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

3.1 细胞器之间的分工合作 分工合作，各司其职 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、机载系统研发、总装制造等部门。 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、细胞中是否多种不同“部门”？这些“部门”也存在类似的分工合作吗？ 不可以，各部门的作用是独特的，缺少了任何部门，都不能制造成功 让我们来了解各种细胞器！ 细胞器之间的分工 细胞器所在的位置：细胞质 定义：是细胞膜以内、核膜以外的区域 细胞质 组成 细胞质基质： 呈溶胶状，为细胞代谢提供场所、物质和环境 各种细胞器 如何分离各种细胞器？ 如何观察到各种细胞器的细微结构？ 细胞器之间的分工 如何分离各种细胞器？ 差速离心法 速度有差别 差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。 1、先破坏细胞膜，形成含有各种细胞器的匀浆 2、起始的离心速率较低，使较大的颗粒沉降，收集沉淀物 3、离心速率升高，使较小的颗粒沉降，收集沉淀物 4、以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的 细胞器之间的分工 如何观察细胞器的细微结构？ 使用显微镜观察 使用光学显微镜可以看见细胞壁、细胞核、叶绿体等结构 光学显微镜看到的称为显微结构 光学显微镜能看到细胞器更细微的构造吗？ 在电子显微镜下，可以观察到细胞的更微小的结构，称为细胞的亚显微结构 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。 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 细胞器之间的分工 阅读教材，观察、阅读了解各种细胞器的分布和功能 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约95%来自线粒体 存在于动植物细胞中, 特例：哺乳动物成熟红细胞无。 1、线粒体 分布 功能 内膜 外膜 嵴 DNA、RNA 基质 结构 具有两层生物膜，内膜向内凹陷形成嵴，用于增大膜的表面积 有许多种与有氧呼吸有关的酶 含有少量的DNA和RNA 是一种半自主性细胞器 线粒体基质 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能为细胞生命活动提供能量。 新陈代谢（有氧呼吸）越旺盛的细胞，线粒体数量往往越多 衣藻细胞 平滑肌细胞 肾皮质细胞 肝细胞 心肌细胞 1个 260个 400个 950个 12500个 不同类型细胞线粒体个数参考表 观察表格内容，你能得到什么规律？ 哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？ 不可以，哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸 原核生物没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？为什么？ 有些原核生物含有氧呼吸相关的酶，也可以进行有氧呼吸。 绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器,植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 存在于植物细胞中 光学显微镜下呈球形、椭球形 2、叶绿体 分布 功能 内膜 外膜 类囊体 DNA、RNA 基质 基粒 叶绿体内部含几个至几十个基粒，每个基粒由一个个类囊体堆叠而成， 类囊体薄膜增大了膜的表面积 光合色素就分布在类囊体薄膜上 具有两层生物膜 结构 有许多种与光合作用有关的酶 含有少量的DNA和RNA 也是一种半自主性细胞器 叶绿体基质 所有的植物细胞都有叶绿体吗？ 叶绿体存在于哪些细胞中？ 不是的，不进行光合作用的植物细胞（比如根系、成熟的茎等）就没有叶绿体 最常见：植物叶肉细胞 幼嫩的茎等细胞也有叶绿体 原核生物没有叶绿体，能进行光合作用吗？为什么？ 有些原核生物含有光合色素和光合作用相关的酶，也可以进行光合作用。 如：蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素及相关的酶。 3、内质网 分布 功能 结构 分类 单层膜围成的管状、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 参与蛋白质等大分子物质的合成、加工和运输 动植物细胞 粗面内质网：蛋白质合成和初步加工的车间 光面内质网：脂质合成车间 （附有核糖体） （不附有核糖体） 核糖体 粗面内质网 光面内质网 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” 4、高尔基体 分布 功能 结构 相关 动植物细胞 单层膜围起的扁平囊状结构，周围有囊泡 与动物细胞分泌蛋白的形成有关 与植物细胞壁的形成有关 与动物溶酶体的形成有关 5、溶酶体 分布 功能 结构 内含物 主要分布在动物细胞中 单层膜结构 是细胞的“消化车间”，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 内部含有多种水解酶，可以进行水解反应 6、液泡 分布 功能 结构 内含物 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 主要存在于植物的细胞中，成熟植物组织中含有中央大液泡。 植物根尖分生区细胞就没有大液泡 单层膜结构 内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（花青素）和蛋白质等 没有膜结构 由蛋白质和RNA组成 是细胞内合成多肽链的场所 ※分布在粗面内质网上的核糖体主要合成分泌蛋白 ※游离在细胞质基质中的核糖体主要合成胞内蛋白 7、核糖体 分布 功能 结构 动植物细胞 原核细胞唯一的细胞器 中心粒 8、中心体 分布 功能 结构 动物与低等植物细胞（如藻类植物）中 没有膜结构，主要成分是蛋白质，由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 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 课堂检测——识图： 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 细胞核的核膜 细胞核的核仁 ⑩ 课堂检测——识图： 细胞器之间的分工 思考：细胞器都随机漂浮于细胞质中吗？ 细胞骨架 (1)组成：蛋白质纤维（网状结构） (2)功能： ①维持着细胞的形态 ②锚定并支撑着许多细胞器 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密切相关 细胞器之间的分工 从不同角度整理各种细胞器： 双层膜 单层膜 无膜（无磷脂） 线粒体 叶绿体 液泡 内质网 高尔基体 溶酶体 核糖体 中心体 1、从膜的层数进行整理 细胞器之间的分工 从不同角度整理各种细胞器： 2、从化学成分进行整理 （5）含有磷脂的细胞器： （1）含有少量DNA的细胞器： （2）含有色素的细胞器： （3）含有RNA的细胞器： （4）含有蛋白质的细胞器： 线粒体、叶绿体。 叶绿体、液泡。 线粒体、叶绿体、核糖体。 线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体、核糖体、中心体。 线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体。 细胞器之间的分工 从不同角度整理各种细胞器： 3、从功能进行整理 与能量转换有关的细胞器： 线粒体、叶绿体。 4.从分布的细胞类型进行整理 分 布 动、植物细胞都有 植物特有 动物和低等植物特有 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 叶绿体、液泡 中心体 (1)动物细胞中都有线粒体(　　) (2)有中心体的细胞都是动物细胞(　　) (3)没有中央大液泡的细胞一定是动物细胞(　　) (4)溶酶体作为“消化车间”，可合成并储存大量的水解酶(　　) × × 注：动物细胞不一定都含有线粒体，如：哺乳动物成熟的红细胞 注：有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如：低等植物细胞也含有中心体。 × 注：没有大液泡的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。 × 2、实验材料：藓类的叶片（或菠菜叶下表皮） 1、实验原理： (1)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。 (2)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。 探究实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 (1)藓类叶片，可直接观察，因藓类叶片仅有一层叶肉细胞。 (2)若用菠菜叶，要撕取带少许叶肉的下表皮，所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。 (3)黑藻幼嫩的小叶扁平，也只有一层细胞，可直接制作装片观察。 探究实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 3、实验结论 (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动。 (2)每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。 思考：若在显微镜下观察到叶绿体呈顺时针方向流动，则在真实状态下，叶绿体呈什么方向流动？ 也是顺时针 细胞器之间的协调配合 在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质， 这类蛋白质叫做分泌蛋白。如：消化酶、抗体、胰岛素等。 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” 分泌蛋白在哪里合成、加工呢？ 三种细胞器之间是不是存在某种协作呢？用什么方法可以追踪其运输过程呢？ 细胞器之间的协调配合 案例：分泌蛋白的合成和运输 囊泡 线粒体 高尔基体 核糖体 内质网 117 min 3 min 17 min 选材： 豚鼠胰腺腺泡细胞 产生大量的分泌蛋白,取材容易、易于观察 豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解 灰点代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白 标记物：用3H标记的亮氨酸 细胞器之间的协调配合 用放射性元素标记氨基酸后， 最先检测到放射性出现在核糖体上， 然后依次出现在粗面内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。 117 min 3 min 17 min 实验结果： 根据放射性出现的顺序，说明了不同细胞器对蛋白质合成和运输的顺序是？ 细胞器之间的协调配合 核糖体 氨基酸形成肽链 内质网 加工成较成熟蛋白质 高尔基体 进一步加工修饰为成熟蛋白 细胞膜 囊泡与细胞膜融合 细胞外 囊泡 囊泡 分泌 线粒体 供能 分泌蛋白合成与运输的基本过程： 该过程需要能量吗？能量由哪里提供？ 细胞器之间的协调配合 内质网形成囊泡， 内质网的膜面积减少 高尔基体形成囊泡，高尔基体的膜面积减少 囊泡与高尔基体融合， 高尔基体膜面积增加 整体而言：高尔基体的膜面积基本不变 ① ② ③ ④ 囊泡与细胞膜融合，分泌蛋白释放到细胞外，细胞膜的膜面积增加， 分泌蛋白合成和分泌过程中膜面积变化 细胞器之间的协调配合 ③高尔基体膜 ①内质网膜 ②细胞膜 内质网膜面积减少， 细胞膜面积增大， 高尔基体膜面积基本不变 膜面积 时间 ① ② ③ 膜面积 时间 前 后 A B C A B C A内质网膜 B高尔基体膜 C细胞膜 细胞器之间的协调配合 细胞器之间的协调配合 科学方法：同位素标记法 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，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。 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。 同位素标记法的概念 同位素标记法的应用 生物膜系统 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。 1.生物膜系统的概念 内质网与核膜外层相连 内质网腔与两层核膜之间的腔相通 内质网与细胞膜相连 生物膜系统 生物膜系统 ①都由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布其中，都具有一定的流动性。 ②在结构上具有一定的连续性 高尔基体膜 核膜 细胞膜 内质网膜 间 接 联 系 间接 联系 直接联系 直接联系 囊泡 囊泡 生物膜系统 ★生物膜系统 ≠ 生物膜 生物膜 细胞膜 核膜 细胞器膜 包括 生物膜系统 ①生物膜系统是指细胞内的膜结构，而不是生物体内。 （口腔粘膜，肠膜，胃黏膜等都不属于生物膜系统） △注意： ②只有真核细胞才有生物膜系统，原核细胞有生物膜，不具备生物膜系统。 生物膜系统 生物膜系统的作用 1、保障细胞内部环境的相对稳定，完成细胞的物质运输、能量转换、信息传递 2、广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点 3、使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行 $$