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(共45张PPT)
3.2 细胞器之间的分工合作
本节聚焦：
细胞内有哪些主要的细胞器？（分布、结构和功能）
细胞器是如何分工合作的，共同完成细胞的生命活动的？
什么是生物膜系统？它具有什么功能？
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、总装制造等部门。
问题探讨
问题1: 如果缺少其中的某个部门，飞机还能制造成功吗？
问题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？
温故知新—细胞结构
工 厂
围 墙
细胞器
细胞质基质
部 门
在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的细胞质基质，由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。
问题3: 虽然细胞的体积非常小，但是细胞器众多，如何能够在研究某种细胞器的功能时，不受到其他细胞器的干扰呢？
一、分离细胞器的方法
差速离心法
问题4: 如何分离得到各种细胞结构？
离心
上清液
沉淀
离心后
逐渐提高离心速度分离不同细胞器
一、分离细胞器的方法
问题5: 如果要分离细胞内部结构，首先要做的准备工作是什么？
细胞
细胞膜
匀浆液
破坏细胞膜
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
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
细胞核等
线粒体、溶酶体等
内质网、高尔基体等
更高速离心
更小颗粒
核糖体等
一、分离细胞器的方法
1
差速离心法
问题6: 怎样看得到这些细胞器呢
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、分离细胞器的方法
二、细胞器之间的分工
内质网
线粒体
高尔基体
细胞壁
细胞膜
细胞核
叶绿体
细胞膜
细胞核
中心体
溶酶体
核糖体
植物细胞（左）和动物细胞（右）亚显微结构模式图
液泡
二、细胞器之间的分工
探究一：请自主学习课本P48-49页，完成下表的相关内容。
种类 膜层数 分布 结构 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
1.具有双层膜结构的细胞器——①线粒体
分布：
形态：
结构：
功能：
短棒状、圆球状等
外膜
内膜
嵴
基质
双层膜
基质
外膜
内膜
嵴
向内折叠
存在少量DNA、RNA，核糖体
与有氧呼吸有关的酶
（增大膜面积）
细胞进行有氧呼吸的主要场所
细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体
“动力车间”
动植物细胞；
供能
代谢旺盛的部位分布较多；
二、细胞器之间的分工
问题7: 研究发现飞翔鸟类胸肌细胞中线粒体的数量比不飞翔鸟类的多；运动员肌细胞线粒体的数量比缺乏锻练的人多；在体外培养细胞时，新生细胞比衰老或病变细胞的线粒体多，这是为什么？
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能为细胞生命活动提供能量。鸟类飞翔，运动员运动需要大量能量，所以，飞翔鸟类胸肌细胞中、运动员肌细胞中的线粒体数量多。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛，所以线粒体多。
问题8: 同学，你是否想过线粒体为什么有双层膜呢？
二、细胞器之间的分工
1.具有双层膜结构的细胞器——②叶绿体内膜外膜基质基粒分布：形态：结构：功能：扁平的椭球形或球形双层膜基粒基质外膜内膜存在少量DNA、RNA，核糖体与光合作用有关的酶由多个类囊体堆叠形成类囊体薄膜上含有光合色素，这些色素可以吸收、传递、转化光能。类囊体绿色植物进行光合作用的场所（增大膜面积）“养料制造车间”“能量转换站”绿色植物的叶肉细胞、幼嫩的茎；能进行光合作用的细胞都含有叶绿体吗？能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体，如蓝细菌。二、细胞器之间的分工二、细胞器之间的分工
问题10: 绿色植物的所有细胞都有叶绿体吗？
不是，叶绿体只存在于植物的绿色见光部位，如根部细胞就没有叶绿体
问题11: 只有有叶绿体的生物才能进行光合作用吗？
不一定，蓝细菌虽然没有叶绿体，但有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。即能进行光合作用生物不一定有叶绿体
比较项目 线粒体 叶绿体
分布
形态
膜
增大膜 面积方式
成分
功能
能量转化
真核细胞
植物叶肉细胞(主要)
粒状、短线状
球形、椭球形
2层(外膜、内膜)
2层(外膜、内膜),还有类囊体薄膜
内膜向内折叠形成嵴
由类囊体堆叠成基粒
酶、DNA、RNA、核糖体
有氧呼吸的主要场所
光合酶、光合色素、
DNA、RNA、核糖体
光合作用的场所
可以
可以
二、细胞器之间的分工
2.具有单层膜结构的细胞器——①内质网
形态：
功能：
分布：
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连续的内腔相通的膜性管道系统。
粗面内质网
光面内质网
光面内质网
粗面内质网
（核糖体附着）
是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
脂质、糖类等的合成
动植物细胞
二、细胞器之间的分工
2.具有单层膜结构的细胞器——②高尔基体形态：功能：分布：单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡动植物细胞对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装动物：与溶酶体的形成有关植物：与细胞壁的形成有关“车间”及“发送站”线粒体高尔基体叶绿体内质网二、细胞器之间的分工2.具有单层膜结构的细胞器——③溶酶体
形态：
功能：
分布：
由单层膜围成的囊状小泡，内含多种水解酶
主要分布在动物细胞中
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菌
“消化车间”
消化、分解胞吞吞入的营养物质；与细胞的自溶有关
起源：
高尔基体
例题：可以与动物细胞的吞噬泡融合，并消化掉吞噬泡内物质的细胞器是（ ）
A.核糖体 B.溶酶体 C.内质网 D.高尔基体
B
自噬作用
吞噬作用
二、细胞器之间的分工
溶酶体起源于高尔基体，分解侵入病原体和损伤的细胞器
二、细胞器之间的分工
2.具有单层膜结构的细胞器——③溶酶体
1.溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不被分解？尝试提出一种假说，解释这种现象？
①溶酶体膜与其他细胞器膜相比，经过了特殊的修饰，使其不能被水解酶水解；
②溶酶体内的酶只有在酸性条件下才能发挥作用，而溶酶体膜介于酸性和中性环境之间且不断地运动着，分解它们的酶难以起作用
2.新宰的畜、禽，如果马上把肉做熟了吃，肉老而口味不好，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。为什么呢？
细胞内的溶酶体破裂，水解酶释放后，细胞结构被水解。
二、细胞器之间的分工
2.具有单层膜结构的细胞器——③溶酶体
3.溶酶体内含有多种水解酶,这些水解酶分布在溶酶体内的酸性环境中。为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解 如果溶酶体破裂,会对它所在的细胞造成影响吗
溶酶体膜在结构上比较特殊，不会被溶酶体内的水解酶水解。人体细胞溶酶体内的pH为5.5左右，细胞质基质的pH为7.2左右，当少量溶酶体破裂，水解酶释放到细胞质基质后，因pH变化，酶的活性会降低，此时酶的活性降低，则不会导致大部分细胞结构受损；如果大量溶酶体破裂会导致细胞结构破坏，使细胞溶解。
二、细胞器之间的分工
2.具有单层膜结构的细胞器——③溶酶体
2.具有单层膜结构的细胞器——④液泡形态：功能：分布：由单层膜围成的泡状结构，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等。主要分布在植物细胞中；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。低等动物中的食物泡、收缩泡也属于液泡；例题：凤仙花的紫红色花瓣能挤出紫红色的汁液，这些汁液主要来自于（ ）A.叶绿体B.内质网C.液泡D.细胞质基质C储存营养物质花青素二、细胞器之间的分工3.无膜结构的细胞器——①核糖体
形态：
功能：
分布：
椭球形，由RNA和蛋白质组成
“生产蛋白质的机器”
附着核糖体 分泌蛋白
真核细胞、原核细胞
游离核糖体 胞内蛋白
合成蛋白质的场所
线粒体和叶绿体中；
核膜外表面；
粗面内质网上；
游离在细胞质基质中；
二、细胞器之间的分工
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（主要成分蛋白质）
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
3.无膜结构的细胞器——②中心体
二、细胞器之间的分工
细胞器 分布 形态 结构 功能
结构 膜 真核细胞 短棒状/圆球形/线形/哑铃形
绿色的植物细胞 扁平椭球/球形
膜 植物、低等动物(食物泡等) 囊泡状
结构 内质网 真核细胞 网状 高尔基体 真核细胞 扁平囊状 溶酶体 主要在动物细胞 球形囊泡状 膜 核糖体 细胞 粒状
中心体 动物、低等植物 十字形 线粒体
叶绿体
DNA、RNA、核糖体、内膜向内腔折叠-嵴（酶附着）、线粒体基质有呼吸氧化酶等
DNA、RNA、核糖体、基粒（类囊体堆叠，含酶、光合色素）其基质含光合作用合成酶
有氧呼吸主要场所
光合作用场所
显微
液泡
内含细胞液（花青素/糖类/无机盐/脂质/氨基酸/核苷酸/酶等）
调节细胞渗透压（渗透吸水）
蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道；粗面内质网（加工修饰蛋白质）/光面内质网（脂质合成等）
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 ；细胞分泌物（动物细胞）、细胞壁形成（植物细胞合成多糖）
60多种水解酶（pH=5，水解酶“仓库”），分解衰老损伤细胞器、吞噬杀死侵入的病毒/细菌
单
双
无
亚
显微
rRNA和核糖体蛋白质构成亚基
蛋白质的合成场所（合成多肽）
两个空间垂直的中心粒（9个三联体微管呈覆瓦状排列）及周围物质构成，参与细胞有丝分裂
显微
二、细胞器之间的分工
结构 双层膜结构
单层膜结构
无膜结构
结构 含DNA
含RNA
含色素
线粒体、叶绿体
内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
中心体、核糖体
线粒体、叶绿体
线粒体、叶绿体、核糖体
液泡、叶绿体
1.有关细胞器知识的归纳总结
2.细胞类型的判断
有无以核膜为界限的细胞核
无
原核细胞
有
真核细胞
有无细胞壁
无
动物细胞
植物细胞
有
有无中心体
有
低等植物细胞
无
高等植物细胞
二、细胞器之间的分工
维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器
：蛋白质纤维组成的网架结构
功能
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
形态结构
二、细胞器之间的分工
三、细胞器之间的协调配合
这几种细胞器之间是否存在某种协作？
如何证明？
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
三、细胞器之间的协调配合
1.同位素标记法
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
三、细胞器之间的协调配合
1.同位素标记法
向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，检测放射性依次出现的部位。
囊泡
线粒体
高尔基体
核糖体
内质网
117 min
3 min
17 min
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
三、细胞器之间的协调配合
（1）分泌蛋白在哪里合成的
（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？
（3）合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜外呢？
2.分泌蛋白合成与分泌过程
游离核糖体
粗面内质网
高尔基体
细胞膜
转移
多肽
合成
形成一定空间结构的
蛋白质
加工
折叠
进一步
修饰加工
成熟的蛋白质
分泌
分泌蛋白
囊泡
囊泡
线粒体供能
2.分泌蛋白合成与分泌过程
核糖体
粗面内质网
合成蛋白
细胞膜
高尔基体
接受侧
运输侧
三、细胞器之间的协调配合
根据分泌蛋白的合成分泌过程中膜面积的变化情况，判断下图分别表示的是那种细胞器
A内质网膜
B高尔基体膜
C细胞膜
③高尔基体膜
①内质网膜
②细胞膜
三、细胞器之间的协调配合
细胞器膜
核膜
细胞膜
生物膜系统
各个结构之间通过生物膜系统建立联系，使细胞成为统一的整体
这些膜不仅在结构和功能上协调配合，而且在组成成分和结构上很相似
四、生物膜系统
生物膜
细胞中的细胞膜、核膜、以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，它们都是由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。
生物膜系统
由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
【注意】
真核细胞才具有生物膜系统；
原核细胞没有生物膜系统，但是具有生物膜 （细胞膜）；
生物膜系统是细胞中各种膜结构的总称，比如胃黏膜、肠系膜就不属于生物膜系统。
四、生物膜系统
①维持内部环境的稳定
物质运输
能量转化
信息传递
②酶的附着位点
③分隔、内部区域化
细胞内能够同时进行多种化学反应，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
四、生物膜系统
系统中各种膜在结构上存在着怎样的联系？
结构和功能紧密联系
各种生物膜之间的联系：
内质网膜
核膜
细胞膜
高尔基体膜
直接联系
直接联系
（间接联系）
囊泡
囊泡
（间接联系）
核膜
四、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
四、生物膜系统
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
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。观察时可用细胞质中的叶绿体的运动作为标志。
2.实验材料及器具：
新鲜的黑藻或菠菜叶片
镊子
滴管
显微镜
载玻片
盖玻片
消毒牙签
观察细胞质的流动（视频）
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
3.实验步骤：
滴
取
放
盖
看
实验材料
用镊子取一片小叶
在洁净的载玻片中央滴一滴清水
放入载玻片上的清水中
盖上盖玻片
临时装片应一直保持有水状态，以免影响细胞活性
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
实验中是否需要对材料进行染色 为什么
2
3
4
1
合作探究二：通过以上学习，请小组合作思考讨论完成问题。
若在视野中观察到叶绿体在细胞内随细胞质的流动方向为顺时针,则实际的流动方向是什么
有同学认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性 (请简要写出实验思路)
细胞质处于不断流动状态,这对于活细胞完成生命活动有什么意义
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
3.有同学认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性 (请简要写出实验思路)
提示:一组黑藻叶片不作任何处理,另一组黑藻叶片在2-3d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的情况。
4. 细胞质处于不断流动状态,这对于活细胞完成生命活动有什么意义
提示:细胞质是细胞代谢的主要场所,其中含有许多代谢所需的原料、酶等。细胞质的流动,为细胞内物质运输创造了条件,保障了细胞生命活动的正常进行。
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
探究.实践
细胞器
细胞质基质
分泌蛋白的合成和运输
细胞质
生物膜系统
分工合作
核糖体、中心体
内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
叶绿体、线粒体
观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动
实验
分类
单层膜
无膜
双层膜
共同
组成
核膜和细胞膜等
加上
课堂小结

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