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

3.2 细胞器之间的分工合作（第二课时） 核糖体是蛋白质合成的场所 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” 三种细胞器之间是不是存在某种协作呢？ 以分泌蛋白的合成和运输为例 1.分泌蛋白 (1)概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。 (2)举例：消化酶、抗体和一部分激素。 用3H标记亮氨酸 蛋白质的合成和运输过程 追踪 2.研究方法：同位素标记法(P51) 注意区分 胞内蛋白：在细胞内合成，在细胞内起作用。如血红蛋白、呼吸酶 注意：性激素本质是固醇 细胞器之间的协调配合 四 (1)概念：在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，14C与12C。 （2）性质：同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。 （3）方法：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。 （4）应用：用同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。 科学方法——同位素标记法 在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射３Ｈ标记的亮氨酸 标记氨基酸出现的先后顺序： _______→ _______ →囊泡 → ________ →囊泡→ ______→细胞外 内质网 核糖体 高尔基体 细胞膜 3、分泌蛋白的合成和运输 体现细胞膜的流动性 游离的核糖体： 附着核糖体继续完成多肽链的合成，边合成边转移到肉质网腔内，再经过加工，折叠，形成有一定空间结构的蛋白质 高尔基体： 为整个过程提供能源保障 细胞膜： 将来自内质网的蛋白质进一步修饰加工,重要的交通枢纽作用。 粗面内质网： 囊泡 囊泡 核糖体与多肽链转移 将氨基酸连成一段多肽链（脱水缩合） 将成熟的蛋白质分泌到细胞外面 线粒体 3、分泌蛋白的合成和运输 运输着“资物” P51，思考以下问题并找出答案。 1 .什么是分泌蛋白，分泌蛋白是哪里合成的？ 2.分泌蛋白从合成到分泌到细胞外这个过程经过了哪些细胞器或细胞结构？ 3 .分泌蛋白合成和过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 核糖体 细胞器：核糖体、内质网、高尔基体 细胞结构：核糖体、内质网、高尔基体、囊泡、细胞膜 线粒体 1、生物膜系统（教材P52) 在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等，共同构成细胞的生物膜系统。 细胞的生物膜系统 五、 细胞器膜 核膜 细胞膜 生物膜系统 思考：原核生物和病毒有生物膜系统吗？ 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； 大多数病毒无任何膜结构，所以原核生物和病毒无生物膜系统。 2、 各生物膜的联系 a、组成上的联系： 各生物膜的组成成分相似，都由脂 质（主要为磷脂）、蛋白质及少量 的糖类组成，但每种成分所占的比例不同。 b、结构上的联系： 高尔基体 内质网 间接相连 直接相连 细胞核外膜 细胞膜 间接相连（囊泡） 囊泡 直接或间接相连 细胞膜系统的结构和功能 2 3、细胞的生物膜系统的作用p52 a、使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用 。 b、生物膜系统的广阔的膜面积为许多重要的化学反应所需的多种酶提供了大量 的附着位点。 c、将细胞分成一个个小区室，使得细胞内能同时进行多种化学反应，而互不干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。 11 人工合成膜材料的应用 医学上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，能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内。 4、细胞的生物膜系统的应用（与社会的联系） 12 血液透析 选项 抗体肽链合成场所 抗体加工场所 A 游离的核糖体 细胞质基质、内质网 B 游离的核糖体 溶酶体、高尔基体 C 内质网上的核糖体 溶酶体、内质网 D 内质网上的核糖体 内质网、高尔基体 1.血浆中的抗体是浆细胞产生的分泌蛋白。下表列出的抗体肽链合成与抗体加工的场所，正确的是(　　) D 练一练 14 2.在胃腺细胞中，直接参与合成并分泌胃蛋白酶的细胞器有(　　) A.核糖体 内质网 高尔基体 线粒体 B.线粒体 核糖体 内质网 C.核糖体 内质网 高尔基体 D.核糖体 线粒体 中心体 内质网 C 练一练 15 3. 判断下列结构中，属于生物膜系统的是（ ） A.线粒体外、内膜 B.高尔基体膜 C.中心体 D.膀胱膜 E.内质网膜 F.肠系膜 G.核糖体 H.腹膜 I.囊泡膜 J.液泡膜 K.叶绿体外、内膜 L.皮肤和黏膜 M.消化道黏膜 N.白细胞的细胞膜 ABEIJKN 练一练 $$ 3.2 细胞器之间的分工合作（第一课时） C919飞机是我国研制的新一代大型客机。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、机載系统研发（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？ 研制飞机是一个复杂的系统工程，需要不同部门的合作与配合，缺少任何一个部门都难以完成研制的工作。 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？ 细胞是一个更复杂的系统，细胞质内分布着诸多的“部门”，它们既有分工又有合作，共同配合完成着生命活动。 讨论： 新课导入：问题探讨 1、细胞壁 （第2节） 细胞膜 （第1节） 细胞质 （第2节） 细胞核 （第3节） （1）植物细胞 (2)成分：纤维素和果胶 （3）功能：对细胞起支持和保护作用 植物细胞 动物细胞 P48 一、细胞的基本结构 细胞在生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化 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、核糖体等，它们统称为细胞器 细胞器 2、细胞质 细胞质基质 （线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等） 包括 （溶胶状） 细胞质基质 细胞器 细 胞 质 一、细胞的基本结构 细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质，细胞器就分布在细胞质基质中。 细胞器之间的分工细胞中各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。 细胞器 2、细胞质 细胞质基质 （线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等） 包括 （溶胶状） 一、细胞的基本结构 阅读教材P47“科学方法”，思考下列问题 1、如何获得单一的细胞结构？ 2、如果要分离细胞内部的结构，首先要做的准备工作是什么？ 3、如何分离得到各种细胞结构？ 3、差速离心法 离心 转速 差速离心法主要是采用逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。 上清液 沉淀 3、差速离心法 7 3、差速离心法 细胞 如果要分离细胞内部结构，首先要做的准备工作是什么？ 细胞膜 匀浆液 破坏细胞膜 2. 如何分离得到各种细胞结构？ 细胞匀浆 低速离心 中速离心 高速离心 更高速离心 大颗粒 较大颗粒 小颗粒 更小颗粒 细胞核等 线粒体、溶酶体等 内质网、高尔基体等 核糖体等 8 细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 二、细胞器之间的分工 细胞的结构 细胞膜 细胞核 细胞质 细胞器 细胞质基质 呈溶胶状态，内含多种酶，是多种代谢活动的场所，是生化反应的主要场所；有细胞骨架结构 线粒体、叶绿体 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 中心体、核糖体 分布于 线粒体 是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。 细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。 二、细胞器之间的分工 双层膜结构 分布： 形态： 结构： 功能： 短棒状、圆球状等 双层膜 基质 外膜 内膜 嵴 向内折叠 存在少量DNA、RNA，核糖体， 含有与有氧呼吸有关的酶 （增大膜面积） 细胞进行有氧呼吸的主要场所 细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体 普遍存在于动植物细胞中； 供能 代谢旺盛的部位分布较多 内膜 外膜 DNA 核糖体 （附着酶） 【线粒体的起源】真核细胞的祖先吞噬了好氧细菌后，在长期的互利共生关系中，逐渐演化成了现在的线粒体。 嵴 基质 二、细胞器之间的分工 1.线粒体——细胞的“动力车间” 12 叶绿体 功能 叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。 无叶绿体 双层膜结构 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 分布： 形态： 结构： 功能： 扁平的椭球形或球形 双层膜 基粒 基质 外膜 内膜 绿色植物进行光合作用的场所 绿色植物能进行光合作用的细胞中， 如叶肉细胞和幼嫩茎的皮层细胞中。 由多个类囊体堆叠形成 存在少量DNA、RNA，核糖体， 含有与光合作用有关的酶 （增大膜面积） 含有与光合作用有关的色素和酶 【叶绿体的起源】真核细胞的祖先吞噬了蓝细菌后，在长期的互利共生关系中，逐渐演化成了现在的叶绿体。 二、细胞器之间的分工 2.叶绿体 “养料制造车间”、“能量转换站” 14 内质网 单层膜结构 内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。它由膜围成的管状、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。有些内质网上有核糖体附着，叫粗面内质网；有些内质网上不含核糖体，叫光面内质网 膜面积最大的细胞器 粗面内质网 （有核糖体附着） 光面内质网 （无核糖体附着） 形态： 功能： 分布： 由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个连续的内腔相通的膜性管道系统。 粗面内质网 光面内质网 （核糖体附着） 几乎所有真核细胞中 蛋白质等生物大分子物质的合成、加工场所和运输通道 参与脂质（性激素）、某些糖类等的合成 二、细胞器之间的分工 3.内质网 16 高尔基体 高尔基体主要是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”。 单层膜结构 高尔基体 形态： 功能： 分布： 单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡； 内腔不相通 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” 几乎所有真核细胞中 动物细胞 植物细胞 与动物细胞分泌物(分泌蛋白、油脂)的形成有关；与溶酶体的形成有关 与植物细胞细胞壁的形成有关 唯一一种在动、植物细胞中功能可以不同的细胞器 二、细胞器之间的分工 4.高尔基体 18 液泡 单层膜结构 液泡主要存在于植物的细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。 无液泡 结构： 功能： 分布： 由单层膜结构构成 主要存在于植物成熟的细胞中 成分： 内含细胞液，主要有糖类、无机盐、色素、蛋白质、有机酸、生物碱等； 调节植物细胞内的环境(渗透压） 充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺 细胞液贮存水分和营养物质 高中阶段 液泡 特指 中央大液泡 细胞器之间的分工 5.液泡 20 溶酶体 溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死修侵入细胞的病毒或细菌。 单层膜结构 形态： 功能： 分布： 由单层膜围成的囊状小泡，内含多种水解酶 主要分布在动物细胞中 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 自噬作用 吞噬作用 起源： 高尔基体脱落的囊泡 注意：水解后的产物可再利用 细胞的凋亡、细胞的自噬等都与溶酶体有关。 二、细胞器之间的分工 6.溶酶体——细胞的“消化车间” 膜 水解酶 22 核糖体 核糖体有和附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中，是“生产蛋白质的机器”。 无膜结构 大亚基 小亚基 蛋白质 mRNA 结构： 功能： 分布： 无膜结构；呈颗粒状；由rRNA和蛋白质构成 原核细胞和真核细胞中均有，分布最广；线粒体和叶绿体中也有 分类： 氨基酸脱水缩合形成多肽的场所，是“生产蛋白质的机器” 附着核糖体 游离核糖体 附于粗面内质网上、外层核膜上 合成分泌蛋白和膜蛋白等 游离在细胞质基质中 合成胞内蛋白 二、细胞器之间的分工 7.核糖体 24 中心体 无膜结构 中心体分布在动物与低等植物细胞中，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。 高等植物细胞没有 低等植物细胞有 结构： 功能： 分布： 无膜结构，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成 2个中心粒→中心体 （化学成分：蛋白质） 与细胞的有丝分裂有关 存在于动物细胞与低等植物细胞中（如衣藻、绿藻、水绵、团藻等） 中心粒 中心粒 二、细胞器之间的分工 8.中心体 26 内质网 核糖体 高尔基体 线粒体 叶绿体 液泡 溶酶体 中心体 三、细胞骨架（教材P50） 组成：蛋白质纤维（微丝、微管）组成的网架结构 功能： （1）维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器； （2）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密切相关。 支撑细胞器的结构 实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.实验原理 (1)叶绿体一般呈绿色、扁平椭球或球形。可在高倍显微镜下观察它的___________。 (2)活细胞中的细胞质处于_________的状态。 观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的_______的运动作为标志。 形态和分布 叶绿体 2.实验材料 常选用藓类叶片或者菠菜叶___________的_______。 (3)黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，存在叶绿体，易观察 不断流动 稍带些叶肉 下表皮 (1)藓类叶片很薄，由单层叶肉细胞构成，且叶绿体较大，可直接观察。 (2)菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。 29 3.实验步骤 (1)制作藓类叶片的临时装片， 并观察叶绿体的___________。 形态和分布 (2)制作黑藻叶片临时装片 并观察细胞质的流动 叶肉 盖玻片 高倍镜 清水 幼嫩 ⚠ 温度也会影响细胞质的流动 细胞质环流 4.实验结果 ①叶绿体呈扁平椭球形或球形，深绿色，随细胞质流动，自身也可转动。 ②每个细胞中细胞质流动的方向是一致的,其流动方式为环流式。 黒藻细胞叶绿体形态分布与细胞质流动模式图 细胞质流动的意义： 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、代谢所需的酶和细胞器等。 细胞质的流动,为细胞内物质运输和结构移动创造了条件,从而保障了细胞生命活动的正常进行。 1.在高倍镜下观察到的叶绿体，为什么是不断运动的？ 2.在显微镜下观察叶绿体时看到如图所示，那么 细胞内叶绿体实际位置和细胞质流动方向是？ 3.叶绿体的分布状态与光照强度有何关系? 提示：叶绿体的运动使其在不同光照强度下改变方向,在强光下,以其 朝向光源,避免被强光灼伤;在弱光下,以其 朝向光源,以接受充足的光照。 侧面 正面 左上方 逆时针 因为细胞质是流动的 问题探讨 思考·讨论 观察叶绿体时为什么必须保证细胞处于有水状态？ 观察胞质流动时，光线调节要亮还是暗？ 如果显微镜下看到细胞质是顺时针环流的，那么实际是怎样流动的？ 细胞质不断的流动对于活细胞完成生命活动有什么意义？ 若细胞失水，叶绿体和细胞器的移动范围会受到限制，一旦细胞严重脱水，细胞会死亡。 因细胞质是均匀透明的胶状物质，太明亮会影响观察，应调暗淡些。 顺时针环流 为细胞内的物质运输创了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行 植物细胞亚显微结构 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 液泡 粗面内质网 附着核糖体 游离核糖体 叶绿体 高尔基体 滑面内质网 线粒体 细胞器的判断 动物细胞亚显微模式图 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 中心体 线粒体 粗面内质网 核糖体 高尔基体 滑面内质网 细胞器的判断 $$