3.2 细胞器之间的分工合作 课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞器的分工合作及生物膜系统，通过C919飞机部门分工类比导入，引导学生从分离细胞器的差速离心法入手，系统学习线粒体、叶绿体等细胞器的结构功能，再通过分泌蛋白合成过程理解协调配合，最终构建生物膜系统概念，形成完整知识支架。 其亮点在于融合生命观念（如线粒体嵴与功能适应）、科学思维（对比线粒体与叶绿体表格、同位素标记法分析分泌蛋白路径）和探究实践（观察叶绿体及细胞质流动实验），通过小组合作与问题驱动，帮助学生建立结构与功能统一的认知，教师使用可提升教学互动性与知识系统性。

第2节 细胞器之间的分工合作 第3章 细胞的基本结构 本节聚焦: 细胞内有哪些主要的细胞器？ 细胞器是如何分工合作，共同完成细胞的生命活动的？ 什么是生物膜系统？它具有什么功能？ 教学目标 1.举例说出几种主要细胞器的功能。 2.简述生物膜系统的组成和功能。 3.制作临时装片，用显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。 4.用系统观分析细胞中部分与整体、结构与功能的统一性。 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，缺少任何一个部门都难以完成研制工作。 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，共同配合完成生命活动。 问题探讨 C919飞机 功能 ：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸等，还有很多种酶。 细胞质 基 质 细胞器 成分 是活细胞进行新陈代谢的主要场所。 为新陈代谢提供所需的物质和一定的环境条件，如提供能量、核苷酸、氨基酸等。 细胞质 (溶胶状) ——在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”，这些“部门”都有一定的结构，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等 [思考]细胞核、细胞膜、细胞壁等是不是细胞器？ 不是 ⑴原理：采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。 ⑵规律：离心速率较低时，可让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。 ：差速离心法 一、细胞器之间的分工 1、分离细胞器的方法 将匀浆放入离心管 破坏细胞膜（形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆） 将各种细胞器分离开（利用不同的离心速度所产生的离心力不同） 用高速离心机在不同的转速下进行离心 一、细胞器之间的分工 ：差速离心法 1、分离细胞器的方法 [思考]如何分离得到各种细胞结构？ ——细胞的显微结构 ——细胞的亚显微结构 电子显微镜 光学显微镜 叶绿体 线粒体 细胞壁 细胞膜 液泡 细胞质 光面内质网 细胞核 粗面内质网 高尔基体 （0.2nm） （0.2μm） 一、细胞器之间的分工 拓展：显微结构与亚显微结构 动物细胞亚显微结构 一、细胞器之间的分工 拓展：显微结构与亚显微结构 植物细胞亚显微结构 ⑴线粒体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 分布 形态 结构 功能 ：粒状、短棒状、圆球状等。 ：有氧呼吸的主要场所，为细胞生命活动提供95% 的能量。 ——“动力车间” ：普遍存在于动植物细胞中。新陈代谢旺盛的细胞中含量多。 原核细胞、哺乳动物成熟的红细胞、典型的厌氧动物的细胞中无线粒体。 ：外膜、内膜（双层膜结构），嵴（内膜向内腔折叠而成），基粒、基质（含大量氧化酶和少量DNA、RNA、核糖体等）。 参考P92 ⑴线粒体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ①生长越旺盛的细胞或生理功能越活跃的细胞中线粒体越多； ②部分原核生物（如蓝细菌、硝化细菌等）虽然细胞中没有线粒体，但也能进行有氧呼吸。 ⑴线粒体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑵叶绿体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 分布 形态 结构 功能 ：扁平的椭球形或球形。 ：光合作用的场所。 ：存在于部分见阳光的真核植物细胞中。主要分布在叶肉细胞和幼茎的皮层细胞里。 ：两层膜（外膜、内膜）、基粒、基质。 基粒（含有酶和色素）由囊状结构薄膜(类 囊体）堆叠而成 。基质（含有酶、少量DNA、RNA和核糖体）。 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ——“养料制造车间”和“能量转换站” 参考P103 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 ⑵叶绿体 线粒体 叶绿体 不同点 分布 增大膜面积 酶 色素 功能 相同点 ①均具有 层膜结构；②均能进行 ； ③都有少量的 、 和 ，能形成自身的部分蛋白质，能自主复制，是 细胞器 绿色植物进行光合作用的细胞中 普遍存在于动植物细胞内 内膜向内折叠形成嵴 类囊体堆叠形成基粒 与有氧呼吸有关 与光合作用有关 无 有氧呼吸的主要场所 类囊体薄膜上含有光合色素 绿色植物进行光合作用的场所 双 能量转换 DNA RNA 核糖体 半自主性 【小组合作】比较线粒体与叶绿体并完成表格内容 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 14 [思考]进行光合作用一定需要叶绿体吗？ 不一定 如蓝细菌，虽然细胞中没有叶绿体，但由于有藻蓝素和叶绿素也能进行光合作用。 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑵叶绿体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑶内质网 光 分布 类型 粗面型内质网： 光面型内质网： 形态结构 ：蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道；以及脂质的合成车间。 ：动、植物细胞中。细胞核附近较多，并与核膜有一定的联系。 ：由单层膜连接而成的内腔相通的膜性管道系统。 蛋白质的合成、加工、运输通道 糖类和脂质合成 功能 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑶内质网 粗面内质网 光面内质网 ——膜面积最大的细胞器 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑷核糖体 ：存在于几乎所有的细胞中（包括原核细胞），线粒体和叶绿体中也有。有的附着于内质网及核外膜上、有的游离在细胞质基质中。 ：无膜结构，由大、小亚基构成的椭球形颗粒小体，其化学组成为蛋白质和RNA。 ：将氨基酸合成蛋白质的场所。 分布 形态结构 功能 附着型：合成分泌蛋白和膜蛋白等 游离型：合成胞内蛋白 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑷核糖体 ——“生产蛋白质的机器” 种类 具体功能 附着的核糖体 主要合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素。另有溶酶体内的酶、细胞膜上的蛋白质等。 游离的核糖体 主要合成分布在细胞质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子，此外还合成某些特殊的蛋白质，如血红蛋白。 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑷核糖体 分泌蛋白： 胞内蛋白： 是在细胞内合成后，一般分泌到细胞外起作用的蛋白质。如消化酶、抗体、血浆蛋白、部分激素等。 在细胞中游离的核糖体上合成，在细胞中起作用的蛋白质。血红蛋白、呼吸酶等。 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑷核糖体 ：普遍存在于动植物细胞中，位于细胞核附近。 ：单层膜，由大小囊泡形成的扁平囊状结构、泡状结构；内腔不相通。 ：①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” ； ②在动物细胞中，与分泌物的形成有关； ③在植物细胞中，与细胞壁形成有关。 分布 结构 功能 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑸高尔基体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑹中心体 ：动物细胞和某些低等植物细胞（如衣藻、绿藻、水绵、团藻、地衣等）中。通常位于细胞核附近。 ：由两个互相垂直的中心粒和周围物质组成。化学成分为蛋白质，无膜结构。 ：与动物细胞和低等植物细胞的有丝分裂有关。有丝分裂时发出星射线，形成纺缍体。 分布 结构 功能 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑹中心体 中心粒 ：主要存在于植物细胞（有大液泡是成熟植物细胞的标志）和某些原生动物中。 ：调节细胞内的环境，使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀状态，还能显示花、果实的颜色。 分布 结构 功能 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑺液泡 液泡膜（单层膜） 细胞液 ：糖类、无机盐、色素、蛋白质、有机酸、生物碱等。 液泡 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑺液泡 [思考]柠檬、西瓜、苦瓜和辣椒中分别含有酸味、甜味、苦味和辣味的物质，这些物质存在于细胞的什么结构中？ ：主要分布在动物细胞中。由高尔基体扁平囊出芽生成。 ：单层膜构成的囊状结构，含有多种水解酶类。 ：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。 分布 结构 功能 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑻溶酶体 ——“消化车间” [思考]溶酶体酶是由白细胞自身产生，它的形成与哪些细胞器有关？ 核糖体 内质网 高尔基体 溶酶体酶（蛋白质） 线粒体 供应能量 分解细菌 溶酶体 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ⑻溶酶体 名称 膜结构 分布 主要功能 叶绿体 线粒体 内质网 核糖体 高尔基体 中心体 液泡 溶酶体 双层膜 双层膜 无膜 无膜 单层膜 单层膜 单层膜 单层膜 植物细胞 植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 主要在动物细胞 动物和低等植物细胞 光合作用的场所 有氧呼吸主要场所 蛋白质合成的场所 蛋白质加工、分类、包装；细胞壁的合成 参与细胞有丝分裂 各种细胞器的比较表 分解衰老死亡细胞器，杀死病毒病菌 调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺 （粗面）蛋白质合成、加工和（光面）脂质合成的场所 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 ①光学显微镜下能观察到的细胞器： ②只能在电子显微镜下才能观察到的细胞器： 液泡、叶绿体、线粒体 细胞结构： 、细胞壁、细胞核、染色体 内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体 细胞结构： 、细胞膜 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、液泡、核糖体 ⑴二者都有的结构有： 细胞膜，细胞核、细胞质基质、线粒体、内质网、高尔基体、核糖体 ⑵二者的区别在于： 细胞壁、叶绿体、液泡、中心体、溶酶体 线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体、中心体 ◇动物细胞的细胞器包括： ◇高等植物细胞的细胞器包括： ◇高等植物与动物细胞在结构上有何异同? 一、细胞器之间的分工 2、细胞器 成分：纤维素和果胶 功能：支持和保护 特点： 具有全透性 一、细胞器之间的分工 3、植物的细胞壁 一、细胞器之间的分工 4、细胞骨架 维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性。 一、细胞器之间的分工 4、细胞骨架 ⑴组成 ⑵作用 ：蛋白质纤维（微丝、微管）组成的网架结构 ：①维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器； ②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。 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1、实验原理 ①叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平椭球或球形。可在高倍显微镜下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。 ③观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。 常选用藓类小叶或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮观察叶绿体。 一、细胞器之间的分工 探究·实践 2、实验材料的选择 藓类叶片很薄，由单层叶肉细胞构成，且叶绿体体积较大，可直接在显微镜下观察。 菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。 一、细胞器之间的分工 探究·实践 [思考]实验材料为什么要选藓类的叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮？ 滴 清水 藓类的小叶 使细胞保持有水的状态，否则细胞失水过多就死亡了，会观察不到细胞质流动。 叶绿体 一、细胞器之间的分工 探究·实践 3、方法步骤 取 放 盖 看 细胞质处于流动的状态，每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。 显微镜视野中观察到叶绿体环流方向与实际相同。 [思考]在高倍显微镜下观察到的某细胞的细胞质，如图所示，实际上该细胞中标记的叶绿体的位置和细胞质环流的方向分别是？ 标记的叶绿体位于液泡的左下方（左右与上下都相反），细胞质环流的方向为逆时针（与实际方向一致）。 一、细胞器之间的分工 探究·实践 4、实验结果 讨论 1、叶绿体的形态和分布与叶绿体的功能有什么关系？ 叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用。例如，叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。弱光下，叶绿体以其椭球形的正面朝向光源，强光下，叶绿体以其椭球形侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免被灼伤。又如，叶片栅栏组织（接近上表皮）细胞中的叶绿体较海绵组织（接近下表皮）的细胞中的多，这使得叶片能接受更多的光照进行光合作用。 一、细胞器之间的分工 探究·实践 [思考]为保证细胞质流动实验成功，我们采取什么方法加快黑藻细胞的流动速度？ 进行光照，温度在25℃左右，或提高放黑藻的水温，调至30-37℃。 39 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、代谢所需的催化剂酶、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。 一、细胞器之间的分工 探究·实践 40 1、分泌蛋白 ：有些蛋白质在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白，如：消化酶、抗体和一部分激素。 二、细胞器之间的协调配合 [思考]细胞器之间是否存在某种协作呢？ 思考·讨论 同学们阅读教材P51—52页，小组合作完成以下问题： 2、研究材料 3、研究方法 豚鼠的胰腺腺泡细胞 同位素标记法 3H标记亮氨酸 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 二、细胞器之间的协调配合 思考·讨论 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。 亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。 [思考]为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？ 结果 时 间 位 置 3分钟后 17分钟后 117分钟 有核糖体的内质网 高尔基体 细胞膜内侧的小泡和释 放到细胞外的分泌物中 放射性出现的先后位置 内质网 核糖体 高尔基体 细胞膜内侧的囊泡 细胞外 二、细胞器之间的协调配合 思考·讨论 → → → → [思考]分泌蛋白是在哪里合成？ [思考]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。 核糖体 细胞外 线粒体供能 囊泡 分泌 肽链与核糖体转移到内质网 加工、分类、包装、发送 游离的核糖体将氨基酸形成肽链 加工折叠形成一定空间结构的蛋白质 进一步修饰加工 囊泡与细胞膜融合 [思考]分泌蛋白合成和分泌过程是否需要能量，能量由哪里提供？ 二、细胞器之间的协调配合 细胞膜 高尔基体 内质网 核糖体 囊泡 否。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；真核细胞中胞内蛋白的合成不需要内质网和高尔基体的加工。 流动性 高尔基体 二、细胞器之间的协调配合 [思考]分泌蛋白运输到细胞外的过程，体现了细胞膜的什么结构特点？ [思考]交通枢纽？ [思考]所有蛋白质形成过程都需要内质网和高尔基体的加工吗？ 与分泌蛋白质的合成和分泌有关的细胞器： 核糖体、 内质网、 高尔基体、 由此可见，细胞内各种细胞器在功能上既有明确的分工，又有紧密的联系。 细胞结构： 细胞核 、细胞膜 线粒体 二、细胞器之间的协调配合 1、概念：在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些 和 、 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 细胞器膜 细胞膜 核膜 同学们阅读教材P52的内容，完成以下问题 2、各生物膜的联系 ①组成上的联系：各种生物膜的组成成分相似，都由 (主要为 )、 及少量的 组成，但每种成分所占的比例 。 ②结构上的联系：直接或间接相连 脂质 磷脂 蛋白质 糖类 不同 核膜 内质网膜 细胞膜 高尔基体膜 高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。 直接联系 三、细胞的生物膜系统 间接联系 囊泡 间接联系 囊泡 直接联系 内质网膜与细胞膜、核膜的联系 核膜 内质网膜 细胞膜 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、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。 ②许多重要的化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。 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，这样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。 3、细胞的生物膜系统的作用 三、细胞的生物膜系统 [思考]原核生物和病毒有生物膜系统吗？ [思考]生物膜系统是细胞中各种膜结构的总称，还是生物体内各种膜结构的总称？ 原核细胞只有细胞膜，没有核膜及具膜细胞器,所以没有生物膜系统； 病毒无任何膜结构,所以也没有生物膜系统。 是细胞中各种膜结构的总称。比如胃黏膜、肠系膜、小肠黏膜就不属于生物膜系统。 三、细胞的生物膜系统 医学上采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能。其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料。 与社会的联系 血液透析膜 三、细胞的生物膜系统 50 思维导图 总结 双层膜 单层膜 无膜 细胞质 生物膜 生物膜系统 细胞膜、细胞器膜、核膜 细胞质基质：是细胞代谢的主要场所 细胞骨架：在真核细胞中维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性。 细胞器 用高倍镜观察叶绿 体和细胞质流动 叶绿体、线粒体 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 核糖体、中心体 (8种) (2种) (4种) (2种) 细胞膜分隔并决定物运-能转-信传 为多种酶提供大量的附着位点 分隔成各区室，保证生命高效有序 组成 功能 再见 $