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- 2021-09-28 发布
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第2课时 细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统
课标要求
核心素养
1.结合分泌蛋白的合成、加工和运输理解细胞器之间的协调配合。
2.简述生物膜系统的组成及功能。
1.生命观念——通过对分泌蛋白合成、加工和运输的学习,建立部分与整体的生物学观点;运用普遍联系的观点分析生物膜之间的联系。
2.科学思维——通过构建数学模型和物理模型,加深对分泌蛋白合成、加工和运输过程相关过程的理解。
知识导图
新知预习·双基夯实
一、细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白
(1)__细胞内__分泌蛋白__细胞外或其他细胞__。
(2)举例:__消化酶、抗体、胰岛素__等。
2.分泌蛋白的合成、运输与能量供应
(1)合成、运输途径:附着在__内质网__上的核糖体―→__内质网____高尔基体____细胞膜__―→细胞外。
(2)提供能量的细胞器:__线粒体__。
二、细胞的生物膜系统
1.组成:核膜、细胞膜、__细胞器膜__等结构。
2.特点
(1)各种生物膜的__组成成分__和__结构__很相似。
(2)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__。
3.功能
(1)细胞膜不仅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__、能量转化和__信息传递__的过程中起着决定性作用。
(2)广阔的膜面积为__多种酶__提供了大量的附着位点,有利于许多化学反应的进行。
(3)细胞内生物膜把__细胞器__分隔开,使细胞内能够同时进行多种__化学反应__,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
┃┃活学巧练__■
(1)细胞膜的物质运输、信息传递功能完全是依靠细胞膜上的蛋白质来完成的。 (×)
(2)正是由于细胞膜的存在,才使细胞成为一个相对独立的系统。(√)
(3)细胞内的酶必须附着在膜上,才能发挥催化作用。(×)
(4)细胞内增加膜面积的结构包括嵴、基粒等。 (√)
(5)各种生物膜在结构上的联系,是它们在功能上能够相互协调的基础。 (√)
思考:
1.与分泌蛋白形成的“有关细胞器”“有关结构”和“有关膜结构”分别是什么?
提示:有关细胞器:线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。有关结构:线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。有关膜结构:线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。
2.将分泌蛋白从内质网运到高尔基体的结构是什么?它跟分泌蛋白从高尔基体运到细胞膜的结构在来源上相同吗?
提示:囊泡。它们的来源不同。将分泌蛋白从内质网运到高尔基体的囊泡是由内质网“出芽”形成的,将分泌蛋白由高尔基体运到细胞膜的囊泡是由高尔基体形成的。
学霸记忆·素养积累
重点呈现
1.与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。
2.细胞膜、核膜和细胞器膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
3.直接相连的生物膜有内质网膜与核膜、内质网膜与细胞膜。
4.生物膜系统在物质运输、能量转化、信息传递、酶的附着及使细胞内部区域化方面有重要作用。
课内探究·名师点睛
知识点
细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白与胞内蛋白
胞内蛋白
分泌蛋白
合成场所
游离核糖体
附着在内质网上的核糖体
作用场所
细胞内
细胞外
实例
血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶
消化酶、抗体、胰岛素
2.分泌蛋白的合成、加工、运输过程
分泌蛋白的合成与运输过程,如图所示。
由此可见,各种细胞器既有一定的独立性,同时又密切配合,共同完成生理功能。
3.研究方法——同位素标记法
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。研究分泌蛋白的合成和运输采用的方法是同位素标记法。用同位素可以追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。研究者通过追踪用同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程,也能追踪物质的转移途径。
┃┃典例剖析__■
典例1 为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成过程,研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后,观察相应变化。下列说法正确的是( D )
A.核糖体上不出现3H标记
B.内质网是首先观察到3H标记的细胞器
C.培养一段时间后,细胞膜上不能观察到3H标记
D.若能在高尔基体上观察到3H标记,表示可能有分泌蛋白合成
解析:蛋白质首先在核糖体上合成,3H标记最可能先出现在核糖体上,A、B错误;若为分泌蛋白,则在核糖体上合成多肽后,送至内质网加工,多肽经内质网加工后运输到高尔基体进一步加工,最后由细胞膜分泌到细胞外,C错误,D正确。
方法指导:(1)分泌蛋白合成、运输、分泌过程中各种细胞器的功能:
核糖体:氨基酸脱水缩合形成肽链;
内质网:加工肽链,使其形成具有一定空间结构的蛋白质,并运输;
高尔基体:进一步加工修饰蛋白质,并运输;
线粒体:提供能量。
(2)细胞内的内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间是可以互相转化的,在结构上具有一定的连续性。
┃┃变式训练__■
1.(不定项)如图表示某种分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程,①②③表示不同的细胞器。下列相关叙述正确的是( ACD )
A.①是核糖体 B.②是高尔基体
C.③具有单层膜结构 D.该过程需要消耗能量
解析:①指向的是颗粒结构,为核糖体,A正确。②是核糖体依附的膜结构,属于内质网,B错误。③所指为高尔基体,是单层膜结构,C正确。蛋白质的合成与运输过程是耗能的,D正确。
知识点
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。
2.生物膜系统的联系
(1)化学成分上的联系
各种生物膜组成成分相似,均由脂质、蛋白质组成,有的还有少量糖类,但每种成分在不同膜中所占的比例不同。
(2)结构上的联系
①直接联系:真核细胞中,内质网外连细胞膜,内连核膜,中间还与许多细胞器膜相连;内质网腔还与内外两层核膜之间的腔连通。
②间接联系:内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转化的。
(3)功能上的联系
各种生物膜在功能上既有明确分工,又相互配合、协调工作,如分泌蛋白的合成、加工、分泌的过程:细胞内分泌蛋白的合成和运输过程,体现了生物膜在功能上的相互联系。
┃┃典例剖析__■
典例2 下面为细胞的生物膜系统的概念图,据图判断下列叙述正确的是( D )
A.图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器
B.若d是叶绿体,则m、n一定是外膜和内膜
C.图中p一定是线粒体的内膜
D.图中的f和h分别是指内质网膜和高尔基体膜
解析:性激素属于脂质,是在内质网上合成的,由此可确定f是内质网膜,结合分泌蛋白合成、加工、运输过程可确定g是囊泡,h是高尔基体膜,c是细胞膜,d和e分别为叶绿体膜、线粒体膜,b为细胞器膜,a是核膜;叶绿体的膜结构有外膜、内膜和类囊体膜。
┃┃变式训练__■
2.图中功能多、联系广的细胞结构A指的是 ( C )
A.高尔基体膜 B.叶绿体膜
C.内质网膜 D.液泡膜
解析:内质网向内连接外层核膜,向外连接细胞膜,在代谢旺盛的细胞中,还与线粒体膜相连,内质网膜与高尔基体膜间接相连。
指点迷津·拨云见日
与蛋白质分泌相关的细胞器的判断
用3H标记氨基酸,用曲线表示在不同细胞器中检测到的放射性强度随时间的变化,其中a、b、c分别表示核糖体、内质网和高尔基体
以柱状图形式表示分泌蛋白合成、加工和运输过程中膜面积的变化,其中①②③分别表示内质网膜、高尔基体膜和细胞膜
以曲线形式表示分泌蛋白合成、加工和运输过程中膜面积的变化,其中d、e、f分别表示内质网膜、细胞膜和高尔基体膜
典例3 (2020·武汉一中训练)用35S标记的氨基酸培养哺乳动物的乳腺细胞,测得核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化曲线(下图甲)以及在此过程中高尔基体、内质网、细胞膜膜面积的变化曲线(下图乙),下列分析不正确的是( C )
A.图甲中的a、b、c三条曲线所指代的细胞器分别是核糖体、内质网、高尔基体
B.与乳腺分泌蛋白的合成与分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体
C.图乙中d、e、 f三条曲线所指代的膜结构分别是细胞膜、内质网膜、高尔基体膜
D.35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
解析:分泌蛋白经内质网初步加工后,由内质网“出芽”形成囊泡,囊泡与高尔基体膜融合,经高尔基体进一步加工后,再由高尔基体“出芽”形成囊泡,囊泡与细胞膜融合。因此,分泌蛋白分泌前后对比,内质网膜面积相对减小,细胞膜膜面积相对增大,高尔基体膜面积先增大后减小,最后基本不变,C错误。
解疑答惑
练习与应用⇨P53
一、概念检测
1.(1)√
(2)× 提示:生物膜系统除细胞器膜之外,还包括细胞膜、核膜。
2.A 植物的非绿色部分细胞中不含有叶绿体,高尔基体动植物细胞中都有。
3.C 中心体、叶绿体与唾液淀粉酶的合成无关。
4.B 心肌细胞相对腹肌细胞需要更多能量,因此心肌细胞中提供能量的细胞器——线粒体含量更多。
5.动物细胞图中,注字的“内质网”应是“高尔基体”,“高尔基体”应是“内质网”。染色质的注字指示线位置有误。中心体还应包括指示线下方的中心粒。动物细胞中不应有叶绿体。
低等植物细胞图中,注字的“核仁”应是“高尔基体”,“叶绿体”标注位置不对,应标准在线粒体上,应改正应是“线粒体”,“核糖体”应是“中心体”。
二、拓展应用
提示:溶酶体的膜在结构上比较特殊,如经过修饰等,不会被溶酶体内的水解酶分解。
训练巩固·课堂达标
1.(2019·济南月考)细胞内生物膜为细胞生命活动提供了广阔场所,不同细胞器增大膜面积方式可能不同。下列有关细胞器增大膜面积方式的叙述,错误的是 ( D )
A.叶绿体通过类囊体堆叠来增大膜面积
B.内质网通过折叠广泛分布于细胞质基质
C.线粒体通过内膜向内折叠来增大膜面积
D.高尔基体通过产生小泡而增大膜面积
解析:高尔基体通过产生小泡而减少了膜面积,产生的小泡通过与细胞膜融合增大了细胞膜的面积。
2.下列结构属于生物膜系统的是( D )
①线粒体内膜 ②叶绿体类囊体薄膜 ③细胞壁 ④溶酶体膜 ⑤核糖体 ⑥核膜
A.②③④⑤⑥ B.②③④⑥
C.④⑥ D.①②④⑥
解析: 细胞中生物膜系统包括细胞器膜,如题干中的①②④,还有⑥核膜以及没有提到的细胞膜。核糖体没有膜结构,细胞壁不属于生物膜系统。
3.(2019·宿迁期中)细胞内有三种膜是可以通过囊泡相互转变的,这三种膜是( C )
A.核膜、高尔基体膜、线粒体膜
B.内质网膜、高尔基体膜、液泡膜
C.内质网膜、高尔基体膜、细胞膜
D.高尔基体膜、溶酶体膜、线粒体膜
解析:内质网膜和核膜、线粒体膜等直接相连,可直接转化,将细胞中的各种结构连成一个整体;内质网膜和高尔基体膜以及高尔基体膜和细胞膜不直接相连,它们之间是以“出芽”形式形成的囊泡转化的。
4.下面是某动物细胞的部分亚显微结构示意图,已知该细胞具有分泌抗体的功能。
请结合所学知识回答下列有关问题:
(1)图中除核糖体外不参与构成生物膜系统的细胞器是[__6__]__中心体__;请依次写出抗体合成与运输过程中经过的细胞结构:__4、3、7、5__(仅填标号),为该过程提供能量的场所主要是[__1__]__线粒体__。
(2)下表是与抗体合成及分泌有关的三种细胞器的化学成分。
细胞器
蛋白质(%)
脂质(%)
核酸(%)
甲
67
28
少量
乙
59
40
0
丙
39
0
59
据表分析,甲、丙分别是[__1__]__线粒体__、[__4__]__核糖体__。
(3)[__5__]__细胞膜__具有三大功能:①将细胞与外界环境分开;②__控制物质进出细胞__;③__进行细胞间的信息交流__。
解析:(1)该细胞中不参与构成生物膜系统的细胞器有[4]核糖体和[6]中心体。抗体是分泌蛋白,该蛋白质在[4]核糖体上合成后,先后经过[3]内质网和[7]高尔基体的加工,最后通过[5]细胞膜分泌到细胞外,分泌蛋白的合成和分泌所需能量主要通过[1]线粒体提供。(2)与分泌蛋白合成、运输有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。核糖体没有膜结构,因此不含脂质,故丙表示核糖体;线粒体有双层膜,含有脂质和蛋白质,同时也含有少量核酸,故甲表示线粒体。(3)细胞膜的功能有三个方面,即作为系统的边界将细胞与外界环境分开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。
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