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第3章 细胞的基本结构
第2节 细胞器之间的分工合作（第2课时）
情境导入：生产流水线
问题探讨
细胞内也存在类似的“生产线”吗？
例如，蛋白质的合成。细胞核是遗传信息库，蛋白质的合成要在遗传信息的指导下进行，核糖体是合成蛋白质的场所，同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作用。
讨论：
细胞内由许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合
分泌蛋白的合成和运输就是一个例子
知识目录
01
分泌蛋白的合成及运输
02
细胞的生物膜系统
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白的概念
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、胰岛素、血浆蛋白等。
唾液淀粉酶 抗体 胰岛素
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
研究方法
研究步骤
选择同位素3H标记的亮氨酸
将实验细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时间培养（3 min）
随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养。
不同的时间、多次取样，制备组织切片，利用放射性自显影技术，追踪被标记亮氨酸的转移路径。
同位素标记法
研究分泌蛋白的合成与运输
活动2
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
科学方法
——同位素标记法
概念：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。
应用：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。
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
研究分泌蛋白的合成与运输
活动2
(1)经连续取样后，测定标记的氨基酸出现在各细胞器中的情况，结果如图所示。
研究结果
曲线a、b、c依次代表的细胞器是：
a、__________
b、__________
c、__________
核糖体
内质网
高尔基体
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
研究结果
标记的氨基酸出现在附有核糖体的内质网中
标记的氨基酸出现在高尔基体中
标记的氨基酸出现在细胞膜内侧运输蛋白质的囊泡及细胞外的分泌物中
研究分泌蛋白的合成与运输
活动2
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
研究分泌蛋白的合成与运输
活动2
(2)该过程中内质网、高尔基体和细胞膜面积的变化曲线如下图。
研究结果
曲线A、B、C依次代表的结构分别是：
A、__________
B、__________
C、__________
内质网
细胞膜
高尔基体
线粒体
②合成一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
①在游离的核糖体中，以氨基酸为原料开始多肽链的合成。
氨基酸
多肽
较成熟蛋白质
成熟蛋白质
分泌蛋白
核糖体 脱水缩合
内质网 初步加工
高尔基体 修饰加工
分泌
③内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网到达高尔基体。
④囊泡与高尔基体膜融合，成为高尔基体膜的一部分；高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。
⑤囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
⑥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。
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
1. 分泌蛋白的合成能在光面内质网上发生吗？为什么？
在内质网上的核糖体中合成。不能，因为光面内质网没有附着核糖体，光面内质网主要是合成脂质。
2. 参与分泌蛋白合成运输的膜结构有哪些？在这个过程中，有直接联系的膜面积有何变化？
内质网膜、高尔基体膜、细胞膜、线粒体膜。
【讨论】
内质网膜面积减少；高尔基体膜面积先增加后减小，最终基本不变；细胞膜面积增大。
2.分泌蛋白的合成与运输
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
知识拓展
蛋白质的分选运输
溶酶体内的水解酶和细胞膜上的蛋白质的合成和加工过程与分泌蛋白相同。
核糖体转移到内质网 核糖体留在细胞质基质
所有蛋白质的合成都是从细胞质中游离的核糖体开始的
1.下图是某动物细胞中分泌蛋白合成、运输和分泌的示意图，下列叙述错误的是（ ）
A. 分泌蛋白在结构①上合成的过程中有水产生
B. 结构②能对来自结构③的蛋白质进行加工、分类和包装
C. 结构④与细胞膜融合后，分泌蛋白被分泌到细胞外
D. 线粒体能为分泌蛋白的合成、运输和分泌提供能量
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
随堂检测
B
【解析】结构③能对来自结构②的蛋白质进行加工、分类和包装，B错误。
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
随堂检测
2.下图是某动物细胞中分泌蛋白合成、运输和分泌的示意图，下列叙述错误的是（ ）
A.囊泡1和囊泡2包裹的蛋白质空间结构不同
B.若无其他细胞器的参与，则图示过程一般不能正常进行
C.研究该过程使用的方法是同位素标记法，生物学研究中常用的同位素
均有放射性
D.完成图示过程，细胞器3的膜面积基本不变
C
【解析】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，C错误。
新知探究
一、细胞器之间的协调配合
随堂检测
3.如图表示细胞的生物膜在功能上的联系。COPⅠ、COPⅡ是被膜小泡，可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图分析下列说法错误的是(　　)
A．图中甲、乙生物膜的功能差别不大
B．由图可知，甲是粗面内质网，乙是
高尔基体，溶酶体起源于乙
C．囊泡在细胞中穿梭往来运输“货物”，
其中起交通枢纽作用的是高尔基体
D．若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺
入乙中，则图中的COPⅠ可以帮助实
现这些蛋白质的回收
A
【解析】由图可知，甲是内质网，乙是高尔基体，内质网、高尔基体的生物膜组成差别不大，但功能差别较大，A错误。
知识目录
01
分泌蛋白的合成及运输
02
细胞的生物膜系统
新知探究
二、细胞的生物膜系统
【讨论】细胞内有膜结构的细胞器有哪些？
具有双层膜结构的细胞器
具有单层膜结构的细胞器
线粒体
叶绿体
高尔基体
液泡
溶酶体
内质网
1.生物膜系统的概念
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。
新知探究
二、细胞的生物膜系统
1.生物膜系统的概念
在细胞中，许多细胞器都有核膜，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。
细 胞 器 膜
核 膜
细胞膜
生物膜
系统
新知探究
二、细胞的生物膜系统
【讨论】1. 比较几种生物膜的化学成分，从表中数据可以看出，各种生物膜的化学组成和含量各有什么关系？
生物膜系统
活动3
生物膜 蛋白质(%) 脂质(%) 糖类(%)
人红细胞膜 49 43 8
大鼠肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 含量很少
线粒体外膜 52 48 含量很少
线粒体内膜 76 24 含量很少
各种生物膜的化学组成基本相同，含量各不相同。
新知探究
二、细胞的生物膜系统
生物膜系统
活动3
相似性
差异性：成分含量不同
（功能越复杂的生物膜蛋白质种类和数目越多）
结构：流动镶嵌模型
成分：主要由磷脂、蛋白质组成
生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
【讨论】1. 比较几种生物膜的化学成分，从表中数据可以看出，各种生物膜的化学组成和含量各有什么关系？
直接联系
核 膜
内质网
细胞膜
间接联系
囊泡
囊泡
高尔基体
出芽
融合
新知探究
二、细胞的生物膜系统
【讨论】2. 生物膜系统在结构上怎么联系？
生物膜系统
活动3
内质网：面积最大，分布最广；内接核膜，外连细胞膜。
新知探究
二、细胞的生物膜系统
【讨论】3. 阅读教材P52，讨论生物膜系统有何作用？
生物膜系统
活动3
双层膜
单层膜
保障细胞内部环境的相对稳定
物质运输、能量转换、信息传递
生物膜系统
核膜
细胞膜
细胞器膜
广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行
补充说明
新知探究
二、细胞的生物膜系统
并非所有的“膜”都是生物膜系统，比如小肠粘膜、口腔黏膜等。
并非所有真核生物都有生物膜系统，比如哺乳动物成熟红细胞。
正是由于生物膜之间的转化，例如内质网内连核膜、外连细胞膜，才使得在形成分泌蛋白前后膜面积变化之后又可以重新恢复。
原核细胞有细胞膜，无核膜、细胞器膜，故原核细胞有生物膜，但无生物膜系统。
与社会的联系
血液透析膜
血液透析膜
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。
二、细胞的生物膜系统
1.真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是(　　)
A.液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B.水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C.根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D.[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
随堂检测
B
【解析】液泡膜上有的载体蛋白参与协助扩散，A错误；根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体，C错误；[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，D错误。
2.在真核细胞中，由细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等共同构成生物膜系统。下列叙述错误的是(　　)
A.葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜
B.细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白
C.溶酶体膜蛋白高度糖基化可保护自身不被酶水解
D.叶绿体的类囊体膜上分布着光合色素和蛋白质
A
【解析】葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，A错误。
二、细胞的生物膜系统
随堂检测
3.不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表。
下列有关叙述错误的是(　　)
A.蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性
B.高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关
C.哺乳动物红细胞的质膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象
D.表内所列的生物膜中，线粒体内膜的功能最复杂
C
【解析】哺乳动物成熟的红细胞没有高尔基体等各种细胞器，C错误。
二、细胞的生物膜系统
随堂检测
生物膜 膜主要成分 红细胞质膜 神经鞘细胞质膜 高尔基体膜 内质网膜 线粒体内膜
蛋白质/% 49 18 64 62 78
脂质/% 43 79 26 28 22
糖类/% 8 3 10 10 少
二、细胞的生物膜系统
4.生物中除病毒外都具有生物膜，生物膜是一种动态的结构，具有膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。下列关于生物膜的叙述，正确的是(　　)
A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，构
成细胞膜的脂质中最丰富的是胆固醇
B.性激素随血液到达全身各处，与靶细胞
膜表面受体结合，将信息传递给靶细胞
C.大肠杆菌的细胞膜是其生物膜系统的组
成部分，与动物细胞膜具有相似的结构
D.细胞内许多化学反应在生物膜上进行，
广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
随堂检测
D
【解析】构成细胞膜的脂质中最丰富的是磷脂，A错误；性激素属于固醇类物质，通过自由扩散进入细胞，其受体在细胞内，B错误；生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构组成，大肠杆菌为原核生物，没有生物膜系统，C错误。
课堂小结
细胞质
细胞器
细胞质基质
实验
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
分工合作
分泌蛋白的合成和运输
分类
双层膜
单层膜
无膜
线粒体
叶绿体
内质网
高尔基体
溶酶体
液泡
核糖体
中心体
加上
核膜、细胞膜
共同组成
生物膜系统
结构功能联系

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