内容正文:
细胞:一座精密运转的智能工厂
细胞器之间的分工合作一轮复习
1.7.2013
大家好,今天我们将开启一场奇妙的微观之旅,探索生命的基本单位——细胞。我们将把细胞想象成一座精密运转的智能工厂,每个细胞器都是这个工厂里不可或缺的部门。让我们一起揭开这座微型工厂的神秘面纱,看看生命是如何在其中创造奇迹的。
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走进细胞智能工厂
生命的“微型智能工厂”
想象一下,一个拥有自我复制、自我修复、高效生产能力的微型工厂。它不需要人类操控,就能自主完成从能源获取、原材料加工到成品输出的全流程。
这个神奇的微观工厂,就是我们生命的基本单位——细胞。
各司其职的“核心部门”
在这座工厂中,没有“摸鱼”的角色。每一个微小的部件都有着明确的分工,紧密协作,共同维持着整个系统的稳定运行与持续发展。
这些关键的功能部件,就是我们今天要探访的主角——细胞器。
跟着工厂经理,开启生命奇迹的探索之旅
1.7.2013
在正式参观之前,让我们先建立一个宏观的概念。细胞,这个生命的基本单位,就像一个高度自动化的智能工厂。它能自给自足,自我复制,甚至自我修复。而支撑这一切的,就是我们今天的主角——细胞器。它们就像工厂里的各个部门,分工明确,紧密协作。接下来,就让我们化身工厂经理,开始今天的参观之旅。
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细胞智能工厂结构概述
细胞的
基本结构
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
工 厂
篱笆墙
围墙
作业区
控制中❤
细胞质基质
细胞骨架
细胞器
未分区部分
锚定支撑结构
不同车间
新陈代谢
主要场所
形态结构
功能
蛋白质纤维组成的网架结构
维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器
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有关
分离细胞器的方法
(六体一网一泡)
溶胶状
本次参观路线
01工厂篱笆墙(细胞壁)
02动力车间(线粒体)
03太阳能车间(叶绿体)
04蛋白质制造车间(核糖体)
05运输与加工车间(内质网)
06包装与分拣中心(高尔基体)
07废物处理与回收中心(溶酶体)
08仓库与水管理中心(液泡)
09建立分厂的调度车间(中心体)
1.7.2013
这是我们今天的参观路线图。我们将依次走访细胞工厂的十大核心部门,从发布指令的总控制室,到提供能量的动力车间,再到负责生产、加工、运输、包装的各个环节,最后了解工厂的安保系统。每个部门都有其独特的功能,让我们一一来看。
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1.工厂篱笆墙:细胞壁 (Cell Wall)
工厂角色:围墙外的结构
主要存在于植物、真菌和细菌细胞中,是细胞最外层的保护结构。
位于细胞膜外侧,质地坚韧。它为细胞提供了强大的机械支撑,同时保护细胞免受外界物理伤害,并防止细胞因过度吸水而涨破。
类比详解:工厂的第一道防线
就像工厂的围墙,比“门卫”(细胞膜)更坚硬。它不仅界定了工厂的范围,更构成了抵御外部冲击的主要结构支撑。
(1)核心职能:
支持与保护
由于细胞壁是全透性的,
对物质没有选择性,故
细胞壁不是系统的边界。
动物细胞在清水中可吸水涨破,
但植物细胞不会,主要是细胞壁
的作用。
特点:
(全透性、
伸缩性小)
1.7.2013
最后,我们看到的是工厂的围墙——细胞壁。它位于细胞膜的外侧,主要存在于植物细胞中。细胞壁非常坚固,为细胞提供了强大的支持和保护,就像工厂的外墙一样,让整个结构能够屹立不倒。
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植物细胞壁
(2)成分
主要是纤维素和果胶
(3)主要形成时期及过程
形成于 ,细胞板向四周扩展形成新的细胞壁。与其形成有关的细胞器为 和 。
高尔基体
线粒体
有丝分裂末期
细菌细胞壁的主要成分是 。
真菌细胞壁的主要成分是 。
肽聚糖
几丁质
(4)去除植物细胞壁的方法:
酶解法(纤维素酶和果胶酶)去壁后的结构为原生质体。
与细胞壁有关的酶/物质?
生物类型 成分 作用细胞壁的酶/物质
植物 纤维素+果胶 纤维素酶 、果胶酶
真菌 几丁质(壳多糖) 几丁质酶
原核生物(除支原体等) 肽聚糖 溶菌酶、青霉素等
1.工厂篱笆墙:细胞壁 (Cell Wall)
2. 动力车间:线粒体 (Mitochondrion)
工厂角色发电站 & 能源供应中心
(1)核心职能
细胞进行有氧呼吸的主要场所
细胞生命活动所需的能量,大约95%来自线粒体
“动力车间”
问题: 研究发现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练的人多;在体外培养细胞时,新生细胞比衰老或病变细胞的线粒体多,这是为什么?
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。鸟类飞翔,运动员运动需要大量能量,所以,飞翔鸟类胸肌细胞中、运动员肌细胞中的线粒体数量多。同样道理,新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛,所以线粒体多。
新陈代谢越旺盛的细胞含量越多
1.7.2013
接下来是动力车间——线粒体。如果说细胞核是大脑,那么线粒体就是工厂的心脏。它是细胞的发电站,通过呼吸作用,将我们摄入的食物转化为能量货币ATP,为工厂的所有活动提供动力。无论是生产还是运输,都离不开线粒体的辛勤工作。
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2. 动力车间:线粒体 (Mitochondrion)
外膜
内膜
嵴
基质
DNA
核糖体
(2)结构
双层膜:
内膜
向内折叠形成嵴,
增大膜面积,其上
含有氧呼吸第三阶
段酶。
线粒体基质:
有氧呼吸
光滑,控制物质进出
外膜
分布与 有
关的酶(第二阶段)。
含少量 。
DNA、RNA、
核糖体等
*线粒体为半自主性细胞器
(3)分布
广泛分布于真核细胞
(1)无线粒体=只能无氧呼吸?
(2)哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体,也可以进行呼吸作用?
【易错辨析】线粒体的结构与功能观
(3)线粒体可利用葡萄糖进行有氧呼吸?
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。
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
①线粒体膜上没运输葡萄糖的载体
②线粒体内缺乏分解葡萄糖的酶
√
2. 动力车间:线粒体 (Mitochondrion)
3. 太阳能车间:叶绿体 (Chloroplast)
工厂角色:太阳能发电厂 & 食品加工厂
这是植物细胞独有的核心部门,是能量转化与物质生产的“双重引擎”。
(1)核心职能
绿色植物进行
光合作用的场所
“养料制造车间”和
“能量转换站”
(2)分布:
绿色植物的叶肉细胞、幼嫩的茎;
问题: 绿色植物的所有细胞都有叶绿体吗?
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
1.7.2013
现在我们来到植物细胞特有的部门——太阳能车间,叶绿体。这是一个神奇的地方,它能捕获太阳能,并利用这些能量将二氧化碳和水合成为葡萄糖,也就是我们所说的光合作用。叶绿体不仅为植物自身生产食物,也为地球上几乎所有其他生物提供了能量基础。
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3. 太阳能车间:叶绿体 (Chloroplast)
内膜
外膜
基质
基粒
类囊体
(2)结构:
双层膜
基粒
基质
外膜
内膜
存在少量DNA、
RNA,核糖体
与光合作用有
关的酶
由多个类囊体堆叠形成
类囊体薄膜上含有光合色素,这些色素可以吸收、传递、转化光能。
类囊体堆叠形成基粒
(增大了膜面积)
光反应的场所
暗反应的场所
*叶绿体为半自主性细胞器
问题: 只有有叶绿体的生物才能进行光合作用吗?
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
比较项目 线粒体 叶绿体
分布
形态
膜
增大膜
面积方式
成分
功能
能量转化
真核细胞
植物叶肉细胞(主要)
粒状、短线状
球形、椭球形
2层(外膜、内膜)
2层(外膜、内膜),还有类囊体薄膜
内膜向内折叠形成嵴
由类囊体堆叠成基粒
酶、DNA、RNA、核糖体
有氧呼吸的主要场所
酶、光合色素、
DNA、RNA、核糖体
光合作用的场所
可以
可以
3. 两大能量车间比较
4. 蛋白质制造车间:核糖体 (Ribosome)
工厂角色 蛋白质制造车间
核糖体就是分布最广、最基础的生产机器。
(1)核心职能:
合成蛋白质
“生产蛋白质的机器”
氨基酸发生脱水缩合形成肽链
大亚基
小亚基
蛋白质
RNA
(2)结构:
无膜结构,蛋白质+rRNA
(3)类型:
(4)分布:
游离核糖体:游离在细胞质中
附着核糖体:附着在内质网、核膜上
广泛分布于真核细胞,原核细胞
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这是我们的生产车间——核糖体。它们是工厂里最基础的生产机器,负责将总控制室发来的指令翻译成实实在在的产品——蛋白质。就像流水线上的工人,核糖体将一个个氨基酸零件组装成特定的蛋白质链,是所有生命活动的物质基础。
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5. 运输与加工车间:内质网 (Endoplasmic Reticulum)
🏭 工厂角色定位
内部运输网络 & 粗加工车间
(1)核心职能
光面内质网
粗面内质网
主要与分泌蛋白的运输、加工有关
主要与脂质合成有关
蛋白质等大分子物质的合成和加工场所和运输通道。
(2)结构:
(3)类型:
(4)分布:
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通的膜性管道系统。内连核膜,外连细胞膜
粗面内质网:附着有核糖体;
光面内质网:未附着核糖体;
广泛分布于真核细胞
1.7.2013
离开生产线,我们来到运输与加工车间——内质网。这里既是工厂的内部物流网络,也是一个粗加工车间。刚生产出来的蛋白质在这里进行折叠和初步加工,然后通过内质网的管道系统,被运往下一个部门。此外,滑面内质网还负责生产构建细胞膜所需的脂质。
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6. 包装与分拣中心:高尔基体 (Golgi Apparatus)
工厂角色:包装、质检与物流中心
(1)核心职能:
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”。
①动物细胞中,与分泌物的形成
和分泌有关;
②植物细胞中,与细胞壁的形成
有关
定向运输、膜融合调控和物质保护,确保分泌蛋白从合成到发挥功能的高效与精准。
(2)结构:
(3)分布:
单层膜,由一些扁平的囊和小泡构成
广泛分布于真核细胞
1.7.2013
现在我们来到包装与分拣中心——高尔基体。这里是产品出厂前的最后一站。来自内质网的蛋白质在这里进行精加工和分类,高尔基体还会为它们打上“地址标签”,决定它们是留在厂内使用,还是分泌到厂外。最后,成品被打包进囊泡,准备发货。
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7. 废物处理与回收中心:溶酶体 (Lysosome)
工厂角色定位
垃圾处理站 & 资源回收利用中心
①内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,
②吞噬并杀死侵入细胞的病毒或
细菌。
“消化车间”
溶酶体
(1)核心职能
(2)结构:
(3)分布:
单层膜的囊状体,起源于 ,内含有多种 酶。这些酶在 上合成,溶酶体只是储存场所。
水解
高尔基体
核糖体
主要分布在动物细胞中
1.7.2013
每个工厂都需要清洁部门,细胞工厂也不例外。溶酶体就是我们的废物处理与回收中心。它内部含有多种酶,可以分解衰老的细胞器和外来的病原体,就像一个高效的垃圾处理站。更重要的是,它还能将分解后的有用物质回收再利用,实现了资源的循环。
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拓展:溶酶体的特点和作用
核糖体
内质网、高尔基体
(1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。( )
×
(3)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?
①溶酶体膜与其他细胞器膜相比,经过了特殊的修饰,使其不能被水解酶水解;②溶酶体内的酶只有在酸性条件下才能发挥作用,而溶酶体膜介于酸性和中性环境之间且不断地运动着,分解它们的酶难以起作用。
(2)少量溶酶体酶泄漏到细胞质基质中,并不会引起细胞的损伤,为什么?
细胞质基质中的pH为7.0,在这种环境中溶酶体酶的活性很低。
7. 废物处理与回收中心:溶酶体 (Lysosome)
溶酶体内的水解酶是由在____________上合成的肽链,然后转移至粗面内质网继续合成,经________________________加工后,由高尔基体产生的分泌小泡将其包裹从而形成。
pH=7.2
细胞质基质
0.05-0.5㎛
8. 仓库与水管理中心:液泡 (Vacuole)
工厂角色:中央仓库、水库与压力调节器
是植物细胞工厂中体积较大的细胞器之一,是维持细胞正常运作不可或缺的关键部门。
(1)核心职能
①调节植物细胞内的环境;
②充盈的液泡还可以保持细胞坚挺。
(2)结构:
(3)分布:
单层膜结构,囊泡状。
内有细胞液,含糖类、氨基酸、色素、无机盐、和蛋白质等
主要存在于植物细胞
(根尖分生区细胞无液泡)
1.7.2013
接下来参观的是仓库与水管理中心——液泡。在植物细胞中,液泡尤为重要,它像一个巨大的中央仓库,储存着水、营养物质和各种产品。同时,它还扮演着水库和压力调节器的角色,通过调节内部水量来维持细胞的形态和内部环境的稳定。
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9. 建立分厂的调度车间:中心体 (centrosome)
工厂角色:“分厂搭建机构”
当细胞启动分裂程序,即开设新“分厂”时,进行工作。
中心粒
(1)核心职能
(2)结构
(3)分布
无膜由两个互相垂直的中心粒及周围物质组成
与细胞的有丝分裂有关
存在于动物细胞和低等植物细胞中。
1.从成分分析
①含有少量DNA的细胞器:叶绿体、线粒体;
②含有色素的细胞器:叶绿体、液泡;
③含有RNA的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体;
④含有蛋白质的细胞器:线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体、核糖体、中心体;
⑤含有磷脂的细胞器:线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体。
总结回顾
2.从功能分析
①能产生ATP的细胞器:线粒体、叶绿体。
②动物和低等植物细胞特有的细胞器:中心体;
③原核细胞和真核细胞都有的细胞器:核糖体。
④与蛋白质合成有关的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
⑤能发生碱基互补配对的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体。
总结回顾
细胞器 膜 功能 成分 分布 其他
线粒体
叶绿体
内质网
高尔基体
液泡
溶酶体
核糖体
中心体
有氧呼吸的主要场所
光合作用场所
蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道
DNA、RNA、核糖体,酶
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”
蛋白质合成场所
内有细胞液,可调节植物细胞内的环境,使植物细胞保持坚挺。
真核细胞
绿色植物细胞
真核细胞
真核细胞
主要植物细胞
主要动物细胞
真核生物和原核生物都有
动物和低等植物
参与细胞壁的合成
DNA、RNA、核糖体、光合色素
原核细胞没有线粒体,但是能进行有氧呼吸
原核细胞没有叶绿体,但也可以进行光合作用
蛋白质和RNA
有的附着在粗面内质网上,有些游离在细胞质基质中
光面内质网:合成脂质;
与细胞分裂有关
无机盐、糖类,氨基酸,色素和蛋白质等
含有多种水解酶,能分解衰老损
伤的细胞器,吞噬并杀死入侵细
胞的病毒或病菌。
内含水解酶有核糖体合成
成熟植物细胞含中央大液泡
总结回顾
双层
双层
单层
单层
单层
单层
无膜
无膜
含有水解酶
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
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。观察时可用细胞质中的叶绿体的运动作为标志。
2.实验材料及器具:
新鲜的黑藻或菠菜叶片
镊子
滴管
显微镜
载玻片
盖玻片
消毒牙签
3.实验步骤:
滴
取
放
盖
看
实验材料
用镊子取一片小叶
在洁净的载玻片中央滴一滴清水
放入载玻片上的清水中
盖上盖玻片
临时装片应一直保持有水状态,以免影响细胞活性
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
实验中是否需要对材料进行染色?为什么?
2
3
4
1
合作探究二:通过以上学习,请小组合作思考讨论完成问题。
若在视野中观察到叶绿体在细胞内随细胞质的流动方向为顺时针,则实际的流动方向是什么?
有同学认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性? (请简要写出实验思路)
细胞质处于不断流动状态,这对于活细胞完成生命活动有什么意义?
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
25
3.有同学认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性? (请简要写出实验思路)
提示:一组黑藻叶片不作任何处理,另一组黑藻叶片在2-3d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的情况。
4. 细胞质处于不断流动状态,这对于活细胞完成生命活动有什么意义?
提示:细胞质是细胞代谢的主要场所,其中含有许多代谢所需的原料、酶等。细胞质的流动,为细胞内物质运输创造了条件,保障了细胞生命活动的正常进行。
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
如图是细胞的部分结构放大图,请据图回答下列问题.
(1)在植物细胞有丝分裂末期,将一个细胞分裂为两个子细胞的过程中与细胞壁形成有关的细胞器是[ ] .
(2)在细胞分裂间期,被碱性染料染成深色的结构是⑦中的[ ] ,细胞进行生命活动所需的能量主要由[ ] 供给.
(3)细胞的识别与⑥中的[ ] 有关.图中含有色素的细胞器有 (填标号).
① 高尔基体
C 染色质
②线粒体
a 糖蛋白
④
如图是细胞的部分结构放大图,请据图回答下列问题.
(4)图中不属于生物膜系统的是 (填标号),不符合孟德尔遗传定律的遗传物质存在于 (填标号)中.
(5)参与性激素的合成的场所 .
(6)信使RNA在细胞核中合成后由核中进入细胞质中并与核糖体结合,通过的生物膜的层数是 层.
⑤
②④
③
0
感谢观看
探索永无止境
THANK YOU FOR WATCHING
1.7.2013
今天的细胞智能工厂之旅到此结束。我们一起探访了细胞内的各个部门,了解了它们如何协同工作,创造出生命的奇迹。希望这次旅程能帮助大家更好地理解和记忆细胞器的功能。生命的奥秘无穷无尽,探索也永无止境。感谢大家的观看!
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分离细胞器的方法
差速离心法
问题: 如何分离得到各种细胞结构?
离心
上清液
沉淀
离心后
逐渐提高离心速度分离不同细胞器
分离细胞器的方法
问题: 如果要分离细胞内部结构,首先要做的准备工作是什么?
细胞
细胞膜
匀浆液
破坏细胞膜
采取逐渐提高离心速率分离大小不同的细胞器获得不同大小颗粒的细胞器
细胞匀浆
低速离心
中速离心
高速离心
大颗粒
较大颗粒
小颗粒
细胞核等
线粒体、溶酶体等
内质网、高尔基体等
更高速离心
更小颗粒
核糖体等
分离细胞器的方法
1
差速离心法
问题: 怎样看得到这些细胞器呢?
显微结构
电子显微镜
光学显微镜
亚显微结构
显微结构:
光学显微镜下观察到的结构,如观察线粒体、叶绿体、液泡、细胞核、细胞壁等形态。
亚显微结构:电子显微镜下观察到的结构,如细胞中显示出线 粒体内外膜、叶绿体内外膜及类囊体薄膜、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、核膜等结构均属亚显微结构。
分离细胞器的方法
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