3.2 细胞器之间的分工合作（教学课件）-2024-2025学年高一生物上学期同步优质教学课件（人教版2019必修1）

第2节 细胞器之间的分工合作 高中生物学 第三章 细胞的基本结构 人教版 2019 目录 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 探究新知 一、细胞器之间的分工 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 三、细胞器之间的协调配合 四、细胞的生物膜系统 学习目标 核心素养 1.举例说出几种主要细胞器的功能。 2.制作临时装片，用显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。 3.结合分泌蛋白的合成和运输，理解细胞器之间的协调配合。 4.简述生物膜系统的组成和功能。 1.归纳与概括各种细胞器的结构、功能与分布。运用结构与功能观分析各种细胞器的结构与功能的关系。（生命观念） 2.制作临时装片，学会使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。（科学探究） 3.通过对分泌蛋白合成、加工和运输的学习，建立部分与整体的生物学观点；运用普遍联系的观点分析生物膜之间的联系。（科学思维） 素养目标 （工厂） 系统 分工 合作 边界 细胞 细胞膜 细胞器 （围墙） （车间） 细胞核 （指挥部） 控制 情境导入 思考 细胞质基质、细胞器和细胞质的关系？ 糖精的甜度为蔗糖的300倍到500倍，并不是糖，而是一种人工合成的甜味剂，又叫糖精钠，它更不是糖的精华，而是从煤焦油里提炼出来的甲苯，经过一系列化学反应后制成的，它不被人体代谢吸收，对人体无任何营养价值，短时间内大量使用影响人体的健康。 4 细胞质基质(呈胶质状) 细胞器 成分：由水、无机盐、糖类、 氨基酸、核苷酸、酶等 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、中心体、液泡、溶酶体等 细胞质 细胞骨架 蛋白质纤维组成的网架结构。 植物细胞 动物细胞 分 布 思考： 如何把众多的细胞器分离开？ 一、细胞器之间的分工 功能：是活细胞进行新陈代谢主要场所 细胞质基质、细胞器和细胞质的关系 分离细胞器的方法----差速离心法 1.在分离细胞器之前，如何将细胞的细胞膜破坏掉？ 匀浆放入离心管 离心器离心 细胞器分离 破坏细胞膜 搅拌机充分搅拌破坏细胞膜 2.用什么方法分离细胞器？这种方法的原理是什么？ 分离细胞的方法通常采用差速离心法，即采取逐渐提高离心转速的方式分离大小不同的颗粒。 一、细胞器之间的分工 ① 显微结构是指光学显微镜下看到的结构 如：线粒体、叶绿体、液泡、染色体等。 ②亚显微结构是指电子显微镜下看到细胞的更微小的结构 如：核糖体、溶酶体、细胞膜、病毒等。 比较显微结构与亚显微结构的区别 亚显微结构 亚显微结构 一、细胞器之间的分工 拓展 细胞壁 细胞膜 细胞核 细胞膜 细胞核 内质网 线粒体 高尔基体 液泡 叶绿体 中心体 溶酶体 核糖体 植物细胞（左）和动物细胞（右）亚显微结构模式图 一、细胞器之间的分工 8 真核细胞中。(代谢旺盛，需能量较多的细胞) 两层膜，内膜向内折叠形成“嵴”增大膜面积。 分布： 结构： 功能： 内膜 （含核糖体、DNA和RNA、与有氧呼吸酶等） 外膜 嵴 基质 （有氧呼吸酶） 一、细胞器之间的分工 线粒体 —“动力车间” 1 （原核细胞、蛔虫体细胞、哺乳动物成熟的红细胞无线粒体） 有氧呼吸的主要场所，提供95%的能量，是细胞的“动力车间” 能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体（如硝化细菌） 绿色植物的绿色部分。(叶肉细胞、幼嫩茎) 两层膜; 由类囊体堆叠形成基粒，进而增大膜面积。 光合作用的场所 基质 外膜 内膜 类囊体 基粒 （含有DNA和RNA、 核糖体、光合作用酶等） （含光合色素和 光合作用酶等） 一、细胞器之间的分工 叶绿体 —“能量转换站”（“养料制造厂“） 2 分布： 结构： 功能： 注意：根细胞中无叶绿体 叶绿体能随着光源及光照强度而运动。 能进行光合作用的细胞不一定含有叶绿体（如：蓝细菌） 叶绿体 线粒体 相同点 结构 功能 不同点 功能 ①都具有双层膜 ②都含有少量的DNA和RNA，核糖体 ③都与能量转换有关 类囊体堆叠形成基粒，增大膜面积 内膜向内折叠形成嵴，扩大了膜面积 含有与光合作用有关的酶和色素 含有与呼吸作用有关的酶 光合作用场所 有氧呼吸的主要场所 增大膜面积的方式 成分 ④都是半自主性细胞器。 一、细胞器之间的分工 比较线粒体与叶绿体 粗面内质网 光面内质网 （单层膜）由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。 广泛分布真核细胞，细胞核附近较多。 外连细胞膜，内连核膜。 粗面内质网： 附着核糖体，与蛋白质合成、加工、运输有关 光面内质网： 与脂质合成运输有关 结构： 蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道 功能： 注：细胞内表面积最大的膜结构 一、细胞器之间的分工 内质网（有机物合成“车间”） 3 形状： 分布： 由单层膜形成的扁平囊和囊泡构成 结构： 分布： a.对来自内质网的蛋白质进行加工、 分类和包装的车间和发送站； b.与植物细胞壁的形成有关； c.形成动物细胞中的溶酶体。 d.与动物细胞分泌物形成有关 功能： 注：唯一一个动植物都有，但功能不一的细胞器。 一、细胞器之间的分工 高尔基体 (蛋白质加工、分类和包装的“车间”及“发送站”） 4 由单层膜形成的扁平囊和囊泡构成 广泛分布于真核细胞 （动物、植物、 真菌细胞） 结构： 分布： 功能： ②使植物细胞保持坚挺 ①调节植物细胞内的环境 ④与花、果等颜色有关（花青素） ③与渗透吸水、代谢产物贮存有关 提醒：并非所有植物细胞都有液泡 ⑤与溶酶体类似的作用，内含多种水解酶 （水溶性的花青素等，不能吸收光能） 补充：酵母菌中也有液泡 一、细胞器之间的分工 液泡---最大的细胞器 5 主要分布于植物细胞，成熟植物细胞含有中央大液泡 泡状结构；单层膜，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（花青素）和蛋白质等物质。 结构： 分布： 细胞的“消化车间” a.分解衰老、损伤的细胞器 （自噬作用）； b.呑噬并杀死入侵的病毒和病菌（吞噬作用）； 功能： 一、细胞器之间的分工 溶酶体 6 主要分布于动物细胞 单层膜围成的小球体，含有多种 水解酶（水解酶由核糖体合成） 蝌蚪尾部逐渐消失与溶酶体这一细胞器有关。 结构： 分布： 合成蛋白质的场所。生产蛋白质的“机器” 功能： 一、细胞器之间的分工 核糖体 7 所有细胞（原核细胞唯一）、线粒体、叶绿体也有。 附着在内质网上或游离在细胞质基质 椭球形的颗粒状小体， 无膜结构，由RNA和蛋白质构成 结构： 分布： 与细胞有丝分裂有关 功能： 一、细胞器之间的分工 中心体 8 动物细胞及低等植物细胞 由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，无膜结构，主要成分是蛋白质。 细胞壁 存在植物细胞细胞膜的外表面。 ①对细胞起保护和支持作用。 ②全透性。 (1)成分： (2)功能： (3)分布： 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。 一、细胞器之间的分工 细胞结构---细胞壁 由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。 思考：细胞器是漂浮在细胞质中的吗？ 一、细胞器之间的分工 细胞骨架: 在卡文迪许... text has been truncated due to evaluation version limitation. 19 分 布 动物和低等植物特有 动、植物都有 主要存在于植物 真、原核生物都有 结 构 不具膜 具单层膜 具双层膜 功 能 能产生水 与能量转换有关 与分泌蛋白合成有关 高等动植物细胞都有，但功能不同 成 分 含DNA（基因） 含RNA 含色素 中心体 液泡、溶酶体、高尔基体、内质网 叶绿体、线粒体 核糖体、线粒体、高尔基体、内质网、叶绿体 线粒体、叶绿体 核糖体、高尔基体、内质网、线粒体 高尔基体 叶绿体、线粒体 叶绿体、线粒体、核糖体 叶绿体、液泡 核糖体、线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体 叶绿体、液泡 核糖体 中心体、核糖体 一、细胞器之间的分工 20 细胞膜 高尔基体 线粒体 光面内质网 粗面内质网 核糖体 中心体 细胞质基质 核膜 核仁 动植物细胞亚显微结构模式图 细胞壁 高尔基体 细胞核 线粒体 内质网 液泡 核糖体 细胞膜 一、细胞器之间的分工 叶绿体 典例应用 使用高倍镜观察叶绿体的形态和分布。 ①用镊子取菠菜叶稍带叶肉的下表皮放入盛有清水的培养皿中。 ②制作临时装片：往载玻片中央滴一滴清水， 用镊子夹住所取的叶放入水滴中，盖上 盖玻片。 ③先在低倍镜下找到需要观察的叶绿体，在再高倍显微镜下观察叶绿体形态。 叶绿体呈绿色，散布于细胞质中。 1.实验目的： 2.实验原理： 3.实验材料： 4.实验步骤： 5.实验结论： 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。 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 探究 .实践 叶绿体的分布会随着光照强度和方向的改变而改变。 薄（由单层细胞构成），叶绿体大 细胞排列疏松，叶绿体数目少，个体大 保持细胞活性，不能放盐水中，会失水 叶绿体的观察无需染色 藓类的叶片（菠菜叶、番薯叶） 2.实验原理： 活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。 观察时可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。 3.实验材料： 新鲜的黑藻。 1.实验目的： 观察细胞质的流动，理解细胞质的流动是一种生命现象 5、实验结论： 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 探究 .实践 黑藻叶只有一层细胞，内含叶绿体，既可以观察到细胞质流动，又可以观察到叶绿体 加速细胞质流动，影响细胞质流动的因素：温度，光照，化学刺激，细胞损伤。 叶绿体随细胞质绕液泡流动，随细胞质流动的同时自身也可以转动，同一个细胞中细胞质流动方向一致，流动方向为环流式。显微镜下看到细胞质流动方向和实际细胞质流动方向一致。细胞质的流动速率标志着细胞代谢的强弱。 4.实验步骤： ①供观察用的黑藻事先放在光照、室温条件下培养。 ②制作临时装片：取一片幼嫩的小叶放在载玻片的水滴中，盖上盖玻片。 ③高倍显微镜下观察叶绿体随细胞质流动的情况。 保持细胞活性 1、叶绿体的形态和分布,与叶绿体的功能有什么关系? 叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用。例如，叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面（面积大）朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面（面积小）朝向光源。 2.植物细胞的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? 细胞质是细胞代谢的主要场所。细胞质中含有细胞代谢所需要原料、代谢所需的催化剂酶、细胞器等物质和结构。细胞质的流动，为细胞内物质运输创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行。 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 思考讨论 蛋白质合成与加工运输 合成蛋白质的场所 蛋白质的加工、分类、包装和发送，细胞壁的形成 回答出下列图中的细胞器分别是什么，有什么功能？ 核糖体 内质网 高尔基体 三、细胞器之间的协调配合 都与蛋白质有关，蛋白质是怎样合成的呢？ 上节课学习... text has been truncated due to evaluation version limitation. 25 （1)分泌蛋白 a.概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。 b.举例：消化酶、抗体和一部分激素。 a.概念：在细胞内合成后，在细胞内起作用的蛋白质。 （在附着在内质网上的核糖体上合成的） （在细胞质中游离的核糖体上合成的） (2)胞内蛋白 b.举例：血红蛋白，呼吸酶等。 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 26 用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。 同位素 放射性同位素： 稳定同位素： 3H、14C、35S、32P等。 18O、15N等。 检测 密度或相对分子质量 检测 放射性 同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素， 如16O与18O，12C与14C。 ①同位素： ②同位素标记法： ③同位素标记的作用： 用于示踪物质的运行和变化规律。 ④同位素分类： 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 2.科学方法：同位素标记法 27 豚鼠的胰腺腺泡细胞能够分泌大量的消化酶（分泌蛋白）。 3.实验材料： 豚鼠的胰腺腺泡细胞 4.实验操作： 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 标记氨基酸出现的先后顺序： ______→ ________ → ________ → ______→细胞外 粗面内质网 核糖体 高尔基体 细胞膜 实验设计：向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射_____________________； 观察__________________________________。 3H标记的亮氨酸 放射性在细胞中出现的先后顺序 实验现象： 囊泡 线粒体 高尔基体 核糖体 内质网 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 1.分泌蛋白是在哪里合成的？ 2.分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构？ 尝试描述分泌蛋白的合成和运输过程。 3.分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 核糖体 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 线粒体 思考讨论 线粒体供能 肽链与核糖体转移到内质网 核糖体 游离的核糖体将氨基酸形成肽链 囊泡 内质网 加工折叠形成一定空间结构的蛋白质 囊泡 加工、分类、包装、发送 高尔基体 进一步修饰加工 细胞外 分泌 细胞膜 囊泡与细胞膜融合 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 1. 分泌蛋白运输到细胞外的过程，体现了细胞膜的什么结构特点？ 2.交通枢纽？ 3.所有蛋白质形成过程都需要内质网和高尔基体的加工吗？ 否；原核细胞没有内质网和高尔基体，依然可以形成具有一定功能的蛋白质；真核细胞中胞内蛋白的合成不需要内质网和高尔基体的加工。 流动性 高尔基体 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成运输 思考讨论 所有蛋白质的合成都从细胞质中游离的核糖体开始 核糖体转移到内质网 核糖体留在细胞质基质 分泌小泡 溶酶体 质膜 细胞核 线粒体 叶绿体 细胞质基质 驻留在 内质网 胞内蛋白 分泌蛋白 胞内蛋白： 在游离的核糖体合成，不经过内质网、高尔基体的加工以及细胞膜的胞吐，只在细胞内起作用的一类蛋白质。如血红蛋白、呼吸酶等。 分泌蛋白： 在游离的核糖体上合成一部分肽链后，核糖体随多肽链转移到内质网，经过内质网、高尔基体的加工以及细胞膜的胞吐分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。 三、细胞器之间的协调配合 真核细胞内各种蛋白质的合成和转运途径 拓展 分泌蛋白的合成过程中膜面积变化 ① ② ③ ④ 分泌蛋白的合成和分泌过程一共穿过 层生物膜。 0 内质网：＿＿＿＿＿＿＿ 高尔基体：＿＿＿＿＿＿＿ 细胞膜：＿＿＿＿＿＿＿＿ 减小 先增加后减少，基本不变 增大 三、细胞器之间的协调配合 细胞器膜 核膜 细胞膜 生物膜系统 　　1．组成 　　＿＿＿＿＿和＿＿＿＿、＿＿＿等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 　　2．特点 　　各种生物膜的＿＿＿＿＿和＿＿＿很相似，在＿＿＿＿＿＿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。 核膜 组成成分 细胞器膜 结构 结构和功能 细胞膜 只有真核生物才有生物膜系统。原核生物无核膜、细胞器膜，无生物膜系统。 注意 四、细胞的生物膜系统 细胞的生物膜系统 3．生物膜在结构上具有一定的连续性 内质网膜 核膜 细胞膜 高尔基体膜 内质网膜 核膜 细胞膜 高尔基体膜 囊泡（间接联系） 直接联系 直接联系 囊泡（间接联系） 四、细胞的生物膜系统 细胞的生物膜系统 　　4.生物膜的功能 　　（1）细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境， 在 过程中起决定性作用。 　　（2）广阔的膜面积为 提供附着位点。 　　（3）把各种细胞器分隔开，保证了细胞生命活动高效、有序进行。 物质运输、能量转化和信息传递 多种酶 四、细胞的生物膜系统 细胞的生物膜系统 囊泡、类囊体薄膜属于！因为它们起源于细胞器膜或者是细胞器膜的一部分；其余属于许多细胞构成的组织，不是膜系统。 生物膜系统研究的对象是细胞。 思考：囊泡、类囊体薄膜、隔膜、黏膜、鼓膜都属于生物膜系统的一部分吗？ 　　当肾功能发生障碍时，由于代谢废物不能排出，病人会出现水肿、尿毒症。目前常用的治疗方法是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能，其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料。其工作原理如图所示，请分析透析型人工肾的生物学原理是什么？ 人工合成的膜材料已用于疾病的治疗 生物膜的选择透过性 四、细胞的生物膜系统 与社会的联系 细胞器 细胞质基质 分泌蛋白的合成和运输 观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动 细胞质 生物膜系统 分工合作 结构功能联系 叶绿体 线粒体 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 核糖体 中心体 核膜和细胞膜等 共同 组成 分类 实验 单层膜 双层膜 无膜 细胞器膜 课堂小结 课堂练习 A 并非所有植物细胞都含有叶绿体，如植物根尖细胞 1. 细胞中各种细胞器形态、结构不同，功能上各有分工。下图是部分细胞器示意图，其中仅③是无膜的细胞器。下列相关叙述错误的是（　　） A. ①是线粒体，②是叶绿体，所有植物细胞中均含有①② B. ③是中心体，④是高尔基体，⑤是内质网，三者均可分布在动物细胞中 C. 进行光合作用的细胞中不一定都含有② D. 若⑥是溶酶体，则⑥中含有多种水解酶，可分解衰老、损伤的细胞器 课堂练习 D 黑藻属于高等植物，含有细胞核和大液泡 2. 如图为某小组在室温下进行观察黑藻细胞质环流实验时拍摄的照片，下列 有关说法，错误的是（　　） A. 适当调暗光线更便于观察细胞质 B. 适当升高温度细胞质环流的速度会加快 C. 同一细胞中叶绿体的流动方向相同 D. 图示细胞中不存在细胞核和大液泡 课堂练习 A 高尔基体 3. 生物膜系统在细胞的生命活动中极为重要，相关叙述正确的是（　　） A. 科学家利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的分泌过程 B. 同位素标记法都是利用其放射性来示踪物质的运行和变化规律 C. 真核细胞才具有的生物膜系统由具膜结构的细胞器构成 D. 内质网在细胞内的囊泡运输中起着重要的交通枢纽作用 生物膜系统是由细胞膜、细胞器膜和核膜共同构成 稳定性同位素不具有放射性，如15N、18O 谢谢您的聆听 人教版 2019 $$