2.5细胞在结构和功能上是一个统一整体教学课件(共34张PPT)-高一生物浙科版（2019）必修一

(共34张PPT)
细胞在结构和功能上是一个统一整体
目
录
壹
生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起
贰
细胞内各结构协调配合，共同执行生命活动
生物膜系统把细胞各部分结构联系到一起
壹
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
真核细胞内存在着丰富的膜结构，它们将细胞内部划分成相对独立的区室，保证多种生命活动高效、有序地进行。
生物膜系统的组成
细胞膜：单层膜
核膜：双层膜，具有核孔
其余细胞器膜：①叶绿体膜，线粒体膜——双层膜
②内质网膜，高尔基体膜，液泡膜——单层膜
各种生物膜之间的关系
这些膜结构又是可以相互转化的，在结构和功能上构成一个统一整体。
①在化学成分上的相似性与差异性
②在结构上的联系
③在功能上的联系
在化学成分上的相似性与差异性
相似性：各种生物膜都主要由蛋白质和磷脂组成，均为脂双层
差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有差异，这与不同的生物膜功能的复杂程度有关——功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。
知临中学 池晨豪
在结构上的联系
生物膜中，内质网的面积最大，占了整个细胞生物膜的一半左右。
内质网是细胞内除核酸以外一系列重要的生物大分子如蛋白质、脂质和糖类的加工或合成基地。这些生物大分子被合成后可在内质网完整、封闭的管道中快速运输。
由于内质网膜向内与核膜连接，向外与细胞膜连接，膜之间可直接进行相互转化，使细胞核与细胞质及细胞膜的联系更为紧密，大大提高了物质交换的效率。
由于生物膜具有一定的流动性，所以各组分间可以通过囊泡相互转化
内质网以出芽的形式形成囊泡，囊泡移动到高尔基体并与其融合。
高尔基体同样以囊泡的形式与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。
细胞膜也可以内陷形成囊
泡回到细胞质中。
囊泡的移动为多种细胞器的膜质成分提供物质来源实现膜成分的更新。
在功能上的联系
各种生物膜在功能上既有明确分工，又相互配合，协调合作，如分泌蛋白的合成，加工，运输的过程，体现了生物膜在功能上的相互联系。
提醒：生物膜系统是由细胞中的膜结构共同构成的，囊泡膜属于细胞的生物膜系统。
并不是生物体内所有膜都属于细胞的生物膜系统，比如小肠粘膜，呼吸道粘膜
生物膜系统在细胞的生命活动中起到了及其重要的作用
①细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时还在细胞与环境间进行物质运输，能量交换和信息传递的过程中起重要作用
②细胞的许多重要化学反应都在膜上进行。细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利的条件
③细胞内生物膜把细胞隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就是的细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效而有序的进行。
④生物膜系统使细胞在结构和功能上成为一个统一的整体
细胞内各结构协调配合，共同执行生命活动
贰
机体中有一类在细胞内产生，分泌到胞外发挥作用的蛋白质，称为分泌蛋白，如抗体、消化酶和一部分激素。
分泌蛋白是如何产生、分泌的
如何研究分泌蛋白的产生和分泌过程呢？
比较项目 分泌蛋白 细胞内蛋白
不同点 作用部位 分泌到细胞外起作用 细胞内起作用
举例 抗体，消化酶和一些激素（如胰岛素等） 有氧呼吸相关酶、光合作用相关酶
相同点 基本组成单位都是氨基酸，都需要核糖体参与合成 同位素示踪法
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。
同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。
生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。
同位素标记豚鼠胰腺腺泡细胞
豚鼠又名天竺鼠。具有社会性，可群居。圈养寿命平均为8年。繁殖活跃的豚鼠通常寿命较短，约为3~5年。在野外已经灭绝，作为宠物分布在世界各地。
可食用
知临中学 池晨豪
研究者用3H标记的亮氨酸培养豚鼠胰腺腺泡细胞，然后分别在3 min、17 min和117 min获得细胞，置于特定环境下观察。研究发现，3min取出的腺泡细胞，被标记的蛋白质出现在附着核糖体的粗面内质网中，17min时出现在高尔基体中，117min时出现在靠近细胞膜
的囊泡及
细胞外。
1. 分泌蛋白是在哪里合成的
粗面内质网上的核糖体
2.分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构 尝试描述分泌蛋白合成和运输的过程。
依次经过了核糖体，内质网，高尔基体和细胞膜
3. 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
需要能量，整个过程由线粒体提供能量
思考一下
左图和右图表示分泌蛋白合成和运输过程中，相关细胞结构上放射性强度的变化。用放射性元素标记氨基酸后，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
左图和右图都是分泌蛋白加工、运输过程中相关结构的膜面积变化，左图表示的是分泌蛋白分泌前、后两个时间点膜面积的变化，右图表示的是一定时间段内膜面积的变化。在分泌蛋白加工和运输过程中，粗面内质网膜面积相对减少，高尔基体膜面积基本不变（先增大后减少），细胞膜面积相对增大。
知临中学 池晨豪
具体过程
胰蛋白酶的合成和分泌是在多种细胞结构的参与下进行的。
①氨基酸在核糖体(附着于内质网上)中形成多肽，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
②内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网
③到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。
④高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。
⑤囊泡转运到细胞膜,与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
⑥在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。
这过程体现生物膜在结构上有一定的联系，在功能上各种细胞器 既有一定的独立性，同时又密切配合，共同完成生理过程
囊泡运输物质及其运输机制
(1)通过囊泡运输的物质主要有两类:
①囊泡膜上的膜蛋白和脂质等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能;
②囊泡包裹的内含物,如一些激素,酶等,这些物质有的被分泌到细胞外,有的参与胞内大分子物质的降解等。
(2)运输机制
一般来说,囊泡运输包括囊泡形成、运输和与特定部位膜的融合,其中囊泡与特定部位膜的融合是囊泡定向运输的关键。整个过程非常复杂，需要多种信号分子和细胞骨架的参与。
小提醒
(1)细胞在代谢过程中产生的残渣、功能异常的大分子以及衰老的细胞器等，被内质网或其他膜结构形成的囊泡包裹着，与溶酶体融合,进而被消化分解，产生的小分子物质有的被细胞重新利用,有的被排出细胞。
(2)囊泡运输的物质不一定都是大分子物质，如某些氨基酸等。
(3)在光面内质网合成的磷脂和胆固醇同样需要与高尔基体联系,通过囊泡运到其他细胞器。
下列关于生物膜的叙述，错误的是
A.各种生物膜的化学组成和结构完全相同
B.细胞膜、核膜及各种细胞器膜等共同构成生物膜系统
C.细胞内部分结构的生物膜之间可相互转化
D.内质网膜，高尔基体膜与细胞膜之间可以通过囊泡间接转化
解析：各种生物膜的化学组成和结构相似，并非完全相同，不同生物膜的功能不同，其膜中所含蛋白质的种类和数量有差异，A错误
A
生物膜系统在细胞的生命活动中起重要作用。下列说法错误的是
A.线粒体和叶绿体增大膜面积的方式不同
B.各种生物膜上的蛋白质含量和种类稳定不变
C.不是所有的细胞器都参与构成生物膜系统
D.生物膜在结构和功能上紧密联系，体现了细胞内各种结构之间的协调配合
B
解析：线粒体通过内膜向内折叠成嵴来增大膜面积，叶绿体通过囊状结构堆叠形成基粒来增大膜面积，两者增大膜面积的方式不同，A正确。各种生物膜上的蛋白质含量和种类不是稳定不变的，B错误。没有膜结构的细胞器不参与构成生物膜系统，C正确。生物膜在结构和功能上密切联系，体现了细胞内各种结构之间的协调与配合，D正确。
细胞是一个统一整体
①从结构上看
（1）细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通
（2）细胞器膜、细胞膜和核膜等结构共同构成生物膜系统
（3）有些内质网膜内连接核膜，外连接细胞膜
（4）内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以通过囊泡进行相互转化
②从功能上看
细胞各部分结构的功能虽不相同，但这些结构相互联系、分工合作、协调配合，共同完成各项生命活动，如分泌膜蛋白的合成和分泌过程
③从调控上看
细胞核是细胞的代谢和遗传控制中心。细胞核内的DNA通过控制蛋白质的合成调控细胞的生命活动，使细胞成为一个可调控的统一整体。
④从与外界环境的关系来看
多细胞生物体内的细胞要与外界环境间接进行物质交换和信息交流，单细胞生物与外界环境直接进行物质交换和信息交流。
⑤从细胞核与细胞质的关系看
（1）脱离细胞质，细胞核不能独立生存，这是因为细胞核调控生命活动时所需物质和能量由细胞质提供
（2）脱离细胞核，细胞质也不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的
（3）细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的，细胞只有保持结构的完整性，才能正常的完成各项生命活动。
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