1、第第3 3章章 细胞的基本结构细胞的基本结构第第2 2节节 细胞器之间的分工合作细胞器之间的分工合作问题探讨问题探讨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？手机的加工过程，是多个手机的加工过程，是多个部门合作的结果。如果缺少部门合作的结果。如果缺少其中的某个环节或部门，手其中的某个环节或部门，手机还能加工成功吗？机还能加工成功吗？各个车间生产出零件组装 手机成品研制手机是一个复杂的系统工程，需要不同部门的分工与合作，缺少任何一个部门都难以完成研制工作。（工厂）系统边界分工合作细胞细胞膜细胞器（围墙）（车间或部门）细胞内部就像一个繁忙的工厂细胞“工厂”一、细胞器
2、之间的分工1.细胞的基本结构细胞的基本结构成分：纤维素和果胶等成分：纤维素和果胶等细胞壁细胞壁作用：对细胞起支持和保护作用作用：对细胞起支持和保护作用细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核细胞质基质：呈溶胶状细胞质基质：呈溶胶状细胞器：如线粒体、核糖体等细胞器：如线粒体、核糖体等植物细胞植物细胞活细胞进行新陈代谢的主要场所活细胞进行新陈代谢的主要场所2.分离细胞器的常用方法：分离细胞器的常用方法：一、细胞器之间的分工差速离心法差速离心法原理原理：采取采取逐渐提高离心速率逐渐提高离心速率分离分离大小大小不同的细胞器。不同的细胞器。破坏细胞破坏细胞膜，制备膜，制备匀浆液匀浆液离心离心转速转速上清液上
3、清液(小颗粒小颗粒)沉淀沉淀(大颗粒大颗粒)结果结果细胞匀浆低速离心中速离心高速离心细胞核等线粒体、溶酶体等内质网、高尔基体等更高速离心核糖体等思考思考讨论讨论光学显微镜显微结构显微结构模式图电子显微镜亚显微结构亚显微结构模式图一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能内质网核糖体细胞壁细胞膜细胞核线粒体高尔基体叶绿体液泡中心体溶酶体细胞质线粒体线粒体一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能(1)动植物细胞中广泛存在的细胞器动植物细胞中广泛存在的细胞器内膜外膜DNA嵴基质核糖体分布：分布：形态：形态：结构：结构：功能：功能：短棒状、圆球状等
4、双层膜基质外膜内膜存在少量DNA、RNA，核糖体，含有与有氧呼吸有关的酶细胞进行有氧呼吸有氧呼吸的主要主要场所场所细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体普遍存在于动植物细胞中；代谢旺盛的部位分布较多供能供能（2）原核生物没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？（3）哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？很多原核细胞很多原核细胞可以进行有氧呼吸可以进行有氧呼吸，其场所在，其场所在细胞质基质细胞质基质和和细胞膜细胞膜上。上。(细胞基质和细胞膜上有与有氧呼吸有关的酶细胞基质和细胞膜上有与有氧呼吸有关的酶)因为哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体，而且细胞内也因为哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体，而且细
5、胞内也没没有与有氧呼吸有关的酶有与有氧呼吸有关的酶。因此，只能进行无氧呼吸。因此，只能进行无氧呼吸。（4）能进行有氧呼吸的细胞一定都含有线粒体？不一定，如不一定，如蓝细菌、硝化细菌等原核生物。蓝细菌、硝化细菌等原核生物。（1）为什么说“几乎所有真核细胞”有线粒体？哪些真核细胞无线粒体？哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫体细胞蛔虫体细胞等没有线粒体等没有线粒体思考思考讨论讨论大亚基小亚基蛋白质mRNA结构：结构：功能：功能：分布：分布：无膜结构；呈颗粒状；由rRNA和蛋白质构成原核细胞和真核细胞中均有，分布最广；线粒体和叶绿体中也有分类：分类：氨基酸脱水缩合形成多肽的场所，是“生产蛋
6、白质的机器”附着核糖体附着核糖体游离核糖体游离核糖体附于粗面内质网上、外层核膜上合成分泌蛋白和膜蛋白等游离在细胞质基质中合成胞内蛋白一、细胞器之间的分工核糖体核糖体膜面积最大的细胞器 粗面内质网（有核糖体附着）光面内质网（无核糖体附着）形态：形态：功能：功能：分布：分布：由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个连续的内腔相通的膜性管道系统。粗面内质网粗面内质网光面内质网光面内质网（核糖体附着）（核糖体附着）几乎所有真核细胞中蛋白质等生物大分子物质的合成合成、加工加工场所和运输运输通道参与脂质、某些糖类等的合成一、细胞器之间的分工内质网内质网高尔基体形态：形态：功能：功能：分布：分布
7、：单层膜围起的扁平囊状结构，有囊泡；内腔不相通对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”几乎所有真核细胞中动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞与动物细胞分泌物(分泌蛋白、油脂)的形成有关；与溶酶体的形成有关与植物细胞细胞壁的形成有关一、细胞器之间的分工高尔基体高尔基体液液泡泡结构：结构：功能：功能：分布：分布：由单层膜结构构成主要存在于植物的细胞中成分：成分：内含细胞液，主要有糖类、无机盐、色素、蛋白质、有机酸、生物碱等；使细胞保持一定的渗透压，调节植物细使细胞保持一定的渗透压，调节植物细胞内的环境胞内的环境充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺细
8、胞液贮存水分和营养物质细胞液贮存水分和营养物质低等动物中的食物泡、收缩泡也属于液泡。成熟植物细胞含有中央大液泡一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能(2)主要存在于植物细胞中的细胞器主要存在于植物细胞中的细胞器与溶酶体类似的作用，内含多种水解酶与溶酶体类似的作用，内含多种水解酶液泡液泡否否,叶绿体中叶绿体中的色素是进行的色素是进行光合作用光合作用的色素，而的色素，而液泡液泡中色素与中色素与维持植维持植物的花、果实等的颜色物的花、果实等的颜色有关有关 。（1 1）是不是植物细胞都有中央大液泡？）是不是植物细胞都有中央大液泡？（2 2）叶绿体和液泡内都含有色素，它们的
9、功能是否相同？）叶绿体和液泡内都含有色素，它们的功能是否相同？不是不是，成熟植物细胞才有，如根尖分生区细胞就没有，成熟植物细胞才有，如根尖分生区细胞就没有注意：在分生区细胞中，液泡很小很多，在成熟过程中，逐渐融合成一个大液泡。思考思考讨论讨论外外膜膜内内膜膜基粒基粒基质类囊体分布：分布：形态形态：结构：结构：功能：功能：扁平的椭球形或球形双层膜基粒基质外膜内膜绿色植物进行光合作用光合作用的场所称为能够场所称为能够为为“养料制造车间养料制造车间”“”“能量转换站能量转换站”绿色植物能进行光合作用的细胞中，如叶肉细胞和幼嫩茎的皮层细胞中。由多个类囊体类囊体堆叠形成存在少量DNA、RNA，核糖体，含
10、有与光合作用有关的酶（增大膜面积）含有与光合作用有关的色素和酶【叶绿体的起源】真核细胞的祖先吞噬了蓝细菌后，在长期的互利共生关系中，逐渐演化成了现在的叶绿体。一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能(2)主要存在于植物细胞中的细胞器主要存在于植物细胞中的细胞器叶绿体叶绿体不一定，不一定，蓝细菌蓝细菌的光合场所位于细胞质中的光合场所位于细胞质中的光合片层的光合片层,即类囊体，其中含有光合色素即类囊体，其中含有光合色素叶绿叶绿素和藻蓝素素和藻蓝素，也能进行光合作用。，也能进行光合作用。（1）植物细胞都含有叶绿体吗？植物表皮细胞、根尖细胞植物表皮细胞、根尖细胞等没有叶绿体
11、等没有叶绿体（2）能进行光合作用的细胞都含有叶绿体吗？思考思考讨论讨论溶酶体形态：形态：功能：功能：分布：分布：由单层膜围成的囊状小泡，内含多种水解酶主要分布在动物细胞中能分解衰老、损伤的细胞器能分解衰老、损伤的细胞器吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌消化、分解胞吞吞入的营养物质；与细胞的自溶有关自噬作用自噬作用吞噬作用吞噬作用起源：起源：高尔基体高尔基体脱落的囊泡注意：细胞的凋亡、细胞的自噬等都与溶酶体有关。膜水解酶一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能(3)主要存在于动物细胞中的细胞器主要存在于动物细胞中的细胞器溶酶体溶酶体结构：结构
12、：功能：功能：分布：分布：无膜结构无膜结构，由两个互相垂直排列的，由两个互相垂直排列的中心粒中心粒及周围物质组成及周围物质组成 蛋白质纤维蛋白质纤维中心粒中心粒中心体中心体与细胞的与细胞的有丝分裂有丝分裂有关有关存在于动物细胞与低等植物细胞中（如衣藻、绿藻、水绵、团藻等）中心粒中心粒中心粒中心粒一、细胞器之间的分工3.各种细胞器的结构和功能各种细胞器的结构和功能(3)主要存在于动物细胞中的细胞器主要存在于动物细胞中的细胞器中心体中心体细胞器细胞器单层膜结构单层膜结构细胞器细胞器无膜结构无膜结构细胞器细胞器高尔基体高尔基体双层膜结构双层膜结构细胞器细胞器线粒体线粒体叶绿体叶绿体内质网内质网液泡液
13、泡核糖体核糖体中心体中心体溶酶体溶酶体总结线粒体和叶绿体的比较线粒体和叶绿体的比较比较项目比较项目线粒体线粒体叶绿体叶绿体不不同同点点增大膜面积的方式增大膜面积的方式内膜向内腔折叠形成嵴内膜向内腔折叠形成嵴由类囊体堆叠而成基粒由类囊体堆叠而成基粒完成的生理过程完成的生理过程有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所高等植物光合作用的场所高等植物光合作用的场所所含酶的种类所含酶的种类与有氧呼吸有关的酶分布与有氧呼吸有关的酶分布于内膜和基质中于内膜和基质中与光合作用有关的色素、酶分布与光合作用有关的色素、酶分布于类囊体薄膜上，基质中含酶于类囊体薄膜上，基质中含酶相相同同点点1 1、具有双层膜、具有双层膜
14、2 2、基质中都含有含有少量、基质中都含有含有少量DNADNA和和RNARNA、核糖体、核糖体3 3、均与能量转化有关、均与能量转化有关归纳总结 细胞质中的细胞器并不是漂浮在细胞质中的。细胞质中的细胞器并不是漂浮在细胞质中的。与细胞运动、分裂、分化、物质运输、能量转化、信息传递等生命活动相关 维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器由蛋白纤维组成的网架结构功能形态结构一、细胞器之间的分工4.细胞骨架细胞骨架线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡溶酶体核糖体中心体随堂检测随堂检测1.动物细胞中都有线粒体()2.没有叶绿体的细胞一定是动物细胞()3.有中心体的细胞都是动物细胞()4.没有大液泡的细胞一定是动物
15、细胞()5.溶酶体作为“消化车间”，可合成并储存大量的水解酶()6.同一生物不同细胞的细胞器种类和数量一定相同()7.同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量一定相同()8.能进行光合作用的生物一定有叶绿体 ()9.具有双层膜的细胞结构有线粒体、叶绿体和细胞核()随堂检测1.可以分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌的细胞器是 ()A线粒体 B溶酶体 C高尔基体 D内质网2.唾液腺细胞中合成淀粉酶的细胞器是 ()A线粒体 B核糖体 C内质网 D高尔基体3.下列有关细胞结构与功能的叙述，正确的是()A.液泡：含有大量色素，参与植物对光能的吸收 B.中心体：主要成分是磷脂，参与动物细
16、胞的有丝分裂 C.细胞壁：含有纤维素和果胶，主要控制物质进出细胞 D.高尔基体：由单层膜构成，参与植物细胞壁的形成BBD1.实验原理：（1）叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，不需染色，制片后直接观察。（2）活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察时可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动2.实验材料：藓类的叶片（菠菜叶下表皮），新鲜的黑藻3.实验步骤（1）观察叶绿体）观察叶绿体二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动（2）观察）观察细胞质细胞质流动流动3.实验步骤二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动4.实验结论(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细
17、胞质流动，自身也可转动。(2)每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动5.注意（1）观察叶绿体时，常用藓类叶片的原因：藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，细胞中叶绿体数量较少、体积较大，可以直接用来制作临时装片。（2）选菠菜叶作为观察叶绿体的材料，要用带少许叶肉的下表皮的原因：下表皮细胞不含叶绿体，接近下表皮的叶肉细胞叶绿体大而排列疏松，便于观察。（3）观察叶绿体时，临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因：保证细胞的正常形态，保持活性。（4）观察叶绿体不需要染色原因：叶绿体本身含有色素，不需染色即可观察。（5）细胞质环流速率可表示细胞新陈代谢
18、强度，新陈代谢旺盛，环流速率快，反之则慢。（6）供观察用的黑藻事先放在光照、室温下培养的原因：加速黑藻细胞质的流动速度，便于观察。二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动在高倍显微镜下观察到的某细胞的细胞质，如图所示，实际上该细胞中标记的叶绿体的位置和细胞质环流的方向分别是？标记的叶绿体位于液泡的左下方，细胞质环流的方向为逆时针思考思考讨论讨论1分泌蛋白三、细胞器之间的协调配合(1)(1)概念：在概念：在细胞内合成细胞内合成后，分泌到后，分泌到细胞外起作用细胞外起作用的蛋白质。的蛋白质。(2)(2)举例：举例：消化酶消化酶、抗体抗体和和一部分激素一部分激素等。等。2分泌蛋白的合成、加工、运输与
19、分泌的过程同位素标记法同位素标记法(1)(1)选材选材：豚鼠的胰腺腺泡细胞豚鼠的胰腺腺泡细胞(2)(2)方法：方法：同一元素中，_的原子为同位素，如12C与14C、16O与18O。用_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。高中教材涉及的放射性同位素有3H、14C、35S、32P，非放射性同位素有18O、15N等。质子数相同、中子数不同物理性质特殊例：Fe3O4+CO=3FeO+CO2 CO中的O的去向同位素标记法同位素标记法同位素标记法 选择同位素选择同位素3H标记的亮氨酸标记的亮氨酸 将实验细胞放入含有将实验细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中亮氨酸的培养液中短时间培养（短时间
20、培养（3 min）随后将细胞转入不含随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养。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。被标记亮氨酸的转移路径。亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。三、细胞器之间的协调配合2分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌的过程(3)(3)步骤步骤思考讨论：为什么选择亮氨酸作为同位素思考讨论：为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？的标记物？三、细胞器之间的协调配合2分
21、泌蛋白的合成、加工、运输与分泌的过程(4)(4)结果结果3 min 17 min 117 min粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体分泌颗粒分泌颗粒放射性培养放射性培养分析分泌蛋白合成过程中分析分泌蛋白合成过程中放射性的变化放射性的变化思考思考讨论讨论粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体分泌颗粒分泌颗粒游离核糖体游离核糖体以氨基酸为原料，合成多肽链以氨基酸为原料，合成多肽链粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜囊泡囊泡分泌蛋白的合成和运输过程分泌蛋白的合成和运输过程三、细胞器之间的协调配合核糖体与多肽链一起转移核糖体与多肽链一起转移肽链继续合成并转移进入内质网腔内肽链继续合成并转移进
22、入内质网腔内进行加工、折叠，形成有一定空间结进行加工、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质构的蛋白质囊泡囊泡对蛋白质进行进一步的修饰加工对蛋白质进行进一步的修饰加工以胞吐方式将蛋白质分泌到细胞外以胞吐方式将蛋白质分泌到细胞外线粒体线粒体为整个过程提供能量为整个过程提供能量内质网的膜面积_综合比较：高尔基体的膜面积_细胞膜的膜面积_分泌蛋白合成过程中膜面积的变化?(增加/减少/基本不变）减少基本不变增加思考思考讨论讨论分泌蛋白加工和运输过程中膜面积变化思考思考讨论讨论_前前后后时间时间0膜面积膜面积_时间时间0内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜广阔的膜面
23、积为酶提广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点供了大量的附着位点使细胞内部区域化，保证生使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行命活动高效、有序地进行功能功能3 3生物膜生物膜系统系统核膜核膜细胞细胞器膜器膜双层膜双层膜单层膜单层膜线粒体膜、叶绿体膜线粒体膜、叶绿体膜细胞膜细胞膜双层膜，双层膜，细胞核的边界细胞核的边界单层膜、单层膜、细胞的边界细胞的边界功能功能1 1保障细胞内部环境的相对稳定保障细胞内部环境的相对稳定物质运输、能量转换、信息传递物质运输、能量转换、信息传递功能功能2 2四、细胞的生物膜系统1.1.组成和功能组成和功能2.2.特点特点四、细胞的生物膜系统(1)(1)各种生物
24、膜的组成成分和结构很相似各种生物膜的组成成分和结构很相似(2)(2)在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内个结构之间在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内个结构之间的协调与配合的协调与配合3.3.各种生物膜之间的联系各种生物膜之间的联系(1)(1)化学组成上的联系化学组成上的联系各种生物膜在各种生物膜在组成成分组成成分的种类上基本相同，的种类上基本相同，都都主要由蛋白质和脂质主要由蛋白质和脂质组成。组成。相似性：相似性：差异性：差异性：各种生物膜在组成成分的各种生物膜在组成成分的含量上含量上有显著差异，功能越有显著差异，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量就越多。复杂的生物膜中，蛋
25、白质的种类和数量就越多。四、细胞的生物膜系统3.3.各种生物膜之间的联系各种生物膜之间的联系(2)(2)结构上的联系结构上的联系各种生物膜在各种生物膜在结构上结构上大致相同，都是由大致相同，都是由磷脂双分子层磷脂双分子层构成基本构成基本支架，支架，蛋白质蛋白质分子分布其中。分子分布其中。在结构上具有在结构上具有一定的连续性一定的连续性(1)(1)分泌蛋白的合成与分泌过程中，依次经过的细胞器是核糖分泌蛋白的合成与分泌过程中，依次经过的细胞器是核糖体体内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜()(2)(2)分泌蛋白的合成与分泌过程中直接参与的细胞结构是：核分泌蛋白的合成与分泌过程中直接参与的细胞结
26、构是：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜()(3)(3)与分泌蛋白的合成与分泌有关的膜结构有：核糖体、内质与分泌蛋白的合成与分泌有关的膜结构有：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体网、高尔基体、细胞膜和线粒体()随堂检测随堂检测1.在胰岛细胞中与合成和分泌胰岛素有关的一组细胞器是()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.内质网、核糖体、高尔基体、线粒体 D.内质网、核糖体、高尔基体、中心体2.下列关于囊泡运输的叙述，不正确的是()A.囊泡膜由单层磷脂分子和蛋白质构成 B.囊泡的融合过程依赖于膜的流动性 C.囊泡运输实现了细胞内物质的定向转运 D.囊泡在细胞内的移动过程需要消耗能量3.线粒体、叶绿体和内质网都具有()A少量DNAB能量转换的功能 C膜结构D运输蛋白质的功能CAC本课小结
