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《细胞器——系统内的分工合作》


问题探讨

?一件优质产品是如何通 过各车间和部门之间的配 合生产出来的? ?细胞内也存在类似的部 门或车间吗?你能举出 例子吗? 细胞器 ?我们怎么才能看到这些 “车间”呢?各种“车 间”有怎样的结构和功 能呢?

?

细胞在生命活动中不停地发生着物质和能量 的复杂变化。

?

r />细胞质内有许多具有一定的形态、结构和功 能的小器官,它们统称为细胞器。
如:线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、 核糖体、液泡、溶酶体、中心体等。

?

试试看,你能识别哪些细胞器?

▲显微结构与亚显微结构

光学显微镜 (0.2μm)

电子显微镜 (0.2nm) 亚显微结构

显微结构

▲真核细胞的基本结构

细胞膜
真核 细胞 细胞质基质

细胞质
细 胞 器 细胞核

线粒体 叶绿体 内质网 核糖体 高尔基体 溶酶体 中心体 液泡

一、细胞质基质
成分: 水、无机离子、脂类、糖类、氨基酸、
核苷酸等,还有很多种酶 是活细胞代谢的主要场所

功能:
为代谢提供所需的物质和一定的环境条 件,如提供ATP、核苷酸、氨基酸等.

二、细胞器之间的分工
差速离心法 ▲分离细胞器的方法: 破坏细胞膜(形成由各种细胞器 和细胞中其他物质组成的匀浆) 将匀浆放入离心管 用高速离心机在不同的转速下进行离心 将各种细胞器分离开(利用不同的离心速度 所产生的不同离心力 + 细胞各组分质量大小不同 )

1.线粒体—— “动力车间”
外膜 内膜 嵴 基粒

基质

▲简笔画

1)形态结构:
▲短棒状、圆球状、线形、哑铃状等

外膜 (磷脂所占比例大)

双层膜
内膜: 向内折叠为嵴(蛋白质所占比例大)
扩大内膜的面积

基粒: 位于内膜、嵴上 基质:含有大量的呼吸氧化酶;少量的DNA、RNA
▲问:在蒸馏水中线粒体内膜和外膜谁先破裂?

2)分布:
存在于动物细胞和植物细胞中
新陈代谢旺盛的细胞(或部位)含量多
▲不具有线粒体的真核细胞:厌氧呼吸的生物,如蛔虫;哺乳 动物成熟的红细胞等。

3)功能:
有氧呼吸的主要场所。
(细胞生命活动占95%的能量来自线粒体)

2.叶绿体 — “养料制造车间”和“能量转换站”
类囊体 基质 基粒 内膜 外膜

▲简笔画

细胞质 内质网 核膜 细胞核 核仁 线粒体 高尔基体 内质网

细胞质 内质网 核膜 细胞核 核仁 线粒体 高尔基体 内质网 核糖体 细胞膜 中心体 细胞壁 动植物细胞的亚显微结构 叶绿体 液泡

核糖体 细胞膜

1)形态结构:
外膜

双层膜
内膜

(两层膜均表面平滑)

由多个类囊体垛叠而成,上有光合作用色素和有关的酶 基粒:
扩大膜面积

基质:内含大量的光合作用酶 还含有少量DNA、 RNA 2)分布: 3)功能:
绿色植物的叶肉细胞及幼茎的皮层细胞中

▲不具有叶绿体的绿色植物细胞:根细胞等

绿色植物光合作用的场所

(有机物合成“车间”) 3. 内质网 — 蛋白质的合成、加工及脂质的合成“车间”

1)形态结构: 由单层膜连接而成的网状物 2)分布: 存在于动、植物细胞中 3)功能: 蛋白质合成和加工,以及脂质合成及运输通道

4)种类:
有核糖体附着,参与分泌蛋白的合成、加工 粗面内质网:

滑面内质网:无核糖体附着,参与脂质的合成
▲简笔画

4.高尔基体 — “蛋白质的加工、分类包装车间”和“发送站”
▲简笔画
囊泡 扁平囊

1)形态结构: 由单层膜形成的囊泡和扁平囊组成 2)分布: 普遍存在于动植物细胞中 3)功能:
动物细胞:主要是对来自内质网的蛋白质加工、分类、 包装及发送(分泌作用)

植物细胞:参与纤维素的合成,与细胞壁的形成有关

5、溶酶体 —— “消化车间”

电镜下观察的溶酶体

1)形态结构:圆球形,单层膜 2)分布:动、植物细胞 3)功能:含有多种水解酶 吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
▲溶酶体一旦受损破裂,会使细胞自溶。

能分解衰老、损伤的细胞器

6、液泡

液泡

1)结构: 单层膜(液泡膜),内有细胞液
(细胞液中有糖类、无机盐、色素、蛋白质等)

2)分布: 主要存在于植物细胞中。
调节植物细胞内的环境,使细胞保持一定的渗透压

3)功能:

充盈的液泡使植物细胞保持坚挺
与细胞吸水有关

7、核糖体 —— “ 生产蛋白质的机器”

1)形态结构:呈颗粒状,无膜结构
2)分布: 原核、真核细胞都有(原核细胞唯一具有的细胞器!) 3)功能:
游离的核糖体
(合成胞内蛋白)

内质网上的核糖体 (合成分泌蛋白,即胞外蛋白)

8、中心体

1)结构:

无膜结构 由两个互相垂直的中心粒及周围物质组成

2)分布: 动物细胞及低等植物细胞
如衣藻、绿藻、水绵、团藻等

3)功能:与细胞有丝分裂有关

细胞骨架

?结构:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构。 ?功能: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密切相关。

小结

细胞器之间的分工
A与动物细胞的有丝分裂有关 B进行光合作用的场所 C蛋白质的加工和发送 D合成蛋白质的场所 E为细胞生命活动提供能量 F分解衰老、损伤的细胞器 G蛋白质的合成和加工以及 脂质合成的场所 H储存物质,使植物细胞坚挺

1线粒体 2溶酶体 3液泡 4核糖体 5高尔基体 6中心体 7内质网
8叶绿体

▲各种细胞器的比较表
细胞器 线粒体 叶绿体 分布
动、植物细胞 植物细胞

形态结构
两层膜 两层膜 单层膜 单层膜 单层膜 单层膜 无膜

功能
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
动物细胞分泌; 植物细胞壁形成

角色比喻
动力车间
养料制造车间 能量转换站 蛋白质的加工分 类包装车间和发 送站

高尔基 体
内质网 液泡

动、植物细胞

动、植物细胞

蛋白质的合成、加工;脂质的 有机物合成车间 合成“车间”及运输通道

植物细胞
动、植物细胞
动物、低等植物

调节内环境, 使植物细胞保持坚挺
吞噬、分解 无用结构和异物

溶酶体 中心体
核糖体

消化车间

与有丝分裂有关 合成蛋白质的场所
生产蛋白质的机器

动、植物细胞

无膜

尝试 :▲将8种细胞器进行结构分类? ①双层膜的细胞器: 线粒体、叶绿体 ②与能量转换有关的细胞器: 叶绿体、线粒体 ③含有DNA的细胞器: 线粒体、叶绿体 ④单层膜的细胞器: 内质网、高尔基体、液泡、溶酶体 ⑤无膜的细胞器: 核糖体 中心体 ⑥植物中特有的细胞器: 叶绿体、液泡 ⑦动物(低等植物)中特有的细胞器: 中心体 ⑧动植物细胞中都有,但功能不同的细胞器: 高尔基体 ⑨含色素的细胞器: 叶绿体、液泡

▲植物细胞与动物细胞的主要区别?
植物细胞有:细胞壁、叶绿体、液泡 动物细胞有:中心体
▲例外的是低等的植物细胞具有中心体!

三、实验:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1、观察叶绿体的材料

藓类小叶: 叶片薄,细胞层次少,易观察叶绿体
菠菜叶稍带叶肉的下表皮: 叶绿体大、少,易观察
▲注意:临时装片随时保持有水状态。

2、观察线粒体 (1)材料要求色浅,如口腔上皮细胞等 (2)实验原理: 线粒体 + 健那绿染液

蓝绿色

▲注意:染色后的细胞为活细胞! ▲问:健那绿染色液为什么要溶于生理盐水中?

线粒体的活体染色剂

椭球形或球形、绿色

叶绿体(在光学显微镜下可以观察到)

短棒状、圆球 状、线形、哑 铃形等

线粒体
人的口腔上皮细胞

(在光学显微镜下可以观察到)

四、细胞器之间的协调配合 ▲实例:分泌蛋白的合成与运输
(1)分泌蛋白的概念及类型
分泌蛋白:在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的一类 蛋白质。 消化酶 类型 抗体 部分激素,如胰岛素等

(2)方法: 同位素标记示踪法
如3 H标记的亮氨酸

(3)过程: (豚鼠胰腺腺泡细胞分泌物形成过程图解)
囊泡 细胞膜

高尔基体
内质网 核糖体

(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) 时间: 3min 17min 高尔基体 117min 细胞膜内侧的小泡 及膜外的分泌物中

位置: 有核糖体的内质网

?

内质网以类似于“出芽”的 形式形成具有膜的小泡,小 泡离开内质网,移动到高尔 基体与高尔基体融合,成为 高尔基体的一部分。

?

高尔基体边缘“突起”形成小 泡, 移动到细胞膜与细胞膜 融合,成为细胞膜的一部分。

细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性

合 运成 输的 到分 细泌 胞蛋 外白

(4)结果: ▲合成部位:核糖体 ▲经过细胞器或细胞结构: 核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜
▲供能: 主要由线粒体提供

(5)小结:
(初加工) (再加工) (合成肽链)
形成一定空间 结构的蛋白质 进一步修饰加工

核 糖 体

高 分 内 细 质(囊泡) 尔(囊泡) 胞(外排)泌 基 蛋 网 膜 体 白 线粒体
(供能)

五、细胞的生物膜系统
细胞就像一台复杂而 精妙的生命机器。
▲生物膜的概念:
细胞膜、核膜、以及内质网膜、高 尔基体、线粒体等细胞器,它们都由膜 组成,这些膜结构化学组成相似,基本 结构大致相同,统称为生物膜。 细胞中化学组成相似,基本结构大致相同的膜结构的统称。

细胞膜
种类

核膜 细胞器膜 (包括囊泡膜及细胞器内的膜)

1、概念:
各种细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同 构成细胞的生物膜系统。 2、关系:(直接或间接联系) 各种生物膜的组成成分和结构很相似,在结构

和功能上紧密联系。

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细胞中各种生物膜不仅在结构上相互关联,它们的化学组成 也大致相同。 细胞膜是由什么组成的呢? 蛋白质、脂类、少量的糖类。 不同的生物膜中也主要由这三种物质构成,但是含量是有差 别的。

▲注意是:线粒体内膜的蛋白质含量相对于外膜要多

内质网“内”与核 膜外层相连

内质网“外”与细胞膜相连

内质网腔与两层核膜之 间的腔相通
内质网、细胞膜和核膜之间的关系 细胞中的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系

分泌蛋白的形成过程 细胞中的各种膜在功能上存在着直接或间接的联系

高尔基体膜 的厚度和化学成 分介于内质网膜 与细胞膜之间。 在活细胞中,这 三种膜可以互相 转变。

3、生物膜的联系与转化

4、功能
①使细胞具有相对稳定的内部环境,并决定细胞与外 部环境进行物质、能量和信息的交流。 ②广阔的膜面积为多种酶提供附着位点。

③将细胞分成小室,使细胞内化学反应互不干扰,高
效、有序地进行。

六、研究生物膜的意义

海水净化装置:模拟生物膜选择性透过原理, 对海水、污水进行净化获得纯净淡水。

模拟生物膜

医学上根据生物膜的结构、功能原理,可以研 制出许多种代用的人体组织与器官。 如人工肾的血液透析膜。

磷脂小球

▲补充内容
1、生物体的膜结构与细胞内的膜结构比较: 微观的:细胞内的膜结构,即生物膜。 生物体 如:细胞膜、核膜及细胞器膜

膜结构
宏观的: 由许多细胞组成膜结构。 如:口腔粘膜、肠系膜、视网膜、脑膜等。

2、溶酶体的中水解酶不溶解溶酶体的膜可能原因:
溶酶体的膜修饰化,如膜上蛋白质糖基化等

溶酶体的水解酶在没有底物时呈潜伏状态,没有表现活性 ▲新鲜的猪肉放置一段时间更加嫩的原因:
发挥关键作用的还是溶酶体内的各种水解酶。动物被屠宰后,细胞逐渐 死亡,溶酶体破裂,释放水解酶,如蛋白酶,可以使肉里的蛋白质在一定程 度水解产生多肽和氨基酸,这些东西溶在汤里可以让汤更美味,也因为肉被 一定程度水解了,所以肉质相对较嫩一些,口感不会很老。

课堂练习
?

1、下列物质中,不在核糖体上合成的是 ( B ) A.麦芽糖酶 B.核糖核酸 C.胰岛素 D.载体蛋白
2、下列结构中不属于细胞器的是 ( C ) A.液泡 B.核糖体 C.核仁 D.内质网

?

?

3、下列结构中,不含磷脂的细胞器是 ( D ) A.线粒体和中心体 B.核糖体和染色体 C.高尔基体和内质网 D.核糖体和中心体

4、把鼠肝细胞磨碎,然后放在离心管内高速旋转离 心,从上到下依次分成A、B、C、D四层,其中发现C 层中含有呼吸酶,C层很可能主要由下列哪种成分组 成? ( C )
A、细胞壁 B、细胞膜 C、线粒体 D、叶绿体

5、只是绿色植物细胞特有,而动物细胞中没有的细胞 器是( D ) A 核糖体、叶绿体 B 线粒体、高尔基体 C 中心体、内质网 D 叶绿体、液泡 6、下列哪一组细胞器的结构具有双层膜 ( B) A 核糖体、线粒体 B 线粒体、叶绿体 C 线粒体、液泡 D 高尔基体、中心体 7、当某种病毒侵入人体时,会妨碍细胞的呼吸从而影 响人体正常的生理功能。那么这种病毒很可能作用于 ( A) A线粒体 B中心体 C核糖体 D高尔基体

8、能把光能转变为化学能的细胞器是 叶绿体, 能为生命活动提供能量的细胞器是 线粒体 ,高 等植物细胞没有的细胞器是 中心体 ,在酶的参 与下,为进行多种化学反应合成有机物创造有 利条件的细胞器是 内质网 ,与植物细胞壁的形 成有关的细胞器是高尔基体。


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