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(共52张PPT)
3.2 细胞器之间的分工合作
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。
细胞器之间的分工与合作
细胞器之间的协调配合：分泌蛋白的合成和运输
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
细胞壁
生物类型 成分 作用的酶或物质
植物 纤维素+果胶 纤维素酶 、果胶酶
真菌 几丁质(壳多糖) 几丁质酶
原核生物 (除支原体等) 肽聚糖 溶菌酶（溶解细菌细胞壁）
青霉素（能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素）等
作用：对细胞起支持与保护作用
细胞质
细胞质基质：呈胶质状态
是细胞代谢的主要场所
细胞器
细胞质
无 膜：中心体、核糖体
单层膜：内质网、高尔基体、
溶酶体、液泡
双层膜：线粒体、叶绿体
分离
方法
差速离心法
分离各种细胞器的方法
差速离心法
将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，采用逐渐提高离心速率分离不同大小的细胞器。
细胞
破坏细胞膜
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
细胞质
细胞质基质：呈胶质状态
是细胞代谢的主要场所
细胞器
细胞质
无 膜：中心体、核糖体
单层膜：内质网、高尔基体、
溶酶体、液泡
双层膜：线粒体、叶绿体
分离
方法
差速离心法
一、细胞器之间的分工
分布：
形态：
广泛分布于真核细胞中。 新陈代谢旺盛的细胞含量多。
形态多样，有短棒状、圆球形、线性、哑铃形等。
结构：
双层膜
基质：
外膜
内膜：向内突起形成嵴，扩大膜面积，含有有氧呼吸的酶
功能:
有氧呼吸的主要场所，提供能量约占细胞需能的95%。“动力车间”
（半自主细胞器）
含有少量的DNA、RNA、核糖体；含有有氧呼吸有关的酶
1.线粒体
线粒体功能
有氧呼吸的主要场所
动力车间
能量转化
有氧呼吸第二、三阶段在线粒体中进行。
产生ATP的主要场所
稳定化学能→活跃化学能+热能
思考：
1.原核生物没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？
很多原核细胞都可以进行有氧呼吸，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。)
2.哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？
因为哺乳动物成熟红细胞内没有有氧呼吸的酶，只能进行无氧呼吸。
分布：
形态：
绿色植物中，能进行光合作用的细胞。
扁平的球形或椭球形。
结构：
双层膜
基粒：
外膜
内膜
功能:
“养料制造车间”、“能量转换站”
基质：含有少量的DNA、RNA、核糖体、酶
半自主细胞器
2.叶绿体
由多个类囊体堆叠而成，有光合作用相关的酶和色素
叶绿体功能
绿色植物光合作用的场所。
养料制造车间
能量转化站
将无机物合成有机物的场所。
光能→活跃化学能→稳定化学能
思考：
原核生物没有叶绿体，能进行光合作用吗？
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。
光反应和暗反应都在叶绿体这种进行。
①光反应：
水光解
ATP和NADPH生成
②暗反应：
CO2固定
C3还原
卡尔文
循环
(4)线粒体和叶绿体的比较
嵴　
基粒
基质
内膜
类囊体
薄膜
基质
光能→活跃化学能→稳定化学能
ATP中活跃
的化学能
有机物中稳
定的化学能
ATP
转录、翻
译
碳循环
主要用暗反应中C3的还原
稳定化学能→活跃化学能+热能
叶绿体与线粒体的起源——内共生起源学说
1.内容：许多科学家认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。
2.证据：
②线粒体和叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体，能够进行DNA复制、转录和翻译(半自主细胞器)
③线粒体、叶绿体DNA不与蛋白质结合形成染色质，DNA为环状。
④线粒体、叶绿体具有双层膜，内外膜存在明显性质和成分差异。
外膜与真核细胞膜相似，内膜与原核细胞膜相似。
①线粒体和叶绿体的基因组与原核生物的基因组相似
⑤线粒体、叶绿体的分裂方式与原核细胞相似。
3.内质网
类型
粗面内质网：
滑面内质网：
形态结构：
功能
由单层膜围成的管状、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
分布：
广泛分布于真核细胞
内连核膜，外连细胞膜
蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道
脂质合成的“车间”
4.高尔基体
存在部位：
真核细胞
形态结构：
由单层膜构成的扁平
囊状结构，呈弓形
主要功能：
1.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”
2.与植物细胞细胞壁形成有关
5.溶酶体
形态结构：
功能
细胞内具有单层膜构成的囊状结构的细胞器，含有多种水解酶类
分布：
主要分布在动物细胞
分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和细菌。
是细胞的消化车间
溶酶体
6.液泡
形态结构：
功能 ：
单层膜包围的泡状结构
分布：
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。
细胞液
液泡中的液体称为细胞液，细胞液中含有糖类、无机盐、蛋白质、色素（花瓣、果实的颜色）等。
成分：
调节植物细胞内环境，充盈的液泡使细胞保持坚挺
无膜结构。
几乎存在于一切细胞中。
核糖体
mRNA
除哺乳动物成熟红细胞。
①附着在粗面内网和核膜的外膜上
②游离在细胞质基质中
③存在于线粒体和叶绿体基质中
颗粒状，体积最小的细胞器。
蛋白质和RNA组成。
合成蛋白质的场所
(生产蛋白质的机器)
按照mRNA的信息将氨基酸高效精确地合成多肽链。
多肽链
→
7.核糖体
形态结构：
功能 ：
分布：
成分：
无膜结构。
动物细胞和低等植物细胞中。
由相互垂直的两个中心粒及周围物质组成
蛋白质
8.中心体
形态结构：
功能 ：
分布：
成分：
与细胞有丝分裂有关。
a.有丝分裂过程中，由中心体发出星射线形成纺锤体，牵引染色体移动。
b.中心体在间期倍增(复制)。
1个中心体(2个中心粒)→2个中心体(4个中心粒)
c.精子形成过程中，中心体发育为精子的尾部。
如衣藻、绿藻、地衣
动物细胞（左）和植物细胞（右）亚显微结构图
线粒体
内质网
高尔基体
核糖体
溶酶体
中心体
液泡
叶绿体
（动物和低等植物）
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
识图作答
图示是 细胞，判断依据是
成熟的高等植物
含有叶绿体、细胞壁和大液泡，且不含有中心体
4.细胞骨架
(1)结构：由 组成的网架结构。
(2)作用：维持 、锚定并支撑 ，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、 、信息传递等生命活动密切相关。
蛋白质纤维
细胞的形态
许多细胞器
能量转化
归纳提升
利用“结构与功能观”
理解细胞的特殊性
显微结构与亚显微结构
1.显微结构
用光学显微镜观察到的细胞内部构造,称为细胞的显微结构。
光学显微镜的分辨率不超过0.2μm,有效放大倍数一般不超过1200倍。
细胞中的显微结构：
线粒体、叶绿体、液泡、染色体、核仁
显微结构与亚显微结构
2.亚显微结构
在电子显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。
电子显微镜的分辨率：0.2nm，可以放大几千倍、几万倍，甚至几十万倍。
线粒体
叶绿体
内质网
高尔基体
1.实验原理
(1)叶肉细胞中的叶绿体呈绿色、扁平的 或球形，制片后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 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。
椭球
流动
叶绿体
实验 用高倍显微观察叶绿体和线粒体
2.实验步骤
(1)观察叶绿体
稍带些叶肉的下表皮
清水
盖玻片
叶绿体
叶片薄,仅一两层叶肉细胞,且含水量高。
①为什么藓类或黒藻叶片可直接制成临时装片
靠近下表皮的叶，海绵组织多，易撕取，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体。
②为什么要取菠菜叶稍带些叶肉下表皮？
保持有水状态以保证叶绿体的正常形态,并能悬浮在细胞质基质中,否则,细胞失水收缩,将影响叶绿体形态的观察。
③为什么要将玻片放入水滴中？
归纳提升
(1)高等绿色植物的叶绿体呈椭球或球形，在不同的光照条件下，叶绿体可以运动，改变椭球体的方向。在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤；在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源。
(2)观察细胞质流动
光照、室温
盖玻片
叶绿体随细胞质
目的是促进细胞质的流动。
若观察时发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取措施，加速细胞质流动，可采取的措施是适度照光、适当加温、切伤叶片等。
细胞质流动的意义：细胞质是细胞代谢的主要场所。细胞质中含有细胞代谢所需要原料、代谢所需的酶和细胞器等。细胞质的流动,为细胞内物质运输和结构移动创造了条件,从而保障了细胞生命活动的正常进行。
二、细胞器之间的协调配合
细胞中有许多条”生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器相互配合。
实例一：分泌蛋白的合成和运输
1.分泌蛋白：
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、蛋白质类激素等。
2.实验
①实验材料：
②实验方法：
豚鼠胰腺腺泡细胞
放射性同位素标记法
同位素标记
3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。
14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。
标记DNA
3H
14C
32P
35S
标记蛋白质
噬菌体的遗传物质
18O
15N
标记H2O、CO2
研究光合产物O2中氧原子的来源。
标记DNA
研究DNA复制方式。
同位素标记法(同位素示踪法)
用物理性质特殊（如放射性、原子量）的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。
放射性
同位素
稳定同位素
检测
放射性
检测
密度或相对分子质量
下面是利用小球藻进行光合作用实验的示意图
O2
18O2
同位素标记法(同位素示踪法)
A物质和B物质的相对分子质量比是：_____________.
8：9
实验结论：___________________________________________。
光合作用产生的氧气中的氧来自H2O而不是CO2
③实验过程与结果：
3H标记的亮氨酸
豚鼠胰腺的腺泡细胞
注射
观察细胞中放射性标记物先后出现的部位。
附着有核糖体的内质网上。
高尔基体
细胞膜附近的囊泡及细胞外
短时间培养
④分泌蛋白合成与运输的过程
游离核糖体
1.合成一小段肽链
3.合成完整肽链
2.移动
4.初步加工
5.形成囊泡
6.再加工
7.形成囊泡
粗面内质网
高尔基体
细胞膜
8.分泌
细胞外
线粒体
分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示
图甲表示分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化；图乙表示放射性颗粒在不同结构出现的先后顺序；图丙表示不同细胞器中放射性强度的变化。据图分析，图甲中A、B、C三条曲线所指代的膜结构分别是 ；图乙中1、2所指代的细胞器_____
_____________；图丙中a、b、c所代表的细胞器分别为_______________
_________。
内质网膜、细胞膜、高尔基体膜
网、高尔基体
内质
核糖体、内质网、
高尔基体
拓展
细胞内各种蛋白质的合成和转运途径
1.定义
细胞器膜、细胞膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
①真核生物才具有生物膜系统
②原核生物没有生物膜系统，但是具有生物膜(细胞膜)
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、液泡膜等
三、细胞的生物膜系统
口腔黏膜、胃黏膜？
生物膜系统
2.生物膜的成分与结构相似
①生物膜的主要成分是：脂质(磷脂)+蛋白质
②生物膜的基本结构：流动镶嵌模型
a.磷脂双分子层——基本骨架
b.蛋白质分子分布在磷脂双分子层中
生物膜系统
3.生物膜系统在结构和功能上密切联系
①结构上密切联系
a.直接联系
核外膜-内质网膜-细胞膜
b.间接联系(通过囊泡)
内质网膜-高尔基体膜-细胞膜
②功能上密切联系
分泌蛋白的合成与运输
生物膜系统
4.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）
生物膜系统
核膜
细胞器膜
细胞膜
叶绿体膜
线粒体膜
内质网膜
囊泡
囊泡
高尔基体膜
内膜
外膜
类囊体膜
内膜
外膜
人工肾能部分代替真正的肾起作用，如下图所示，患者的血液在中空纤维管中向一侧流动，称为透析液的水溶液在外向相反方向流动，血液中的水分子、代谢废物通过透析膜(中空纤维)进入到透析液中。请分析回答：
(1)当病人的血液流过人工肾时能把病人血液中的______________________透析掉，然后让净化后的血液返回到病人体内。
小分子代谢废物
人工肾能部分代替真正的肾起作用，如下图所示，患者的血液在中空纤维管中向一侧流动，称为透析液的水溶液在外向相反方向流动，血液中的水分子、代谢废物通过透析膜(中空纤维)进入到透析液中。请分析回答：
(2)为了防止某些盐类等有用物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压(溶液浓度)应与____________中的基本相同。
正常血液
人工肾能部分代替真正的肾起作用，如下图所示，患者的血液在中空纤维管中向一侧流动，称为透析液的水溶液在外向相反方向流动，血液中的水分子、代谢废物通过透析膜(中空纤维)进入到透析液中。请分析回答：
(3)血液从患者臀部、腿部或上臂等处的血管通路流入人工肾，连接人工肾的皮下注射针头应该与________(填“动脉”或“静脉”)相连，实际操作时往往把该连接部位附近的静脉和动脉连接，目的是提高血流速度。
静脉
人工肾能部分代替真正的肾起作用，如下图所示，患者的血液在中空纤维管中向一侧流动，称为透析液的水溶液在外向相反方向流动，血液中的水分子、代谢废物通过透析膜(中空纤维)进入到透析液中。请分析回答：
(4)患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能起到较好的作用，原因是_________________________。
血液透析时不可能一次把代谢废物透析干净，需经多次透析。
透析型人工肾的原理
起关键作用的是人工合成的一种膜材：血液透析膜。
通过血液和透析液在透析膜内外两侧的相对流动，尿毒症病人血中的小分子物质如肌酐、尿素、尿酸、钾等向透析液内扩散，透析液内的钠、氯等离子和血中浓度相同，所以，膜内外仍保持平衡，透析液内的碱基、钙离子等则向血中扩散，从而达到清除毒素，纠正电解质紊乱和酸中毒的目的。

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