与功能1.(2018北京海淀第一学期期末)真核细胞中,下列物质与其合成场所对应有误的 是()A.淀粉叶绿体B.磷脂内质网C.tRNA细胞核D.抗体高尔基体D答案答案D绿色植物细胞中,淀粉可由光合作用暗反应阶段合成的C3合成,其合成场所为叶绿体,A正确;滑面型内质网可合成磷脂,B正确;转录的主要场所是细胞核,转录的产物是三种RNA,即mRNA、tRNA、rRNA,C正确;抗体是分泌蛋白,合成场所为核糖体,高尔基体是分泌蛋白加工、分类、包装的场所,D错误。2.(2018北京五十五中期中阶段性调研)下列有关细胞结构和功能的叙述 , 正 确 的 是()A.有溶酶体的细胞一定不是原核细胞B.没有叶绿体的细胞一定不能进行光合作用C.有线粒体的细胞一定不能进行无氧呼吸D.没有高尔基体的细胞一定不能合成蛋白质A答案答案A原核细胞只有核糖体一种细胞器,有溶酶体的细胞一定不是原核细胞,A正确;没有叶绿体的细胞也可能进行光合作用,如蓝藻,含有叶绿素和藻蓝素,B错误;有线粒体的细胞可以进行无氧呼吸,C错误;蛋白质的合成场所是核糖体,没有高尔基体的细胞也能合成蛋白质,D错误。3.(2018北京西城期末)如图为细胞内某些蛋白质的加工、分拣和运输过 程 , M 6 P 受 体 与 溶 酶 体 水 解 酶 的 定 位 有 关 。 下 列 叙 述 错 误 的 是()考向考向2以分泌蛋白的分泌模型或膜面积变化模型为信息载体以分泌蛋白的分泌模型或膜面积变化模型为信息载体,考查考查生生物膜系统物膜系统A.分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体水解酶需要高尔基体的分拣和运输B.M6P受体基因发生突变,会导致溶酶体水解酶在内质网内积累C.溶酶体的形成体现了生物膜系统在结构及功能上的协调统一D.若水解酶磷酸化过程受阻,可能会导致细胞内吞物质的蓄积答案答案B分析题图可知,分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体水解酶均在内质网上进行加工,再运输到高尔基体进行加工、分类和运输,A正确;由图可知,M6P受体基因发生突变会影响水解酶的去磷酸化过程,但不会影响水解酶由内质网向高尔基体的运输,B错误;细胞膜、细胞器膜和核膜共同构成生物膜系统,溶酶体由高尔基体分泌而来,溶酶体的形成,体现了生物膜系统在结构和功能上的统一,C正确;水解酶磷酸化过程受阻,影响溶酶体形成,导致细胞内吞物质无法被水解,D正确。4.(2018北京平谷五中期中)研究分泌蛋白的合成及分泌过程中,科学家们做了下列实验。请回答问题:(1)豚鼠的胰腺腺泡细胞能够分泌大量的消化酶,可观察到这些细胞具有发达的。(2)科学家将一小块胰腺组织放入含放射性标记的培养液中短暂培养,在此期间放射性标记物被活细胞摄取,并掺入上正在合成的蛋白质中。组织内的放射性同位素可使感光乳剂曝光,固定组织后在显微镜下便可发现细胞中含放射性的位点,这一技术使研究者能确定在细胞内的位置。(3)科学家将短暂培养的胰腺组织洗去放射性标记物,转入不含放射性标记物的培养液中继续培养。实验结果如图所示。随着的变化,放射性颗粒数的百分比在不同细胞结构上有规律地变化,据此推测,分泌蛋白转移的途径是。(4)细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡之中,这些膜泡能够精准地运输。为了确定参与膜泡运输的基因(sec基因),科学家筛选了两种酵母突变体,这两种突变体与野生型酵母的电镜照片差异如下:据此推测,sec12基因编码的蛋白质的功能是与的形成有关。sec17基因编码的蛋白质的功能是。酵母突变体与野生型酵母电镜照片的差异sec12基因突变体突变体细胞内内质网特别大sec17基因突变体突变体细胞内,尤其是内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡答案答案(1)内质网和高尔基体(2)氨基酸核糖体放射性标记物质(或“放射性标记蛋白质”)(3)追踪时间附有核糖体的内质网高尔基体分泌小泡(4)内质网小泡参与膜泡(或“小泡”)与高尔基体的融合解析解析(1)消化酶属于分泌蛋白,需要内质网和高尔基体的加工和转运。(2)研究分泌蛋白的合成、分泌途径,可用放射性同位素标记氨基酸,放射性标记的氨基酸被活细胞摄取,在核糖体上合成蛋白质。该技术可以用于确定放射性标记物质(或“放射性标记蛋白质”)在细胞内的位置。(3)由题图可知,随着追踪时间的变化,附有核糖体的内质网中的放射性颗粒持续减少,而高尔基体中放射性颗粒先增多后减少,随后分泌小泡中的放射性颗粒逐渐增多。说明放射性颗粒先由内质网进入高尔基体再进入分泌小泡,即分泌蛋白的转移途径是附有核糖体的内质网高尔基体分泌小泡。(4)sec12基因突变体的细胞内内质网特别大,说明内质网不能形成小泡到达高尔基体,即该基因编码的蛋白质的功能是与内质网小泡的形成有关。sec17基因突变体细胞内内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡,说明该基因缺陷导致小泡不能与高尔基体融合,即该基因编码的蛋白质参与膜泡与高尔基体的融合。考向考向3以细胞结构图示为信息载体以细胞结构图示为信息载体,判断细胞类型与结构判断细胞类型与结构5.(2017北京西城二模)在种子发育过程中,许多植物会储存大量的油脂。这些油积累在一种由内质网衍生而来的油质体中(如图所示)。下列说法错误的是()A.油质体内的油是植物的储能物质B.油脂可被苏丹染液染为橘黄色C.内质网是具有双层膜的细胞器D.油质体中的油在两层磷脂分子之间积累答案答案C油是高级不饱和脂肪酸甘油酯,脂肪是高级饱和脂肪酸甘油酯,油脂均为混合物,是细胞内重要的储能物质,A正确;教材中鉴定脂肪的原理为脂肪易被苏丹染液染为橘黄色,B正确;内质网为单层膜结构,C错误;图形中的内质网膜结构的两条线表示单层膜的基本支架磷脂双分子层,D正确。6.下图为某种植物的细胞结构示意图,分析可以得出()A.该细胞是高度分化的细胞,不具有分裂能力B.该细胞无叶绿体,说明此种植物不能进行光合作用C.这是一种需氧型生物,但此细胞也可进行无氧呼吸D.把该细胞放在蔗糖溶液中一定能观察到质壁分离现象C答案答案C题图所示细胞无叶绿体,不表示此种植物的叶肉细胞不含叶绿体,故无法判断此种植物是否能进行光合作用,B错误;通过题图可以看出该细胞中液泡比较小,该细胞未成熟,其具有分裂能力,A错误;图示细胞中含线粒体,能进行有氧呼吸,但在缺氧条件下也可进行无氧呼吸,C正确;该细胞液泡较小,细胞放在蔗糖溶液中细胞质壁分离不明显,D错误。突破突破3 3实验实验观察线粒体和叶绿体观察线粒体和叶绿体1.实验原理2.材料的选取观察叶绿体的实验常用藓类叶片(或是菠菜叶稍带些叶肉的下表皮)。原因:藓类叶片仅有一层细胞。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞属于海绵组织,细胞排列疏松,易撕取,便于观察。3.实验流程(1)观察叶绿体制作临时装片观察先用低倍镜观察再用高倍镜观察制作临时装片观察高倍镜下可见被染成蓝绿色的线粒体,细胞质接近无色(2)观察线粒体线粒体和叶绿体观察实验成功的4个关键点(1)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料,可使活细胞中线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。保持有水状态以保证叶绿体的正常形态,并能悬浮在细胞质基质中,否则,细胞失水皱缩,将影响对叶绿体形态的观察。(3)叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源,便于接受较多的光照;在强光下则以侧面朝向光源,以避免被灼伤。(4)盖盖玻片时,一定要缓慢且与载玻片成45夹角,盖玻片一侧先接触液滴,然后慢慢放平,防止装片下产生气泡。考向以基础判断的形式考向以基础判断的形式,考查叶绿体和线粒体的观察考查叶绿体和线粒体的观察1.(2016湖北重点中学期中联考)下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和 线 粒 体 ” 的 实 验 说 法 不 正 确 的 是()A.健那绿染液是一种活细胞染料,几乎不损伤细胞B.选用含叶绿体少而大的细胞来观察C.高倍镜下,可看到叶绿体内部有许多基粒D.藓类叶片可直接放在载玻片上观察叶绿体C答案答案C健那绿染液是活细胞染料,可将线粒体染成蓝绿色,而细胞质则几乎无色;藓类叶片很薄,可直接用于制作临时装片;含叶绿体少而大的细胞观察得清楚;叶绿体的基粒在电子显微镜下才能看到。2.黑藻俗称温丝草、灯笼薇等,属单子叶多年生沉水植物,叶片小而薄。某 同 学 利 用 黑 藻 叶 片 进 行 下 列 生 物 学 实 验 , 其 中 错 误 的 选 项 是()实验目的所用试剂A观察叶绿体蒸馏水B观察线粒体健那绿染液C观察质壁分离及复原0.3g/mL蔗糖溶液、清水D提取叶绿体中的色素无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅B答案答案B由于叶绿体本身有颜色,所以直接制作临时装片就可以观察叶绿体,所用试剂可以是蒸馏水,A项正确;观察线粒体时要用健那绿对线粒体进行染色,但由于黑藻叶片细胞本来就为绿色,所以会影响观察,B项错误;观察质壁分离时,用0.3g/mL蔗糖溶液,细胞失水发生质壁分离,然后在玻片一侧滴加清水,已经发生质壁分离的细胞会复原,C项正确;提取叶绿体中的色素时,加入无水乙醇是为了溶解色素,加入碳酸钙是为了防止细胞液中的酸破坏色素,加入二氧化硅是为了使研磨更充分,D项正确。核心构建核心构建