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第2节
细胞器之间的分工合作（第2课时）
第3章 细胞的基本结构
我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。
---引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》
>>>2019人教版高中生物学必修1课件
（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？
思考·讨论
请同学们自主阅读教材P51-P52的内容，思考讨论以下问题：
典型例子：分泌蛋白的合成和运输
分泌蛋白
指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。如消化酶、抗体和一部分激素。
用3H标记亮氨酸
蛋白质的合成和运输过程
追踪
研究方法：
同位素标记法
豚鼠的胰腺腺泡细胞模式图
细胞器之间的协调配合
同位素标记法
含义：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。
特点：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。
含义：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。
用途：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。
类型：
（1）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；
（2）有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。
同位素
同位素标记法
典型例子：分泌蛋白的合成和运输
3min后，放射性物质出现在附着有核糖体的内质网中；
3min
17min
117min
17 min后，出现在高尔基体中；
117 min后，出现在细胞膜内侧运输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌物中。
细胞器之间的协调配合
视频：放射性同位素研究分泌蛋白的合成和分泌
细胞器之间的协调配合
内质网
高尔基体
细胞膜
核糖体
-—— 合成多肽链
-—— 合成、加工蛋白质
囊泡
-—— 加工、分类、包装蛋白质
-—— 分泌到细胞外
线粒体（供能）
囊泡
与分泌蛋白合成和运输有关的细胞器：
线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
细胞器之间的协调配合
分泌蛋白的运输过程
“交通枢纽”
（1）分泌蛋白是在哪里合成的？
思考·讨论
请同学们自主阅读教材P51-P52的内容，思考讨论以下问题：
（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？
内质网上的核糖体中
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进一步的加工，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。
需要，如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。这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸提供的。
核膜
内质网膜
细胞膜
细胞的生物膜系统
各种生物膜的组成成分和结构相似。
结构和功能上紧密联系，体现细胞内各结构的协调配合。
生物膜系统的特点
高尔基体膜
间接
囊泡
直接
直接
囊泡
间接
细胞的生物膜系统
生物膜系统的功能
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。
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。
把各种细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
与社会的联系
生物膜系统的应用
人工合成的膜材料已用于疾病的治疗：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。
归纳·总结
同位素标记法
生物膜系统 = 细胞膜 + 各种细胞器膜 + 核膜
差速离心法
内质网
高尔基体
细胞膜
核糖体
囊泡
线粒体（供能）
囊泡
分泌蛋白的合成和运输
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
观察叶绿体：叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
观察细胞质的流动：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叶绿体的运动作为标志。
使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布。
观察细胞质的流动，理解细胞质的流动是一种生命现象。
实验原理
目的要求
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
实验材料：藓类叶（或菠菜叶、番薯叶等），新鲜的黑藻
实验器材：显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，刀片，培养皿，台灯，铅笔。
材料用具
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
实验 观察叶绿体 观察细胞质的流动
选材 藓类叶 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 新鲜的黑藻
原因 叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片。 （1）细胞排列疏松，易撕取； （2）含叶绿体数目少，且个体大。 黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，存在叶绿体，易观察。
注意：
①撕取菠菜叶下表皮细胞时要带少量的叶肉细胞，因为表皮细胞没有叶绿体，栅栏组织（近上表皮）叶绿体多，而海绵组织（近下表皮）细胞中叶绿体少。
②实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。
③用高倍镜观察黑藻细胞叶绿体时，可以观察到细胞质的流动。
实验材料分析
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
方法步骤
（1）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的形态和分布。
叶肉
盖玻片
高倍镜
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
方法步骤
（2）制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动。
清水
幼嫩
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
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
2、高倍显微镜下观察黑藻叶肉细胞，能直接看到细胞质在流动吗？
思考讨论
3、推测细胞质流动和哪些细胞结构有关？
4、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？
1、叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
思考讨论
叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用，例如，叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。又如，叶片细胞的栅栏组织（接近上表皮）中的叶绿体较海绵组织（接近下表皮）中的多，这使得叶片的叶绿体能够接收更多的光照进行光合作用。
1、叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
思考讨论
这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。叶片的叶绿体能够接收更多的光照进行光合作用。
1、叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源；在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。此外，叶片细胞的栅栏组织（接近上表皮）中的叶绿体较海绵组织（接近下表皮）中的多。请据此分析：叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
探究·实践
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
思考讨论
2、高倍显微镜下观察黑藻叶肉细胞，能直接看到细胞质在流动吗？
不能，细胞质基质是无色的，而叶绿体有颜色，可以作为观察细胞质流动的标志。
3、推测细胞质流动和哪些细胞结构有关？
可能与线粒体、细胞骨架、叶绿体有关流动。
4、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？
为细胞内的物质运输创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行。
探究·实践
小试牛刀
1、在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，在胰蛋白酶的合成和分泌过程中，3H依次经过的细胞器是（ ）
A. 内质网、高尔基体、溶酶体
B. 核糖体、内质网、高尔基体
C. 内质网、核糖体、高尔基体
D. 核糖体、高尔基体、溶酶体
B
解析：分泌蛋白合成与分泌过程：核糖体合成多肽链→内质网进行加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质→内质网膜鼓出形成囊泡→高尔基体对蛋白质做进一步的加工修饰→高尔基体膜形成囊泡→细胞膜。因此，在胰蛋白酶的合成和分泌过程中，3H依次经过的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体。
小试牛刀
2、胰岛素分子含有两条肽链。胰岛B细胞合成胰岛素的过程如下：①在游离的核糖体上合成前胰岛素原的起始肽段→②前胰岛素原中的起始肽段连同核糖体一起转移到粗面内质网→③粗面内质网继续合成肽链，并切掉起始肽段、形成具有一定空间结构的胰岛素原并转移到高尔基体→④在高尔基体中切除中间一段肽链，形成由2条肽链组成的胰岛素并分泌到细胞外。下列有关叙述错误的是（ ）
A. 游离核糖体与胰岛素的合成有关
B. 内质网、高尔基体、细胞膜之间通过囊泡联系
C. 高尔基体对肽链的加工消耗了水分子
D. 胰岛素分子含有前胰岛素原中的起始肽段
D
小试牛刀
3、在显微镜下观察到某黑藻细胞中的一个叶绿体位于液泡的右下方，细胞质环流方向为逆时针，如图所示。相关描述错误的是（ ）
A. 实际上叶绿体应位于液泡的左上方，细胞质环流方向仍为逆时针
B. 因叶绿体中含有叶绿素，观察叶绿体时不需要染色
C. 液泡内含糖类、无机盐、蛋白质等物质，可以调节植物细胞内部的环境
D. 该实验中把黑藻换成菠菜叶的表皮细胞，结果也一样
D
第3章 第3节
下节课继续学习
细胞核的结构和功能

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