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(共53张PPT)
第2节 细胞器之间的分工合作
第三章 细胞的基本结构
【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、机械系统研发(包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等)、总装制造部门。
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？
例如，分泌蛋白的合成中，细胞核是遗传信息库，蛋白质的合成要在遗传信息的指导下进行，核糖体是合成蛋白质的场所，同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作用。这说明细胞的生命活动也是需要多个“部门”和“车间”协调配合完成的。
显微镜下白细胞吞噬细菌的过程
白细胞吞噬的过程，需要依赖于哪些生命活动
运动
产生能量
消化分解
物质合成
……
细胞是一个统一的整体
细胞膜
细胞质
细胞核
细胞器
细胞质基质
细胞
细胞壁
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。（全透性）
细胞骨架
细胞质基质
细胞器
细
胞
质
细胞是一个统一的整体
细胞质
细胞质基质:
细胞器:
细胞骨架:
蛋白质纤维组成的网架结构
维持着细胞形态、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
呈溶胶状，由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶组成，细胞器就分布在细胞质基质中。
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
细胞核、细胞膜、细胞壁等是不是细胞器？
不是！
细胞是一个统一的整体
思考： 如何把众多的细胞器分离开研究其功能？
一、细胞器之间的分工
细胞中各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。
（一）获得各种细胞器的方法：
差速离心法
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。
上清液
沉淀
研究各种细胞器功能，获得单一的细胞器
获得各种细胞器的方法：
一、细胞器之间的分工
任务1：阅读教材中的差速离心法，回答下列问题：
1.如果要分离细胞内部的结构，首先要做的准备工作是什么？
2.如何分离得到各种细胞结构？
（一）获得各种细胞器的方法：
差速离心法
细胞
匀浆液
破坏细胞膜
细胞膜
匀浆放入离心管
破坏细胞膜
离心器离心
细胞器分离
一、细胞器之间的分工
（一）获得各种细胞器的方法：
差速离心法
细胞匀浆
低速离心
中速离心
高速离心
细胞核、细胞骨架等
线粒体、溶酶体等
内质网、高尔基体等
更高速离心
核糖体等
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。
一、细胞器之间的分工
显微结构与亚显微结构
1) 显微结构是指光学显微镜下看到的结构 如：线粒体、叶绿体、液泡、染色体等。
2) 亚显微结构是指电子显微镜下看到的结构如：核糖体、溶酶体、细胞膜、病毒等。
一、细胞器之间的分工
动、植物细胞亚显微结构模式图
请阅读课本48-49页，回答出哪些细胞器参与了白细胞吞噬细菌的生命活动，承担什么功能，结构如何
①
⑦
⑤
②
⑥
⑧
③
④
一、细胞器之间的分工
结构 分 布 主要功能
线粒体
叶绿体
核糖体
内质网
高尔基体
中心体
液泡
溶酶体
一、细胞器之间的分工
（二）各种细胞器的结构和功能
细胞的“动力车间“，细胞进行有氧呼吸的主要场所
大多数呈椭球形、短棒状，双层膜，内膜向内突起形成嵴
功能
形态结构
外膜
内膜
嵴
1.线粒体提供能量
作用？
增大膜面积，
为酶提供附着位点
分布：
普遍存在于动植物细胞中。新陈代谢旺盛的细胞含量多。
2.溶酶体分解细菌
功能
形态结构
分布：
是一种单层膜的囊状小泡。
含有多种水解酶。
“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毒或细菌。
动植物细胞，主要分布在动物细胞
核糖体
功能
形态结构
分布：
无膜结构，由蛋白质和rRNA组成。
原核细胞、真核细胞中都有分布的唯一细胞器。
“生产蛋白质的机器”是合成蛋白质的场所
(氨基酸脱水缩合形成合成肽链)
游离核糖体
附着核糖体
3.合成溶酶体酶所需的细胞器
内
质
网
功能
形态结构
分布：
由单层膜结构连接而成的连续的内腔相通的膜性管道系统；
动、植物细胞
粗面内质网：对蛋白质进行合成、加工、运输
光面内质网：糖类和脂质合成
膜面积最大的细胞器
3.合成溶酶体酶所需的细胞器
高
尔
基
体
功能
形态结构
分布：
动、植物细胞中
由单层膜构成的扁平囊叠加在一起所组成
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”（与细胞分泌物的形成有关）；
与植物细胞细胞壁形成有关；
与溶酶体的形成有关
3.合成溶酶体酶所需的细胞器
中
心
体
功能
形态结构
分布：
无膜结构，两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成
动物和某些低等植物（藻类植物）的细胞
与细胞的有丝分裂有关
4.相关细胞增殖需要借助:中心体
溶酶体
线粒体
细胞
骨架
核糖体
内质网
高尔基体
溶酶体酶（蛋白质）
小结︰各种细胞结构既分工又合作，共同完成生命活动
供应能量
运动
分解细菌
合成
二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
高倍显微镜下观察黑藻叶肉细胞
你看到哪些结构？
叶绿体
细胞壁
液泡
任务3：
1.描述你看到的现象？
2. 能直接看到细胞质在流动吗？
3.推测细胞质流动和哪些细胞器和结构有关？有什么意义？
细胞质基质是无色的，而叶绿体有颜色，可以作为标志进行观察
线粒体、叶绿体、细胞骨架
为细胞内物质运输创造条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行
叶绿体的形态和分布,与叶绿体的功能有什么关系
有利于接受光照，进行光合作用。
二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1.实验原理
(1)叶绿体一般呈绿色、扁平椭球或球形。可在高倍显微镜下观察它的_______________。
(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的____________的运动作为标志。
形态和分布
叶绿体
2.实验材料的选择：
常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮做实验材料。
(1)藓类叶片很薄，由单层叶肉细胞构成，可直接观察，且叶绿体较大。
(2)菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易取，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。
二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1.实验原理
(1)叶绿体一般呈绿色、扁平椭球或球形。可在高倍显微镜下观察它的_______________。
(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的____________的运动作为标志。
形态和分布
叶绿体
2.实验材料的选择：
常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮做实验材料。
(1)藓类叶片很薄，由单层叶肉细胞构成，可直接观察，且叶绿体较大。
(2)菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易取，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。
菠菜
叶稍带些叶肉的下表皮
清水
制作临时装片
载玻片
清水
盖玻片
低倍镜
叶绿体
(1)观察叶绿体（藓类叶）
4.实验步骤
苔藓叶绿体
(2)观察细胞质的流动（黑藻叶）
光照、室温
叶绿体随细胞
质绕液泡流动
黑藻叶绿体
二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
实验注意事项
(1)观察叶绿体实验中，要选择叶绿体体积较大，且细胞内叶绿体数目较少的材料。
(2)观察叶绿体和细胞质的流动时，临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。
(3)必须先在低倍镜下将目标移到视野中央，然后再转动转换器换用高倍镜。换上高倍镜后，只能转动细准焦螺旋使图像清晰。
(4)叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源，强光下则以侧面或顶面朝向光源。实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察。
（5）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。
1.叶绿体
外膜
内膜
基质
类囊体
基粒
功能
形态结构
分布：
扁平的椭球形或球形，双层膜（外膜、内膜）、基粒（多个类囊体堆叠而成）、基质（含少量DNA、RNA和与光合作用有关酶）
绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，植物细胞“养料制造车间和能量转换站”
主要分布在叶肉细胞
无叶绿体：
植物表皮细胞、根尖分生区细胞等；
2.液泡
单层膜，液泡膜内液体叫细胞液，含有水、糖类、无机盐、色素、蛋白质等
功能
形态结构
分布：
是否所有植物细胞液泡都有色素？液泡中的色素能参与光合作用吗？
可以调节植物细胞内的环境，
充盈的液泡还可使植物细胞保持坚挺。
主要存在于成熟植物细胞，是其最大的细胞器
无大液泡的细胞：
例：植物根尖分生区细胞等
多为水溶性，如花青素等
任务4：线粒体与叶绿体之比较
比较项目 线粒体 叶绿体
分布
功能
膜面积增大方式
颜色
结构成分 能量 动植物细胞
绿色植物（叶肉细胞）
有氧呼吸
光合作用
内膜折叠形成嵴
形成基粒
无色
绿色
均为双层膜结构，都含少量DNA
都具有能量转换功能
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
双层
无
无
单层
单层
单层
单层
植物细胞
成熟植物细胞
动植物细胞
动植物细胞
动植物细胞
动植物细胞
动植物细胞
动物和低等植物细胞
光合作用的场所
有氧呼吸主要场所
蛋白质合成和加工，脂质合成
蛋白质合成的场所
与细胞有丝分裂有关
调节植物内环境，使植物细胞坚挺形态
分解衰老损伤细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和病菌。
对来自内质网的蛋白质加工、分类、包装，与植物细胞壁的形成有关。
各种细胞器的结构和功能
真核细胞亚显微结构图
植物细胞亚显微结构模式图
1.细胞膜
2.细胞壁
3.细胞质基质
4.叶绿体
5.高尔基体
11.线粒体
12.内质网
13.游离核糖体
14.液泡
15.附着核糖体
动物细胞亚显微结构模式图
13.中心体
1.细胞膜　
2.细胞质基质
3.高尔基体　
8.内质网
9.线粒体
11.附着核糖体
12.游离核糖体
任务5：比较动植物细胞细胞器的特点
动物细胞 植物细胞
中心体（动物和低等的植物）
叶绿体、液泡
线粒体、内质网、核糖体、高尔基体
溶酶体（主要在动物）
细胞器 “车间”
线粒体
叶绿体
内质网
高尔基体
核糖体
溶酶体
养料制造车间
蛋白质加工、分类、包装车间
生产蛋白质的机器
消化车间
动力车间
脂质合成车间
1.双层膜的细胞器有 。
单层膜的细胞器有 。
无膜结构的细胞器有 。
2.含有少量DNA的细胞器有 。
3.植物细胞所特有的细胞器有 。
5.与能量转化直接有关系的细胞器有 。
4.高等植物细胞没有的细胞器有 。
线粒体、叶绿体
内质网、高尔基体、液泡、溶酶体
核糖体、中心体
叶绿体、液泡
线粒体、叶绿体
线粒体、叶绿体
中心体
6.含色素的细胞器有 。
叶绿体、液泡
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、分类和包装的“车间”及“发送站”
三种细胞器之间存在怎样的相互配合呢？
三、细胞器之间的协调配合
任务1：观察电镜图片，回答下列问题
你能观察到哪些细胞器？
哪些细胞器看起来比较发达？
为什么会有这样的变化？
胰腺腺泡细胞
三、细胞器之间的协调配合
a.分泌蛋白(概念)：
b.研究方法：
有些蛋白质是在细胞内合成之后分泌到细胞外起作用的，如消化酶、抗体及部分激素（生长激素和胰岛素等）等。
1.分泌蛋白的合成与运输
三、细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白的合成与运输
豚鼠胰腺腺泡细胞
材
步骤
结果
结论
产生大量的分泌蛋白、取材容易、易于观察
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。
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。
标记的氨基酸出现在附有核糖体的内质网中。
标记的氨基酸出现在高尔基体中
标记的氨基酸出现在细胞膜内侧运输蛋白质的囊泡及细胞外的分泌物中
实验设计：向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射_____________________；观察__________________________________。
实验现象：
3H标记的亮氨酸
放射性在细胞中出现的先后顺序
三、细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白的合成与运输
教材 思考 讨论
1.分泌蛋白是在哪里合成的？
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。
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？
三、细胞器之间的协调配合
游离的核糖体中。
经过的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、
经过了的细胞结构：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、囊泡
线粒体
与分泌蛋白合成与运输有关的细胞结构：
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜、囊泡、细胞核等
细胞外
囊泡
囊泡
分泌
线粒体供能
肽链与核糖体转移到
阅读p52第一二段梳理分泌蛋白的合成流程？
加工、分类、包装、发送
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
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
1.分泌蛋白的合成与运输
核糖体
粗面内质网
细胞膜
高尔基体
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？
膜面积
时间
①
②
③
内质网
高尔基体
细胞膜
三、细胞器之间的协调配合
膜不仅在功能上协调配合，而且在组成成分和结构很相似
四、细胞的生物膜系统
1.生物膜系统的概念
在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等，共同构成细胞的生物膜系统。
（1）囊泡、类囊体薄膜、隔膜、黏膜、鼓膜都属于生物膜系统的一部分吗？
囊泡、类囊体薄膜属于！因为它们起源于细胞器膜或者是细胞器膜的一部分；其余属于许多细胞构成的组织，不是膜系统
（2）原核生物有生物膜系统吗？
没有生物膜系统，因为只有细胞膜，无核膜和具膜细胞器，构不成生物膜系统。
思考：
内质网膜
高
尔
基
体
膜
细胞膜
囊泡
囊泡
生物膜之间有什么联系？
核膜
内连
在结构，功能上紧密联系，体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。
外连
四、细胞的生物膜系统
内质网
直接联系
囊泡
出芽
融合
间接联系
囊泡
细胞膜
核膜
高尔基体
各种生物膜在功能上明确分工，又相互配合、协调工作，如分泌蛋白的合成和运输过程。
生物膜系统在功能上怎么联系？
生物膜的组成成分和结构有哪些相哪些异同？
相似性：
主要由脂质和蛋白质组成，
差异性：
成分含量不同（功能越复杂的生物膜蛋白质种类和数目越多）
生物膜系统在结构上怎么联系？
细胞器膜
核膜
细胞膜
生物膜系统
四、细胞的生物膜系统
2.生物膜系统的功能
阅读教材P52最后一段，总结生物膜系统具有哪些作用？
① 使细胞具有相对稳定的内部环境；
在物质运输、能量转换和信 息传递过程中起决定性作用；
②广阔的膜面积为多种酶提供附着位点，利于化学反应；
③ 将细胞分为许多小室，使化学反应互不干扰，高效、有序地进行。
四、细胞的生物膜系统
2.生物膜系统的功能
广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行
功能②
生物膜系统
核膜
细胞器膜
双层膜
单层膜
线粒体膜、叶绿体膜
内质网膜、高尔基体膜、
溶酶体膜、液泡膜等
细胞膜
双层膜，
细胞核的边界
单层膜、
细胞的边界
功能①
保障细胞内部环境的相对稳定
物质运输、能量转换、信息传递
总结：生物膜系统的组成和功能
功能③
例1.下图是某动物细胞中分泌蛋白合成、运输和分泌的示意图，下列叙述错误的是
A.分泌蛋白在结构①上合成的过程中有水产生
B.结构②能对来自结构③的蛋白质进行加工、分类和包装
C.结构④与细胞膜融合后，分泌蛋白被分泌到细胞外
D.线粒体能为分泌蛋白的合成、运输和分泌提供能量
√
解析　结构③能对来自结构②的蛋白质进行加工、分类和包装，B错误。
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
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)
A.高尔基体 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(C )
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，心肌细胞中的数量显著多于腹肌细胞中数量的细胞器是(B)
A.核糖体 B.线粒体 C.内质网 D.高尔基体
5.找出下图中的错误，并在图中改正。
提示: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;图中标注的内质网与高尔基体反了,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有中心粒,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。
二、拓展应用
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。
提示:溶酶体中含有多种水解酶,但溶酶体膜却不会被水解。根据这一事实,可以作出多种合理假说,例如,膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用;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;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;等等

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