3.2细胞器之间的分工合作课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第2节 细胞器之间的分工合作
细胞在生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化
在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”，这些“部门”都有一定的结构，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等，它们统称为细胞器(organelle)。
一、细胞器之间的分工
细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质，细胞器就分布在细胞质基质中。
细胞器之间的分工细胞中各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。
光学显微镜下看到的细胞结构——显微结构模式图
动物细胞亚显微结构模式图
植物细胞亚显微结构模式图
电子显微镜下看到的细胞结构
——亚显微结构
分辨率0.2μm
分辨率0.2nm
显微结构和亚显微结构的区别
显微结构（光学显微镜下）
亚显微结构（电子显微镜下）
采取逐渐提高离心速率分离大小不同的细胞器
获得不同大小颗粒的细胞器
差速离心法
将细胞膜破坏
将匀浆放入离心管
如何分离各种细胞器？
以逐步增高的转速重复离心，利用不同的离心速度所产生的不同离心力，使细胞器分离开
分离各种细胞器的方法——差速离心法
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
核膜
核仁
细胞壁
细胞壁位于植物细胞细胞膜的外面，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用。
线粒体
叶绿体
形态：
功能：
线形、短棒状
结构
分布:
动植物等真核生物（细胞），，代谢旺盛的细胞部位分布多
线粒体
基质
外膜
内膜
嵴
双层膜
外膜
内膜
基质：
向内突起
嵴
有氧呼吸的主要场所---“动力车间”，提供细胞生命活动所需的95%的能量
含少量DNA、RNA和与有氧呼吸有关酶
【哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，也没有细胞器】
是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”
分布：
结构：
形态:
功能：
扁平的椭球形或球形
双层膜（外膜、内膜）、基粒（多个类囊体堆叠而成）、基质（含少量DNA、RNA和与光合作用有关酶）
光合作用的场所
叶绿体
绿色植物的绿色部分
含有和光合作用有关的色素（脂溶性色素）
粗面内质网上附着有核糖体
粗面内质网
滑面内质网
形态与结构：
分类与功能：
粗面内质网：
光面内质网：
由单层膜连接而成的管状、泡状、扁平囊状结构连接而成的内腔相通的膜性管道系统
分布:
动植物都有，分布最广泛，外连细胞膜，内连核膜
膜上附着核糖体，参与蛋白质的合成与加工。
脂质、糖类等的合成“车间”
内质网
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”
分 布:
结构:
功能:
单层膜的囊状物，有大、小囊泡
植物细胞中与细胞壁的形成有关
动物细胞中与细胞分泌物（如分泌蛋白）的形成有关
高尔基体
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。
——“消化车间”
是一种单层膜的囊状小泡。
动植物细胞，主要分布在动物细胞
含有多种水解酶。是细胞的“消化车间”。
溶酶体
结构：
功能：
分布：
溶酶体
液泡
分布：
功能：
结构：
主要存在于植物细胞，成熟植物细胞最大的细胞器
单层膜，液泡膜内液体叫细胞液，含有水、糖类、无机盐、色素（水溶性色素）、蛋白质等
可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可使植物细胞保持坚挺。
是合成蛋白质的场所
游离在细胞质基质中（主要合成胞内蛋白）
附着在内质网上（主要合成胞外蛋白）
(氨基酸脱水缩合形成合成肽链)
——蛋白质的“装配车间”
无膜结构，由蛋白质和某种RNA（rRNA）组成。
核糖体
结构：
功能：
原核细胞、真核细胞中都有分布的唯一细胞器。
分布：
中心体
分布:
功能：
结构:
动物细胞和某些低等植物的细胞
无膜结构，两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成
与细胞的有丝分裂有关
总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体
中心体
分类依据 特点 细胞器种类
分布 植物细胞有，动物细胞无
动物细胞和某些低等植物细胞特有
动植物细胞共有
真核、原核细胞共有
特殊成分 含DNA
含RNA
含色素
功能 能量转换
参与分泌蛋白的合成、加工、运输
与多糖合成有关
动物细胞：与细胞分泌物的形成有关 植物细胞：与植物细胞壁的形成有关
叶绿体、液泡
中心体
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等
核糖体
线粒体、叶绿体
线粒体、叶绿体、核糖体
叶绿体、部分细胞的液泡
叶绿体、线粒体
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
叶绿体、高尔基体
高尔基体
细胞质
细胞质基质:
细胞器:
许多化学反应在此进行
线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体、液泡等
呈溶胶状，由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶组成
（细胞质中忙碌不停的，有一定结构的“部门”）
细胞骨架
1、维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器
蛋白质纤维组成的网架结构
功能：
2、与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动有关
形态结构：
1.实验目的：
（1）使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布
（2）观察细胞质的流动，理解细胞质的流动是一种生命现象
2.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。
用高倍显微镜观察 叶绿体和细胞质的流动
探究实践
实验材料
新鲜的藓类叶（或菠菜叶）、新鲜的黑藻
实验原理
（1）叶绿体
高倍显微镜下
呈绿色、扁平的椭球或球形
（2）实验原理：活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中叶绿体的运动作为标志
（1）观察植物细胞中的叶绿体：
制作临时装片
在载玻片中央第一滴滴清水
藓类小叶（或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮）放入水滴中展平
盖上盖玻片
观察：先用低倍显微镜观察，再用高倍显微镜观察（高倍显微镜下可见叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形）
实验过程
（2）观察黑藻叶肉细胞中细胞质的流动：
制片
供观察用的黑藻，事先应放在光照、室温条件下培养
将黑藻从水中取出，用镊子从新鲜枝上取一片幼嫩的小叶，放在载玻片的水滴中，盖上盖玻片
观察
先用低倍镜找到黑藻叶肉细胞
再换用高倍镜观察，注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，可观察到每个细胞中细胞质流动的方向是不定的
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动，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。
实验结论
1、叶绿体的形态和分布,与叶绿体的功能有什么关系
2、植物细胞的细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动有什么意义
叶绿体的形态和分布有利于接受光照，进行光合作用。例如，叶绿体大多呈椭球形，在不同光照条件下会改变方向。在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源，在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源。这使得叶绿体在弱光下能接受较多的光照，在强光下能避免叶绿体被灼伤。
细胞质是细胞代谢的主要场所。细胞质中含有细胞代谢所需要原料、代谢所需的催化剂酶、细胞器等物质和结构。细胞质的流动，为细胞内物质运输创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行。
讨论：
二、细胞器之间的协调配合--
以分泌蛋白的合成与运输过程为例
指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。如消化酶、抗体和一部分激素。
1、分泌蛋白
用3H标记亮氨酸
蛋白质的合成和运输过程
追踪
2、研究方法：
同位素标记法(P51)
——同位素标记法（同位素示踪法）
同位素：质子数相同、中子数不同的原子，如1H(1质，0中)、2H(1质，1中)、3H(1质，2中)
方法
示踪
放射性同位素：14C、32P、3H、35S等
非放射性同位素（稳定同位素）：15N、18O等
性质：化学性质相同，物理性质有差异
同位素标记法：利用特殊同位素标记反应中原子的流向
(黑点代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白)
豚鼠胰腺腺细胞分泌物形成过程
在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射３Ｈ标记的亮氨酸
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。
① 首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。
② 当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，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。
③ 内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，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。囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外（图3-8）。
P52页
细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成与运输
脱水缩合
盘曲折叠
成熟的蛋白质
线粒体（提供能量）
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
细胞外
囊泡
囊泡
加工修饰
氨基酸
合成
胞吐
短肽
继续合成
初加工
具有一定空间结构的蛋白质
进一步
加工
分类包装
分泌
3. 结合蛋白质的合成过程以及各细胞器的功能，尝试完整描述分泌蛋白合成和运输的过程。
4．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，由线粒体提供
游离核糖体
粗面内质网
肽链与核糖体转移到粗面内质网
高尔基体
细胞膜
出芽形成囊泡
出芽形成囊泡
合成一段肽链
经加工、折叠为有一定空间结构的蛋白质
进一步加工修饰为成熟蛋白质
分泌特定功能蛋白质
线
粒
体
供
能
生物
膜
流
动
性
（1）图甲表示用放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞器中的分布情况，依据放射性元素出现的先后顺序判断，a、b、c分别是什么细胞器？
核糖体、内质网、高尔基体
（2）图乙表示一定时间内细胞结构的膜面积随时间的变化，请问d、e、f分别是什么结构？
内质网、细胞膜、高尔基体
拓展
（1）图甲表示用放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞器中的分布情况，依据放射性元素出现的先后顺序判断，a、b、c分别是什么细胞器？
（2）图乙表示一定时间内细胞结构的膜面积随时间的变化，请问d、e、f分别是什么结构？
（4）为什么各种膜之间可以相互转化？
各种膜的成分都是有脂质和蛋白质等构成的
（3）图丙表示分泌蛋白合成和分泌前后细胞结构和膜面积变化，则g、h、i分别是什么结构？
内质网、高尔基体、细胞膜
1、生物膜系统的组成与功能
（1）组成：细胞膜、核膜和各种细胞器膜等
注意：生物膜系统只存在于真核细胞
判断对错
生物膜系统是对生物体内所有膜结构的统称。
生物膜是细胞的概念，而不是生物体的概念。
例如：眼角膜，胃粘膜就不属于生物膜。
三、细胞的生物膜系统
（1）组成：细胞膜、核膜和各种细胞器膜等
真核细胞生物膜系统
（2）功能：
①细胞膜
保障细胞内部环境的相对稳定
使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行
②其他膜
为酶提供了大量的附着位点
物质运输、能量转换、信息传递
2、各生物膜之间的联系
（1）成分上的联系
①生物膜组成成分基本相似：均主要由脂质、蛋白质等组成，都具有一定的流动性，体现生物膜系统的统一性。
②每种成分所占的比例不同，体现了生物膜系统的差异性。
（2）结构上的联系
细胞膜
核膜
内质网膜
直接联系
间接联系
囊泡
高尔基体膜
囊泡
间接联系