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(共51张PPT)
第5讲 细胞器之间的分工合作
第二单元 细胞的基本结构与物质的输入和输出
课标要求 1.阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解，能量转换和信息传递等生命活动
2.举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动

考点一 细胞器之间的分工
细胞器的分离方法
方法: ___________法，将细胞膜破坏后，利用高速离心机在不同的转速下进行离心处理，就能将各种细胞器分离开。
差速离心
考点一 细胞器之间的分工
1. 细胞器的形态、结构和功能
细胞液
养料制造车间
能量转换站
动力车间
有氧呼吸
【提醒】 线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体，能独立地进行基因表达合成部分蛋白质，但其绝大多数蛋白质由核基因编码，在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内，因此二者被称为半自主性细胞器。
内有色素是花青素，与花和果实的颜色有关。
考点一 细胞器之间的分工
1. 细胞器的形态、结构和功能
细胞液
养料制造车间
能量转换站
动力车间
有氧呼吸
运输通道
有些内质网上有核糖体附着，叫粗面内质网；有些内质网上不含有核糖体，叫光面内质网。
参与分泌蛋白的合成,加工和运输
性激素等脂质的合成场所
脂质
、
考点一 细胞器之间的分工
1. 细胞器的形态、结构和功能
高尔基体
蛋白质　
蛋白质　
中心粒　
有丝分裂
多种水解酶
起源于高尔基体，其中的水解酶由核糖体合成
分解衰老、损伤的______，吞噬并杀死侵入细胞的__________。
细胞器
病菌或病毒
主要由蛋白质和RNA组成。
2. 多角度比较各种细胞器
叶绿体、液泡
中心体
线粒体、叶绿体
中心体
高尔基体
核糖体、内质网、
高尔基体、线粒体
核糖体
核糖体、线粒体
依 据 类　型 实　例
成 分 含DNA的细胞器
含RNA的细胞器
含色素的细胞器
线粒体、叶绿体
核糖体、线粒体、叶绿体
叶绿体、液泡
3.线粒体与叶绿体的比较
线粒体 叶绿体
分布 在动植物细胞中普遍存在 主要分布于植物的叶肉细胞和幼茎皮层细胞中
成分 内膜:与 有关的酶 基质: 类囊体薄膜:
基质:
增大膜面 积方式
功能
内膜向内折叠形成嵴
①与光反应有关的酶
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
有氧呼吸
①有氧呼吸有关的酶
②少量DNA,RNA和核糖体
①暗反应有关的酶
②叶绿素和类胡萝卜素
②少量DNA,RNA和核糖体
囊状结构堆叠形成基粒
线粒体 叶绿体
能量 转换
物质 转换
共 同 点 稳定化学能→ATP
中活跃的化学能
光能→ATP中活跃的
化学能→稳定化学能
有机物→无机物
无机物→有机物
①都具有双层膜
②都含有少量DNA,是半自主性细胞器
③都与能产生ATP，与能量转换有关
4.细胞骨架
细胞器并非是漂浮于细胞质中，细胞质中有 细胞器的结构。由 组成的网架结构，维持细胞的 ，锚定并支撑着细胞器，与细胞运动、 、 、及 、能量转化、 等生命活动密切相关。
信息传递
支持
蛋白纤维
形态
分裂
分化
物质运输
【教材中的隐性知识】教材必修1 P50中“细胞骨架”与P44～45中生物膜的“基本支架”在物质构成上有什么不同？
细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，
生物膜的基本支架由磷脂双分子层组成。
教材深挖拓展
1. （必修1 P48图3-6）叶绿体的结构与其功能相适应的特点有_______________________________________________、________________________________________________、___________________________________________________。
①叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积
②叶绿体的类囊体薄膜上分布有许多吸收光能的色素
③叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶
2. （必修1 P53拓展题）溶酶体内水解酶不分解溶酶体膜的可能原因是①_____________________________________________________；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膜周围的环境(如PH)不适合酶发挥作用
溶酶体膜的膜成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用
5. 归纳细胞结构与功能中的“一定”、“不一定”与“一定不”
(1)能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体。
(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定主要发生在线粒体中。
(3)真核细胞光合作用一定发生于叶绿体，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体。
(4)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(5)有中心体的细胞不一定为动物细胞，但一定不是高等植物细胞。
(6)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但真核细胞的分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
(7)一定不发生于细胞器中的反应: 葡萄糖→丙酮酸。
光学显微镜下能看到的细胞结构有:
细胞壁、细胞核、叶绿体、大液泡
线粒体(需进行活细胞染色，如健那绿染液)
染色体(需用甲紫溶液或者醋酸洋红液等碱性染料染色)
核糖体、中心体等是电子显微镜下才能看到。
【检测】判断下列叙述的正误
(1)RNA是高尔基体的结构成分。(　　)
(2)高尔基体是肽链合成和加工的场所。(　　)
(3)溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶。(　　)
(4)核糖体含有蛋白质和核糖核酸。(　　)
(5)细胞骨架由蛋白质组成。(　　)
(6)线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要场所。(　　)
(7)正常状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用。(　　)
(8)叶绿体膜由双层膜组成。(　　)
×
×
×
√
√
√
×
√
【典例】(2021·安徽淮南入学检测) 下列分析正确的是(　　)
A. 该图为依据光学高倍显微镜下所观察
到的植物细胞绘制的结构示意图
B. 外界溶液浓度大于③内液体浓度时，
可能发生质壁分离现象
C. 该细胞中能产生ATP的部位是⑤⑥⑨和⑩
D. 该细胞可能取自茎尖分生区或根尖成熟区
B
A项: 题图中能看清线粒体、叶绿体的内部结构，应是在电子显微镜下观察到的
⑥为内质网不能产生ATP
该细胞中有大液泡和叶绿体，不可能取自茎尖分生区或根尖成熟区
◎思维延伸◎
所有的细胞中都含有与能量转换有关的细胞器吗？请解释原因。
不是。原核细胞中能量的转换发生在细胞质中和细胞膜上，原核细胞不含有线粒体和叶绿体；真核生物的部分细胞也不含有线粒体和叶绿体，如哺乳动物的成熟红细胞。
【检测】(2022·四川广安开学考试) 下图为某细胞部分结构示意图。
以下说法正确的是(　 　)
A. 该细胞无叶绿体，含有该细胞的
生物体无法进行光合作用
B. 图中含有双层膜的细胞结构有细
胞膜、线粒体、核膜
C. 图中能进行碱基互补配对的细胞器有线粒体、核糖体和细胞核
D. 将该细胞放入清水中，由于细胞壁的支持保护，细胞不会吸水涨破
D
A项:该细胞无叶绿体，但含该细胞的生物体可以是高等植物，可能进行光合作用
细胞膜是单层膜
细胞核不是细胞器
考点二 细胞器之间的协调配合及生物膜系统
1. 各种生物膜之间的联系
(1)在成分上的联系
①相似性: 各种生物膜都主要由______________组成。
②差异性: 每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其________的种类和数量就越多。
脂质和蛋白质
蛋白质
②在结构上具有一定的连续性，图示如下:
(2)在结构上的联系
①各种生物膜在结构上大致相同，都由______________构成基本支架，蛋白质分子分布其中，都具有一定的流动性。
磷脂双分子层
(1)膜具有一定的连续性,即存在直接(实线)或间接(虚线)的联系。
(2)直接相连的膜之间可直接转变,结构上间接相连的膜之间是以“出芽”的形式形成囊泡而发生膜的转移。
(3)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例)
1. 分泌蛋白: 指有些蛋白质是在_________合成后，分泌到_________起作用的，如消化酶、抗体和一部分激素。
2. 研究手段
在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射_________________，3 min后，检测放射性依次出现的部位。
细胞内
细胞外
3H标记的亮氨酸
——放射性同位素标记法
具有放射性的同位素:
不具有放射性的同位素:
如14C、32P、3H、35S等；
如15N、18O等
3.流程图解读
注意: 囊泡运输需消耗能量。
[特别提醒]
区分参与分泌蛋白合成、加工、运输和分泌的“有关细胞器” “有关结构”和“有关膜结构”
①有关细胞器:
线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
②有关结构:
线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
③有关膜结构:
线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜
【教材中的隐性知识】教材必修1 P51“思考·讨论”(改编): 科学家研究分泌蛋白的合成与运输的方法是什么？如果用人的口腔上皮细胞为实验材料可以吗？为什么？
因为口腔上皮细胞不能产生分泌蛋白。
放射性同位素标记法
不可以
1.分泌蛋白在加工、运输过程中相关结构变化的模型分析
1.分泌蛋白在加工、运输过程中相关结构变化的模型分析
(2)图2表示放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞中的分布情况，该图不仅表示了放射性元素出现的先后顺序: ，而且还表示了某种结构中放射性元素的含量变化。
内质网→高尔基体→分泌小泡
在分泌蛋白加工、运输过程中:
内质网膜面积 ，
高尔基体膜面积 ，
细胞膜面积 。
减小(只发出囊泡)
基本不变(先接受囊泡，后发出囊泡)
增大(只接受囊泡)
2. “三看法”解读分泌蛋白的合成、加工、运输
项目 胞内蛋白 分泌蛋白
合成场所
作用场所
实例
胞内蛋白与分泌蛋白的比较
游离核糖体
游离的核糖体合成一段肽链后,二者一起转移到粗面内质网上继续合成
细胞内
血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶
消化酶、抗体、胰岛素
细胞外
需要内质网和高尔基体加工的蛋白质:
①分泌蛋白
②膜上使用的蛋白, 如载体蛋白
③溶酶体内使用的蛋白, 如多种水解酶
项目 胞内蛋白 分泌蛋白
合成场所
作用场所
实例
胞内蛋白与分泌蛋白的比较
游离核糖体
游离的核糖体合成一段肽链后,二者一起转移到粗面内质网上继续合成
细胞内
血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶
消化酶、抗体、胰岛素
细胞外
不需要内质网和高尔基体加工的蛋白质:
①线粒体、叶绿体中的蛋白
②细胞核中的蛋白
③细胞质基质中的蛋白
④细胞骨架的成分
【检测】(2021·日照模考) 蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列,从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程,可以大体分为两条途径:一是在游离核糖体上完成肽链合成,然后转运至线粒体、叶绿体及细胞核或成为细胞质基质和细胞骨架的成分,这称为翻译后转运;二是蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导,边合成边转入内质网中,再经一系列加工运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外,这称为共翻译转运。下列相关分析正确的是(　　)
A.生长激素、胰岛素、性激素等激素的分泌属于共翻译转运途径
B.线粒体、叶绿体以及细胞核中的蛋白质均来自翻译后转运途径
C.用3H标记亮氨酸的羧基可确定某种蛋白质的分选是何种途径
D.细胞中转运方向不同的蛋白质的自身信号序列中的氨基酸序列不同
性激素不属于分泌蛋白
线粒体、叶绿体中有些蛋白质可线粒体,叶绿体自身合成
羧基上的3H, 生成水,故无法追踪蛋白质的合成和运输过程
蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列决定的,构成信号序列的氨基酸组成、数量和排列顺序不同,导致信号序列不同
D
2. 细胞的生物膜系统
(1)组成:________、细胞器膜和______等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
(2)功能:
细胞膜
核膜　
相对稳定的内部
物质运输
能量转换
信息传递
酶
区域化
【素养新命题——突破长句问答】(1)原核细胞具有生物膜吗？能不能构成生物膜系统呢？为什么？(生命观念：结构与功能观)
一般原核细胞只有细胞膜这一种生物膜，一种生物膜不能构成生物膜系统。
(2)生物膜是对生物体内所有膜结构的统称吗？
生物膜系统是指细胞内而不是生物体内的全部膜结构，例如口腔黏膜、胃黏膜、视网膜、小肠肠系膜等是生物体内的膜，但不是生物膜，也不属于细胞的生物膜系统。
不是
原核生物和病毒等无生物膜系统！
【典例】研究人员在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，通过检测放射性的聚集和转移情况，研究分泌蛋白的合成和分泌过程，下图表示胰腺腺泡细胞的部分结构和分泌过程。请回答下列问题：
(1)该实验采用了________________技术进行研究，以追踪相关物质的去向。
(2)预测实验结果: 放射性在不同结构中聚集和转移的先后顺序是____________________(以图中序号作答)。这一结果体现了细胞内各种结构之间的______________________关系。
放射性同位素标记
③⑦⑤②⑤①
协调与配合
【典例】研究人员在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，通过检测放射性的聚集和转移情况，研究分泌蛋白的合成和分泌过程，下图表示胰腺腺泡细胞的部分结构和分泌过程。请回答下列问题：
(3)研究人员采用某种方法使腺泡细胞
的高尔基体全部解体，再进行相关实验。
结果发现，放射性只在细胞内进行转移，
却未出现在细胞外，这表明
___________________________________。
(4)生物膜系统在细胞生命活动中的作用
极为重要，图中序号所示的结构中，属于
生物膜系统的是________________________(填写序号)。
高尔基体与分泌蛋白的分泌有关
①②④⑤⑥⑦
考点三 观察叶绿体和细胞质的流动(实验)
1. 实验原理
(1)叶绿体一般呈绿色、扁平的________或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，可用细胞质基质中的_________的运动作为标志。
椭球形　
叶绿体
2. 实验步骤
(1)观察叶绿体
下表皮
清水
高倍镜
(2)观察细胞质流动
光下
室温　
清水
叶绿体
(1)观察叶绿体时，为什么常用藓类叶片？
藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以直接用来制作临时装片，且细胞内叶绿体数量较少，体积较大，便于观察。
(2)选菠菜叶作为观察叶绿体的材料，为什么要撕取带少许叶肉的下表皮？
叶绿体主要分布在叶肉细胞中，叶表皮处无叶绿体，接近下表皮处为海绵组织，含有的叶绿体体积大、数目少，易于观察，且细胞排列疏松，易撕取。
(3)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，目的是防止叶绿体失水。如果叶绿体失水，叶绿体就会缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。
1.用高倍显微镜观察叶绿体
2. 用高倍显微镜观察细胞质的流动
(1)观察细胞质的流动，理想的实验材料是黑藻。
(2)观察细胞质流动时，首先要找到叶肉细胞中的叶绿体，然后以细胞壁或其他结构为参照物，以叶绿体的运动作为标志，眼睛注视叶绿体，再来观察细胞质的流动。最后，再来仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。
(3)寻找最佳观察部位: 应寻找靠近叶脉部位的细胞进行观察，此处细胞水分供应充足，容易观察到细胞质的流动。
(4)装片中的实验材料，应始终保持有水状态。使用表皮观察细胞流动时，应将视野调暗些。
A. 消化酶和抗体不属于该类蛋白
B. 该类蛋白运回内质网的过程消耗ATP
C. 高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高
D. RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
【检测】(2021·山东卷) 高尔基体膜上的RS受体特异识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是( )
C
A项: 高尔基体通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网，说明这些蛋白质不在高尔基体中进行加工，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，需要在高尔基体加工，因此不属于这类蛋白。
C项:RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱,因此高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH低
A. M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B. 附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C. S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D. M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
【检测】(2020·山东卷) 经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后, S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶;不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的( )
D
D项: M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外
【检测】(2018·江苏卷) 下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题:
(1)甲的名称为__________，处于有丝分裂中期的洋葱根尖细胞具有________(在甲、乙、丙中选择)。
(2)蛋白质合成活跃的卵母细胞中结构c较大，而蛋白质合成不活跃的肌细胞中结构c很小，这表明结构c与________(填序号)的形成直接有关。
①内质网　②高尔基体　③中心体　④核糖体
细胞核
乙
④
【检测】(2018·江苏卷) 下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题:
(3)许多重要的化学反应在生物膜上进行，乙、丙分别通过____________(用图中字母填空)扩大了膜面积，从而为这些反应需要的________提供更多的附着场所。
e、h
酶
【检测】(2018·江苏卷) 下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题:
(4)在细胞分裂间期，结构乙的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ. 细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ. 细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ. 结构乙分裂增殖形成。
有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究，方法如下: 首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株在加有3H标记的胆碱(磷脂的前体)培养基中培养，然后转入另一种培养基中继续培养，定期取样，检测细胞中结构乙的放射性。结果如表：
①与野生型相比，实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是_______________________________________________________。
②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是_______________________________________________________。
③通过上述实验，初步判断3种假设中成立的是______(在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。
标记后细胞增殖的代数 1 2 3 4
测得的相对放射性 2.0 1.0 0.5 0.25
自身不能合成胆碱
成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记
Ⅲ
【典例】科学家发现了囊泡运输的调控机制。下图是囊泡膜与靶膜融合过程的示意图，囊泡上有一个特殊的V一SNARE蛋白，它与靶膜上的T一SNARE蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡膜和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点。下列叙述错误的是( )
A.囊泡膜与细胞膜、细胞器膜
和核膜等共同构成生物膜系统
B.内质网、高尔基体、细胞膜
依次参与RNA聚合酶的分泌过程
C.图中T－SNARE与V－SNARE
的结合存在特异性
D.分泌蛋白的运输需要囊泡的参与，
该过程中高尔基体的膜面积先增大后减小
B
【检测】(2022·山东临沂模拟) 右图是组成细胞膜的物质合成和定位过程。有关叙述正确的是( ) A.细胞膜及核糖体、内质网、
高尔基体等的膜的主要成分是
脂质和蛋白质
B.分泌蛋白、跨膜蛋白合成
后的加工、修饰发生在内质网
和高尔基体中
C.性激素的分泌过程中，需
要来自内质网、高尔基体的囊泡参与
D.囊泡膜以磷脂双分子层为基本支架，执行功能时膜成分不会更新
B
×
C项: 性激素的合成过程需要内质网参与，但分泌过程不需要来自内质网、高尔基体的囊泡参与
×
【检测】下图表示细胞内蛋白质合成后的去向和定位，其中①～⑦表示细胞结构，甲～丁表示结构中的物质。下列说法正确的是(　　)
A. 图中具有双层膜的结构只有⑥⑦，
而且二者增大膜面积的方式相同
B. 进入结构⑦的蛋白质中有把葡萄
糖分解成丙酮酸的酶
C. 物质丁可能是消化酶、抗体、胰
岛素和性激素等
D. 结构③能对来自结构②的蛋白质
进行加工、分类和包装等
D
×
⑤⑥⑦
不同
没有

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