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

3.2 细胞器间的分工合作 第3章 细胞的基本结构 整节课以“胰岛素细胞工厂调研”为真实情境，通过“认识→拆解→破解→利用”四步逻辑链，将细胞器分工、分泌蛋白合成运输、生物膜系统等核心知识融入连贯的任务中。 1 胰岛素是一种蛋白质，糖尿病患者需要注射胰岛素而不能口服。这说明胰岛素在细胞内合成后必须分泌到细胞外发挥作用。那么，胰岛B细胞是如何生产并分泌胰岛素的？细胞内有哪些“车间”和“物流系统”参与？ 今天我们将作为“细胞工程师”，走进细胞工厂，完成一份《胰岛素细胞工厂生产线调研报告》。 基能过关——问题化 一、判一判(判断正误并找到课本原话) 1．差速离心法主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。(必修1 P47“科学方法”) (　　) 2．细胞壁位于植物细胞细胞膜的外面，可以控制物质进出细胞。(必修1 P48图3－6) (　　) 3．植物细胞都含有叶绿体，动物细胞都含有线粒体。(必修1 P48图3－6) (　　) √　 ×　 ×　 返回导航 3 4．高尔基体是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。(必修1 P48图3－6) (　　) 5．液泡中含有糖类、无机盐和色素，但不含蛋白质。(必修1 P48图3－6) (　　) 6．溶酶体合成的多种水解酶可以分解自身衰老、损伤的细胞器。(必修1 P49图3－6) (　　) 7．中心体和核糖体不含有脂质，都只存在于真核细胞中。(必修1 P48图3－6) (　　) ×　 ×　 ×　 ×　 返回导航 4 8．细胞骨架与细胞运动、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。(必修1 P50正文) (　　) 9．消化酶、抗体、血浆蛋白和性激素等分泌蛋白经过囊泡运输到细胞外。(必修1 P51“思考·讨论”) (　　) 10．肽链在高尔基体被加工成有一定空间结构的蛋白质。(必修1 P52正文) (　　) 11．囊泡在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着“货物”，其中起重要交通枢纽作用的是内质网。(必修1 P52正文) (　　) √ × × ×　 返回导航 5 12．生物膜系统指生物体内的所有膜结构。(必修1 P52正文) (　　) 13．生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新。(必修1 P52图3－8) (　　) 14．观察细胞中的叶绿体的形态使用低倍物镜，观察叶绿体的结构使用高倍物镜。(必修1 P50“探究·实践”) (　　) 15．叶绿体呈绿色，可作为观察细胞质流动的参照物。(必修1 P50“探究·实践”) (　　) ×　 √　 ×　 √ 返回导航 6 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 要设计一条胰岛素生产线，先要了解细胞工厂中有哪些“部门”。 小组合作完成“细胞器分工表”： 如果把细胞比作生产胰岛素的工厂，哪些结构相当于不同的“车间”或“部门”？ 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 —— 逐步提高离心速率分离不同大小颗粒 ！ 分离细胞器的方法 差速离心法 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 细胞器 结构特点 主要功能 类比工厂部门 核糖体 无膜，由RNA和蛋白质组成 合成蛋白质 合成车间 内质网 单层膜，有广阔膜面积 蛋白质初步加工、脂质合成 初加工车间 高尔基体 单层膜，扁平囊泡结构 蛋白质进一步加工、分类、包装 包装车间 线粒体 双层膜，有嵴 有氧呼吸，提供能量 动力车间 溶酶体 单层膜，含水解酶 分解衰老细胞器、病原体 回收车间 嵴 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 分布： 分布于动植物细胞 结构: 双层膜 线粒体基质 内膜： 外膜： 光滑 向内凹陷成“嵴”，增大膜面积 含有有氧呼吸第二阶段的酶，少量DNA、RNA，核糖体 1.线粒体 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 2.叶绿体 分布： 主要是绿色植物进行光合作用的细胞（眼虫、衣藻等也有叶绿体） 结构: 双层膜 叶绿体基质 内膜、外膜均光滑 基粒 ②类囊体膜上有光合色素和酶（光反应） ①类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，增大了光合作用面积，基粒间充满基质。 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 3.内质网 粗面内质网(附着有核糖体) 功能: 类型: 主要与分泌蛋白的的运输、加工有关 主要与脂质(性激素)、糖类合成有关 滑面内质网(未附着核糖体) 扁平囊状 分支管状 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 4.高尔基体 分布： 普遍分布于动植物细胞 结构: 单层膜 由一些扁平的囊和小泡构成 功能: 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”(交通枢纽) 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 5.核糖体 分布： 广泛分布于真核细胞，原核细胞 结构: 无膜结构 由RNA和蛋白质构成，包括两个亚基 大亚基 小亚基 蛋白质 RNA 功能: 蛋白质的合成场所（氨基酸发生脱水缩合形成肽链） 类型: 游离在细胞质中 附着在内质网、核膜上 附着核糖体可脱离内质网成为游离核糖体 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 6.溶酶体 分布： 普遍分布于动物细胞 结构: 单层膜 起源于高尔基体，内含有多种酸性水解酶。 这些酶在核糖体上合成，溶酶体只是储存场所。 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 7.中心体 分布： 动物与低等植物细胞中 结构: 无膜(主要成分是蛋白质) 由两个互相垂直的中心粒及其周围物质构成。 功能: 与细胞有丝分裂有关。 有丝分裂过程中，中心体在间期复制，前期发出星射线，形成纺锤体。 任务一：走进细胞工厂——细胞器之间的分工 8.液泡 分布： 主要分布于成熟植物细胞（酵母菌也存在液泡）。 结构: 单层膜 内有细胞液，含糖类、无机盐、有机酸、各种酸性水解酶、色素和蛋白质等 细胞器分类归纳： 1、分布 动植物共有的： 线粒体、核糖体、内质网、高尔基体 植物特有的： 液泡、叶绿体 动物、低等植物共有的： 中心体 （1）双层膜的细胞器： （2）单层膜的细胞器： （3）无膜的细胞器： 线粒体、叶绿体 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 核糖体、中心体 （4）含少量DNA的细胞器： （5）含RNA的细胞器： （6）半自主的细胞器： （7）含色素的细胞器： （8）含磷脂的细胞器： （9）与能量转换有关的细胞器： （10）能合成糖类的细胞器： 线粒体、叶绿体 线粒体、叶绿体、核糖体 线粒体、叶绿体 液泡、叶绿体 线粒体、叶绿体 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 内质网、高尔基体、叶绿体。 二、细胞骨架 真核细胞质中的蛋白质纤维组成网架体系。 它维持细胞的形态，锚定并支撑许多细胞器，与细胞的运动、分裂、分化以及物质的运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。 实验：用高倍速显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.目的要求：使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 2.材料用具：新鲜的藓类叶（或菠菜叶、黑藻叶）显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、消毒牙签等 3.方法步骤： （1）制作藓类叶片临时装片 （2）观察叶绿体：制作好的叶片临时装片先放在低倍显微镜 下观察，找到叶片细胞后，换用高倍显微镜，仔细观察叶片细胞内叶绿体的形态和分布情况。 （3）先用低倍镜找到叶肉细胞，然后换用高倍镜观察。注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，仔细看看每个细胞中细胞质流动的方向是否一致致。 课本P47 2.实验材料的选取分析 实验 观察叶绿体 观察线粒体  选材 原因 实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体 藓类、 黑藻叶片 菠菜稍带些叶肉的下表皮 叶片很薄而小，仅有一两层叶肉细胞，叶绿体清楚，可以取整个小叶直接制片 人口腔上皮细胞 ①没有颜色，便于观察 ②易取材 黑藻 ①下表皮相连的海绵组织疏松，易撕取； ②细胞叶绿体大，数量少，便于观察。 叶绿体 （在光学显微镜下可以观察到） 椭球形或球形、绿色 思考 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。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。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，这使得叶片的叶绿体能够接受更多的光照进行光合作用。 思考 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要原料、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。 任务二：追踪生产线——分泌蛋白的合成与运输 我们已经认识了各个“部门”，现在要找到胰岛素的生产线。胰岛素在细胞内合成后分泌到细胞外，属于分泌蛋白。 1.什么是分泌蛋白？你能举出哪些例子？ 分泌蛋白：在细胞内合成后分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体、胰岛素、部分激素等。 2.分泌蛋白在哪个细胞器上合成？合成后经过了哪些结构？如何证明？ 科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3min后，被标记的亮氨酸出现在附着有核糖体的内质网中， 17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在细胞膜内侧的运输蛋白质的囊泡及细胞外的分泌物中。 (黑点代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白) 任务二：追踪生产线——分泌蛋白的合成与运输 任务二：追踪生产线——分泌蛋白的合成与运输 内质网 高尔基体 细胞膜 核糖体 囊泡 囊泡 1.用箭头表示胰岛素合成和运输的路径 2.为什么用³H标记亮氨酸？ 3.这个实验体现了什么科学方法？ 亮氨酸是合成蛋白质的原料，可参与胰岛素合成，从而追踪蛋白质去向。 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，14C与12C。同化学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。14C、32P、3H、35S等具有放射性；15N、18O等不具有放射性。 讨论 （1）分泌蛋白是在哪里合成的？ 内质网上的核糖体中合成的 （2）分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构？尝试描述分泌蛋白合成和运输的过程。 分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等结构。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。 （3）分泌蛋白和成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 需要能量，如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要能量。囊泡与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外去的过程也需要能量。这些能量主要由线粒体通过有氧呼吸提供的。 缠绕折叠 加糖基因 氨基酸 核糖体 合成 脱水缩合 多肽 内质网 加工 运输 较成熟的 蛋白质 加工 运输 囊 泡 细胞膜 成熟的蛋白质 分泌蛋白 囊 泡 高尔基体 分泌 线粒体（提供能量） 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 任务三：还原生产线——膜泡运输与能量供应 31 任务三：还原生产线——膜泡运输与能量供应 在分泌蛋白加工、运输过程中，内质网膜面积减少，高尔基体膜面积先增加后减少，细胞膜膜面积增加。 ___________ ___________ _________ ①_________ ③___________ ②_________ 时间 0 前 后 时间 0 膜面积 ② ③ ① ① ② ③ 内质网膜 高尔基体膜 细胞膜 内质网膜 细胞膜 高尔基体膜 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 任务三：还原生产线——膜泡运输与能量供应 33 思考：如果细胞内囊泡运输受阻，会对细胞产生什么影响？ 蛋白质不能正常运输和分泌，膜成分无法及时更新，细胞功能紊乱，如胰岛素分泌不足等。 联系实际 人工合成胰岛素：我国科学家在世界上首次人工合成结晶牛胰岛素。 脂质体药物载体：利用生物膜的流动性，将药物包裹在脂质体中，实现靶向运输。 任务三：还原生产线——膜泡运输与能量供应 任务四：构建生物膜系统——从局部到整体 我们发现，内质网、高尔基体、囊泡、细胞膜等膜结构在胰岛素生产过程中不断转化、配合。这些膜结构之间有怎样的整体联系？ 1.化学成分： 2.结构： 内质网 核膜 细胞膜 高尔基体 直接 直接 间接 间接 （囊泡） 线粒体 生物膜在结构和功能上都有密切联系 相似性：都主要由蛋白质和脂质构成，还 有少量糖类 差异性：蛋白质种类和数量不同 3.功能： 分工明确、相互配合 任务四：构建生物膜系统——从局部到整体 2.功能： 将细胞分隔成许多小区室，使各种化学反应能同时进行而不互相干扰。 增大膜的面积，供酶、核糖体等附着在上面。使各种化学反应有序进行。 任务四：构建生物膜系统——从局部到整体 1.概念 : 细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成细胞膜系统 使细胞具有一个相对稳定的内部环境。在物质的运输与交换及信息传递中起决定性作用。 随堂小练 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。 ( ) (3)叶绿体是植物细胞都具有的结构，高尔基体只分布在动物细胞中。( ) (4)破坏植物细胞的高尔基体，可能形成双核细胞。 （ ） (5)睾丸大量合成分泌雄性激素与细胞中发达的核糖体、内质网和高尔基体有关。 （ ） ✓ ✘ ✘ 固醇类激素，在内质网合成，通过高尔基体分泌 ✓ ✘ 38 2.下列细胞器不具膜结构的是( ) A.线粒体 B.叶绿体 C.液泡 D.中心体 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 A C 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 B 39 5.找出下图中的错误，并在图中改正。 上图是动物细胞的亚显微结构图。细胞右下方的叶绿体应该去掉；图中的内质网与高尔基体标反了，应该对调；图中标注的染色质应改为核仁。 下图为成熟植物细胞的亚显微结构图。图中标注的核糖体是中心粒，高等植物细胞中不含中心粒，应该去掉；图中标注的核仁应改为叶绿体；标注的叶绿体应该改为线粒体。 40 聚焦真题分类练 题组一　真题重组判断类 1．(湖南卷)细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 (　　) 2．(重庆卷)高尔基体、线粒体、核糖体、细胞核中对真核细胞合成多肽链，作用最小的是细胞核 (　　) 3．(海南卷)哺乳动物红细胞的质膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象 (　　) 4．(江苏卷)观察细胞质流动时，黑藻叶肉细胞呈正方形，叶绿体围绕细胞核运动 (　　) √　 ×　 ×　 ×　 返回导航 41 5．(河北卷)细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流 (　　) 6．(河北卷)附着在内质网上的和游离在细胞质基质中的核糖体具有不同的分子组成 (　　) 7．(河北卷)酵母菌和白细胞都有细胞骨架 (　　) 8．(重庆卷)某胶原蛋白是一种含18种氨基酸的细胞外蛋白。该蛋白在内质网内完成加工 (　　) √　 ×　 √　 × 返回导航 42 题组二　真题专项溯源类 1．(2024·重庆卷)苹果变甜主要是因为多糖水解为可溶性糖，细胞中可溶性糖储存的主要场所是 (　　) A．叶绿体 B．液泡 C.内质网 D．溶酶体 高考VS教材 B项对应必修1P48 答案：B 返回导航 43 2．(2024·全国甲卷)细胞是生物体结构和功能的基本单位。下列叙述正确的是 (　　) A.病毒通常是由蛋白质外壳和核酸构成的单细胞生物 B.原核生物因为没有线粒体所以都不能进行有氧呼吸 C.哺乳动物同一个体中细胞的染色体数目有可能不同 D.小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由叶绿体产生 高考VS教材 D项对应必修1P48～49 答案：C 返回导航 44 3．(2024·河北卷)细胞内不具备运输功能的物质或结构是 (　　) A.结合水 B．囊泡 C.细胞骨架 D．tRNA 高考VS教材 B项对应必修1P48 答案：A 解析：结合水是细胞结构的重要成分，不具备运输功能，A正确；囊泡可运输分泌蛋白等，B错误；细胞骨架与细胞运动、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，C错误；tRNA可运输氨基酸，D错误。 返回导航 45 4．(2024·北京卷)关于大肠杆菌和水绵的共同点，表述正确的是 (　　) A.都是真核生物　　　 B.能量代谢都发生在细胞器中 C.都能进行光合作用 D.都具有核糖体 高考VS教材 B项对应必修1P48 答案：D 返回导航 46 5．(2024·吉林卷)钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2+感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构，每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是 (　　) A.钙调蛋白的合成场所是核糖体 B.Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位 C.钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关 D.钙调蛋白结合Ca2+后，空间结构可能发生变化 答案：B 返回导航 47 6．(2024·江西卷)溶酶体膜稳定性下降，可导致溶酶体中酶类物质外溢，引起机体异常，如类风湿性关节炎等。下列有关溶酶体的说法，错误的是 (　　) A.溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构 B.溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成 C.从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶 D.从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低 高考VS教材 AC项对应必修1P49 答案：A 返回导航 48 7．(2024·浙江1月卷)浆细胞合成抗体分子时，先合成的一段肽链(信号肽)与细胞质中的信号识别颗粒(SRP)结合，肽链合成暂时停止。待SRP与内质网上SRP受体结合后，核糖体附着到内质网膜上，将已合成的多肽链经由SRP受体内的通道送入内质网腔，继续翻译直至完成整个多肽链的合成并分泌到细胞外。下列叙述正确的是 (　　) A.SRP与信号肽的识别与结合具有特异性 B.SRP受体缺陷的细胞无法合成多肽链 C.核糖体和内质网之间通过囊泡转移多肽链 D.生长激素和性激素均通过此途径合成并分泌 答案：A 返回导航 49 $