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(共53张PPT)
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　细胞器之间的协调配合
课时目标 1.运用结构与功能观、系统观，结合分泌蛋白的合成与运输，分析生物膜之间的联系。(生命观念)
2．阐明细胞各部分通过分工合作，共同完成某项生命活动。(科学思维)
3．结合分泌蛋白的研究过程，分析同位素标记法在科学探究中的应用。(科学探究)
4．关注人工合成膜材料的研究进展及在医疗方面的应用。(社会责任)
细胞内
一、细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白的概念
在_________合成后，分泌到_________起作用的一类蛋白质。
细胞外
2．分泌蛋白的合成和运输
(1)研究方法：__________________。
(2)过程
同位素标记法
二、细胞的生物膜系统
1．组成：___________________________等结构。
2．特点
(1)组成成分和结构：_________。
(2)结构和功能：____________。
细胞器膜、细胞膜和核膜
很相似
紧密联系
3．功能
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．分泌蛋白的合成与运输过程中，依次经过的细胞器是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。(　　　)
提示：分泌蛋白的合成与运输过程中，依次经过的细胞器是核糖体→内质网→高尔基体，细胞膜不是细胞器。
×
2．分泌蛋白的合成与运输过程中直接参与的细胞结构是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜。 (　　　)
提示：分泌蛋白的合成与运输过程中直接参与的细胞结构是核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜；线粒体提供能量，是间接参与。
3．生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新，依赖于生物膜的选择透过性。(　　　)
提示：生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新，依赖于生物膜的流动性。
×
×
◆名师点睛
1．中心体和核糖体是不具有膜结构的细胞器，不属于细胞的生物膜系统。
2．分泌蛋白合成及运输过程中形成的囊泡的膜属于生物膜系统；视网膜、肠黏膜不属于生物膜系统。
◆视野拓展
生物膜与人体健康
血液透析膜是一种人工合成的膜材料，当病人血液流经人工肾时，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。
任务一__细胞器之间的协调配合
1．右图是豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解。
(1)写出图中各序号代表的结构或物质：
①__________　②__________　③__________
④__________　⑤__________　⑥__________
⑦__________
(2)请写出上图中分泌蛋白从合成到运输至细胞外依次经过的结构(用图中序号和箭头表示)。
答案：(1)①细胞膜　②囊泡　③高尔基体　④核糖体　⑤(粗面)内质网　⑥分泌蛋白　⑦线粒体
(2)④→⑤→②→③→②→①。
2．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。则曲线a、b、c依次代表哪种细胞器？
答案：a代表核糖体，b代表内质网，c代表高尔基体。
1．分泌蛋白和胞内蛋白的比较
项目 分泌蛋白 胞内蛋白
合成场所 先在游离的核糖体中合成，然后转移到粗面内质网上继续合成 游离的核糖体
作用场所 细胞外 细胞内
实例 消化酶、抗体、一部分激素等 呼吸酶、血红蛋白等
2.分泌蛋白的合成和运输
(1)各种膜面积的变化
图1和图2分别以曲线图和直方图形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中，内质网膜面积相对减小，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积相对增大。
(2)放射性强度变化
①用放射性同位素标记氨基酸后，最先检测到放射性出现在核糖体上，然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。
②同位素标记法利用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，可用于示踪物质的运行和变化规律。
(1)误认为溶酶体酶和普通胞内蛋白的合成方式相同，实际上溶酶体酶也需经过内质网、高尔基体的加工运输。
(2)与分泌蛋白形成的“有关细胞器”“有关结构”和“有关膜结构”的区分
①有关细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。
②有关结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
③有关膜结构：线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。
1．用3H标记的亮氨酸观察胰岛素的合成和分泌，该过程中出现3H标记物的细胞结构依次为 (　　)
A．核糖体→内质网→分泌囊泡→高尔基体→分泌囊泡
B．核糖体→线粒体→内质网→分泌囊泡
C．核糖体→核孔→高尔基体→分泌囊泡
D．核糖体→内质网→分泌囊泡→中心体→分泌囊泡
A
解析：
胰岛素是分泌蛋白，3H标记的亮氨酸参与胰岛素的合成，其过程是①核糖体合成肽链→②内质网对肽链进行初步加工→③内质网分泌囊泡包裹分泌蛋白与高尔基体膜融合→④高尔基体对分泌蛋白进行进一步加工→⑤高尔基体包裹分泌蛋白以囊泡的形式与细胞膜融合，将分泌蛋白分泌出去。则出现3H标记物的细胞结构依次为核糖体→内质网→分泌囊泡→高尔基体→分泌囊泡，A正确。
2．(2024·郑州高一检测)如图表示细胞中某种生物大分子的合成及运输过程，下列叙述正确的是 (　　)
A．该生物大分子可能是胰岛素或性激素
B．①可能是核糖体也可能是中心体
C．该物质运输过程体现了膜具有流动性的功能特点
D．该物质经“②→③→④”的运输过程需要囊泡
D
解析：
由图分析可知，该生物大分子是分泌蛋白，如胰岛素，而性激素属于固醇类，是小分子物质，A错误；由题图分析可知，①应为蛋白质的合成场所，即核糖体，不可能是中心体，B错误；分泌蛋白的运输过程发生了膜的融合，体现了生物膜具有流动性的结构特点，C错误；分泌蛋白在①核糖体上合成，经②内质网加工，以囊泡形式运输到③高尔基体进一步加工，再以囊泡形式运输到④细胞膜，D正确。
任务二__细胞的生物膜系统
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 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
答案：化学组成基本相同，含量各不相同。
2．下图为细胞生物膜概念图，据图分析回答下列问题：
(1)a、b、c是构成生物膜系统的三大类膜，它们分别是什么？
(2)生物膜系统在结构和功能上分别有什么联系？
答案：(1)a是核膜，b是细胞器膜，c是细胞膜。
(2)在结构上可以相互转化，在功能上协调配合，共同完成细胞内的生命活动。
1．各种生物膜在化学组成上的联系
2．各种生物膜在结构和功能上的联系
(1)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，都具有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性，如下图所示：
(3)在功能上的联系：在分泌蛋白的合成和运输过程中，各结构之间协调配合。
3．生物膜系统的组成和功能
有关生物膜系统的两点提醒
(1)生物膜系统主要针对真核细胞而言，原核细胞的细胞膜也属于生物膜，但是没有核膜及细胞器膜，故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统。
(2)生物膜系统是细胞内所有膜结构的统称，不是生物体内相应膜结构的统称。
1．下列结构中属于生物膜系统的是 (　　)
①线粒体膜　②囊泡　③细胞壁　④溶酶体膜　⑤核糖体　⑥核膜
A．②③④⑤⑥ B．②③④⑥
C．④⑥ D．①②④⑥
D
解析：
生物膜系统由细胞器膜和核膜、细胞膜等结构共同构成。①线粒体膜、②囊泡、④溶酶体膜和⑥核膜属于生物膜系统；③细胞壁、⑤核糖体无膜结构。故选D。
2．下列有关生物膜和生物膜系统的叙述，正确的是 (　　)
A．生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜、核膜、视网膜等体内各种膜
B．原核细胞有生物膜没有生物膜系统，所有真核细胞都有生物膜系统
C．内质网膜与核膜、细胞膜直接连接，以囊泡形式与高尔基体膜间接联系
D．生物膜之间均能通过形成囊泡实现膜成分的相互转化和更新
C
解析：
生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜、核膜等结构，视网膜不属于生物膜系统，A错误；原核细胞没有生物膜系统，也不是所有真核细胞都有生物膜系统，如哺乳动物成熟的红细胞是真核细胞，但是无生物膜系统，B错误；内质网膜与核膜、细胞膜直接连接，以囊泡形式与高尔基体膜间接联系，C正确；并不是所有的膜结构都能进行转化，如核膜，D错误。
经研究发现，肝癌细胞分泌的蛋白质X可作为鉴定肝癌的标志物，临床上常通过检测血液中的蛋白质X判断机体的肝细胞是否发生癌变。下图表示肝癌细胞合成并分泌蛋白质X的过程，甲、乙、丙和丁表示细胞器。
分泌蛋白的合成和运输——科学思维
设计1：考查知识迁移能力
(1)甲、乙、丙、丁分别代表(　　)
A．核糖体、线粒体、内质网、高尔基体
B．核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
C．内质网、高尔基体、中心体、线粒体
D．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体
B
设计2：考查科学方法及概念理解与识记
(2)实验室分离图中四种细胞器可采用的方法是__________________ ___________，细胞中的____________________________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
设计3：考查原因分析与长句表达能力
(3)蛋白质X能够作为鉴定肝癌的标志物的原因是蛋白质X具有特异性，请从结构上分析其具有特异性的原因：_____________________________ _____________________________________________________________。
答案：(2)差速离心法　细胞器膜和细胞膜、核膜
(3)氨基酸的种类、数量、排列顺序，肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构具有特异性
解析：
(1)甲、乙、丙是蛋白质依次经过的细胞器，分别是核糖体、内质网、高尔基体，提供能量的是丁线粒体。故选B。(2)分离细胞器可采用差速离心法。生物膜系统是由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构构成的。(3)蛋白质具有特异性是因为每一种蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构具有特异性。
1．下列有关生物膜系统的叙述，正确的是 (　　)
A．细胞膜、膀胱膜等都属于细胞的生物膜系统
B．所有的酶都附着在生物膜上
C．分泌蛋白的合成和运输过程中，内质网膜的面积减小，细胞膜的面积增大
D．生物膜的组成成分和结构相同
C
解析：
细胞器膜、细胞膜和核膜等都属于细胞的生物膜系统，膀胱膜不属于生物膜系统，A错误；并不是所有的酶都附着在生物膜上，如消化酶，B错误；分泌蛋白的合成和运输过程中，内质网膜形成囊泡而导致膜面积减小，细胞膜接受来自高尔基体的囊泡而导致膜面积增大，C正确；生物膜的组成成分和结构很相似，D错误。
2．(2024·桂林高一检测)分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，运输的方向是 (　　)
A．内质网→细胞膜→高尔基体
B．高尔基体→内质网→细胞膜
C．内质网→高尔基体→细胞膜
D．细胞膜→内质网→高尔基体
C
解析：
分泌蛋白在核糖体上合成后，运输方向是内质网→高尔基体→细胞膜，C正确。
3．用含有3H标记的氨基酸的培养基培养某动物细胞，该细胞能合成并分泌一种含3H的蛋白质。3H在细胞各结构间移动时不经过 (　　)
A．核糖体 B．内质网
C．线粒体 D．囊泡
C
解析：
与分泌蛋白的合成、分泌直接联系的结构是核糖体、内质网、高尔基体、囊泡、细胞膜，故3H移动时经过核糖体、内质网、囊泡，不经过线粒体，C符合题意。
4．(2024·十堰高一统考期末)细胞内存在逃逸蛋白的回收机制，内质网驻留蛋白的一端含有一段回收信号序列，若驻留蛋白被错误地运输到高尔基体，则高尔基体特定区域的受体蛋白会识别这些回收信号序列，并将驻留蛋白运回内质网，完成对逃逸蛋白的回收。下列叙述错误的是 (　　)
A.抗体、消化酶均不属于内质网驻留蛋白
B．某些内质网驻留蛋白可能执行折叠多肽链的功能
C．细胞回收驻留蛋白不需要线粒体的参与
D．内质网和高尔基体通过囊泡运输驻留蛋白
C
解析：
分析题干，驻留蛋白属于胞内蛋白，不会分泌到细胞外，抗体、消化酶均属于分泌蛋白，不属于内质网驻留蛋白，A正确；内质网驻留蛋白存在于内质网中，故某些内质网驻留蛋白可能执行折叠多肽链的功能，B正确；细胞回收驻留蛋白，即将被错误运输到高尔基体的驻留蛋白通过囊泡运回内质网，需要线粒体提供能量，C错误；内质网和高尔基体通过囊泡运输生物大分子驻留蛋白，D正确。
5．(2024·酒泉高一检测)哺乳动物胃黏膜上的某种细胞可以分泌胃蛋白酶原，该酶原可在胃的酸性环境中被切除一段多肽后转化为胃蛋白酶，发挥消化作用。下列叙述错误的是 (　　)
A．细胞分泌无活性的胃蛋白酶原可以避免细胞自身被消化
B．胃蛋白酶原的合成起始于附着在内质网上的核糖体
C．高尔基体对来自内质网的蛋白质进行修饰和加工
D．高尔基体形成的囊泡具有单层膜，通过与细胞膜融合完成分泌
B
解析：
蛋白质的结构决定功能，由题干信息“该酶原可在胃的酸性环境中被切除一段多肽后转化为胃蛋白酶，发挥消化作用”可知胃蛋白酶原无活性，从而可以避免细胞自身被消化，A正确；胃蛋白酶原的合成起始于游离的核糖体，B错误；核糖体合成肽链后内质网进行粗加工，内质网膜鼓出形成囊泡，到达高尔基体后，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行修饰和加工，C正确；高尔基体形成的囊泡是单层膜结构，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行再加工形成成熟的蛋白质，然后高尔基体膜鼓出形成囊泡并与细胞膜融合完成分泌，D正确。
6．科学家设计并完成了探究分泌蛋白在豚鼠胰腺腺泡细胞内合成和运输的经典实验。
(1)实验中，科学家采用________________等技术方法，通过探究3H标记的亮氨酸的转移路径，证实了分泌蛋白合成和运输的途径。
(2)科学家将一小块胰腺组织放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中________(填“短暂”或“长时”)培养，在此期间放射性标记物被活细胞摄取，并掺入________(填细胞器)上正在合成的肽链中。组织内的放射性同位素可使感光乳剂曝光，固定组织后在显微镜下便可发现细胞中含放射性的位点，这一技术使研究者能确定_______________在细胞内的位置。
(3)科学家先将(2)中培养的胰腺组织进行____________________处理，然后再转入_________________________的培养液中继续培养。实验结果如下图所示，随着_______________的变化，放射性颗粒数的百分比在不同细胞结构上呈规律性变化，据此推测，分泌蛋白的合成和运输途径是_____________________________________________________________。
答案：(1)同位素标记法
(2)短暂　核糖体　放射性标记物
(3)洗去放射性标记物　不含放射性标记物　追踪时间　附有核糖体的内质网→高尔基体→分泌小泡
解析：
(1)科学家在实验中借助3H标记的亮氨酸观察，是采用了同位素标记法，通过观察不同时间亮氨酸的转移路径，证实了分泌蛋白的形成途径和加工场所，从而发现其合成和加工与核糖体、内质网及高尔基体有关。(2)科学家将一小块胰腺组织放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中短暂培养，在此期间放射性标记物被活细胞摄取，并掺入核糖体上正在合成的肽链中，随后转移到内质网和高尔基体中。组织内的放射性同位素可使感光乳剂曝光，固定组织后在显微镜下
解析：
便可发现细胞中含放射性的位点，通过追踪放射性标记物依次出现的部位从而确定分泌蛋白的分泌途径。(3)科学家先将(2)中培养的胰腺组织进行洗去放射性标记物处理，这样可以避免对放射性颗粒物的走向造成干扰，然后再转入不含放射性标记物的培养液中继续培养，追踪放射性物质的走向，获得题图实验结果。实验结果显示，随着追踪时间的变化，放射性颗粒数的百分比在不同细胞结构上呈规律性变化，即依次出现在附有核糖体的内质网、高尔基体、分泌小泡中，据此推测，分泌蛋白的合成和运输途径是附有核糖体的内质网→高尔基体→分泌小泡。

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