【生物】细胞器之间的分工合作（第2课时）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

问题探讨：

C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干部门分工合作，如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机載系统研发（包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等）、总装制造等部门。2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”？这些“部门”也存在类似的分工与合作吗？核糖体是蛋白质合成的场所内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”、“发送站”和“交通枢纽”【思考】：三种细胞器之间在蛋白质的合成上是否存在某种协作呢？科学家如何研究细胞器之间的分工与合作呢？第2课时细胞器之间的协调配合一、分泌蛋白的合成和运输【任务】快速阅读P51资料分析，思考讨论以下问题：1、什么是分泌蛋白？2、该实验是怎样研究分泌蛋白的合成和运输的？3、分泌蛋白是在哪里合成的？4、分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，依次经过了哪些细胞器或细胞结构？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？5、在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜而分泌到细胞外的呢？（一）胞外（分泌）蛋白、胞内蛋白和（细胞）膜蛋白1、胞外（分泌）蛋白：2、胞内蛋白：一、分泌蛋白的合成和运输3、（细胞）膜蛋白：在细胞内由附着的粗面内质网的核糖体合成（细胞内合成）后分泌到细胞外起作用的蛋白质，如各种消化酶（如唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶）、抗体、部分激素（如胰岛素）等。由游离在细胞质基质的核糖体合成（细胞内合成）后在细胞内发挥作用的一类蛋白质，如血红蛋白、与有氧呼吸和光合作用有关的酶等。在细胞内由附着的粗面内质网的核糖体合成后融合到细胞膜上，组成细胞膜结构的蛋白质（各种细胞膜上的蛋白质）等。【思考】：如何追踪氨基酸合成分泌蛋白质的过程呢？同位素标记（示踪）法（P51科学方法）（二）研究方法：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子去向，从而示踪物质的运行和变化规律，弄清化学反应的全部过程的方法。一、分泌蛋白的合成和运输2、同位素标记（示踪）法：1、同位素：在同一元素中，质子数目相同，中子数目不同的原子，如1H、2H、3H；16O与18O；12C与14C；32S与35S；31P与32P；14N与15N。+-+-+-+-质子中子电子氕氘氚（1）放射性同位素：（2）稳定性同位素：——追踪放射性原子核不稳定会发生衰变，发出α射线、β射线或γ射线（具有放射性），如14C、32P、3H、35S原子核稳定，不会发生衰变，不发出α射线、β射线或γ射线（不具有放射性），如18O、15N——检测质量变化性质：物理性质(放射性、相对原子质量)有差异，但化学性质相同1H2H3H荧光标记法和同位素标记的比较追踪分泌蛋白质的合成和运输过程用3H标记亮氨酸——亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。同位素标记（示踪）法（P51科学方法）（二）研究方法：一、分泌蛋白的合成和运输【思考】：为什么用3H标记亮氨酸？【思考】：如何用同位素标记（示踪）法追踪氨基酸合成分泌蛋白质的过程呢？标记必需氨基酸标记氨基酸上的H原子（三）研究材料：一、分泌蛋白的合成和运输豚鼠的胰腺腺泡细胞1、拥有大量分泌细胞,这些分泌细胞存在大量粗面内质网,产生大量的分泌蛋白，如胰淀粉酶、胰脂肪酶等多种消化酶。2、取材容易3、易于观察（四）研究过程和结果：一、分泌蛋白的合成和运输1、3H标记的亮氨酸2、培养豚鼠胰腺的腺泡细胞3、不同时段观察细胞中放射性标记物先后出现的部位附着有核糖体的内质网上高尔基体细胞膜注：红点代表被3H标记囊泡核糖体囊泡细胞外（五）分泌蛋白的合成过程：一、分泌蛋白的合成和运输囊泡囊泡胞吐线粒体(提供主要能量)肽链与核糖体转移到核糖体内质网高尔基体细胞膜游离的核糖体将氨基酸脱水缩合形成肽链（不完整）内质网腔内初步盘曲折叠形成较成熟蛋白质进一步盘曲折叠、加工修饰形成成熟的蛋白质囊泡与细胞膜融合细胞外（五）分泌蛋白的合成过程（p52第一、二段）：一、分泌蛋白的合成和运输1、合成2、初步加工3、进一步加工4、分泌到细胞外（交通枢纽）（囊泡运输的枢纽）囊泡（运输）分泌内质网上的核糖体多肽合成氨基酸脱水缩合内质网合成、加工和运输具有一定空间结构、较成熟的蛋白质盘曲、折叠囊泡（运输）高尔基体加工、运输、分类和包装成熟的蛋白质细胞膜分泌蛋白线粒体（提供主要能量）相当于深海中的“潜艇”交通枢纽（五）分泌蛋白的合成过程（p52第一、二段）：一、分泌蛋白的合成和运输3、分泌蛋白合成和运输经过的细胞结构：4、分泌蛋白合成和运输经过的细胞器：5、分泌蛋白合成和运输经过的第一个具膜的细胞器是：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜核糖体、内质网、高尔基体1、与分泌蛋白合成和运输有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体内质网2、分泌蛋白合成的细胞器：核糖体附有核糖体的内质网囊泡高尔基体核糖体内质网高尔基体（六）分泌蛋白的合成和运输过程中图形分析：一、分泌蛋白的合成和运输1、放射性变化：（细胞器）内质网高尔基体细胞膜（膜结构）标记氨基酸出现的先后顺序：_______→_______→_______→________→____→______→细胞外内质网核糖体囊泡高尔基体囊泡细胞膜粗面内质网高尔基体细胞膜粗面内质网细胞膜高尔基体（六）分泌蛋白的合成和运输过程中图形分析：一、分泌蛋白的合成和运输2、膜面积变化：①内质网的膜面积_____减少②高尔基体膜先_____，后_____，

综合比较：高尔基体的膜面积__________基本不变增加减少③细胞膜的膜面积_____增加【典例1】为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成，研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲，有关的生物膜面积变化如图乙，其相关结构关系如图丙，则下列有关说法不正确的是（）（不定项）A．图丙中首先可观察到3H标记的细胞器是③B．能在图丙中④上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成C．图甲中c曲线所指的细胞结构是高尔基体D．图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网A【典例2】下列有关生物膜结构和功能的描述，不正确的是（）（不定向）A.生物膜的组成成分和结构都完全相同，在结构和功能上紧密联系

B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成D.生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新AB【典例3】核基因编码的蛋白质能够有条不紊地被运送到各自的目的地,关键是蛋白质在合成时带有分选信号,而目的地就是能够识别分选信号的受体,分选信号取决于氨基酸序列中的信号序列,如图所示。分析回答：(1)过程④中的？统称为______蛋白，概念是_______________________________________。(2)据图可知，溶酶体中的蛋白质的合成过程大致是：首先在_____的核糖体中合成一段肽链后，这段肽链和核糖体______________到内质网腔内，再经过加工折叠形成具有一定__________的蛋白质。(3)由图可知，送往不同结构的蛋白质具有__________,这是细胞内蛋白质定向运输所必需的。线粒体所需的蛋白质一部分来自过程⑥，另一部分是在_____________指导下合成的。分泌在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用游离边合成边转移空间结构信号序列线粒体DNA二、生物膜系统（一）生物膜系统定义：线粒体、叶绿体、高尔基体、溶酶体和内质网等________膜、______和______共同构成的膜系统，即_____________________所有的膜。细胞内并非人体内所有的膜都是生物膜系统，细胞外的膜系统（如口腔黏膜、肠系膜等）不属于生物膜系统类囊体薄膜为细胞器膜，属于生物膜系统细胞器细胞膜核膜生物膜系统（非生物体内）【思考4】：内质网膜、高尔基体膜和细胞膜之间可以相互转化，说明什么问题？——内质网膜、高尔基体膜和细胞膜的成分和结构相似生物膜系统≠生物膜【思考4】：原核细胞有生物膜系统吗？——有生物膜（细胞膜），但没有膜系统【思考1】：类囊体薄膜属于生物膜系统吗？【思考2】：人体内所有的膜都属于生物膜系统吗？核膜细胞器膜细胞膜生物膜系统【思考3】：真核生物都有生物膜系统吗？——哺乳动物成熟的红细胞没有（二）各种生物膜之间的联系：1、成分上的联系：每种成分所占的______及______________________________不同。2、结构上的联系：组成成分比例具体种类（如转运蛋白种类等）①直接联系：②间接联系：核膜内质网细胞膜内质网细胞膜高尔基体囊泡囊泡①相似性：生物膜的________相同，均有脂质、蛋白质和少量糖类组成②差异性：结构上具有一定的连续性，可相互转化二、生物膜系统直接联系间接联系——通过形成囊泡发生3、功能上的联系：分泌蛋白的合成和运输过程（二）各种生物膜之间的联系：二、生物膜系统二、生物膜系统（三）生物膜系统的功能：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、有序地进行功能②生物膜系统核膜细胞器膜双层膜单层膜线粒体膜、叶绿体膜内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜、液泡膜等细胞膜双层膜，细胞核的边界单层膜、细胞的边界功能①保障细胞内部环境的相对稳定物质运输、能量转换、信息传递功能③——使细胞与外界环境分隔开——控制物质的进出、进行细胞间的信息交流二、生物膜系统（四）生物膜的应用：1、根据生物膜的具有一定的流动性的结构特点：两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，能在水溶性药物能被稳定地包裹在其中生产脂质体药物。二、生物膜系统（四）生物膜的应用：（1）人工肾P53血液透析膜2、根据生物膜的具有选择透过性的功能特点：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、生物膜系统（四）生物膜的应用：（2）人工心肺体外循环仪（ECMO）2、根据生物膜的具有选择透过性的功能特点：ECMO也是利用了人工合成的膜材料（3）海水净化装置：如淡水处理，人工合成的模拟生物膜滤去海水中的盐；污水处理，膜可以阻挡重金属离子。二、生物膜系统（四）生物膜的应用：2、根据生物膜的具有选择透过性的功能特点：模拟生物膜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课堂小结：①复习“细胞器的分工合作”，整理笔记，做好知识梳理；②完成《创新设计》P46~49页、课时精练P145-146页相关内容、课本练习与应用P53页，用红笔订正并更正；③预习：完成《创新设计》第4章第1节“被动运输”自主梳理课后作业一、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。(1)细胞质由细胞质基质和细胞器两部分组成。（）(2)生物膜系统由具膜结构的细胞器构成。（）2.比较动植物细胞结构，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（）A.线粒体、中心体、高尔基体、内质网B.内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体C.核糖体、内质网、高尔基体、线粒体D.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ABCP53练习与应用5.找出下图中的错误，并在图中改正。内质网中心体染色质高尔基体线粒体细胞膜高尔基体去掉内质网核仁液泡核膜核糖体叶绿体细胞壁核仁去掉线粒体中心体P53练习与应用二、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。P53练习与应用【典例4】下列有关细胞的生物膜系统的说法,正确的是(

)A.细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜以及小肠黏膜都属于生物膜系统B.所有的酶都在生物膜上,没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动C.生物膜的组成成分和结构都是一样的,在结构和功能上紧密联系D.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使细胞内的化学反应不会互相干扰【典例5】如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①②③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法中错误的是(

)A.①②③分别是内质网、高尔基体和线粒体B.该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系C.a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程D.图解中的过程在原核细胞中也可以进行【典例6】细胞可以清除功能异常的线粒体，线粒