资源简介

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第二节
细胞器之间的分工合作
01. 了解并掌握细胞内的主要细胞器。
本节目标
03. 掌握生物膜系统，认识其功能特性。
02. 认识细胞器之间的分工合作关系，如何共同完成细胞的生命活动。
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。
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？
讨论
1. 如果缺少其中的某个部门，C919飞机还能制造成功吗？
细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”。
这些“部门”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，它们统称为细胞器。
细胞质中有呈溶胶状的细胞质基质，细胞器就分布在细胞质基质中。
细胞在生命活动中不停地发生着物质和能量的复杂变化。
细胞质——细胞膜以内，核膜以外的区域。
细胞质
组成：
细胞质主要由细胞质基质和细胞器两部分构成。
区域：
指细胞膜以内，核膜以外的原生质。
1. 细胞质基质
由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等构成。
呈溶胶状。
在细胞质基质中进行着多种化学反应。
细胞质基质是细胞代谢的主要场所。
2. 细胞器
分布在细胞质基质中。
具有特定结构和功能的亚显微结构。
包括核糖体、中心体、高尔基体、叶绿体、线粒体、内质网、溶酶体等。
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。
为了分离出不同的细胞器，了解细胞器各自的结构，需要使用的方法——差速离心法。
原理：
主要采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
细胞器之间的分工
具体操作：
破坏细胞膜，形成各种细胞器和其他物质组成的匀浆。
将匀浆放入离心管中。
起始用较低的离心速率。
将悬浮液用较高的离心速率进行离心。
分离出沉降在管底的质量最大的颗粒。
继续分离出较大的颗粒。
分离出不同大小的颗粒。
以此类推
……
细胞器之间的分工
高尔基体
细胞壁
细胞膜
线粒体
叶绿体
细胞质
核膜
核仁
内质网
植物细胞亚显微结构图
细胞器之间的分工
高尔基体
动物细胞亚显微结构图
内质网
线粒体
细胞质
溶酶体
核膜
核仁
细胞膜
扁平的椭球形或球形
叶绿体
结构
双层膜
是绿色植物进行光合作用的场所。是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 。
存在于绿色植物的叶肉细胞和幼嫩的茎皮层细胞等呈绿色部位的细胞中，其他细胞中均无叶绿体。
形态
分布
外膜
内膜
基质
基粒
短棒状、圆球状等
线粒体
结构
双层膜
是细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量中约95%来自线粒体。
存在于动植物细胞当中
形态
分布
外膜
内膜
基质
嵴
嵴
是由内膜向内折叠而成，可以增大膜的表面积，增加与酶的接触面积
内质网
结构
单层膜
是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。
形态
关系
由膜围成的管状、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。
有核糖体附着的是粗面内质网，
无核糖体附着的是光面内质网。
分类与分布
核糖体
光面
内质网
粗面
内质网
细胞核
核膜
内质网膜一般内连核膜，外连细胞膜。
分布在动植物细胞中。
高尔基体
结构
单层膜
形态
分布
囊泡状
在动植物细胞当中。
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”。
与植物细胞壁的形成和动物细胞分泌物的形成与分泌有关。
分泌泡
内腔
转运泡
成熟面
形成面
关系
与内质网相连。
溶酶体
结构
单层膜
形态
分布
泡状
主要在动物细胞中。
是细胞的“消化车间”。
其内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细胞。
转运蛋白质
膜
水解酶
溶酶体结构图示
液泡
结构
单层膜
形态
分布
泡状
主要在植物细胞中。
内有细胞液。
含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，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。
液泡
核糖体
结构
没有膜结构
形态
分布
椭球形，主要是由 rRNA 和蛋白质组成
主要分布在真核细胞、原核细胞中。
核糖体有的附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中，是“生产蛋白质的机器”。
氨基酸
核糖体大亚基
核糖体小亚基
分类
附着在内质网上的核糖体合成的是分泌蛋白；
游离在细胞质中的核糖体合成的是胞内蛋白。
中心体
结构
没有膜结构
位置
分布
总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体。
主要分布在动物细胞和低等植物细胞中。
由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成。
与细胞的有丝分裂有关。
细胞骨架
细胞骨架
细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的，细胞质中有支持它们的结构——细胞骨架。
形态结构
细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，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、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
存在意义
细胞骨架
知识小结
① 细胞内供应能量的“动力车间”。
② 细胞的“养料制造车间”“能量转换站”。
③ 蛋白质的“生产机器”。
④ 蛋白质的加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。
⑤ 细胞内的“酶仓库” “消化车间”。
线粒体
叶绿体
核糖体
高尔基体
溶酶体
⑥ 蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。
内质网
⑦ 内有细胞液。
⑧ 与细胞的有丝分裂有关。
液 泡
中心体
特殊细胞
① 根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，植物地下部分和其他不见光部位的细胞都无叶绿体。
② 叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，表皮细胞不含叶绿体。
③ 肾小管、心肌、肝脏等部位的细胞因代谢旺盛，线粒体含量较多;肠腺等些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞中核糖体、高尔基体含量较多。
④ 蛔虫的体细胞和哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，且乳动物成熟的红细胞无细胞核，不再进行分裂，是提取细胞膜的首选材料。
⑤ 原核细胞只有核糖体，无其他细胞器，无核膜和核仁。
高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
PRACTICE
探究
·
实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
探究
·
实践
实验材料
藓类叶（或菠菜叶、番薯叶等）、新鲜的黑藻
叶绿体
高倍显微镜下
呈绿色、扁平的椭球或球形
实验原理
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，可用细胞质基质中叶绿体的运动作为标志。
显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，刀片，培养皿，台灯，铅笔
实验步骤
观察植物细胞中的叶绿体
1. 用镊子取一片藓类的小叶或者取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮放入盛有清水的培养皿中。
2. 往载玻片中央滴一滴清水，用镊子夹住所取的叶放入水滴中，盖上盖玻片。注意：临时装片中的叶片不能放干了，要随时保持有水状态。
先用低倍镜找到需要观察的叶绿体，再换用高倍镜观察。
(高倍显微镜下可见叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形）
制作临时装片：
观察叶绿体：
实验步骤
观察黑藻细胞中的细胞质流动
1. 供观察用的黑藻，事先应放在光照、室温条件下培养。
2. 将黑藻从水中取出，用镊子从新鲜枝上取一片幼嫩的小叶，放在载玻片的水滴中，盖上盖玻片。
先用低倍镜找到黑藻叶肉细胞，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，可观察到每个细胞中细胞质流动的方向是不定的。
制作临时装片：
观察细胞质流动：
注意事项
01. 观察叶绿体时，常选用藓类叶片，这是因为藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞且叶绿体少而大。若选用菠菜叶作材料，一般撕取带有少许叶肉的下表皮，因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织，易撕取，细胞排列疏松、分散，也便于观察。
02. 实验材料要保证鲜活：临时装片应随时保持有水状态，避免细胞活性受影响。
03. 为提高细胞质的流动性，可事先放在光照、室温条件下培养，或观察时提高盛放黑藻的水温，也可切伤一小部分叶片。
注意事项
04. 观察——寻找三 “最佳”
① 寻找最佳参照物——叶绿体。
视其叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。
② 寻找最佳部位——靠近叶脉处。
靠近叶脉的细胞水分充足，细胞质流动更明显，容易观察到细胞质流动
③ 寻找最佳视野——相对较暗。
高倍显微镜下的观察一般要调出较暗的视野这样有利于辦别物像的动态变化。
小组讨论
讨论并回答
1. 叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
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？
叶绿体成扁平状，双层膜,内有类囊体，分布在向阳面多一些。增加了膜的表面积，有利于吸收光能和进行高速的化学反应，分布也是为了更好的吸收光能。
①有利于细胞内物质的运输和细胞器的移动，为细胞内新陈代谢的各种生化反应提供所需的物质条件。
②加快细胞质与外界环境以及细胞质中各细胞器之间的物质能量交换，促进细胞新陈代谢的顺利进行。
课堂小结
细胞器之间的分工合作
细胞质
探究实验
细胞质基质
细胞膜以内，核膜以外的原生质。
细胞器
双层膜：叶绿体、线粒体
单层膜：
内质网、高尔基体、
液泡、溶酶体
无膜：核糖体、中心体
高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
细胞器之间的协调配合
分泌蛋白
分泌蛋白的合成和运输
有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的，这类蛋白质叫做分泌蛋白，如消化酶、抗体和一部分激素等。
同位素标记实验
豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解
(黑色代表未被标记的分泌蛋白，红色代表被标记的分泌蛋白)
内质网
核糖体
高尔基体
细胞膜
囊泡
思考讨论
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。
思考讨论
讨论
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。
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呼吸作用提供的。
两种蛋白
分泌蛋白和胞内蛋白的比较
胞内蛋白 分泌蛋白
合成场所 游离的核糖体 附着在内质网上的核糖体
作用场所 细胞内 细胞外
实例 血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶等 消化酶、抗体、胰岛素等
同位素标记
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。
分泌蛋白
合成过程
分泌蛋白运到细胞外的过程示意图
盘曲折叠
氨基酸
游离的核糖体
合成
脱水缩合
肽链
内质网
加工
运输
有一定空间结构的
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）
转移 到
分泌蛋白
合成过程
1. 在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。
2. 合成的肽链后会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成，边合成边转移到内质网腔内，再经过加工折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
3. 内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。
4. 囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
5. 在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，消耗的能量主要来自线粒体。
整个该过程中，分泌蛋白穿过0层膜。
知识小结
由此可见，各种细胞器既有一定的独立性，同时又密切配合，共同完成生理功能。
在细胞内，许多由膜构成的哪怕深海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙的运输着货物，而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用作用。
生物膜系统
在细胞中，许多细胞器都有核膜，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、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
概念
生物膜系统
联系
2. 结构上的联系：
① 直接联系：真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，中间还有许多细胞器膜相连；内质网腔还与内外两层核膜之间的腔连通。
② 间接联系：内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转化的。
1. 化学成分上的联系
各种膜组成成分相似，均由脂质、蛋白质组成，有的还有少量糖类，但每种成分在不同膜中所占的比例不同。
生物膜系统
联系
2. 结构上的联系：
3. 功能上的联系
各种生物膜在功能上既有明确分工，又相互配合、协调工作，如分泌蛋白的合成、加工、分泌的过程。细胞内分泌蛋白的合成和运输过程，体现了生物膜在功能上的相互联系。
高尔基体膜
囊泡
（间接联系）
内质网膜
核膜
（直接联系）
细胞膜
囊泡（间接联系）
生物膜系统
生物膜系统在细胞生命活动中的作用
1. 细胞膜不仅使细胞具有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. 生物膜把细胞各种细胞器分隔开，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
与社会联系
人工合成的膜材料已用于疾病的治疗
肾功能有障碍时，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。
课堂小结
分泌蛋白的合成和运输
分工合作
结构功能联系
分 类
实验
单层膜
无膜
双层膜
+
叶绿体、
线粒体
核糖体、
中心体
内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动
细胞质基质
细胞质
细胞器
核膜和
细胞膜等
共同
构成
生物膜
系统

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