1、 第2课时 细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统 概念认知自主学习一、细胞器之间的协调配合 1.分泌蛋白:(1)概念:在细胞内合成后,分泌到_起作用的蛋白质。(2)举例:消化酶、抗体和一部分激素等。细胞外 2.分泌蛋白的合成与运输:(1)研究方法:_法。(2)分泌蛋白合成和分泌的过程 提示:分泌蛋白首先在游离的核糖体上开始合成,合成一段肽链后与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成。同位素标记 二、细胞的生物膜系统 1.组成:_等结构。2.特点:(1)各种生物膜的组成成分和结构很相似。(2)各种生物膜在结构和功能上紧密联系。以上特点体现了细胞内_。核膜、细胞膜、细胞器膜 各种结构之间的协调与配
2、合 3.功能:【点拨】(1)核糖体、中心体等结构不含生物膜,不属于生物膜系统。(2)原核细胞有生物膜但是没有生物膜系统。(3)生物膜系统指的是真核生物细胞内的,不是生物体内的。【质疑批判】某同学学习细胞器之间的分工合作后,总结出以下结论:胰岛素和性激素都属于分泌蛋白。高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能。细胞内的酶必须附着在膜上,才能发挥催化作用。细胞膜的物质运输、信息传递功能完全依靠细胞膜上的蛋白质来完成的。豚鼠胰腺腺泡细胞内的内质网、囊泡、高尔基体均属于生物膜系统。你的判断:正确的结论有_ 【思维激活】牛吃的是草,挤出来的是牛奶。牛奶中含有丰富的蛋白质,你知道这些蛋白质在细胞中是怎样产生的吗
3、?提示:牛奶中的乳蛋白在核糖体上合成,在内质网内加工,由囊泡运输到高尔基体做进一步的加工,再由囊泡运输到细胞膜,囊泡与细胞膜融合,将蛋白质分泌到乳汁中。【教材开发】P53 图3-9 问题:细胞内进行繁忙的囊泡运输,除了内质网和高尔基体形成囊泡之外,哪些生物膜也可以形成囊泡?(举一例即可)提示:细胞膜,如变形虫吞噬食物可形成囊泡。能力形成合作探究学习任务一:细胞器之间的协调配合【情境探究】请结合分泌蛋白合成和分泌综合模式图探究:【探究活动】(生命观念结构与功能观、系统观)1.分泌蛋白与胞内蛋白:分泌蛋白胞内蛋白合成 场所先在细胞质基质中的核糖体上合成,然后转移到内质网上继续合成游离的核糖体作用
4、场所细胞外细胞内实例消化酶、抗体、部分激素等呼吸酶、血红蛋白等2.分泌蛋白的合成、加工、运输过程:(1)参与该过程的细胞器和结构:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体和细胞膜。其中不具膜结构的细胞器是核糖体,属于细胞结构,但不属于细胞器的为细胞膜。(2)各种膜面积的变化:图甲和图乙分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工、运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大。(3)蛋白质分泌过程中放射性强度变化: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,然后依次出现在粗面内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。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
5、子的去向。可以追踪物质的运行和变化规律。探讨:(1)分泌蛋白分泌前后,内质网膜的面积会减小,高尔基体膜的面积保持稳定,细胞膜的面积会增大。那么细胞中这三种膜的面积如何保持平衡?提示:细胞膜和内质网膜与高尔基体膜之间可以通过囊泡膜间接转化。(2)用3H标记亮氨酸,可以追踪分泌蛋白的合成与分泌过程。若用3H标记脱氧核苷酸、核糖核苷酸,可追踪哪些物质的合成途径及合成后的去向?提示:分别追踪DNA、RNA等物质的合成途径及合成后的去向。【易错陷阱】(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)误认为囊泡也属于细胞器,囊泡属于细胞结构,但不属于
6、细胞器。【素养案例】(2021宿州高一检测)组成生物体的蛋白质大多数是在细胞质中的核糖体 上合成的,各种蛋白质合成之后要分别运送到细胞中的不同部位,以保证细胞 生命活动的正常进行。如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程,表 示细胞器,a、b、c表示某些过程。下列叙述中错误的是()A.胃蛋白酶、血红素都属于分泌蛋白 B.a表示脱水缩合过程,b、c表示蛋白质的加工及运输过程 C.分别是内质网、高尔基体和线粒体 D.该过程可以体现细胞器之间既有分工又密切合作【思维流程】【解析】选A。胃蛋白酶属于分泌蛋白,血红素是胞内蛋白,A错误;a表示氨基酸脱水缩合形成多肽,b表示内质网对肽链进行一些加工,形成较成
7、熟的蛋白质,c表示高尔基体对蛋白质进一步加工及运输过程,B正确;由图可知,分别是内质网、高尔基体和线粒体,C正确;分泌蛋白合成过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系,D正确。【素养迁移】(1)具有生理功能的分泌蛋白最终在哪种细胞器中加工成熟?提示:高尔基体。(2)与分泌蛋白合成和分泌有关的具膜的细胞器有哪些?提示:内质网、高尔基体和线粒体。【题后反思】“三看法”解读分泌蛋白的合成、加工和运输【典题加练】1.从某腺体的细胞中提取一些细胞器,放入含有14C氨基酸的培养液中,培养液中含有这些细胞器完成其功能所需的物质和条件,连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量。图中正确的描述曲线是
8、()【解析】选B。从核糖体上开始合成蛋白质,则放射性的起点是核糖体,接着才是内质网,最后是高尔基体,A错误;中心体不参与分泌蛋白的形成,C错误;线粒体只是提供能量,不直接参与分泌蛋白的形成,D错误。2.下图为细胞中某分泌蛋白的加工和运输的部分过程示意图,下列叙述错误的是()A.分泌蛋白的运输过程体现了生物膜的流动性 B.分泌蛋白的加工和运输过程不需要消耗细胞代谢产生的能量 C.在化学成分上,内质网膜和高尔基体膜具有相似性 D.分泌蛋白合成越旺盛的细胞,其高尔基体膜成分的更新速度越快【解析】选B。分泌蛋白的运输过程中发生生物膜的融合,体现了生物膜的流动性,A正确。分泌蛋白的加工和运输过程需要消耗
9、细胞代谢产生的能量,B错误。在化学成分上,内质网膜和高尔基体膜具有相似性,都主要含有磷脂和蛋白质,C正确。高尔基体与分泌蛋白的加工相关,分泌蛋白合成越旺盛的细胞,其高尔基体膜成分的更新速度越快,D正确。学习任务二:细胞的生物膜系统【情境探究】在天然水环境中,绝大部分矿物颗粒表面覆盖着有机外壳,这些有机外壳由腐殖酸物质和生物膜系统组成。在工业应用中生物膜的作用表现在废水处理以及酸性矿物排泄物的生物修复等方面。例如:在水和废水处理系统中生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势,能提高生物量在反应器中的滞留程度,提高对污染物降解效率。思考:生物膜在废水处理中应用的原理是什么?提示:利用了选择透过性
10、原理。【探究活动】(科学思维模型与建模)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,如图所示:(3)在功能上的联系:在分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌过程中,各细胞器之间协调配合。探讨:比较几种生物膜的化学成分,回答下列问题: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 从上表数据可
11、以看出,各种生物膜的化学组成和含量各有什么关系?提示:化学组成基本相同,含量各不相同。【易错陷阱】理解生物膜系统的三个易错点(1)核糖体、中心体不属于细胞的生物膜系统,因为核糖体和中心体没有膜结构。(2)细胞膜生物膜,生物膜是细胞内化学组成相似、基本结构大致相同的膜的统称,包括细胞膜、核膜、细胞器膜等结构。(3)生物膜生物体内的膜。生物膜系统主要针对真核细胞而言,是细胞内生物膜统称,而生物体内的有些膜如视网膜、小肠黏膜等不属于生物膜。【素养案例】下图为真核细胞中生物膜系统部分结构的概念图,其中字母表示结构,数字表示分泌蛋白在细胞中的运输过程,下列相关叙述正确的是()A.生物膜系统是对生物体内所
12、有膜结构的统称 B.C和G的化学组成和结构相似,两者的蛋白质分子基本相同 C.细胞质同时进行多种反应,经常发生相互干扰 D.J、K、B之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新【思维流程】【解析】选D。生物膜系统是细胞膜、核膜以及细胞器膜等结构的统称,而不是生物体内所有膜结构的统称,A错误;蛋白质分子是生命活动的主要承担者,线粒体和叶绿体的功能不同,则C(叶绿体膜)和G(线粒体膜)中的蛋白质分子是不相同的,B错误;生物膜将细胞质分为一个个区室,使代谢同时进行,互不干扰,C错误;分泌蛋白的合成和分泌过程体现出生物膜之间可通过具膜小泡的转移进行相互转化,实现膜成分的更新,D正确。【素养迁移】(1)题
13、图中各种生物膜依靠直接或间接的方式联系在一起,有什么意义?提示:使生物膜形成一个统一的整体,有利于生命活动的正常进行。(2)题图中B除了图示功能外,还有什么功能?提示:细胞间的信息交流;将细胞与外界环境分隔开。【典题加练】1.不同结构的膜之间可以相互转化。下列各项中以囊泡的方式进行转化的 是()A.核膜和内质网膜 B.线粒体膜和核膜 C.细胞膜和高尔基体膜 D.细胞膜和线粒体膜【解析】选C。核膜和内质网膜是直接相连的,可以直接进行转化;分泌蛋白合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质内质网进行粗加工内质网“出芽”形成囊泡高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质高尔基体“出芽”形成囊泡细胞膜。由该过程可以看出
14、,高尔基体膜和细胞膜之间以囊泡的方式进行转化,故选C。2.下列有关生物膜系统的叙述中,错误的是()A.膜的组成成分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜 B.各种生物膜的化学组成和结构相似 C.眼角膜属于生物膜的一部分 D.生物膜既各司其职,又相互协作,共同完成细胞的生理功能【解析】选C。生物膜的主要成分和基本结构相似,可以通过囊泡转化,A、B正确。眼角膜由细胞构成,不属于生物膜系统,C错误。各种生物膜都具有一定功能,又相互联系,D正确。学情诊断课堂测评1.(水平1概念检测)下列关于细胞器之间协调配合的叙述正确的是_。原核细胞细胞器种类少,因此无法正常进行各项生命活动 细胞中一种细胞器
15、的功能,不能被另一种细胞器替代 内质网的膜成分可以直接成为高尔基体膜的一部分 在联系各种细胞器方面,高尔基体相当于交通枢纽 细胞质中游离的核糖体合成的蛋白质,其分泌过程不需要经过高尔基体 【解析】选。原核细胞虽然只有核糖体一种细胞器,但可以正常进行各项生命活动,错误。细胞器之间存在着明确的分工,细胞中一种细胞器的功能,不能被另一种细胞器替代,正确。内质网膜与高尔基体膜之间的转化是通过囊泡,不能直接转化,错误。高尔基体可以接收囊泡,也可以分泌囊泡与细胞内的其他结构相联系,相当于交通枢纽,正确。细胞质中游离的核糖体不合成分泌蛋白,错误。2.(水平1)下列物质中,在内质网上合成或加工的是()胰岛素
16、性激素 唾液淀粉酶 DNA 抗体 A.B.C.D.【解析】选D。性激素属于脂质中的固醇类物质,在内质网上合成;胰岛素、唾液淀粉酶、抗体属于分泌蛋白,由核糖体合成后需经内质网进行加工和运输;DNA主要在细胞核内合成,与内质网无直接的关系。3.(水平1)下图所示分泌蛋白合成及分泌的过程,其分泌过程顺序正确的 是()A.细胞核内质网高尔基体 囊泡膜外 B.囊泡内质网高尔基体囊泡膜外 C.高尔基体囊泡内质网囊泡膜外 D.内质网囊泡高尔基体囊泡膜外【解析】选D。分泌蛋白合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质内质网进行粗加工内质网“出芽”形成囊泡高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质高尔基体“出芽”形成囊泡细胞膜,
17、整个过程还需要线粒体提供能量。因此正确顺序为:内质网囊泡高尔基体囊泡膜外。4.(水平2)下列有关生物膜系统的叙述正确的是()A.细胞膜、内质网膜与视网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【解析】选D。生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜,因此视网膜不属于生物膜系统,A错误;酶大多数附着在生物膜上,在其他部位也有酶的分布,B错误;生物膜的组成成分和结构很相似,但不完全相同,如线粒体内膜的蛋白质含量要比外膜含量高,C错误;
18、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互不干扰,D正确。5.(2021日照高一检测)外泌体是释放到细胞外的具膜囊泡,可以将细胞内的蛋白质和核酸等转运至受体细胞,在细胞通讯中发挥重要作用。下列关于外泌体的叙述,错误的是()A.外泌体的组成成分中含有磷脂和蛋白质 B.外泌体的分泌过程不需要消耗能量 C.外泌体的分泌量在一定程度上可以反映出细胞的生理状况 D.受体细胞能特异性识别外泌体释放的信号物质以完成通讯【解析】选B。外泌体是具膜囊泡,含有生物膜,所以其组成成分中含有磷脂和蛋白质,A正确;外泌体的分泌涉及到膜的融合,所以需要消耗能量,B错误;外泌体可以将细胞内的蛋白质和核酸等转运至
19、受体细胞,所以其分泌量可以反映细胞的生理状况,C正确;外泌体含有信号分子,受体细胞能特异性识别以完成细胞通讯,D正确。6.(水平1、2)如图是动物细胞蛋白质合成和分泌过程的示意图,序号表示结构,其中表示细胞器。请据图回答下列问题:(1)研究细胞的蛋白质合成和分泌途径,可采用的方法是_。可采用_法将细胞匀浆中的各种细胞器分离开。(2)能与_在结构上直接相连接,与通过_在结构上间接相连接。是_。(3)图中相关生物膜的融合过程反映了生物膜在结构上具有_的特点。图中各种生物膜的主要组成成分是_。(4)图中所示过程反映了合成的蛋白质以_的方式分泌到细胞外。【解析】据图分析可知,为内质网、为高尔基体、为囊
20、泡、为细胞膜。(1)利用同位素标记法可研究分泌蛋白质的合成与运输;差速离心法是用低速和高速离心,使具有不同密度的物质分级分离的方法,而细胞内各结构具有不同密度,因此可以使细胞匀浆中的各种细胞器分离开。(2)为内质网,能与核膜和细胞膜在结构上直接相连接;为高尔基体,内质网和高尔基体通过囊泡在结构上间接相连接;是高尔基体。(3)题图中相关生物膜的融合过程,反映了生物膜在结构上具有一定流动性;生物膜的主要组成成分是脂质和蛋白质。(4)该细胞分泌的蛋白质首先经过核糖体的合成,然后依次经过内质网和高尔基体的加工,再通过囊泡运输到细胞膜,最后以囊泡与细胞膜融合的方式分泌到细胞外。答案:(1)同位素标记法
21、差速离心(2)核膜和细胞膜 囊泡 高尔基体(3)一定流动性 脂质和蛋白质(4)囊泡与细胞膜融合【能力挑战题组】1.(2021巢湖高一检测)下列关于唾液淀粉酶合成、加工和分泌过程的叙述,错误的是()A.合成唾液淀粉酶的原料是氨基酸 B.唾液淀粉酶通过囊泡与细胞膜融合的方式被释放到细胞外 C.内质网产生的囊泡与高尔基体膜融合,体现了膜的选择透过性 D.利用同位素标记法可研究唾液淀粉酶的合成与分泌过程【解析】选C。唾液淀粉酶的本质是蛋白质,合成原料是氨基酸,A正确;分泌蛋白的释放都是通过囊泡与细胞膜融合的形式,B正确;内质网产生的囊泡与高尔基体膜融合,体现了膜的流动性,C错误;利用同位素标记法可研究
22、唾液淀粉酶的合成与分泌过程,D正确。2.(2021北京高一检测)如图为分泌蛋白从合成到排出细胞外的全过程。下列叙述错误的是()A.分泌蛋白是最终由附着在内质网上的核糖体合成的 B.图中分别表示内质网、高尔基体和囊泡 C.代表的结构是线粒体 D.图中表示的过程在原核细胞中也能进行【解析】选D。分泌蛋白首先在游离的核糖体上合成,然后转移到内质网上合成,A正确;图中是内质网,是高尔基体,是囊泡,是线粒体,B、C正确;原核细胞中没有内质网、高尔基体等结构,故图示过程不会发生在原核细胞中。3.用 标记一定量的氨基酸,研究胰岛素的合成和分泌过程。测得与之密切相 关的三种细胞器上放射性强度的变化曲线,如图所
23、示。下列叙述错误的是()A.图中a曲线对应的细胞器是核糖体 B.图中b、c属于细胞中的生物膜系统 C.图中a、b、c都具有蛋白质加工功能 D.进入细胞和被细胞排出都要通过细胞膜完成 35S35S【解析】选C。分泌蛋白的合成和分泌过程是:核糖体内质网高尔基体 细胞膜,根据放射性强度中,a、b、c依次出现高峰,则a是核糖体,b是内质网,c 是高尔基体,由以上分析可知,图中a曲线对应的细胞器是核糖体,A正确;b是内 质网、c是高尔基体,两者都含有单层膜结构,因此都属于生物膜系统,B正确;a 为核糖体,是合成蛋白质的场所,但不能对蛋白质进行加工,C错误;标记的 氨基酸进入细胞的方式是主动运输,需要细胞
24、膜上的载体蛋白协助 标记的 胰岛素排出细胞的方式是胞吐,需要借助细胞膜的流动性,即都需要通过细胞 膜来完成,D正确。35S35S素养发展创新应用素材 溶酶体的重要作用 人体细胞内的溶酶体是一种含有多种水解酶的细胞器,溶酶体的作用存在胞吞和自噬两种途径。如图表示吞噬细胞内溶酶体的产生和作用过程。探究(1)溶酶体是细胞的“消化车间”,下列叙述错误的是()A.侵入细胞的病菌可被溶酶体吞噬 B.衰老或损伤的细胞器可被溶酶体消化分解 C.溶酶体可参与细胞的生物膜系统的构成 D.用差速离心法可从细菌中分离溶酶体【解析】选D。溶酶体内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并且杀死侵入细胞的病毒和细菌,A、B正确;溶酶体具有单层膜结构,参与细胞的生物膜系统的构成,C正确;细菌属于原核生物,其细胞中不含溶酶体,D错误。(2)如图所示病原体入侵时,细胞能识别病原体主要依赖于细胞膜上的_,该过程体现了细胞膜的_功能。(3)结合图示分析,_溶酶体能消化细胞内衰老的线粒体,有利于维持细胞内 部功能的稳定。(4)在长期得不到饮食的情况下,溶酶体还能分解细胞内暂时不用的细胞器或 多余蛋白质,分解后的产物可以被细胞重新利用,这有什么意义?提示:维持机体最基本的物质和能量供应。受体 信息交流 自噬