3.2 细胞器之间的分工合作（第2课时）课件 2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第3章 细胞的基本结构 第2节 细胞器之间的分工合作(第2课时) 教学目标 核心素养 1.举例说出几种细胞器的结构和功能；通过分泌蛋白的合成和分泌理解各种细胞器之间的分工和合作。 2.简述生物膜系统的结构和功能 3.制作临时装片，使用高倍镜观察叶绿体和细胞质的流动。 生命观念：举例说明几种细胞器的结构和功能。 科学思维：了解分离细胞器的科学方法，了解动植物细胞的区别。 科学探索：利用插图模型，形象的理解细胞器的结构。 社会责任：细胞是一个基本的生命系统，其生命活动是通过各组成成分的协调配合完成的。 溶酶体 中心体 （低等植物） 叶绿体 液泡 线粒体 核糖体 内质网 高尔基体 温故知新—细胞器的分类 动物细胞 植物细胞 问题1: 为什么动、植物细胞基本都需要有线粒体、核糖体、内质网、高尔基体等细胞器呢？ 温故知新—细胞器的分类 线粒体是“动力车间” 核糖体是“生成蛋白质的机器” 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”。 问题2: 这些细胞器之间是不是存在某种协作呢？ 03 细胞器之间的协调配合 细胞内由许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。 类似 分泌蛋白的合成和运输就是一个例子 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、血浆蛋白等。 唾液淀粉酶 抗体 胰岛素 如：血红蛋白、呼吸酶等，这类蛋白称为胞内蛋白。 Q:有什么蛋白质是在细胞内合成，并在细胞中发挥作用呢？ 1.分泌蛋白的概念 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。 同位素标记法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具有放射性，如14C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定的同位素，如15N、18O等。 科学方法 分泌蛋白的合成和运输 2.实验 ①实验材料： ②实验方法： 豚鼠胰腺腺泡细胞 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。 实验步骤： ①用同位素3H标记亮氨酸； ②将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时培养； ③随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养； ④不同的时间、多次取样，制备组织切片，利用放射性自显影技术，追踪被标记亮氨酸的转移路径。 分泌蛋白的合成和运输 实验设计：向豚鼠的胰腺腺泡细胞中放入_________________；观察___________________________。 实验现象： 3H标记的亮氨酸的培养液 放射性在细胞中出现的先后顺序 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 1.分泌蛋白是在哪里合成？ 在内质网上的核糖体中合成。 需要能量，主要由线粒体通过有氧呼吸提供。 思考与讨论 2.分泌蛋白从合成至分泌，经过了哪些细胞器或细胞结构；请描述大致过程。 3.分泌蛋白合成和分泌过程是否需要能量，能量由哪里提供？ ①核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。 ②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下一步的加工，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。 分泌蛋白合成与运输的过程 游离核糖体 1.合成一小段肽链 3.合成完整肽链 2.移动 4.加工、折叠（一定空间结构 的蛋白质） 5.形成囊泡 6.修饰、加工 7.形成囊泡 粗面内质网 高尔基体 细胞膜 8.分泌（胞吐） 细胞外 线粒体 提供能量 分泌蛋白的合成过程体现了生物膜的结构特点：具有一定的流动性 氨基酸 多肽 未成熟蛋白 成熟蛋白 分泌蛋白 脱水缩合 折叠、盘曲 折叠、盘曲 分泌(胞吐) 细胞外 内质网 囊泡 高尔基体 囊泡 细胞膜 核糖体 1.和分泌蛋白合成分泌有关的细胞器有？ 2.和分泌蛋白合成分泌有关的细胞结构有？ 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 3.和分泌蛋白合成分泌有关的有膜的细胞结构有？ 内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜 核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、线粒体、细胞膜 4.判断并说明理由：所有蛋白质形成过程都需要内质网和高尔基体的加工？ 错误；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；真核细胞中也不是所有的蛋白质需要内质网和高尔基体的加工 高尔基体 交通枢纽------ 分泌蛋白的合成与运输过程： 游离核糖体 一段肽链 氨基酸 合成 粗面内质网 附着核糖体 继续合成 肽链 加工 折叠 一定空间结构蛋白质 高尔基体 成熟蛋白质 修饰加工 囊泡 细胞膜 分泌蛋白 融合 分泌 囊泡 线粒体 能量 能量 能量 能量 能量 思考:在分泌蛋白合成至分泌出细胞的整个过程中跨膜层数为？ 0层 细胞器之间协调配合，细胞是一个系统整体！ 请尝试用关键词和箭头表示出分泌蛋白合成与运输的过程 胰岛素原在内质网中完成加工后, 以囊泡的形式运输至高尔基体。囊泡与高尔基体顺面（近细胞核和粗面内质网侧）发生融合，胰岛素原进入高尔基体，经水解酶作用切 除部分肽段，成为成熟的胰岛素。在高尔基体反面（近质膜 侧）形成囊泡，包裹胰岛素的囊泡与细胞质膜融合，将胰岛素分泌到细胞外。 胰岛素的合成 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 5.分泌蛋白分泌过程中内质网、高尔基体、细胞膜的面积会发生什么样的变化？ 17 时间 0 粗面内质网 细胞膜 前 后 时间 0 膜面积 ①粗面内质网 ③高尔基体 ②细胞膜 分泌蛋白合成过程中膜面积的变化 高尔基体 分泌蛋白合成过程中放射性变化 时间 核糖体 内质网 高尔基体 放射性强度 0 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 　　由此可见，细胞内的各种生物膜不但在结构上互相联系（可相互转换），在功能上也是既有分工又相互联系的。各种生物膜的分工合作、相互配合是细胞生命活动协调进行的结构与功能的基础。 动画：分泌蛋白的合成过程 拓展延伸 溶酶体内的水解酶 细胞膜上的蛋白质 合成和加工过程与分泌蛋白相同。 凡是真核细胞释放到细胞外发挥作用的蛋白质，都必须经过核糖体、内质网、高尔基体。但是，经过核糖体、内质网、高尔基体这个途径合成加工的蛋白质不一定是分泌蛋白。 项目 胞内蛋白 分泌蛋白 合成场所 游离核糖体 游离的核糖体合成一段肽链后，二者一起转移到粗面内质网上继续合成 作用场所 细胞内 细胞外 实例 血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶 消化酶、抗体、胰岛素 胞内蛋白与分泌蛋白的比较 04 细胞的生物膜系统 由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 细胞中的细胞膜、核膜、以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，它们都是由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。 生物膜： 生物膜系统 细 胞 器 膜 核 膜 细胞膜 生物膜系统 1 组成 各种生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上密切联系。 组成成分 脂质（磷脂）和蛋白质 磷脂双分子层，基本支架 蛋白质分布在磷脂双分子层中 结构 流动镶嵌模型 （1）结构与成分 2 特点 注：各生物膜的组成成分在含量有差异 ——功能越复杂的生物膜蛋白质的种类和数量越多 结构特点：具有流动性 生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上_________，进一步体现了细胞内各种结构之间的___________。 紧密联系 协调配合 （2）结构和功能上密切联系 各种生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上密切联系。 2 特点 内质网膜 细胞膜 核膜 高尔基体膜 间接联系 间接联系 直接联系 直接联系 囊泡 囊泡 面积最大，分布最广；内接核膜，外连细胞膜 结构和功能紧密联系： 各种生物膜之间的联系： 直接 直接 高尔基体膜 间接 囊泡 囊泡 间接 生物膜在结构上的直接或间接联系 各生物膜在功能上既有明确分工，又相互配合、协调工作。 如分泌蛋白的合成、加工、运输的过程 生物膜的结构特点：流动性 双层膜 单层膜 广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点 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、能量转换、信息传递 生物膜系统 核 膜 细胞膜 细胞器膜 3 功能 ①细胞膜不仅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 。 ②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。 ③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。 生物膜系统的功能 阅读材料:血液透析膜（透析型人工肾） 与社会联系 把病人血液中的代谢废物透析掉 血液透析图 生物膜的功能特点——选择透过性 【与社会的联系】研究生物膜的意义 海水净化装置： 模拟生物膜选择透过性原理，对海水、污水进行净化获得纯净淡水。 1.比较几种生物膜的化学成分，从表中数据可以看出，各种生物膜的化学组成和含量各有什么关系？ 生物膜 蛋白质(%) 脂质(%) 糖类(%) 人红细胞膜 49 43 8 大鼠肝细胞核膜 59 35 2.9 内质网膜 67 33 含量很少 线粒体外膜 52 48 含量很少 线粒体内膜 76 24 含量很少 各种生物膜的化学组成基本相同，含量各不相同。 任务二 各种生物膜在组成和功能上的联系 血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器(人工肾)内通过浓度梯度进行物质交换，使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液中移动。血液透析所使用的半透膜厚度为10－20µm，膜上的孔径平均为3nm，只允许分子量为1.5万以下的分子物质通过，分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。应用透析后的病人病情均可以得到改善，但要丢失一些营养素，其中氨基酸、无机盐、水溶性维生素丢失较多。 与社会联系 阅读材料:血液透析膜（透析型人工肾人工肾） （1）原核细胞无核膜及细胞器膜，因而不具有生物膜 ✘ 判断正误： （3）生物膜是对生物体内所有膜结构的统称 ✘ 原核细胞有细胞膜，细胞膜属于生物膜 生物膜是对细胞内所有膜结构的统称 视网膜、胃黏膜就不是生物膜 原核细胞无生物膜系统→只有细胞膜，无细胞器膜、核膜 （2）原核细胞有细胞膜，因而具有生物膜系统 ✘ （4）所有真核细胞都有生物膜系统 ✘ 哺乳动物成熟红细胞无生物膜系统→只有细胞膜，无细胞器膜、核膜 课堂总结 细胞质流动 1.下列动物细胞的结构和功能概念图填写完整 巩固练习 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 2.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 (1)图中[7]是__ _____，是由[2]__ ____合成的，请举[7]的一个具体实例如___ ____。 (2)[3]、[5]都叫__ ___，分别来自_______和__ _____。 (3)由此可看出，细胞内的生物膜在_______和_______上有一定的连续性。 (4)[7]的合成、加工、运输过程所需大量能量主要由 [ ]____ __供给。 【检测】在一定时间内使某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，经检查发现放射性同位素依次出现在下图中2、1、3、4、5、6、7部位。请据图回答下列问题： 分泌蛋白 核糖体 胰岛素 囊泡 内质网 高尔基体 结构 功能 8 线粒体 (5)据统计，1mL的肝细胞中含有的内质网的总面积达11m2，相当于细胞膜面积的30-40倍，这种结构特点与其功能有什么关系？________________________ ___________________________。 增大核糖体和酶的附着位点，增大物质合成与加工的场所 （6）细胞中与7的加工、运输和分泌直接有关的具膜结构是________________（填标号）。 （7）科学家采用了________________等技术方法，通过控制_________来探究3H标记的亮氨酸转移路径，证实了分泌蛋白质的合成、运输及分泌与_______________________这些细胞器直接相关。 1、3、4、5、6 同位素标记法 时间 核糖体、内质网、高尔基体 【检测】糖蛋白主要存在于细胞膜上，如果将细胞培养在含药物X的培养基中，发现细胞无法合成糖蛋白的糖侧链，则此药物可能作用于糖蛋白合成及运输过程中的哪一种细胞器上（ ） A.核糖体 B.线粒体 C.内质网 D.溶酶体 C 【检测】下面为细胞的生物膜系统概念图，下列相关叙述正确的是( 　　) A.图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器 B.若d是叶绿体，则m、n一定是外膜和内膜 C.图中p是线粒体的内膜 D.图中的f和h分别是指内质网膜和高尔基体膜 D 【检测】科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表，下列叙述正确的是（ ） 细胞结构 附有核糖体的内质网 高尔基体 靠近细胞膜的囊泡 时间/min 3 17 117 A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成 B.高尔基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞膜相连 C.高尔基体具有转运分泌蛋白的作用 D.靠近细胞膜的囊泡是由内质网形成,该过程需要线粒体提供能量 C 【检测】右图是一个细胞的亚显微 结构模式图，请回答： (1)该细胞是植物细胞还是动物细胞？ 　；判断依据是 　　 　　　　　。 (2)分离细胞器常用的方法是 ___________。图中[ 　] 　　内核膜， 外连细胞膜。 有细胞壁、叶绿体、液泡，无中心体 植物细胞 ⑫ 内质网 (3)蛋白质是在[　 ]　　　　上合成的， 为这一生理活动提供能量的细胞器是[ 　]　　　　。 (4)使该细胞保持一定的渗透压和膨胀状态的是[ 　]　　　 ，其内部的液体称为 。 (5)该细胞与大肠杆菌在结构最显著的区别是___________________________________。 ⑬ 核糖体 ⑪ 线粒体 ⑭ 液泡 细胞液 差速离心法 该细胞有以核膜为界限的细胞核 【检测】细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题。 （1）b是刚形成的溶酶体．它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a、c、d分别是_____________________________。 （2）f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有______________特点。 高尔基体、内质网、线粒体 一定的流动性 （3）细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是_____________等。 （4）细胞器膜、________________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以摸拟生物膜的____ ___功能对海水进行淡化处理。 脂质和蛋白质 细胞膜、核膜 控制物质进出细胞 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.35(fixed_gap:False) $$