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

第2节 细胞器之间的分工合作 第三章 细胞的基本结构 今天这节课，我们就来学习细胞膜的结构和功能 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（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、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？ 问题探讨 细胞质基质 成分： 功能： 细胞进行多种化学反应的场所 水、无机盐、可溶性蛋白等 细胞器： 是指细胞质内的具有一定的形态、结构和功能的小器官。 细胞质 状态： 溶胶状态 想要研究细胞内的细胞器，首先应该怎么做呢？ 细胞的结构 细胞膜（细胞壁） 分离细胞器的方法： 差速离心法——利用不同的离心速度所产生的不同离心力，就能将各种细胞结构分离开。 将匀浆放入离心管 破坏细胞膜 获得不同大小颗粒的细胞器 采取逐渐提高离心速率分离大小不同的细胞器 低速离心 收集沉淀 收集沉淀 …… 悬浮液 高速离心 差速离心法 观察细胞结构 光学显微镜 电子显微镜 显微结构 亚显微结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 核膜 核仁 核糖体 内质网 线粒体 高尔基体 液泡 叶绿体 中心体 溶酶体 细胞质 核仁 核膜 细胞核 细胞膜 动植物细胞亚显微结构模式图 一、细胞器之间的分工 核糖体 1.1 动植物细胞共有的细胞器①——核糖体 1.分布： 附着于粗面内质网上 游离在细胞质基质中 无膜结构（蛋白质+RNA） 绝大多数细胞中（真、原核） 合成蛋白质的场所 2.结构： “生产蛋白质的机器” 大亚基 小亚基 蛋白质 mRNA 3.功能： 内质网 一、细胞器之间的分工 1.2 动植物细胞共有的细胞器②——内质网 内质网是细胞内膜面积最大的细胞器，内连核膜，外连细胞膜。 1.2 动植物细胞共有的细胞器②——内质网 1.分布： 几乎所有真核细胞中 3.结构： 2.分类： 光面内质网（无核糖体附着） 参与分泌蛋白的合成和加工 参与胞内蛋白、脂质等的合成和加工 粗面内质网（有核糖体附着） 蛋白质等生物大分子的合成、加工场所和运输通道 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 光面内质网 核糖体 粗面内质网 4.功能： 高尔基体 一、细胞器之间的分工 1.分布： 2.结构： 3.功能： 囊泡 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”。 几乎所有真核细胞 单层膜结构 1.3 动植物细胞共有的细胞器③——高尔基体 线粒体 一、细胞器之间的分工 嵴 1.分布： ①DNA、RNA、核糖体； ②有氧呼吸相关的酶 4.功能： 2.结构： 3.内含物： 几乎所有真核细胞 内膜、外膜、线粒体基质 （内膜凹陷成嵴从而增大膜的表面积，利于酶的附着） 有氧呼吸的主要场所 1.4 动植物细胞共有的细胞器④——线粒体 “动力车间” 小型环状dna分子 16 一般来说，飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多。在体外培养细胞时，新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多。为什么？ 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能提供细胞生命活动所需能量。鸟类飞翔、运动员运动需大量能量，新生细胞代谢旺盛，所以线粒体多。 与生活的联系 进行有氧呼吸的生物都含有线粒体 真核细胞不一定含线粒体，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫。 没有线粒体的真核生物只能进行无氧呼吸。 能进行有氧呼吸的细胞不一定含线粒体，如好氧细菌（醋酸杆菌） ✘ ✘ 所有的真核细胞中都具有线粒体 课堂练习——判断正误 叶绿体 一、细胞器之间的分工 1.分布： 2.结构： 绿色植物进行光合作用的细胞 （类囊体堆叠形成基粒从而增大膜的表面积） 内膜、外膜、叶绿体基质、基粒 3.内含物： 绿色植物进行光合作用的场所 ①DNA、RNA、核糖体； ②光合作用有关的酶、光合色素 4.功能： “养料制造车间”、“能量转换站” 1.5 主要存在于植物细胞的细胞器①——叶绿体 小型环状dna分子 20 类囊体 基粒 基质 内膜 外膜 不是，如蓝细菌不含叶绿体，但有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。 不是，叶绿体存在于植物可以进行光合作用的部位。比如:叶肉细胞,嫩茎表皮细胞等,根细胞中就没有叶绿体 ✘ ✘ 植物细胞中都含有叶绿体 只有含叶绿体的细胞才能进行光合作用 课堂练习——判断正误 补充拓展——内共生学说 由美国生物学家马古利斯（Lynn Margulis）于1970年出版的《真核细胞的起源》一书中正式提出。她认为，好氧细菌被变形虫状的原始真核生物吞噬后、经过长期共生能成为线粒体，蓝细菌被吞噬后经过共生能变成叶绿体。 与液泡中的色素有关 叶绿素使叶子呈现绿色，而液泡中含有的色素主要是花青素，能使花果等呈现五彩的颜色。 液泡 一、细胞器之间的分工 4.功能： （成熟细胞才有中央大液泡） 1.分布： 主要存在于植物细胞 2.结构： 单层膜结构 3.内含物： 细胞液 （ 糖类、无机盐、色素、蛋白质等） ②使植物细胞保持坚挺。 ①调节植物细胞内的环境； 1.6 主要存在于植物细胞的细胞器②——液泡 细胞液≠细胞内液≠细胞质基质 26 中心体 一、细胞器之间的分工 1.分布： 与细胞的有丝分裂有关 动物细胞、低等植物细胞 2.结构： 无膜结构 （由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成） 3.功能： 1.7 主要存在于动物细胞的细胞器①——中心体 溶酶体 一、细胞器之间的分工 溶酶体的形成与高尔基体有关。 29 1.分布： （产物——有用再利用、废物排出去） ①分解衰老损伤的细胞器； 动物细胞 2.结构： 单层膜结构 3.内含物： 多种水解酶 4.功能： ②吞噬并杀死侵入的病毒、细菌。 1.8 主要存在于动物细胞的细胞器②——溶酶体 “消化车间” 动物体刚死时溶酶体不破裂，一段时间后，溶酶体破裂，其中的酶会流出。 溶酶体内含有蛋白酶酶原，能在细胞死亡后激活成为蛋白酶，催化肌肉细胞的胶原蛋白水解，使肌肉变得松软，烹调后更加鲜嫩。 新宰的鸡肉或鸭肉，如果马上把肉做熟了吃，这时候的肉比较老，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。这是为什么？ 与生活的联系 双层膜 单层膜 无膜 线粒体 叶绿体 液泡 内质网 高尔基体 溶酶体 核糖体 中心体 细胞器小结 1线粒体 A与动物细胞的有丝分裂有关 2溶酶体 B进行光合作用的主要场所 3液泡 C蛋白质的加工、分类、包装和发送 4核糖体 D合成蛋白质的场所 5高尔基体 E为细胞生命活动提供能量 6中心体 F分解衰老、损伤的细胞器 7内质网 G蛋白质的合成和加工以及脂质合成的场所 8叶绿体 H储存物质，使植物细胞坚挺 细胞器小结 1、双层膜的细胞器： 线粒体、叶绿体 2、无膜的细胞器： 核糖体、中心体 4、植物中特有的细胞器： 叶绿体、液泡 5、动物（和低等植物）中特有的细胞器： 中心体、溶酶体 3、单层膜的细胞器： 内质网、高尔基体、液泡、溶酶体 6、具有色素的细胞器： 液泡和叶绿体 7、含DNA、RNA的细胞器： 叶绿体和线粒体 细胞器小结 1.成分： 2.作用： 3.意义： 细胞骨架 蛋白质纤维组成的网架结构。 维持细胞形态、锚定支撑细胞器、参与物质运输等 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。 35 1、实验原理： ①叶绿体呈绿色、扁平的椭形或球形，可以在高倍显微镜下直接观察到它的形态和分布 探究·实践：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 ②活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，用叶绿体的运动作为标志，可观察植物细胞内细胞质的流动。 探究.实践：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 (1)制作装片：取洁净载玻片→滴一滴_______→取材放入水滴中→盖上盖玻片 (2)光学显微镜观察 清水 1.藓类的小叶 2.菠菜叶稍带叶肉的下表皮 取材原因： ①藓类植物的叶子薄而小,叶绿体清楚,只有单层细胞，可取整个小叶制片,作为实验材料的首选对象； ②菠菜叶片有多层细胞，靠近下表皮的叶肉细胞中叶绿体大而少，也可用于观察。 ！随时保持有水 2、实验步骤——观察叶绿体的形态和分布： 探究.实践：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 （1）培养材料：供观察用的黑藻，事先放在光照、室温下培养。 （2）制作装片：取出黑藻，用镊子取一片幼嫩小叶，放在载玻片水滴中， 盖上盖玻片。 （3）光学显微镜观察 取材原因： （1）黑藻叶片薄，单层细胞，叶肉细胞内有大而清晰的叶绿体； （2）液泡发达（在液泡发达的植物细胞中,细胞质成薄层沿着细胞质膜以一定的速度和方向循环流动） 2、实验步骤——观察细胞质的流动： 探究.实践：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 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、分类和包装的“车间”及“发送站” 三种细胞器之间存在怎样的相互配合呢？ ——分泌蛋白的合成和运输 二、细胞器之间的协调配合 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。由同位素组成的化合物化学性质相同，但物理性质略有差异。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。 用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 ——分泌蛋白的合成和运输 二、细胞器之间的协调配合 选择同位素3H标记的亮氨酸 将实验细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时间培养（3 min） 随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养。 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 二、细胞器之间的协调配合 1. 为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？ 2.分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器和细胞结构？ 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。 3.为什么将实验细胞放入含有3H亮氨酸的培养液中短时间培养？ 使短时间内合成的蛋白质掺入了少量含有放射性的氨基酸便于追踪。 思考： 亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。 4.分泌蛋白合成分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 需要能量，由线粒体提供。 游离核糖体 粗面内质网 高尔基体 细胞膜 肽链与核糖体转 移到粗面内质网 合成一段肽链（信号肽） 出芽形成囊泡 出芽形成囊泡 细胞外 进一步加工、修饰为成熟的蛋白质 分泌特定功能蛋白质 胞吐 线粒体供能 继续合成，边合成边转移到内质网腔，经加工、折叠为有一定空间结构的蛋白质 盘曲、折叠 ——分泌蛋白的合成和运输 二、细胞器之间的协调配合 分泌蛋白的合成和运输过程 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 分泌蛋白合成过程中膜面积的变化 ——分泌蛋白的合成和运输 二、细胞器之间的协调配合 在分泌蛋白的合成和运输过程中，图中①、②、③分别为什么细胞结构？ 内质网 高尔基体 细胞膜 课堂练习 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-高尔基体途径。但是，经过核糖体-内质网-高尔基体这个途径合成的蛋白质不一定都是分泌蛋白。比如，溶酶体中的水解酶，细胞膜上的载体蛋白等。 提示 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。 三、细胞的生物膜系统 1.成分与结构相似 ①生物膜的主要成分是：脂质(磷脂)+蛋白质 ②生物膜的基本结构：流动镶嵌模型 a.磷脂双分子层——基本骨架 b.蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中 注意：细胞器膜上无糖被 三、细胞的生物膜系统 2.在结构上紧密联系 高尔基体膜与内质网膜和细胞膜以囊泡形式间接联系 内质网膜与核膜和细胞膜直接联系 内质网膜 核膜 细胞膜 高尔基体膜 囊泡 囊泡 三、细胞的生物膜系统 如：在分泌蛋白的合成和运输中，不仅体现了各细胞器之间协调配合，同时也体现了细胞内各种结构之间的协调配合。 三、细胞的生物膜系统 3.在功能上紧密联系 4.生物膜系统的作用 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 功能② 生物膜系统 核膜 细胞器膜 双层膜 单层膜 线粒体膜、叶绿体膜 内质网膜、高尔基体膜、 溶酶体膜、液泡膜等 细胞膜 双层膜， 细胞核的边界 单层膜、 细胞的边界 功能① 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 功能③ （1）基本理论研究 有助于阐明细胞的生命活动规律。如细胞与环境的物质交换、细胞内各种有机物的合成和运输等。 （2）实践上——仿生学 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。 与生活的联系——研究生物膜的意义 （3）实践上——农业生产和医学 农业上农作物的抗寒、抗旱、耐盐等，均可从膜的结构上找到解决的方案。 医学上根据生物膜的结构、功能原理，可以研制出许多种代用的人体组织和器官。如，现已广泛使用的透析型人工肾。当人的血液通过人工肾时，能将血液中的尿素等废物透析出来，然后让“干净”的血液返回人的体内。有效地解决了肾脏衰竭的病人体内废物排出的问题，延长了肾衰病人的寿命。 与生活的联系——研究生物膜的意义 （1）原核细胞无核膜及细胞器膜，因而不具有生物膜 ✘ ✘ （3）生物膜是对生物体内所有膜结构的统称 （2）原核细胞有细胞膜，因而具有生物膜系统 ✘ 错，原核细胞有细胞膜，细胞膜属于生物膜 错，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 错，原核细胞只有细胞膜，无细胞器膜、核膜，不能构成生物膜系统。 课堂练习——判断正误 视网膜，又称为外周脑，从起源来说与 大脑 相同，是与外界有直接联系的部分。 从组织上来讲，包括视杆和视锥细胞层、外核层、外丛状层、内核层、内丛状层、神经节细胞层以及神经纤维层等； 胃黏膜：胃黏膜是存在于胃部内壁的一层很薄、很脆弱的黏膜组织。 胃黏膜可分为三层：上皮层、固有层、黏膜肌层。 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 依据： 无细胞壁，有中心体 动物 课堂练习——识图 细胞亚显微结构模式图 细胞壁 高尔基体 线粒体 叶绿体 细胞膜 核糖体 液泡 粗面内质网 植物 依据： 有细胞壁、叶绿体、液泡等 课堂练习——识图 研究人员对分别取自3种不同的生物的部分细胞(甲、乙、丙、)进行观察和分析，获得实验结果如下表。（表中“√”表示有，“×”表示无） 细胞 核仁 叶绿素等光合色素 叶绿体 线粒体 中心体 核糖体 纤维素酶处理 甲 × √ × × × √ 无变化 乙 √ × × × √ √ 无变化 丙 √ √ √ √ × √ 外层结构被破坏 则：甲、乙、丙三种细胞分别最可能取自下列哪类生物？ （蛔虫 光合细菌 水稻 ） 课堂练习 1.下面是对四种细胞器官结构特征的部分描述，哪一种结构属于细胞的显微结构（ ） A.线粒体的棒状结构 B.叶绿体的双层膜结构 C.两个中心体的相互垂直结构 D.高尔基体的单层膜结构 A 2.一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质中，共穿越过的生物膜层数是（ ） A.5 B.6 C.7 D.4 B 3.下列普遍存在于动物细胞和植物细胞中的细胞器是（ ） A.内质网 B.中心体 C.叶绿体 D.液泡 A 课堂练习 4.用显微镜观察小麦根毛细胞时，观察不到的一组细胞器是（ ） ①线粒体 ②叶绿体 ③液泡 ④高尔基体 ⑤中心体 A.①④ B.②⑤ C.①③ D.②④ B 5.下列物质中，在核糖体内合成的是（ ） ①性激素 ②胰岛素 ③淀粉 ④消化酶 ⑤纤维素 ⑥脂肪 A.①② B.②③ C.②④ D.②⑤ C 课堂练习 1.细胞内常见细胞器的分布、结构、功能； 2.细胞骨架的结构、功能； 3.细胞器之间的合作——以分泌蛋白的合成为例； 4.生物膜系统的组成、功能。 课堂小结 Lavf58.33.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) $$