3.2細(xì)胞器之前的分工合作課件高一上學(xué)期生物人教版必修一

第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第2節(jié)細(xì)胞器之前的分工合作問(wèn)題探討C919飛機(jī)是我國(guó)研制的新一代大型客機(jī)。研制C919飛機(jī)需要若干部門分工合作，如整體研發(fā)設(shè)計(jì)、特種材料及工藝技術(shù)、機(jī)載系統(tǒng)研發(fā)(包括電纜、導(dǎo)管、發(fā)動(dòng)機(jī)、座椅、座艙設(shè)備等)、總裝制造等部門。討論1.如果缺少其中的某個(gè)部門，C919飛機(jī)還能制造成功嗎?研制大飛機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要不同部門的分工與合作，缺少任何一個(gè)部門都難以完成研制工作。2.細(xì)胞中是否也具有多種不同的“部門”?這些“部門”也存在類似的分工與合作嗎?細(xì)胞是一個(gè)更復(fù)雜的系統(tǒng)，細(xì)胞內(nèi)分布著諸多的“部門”，它們既有分工又有合作，共同配合完成著生命活動(dòng)。例如，分泌蛋白質(zhì)的合成中，細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)，蛋白質(zhì)的合成要在遺傳信息的指導(dǎo)下進(jìn)行，核糖體是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所同時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器也在蛋白質(zhì)合成中起到重要的作用。這說(shuō)明細(xì)胞的生命活動(dòng)也是需要多個(gè)“部門”和“車間”協(xié)調(diào)配合完成的。本節(jié)聚焦細(xì)胞內(nèi)有哪些主要的細(xì)胞器?細(xì)胞器是如何分工合作，共同完成細(xì)胞的生命活動(dòng)的?什么是生物膜系統(tǒng)?它具有什么功能?細(xì)胞在生命活動(dòng)中時(shí)刻發(fā)生著物質(zhì)和能量的復(fù)雜變化細(xì)胞內(nèi)部就像一個(gè)繁忙的工廠，在細(xì)胞質(zhì)中有許多忙碌不停的“部門”，這些“部門”都有一定的結(jié)構(gòu)，如線粒體葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、核糖體等，它們統(tǒng)稱為細(xì)胞器。細(xì)胞質(zhì)中還有呈溶膠狀的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞器就分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞器之間的分工細(xì)胞中各種細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同，在功能上也各有分工(圖3-6)?？茖W(xué)方法分離細(xì)胞器的方法一差速離心法差速離心主要是采取逐漸提高離心速率分離不同大小顆粒的方法。如在分離細(xì)胞中的細(xì)胞器時(shí)，將細(xì)胞膜破壞后，形成由各種細(xì)胞器和細(xì)胞中其他物質(zhì)組成的勻漿，將勻漿放入離心管中，采取逐漸提高離心速率的方法分離不同大小的細(xì)胞器。起始的離心速率較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀，改用較高的離心速率離心上清液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達(dá)到分離不同大小顆粒的目的。細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞器并非是漂浮于細(xì)胞質(zhì)中的，細(xì)胞質(zhì)中有著支持它們的結(jié)構(gòu)——細(xì)胞骨架(圖3-7)。細(xì)胞骨架是由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，維持著細(xì)胞的形態(tài)，錨定并支撐著許多細(xì)胞器，與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分裂、分化以及物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動(dòng)密切相關(guān)。用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)葉肉細(xì)胞中的葉綠體，散布于細(xì)胞質(zhì)中，呈綠色、扁平的橢球或球形?？梢栽诟弑讹@微鏡下觀察它的形態(tài)和分布活細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)。觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，可用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的葉綠體的運(yùn)動(dòng)作為標(biāo)志。探究·實(shí)踐目的要求1.使用高倍顯微鏡觀察葉綠體的形態(tài)和分布。2.觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，理解細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)是一種生命現(xiàn)象。材料用具蘚類葉(或菠菜葉、番薯葉等)，新鮮的黑藻。顯微鏡，載玻片，蓋玻片，滴管，鑷子，刀片，培養(yǎng)皿，臺(tái)燈，鉛筆。方法步驟制作蘚類葉片的臨時(shí)裝片并觀察葉綠體的形態(tài)和分布1.用鑷子取一片蘚類的小葉(或者取菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮)放入盛有清水的培養(yǎng)皿中。2.往載玻片中央滴一滴清水，用鑷子夾住所取的葉放入水滴中，蓋上蓋玻片。注意:臨時(shí)裝片中的葉片不能放干了，要隨時(shí)保持有水狀態(tài)。3.先用低倍鏡找到需要觀察的葉綠體，再換用高倍鏡觀察。仔細(xì)觀察葉綠體的形態(tài)和分布情況。二、制作黑藻葉片臨時(shí)裝片并觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)1.供觀察用的黑藻，事先應(yīng)放在光照室溫條件下培養(yǎng)。2.將黑藻從水中取出，用鑷子從新鮮枝上取一片幼嫩的小葉，將小葉放在載玻片的水滴中，蓋上蓋玻片。3.先用低倍鏡找到黑藻葉肉細(xì)胞，然后換用高倍鏡觀察。注意觀察葉綠體隨著細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的情況，仔細(xì)看看每個(gè)細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的方向是否一致。討論1.葉綠體的形態(tài)和分布，與葉綠體的功能有什么關(guān)系?葉綠體的形態(tài)和分布有利于接受光照，進(jìn)行光合作用，例如，葉綠體大多呈橢球形，在不同光照條件下會(huì)改變方向。在弱光下，葉綠體以其橢球體的正面朝向光源，在強(qiáng)光下，葉綠體以其橢球體的側(cè)面朝向光源。這使得葉綠體在弱光下能接受較多的光照，在強(qiáng)光下能避免葉綠體被灼傷。又如，葉片細(xì)胞的柵欄組織(接近上表皮)中的葉綠體較海綿組織(接近下表皮)中的多，這使得葉片的葉綠體能夠接收更多的光照進(jìn)行光合作用。2.植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)，這對(duì)于活細(xì)胞完成生命活動(dòng)有什么意義?細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞代謝的主要場(chǎng)所。細(xì)胞質(zhì)中含有細(xì)胞代謝所需要原料、代謝所需的酶和細(xì)胞器等。細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸和結(jié)構(gòu)移動(dòng)創(chuàng)造了條件，從而保障了細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合細(xì)胞中有許多條“生產(chǎn)線”。每一條“生產(chǎn)線”都需要若干細(xì)胞器的相互配合。分泌蛋白的合成和運(yùn)輸就是個(gè)例子。討論·思考分泌蛋白的合成和運(yùn)輸有些蛋白質(zhì)是在細(xì)胞內(nèi)合成后，分泌到細(xì)胞外起作用的，這類蛋白質(zhì)叫作分泌蛋白，如消化酶、抗體和一部分激素等?？茖W(xué)家在研究分泌蛋白的合成和分泌時(shí)，做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們向豚鼠的胰腺腺泡細(xì)胞中注射3H標(biāo)記的亮氨酸，3min后，帶有放射性標(biāo)記的物質(zhì)出現(xiàn)在附著有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中;17min后，出現(xiàn)在高爾基體中。117min后，出現(xiàn)在靠近細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的囊泡中，以及釋放到細(xì)胞外的分泌物中。討論1.分泌蛋白是在哪里合成的?分泌蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成的。2.分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外經(jīng)過(guò)了哪些細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)?嘗試描述分泌蛋白合成和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外,經(jīng)過(guò)了核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)。分泌蛋白在核糖體上合成，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)加工，由囊泡運(yùn)輸?shù)礁郀柣w做進(jìn)一步的加工，再由囊泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜，與細(xì)胞膜融合，將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外。3.分泌蛋白合成和分泌的過(guò)程中需要能量嗎?能量由哪里提供?需要，如核糖體在將氨基酸連接成肽鏈的過(guò)程中就需要能量，囊泡與細(xì)胞膜融合將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外去的過(guò)程也需要能量。這些能量主要是由線粒體通過(guò)有氧呼吸提供的?？茖W(xué)方法同位素標(biāo)記法在同一元素中，質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子為同位素，如14O與18O,

12C與14C。同位素的物理性質(zhì)可能有差異，但組成的化合物化學(xué)性質(zhì)相同。用物理性質(zhì)特殊的同位素來(lái)標(biāo)記化學(xué)反應(yīng)中原子的去向，就是同位素標(biāo)記法?？茖W(xué)方法同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律通過(guò)追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清楚化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過(guò)程。生物學(xué)研究中常用的同位素有的具有放射性，如14C、3P、3H、3S等，有的不具有放射性，是穩(wěn)定同位素，如15N、18O等。分泌蛋白的合成過(guò)程大致是:首先，在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成。當(dāng)合成了一段肽鏈后，這段肽鏈會(huì)與核糖體一起轉(zhuǎn)移到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)其合成過(guò)程并且邊合成邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，再經(jīng)過(guò)加工、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜鼓出形成囊泡，包裹著蛋白質(zhì)離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到達(dá)高爾基體，與高爾基體膜融合，囊泡膜成為高爾基體膜的一部分。高爾基體還能對(duì)蛋白質(zhì)做進(jìn)一步的修飾加工，然后由高爾基體膜形成包裹著蛋白質(zhì)的囊泡。囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜,與細(xì)胞膜融合，將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外(圖3-8)。在分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，需要消耗能量。這些能量主要來(lái)自線粒體。在細(xì)胞內(nèi)，許多由膜構(gòu)成的囊泡就像深海中的潛艇，在細(xì)胞中穿梭往來(lái)，繁忙地運(yùn)輸著“貨物”，而高爾基體在其中起著重要的交通樞紐作用。點(diǎn)擊視頻查看囊泡怎樣把正確的貨物運(yùn)送到正確的地方細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞中，許多細(xì)胞器都有膜，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等,這些細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。這些生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)很相似，在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系，進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)與配合。生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動(dòng)中作用極為重要。首先，細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時(shí)在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞的過(guò)程中起著決定性的作用。第二，許多重要的化學(xué)反應(yīng)需要酶的參與，廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點(diǎn)。第三，細(xì)胞內(nèi)的生物膜把各種細(xì)胞器分隔開，如同一個(gè)個(gè)小的區(qū)室，這樣使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，而不會(huì)互相干擾，保證了細(xì)胞生命活動(dòng)高效、有序地進(jìn)行(圖3-9)。與社會(huì)的聯(lián)系人工合成的膜材料已用于疾病的治療。例如，當(dāng)腎功能發(fā)生障礙時(shí)，由于代謝廢物不能排出，病人會(huì)出現(xiàn)水腫、尿毒癥。目前常用的治療方法，是采用透析型人工腎替代病變的腎行使功能，其中起關(guān)鍵作用的血液透析膜就是一種人工合成的膜材料。當(dāng)病人的血液流經(jīng)人工腎時(shí)，血液透析膜就能把病人血液中的代謝廢物透析掉，讓干凈的血液返回病人體內(nèi)。點(diǎn)擊視頻查看透析簡(jiǎn)易示意練習(xí)與應(yīng)用1.基于對(duì)細(xì)胞器的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。成。(1)細(xì)胞質(zhì)由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器兩部分組（）(2)生物膜系統(tǒng)由具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器構(gòu)成（）一、概念檢測(cè)2.基于對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的比較，可以判斷水稻葉肉細(xì)胞和人口腔上皮細(xì)胞都有的細(xì)胞器是A.高爾基體B.葉綠體C.液泡D.中心體3.在唾液腺細(xì)胞中，參與合成并分泌唾液淀粉酶的細(xì)胞器有A.線粒體、中心體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、葉綠體、高爾基體C.核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、中心體4.在成人體內(nèi)，心肌細(xì)胞中的數(shù)量顯著多于腹肌細(xì)胞中數(shù)量的細(xì)胞器是A.核糖體C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)B.線粒體D.高爾基體5.找出下圖中的錯(cuò)誤，并在圖中改正上圖是動(dòng)物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)圖，細(xì)胞右下方的葉綠體應(yīng)該去掉；圖中標(biāo)注的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體反了，應(yīng)該對(duì)調(diào)圖中標(biāo)注的染色質(zhì)應(yīng)改為核仁，下圖為成熟植物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)注的核糖體是中心粒,高等植物細(xì)胞中不含有中心粒，應(yīng)該去掉；圖中標(biāo)注的核仁應(yīng)改為葉綠體