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第2节 细胞器之间的分工合作
第2课时
人教版 必修1
阅读并分析“分泌蛋白的合成和运输”相关史料，结合问题驱动，明确组成细胞的结构既有分工又相互联系，进而建立细胞中部分与整体、结构与功能相适应的生命观念。
通过问题驱动，主动建构与展示交流，建构分泌蛋白合成和运输过程的思维模型及生物膜系统的概念，培养归纳概括与分析、解决问题的科学思维能力。
案例：分泌蛋白的合成和运输
囊泡
线粒体
高尔基体
核糖体
内质网
117 min
3 min
17 min
请同学们阅读教材第51页，并完成相关讨论题。
一、细胞器之间的协调配合
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、和一部分激素等。
胞内蛋白：在核糖体上合成的不需要运输到细胞膜外，只在细胞内起作用的酶，如：呼吸酶、DNA聚合酶、各种转氨酶、DNA解旋酶、RNA聚合酶等细胞生命活动必须的酶。
研究手段：放射性同位素标记法
通过追踪同位素标记的化合物，可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：3H、14C、35S、32P;而18O、15N为稳定性同位素。
分泌蛋白是在内质网上的核糖体中合成的。
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。
需要能量，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。
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？尝试描述分泌蛋白和运输过程。
③分泌蛋白合成和分泌的过程需要能量吗？能量由哪里提供？
思考·讨论
氨基酸
核糖体
内质网
细胞膜
肽链
较成熟蛋白质
成熟蛋白质
合成
加工运输
分泌
分泌蛋白
高尔基体
加工、分类
包装、发送
线粒体提供能量
囊泡
囊泡
二硫键在内质网形成，内质网加工后的蛋白质不具备生物学活性
③高尔基体膜
①内质网膜
②细胞膜
膜面积
时间
①
②
③
内质网膜面积减少，
细胞膜面积增大，
高尔基体膜面积基本不变
知识拓展:相关细胞结构膜面积的变化
1、概念：
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。
生物膜系统是指细胞中的膜，而非生物体中的全部膜结构，所以口腔黏膜、胃粘膜等不属于细胞内的生物膜系统。
原核生物只有细胞膜，无核膜、细胞器膜等结构，故原核生物只有生物膜而无生物膜系统。
二、生物膜系统
2、各生物膜的联系
①在成分上的联系
相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成
差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。
②在结构上的联系
各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，大都具有流动性。
结构上具有一定的连续性，内质网内连核膜，外连细胞膜。
③在功能上的联系：共同完成分泌蛋白的合成和运输。
3、生物膜系统中的囊泡
①来源：内质网、高尔基体、细胞膜
②内容物成分：激素、酶等物质
4、功能
①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的作用。
②生物膜系统的广阔的膜面积为许多重要的化学反应所需的多种酶提供了大
量的附着位点。
③将细胞分成一个个小区室，使得细胞内能同时进行多种化学反应，而互不
干扰，保证了细胞生命活动高效、有序的进行。
1、实验原理
叶肉细胞中的叶绿体呈绿色、扁平的拖球形或球形，散布于细胞质中，可以在高倍镜下观察它的形态和分布。
活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，悬浮于细胞质基质中的叶绿体等细胞器也会运动，因此，观察细胞质的流动可以以叶绿体作为参照物。
请同学们阅读教材找出实验原理？
三、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
2、实验材料的选择
选材的标准：材料易得，尤其是含有的叶绿体应少且大而清晰。
三种适宜的实验材料（请同学们根据教材自主完成下表）
实验 观察叶绿体 观察细胞质的流动
选材
原因
藓类叶
叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片
菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮
新鲜的黑藻
黑藻幼嫩的小叶扁平只有一层细胞存在叶绿体，易观察。
细胞排列疏松易撕取。含叶绿体数目少，且个体大。
3、方法步骤-观察叶绿体
取材：用镊子取一片藓类的小叶放入盛有清水的培养皿中。
制片：往载玻片中央滴一滴清水，用镊子夹住所取的叶片放入水滴中，盖上盖玻片。
观察：先用低倍镜找到需要观察的叶绿体，再换用高倍镜观察，仔细观察叶绿体的形态和分布情况。
请同学们阅读教材并描述实验步骤？
4、实验现象及结论
叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的拖球形或球形。
叶绿体不是静止不动的，会随着细胞质的流动而运动。
黑藻叶片处于饱含水的状态时，每个细胞中细胞质沿着中央液泡流动，方向一致，其流动方式为环流式。
5、实验成功的关键点
实验过程中的临时装片要始终保持有水的状态，避免细胞的活性受到影响。
加速细胞质流动的三种方法
进行光照，即在阳光或灯光下放置15-20分钟。
提高盛放黑藻的水温，可加入热水将水温调制25℃左右。
切上一小部分叶片，因为切口处细胞内的一些物质向外扩散加快，由于保护性适应，伤口周围细胞代谢加快，细胞质流动加快。
叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用。例如，叶绿体大多呈拖球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球形的正面朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球形的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能够接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。又如，叶片栅栏组织（接近上表皮）细胞中的叶绿体较海绵组织（接近下表皮）的细胞中的多，这使得叶片的叶绿体能接受更多的光照进行光合作用。
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原料、代谢所需的催化剂酶、细胞器等物质与结构。细胞质的流动，为细胞内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。
叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
2.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？
讨 论
一、概念检测
1、基于对细胞器的理解，判断下列相关表述是否正确。
细胞质由细胞质基质和细胞器两部分组成（ ）
生物膜系统由具膜结构的细胞器构成（ ）
2、对于动植物细胞结构的比较，可以判断水稻叶肉细胞和人口腔上皮细胞都有的细胞器是( )
A、高尔基体 B、叶绿体 C、液泡 D、中心体
√
×
A
3、在唾液腺细胞中，参与合成并分泌唾液淀粉酶的细胞器有（ ）
线粒体、中心体、高尔基体、内质网
内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
内质网、核糖体、高尔基体、中心体
4、在成人体内，心肌细胞中的数量显著多于腹肌细胞中数量的细胞器是（ ）
A、核糖体 B、线粒体 C、内质网 D、高尔基体
C
B
5、找出下图中的错误，并在图中改正。
上图是动物细胞的亚显微结构图,细胞右下方的叶绿体应该去掉;图中标注的内质网与高尔基体反了,应该对调图中标注的染色质应改为核仁,下图为成熟植物细胞的亚显微结构图。图中标注的核糖体是中 粒,高等植物细胞中不含有中心粒,应该去掉;图中标注的核仁应改为高尔基体;标注的叶绿体应该改为细胞质基质。
二、拓展应用
溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解？尝试提出一种假说，解释这种现象。如有可能，通过查阅资料验证你的假说。
溶酶体中含有多种水解酶,但溶酶体膜却不会被水解。根据这一事实,可以作出多种合理假说,例如,膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用;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;可能因膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用;等等。

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