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（2019）必修1

第2节 细胞器之间的分工合作 问题探讨 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、机械系统研发(包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等)、总装制造部门。 讨论: 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？ 细胞在生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工厂，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。 研制大飞机是一个复杂的系统工程，需要不同部门合作与配合，缺少任何一个部门都难以完成研制的工作。 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？ 一、细胞器之间的分工 自主学习：阅读第47页第一段文字，思考问题： 细胞质、细胞质基质、细胞器的关系是什么？ 细胞质基质 细胞代谢的主要场所 细胞器 呈溶胶状，由水、无机盐、脂类、糖类、氨基酸、 核苷酸、多种酶等 成分: 功能: 细 胞质 ：分布在细胞质基质中 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、 核糖体、溶酶体、中心体、液泡等 细胞器 细胞质基质 一、细胞器之间的分工 2、分离细胞器的方法——差速离心法 差速离心法主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。 破坏细胞膜，形成匀浆 匀浆放入离心管 逐渐提高离心速率的方法分离各细胞器 细胞匀浆 低速离心 大颗粒 细胞核 中速离心 较大颗粒 线粒体、溶酶体 高速离心 小颗粒 内质网、高尔基体 更高速离心 更小颗粒 核糖体 一、细胞器之间的分工 自主学习：阅读课本48-49页，回答问题： 图中的细胞器分别是什么，有什么功能？ 亚显微结构：电子显微镜下看到的细胞结构 显微结构：光学显微镜下看到的细胞结构 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 细胞质 细胞质 液泡 叶绿体 核糖体 内质网 线粒体 高尔基体 中心体 溶酶体 含与有氧呼吸有关的酶、 少量的DNA和RNA 一、细胞器之间的分工 1、线粒体 （双层膜结构） （1）分布： （2）结构 （3）功能： 动、植物细胞中 外膜 内膜: 内膜向内折叠形成嵴， 附有与有氧呼吸有关的酶 基质: 有氧呼吸的主要场所 “动力车间” 外膜 内膜 基质 嵴 新陈代谢旺盛的细胞，线粒体数量多。 【易错点拨】 （1）真核生物细胞都有线粒体吗？ （2）只有有线粒体的生物才能进行有氧呼吸吗？ 不是，哺乳动物成熟红细胞和蛔虫细胞没有 原核生物无线粒体，但有些也可进行有氧呼吸，例如蓝细菌、硝化细菌和铁细菌等。即能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体. 含有与光合作用有关的酶、 少量的DNA和RNA 一、细胞器之间的分工 2、叶绿体 （双层膜结构） （1）分布： （2）结构 （3）功能： 绿色植物细胞中，主要是叶肉细胞 外膜 内膜 类囊体堆叠而成， 含有色素、与光合作用有关的酶 基质: 光合作用的场所 “养料制造工厂” “能量转换站” 外膜 内膜 基质 基粒 类囊体 基粒: 【易错点拨】 （1）绿色植物的所有细胞都有叶绿体吗？ （2）只有有叶绿体的生物才能进行光合作用吗？ 不是，叶绿体只存在于植物的绿色见光部位，如根部细胞就没有叶绿体 不一定，蓝细菌虽然没有叶绿体，但有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。即能进行光合作用生物不一定有叶绿体 一、细胞器之间的分工 线粒体 叶绿体 增大膜面积的方式 酶 相同点 ①均具有双层膜结构 ②均能进行能量转换 ③都少量的DNA、RNA 内膜向内折叠形成嵴 类囊体堆叠形成基粒 与细胞呼吸有关，分布在线粒体基质和内膜上 与光合作用有关，分布在叶绿体基质和基粒上 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。 一、细胞器之间的分工 3、内质网 （单层膜结构） （1）分布： （3）分类 动、植物细胞中 （2）功能： 蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。 粗面内质网 光面内质网 （有核糖体附着） 蛋白质的合成、加工场所 和运输通道 脂质的合成场所 膜面积最大的细胞器 光面内质网 粗面内质网 由单层膜围起的扁平囊状结构，有大小囊泡 一、细胞器之间的分工 4、高尔基体 （单层膜结构） （1）分布： 动、植物细胞中 （2）功能： 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装 动物细胞 植物细胞 与分泌物的形成和分泌有关 与植物细胞细胞壁的形成有关 由单层膜围成的囊状小泡，内部含有多种水解酶 一、细胞器之间的分工 5、溶酶体 （单层膜结构） （1）分布： 主要分布在动物细胞中 （2）功能： 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 单层膜的泡状结构，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素、蛋白质等。 一、细胞器之间的分工 6、液泡 （单层膜结构） （1）分布： 主要分布在植物细胞中 （2）功能： （成熟的植物细胞具有大液泡） 液泡 调节植物细胞内的环境， 充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺。 否，叶绿体中的色素是进行光合作用的色素，而液泡中色素与维持植物的花、果实等的颜色有关。 【易错点拨】 1.是不是植物细胞都有中央大液泡？ 2.叶绿体和液泡内都含有色素，它们的功能是否相同？ 不是，成熟植物细胞才有，如根尖分生区细胞就没有 17 （金榜学案P72）古代词人用“绿肥红瘦”来形容海棠的叶片和花，成为不朽名句。请问此处和“绿”“红”相关的色素分别位于植物细胞的(　　) A.叶绿体和液泡 B.叶绿体和线粒体 C.叶绿体和细胞质 D.细胞核和细胞质 √ 由RNA和蛋白质组成，无膜，小颗粒状。 一、细胞器之间的分工 7、核糖体 （无膜结构） （1）分布： ①附于粗面内质网上 ②游离在细胞质基质中 （2）功能： 核糖体 合成蛋白质的场所 大亚基 小亚基 动、植物细胞中 无膜，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成。 一、细胞器之间的分工 8、中心体 （无膜结构） （1）分布： （2）功能： 中心体 与细胞的有丝分裂有关 动物细胞、低等植物细胞 中心粒 结 构 不具膜结构的细胞器 具单层膜结构的细胞器 具双层膜结构的细胞器 内质网、液泡、溶酶体、高尔基体 线粒体、叶绿体 核糖体、中心体 成 分 含DNA的细胞器 含RNA的细胞器 含色素的细胞器 叶绿体、液泡 线粒体、叶绿体 线粒体、叶绿体、核糖体 【小结】 动物细胞亚显微结构模式图 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 ⑩ 【识图】 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 叶绿体 细胞膜 核糖体 液泡 内质网 【识图】 主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用。 ：具有全透性 . P53 概念检测 2. 基于对动植物细胞结构的比较，可以判断水稻叶肉细胞和人口腔上皮细胞都有的细胞器是（ ） A. 高尔基体 B.叶绿体 C.液泡 D.中心体 4. 在成人体内，心肌细胞中的数量显著多于腹肌细胞中数量的细胞器是（ ） A.核糖体 B.线粒体 C.内质网 D.高尔基体 A B 5. 找出下图中的错误，并在图中改正。 P53 概念检测 内质网 × × 高尔基体 × × 叶绿体 × 线粒体 × 中心体（高等植物没有） 细胞骨架 1、组成和结构： 2、功能： （1）维持细胞形态 （2）锚定并支撑许多细胞器 （3）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。 蛋白质纤维组成的网架结构 二、【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 （一）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的______________。 2、实验原理： 叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，不需染色，制片后直接观察。 叶绿体的运动作为标志。 2、实验材料及选材原因： 藓类的叶片（或菠菜叶） 形态和分布 藓类的叶片：由单层细胞构成，叶绿体较大 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮：①表皮细胞不含叶绿体 ②下表皮附近的叶肉细胞中叶绿体较大， 数目少 3、方法步骤： （一）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的______________。 形态和分布 3、方法步骤： （一）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的______________。 形态和分布 叶肉 盖玻片 高倍镜 4、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。 （一）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的______________。 形态和分布 二、【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 （二）制作黑藻叶片临时装片，并观察细胞质的流动 1、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。 2、实验材料及选材原因： 新鲜的黑藻 新鲜的黑藻：由单层细胞构成，叶绿体大而清晰，液泡无色 3、方法步骤： （二）制作黑藻叶片临时装片，并观察细胞质的流动 3、方法步骤： （二）制作黑藻叶片临时装片，并观察细胞质的流动 清水 幼嫩 4、实验结论： 活细胞中的细胞质处于不断流动（环形流动）的状态，且流动方向是不定的。 二、【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 注意事项： 1、临时装片应一直保持有水状态，以免影响细胞活性，防止叶绿体失水缩成一团。 2、为提高细胞质的流动性，可将黑藻先放在光照、室温条件下培养，或观察时适当提高水温。 二、【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 讨论： 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朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。 二、【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 讨论： 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、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。 三、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白 ：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质 如：消化酶、抗体、部分激素（如生长激素、胰岛素等） 胞内蛋白：在细胞内合成后，在细胞内起作用的蛋白质。 如：血红蛋白，与呼吸作用有关的酶等 自主学习：阅读课本51页“思考·讨论”，回答问题： 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，先后经过了哪些细胞器或细胞结构？尝试描述分泌蛋白合成与运输的过程。 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？ 4、科学家运用什么方法研究分泌蛋白的合成和分泌过程？ 分泌蛋白在核糖体上合成，在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体做进一步的加工，再由囊泡运输到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。 2、分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，先后经过了哪些细胞器或细胞结构？尝试描述分泌蛋白合成与运输的过程。 【思考·讨论】 3 min 17min 117min 豚鼠胰腺腺细胞分泌蛋白形成过程图解 （灰色代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白） 3H标记的亮氨酸 附着有核糖体的内质网 高尔基体 细胞膜内侧的囊泡 小沫教你学高中生物 Copyright © 2023 liqionghua 版权申明：本课件为著作人原创作品，未经著作人授权不得擅自抄袭转载摘编或用于商业用途 喜欢的话可以关注微信公众号：小沫教你学高中生物 第3章 细胞的基本结构 39 分泌蛋白的合成和运输 游离的核糖体： 以氨基酸为原料合成多肽链（脱水缩合） 肽链与核糖体转移 粗面内质网 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 囊泡 高尔基体 囊泡 对蛋白质进一步修饰加工，成为成熟的蛋白质。 细胞膜 将蛋白质分泌到细胞外 线粒体（提供能量） 【归纳】分泌蛋白的合成和运输 1、与分泌蛋白的合成和运输有关的细胞器： 2、与分泌蛋白的合成有关的细胞结构： 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜 3、放射性强度变化 核糖体 内质网 高尔基体 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_____ 增加 基本不变 ① ② ③ ④ 【归纳】分泌蛋白的合成和运输 4、膜面积的变化 小沫教你学高中生物 Copyright © 2023 liqionghua 版权申明：本课件为著作人原创作品，未经著作人授权不得擅自抄袭转载摘编或用于商业用途 喜欢的话可以关注微信公众号：小沫教你学高中生物 第3章 细胞的基本结构 42 【归纳】分泌蛋白的合成和运输 4、膜面积的变化 前 后 时间 0 膜面积 ①_________ ③_________ ②_________ 时间 0 ② ③ ① ① ② ③ 内质网膜 高尔基体膜 细胞膜 内质网膜 高尔基体膜 细胞膜 左图表示的是前后两个时间点的变化，右图表示的是一定时间段内的变化。 膜面积 _________ _________ _________ 【归纳】分泌蛋白的合成和运输 5、科学方法： 同位素标记法 同位素标记法：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。 同位素：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、18O，12C与14C。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。 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。 3. 在唾液腺细胞中，参与合成并分泌唾液淀粉酶的细胞器有( ) A.线粒体、中心体、高尔基体、内质网 B.内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体 C.核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 D.内质网、核糖体、高尔基体、中心体 . P53 概念检测 C 四、细胞的生物膜系统 1、生物膜系统：各种细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 2、生物膜在组成成分和结构上相似，结构和功能上紧密联系 脂质(磷脂最丰富)、蛋白质 相似 组成成分： 基本结构： 流动镶嵌模型 四、细胞的生物膜系统 2、生物膜在组成成分和结构上相似，结构和功能上紧密联系 紧密联系 直接联系（结构）： 间接联系（功能）： 内质网外连细胞膜，内连核膜； 内质网腔还与内外两层核膜之间的腔连通。 内质网膜、高尔基体膜和细胞膜可以通过囊泡转化的。 四、细胞的生物膜系统 3、生物膜系统的功能 （1）细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，在细胞与外部环境进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起着决定性的作用。 （2）许多重要的反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为酶的附着提供了大量的附着位点。 （3）细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞同时进行多种化学反应，不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。 与社会的联系 人工合成的膜材料已用于疾病的治疗 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。 其工作原理如下图所示。 当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜就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。 生物膜的选择透过性 . 1.基于对细胞器的理解，判断下列相关表述是否正确。 （1）细胞质由细胞质基质和细胞器两部分组成。（ ） （2）生物膜系统由具膜结构的细胞器构成。（ ） P53 练习与应用 √ × 二、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。如有可能，通过查阅资料验证你的假说。 根据这一事实，可以作出多种合假说，如，膜的成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用；溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用能使酶远离自身；可能因膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用；等等。 $$