资源简介

1
第2节 细胞器之间的分工合作
第三章 细胞的基本结构
2
问题探讨：
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。
1.如果缺少其中的某个部门，C919飞
机还能制造成功吗？
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，细胞内分布着诸多的“部门”，它们既有分工又有合作，相互配合共同完成生命活动。
细胞质基质
是活细胞进行新陈代谢的主要场所
细胞器
呈溶胶状，由水、无机离子、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸等,还有很多种酶组成
成分
功能
线粒体
叶绿体
内质网
核糖体
高尔基体
中心体
液泡
溶酶体
细胞质
细胞
细胞膜
细胞核
细胞膜
细胞质
细胞核
一、细胞器之间的分工
细胞器的研究方法: 差速离心法
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
线粒体
溶酶体
内质网 高尔基体
更高速离心
更小颗粒
核糖体
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
将细胞膜破坏
将匀浆放入离心管
原理：差速离心法主要是采用逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
一、细胞器之间的分工
细胞器这么小，科学家是如何将它们分离并进行研究的呢？
上清液
沉淀
5
线
粒
体
高
尔
基
体
核
糖
体
内
质
网
动植物细胞共有的细胞器
叶
绿
体
液
泡
主要存在于植物细胞
溶
酶
体
中
心
体
主要存在于动物细胞
1.下列图中的细胞器分别是什么，有什么功能？
2.动植物细胞共有的细胞器有哪些？以及动植物细胞所特有的细胞器有哪些？
一、细胞器之间的分工
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，对细胞起支持与保护作用。
细胞壁是全透性，动物细胞无细胞壁；植物、细菌和真菌有细胞壁 。
细胞壁
细胞质
核仁
细胞核
核膜
一、细胞器之间的分工
细胞膜
植物细胞壁——纤维素和果胶
细菌细胞壁——肽聚糖
真菌细胞壁——几丁质/壳多糖
细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的动力车间
细胞生命活动所需的能量约95%来自线粒体
有许多种与有氧呼吸有关的酶
含有少量的DNA和RNA
存在于动植物细胞中,
特例：哺乳动物成熟红细胞无。
半自主复制增殖
一、细胞器之间的分工
1、线粒体
分布
功能
结构
基质
具有两层生物膜，内膜向内凹陷形成嵴，增大膜的表面积
1、线粒体
内膜
外膜
嵴
DNA
基质
核糖体
线粒体形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
线粒体可以运动，且新陈代谢越旺盛的细胞部位线粒体数量多，如运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻炼的人多。在体外培养细胞时，新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多。
健那绿染液染色后，光学显微镜下观察到的蓝绿色的线粒体。
一、细胞器之间的分工
1.原核生物没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？
2.哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？
能，其场所在细胞质基质和细胞膜上。(细胞基质和细胞膜上有有氧呼吸的酶。)
因为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。
3.不同代谢状态的细胞中含有线粒体数量一样多吗？
衣藻细胞
平滑肌细胞
肾皮质细胞
肝细胞
心肌细胞
1个
260个
400个
950个
12500个
一、细胞器之间的分工
绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器,植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”
存在于植物细胞中
叶绿体内部含几个至几十个基粒，每个基粒由一个个类囊体堆叠而成
类囊体薄膜增大了膜的表面积
具有两层生物膜
有许多种与光合作用有关的酶
含有少量的DNA和RNA
半自主复制增殖
光学显微镜下呈球形、椭球形
一、细胞器之间的分工
2、叶绿体
分布
功能
结构
基质
类囊体薄膜上有进行光合作用的色素，这些色素可以吸收、传递、转化光能。由两个以上类囊体构成基粒。
由于含有叶绿素使得叶绿体显现绿色。
叶绿体主要存在于植物叶肉细胞和幼茎皮层细胞中。能随着光源及光照强度而运动。
内膜
外膜
类囊体
DNA
基质
核糖体
基粒
一、细胞器之间的分工
2、叶绿体
有些原核生物含有光合色素和光合作用的酶，也可以进行光合作用。
如：蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素及相关酶。
一、细胞器之间的分工
2、所有的植物细胞都有叶绿体吗？叶绿体存在于哪些细胞中？
不是：如植物根尖细胞无叶绿体
存在于：植物叶肉细胞、绿色的幼茎皮层细胞
蓝细菌的细胞结构模式图
光合膜
1、原核生物没有叶绿体，能进行光合作用吗？为什么？
线粒体
叶绿体
分布
形态
结
　　　　构
双层膜
外膜
内膜
基　粒
基　质
功能
光合作用的主要场所
有氧呼吸的主要场所
都含有少量的DNA、RNA和核糖体（都能半自主复制增殖）
含与暗反应有关的酶
含与有氧呼吸有关酶
圆柱形，至少有两个类囊体组成，含色素和光反应的酶
是一层光滑的膜
向内折叠形成嵴
与周围的细胞质基质分开
扁平的椭球形或球形
粒状、棒状
植物的叶肉细胞、嫩茎细胞
有氧呼吸的真核生物
突出的小颗粒
分布在内膜上
一、细胞器之间的分工
一、细胞器之间的分工
3、内质网
分布
功能
结构
分类
单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统
是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道
动植物细胞
粗面型内质网：蛋白质合成和初步加工的车间
光面型内质网：脂质、糖类合成车间
（附有核糖体）
（不附有核糖体）
核糖体
粗面内质网
光面内质网
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”
一、细胞器之间的分工
4、高尔基体
分布
功能
结构
相关
动植物细胞
单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡
与动物细胞分泌蛋白的形成有关
与植物细胞壁的形成有关
与动物溶酶体的形成有关
溶酶体内的水解酶以及细胞膜上的蛋白质的合成和加工过程与分泌蛋白相同
一、细胞器之间的分工
5、溶酶体
分布
功能
结构
内含物
主要分布在动物细胞中
单层膜结构
是细胞的“消化车间”，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（异噬作用）
内部含有多种水解酶
矽肺又称硅肺，是由于长期吸入大量游离二氧化硅粉尘所引起，已知硅粉尘能破坏溶酶体膜。分析肺功能受损的原因？
硅尘被吞噬细胞吞噬，硅尘能破坏溶酶体膜，使其中的水解酶释放出来，破坏细胞结构，使细胞死亡，最终导致肺胶原纤维沉积，肺组织纤维化
一、细胞器之间的分工
6、液泡
分布
功能
结构
内含物
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
主要存在于植物的细胞中，成熟植物组织中含有中央大液泡。如：叶肉细胞、表皮细胞、根尖成熟区(根毛区)细胞等植物根尖分生区细胞没有大液泡
单层膜结构
内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（花青素）和蛋白质等
没有膜结构
由蛋白质和RNA组成
包含两个大、小亚基
是细胞内合成蛋白质的场所
分布在（粗面）内质网上的核糖体主要合成分泌蛋白
游离在细胞质基质中的核糖体主要合成胞内蛋白
一、细胞器之间的分工
7、核糖体
分布
功能
结构
动植物细胞
原核细胞唯一的细胞器
微管三联体
中心粒
一、细胞器之间的分工
8、中心体
分布
功能
结构
动物与低等植物细胞（如藻类植物）中
没有膜结构，主要成分是蛋白质，由两个互相垂直排列的中心粒（微管蛋白）及周围物质组成,形成纺锤体
与细胞的有丝分裂有关
中心体
线粒体
高尔基体
核糖体
内质网
叶绿体
液泡
细胞内蛋白质合成和加工及脂质合成场所
合成蛋白质
调节植物细胞内的环境,维持细胞的形态
与细胞的有丝分裂有关
进行光合作用
有氧呼吸的主要场所
参与细胞分泌物的形成
课堂检测——连连看：
中心体存在于动物细胞和（某些）低等植物细胞中
中心体由一组相互垂直的中心粒及周围物质构成
中心体与细胞的有丝分裂有关
溶酶体主要分布在动物细胞中，由单层膜构成
溶酶体是细胞内的“消化车间”，内含酸性水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌和病毒
核糖体由RNA和蛋白质构成，包括两个亚基
核糖体是蛋白质合成的场所
核糖体常附着在内质网、核膜上，或者游离在细胞质中
内质网是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个连续的内腔相通的膜性管道系统
内质网分为粗面内质网（附着大量核糖体）和光面内质网（不附着核糖体）
内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道
高尔基体由单层膜围成的扁平囊状和囊泡状结构共同构成
高尔基体主要是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”，是细胞内囊泡运输的枢纽
线粒体具有双层膜，含有核酸（DNA和RNA）和核糖体
线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”
一、细胞器之间的分工
细胞壁
内质网
高尔基体
叶绿体
液泡
植物细胞(左)和动物细胞(右)亚显微结构模式图
细胞质
线粒体
细胞膜
核糖体
溶酶体
课堂检测——结构辨认：
动物细胞亚显微结构模式图
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
⑩
课堂检测——识图：
植物细胞亚显微结构模式图
细胞壁
高尔基体
细胞核
线粒体
叶绿体
细胞膜
核糖体
液泡
内质网
课堂检测——识图：
(1)组成：蛋白质纤维（网状结构）
(2)功能：
①维持着细胞的形态
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
一、细胞器之间的分工
细胞骨架
细胞器漂浮于细胞质中吗？
中间
纤维
微丝
微管
光学显微镜下可见的细胞器：
线粒体、叶绿体、液泡
能复制的细胞器：
线粒体、叶绿体、中心体
能产生水的细胞器：
线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体、内质网
能合成有机物的细胞器：
叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体
一、细胞器之间的分工
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}图例
名称
核糖体
内质网
高尔基体
线粒体
叶绿体
液泡
中心体
溶酶体
按
分布
归纳
主要分布于植物细胞中
动植物都有
主要分布于动物细胞中
分布最广泛
线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
叶绿体、液泡
中心体、溶酶体
核糖体
按
结构
归纳
无膜的细胞器
双层膜的细胞器
单层膜的细胞器
核糖体、中心体
线粒体、叶绿体
高尔基体、内质网、液泡、溶酶体
按
功能
归纳
参与有丝分裂
参与分泌蛋白合成运输
能量转换
核糖体、线粒体、高尔基体、中心体
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
线粒体、叶绿体
按
成分
归纳
含DNA
含RNA
含色素
线粒体、叶绿体
线粒体、叶绿体、核糖体
叶绿体、液泡
(1)动物细胞中都有线粒体(　　)
(2)有中心体的细胞都是动物细胞(　　)
(3)没有大液泡的细胞一定是动物细胞(　　)
(4)溶酶体作为“消化车间”，可合成并储存大量的水解酶(　　)
×
×
注：动物细胞不一定都含有线粒体，如：哺乳动物成熟的红细胞
注：有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如：低等植物细胞也含有中心体。
×
注：没有大液泡的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
×
课堂检测——习题：
与细胞器有关的三个“不一定”
①没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含有叶绿体。
②没有大液泡的细胞也不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
③有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些低等植物细胞也含有中心体。
不同类型细胞图像判定(不包含真菌细胞)
课堂小结1
细胞器的分工合作
2、实验材料：藓类的叶片（菠菜叶下表皮）
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。观察时可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
探究实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
(1)藓类叶片，可直接观察，因藓类叶片仅有一层叶肉细胞。
(2)若用菠菜叶，要撕取带少许叶肉的下表皮，因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织，细胞排列疏松，细胞分散，易撕去，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。
(3)黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，可直接制片观察。因含有大量叶绿体而呈黑色。
探究实验：用高倍显微镜高观察叶绿体和细胞质的流动
3、实验结论
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动，自身也可转动。
(2)每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。
1.当外界温度低或者光线暗时，细胞质流动的慢，而温度高时，细胞质流动的较快。
2.在相同的条件下，细胞质靠近叶脉的细胞，细胞质流动的较快，其他细胞质流动的较慢。
核糖体是蛋白质合成的场所
内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道
高尔基体主要是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”
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。如：消化酶、抗体、胰岛素等。
分泌蛋白在哪里合成、加工呢？
二、细胞器之间的协调配合
三种细胞器之间是不是存在某种协作呢？用什么方法可以追踪其运输过程呢？
35
囊泡
线粒体
高尔基体
核糖体
内质网
117 min
3 min
17 min
二、细胞器之间的协调配合
选材：
豚鼠胰腺腺泡细胞
产生大量的分泌蛋白,取材容易、易于观察
豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解
灰点代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白
二、细胞器之间的协调配合
1、为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？
亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。
用放射性元素标记氨基酸后，最先检测到放射性出现在核糖体上，然后依次出现在粗面内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。
放射性培养
二、细胞器之间的协调配合
科学方法：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，12C 与14C。同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。
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。

同位素标记法的概念
同位素标记法的应用
方法：
同位素标记法和放射性自显影技术
若组织切片中含有放射性物质，可通过曝光的银颗粒显示
原理
特点
物理性质有差异（如放射性、原子量），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
特点
同位素：原子序数相同，质子数相同、中子数不同的原子
应用
放射性同位素放出的电离射线可以使感光乳剂曝光，形成银颗粒
应用
追踪放射性物质的分布及数量
研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向
二、细胞器之间的协调配合
步骤：
二、细胞器之间的协调配合
选择同位素3H标记的亮氨酸
将实验细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时间培养（3 min）
随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养。
不同的时间、多次取样，制备组织切片，利用放射性自显影技术，追踪被标记亮氨酸的转移路径。
1、为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？
2、为什么将实验细胞放入含有3H亮氨酸的培养液中短时间培养？
亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。
实验细胞短时间暴露于含有放射性标记的氨基酸中
将含有放射性的氨基酸洗去，换成不含有放射性的同一氨基酸
使暴露时间内合成的蛋白质掺入了含有放射性的氨基酸
追踪放射性物质的位置，从而得知蛋白质运动的轨迹
二、细胞器之间的协调配合
核糖体
粗面内质网
合成蛋白
细胞膜
核糖体
氨基酸形成肽链
内质网
加工肽链形成蛋白质
高尔基体
进一步修饰加工
细胞膜
囊泡与细胞膜融合
细胞外
囊泡
囊泡
分泌
高尔基体
接受侧
运输侧
线粒体
供能
1、分泌蛋白质是在哪个细胞器里合成的？
分泌蛋白是在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？尝试描述分泌蛋白的合成和运输过程。
3、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？
依次经过核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
需要能量，能量由线粒体提供
分泌蛋白的合成和运输体现细胞器之间的协调配合
游离的核糖体合成一段肽链（随后暂停）。合成的一段肽链和核糖体转移至粗面内质网继续多肽链的合成，并且边合成边转移至内质网腔内。内质网对多肽链进行加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网形成囊泡包裹着蛋白质离开，转运至高尔基体，与高尔基体膜融合。高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工（已成熟），然后高尔基体形成囊泡（分泌小泡）包裹着蛋白质离开。分泌小泡转运至细胞膜，与细胞膜融合，小泡中的分泌蛋白质分泌出去。在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自于线粒体。
二、细胞器之间的协调配合
二、细胞器之间的协调配合
游离的核糖体
继续完成多肽链的合成，边合成边转移到内质网腔内，再经过加工，折叠，形成有一定空间结构的蛋白质
高尔基体
为整个过程提供能源保障
细胞膜
将来自内质网的蛋白质进一步修饰加工
粗面内质网
囊泡
囊泡
核糖体与多肽链
将氨基酸连成多肽链（脱水缩合）
将成熟的蛋白质分泌到细胞外面
线粒体
在分泌蛋白的合成和运输过程中，内质网膜面积减少，细胞膜面积增大，高尔基体膜面积不变
二、细胞器之间的协调配合
膜面积
时间
①
②
③高尔基体膜
①内质网膜
②细胞膜
③
膜面积
时间
前 后
A
B
C
A
B
C
A内质网膜
B高尔基体膜
C细胞膜
在这个过程中，内质网膜可通过小泡转化成高尔基体膜，高尔基体膜又可通过分泌小泡形成细胞膜。
细胞中所有细胞器膜和细胞膜、核膜等共同构成细胞的生物膜系统。化学组成上都有蛋白质、脂质、糖类。
生物膜系统
细胞膜
核膜
细胞器膜
线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜、液泡膜
三、细胞的生物膜系统
核膜、线粒体膜、叶绿体膜——双层膜
细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜、液泡膜——单层膜
生物膜系统的功能：
首先，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、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。（细胞膜的三大功能）
第二，许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。（提供酶的附着位点）
第三，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，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相千扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。（细胞内部区室化）
三、细胞的生物膜系统
内质网与核膜外层相连
内质网腔与两层核膜之间的腔相通
内质网与细胞膜相连
三、细胞的生物膜系统
结构联系：
功能联系：分泌蛋白的形成
三、细胞的生物膜系统
细胞膜
核膜
内质网膜
直接联系
间接联系
囊泡
高尔基体膜
囊泡
间接联系
人工合成膜材料的应用
聚乙二醇保护层
水溶性
药物晶体
脂溶性
药物晶体
脂双层
抗体
三、细胞的生物膜系统
将某植物细胞各部分结构用差速离心法分离后，取其中三种细胞器测定它们有机物的含量如下表所示。以下有关说法正确的是（ ）
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}细胞器
蛋白质
脂质
核酸
细胞器a
67
20
微量
细胞器b
59
40
0
细胞器c
61
0
39
A.如果细胞器a是线粒体，那么细胞生命活动所需的能量都由它提供
B.细胞器b含有蛋白质和脂质，说明其具有膜结构肯定与分泌蛋白的加工和分泌有关
C.细胞器c的组成成分与SARS病毒的成分基本相同
D.蓝藻细胞与此细胞共有的细胞器可能有a和c
C
三、细胞的生物膜系统
《细胞》杂志刊登了康奈尔大学一项研究，该研究揭示了体内蛋白质分选转运装置的作用机制，即为了将细胞内的废物清除，细胞膜塑形蛋白会促进囊泡（分子垃圾袋）形成，将来自细胞区室旧的或者受损的蛋白质带进内部回收利用工厂，并将废物降解，使组件获得重新利用．下列相关叙述，正确的是（ ）
A.“回收利用工厂”可能是溶酶体，“组件”可能是氨基酸或核苷酸
B.人体细胞内能形成囊泡的细胞器有内质网、高尔基体和中心体
C.“分子垃圾袋”边界应主要由脂肪和蛋白质构成，该结构具有流动性的特点
D.细胞膜塑形蛋白在合成过程中，场所由核糖体提供
D
二、细胞器之间的协调配合

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