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细胞器之间的分工合作
第9讲
第3课时（共4课时）
一轮复习
知识点18：细胞器之间的协调配合及生物膜系统
一、分泌蛋白的合成和运输
1.分泌蛋白
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。
消化酶
抗体
溶菌酶
细胞因子
蛋白类激素
……
分泌
蛋白
内质网
核糖体
高尔基体
线粒体
囊泡
向豚鼠的胰腺腺泡细胞注射3H标记的亮氨酸
2.研究过程
豚鼠的胰腺腺泡细胞
3H-亮氨酸
C
C
OH
O
H2N
CH2
CH
CH3
CH3
3 min
17 min
117 min
附着有核糖体的内质网中
高尔基体中
靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌物中
带有放射性标记的物质出现的位置
时间
正常分泌
积累在细胞质基质
积累在粗面内质网
积累在内质网产生的小泡中
积累在高尔基体中
积累在高尔基体的分泌小泡
突变体A
突变体B
突变体C
突变体D
突变体E
酵母菌突变体研究
在游离核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成
合成一段肽链后，这段肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成，且边合成边转移到内质网腔。
在内质网中经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
内质网鼓出小泡，包裹着蛋白质离开内质网，达到高尔基体，与高尔基体膜融合。
1
1
2
2
3
3
4
4
线粒体
4
3.分泌蛋白的合成和运输过程
高尔基体对蛋白质进一步修饰加工。
1
5
2
3
4
5
6
高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡
6
7
囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
7
在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量，这些能量主要来自线粒体。
线粒体
4
3.分泌蛋白的合成和运输过程
1
2
3
4
5
6
7
线粒体
4
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
囊泡
囊泡
线粒体
氨基酸
形成肽键
加工肽链
进一步加工
分类包装发送
供能
细胞外
1
2
3
4
5
6
7
线粒体
4
细胞器的放射线强度
放射性强度
时间
时间
核糖体
内质网
高尔基体
分泌泡
内质网
高尔基体
1
2
3
4
5
6
7
线粒体
4
膜面积
时间
内质网
细胞膜
高尔基体
膜面积
时间
前
后
内质网
高尔基体
细胞膜
1
2
3
4
5
6
7
4
核糖体
内质网
高尔基体
囊泡
溶酶体
(水解酶)
囊泡
细胞膜上
(膜蛋白)
细胞外
(分泌蛋白)
4.高尔基体的交通枢纽作用
7
6
溶酶体
7
6
核糖体
内质网
高尔基体
囊泡
囊泡
溶酶体
(水解酶)
细胞膜上
(膜蛋白)
细胞外
(分泌蛋白)
许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着“货物”
高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用
4.高尔基体的交通枢纽作用
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
细胞膜上
合成完整肽链
游离核糖体
粗面内质网
高尔基体
细胞外
溶酶体/液泡
细胞质基质
线粒体
叶绿体
细胞核
拓展
细胞内各种蛋白质合成及其去向
5.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。
H
1
1
质子数
质子数 + 中子数
H
1
H
2
H
3
中子数是0
中子数是1
中子数是2
氕
氘
氚
同位素
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。
1
2
定义
特点
3
类型
同位素
放射性同位素
稳定同位素
3H、14C、32P、35S
15N、18O
4
同位素标记法
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。
4
同位素标记法
示踪物质的运行和变化规律
弄清楚化学反应的详细过程
放射性同位素标记
3H、14C、32P、35S
检测放射性
3H标记亮氨酸
14C标记CO2
32P标记DNA
35S标记蛋白质
研究分泌蛋白合成和运输的过程
追踪CO2中的碳如何转化为有机物中的碳
将噬菌体的DNA和蛋白质分开观察，研究噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质
4
同位素标记法
示踪物质的运行和变化规律
弄清楚化学反应的详细过程
稳定同位素标记
15N、18O
检测密度(相对分子质量)
18O标记H2O和CO2
15N标记DNA链
研究光合作用中氧气的来源
研究DNA
的复制方式
二、细胞的生物膜系统
1.定义
在细胞中，许多细胞器都有膜，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。
生物膜系统
核膜
细胞器膜
细胞膜
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)
生物膜系统
核膜
细胞器膜
细胞膜
外膜
内膜
叶绿体膜
线粒体膜
内质网膜
高尔基体膜
溶酶体膜
囊泡
囊泡
外膜
内膜
外膜
内膜
类囊体膜
相连
相连
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
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
内质网膜
细胞膜
核膜(外膜)
高尔基体膜
溶酶体膜
囊泡
囊泡
初级溶酶体
次级溶酶体
自噬体
细胞质基质蛋白
小分子
营养物质
分泌蛋白
膜蛋白
H+
ATP
ADP+Pi
内体
吞噬体
大分子颗粒物
溶酶体酶(酸性水解酶)
mRNA
细胞骨架
酶等
②功能上密切联系
胞吐
胞吞
细胞自噬
4.生物膜系统的功能
第一：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、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
第二：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。
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，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
细胞膜的功能
提供酶的附着位点
使细胞区室化
脱壁的
原核细胞
原始真核细胞
原始真核细胞
动物细胞
植物细胞
原核细胞
拟核
细胞壁
核膜
内质网
高尔基体
溶酶体/液泡
需氧细菌
蓝细菌
线粒体
叶绿体
细胞壁
5.生物膜系统的起源
细胞膜内陷
细胞膜内陷
5.生物膜系统的起源
细胞膜
核膜
需要细菌
蓝细菌
原始真核细胞
原始真核细胞
内质网
高尔基体
溶酶体/液泡
线粒体
叶绿体
内陷
侵入
侵入
内共生
内共生
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
(1)图1表示的生理过程是____________________,其主要的生理意义在于
__________________________________ 。
有氧呼吸第三阶段
为生命活动提供能量
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
(2)图2 中存在3 种信号分子,但只有1 种信号分子能与其受体蛋白结合,这说明____________________________;若与受体蛋白结合的是促甲状腺激素释放激素,那么靶器官是_______。
受体蛋白具有特异性
垂体
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
(3)图3 中 ATP 参与的主要生理过程是_________________。
暗反应
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
(4)叶肉细胞与人体肝脏细胞都具有图_________ (填图序号)中的膜结构。
1、2
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
(5)图1 ~ 3 中生物膜的功能不同,从生物膜的组成成分分析,其主要原因是______________________________________。
含有的蛋白质不同
生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。 图1 ~ 3 表示3 种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。 请回答下列问题:
2H++1/2O2
H2O
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
H2O
2H+
1/2O2
H+
H+
H+
H+
H+
ADP+Pi
ATP
光
细胞外
图1
图2
图3
(6)图1 ~ 3 说明生物膜具有的功能有__________________________________
________________(写出3 项)。
能量转化
进行物质跨膜运输、信息交流
生物膜的应用
人工合成的膜材料已用于疾病的治疗。
例如，当肾功能发生障碍时，由于代谢废物不能排出，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。
血液
血液透析装置
透析液
废液
进化后的血液
泵
血液
透析液
透析液
透析膜
②为了防止某些盐类等有用物质随着废物离开血液，
透析液的酸碱度和渗透压应与正常血液(血浆)的基本相同。
透析型人工肾
动脉端
静脉端
放大
①代谢废物从血液中通过透析膜弥散进入透析液被带走。
1.植物细胞特有的细胞器：__________________。
2.高等植物根尖分生区细胞不具有的细胞器：___________________________。
3.分布最广的细胞器是:________，原核生物细胞中唯一的细胞器:_______
4.腺细胞中数量较多的细胞器：_____________。
5.心肌细胞中数量较多的细胞器：____________。
6.肽键形成的场所：__________，雄性激素合成的场所：_________。
7.含有核酸的细胞器有：____________________________。
8.含有色素的细胞器有：___________________。
9.蝌蚪尾部逐渐消失与__________这一细胞器有关。
10.发生碱基互补配对的细胞有____________________________ 。
中心体
核糖体
内质网
高尔基体
溶酶体
液泡
线粒体
叶绿体
液泡
叶绿体
核糖体
核糖体
核糖体
叶绿体
线粒体
叶绿体
液泡
溶酶体
核糖体
叶绿体
线粒体

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