3.2细胞器之间的分工合作课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

C919飞机是我国研制的新一代中型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发(包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等)、总装制造等部门。 1.如果缺少其中的某个部门，C919飞机还能制造成功吗? 2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”?这些“部门”也存在类似的分工与合作吗? 在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”，这些“部门”都有一定的结构，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、核糖体、中心体等，它们统称为细胞器(organelle)。 细胞器之间的分工合作 必修一 第3章 第二节 细胞质基质 细胞器 一、细胞器所处的位置及其分离 细 胞 质 细胞膜 细胞核 溶胶状 区域：指细胞膜以内，核膜以外的原生质。 4 细胞器是随意漂浮在细胞质中的吗？ 细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的，细胞质中有支持它们的结构 5 1.维持细胞形态 2.锚定并支撑着许多细胞器 真核细胞质中由蛋白质纤维组成的网架结构 功能： 3.与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动有关 形态结构： 细胞骨架 要研究各种细胞器的组成成分和功能，需要将这些细胞器分离出来，用什么方法呢？ 6 资料一：细胞中的细胞器形态大小各不相同，质量也不尽相同。 资料二：日常生活中，洗衣机脱水后重的衣服往往在最下面。 我们可以用什么方法来获得这些细胞器呢？ 分离各种细胞器的方法 分离各种细胞器的方法 将细胞膜破坏 将匀浆放入离心管 采取逐渐提高离心速率分离大小不同的细胞器 获得不同大小颗粒的细胞器 细胞匀浆 低速离心 中速离心 高速离心 大颗粒 较大颗粒 小颗粒 更高速离心 更小颗粒 差速离心法 分离各种细胞器的方法 9 二、细胞器之间的分工 活动一：请阅读教材48-49细胞结构图及内容。 ①描述细胞器的结构和功能（几层膜？分布？） ②请画出这些细胞器的平面示意图 ③请分别画出动、植物细胞中的细胞器组成 细胞器—线粒体 功能： 有氧呼吸的主要场所，细胞的动力车间，提供能量（细胞生命活动所需的95%） ---细胞的“动力车间” 外膜 内膜 分布: 广泛分布于动、植物等细胞中 先讲功能 11 细胞器—线粒体 ---细胞的“动力车间” 肝细胞 肾皮质细胞 平滑肌细胞 心肌细胞 950个 400个 260个 12500个 1、心肌细胞的线粒体数量最多，这是因为什么？ 2、从表中所示的数据可以看出线粒体的多少与什么有关？ 心肌细胞位于心脏，不停的收缩舒张，运动量大、代谢旺盛，消耗能量多，需要线粒体多。 细胞代谢的强弱，代谢旺盛的细胞部位分布多 讨论：德国科学家华尔柏在研究线粒体时，统计了某种动物不同细胞中线粒体的数量（见下表）请分析回答： 先讲功能 12 细胞器—叶绿体 ---“养料制造车间”和“能量转换站” 功能： 光合作用的场所 外膜 内膜 分布： 植物叶肉细胞和幼茎皮层细胞等 先讲功能 13 细胞器—液泡 结构： 单层膜，液泡膜内液体叫细胞液，含有水、糖类、无机盐、色素、蛋白质等 功能： 调节植物细胞内的环境，使细胞保持坚挺 分布： 主要分布于植物细胞 先讲功能 15 细胞器—内质网 形态与结构： 分类与功能： 粗面内质网： 光面内质网： 单层膜 管状、泡状、扁平囊状结构连接而成的内腔相通的膜性管道系统。 分布: 膜上附着核糖体，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道。 参与脂质等的合成 动、植物细胞中 资料三：人的睾丸、卵巢（合成性激素）中内质网特别丰富。据此推测内质网可能还有什么功能？ 先讲功能 16 细胞器—高尔基体 结构: 单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡 内腔不相通 广泛分布于动植物细胞中 功能: 主要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” 植物细胞： 与植物细胞细胞壁的形成有关 动物细胞： 参与细胞分泌物的形成 分布： 先讲功能 17 细胞器—溶酶体 ---“细胞的“消化车间”” 是一种单层膜的囊状小泡。含有多种水解酶。 结构： 功能： 分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。 分布： 动、植物细胞，主要分布在动物细胞 为什么溶酶体的膜不会被这些水解酶分解？你可以提出一种假说吗？ 先讲功能 18 内质网 高尔基体 溶酶体 液泡 细胞器—中心体 分布: 功能： 结构: 动物和某些低等植物的细胞 无膜结构，两个互相垂直排列的 中心粒（微管蛋白）及周围物质组成 与细胞的有丝分裂有关 先讲功能 20 细胞器—核糖体 分布： 广泛存在于真核细胞与原核细胞中 结构： 无膜结构，椭球型粒状小体，主要含有RNA和蛋白质。 大亚基 小亚基 蛋白质 RNA 先讲功能 21 细胞器—核糖体 ---“生产蛋白质的机器” 功能： 是合成蛋白质的场所 (氨基酸脱水缩合形成合成肽链) 分类： 游离核糖体 附着核糖体 先讲功能 22 小试牛刀 1.在白杨树和黄牛的细胞中，都能发现的细胞器有 中心体和内质网 B. 线粒体和叶绿体 C. 核糖体和线粒体 D. 核糖体和叶绿体 小试牛刀 2.下列是动物细胞中几种细胞器的结构模式图，相关叙述正确的是 D. ④是核糖体，是细胞中“生产蛋白质的机器” A. ①是内质网，是细胞内的“动力车间” B. ②是高尔基体，能对蛋白质进行加工、分类和包装 C. ③是中心体，与细胞的有丝分裂有关 3.如图是某些细胞器的亚显微结构模式图，相关叙述错误的是(　) A．①是中心体，与洋葱根尖分生区细胞有丝分裂有关 B．②是线粒体，是真核细胞有氧呼吸的主要场所 C．③是叶绿体，是绿色植物叶肉细胞进行光合作用的场所 D．④是内质网，根据是否有核糖体附着，分为粗面内质网和光面内质网   小试牛刀 各种细胞器分类归纳 按功能分类 与能量转换有关的细胞器：线粒体、叶绿体 与蛋白质合成有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体 动植物细胞都有，但功能不同的细胞器：高尔基体 按成分分类 含DNA的细胞器：线粒体、叶绿体 含RNA的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体 含色素细胞器：叶绿体、液泡 细胞器分类归纳 26 依据膜的层数来划分 细胞器分类归纳 双层膜 单层膜 无膜 高尔基体 内质网 液泡 溶酶体 中心体 核糖体 线粒体 叶绿体 三、细胞器之间的协调配合 为什么动、植物细胞都需要有线粒体、核糖体、内质网、高尔基体呢？ 核糖体是“生产蛋白质的机器” 内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道 高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”和“发送站” 这些细胞器之间是不是存在某种协作呢？ 线粒体是 “动力车间” 1、分泌蛋白： 三、细胞器之间的协调配合--- 分泌蛋白的合成和运输 在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。 (1)概念： (2)例子： 部分激素 （多肽及蛋白质类激素） 如： 胰岛素、 胰高血糖素。 消化酶：唾液淀粉酶、胃蛋白酶 抗体 一部分激素：生长激素、胰岛素 29 三、细胞器之间的协调配合 活动二：阅读教材P51文字及插图，思考完成： ①描述实验操作过程和实验现象。 ②分泌蛋白的合成场所在哪里？ ③尝试用手中的各种细胞结构平面图构建分泌蛋白合成和运输的过程。 ④分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些结构？说出这些结构在蛋白质合成中分别承担怎样的功能？ ⑤分泌蛋白合成及分泌的过程需要能量？由哪里提供？ 1、实验操作： 首先为豚鼠注射3 H 标记亮氨酸， 然后分离亚细胞成分， 以观察放射性在细胞中出现的先后顺序. 三、细胞器之间的协调配合 标记的氨基酸出现在附有核糖体的内质网中 标记的氨基酸出现在高尔基体中 标记的氨基酸出现在细胞膜内侧运输蛋白质的囊泡及细胞外的分泌物中 三、细胞器之间的协调配合 2、实验现象 游离的核糖体 粗面内质网 较成熟蛋白质 细胞膜 游离核糖体 氨基酸脱水缩合形成肽链 内质网 加工、折叠肽链形成具有一定空间结构的蛋白质（较成熟） 高尔基体 进一步修饰加工，形成成熟的蛋白质 细胞膜 细胞外 高尔基体 线粒体 供能 核糖体、肽链 囊泡 囊泡 囊泡与细胞膜融合 囊泡 3、分泌蛋白合成和运输的过程 33 游离核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 细胞外 线粒体 供能 核糖体、肽链 囊泡 囊泡 囊泡与细胞膜融合 4、分泌蛋白合成经过的结构 （1）经过的细胞结构： 核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体、（细胞核控制） （2）经过的细胞器： 核糖体、内质网、高尔基体 （3）相关细胞结构： 细胞核 34 游离的核糖体 粗面内质网 高尔基体 溶酶体 细胞膜 分泌小泡 线粒体 叶绿体 细胞核 细胞质基质 囊泡 囊泡 信号序列 5、高尔基体是细胞内物质囊泡运输的枢纽 小结：细胞膜上、溶酶体中的蛋白质合成与分泌蛋白有着相似的过程 内质网的膜面积_____ 减少 综合比较：高尔基体的膜面积__________ 细胞膜的膜面积_____ ① ② ③ ④ 基本不变 增加 6、分泌蛋白合成过程中膜面积的变化 标记氨基酸出现的先后顺序： _______→ _______ → _______ → ________ → ____→ ______ → 细胞外 内质网 核糖体 囊泡 高尔基体 囊泡 细胞膜 7、分泌蛋白合成过程中放射性强度的变化 粗面内质网 高尔基体 核糖体 内质网 高尔基体 37 科学方法：同位素标记法(同位素示踪法) 用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。 帕拉德 三、细胞器之间的协调配合 同位素标记法 同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O、18O，12C与14C。 三、细胞器之间的协调配合 同位素标记 放射性同位素 稳定同位素 3H、14C、35S、32P 18O、15N 检测 检测 密度或相对分子质量 放射性 囊泡的来源有哪些？ 囊泡膜与高尔基体膜、内质网膜，细胞膜的组成相似吗？ 细胞中哪些细胞器或细胞结构具有膜？它们在结构和功能上有什么联系？ 结论：细胞器膜、细胞膜、核膜等结构，共同构成了细胞的生物膜系统 四、细胞的生物膜系统 资料四：分泌蛋白的合成及运输过程中，内质网、高尔基体、细胞膜可以通过囊泡相互转化。 在卡文迪许实验室，经过漫长而复杂的过程发现了dna双螺旋结构。 40 内质网膜 直接联系 囊泡 出芽 融合 间接联系 囊泡 细胞膜 核膜 高尔基体膜 细胞的生物膜系统 　 细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。(成分相似，结构也相似） 41 广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点， 将各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行 保障细胞内部环境的相对稳定 物质运输、能量转化、信息传递 生物膜系统 核膜 细胞膜 细胞器膜 细胞的生物膜系统功能： 组成成分：脂质(磷脂)+蛋白质 基本结构：流动镶嵌模型 42 1.原核生物和病毒有生物膜吗？有生物膜系统吗？ 提示：没有，因为原核细胞内的生物膜分化不完善，只有细胞膜，没有核膜及具膜细胞器；病毒无任何膜结构，所以原核生物和病毒无生物膜系统。 2.生物膜系统是细胞中各种膜结构的总称，还是生物体内各种膜结构的总称？ 提示：是细胞中各种膜结构的总称，比如胃黏膜、肠系膜就不属于生物膜系统。 活动三：小组讨论，问题探究 在卡文迪许实验室，经过漫长而复杂的过程发现了dna双螺旋结构。 43 血液透析图 生物膜的应用 请你解释该应用的原理。 五、实 验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1、请说出观察叶绿体与细胞质流动的依据？（实验原理） 观察叶绿体的依据：叶肉细胞中叶绿体呈绿色，扁平的椭球形或球形，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：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，细胞质基质可以以叶绿体作为参照物进行观察。 45 实验 观察叶绿体 观察细胞质的流动 选材 藓类叶 菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮 新鲜的黑藻 原因 叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片。 细胞排列疏松，易撕取；含叶绿体数目少，且个体大；稍带些叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体。 黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，可直接制片观察；细胞内叶绿体多且体积小。 2、实验材料 放入载玻片上的清水中 放 实验材料 看 叶绿体 临时装片应一直保持有水状态，以免影响细胞活性 3、方法步骤 制作藓类（菠菜、黑藻）叶片临时装片 用镊子取一片小叶 取 滴 在洁净的载玻片中央滴一滴清水 盖上盖玻片 盖 https://www.bilibili.com/video/BV1JX4y1V7FU/?spm_id_from=trigger_reload (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动，自身也可转动。 (2)黑藻叶片处于饱含水分的状态时，细胞质处于流动的状态，其流动方式为环流式。 4、实验结论 临时装片应一直保持有水状态，以免影响细胞活性。 为提高细胞质的流动性，可事先放在光照、室温条件下培养，或观察时适当提高水温。 观察 ①寻找参照物——叶绿体 ②寻找最佳部位——近叶脉处：细胞质流动明显 ③寻找最佳视野——相对较暗：有利于辦别物像的动态变化 5、实验注意事项 叶绿体的分布状态与光照强度有何关系? 在不同光照条件下会改变方向。光线强时，叶绿体以侧面向着光源，以防灼伤；光线弱时，叶绿体以正面向着光源，吸收大量光能。 思考1：若在显微镜视野中观察到叶绿体的流动方向如图所示，那么叶绿体的实际流动方向是什么？ 顺时针方向。 思考2：植物细胞细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动有什么意义？ 课堂小结 $$