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

高中生物学 必修1分子与细胞 第三章 细胞的基本结构 第2节 细胞器之间的分工合作 学习目标 1.识别不同类型细胞器及其在细胞中的位置。 2.了解各类细胞器的基本结构及其在细胞活动中的作用。 3.观察细胞质流动和叶绿体 4.探讨细胞器之间的协同作用及其在细胞生命活动中的重要性。5.生物膜系统。 情境探究 ➽ 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？ 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。 讨论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，共同配合着完成生命活动。 一、细胞器之间的分工 植物细胞亚显微结构模式图 一、细胞器之间的分工 动物细胞亚显微结构模式图 一、细胞器之间的分工 1、显微结构和亚显微结构 显微结构 亚显微结构 ①在光学显微镜下所见的细胞结构，我们称之为显微结构；这些结构的大小通常位于微米（μm）级别，即千分之一毫米的尺度上。 ①亚显微结构，又称超微结构，指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚，但在电子显微镜下能观测到的细胞内各种微细结构。这些结构的大小通常位于纳米（nm）级别 ②观测工具：如普通的光学显微镜 ②观测工具：如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等。 一、细胞器之间的分工 光学显微镜 电子显微镜 一、细胞器之间的分工 细胞的结构（以植物细胞为例） 细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 ①位置：细胞膜的外面（具有全透性） ②成分：主要是纤维素和果胶 ③功能：对细胞起支持和保护作用 细胞的边界 细胞质基质 细胞器 ①是细胞质中均质而半透明的胶体部分，充填于其他有形结构之间。也称胞质溶胶。 ②主要包括水、无机离子;脂类、糖类、氨基酸、核苷酸、蛋白质、脂蛋白和RNA等 ①细胞器是分布于细胞质内、具有一定形态、在细胞生理活动中起重要作用的结构 ②包括：线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等 一、细胞器之间的分工 如何从细胞中分离获取细胞器进行研究呢？ 一、细胞器之间的分工 2、分离细胞器的方法----差速离心法 一、细胞器之间的分工 一、细胞器之间的分工 3.1 核糖体 （唯一） 真核细胞和原核细胞均有的细胞器 （1）结构和成分：无膜结构，RNA和蛋白质 （2）类型和分布： ①附着在内质网或核膜上：主要合成分泌蛋白，也可以合成溶酶体内和细胞膜上的蛋白质； ②游离在细胞质基质中：合成胞内蛋白（血红蛋白、呼吸氧化酶、载体） （3）功能：“生产蛋白质的机器” ※线粒体和叶绿体中也有核糖体 一、细胞器之间的分工 3.2 内质网 （1）结构 单层膜，由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构，最终连接成一个连续的内腔相同的膜性管道系统。 （2）类型 ①依据：内质网膜外表面是否有核糖体附着 ②类型：通常分为粗面内质网和光面内质网两种基本类型 （3）功能 ①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 ②粗面内质网主要与分泌蛋白的的运输、加工有关；光面内质网主要与脂质、糖类合成有关 一、细胞器之间的分工 3.3 高尔基体 （1）结构 高尔基体由数个平行排列的扁平膜囊、和小泡等堆叠而成 （2）功能 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” ※名师点睛 ①与植物细胞的细胞壁形成有关（融合原生质体再生细胞壁也与高尔基体有关）； ②与动物细胞的分泌物形成有关（突触小泡的形成也与高尔基体有关）； ③与溶酶体的形成有关。 高尔基体和内质网对蛋白质的加工不同 一、细胞器之间的分工 3.4 线粒体 （1）结构和成分 ①双层膜结构；外膜光滑连续，内膜向内折叠形成嵴， （半自主性细胞器） ②线粒体内有核糖体 ③线粒体含DNA和RNA等 （2）功能 真核细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。 ※名师点睛 ①注意：无线粒体≠只能无氧呼吸，很多原核生物即使没有线粒体也能进行有氧呼吸，其场所在细胞质基质和细胞膜上。②哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体，而且细胞内也没有有氧呼吸的酶，因此，只能进行无氧呼吸。 一、细胞器之间的分工 一、细胞器之间的分工 3.5 叶绿体 （1）结构和成分 ①双层膜结构；外膜和内膜光滑平齐。 ②内部有许多基粒；基粒是由一个个圆饼状的类囊体堆叠而成。 ③类囊体上分布有光合作用色素、酶等 ④叶绿体内有核糖体、DNA、RNA等 （2）功能 叶绿体是进行光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” ※名师点睛 ①植物非绿色器官不含叶绿体，如根尖。 ②某些原核生物无叶绿体也可进行光合作用。 （半自主性细胞器） 一、细胞器之间的分工 一、细胞器之间的分工 线粒体 叶绿体 相同点 ①具有双层膜 ②都含有少量DNA(环状)、RNA还有核糖体，可进行转录和翻译合成部分蛋白质，控制细胞质遗传，能自我复制，半自主性细胞器。 ③都能产生ATP，与能量转换有关。 ④共同参与自然界的碳循环 不同点 增大膜面积方式 线粒体内膜折叠成嵴 由类囊体堆叠成基粒 功能： 有氧呼吸的主要场所 光合作用的场所 分布不完全相同 线粒体普遍存在于动植物细胞中 主要分布于叶肉细胞和幼嫩的皮层细胞 一、细胞器之间的分工 3.6 液泡 （1）分布 主要存在于植物的细胞中 （2）结构 单层膜结构，内有细胞液 （3）成分 （4）功能 含水、无机盐、糖类、色素（花青素）和蛋白质等 可以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 ※液泡并非植物细胞特有（草履虫、酵母菌也有） 一、细胞器之间的分工 3.7 溶酶体 （1）结构与分布 单层膜细胞器；主要分布在动物细胞中 （2）成分 含多种水解酶 ※易错提醒： 溶酶体不是水解酶合成场所， 这些酶在核糖体上合成 （3）功能 细胞的“消化车间”。分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。 一、细胞器之间的分工 3.7 溶酶体 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? 溶酶体膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用。 溶酶体分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌可以维持细胞内部相对稳定。 （4）起源 高尔基体 （5）作用 3.8 中心体 一、细胞器之间的分工 （1）结构与成分 由两个相互垂直的中心粒及周围物质构成：主要成分是蛋白质 （2）分布 动物与低等植物细胞中（如藻类、地衣植物等） （3）功能 与细胞的有丝分裂有关 （在分裂间期自我复制，前期发出星射线形成纺锤体）。 一、细胞器之间的分工 多角度比较细胞器(常考点) （1）按“膜”划分 ①无膜：中心体、核糖体 ②双层膜：线粒体、叶绿体 ③单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 （2）按分布划分 ①植物特有：液泡、叶绿体 ②动物和低等植物特有：中心体 ③原核和真核细胞共有：核糖体 （3）按成分划分 ①有DNA：线粒体、叶绿体 ②有RNA：线粒体、叶绿体、核糖体 ③有色素：叶绿体、液泡 注意：其中线粒体、叶绿体、核糖体中，可以发生碱基互补配对。 （4）按功能划分 ①与主动运输有关：核糖体、线粒体 ②参与有丝分裂：核糖体、线粒体、中心体、高尔基体 ③参与分泌蛋白合成运输：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 ④能量转换：线粒体、叶绿体 ⑤产生ATP：线粒体、叶绿体 ⑥能复制：线粒体、叶绿体、中心体 ⑦半自主细胞器：线粒体、叶绿体 一、细胞器之间的分工 细胞骨架 一、细胞器之间的分工 细胞骨架：是指细胞中的蛋白质纤维网络，真核细胞细胞骨架包括微管、微丝和中间纤维三种主要成分， 功能： 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。 ①维持细胞形态 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.实验原理： (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，不需染色，制片后可以在高倍显微镜下直接观察它的形态和分布。 (2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察时可用细胞质中的叶绿体的运动作为标志。 2.实验器具： 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 3.实验选材及原因： （1）观察叶绿体 藓类叶 菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮 叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶（无上下表皮）直接制片 （※叶肉细胞含叶绿体，但表皮细胞不含叶绿体） ①细胞排列疏松，易撕取； ②含叶绿体数目 少，且个体大 。 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 （2）观察细胞质的流动 选材：新鲜的黑藻（属于高等植物） 原因：黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，存在叶绿体，易观察 4.实验步骤： (1)观察叶绿体 滴：在洁净的载玻片中央滴一滴清水 取：用镊子取一片小叶 放：将一片小叶放入载玻片上的清水中 (保持有水状态，以保证叶绿体的正常形态且能悬浮在细胞质基质中) 盖：盖上盖玻片 看：先低倍镜观察，后高倍镜观察 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 (2)观察细胞质流动 ※名师点睛： 将黑藻放在光照、室温条件下培养可以促进细胞质的流动 二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 5、实验现象及分析 （1）叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形； （2）叶绿体不是静止不动的，会随着细胞质的流动而运动； 讨论1 叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？ ①高等绿色植物的叶绿体呈椭球或球形，在不同的光照条件下，叶绿体可以运动，改变椭球体的方向。 ②在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤；在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源。 ③有利于接受光照，进行光合作用。 二、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的原料、酶、细胞器等物质与结构。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。 在观察细胞质流动时，若观察时发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取什么措施， 讨论3 可采取的措施是适度照光、适当加温、切伤叶片等。 三、细胞器之间的协调配合 细胞内发生着用于维持生命的一系列有序的化学反应，有许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。 细胞是如此微小，细胞内的生命活动是如何进行研究呢？ 科学研究方法：同位素标记法（同位素示踪法） 三、细胞器之间的协调配合 1、同位素示踪法 （1）同位素 定义 基本性质 常见分类 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。 同一元素的同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同（如化学反应和离子的形成），物理性质有差异（主要表现在质量上） 放射性同位素：14C、32P、3H、35S等 稳定同位素：15N、18O等 （2）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，就是同位素标记法 三、细胞器之间的协调配合 2、分泌蛋白的合成和运输 （1）分泌蛋白 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。 （2） 如消化酶、抗体和一部分激素（如胰岛素、）等 ※易错：分泌蛋白和胞内蛋白易混淆 消化酶 呼吸酶 分泌蛋白 胞内蛋白 血浆蛋白 血红蛋白 抗体 受体 实验材料：豚鼠胰腺腺泡细胞 三、细胞器之间的协调配合 利用3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。 （3）实验方法：放射性同位素标记法 （4）实验过程和结果： 3min 附着有核糖体的内质网 高尔基体 17min 117min 细胞膜内外 三、细胞器之间的协调配合 讨论1.分泌蛋白是在哪里合成？ 在核糖体中合成 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。 游离核糖体 共同转移 继续合成 粗面内质网 以氨基酸为原料开始合成多肽 加工、折叠 高尔基体 囊泡 囊泡 细胞膜 修饰加工 细胞外 胞吐 线粒体供能 三、细胞器之间的协调配合 （5）名师点睛 ①放射性同位素标记出现的先后位置 核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜→细胞外 ②分泌蛋白合成和分泌过程中膜面积变化 三、细胞器之间的协调配合 ③囊泡的蛋白质 内质网形成的囊泡中蛋白质是初加工不具有生物学活性 高尔基体形成的囊泡中是深加工具有生物学活性 三、细胞器之间的协调配合 ④与分泌蛋白形成“有关的细胞器”“有关的结构”和“有关的膜结构” ⑤高尔基体是细胞内物质囊泡运输的枢纽 ⑥经内质网、高尔基体加工的蛋白质去向不仅有：a胞外分泌蛋白；还有：b溶酶体中消化酶、c细胞膜蛋白质等。 四、细胞中的生物膜系统 1.生物膜系统概念 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、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 ※易错提醒 ①：生物膜系统是真核细胞内生物膜组成；不是生物体其它膜结构，如口腔黏膜、胃粘膜不是生物膜系统。 ②原核细胞没有生物膜系统 2.生物膜：成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系 四、细胞中的生物膜系统 （1）成分上的联系 ①相似性：主要成分为脂质、蛋白质。 ②差异性：各种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。 （2）结构上的联系 ①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 四、细胞中的生物膜系统 3、生物膜系统的作用 （1）细胞膜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）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。 四、细胞中的生物膜系统 ☆与社会的联系应用 人工合成的膜材料用于疾病的治疗 如：“透析型人工肾”治疗“尿毒症” 练习与应用 一、概念检测 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。 （ ） ✘ √ 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 A 练习与应用 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 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 C B 练习与应用 5. 找出下图中的错误，并在图中改正。 高尔基体 核仁 内质网 无叶绿体 练习与应用 5. 找出下图中的错误，并在图中改正。 叶绿体 线粒体 中心体，高等植物无 练习与应用 二、拓展应用 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。 溶酶体含有多种水解酶，但溶酶体膜却不会被水解。根据这一事实，可以作出多种合理假说。例如，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而能使酶远离自身；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。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $