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

人教版高中生物学 必修1 第3章　细胞的基本结构 第1节 细胞器之间的分工合作 每一个生物学问题的答案必须在细胞中寻找 ——美国细胞生物学家威尔逊 动物细胞亚显微结构 植物细胞显微结构 细胞膜 细胞质 细胞器 细胞质基质 (呈溶胶状) 细胞核 一、细胞的基本结构 细胞壁 细胞代谢的主要场所 1、细胞的结构 过渡：借助显微镜我们还可以观察到许多肉眼看不见的小生物。 显微镜的发明，吸引科学家深入探究一系列的问题，最终作出了理论的概括，形成了作为生物学重要基础的细胞学说。 2、显微结构与亚显微结构 一、细胞的基本结构 显微结构是指光学显微镜下看到的结构 亚显微结构是指电子显微镜下看到的结构 光学显微镜下的叶肉细胞 电子显微镜下的叶绿体 思考：细胞器这么小，科学家是用什么方法将它们分离进行研究的呢？ 一、细胞的基本结构 3、分离细胞器的方法 差速离心法 将 破坏后，利用离心机采取 将各种细胞器分离开。 细胞膜 逐渐提高离心速率 越早沉淀物的颗粒越大，如细胞核>线粒体>内质网>核糖体 思考：1.根据试管中的颗粒分布情况，比较颗粒的大小？ 2.说说内质网在试管中的分布情况？ 上清液（1）、上清液（2） 沉淀（3） 二、细胞器之间的分工合作 【任务一】阅读课本P48-49图3-6的动、植物细胞亚显微结构模型图，完成下表 细胞器 分布 结构特点 主要功能 线粒体 叶绿体 内质网 高尔基体 溶酶体 液泡 核糖体 中心体 植物细胞和动物细胞亚显微结构模式图 细胞壁：位于植物细胞细胞膜的外面，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持和保护作用。具有全透性。 核仁 核膜 种类 成分 植物 纤维素+果胶 细菌 真菌 几丁质(壳多糖) 肽聚糖 二、细胞器之间的分工合作 外膜 内膜 线粒体基质 DNA/RNA 嵴 增大膜面积，为酶提供附着位点 1.线粒体 核糖体 细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的动力车间，为细胞提供能量 ①分布： ②结构： ③功能： 主要真核细胞 双层膜（内膜向内折叠形成嵴） 基质：含有少量的DNA和RNA、核糖体、有氧呼吸有关的酶 二、细胞器之间的分工合作 2.叶绿体 基粒 外膜 内膜 核糖体 DNA/RNA 叶绿体基质 主要绿色植物的叶肉细胞 ①分布： ②结构： ③功能： 双层膜：外膜、内膜 基粒：由类囊体堆叠而成的，分布酶和光合色素（增大膜面积） 基质：内含核糖体、含有少量的DNA和RNA 光合作用的主要场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 类囊体 基粒 堆叠 1.叶绿体和线粒体都称为半自主性细胞器的原因？ 1.叶绿体和线粒体都含有DNA、RNA能进行遗传物质的复制 2.叶绿体和线粒体都含有核糖体，能进行蛋白质的合成 3.叶绿体和线粒体都能进行增殖，但过程受到细胞核的调控 2.线粒体和叶绿体共同点？ ①都有双层膜结构 ②都含有少量的DNA、RNA ③都有增大膜面积的结构 ④都与能量转换有关 ⑤都是半自主性细胞器 是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输的通道 真核细胞 由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个内腔相通的膜性管道系统 (其上有核糖体附着，主要合成分泌蛋白) (无核糖体附着，主要合成脂质) 粗面内质网 光面内质网 ①分布： ②结构： ③功能： 3.内质网 二、细胞器之间的分工合作 内连核膜、外连细胞膜 膜面积最大的细胞器 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，被称为“交通枢纽” 真核细胞 由单层膜构成的扁平囊状和大小不等的囊泡组成，内腔不相通 植物细胞中的高尔基体还与细胞壁的形成有关 ①分布： ②结构： ③功能： 4.高尔基体 二、细胞器之间的分工合作 水解酶 5.溶酶体 是细胞的消化车间，内含多种水解酶 能分解衰老、损伤的细胞器(自噬作用)，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌(吞噬作用) 主要动物细胞 ①分布： ②结构： ③功能： 单层膜包裹的小泡，起源于高尔基体 二、细胞器之间的分工合作 二、细胞器之间的分工合作 6.液泡 内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（花青素）和蛋白质等 主要（成熟）植物细胞 单层膜结构 ①分布： ②结构： 可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺 ③功能： 与花、果实的颜色有关 二、细胞器之间的分工合作 合成蛋白质的场所 ①分布： 有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中 无膜结构（由蛋白质和rRNA组成） 原核细胞和真核细胞 蛋白质 RNA ②结构： ③功能： 7.核糖体 二、细胞器之间的分工合作 与动物细胞有丝分裂有关 ①分布： ②结构： ③功能： 动物细胞和低等植物细胞(如藻类植物) 无膜结构，由两个相互垂直的中心粒及周围的物质组成， 主要成分是蛋白质 8.中心体 中心粒 结构 名称 膜层数 分布 功能 双层膜 双层膜 单层膜 单层膜 单层膜 单层膜 无膜结构 无膜结构 主要在植物细胞 主要在绿色植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 主要分布在动物细胞 真、原核细胞 动物和低等植物细胞 光合作用的主要场所，“养料制造工厂”和“能量转换站” 有氧呼吸的主要场所，“动力车间” “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菌和细菌 粗面内质网：蛋白质合成、加工的”车间“ 光面内质网：运输蛋白质、合成脂质 与细胞的有丝分裂有关 调节细胞内部环境，保持细胞的坚挺 ”生产蛋白质的机器“ 线粒体 叶绿体 内质网 高尔基体 溶酶体 液泡 核糖体 中心体 对蛋白质进行加工、分类和包装； 动：与细胞分泌物形成有关。植：与植物细胞壁的形成有关 （代谢旺盛的部位多） 思考：细胞中的各种细胞器是随意漂浮在细胞质中的吗？ 细胞骨架是由 组成的网架结构，维持着细胞的 ，锚定并支撑着许多的细胞器，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密切相关 蛋白质纤维 形态 二、细胞器之间的分工合作 （1）心肌细胞中的线粒体数量明显多于其他细胞？这又说明什么呢？ （2）原核细胞（如蓝细菌）没有线粒体，可以进行有氧呼吸吗？ （3）动物细胞都有线粒体吗？ 代谢旺盛的细胞中含有线粒体数量多 有些原核细胞可进行有氧呼吸，是因为它们有与有氧呼吸相关的酶 思考与讨论 不一定，如哺乳动物的成熟红细胞 （4）植物细胞都含叶绿体吗？ （5）叶绿体只存在于绿色植物细胞中吗？ （6）原核生物没有叶绿体，能进行光合作用吗？ 不一定，如根尖细胞、表皮细胞无叶绿体 眼虫、衣藻也有叶绿体 蓝细菌没有叶绿体，但有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用 动物和低等植物特有： 高等植物细胞区别于动物细胞的结构： 真核原核细胞共有： (1)按分布 核糖体 中心体 (2)按成分 含DNA的结构： 含RNA的结构： 含色素的细胞器： 线粒体、叶绿体、细胞核 细胞壁、叶绿体、液泡 叶绿体、液泡 总结：细胞器的比较与分类 (3)功能 细胞内与能量转换有关的结构： 能形成“囊泡”的细胞结构： 内质网、高尔基体、细胞膜 线粒体、叶绿体、细胞质基质 线粒体、叶绿体、细胞核 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 核膜 核仁 细胞壁 高尔基体 细胞核 线粒体 内质网 液泡 核糖体 细胞膜 叶绿体 练一练 3.说出下列各细胞结构名称，并判断植物细胞还是动物细胞，说出你的判断依据 1.实验原理 【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 (1)叶绿体一般呈 、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的___________。 (2)活细胞中的细胞质处于不断 的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的 作为标志。 绿色 形态和分布 流动 叶绿体的运动 藓类叶(或菠菜叶、番薯叶等)，新鲜的黑藻 2.实验材料 藓类、黑藻：叶片薄，大多仅有一层叶肉细胞，叶绿体大而清晰，便于观察。 3.实验过程 【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 一、制作藓类叶片的临时装片并观察叶绿体的形态和分布 叶肉 盖玻片 高倍镜 3.实验过程 【探究·实践】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 二、制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动 清水 幼嫩 黑藻的培养：　 光照、室温条件下培养 观察到叶绿体围绕液泡进行环流运动 （1）为了便于观察细胞质的流动现象 ,我们可以采取什么方法加快细胞质的流动速度？ 思考与讨论 为细胞内物质运输和结构移动创造条件，保障生命活动的正常进行。 （3）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。请据此分析叶绿体的形态和分布有什么意义？ ①给予适宜光照 ②适当提高温度 ③切伤部分叶片 （2）细胞质流动的意义： 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 练一练 1.(2025·河北石家庄高一期中)如图为某同学用高倍显微镜观察黑藻叶肉细胞细胞质流动时绘制的细胞模式图。下列相关说法正确的是（ ） A．该细胞的细胞质实际流动方向为顺时针 B．温度对细胞质流动速度的影响不明显 C．制作该临时装片前应对黑藻叶片进行染色 D．细胞质流动为胞内物质运输创造了条件 显微镜下，细胞质流动方向与实际相同。 温度会影响细胞质的流动速度 黑藻叶片中含有叶绿体，不需要染色 D 三、细胞器之间的协调配合 【任务二】阅读课本P51思考与讨论分泌蛋白的合成和运输，回答下列问题 (1)什么是分泌蛋白？ (2)研究分泌蛋白采用了什么方法？ (3)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？尝试描述分泌蛋白的合成和运输的过程。 (4)分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 三、细胞器之间的协调配合 如消化酶、抗体和蛋白质类激素 胞内蛋白：是在细胞内合成，在细胞内起作用。如血红蛋白、呼吸酶等 1.分泌蛋白与胞内蛋白 分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质 2.分泌蛋白研究方法： 同位素标记法 放射性同位素（具有放射性） 稳定同位素（不具有放射性） 3H、14C、35S、32P 18O、15N 同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子(16O与18O，12C与14C) ②同位素类型： ①同位素： → → → 。 3.分泌蛋白的研究过程： 三、细胞器之间的协调配合 科学家在豚鼠胰腺腺泡细胞培养液中加入3H标记的亮氨酸。利用放射性自显影技术研究豚鼠胰蛋白酶合成、运输和分泌的过程。 （1）观察放射性出现的先后位置，用箭头表示分泌蛋白合成和运输的路径 （2）分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？ 内质网 核糖体 高尔基体 细胞膜 线粒体供能 为什么用³H 标记亮氨酸 亮氨酸是合成蛋白质的原料，可参与分泌蛋白的合成 分泌蛋白合成和运输依次经过的细胞结构？ 能量由哪里提供？ 4.分泌蛋白的合成过程： 三、细胞器之间的协调配合 游离核糖体 氨基酸 多肽链 粗面内质网 空间结构的蛋白质 内质网 高尔基体 分泌蛋白是在哪里合成的? 核糖体 核糖体、内质网、 高尔基体、细胞膜 线粒体 在分泌蛋白的合成与分泌过程中： （1）参与分泌蛋白合成和运输的细胞器： （2）依次经过的与囊泡有关的细胞结构： （3）交通枢纽是谁？ （4）是不是所有的蛋白质都需要内质网和高尔基体的加工？ （5）分泌蛋白合成与分泌过程中的跨膜层数？ 该过程，体现了膜的特点？ 细胞外 囊泡 囊泡 三、细胞器之间的协调配合 思考与讨论 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 交通枢纽 内质网、高尔基体、细胞膜 高尔基体 不是，原核生物无内质网和高尔基体 0层膜 细胞膜的流动性 三、细胞器之间的协调配合 4.分泌蛋白合成过程中膜面积的变化 分泌蛋白分泌过程中内质网、高尔基体、细胞膜的面积会发生什么样的变化？ 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 先增后减基本不变 增加 内质网 细胞膜 高尔基体 膜面积 时间 甲 乙 丙 练一练 下图中a、b、c、d为细胞器，3H－亮氨酸参与图示过程合成3H－X。下列叙述错误的是（ ） A.分离细胞中的细胞器常用差速离心法 B.图示过程开始时与结束时相比，膜面积会发生变化的细胞器是a、b、d C.图中含有DNA的结构是c D.蓝细菌细胞中也具有的细胞器是a a是核糖体，无膜结构 B 1.生物膜系统的概念 四、细胞的生物膜系统 由细胞器膜、细胞膜、核膜等膜结构，共同构成了细胞的生物膜系统 思考：1.原核细胞和病毒有生物膜吗？有生物膜系统吗？ 2.类囊体薄膜、囊泡膜是生物膜吗？小肠粘膜、胃粘膜呢？ 3.所有真核生物都有生物膜系统吗？ 原核细胞有生物膜，无生物膜系统，病毒无膜结构 生物膜特指细胞中的膜结构，眼角膜、黏膜、肠系膜等属于组织 是 不是 不是，如哺乳动物成熟红细胞 2.结构与成分上的联系 四、细胞的生物膜系统 都是流动镶嵌模型 成分相似： 结构相似： 主要含脂质和蛋白质 各种生物膜的 和 很相似，在 上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。 组成成分 结构 结构和功能 高尔基体膜 内质网膜 核膜 细胞膜 直接联系 间接联系 囊泡 直接联系 间接联系 囊泡 直接联系：内质网外连细胞膜、内连核膜 间接联系：内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以相互转化 3.生物膜系统的功能 四、细胞的生物膜系统 广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点 将各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行 使细胞内部环境的相对稳定 物质运输、能量转换、信息传递 生物膜系统 核 膜 细胞膜 细胞器膜 与社会的联系 人工合成的膜材料已用于疾病的治疗。例如，当肾功能发生障碍时，由于代谢废物不能排出，病人会出现水肿、尿毒症。目前常用的治疗方法，是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。当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜就能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内。 血液透析膜 【思考】血液透析膜模拟生物膜的什么功能？体现了膜的什么特性？ 控制物质进出细胞 选择透过性 练一练 1.判断下列对错 （1）细胞壁、细胞膜、细胞核属于细胞器。（　　） （2）叶肉细胞与根尖细胞中叶绿体的数量相同。（　　） （3）低等植物细胞中含有中心体。（　　） （4）花、果实呈现的颜色常与液泡中的色素有关。（　　） （5）溶酶体合成的多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器。（　　） 2.下列关于植物细胞细胞器的说法，正确的是（  ） A．线粒体和叶绿体都具有单层膜 B．玉米叶片细胞中含有中心体 C．核糖体是“生产蛋白质的机器” D．液泡是植物细胞特有的细胞器 × √ × √ × C 中心体分布在动物和低等植物细胞中 玉米属于高等植物 其他生物如酵母菌也含有液泡 练一练 3.下列物质中，不在核糖体上合成的是（  ） A. 淀粉酶  B. 核糖核酸  C. 胰岛素  D. 载体蛋白 4.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. 内质网、核糖体、高尔基体、线粒体 D. 内质网、核糖体、高尔基体、中心体 B C 练一练 5.如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①②③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法错误的是( ) A.胃蛋白酶、血红蛋白都属于分泌蛋白 B.①②③分别是内质网、高尔基体和线粒体 C.a可以表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程 D.该过程可以说明细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系 血红蛋白是胞内蛋白 A 练一练 6.如图是动植物细胞亚显微结构模式图，请回答： (1)比较动植物细胞亚显微结构，高等植物细胞内不含有[ 　]______(细胞器)。 (2)若B是蓝细菌，其细胞质中的细胞器只有[　]______。 (3)若A是人的大腿肌细胞，其含DNA的细胞器是[　]_______。 ① 中心体 ③ 核糖体 ⑥ 线粒体 练一练 (4)A、B细胞都有的、具有单层膜的细胞器是[　]________、[　]_________。 ② (5)若B是紫色洋葱鳞片叶细胞的一部分，则色素主要存在于[　]____________。如果其是植物的根毛细胞，则图中不应有的结构是[　]____________。 (6)若A是昆虫的飞行肌细胞，则该细胞中的细胞器[　]____________较多，因为该细胞的生命活动需要的____________多。 ⑨ 液泡 ⑩ 叶绿体 ⑥ 线粒体 能量 ⑦ 内质网 高尔基体 课堂小结 细胞器 细胞质基质 分泌蛋白的合成和运输 观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动 细胞质 生物膜系统 分工合作 结构功能联系 叶绿体 线粒体 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 核糖体 中心体 核膜和细胞膜等 共同 组成 分类 实验 单层膜 双层膜 无膜 细胞器膜 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 × √ 练习与应用 A 43 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 练习与应用 C B 44 5.找出下图中的错误，并在图中改正。 练习与应用 无叶绿体 内质网 高尔基体 核仁 中心粒 叶绿体 线粒体 动物细胞 高等植物细胞 无中心体 45 二、拓展应用 1.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。 练习与应用 ①膜的成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用 ②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 ③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 46 Lavf59.27.100 $