高考生物一轮复习第5讲细胞器之间的分工合作课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第5讲　细胞器之间的分工与合作
第一单元　细胞的分子组成和结构
内容标准细化 核心素养
1.通过分析细胞中各种细胞器的形态、结构与功能的关系，认识细胞结构与功能的统一性。
2.观察不同细胞结构，比较细胞中细胞器的种类和数量，感悟细胞结构与功能的关系。
3.通过分泌蛋白的合成及分泌实例，明确细胞器之间的协调
配合。
4.综合各种细胞器膜结构之间的联系，简述生物膜系统的结
构和功能。 生命观念 通过分析细胞内相对独立的结构，概述出结构与功能的适应性。能从物质与能量的视角，初步探索细胞与环境的物质与能量的交换特点。
科学思维 能构建并使用细胞模型，阐明细胞各部分通过分工合作，形成相互协调的有机整体。
科学探究 结合分泌蛋白的研究过程，体会同位素标记法在科学探究中的应用。
社会责任 通过分析细胞器的分工合作，领悟到在一个集体中，每个人都各司其职同时又相互配合的重要性。
目标要求
*
PART
差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
差速离心法
真核细胞
分布
结构
内外两层膜，内膜的某些部位向线粒体内腔折叠形成嵴，嵴的周围充满了液态的基质，线粒体内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的动力车间。细胞生命活动所需的能量，大约95％来自线粒体。内含核糖体、DNA和RNA，在遗传上是一种半自主细胞器。
线粒体
*
功能
①代谢旺盛的细胞，往往含线粒体的数量比较多；②需氧型的原核生物无线粒体，在细胞基质、细胞膜上进行有氧呼吸
绿色植物细胞
分布
结构
双层膜结构，内部有许多基粒，每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构（类囊体）堆叠而成，吸收光能的4种色素就分布在类囊体薄膜上。基粒与基粒之间充满了基质，
功能
是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的养料制造车间和能量转换站。内含核糖体、DNA和RNA，在遗传上是一种半自主细胞器。
叶绿体
*
①植物细胞不一定都有叶绿体，如根尖分生区细胞；②蓝细胞无叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。
【思考探究】古生物学家推测：被原始真核生物吞噬的蓝细菌有些未被消化，反而能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体。
(1)图中原始真核生物与被吞噬的蓝细菌在结构上最主要的差异是前者_______，原始真核生物吞噬某些生物具有选择性是与其细胞膜上的_________(填物质)有关。
(2)被吞噬而未被消化的蓝细菌为原始真核生物的线粒体提供了____________。
(3)古生物学家认为线粒体也是由真核生物吞噬某种细菌逐渐形成的，试推测该种细菌的呼吸作用类型是__________，理由是___________________。
(4)在你的知识范围内找出支持古生物学家推测的两条证据。___________________________
提示：(1)有以核膜为界限的细胞核　蛋白质(或糖蛋白或受体蛋白) 　(2)氧气和有机物
(3)有氧呼吸　 线粒体是有氧呼吸的主要场所（或线粒体内分解有机物需要消耗氧气）　
(4)线粒体和叶绿体内含有DNA和RNA，在遗传上具有半自主性；线粒体和叶绿体内的DNA是环状的，没有与蛋白质结合，与细菌相同；线粒体和叶绿体中都有核糖体，能独立合成蛋白质；在生物界中，吞噬现象普遍存在，如白细胞吞噬病菌等（答出任意两条即可）
对点练习：（不定项）内共生假说认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝细菌。眼虫是一类介于动物和植物之间的单细胞真核生物。某学者想探究眼虫叶绿体的演化来源是否符合内共生假说，下列探究方向可行的是（ ）
A.比较眼虫叶绿体中DNA与蓝细菌的遗传物质中的碱基序列
B.探究眼虫的叶绿体由几层膜包裹及其膜成分与蓝细菌细胞膜成分的差异
C.探究眼虫的叶绿体内的蛋白质的合成是由核DNA指导的还是由叶绿体DNA指导的
D.探究眼虫的叶绿体的增殖方式与蓝细菌是否相同
【解析】眼虫叶绿体DNA与细菌的遗传物质碱基序列相似，可支持内共生假说，A符合题意；叶绿体的内膜与蓝细菌的细胞膜具有相似性，可支持内共生假说，B符合题意；叶绿体内部分蛋白受自身基因组调节，大部分蛋白质受细胞核基因控制，体现的是细胞核与叶绿体的联系，不支持内共生假说，C不符合题意；探究眼虫叶绿体的增殖方式与细菌是否相似，可支持内共生假说，D符合题意。
ABD
真核细胞
分布
结构
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内腔相通的管道系统。
功能
蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输的通道。
内质网
*
①粗面内质网是细胞内蛋白质等大分子合成、初加工的场所，光面内质网是脂质合成的“车间”及参与糖代谢和药物解毒等；②细胞内膜面积最大的是内质网，为酶提供广阔的附着位点，向内可以与核膜相连，向外与细胞膜相连。
真核细胞
分布
结构
由单层膜围成的扁平囊状结构构成，内腔不相通。
功能
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 。
高尔基体
*
①分泌旺盛的细胞，含内质多和高尔基体较多，并且膜成分更新快；②突触小泡的形成、融合的原生质体再生出细胞壁都与高尔基体有关；
主要分布于动物细胞中。
分布
结构
单层膜围绕成的囊泡状结构，内含多种酸性水解酶。
功能
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。
溶酶体
*
①溶酶体起源于高尔基体，与细胞凋亡、细胞自噬有关；
②尘肺的成因：硅尘破坏溶酶体膜，使其中的水解酶释放出来，破坏细胞结构，使细胞死亡，最终导致肺的功能受损。
【拓展1】溶酶体的类型和结构特点
（1）类型：根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，通常分为初级溶酶体和次级溶酶体。初级溶酶体是刚刚从高尔基体形成的小囊泡，仅含有水解酶类无作用底物，而且酶处于非活性状态；次级溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。
（2）特点：①溶酶体内的水解酶在pH值=5左右时活性最佳，但其周围胞质中pH值为7.2。溶酶体膜上嵌有质子泵（一种特殊的转运蛋白），可利用ATP水解释放的能量，将胞质中的H+泵入溶酶体，以维持其pH值为5的内部环境；②溶酶体膜上具有多种载体蛋白，用于水解产物向外运输，为细胞提供营养。③溶酶体膜蛋白高度糖基化（即糖蛋白），溶酶体膜内表面带负电荷，所以有助于溶酶体中的酶保持游离状态。这对行使正常功能和防止细胞自身被消化有着重要意义。但溶酶体膜一旦破损，水解酶逸出，也会把整个细胞消化掉。
对点练：溶酶体是一种内含多种酸性水解酶的异质性细胞器，即不同溶酶体的形态大小，所含水解酶种类都可能有很大不同。溶酶体内的pH约为5，其膜上含有大量高度糖基化的蛋白质。下列说法错误的是（ ）
A. 溶酶体内的水解酶不分解自身的蛋白质，可能与蛋白质的高度糖基化有关
B. 溶酶体膜上可能具有大量运输H+的通道蛋白
C. 溶酶体内的酶少量泄露到细胞质基质中，可能不会引起细胞损伤
D. 不同溶酶体的功能可能存在差异
B
【解析】溶酶体中的酶为酸性水解酶，说明溶酶体中为酸性环境，而细胞质基质（细胞溶胶）中的pH约为7.2，据此推测细胞质基质中的H+进入溶酶体的方式为主动运输，主动运输需要消耗能量，因此，溶酶体膜上可能具有大量运输H+的载体蛋白，B错误；细胞质基质（细胞溶胶）中pH约为7.2，溶酶体中的酶在细胞质基质（细胞溶胶）中会失活，故溶酶体内的酶少量泄露到细胞质基质中，可能不会引起细胞损伤，C正确；溶酶体中有多种水解酶，是细胞中的消化车间，可能会因为其中水解酶的种类而存在一定的差异，D正确。
【拓展1】溶酶体的类型和结构特点
成熟的植物细胞
分布
结构
单层膜构成，占据成熟植物细胞绝大部分体积，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，
功能
可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。
液泡
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①液泡是最大的细胞器；②含有色素，主要是水溶性色素，不能吸收光能；③细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成原生质层。
真核与原核生物。有的附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中。
分布
结构
无膜结构，由蛋白质和rRNA构成,包括两个亚基。
功能
生产蛋白质的机器
核糖体
*
①核糖体是真核、原核细胞均存在的细胞器。叶绿体和线粒体中也含有核糖体；②所有蛋白质都起始于游离的核糖体，分泌蛋白和质膜上的蛋白，继续合成于内质网上的核糖体，胞内蛋白合成于游离核糖体。
细胞骨架
①与细胞运动等生命活动相关
②维持细胞形态
③锚定并支撑着许多细胞器
由微管、微丝以及中间纤维三种结构组成
功能
形态结构
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澄清概念
(1)差速离心分离细胞器时起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底。（ ）
(2)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。 （ ）
(3)核糖体有的附着在高尔基体上。 （ ）
(4)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA。 （ ）
(5)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增。 （ ）
(6)性激素主要是在内质网上的核糖体中合成的。 （ ）
(1)√　
(2)×　提示：溶酶体中的酶是在核糖体上合成的。
(3)×　提示：核糖体有的附着在内质网上，不是附着在高尔基体上。
(4)×　提示：核糖体含有rRNA和蛋白质，不含DNA。
(5)×　提示：中心体在有丝分裂间期倍增。
(6)×　提示：性激素属于脂质，是在内质网中合成的。
有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的，这类蛋白质叫作分泌蛋白，如消化酶、抗体和一部分激素等。
分泌蛋白
（1）放射性同位素标记法：原子核不稳定，能发出射线，科学家通过特殊的放射性显影仪器追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的过程。
（2）稳定性同位素标记法：原子核稳定，不发出射线，科学家可通过测量分子质量或离心技术来区别稳定性同位素标记的化合物。
放射性同位素和稳定同位素
12C、14C
1H、3H
31P、32P
32S、35S
14N、15N
16O、18O
*
豚鼠的胰蛋白酶是一种分泌蛋白。科学家用3H标记的亮氨酸研究豚鼠胰蛋白酶（原）合成、运输和分泌，实验结果如下图所示。
分泌蛋白的合成和运输
核糖体
粗面内质网
合成蛋白
细胞膜
核糖体
氨基酸形成肽链
内质网
加工肽链形成蛋白质
高尔基体
进一步修饰加工
细胞膜
囊泡与细胞膜融合
细胞外
囊泡
囊泡
分泌
分泌蛋白的合成和运输过程
高尔基体
接受侧
运输侧
线粒体
供能
应试技巧
分泌蛋白合成过程中膜面积变化的判断
*
*
澄清概念
(1)生物膜系统是指生物体内所有膜结构的统称。(　　)
(2)真核生物细胞具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行。(　　)
(3)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新依赖于生物膜的选择透过性。(　　)
(4)生物膜之间通过囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量。(　　)
(5)分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外。(　　)
(6)CO2的固定、水的光解、蛋白质的加工均在生物膜上进行。(　　)
(1)×　提示：生物膜系统是细胞膜、细胞器膜和核膜的统称。
(2)√　
(3)×　提示：依赖于生物膜的流动性。
(4)×　提示：囊泡运输消耗能量。
(5)×　提示：分泌蛋白先经过内质网，再经过高尔基体分泌到细胞外。
(6)×　提示：CO2的固定在叶绿体基质中进行。
细胞根据蛋白质是否携有分选信号以及分选信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位，这一过程称为蛋白质分选和蛋白质靶向运输。这个过程可以由信号肽假说解释。
1975年提出的假说内容：新合成蛋白质的N-末端有一段信号序列，叫信号肽，其作用是将肽链在合成过程中引导至内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质合成，信号序列本身则在蛋白质合成完成前在内质网中被切除。
(1)新生多肽在细胞质基质中的游离核糖体上起始合成。
(2)新生肽链的N-端信号肽序列首先合成，并伸出核糖体与细胞质基质中的SRP识别并结合，形成SRP-核糖体复合体，同时多肽合成暂时停止；
(3)SRP识别和结合内质网膜上的SRP受体，并将核糖体牵引并结合到内质网膜上;
(4)核糖体与内质网膜上的蛋白质转运体结合，而后SRP脱离核糖体，多肽重新开始合成；
(5)转运体通道打开，新生肽链在信号肽介导下穿膜进入内质网腔，以袢环的形式向内质网腔中转运。
(6)肽链合成结束，核糖体大、小亚基解离，返回胞质。
提示：信号识别颗粒(SRP) ：存在于细胞质基质中，由6条多肽链和一个7sRNA分子组成。它既能识别露出核糖体之外的信号肽并与之结合，形成SRP-核糖体复合体；又能识别内质网膜上的SRP受体。
SRP受体：是膜的整合蛋白，位于内质网膜上，可与SRP特异性结合。
转运体：位于内质网膜上，是新生的分泌蛋白质多肽链合成时进入内质网腔的通道。
【拓展2】分泌蛋白质合成过程中信号肽的作用
【拓展2】分泌蛋白质合成过程中信号肽的作用
对点练习：科学家用离心技术分离得到有核糖体结合的微粒体，即膜结合核糖体。其核糖体上最初合成的多肽链含有信号肽（SP）以及信号识别颗粒（SRP）。研究发现，SRP与SP结合是引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工的前提，经囊泡包裹离开内质网的蛋白质均不含SP，此时的蛋白质一般无活性。下列说法错误的是（ ）
A. 微粒体中的膜是内质网膜结构的一部分
B. 细胞中的基因都有控制SP合成的脱氧核苷酸序列
C. SP合成缺陷的浆细胞中，无法进行抗体的加工和分泌
D. 内质网腔中含有能够在特定位点催化肽键水解的酶
B
【解析】根据题干信息“SRP与SP结合是引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工的前提”，C项项正确；根据题干信息“经囊泡包裹离开内质网的蛋白质均不含SP”，推测D项正确。
【拓展2】分泌蛋白质合成过程中信号肽的作用
①右侧代表后胞内蛋白合成途径：mRNA 在游离核糖体上完成多肽链的合成。途径2表示合成的蛋白不含信号序列，并驻留在细胞质基质中。途径3、4、5分别表示依据不同的细胞器特异性的靶向序列，首先释放到细胞质基质，然后通过跨膜运输方式转运至线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。途径6表示通过核孔运输至细胞核。
②左侧代表分泌蛋白质合成途径：mRNA在游离核糖体上开始合成，然后在信号肽引导下与内质网膜结合并完成蛋白质合成。
【拓展3】真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型
对点练习：内质网的结构是隔离于细胞质基质的三维管道系统，在内质网中加工的蛋质可以分为运出蛋白和驻留蛋白，KDEL序列是位于蛋白质C端的四肽序列，凡是含此序列的蛋白质都会被滞留在内质网中。下列说法错误的是（ ）
A.图中的运出蛋白在核糖体上合成，经内质网的初步加工后出芽形成COPII小泡运往高尔基体进行加工、分类及包装
B.KDEL受体蛋白与内质网驻留蛋白结合后可能参与其他分泌蛋白的折叠、组装、加工
C.若驻留蛋白被错误的分泌并运输到高尔基体上，无须识别也可被COPⅠ小泡重新回收回内质网中
D.图中所涉及到的膜性结构的相互转化可以说明生物膜的组成成分和结构具有相似性
C
解析：内质网驻留蛋白是指经核糖体合成、内质网折叠和组装后，留在内质网中的蛋白质，KDEL序列是位于蛋白质C端的四肽序列，凡是含此序列的蛋白质都会被滞留在内质网中，推断内质网驻留蛋白与KDEL受体蛋白结合可能参与其他分泌蛋白的折叠、组装、加工，B项正确。
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。
生物膜系统
①生物膜系统是指真核生物细胞；原核细胞只有细胞膜，无生物膜系统；②生物膜在成分和结构上基本相同，均具有流动性，功能方面均具有选择透过性。
【思考探究】生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有其他功能，下图表示三种生物膜。
(1)图1、图2、图3所表示的生物膜分别是_______________________。
(2)生物膜的功能主要通过膜蛋白完成，图中的膜蛋白完成的功能包括___________。
提示：(1)线粒体内膜、细胞膜、叶绿体的类囊体薄膜
(2)催化、物质运输、能量转换、接收和传递信息