
第2課時(shí) 細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合【主干知識(shí)梳理】一、細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合1.分泌蛋白的概念及實(shí)例(1)概念:在_______合成后,分泌到_______起作用的一類蛋白質(zhì)。(2)實(shí)例:________、_____和一部分激素。細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外消化酶抗體2.分泌蛋白合成和分泌的過程用3H標(biāo)記亮氨酸,探究分泌蛋白在細(xì)胞中的合成、運(yùn)輸與分泌途徑。流程如圖中箭頭所示: (1)分泌蛋白首先在游離的_______中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成,當(dāng)合成了一段肽鏈后,這段肽鏈會(huì)與核糖體一起轉(zhuǎn)移到__________上繼續(xù)其合成過程,再運(yùn)輸?shù)絖_________進(jìn)行再加工,最后經(jīng)________分泌到細(xì)胞外。核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜(2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將多肽鏈加工、折疊成具有一定__________的蛋白質(zhì),高爾基體對(duì)來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)做進(jìn)一步的_________。(3)分泌蛋白由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體、由高爾基體到細(xì)胞膜是以_____的形式運(yùn)輸?shù)摹?4)分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸都需要_______提供能量??臻g結(jié)構(gòu)修飾加工囊泡線粒體二、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)1.組成生物膜系統(tǒng)由核膜、細(xì)胞膜、__________等結(jié)構(gòu)組成。2.特點(diǎn)(1)各種生物膜的_________和_____很相似。(2)在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系,進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的___________。細(xì)胞器膜組成成分結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)與配合3.功能(1)細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的_________,同時(shí)在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行_________、能量轉(zhuǎn)化和_________的過程中起著決定性作用。(2)廣闊的膜面積為_______提供了大量的附著位點(diǎn),有利于許多化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。(3)細(xì)胞內(nèi)的生物膜把_______分隔開,使細(xì)胞內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行多種_________,保證了細(xì)胞生命活動(dòng)高效、有序地進(jìn)行。內(nèi)部環(huán)境物質(zhì)運(yùn)輸信息傳遞多種酶細(xì)胞器化學(xué)反應(yīng)【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1.右圖表示人體內(nèi)某種細(xì)胞物質(zhì)的合成和運(yùn)輸過程,膜外顆粒狀物質(zhì)為抗體(一種蛋白質(zhì))。請(qǐng)據(jù)圖回答:(1)抗體首先在[③]______ 上合成,加工分泌的過程是③→___→____→⑥→⑦(填標(biāo)號(hào))。(2)有人把膜結(jié)構(gòu)組成中的[⑥]____ 比喻為深海中的潛艇,在細(xì)胞中穿梭往來,繁忙地運(yùn)輸著“貨物”,而[④]_________ 在其中起重要的交通樞紐作用。核糖體②④囊泡高爾基體(3)分泌蛋白分泌前后,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的面積會(huì)減小,高爾基體膜的面積保持穩(wěn)定,細(xì)胞膜的面積會(huì)增大。那么分泌細(xì)胞中這三種膜的面積如何保持平衡?提示:細(xì)胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間可以直接轉(zhuǎn)化,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和高爾基體膜之間可以通過囊泡膜間接轉(zhuǎn)化。2.結(jié)合教材第53頁“圖3-9 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜、核膜的聯(lián)系”回答下列問題:(1)結(jié)合上圖,用箭頭表示出三種生物膜在結(jié)構(gòu)上的直接聯(lián)系_________________________________________________________________________。(2)分析內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜和細(xì)胞膜在結(jié)構(gòu)上是如何間接聯(lián)系的,并說明在功能上有何關(guān)系。①間接聯(lián)系:_________________________________________________。②功能關(guān)系:_________________________________________________。提示:①通過形成囊泡發(fā)生結(jié)構(gòu)上的間接聯(lián)系 ②功能雖然不同,但需要相互協(xié)調(diào),共同完成某項(xiàng)生理過程,如分泌蛋白的加工和運(yùn)輸過程教材問題提示思考·討論1.分泌蛋白是在核糖體中合成的。2.提示:分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外,經(jīng)過了核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)。分泌蛋白在核糖體上合成,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)加工,由囊泡運(yùn)輸?shù)礁郀柣w做進(jìn)一步的加工,再由囊泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜,與細(xì)胞膜融合,將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外。3.提示:需要能量,如核糖體在將氨基酸連接成肽鏈的過程中就需要能量,囊泡與細(xì)胞膜融合將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外的過程也需要能量。這些能量主要是由線粒體通過有氧呼吸提供的。新知探究(一) 分泌蛋白的合成和分泌【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1.分泌蛋白是指在細(xì)胞內(nèi)合成后,分泌到細(xì)胞外起作用的蛋白質(zhì)。下列屬于分泌蛋白的是___________。①血紅蛋白 ②胰蛋白酶?、塾醒鹾粑嘘P(guān)的酶 ④抗體?、菪约に亍、抟葝u素?、咝Q絲蛋白②④⑥⑦2.下圖是分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸圖解,據(jù)圖回答有關(guān)問題:(1)請(qǐng)根據(jù)分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸過程,判斷圖中甲~戊的名稱。提示:甲~戊分別是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜和線粒體。(2)如果氨基酸被放射性同位素標(biāo)記,在甲~戊中是否都能檢測(cè)到放射性? 提示:不是。線粒體僅為該過程提供能量,放射性不會(huì)在線粒體中出現(xiàn)。(3)歸納總結(jié)與分泌蛋白形成相關(guān)的細(xì)胞器、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)。提示:細(xì)胞器:核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體。細(xì)胞結(jié)構(gòu):核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、細(xì)胞膜。膜結(jié)構(gòu):內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜、線粒體。[重難點(diǎn)撥]“三看法”透析分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸(1)“一看”與分泌蛋白形成有關(guān)的細(xì)胞器:核糖體(蛋白質(zhì)的裝配機(jī)器)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工車間)、高爾基體(進(jìn)一步加工包裝)和線粒體(提供能量)。(2)“二看”標(biāo)記氨基酸出現(xiàn)的先后順序:核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→囊泡→高爾基體→囊泡→細(xì)胞膜(→胞外),如圖1。(3)“三看”膜面積變化的結(jié)果:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)面積縮小,細(xì)胞膜面積增大,如圖2和圖3。【典題·例析】[典例] 用35S標(biāo)記一定量的氨基酸,并用來培養(yǎng)哺乳動(dòng)物的乳腺細(xì)胞,測(cè)得核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體上放射性強(qiáng)度的變化曲線(甲圖)以及在此過程中高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞膜膜面積的變化曲線(乙圖)。下列分析錯(cuò)誤的是( )A.甲圖中的a、b、c三條曲線所指代的細(xì)胞器分別是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體B.與乳腺分泌蛋白的合成和分泌密切相關(guān)的具膜細(xì)胞器是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體C.乙圖中d、e、f三條曲線所指代的膜結(jié)構(gòu)分別是細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜D.35S在細(xì)胞各個(gè)結(jié)構(gòu)間移動(dòng)的先后順序是核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜[答案] C[解析] 蛋白質(zhì)在核糖體上合成后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行初步加工,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)再以囊泡的形式將蛋白質(zhì)運(yùn)送到高爾基體,導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積減少,由此可知 d 代表內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜;囊泡與高爾基體融合導(dǎo)致高爾基體膜面積增加,被進(jìn)一步加工的蛋白質(zhì)再以囊泡的形式從高爾基體運(yùn)送到細(xì)胞膜,導(dǎo)致高爾基體膜面積減少,則f代表高爾基體膜;囊泡與細(xì)胞膜融合導(dǎo)致細(xì)胞膜面積增加,因此膜面積增加的 e 代表細(xì)胞膜。在此過程中需要消耗的能量主要由線粒體提供。[延伸思考](1)本題中放射性35S最后出現(xiàn)在哪個(gè)細(xì)胞器中?提示:高爾基體。(2)本題中含放射性乳蛋白的合成過程中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的面積有何變化?提示:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由于分泌囊泡到高爾基體,短時(shí)間內(nèi)膜面積會(huì)減小。【應(yīng)用·體驗(yàn)】1.下列有關(guān)分泌蛋白的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.分泌蛋白在細(xì)胞內(nèi)的合成需要核糖體的參與B.線粒體能為分泌蛋白的合成和運(yùn)輸提供能量C.分泌蛋白先經(jīng)過高爾基體再經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌到細(xì)胞外D.分泌蛋白從細(xì)胞內(nèi)排出時(shí),囊泡的膜可與細(xì)胞膜融合答案:C 解析:分泌蛋白在核糖體上合成,然后依次經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜排出細(xì)胞,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜之間以囊泡的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)移。該過程需要線粒體提供能量。2.如圖表示細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)的部分組成在結(jié)構(gòu)與功能上的聯(lián)系。COP Ⅰ、COP Ⅱ是被膜小泡,可以介導(dǎo)蛋白質(zhì)在甲與乙之間的運(yùn)輸。據(jù)圖分析下列說法錯(cuò)誤的是( )A.圖中甲、乙生物膜的功能差別不大B.由圖可知,甲是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),乙是高爾基體,溶酶體起源于乙C.囊泡在細(xì)胞中穿梭往來運(yùn)輸“貨物”,其中起交通樞紐作用的是高爾基體D.若定位在甲中的某些蛋白質(zhì)偶然摻入乙中,則圖中的COP Ⅰ可以幫助實(shí)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)的回收答案:A 解析:由圖可知,甲是內(nèi)質(zhì)網(wǎng),乙是高爾基體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的生物膜組成差別不大,但功能差別較大,A錯(cuò)誤。由圖示分析可知,B正確。由圖可知,囊泡在細(xì)胞中穿梭往來運(yùn)輸“貨物”,其中高爾基體既能接受來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的囊泡,又能形成囊泡把“貨物”運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜,所以起交通樞紐作用的是高爾基體,C正確。由圖可知,COPⅠ可介導(dǎo)蛋白質(zhì)從乙向甲運(yùn)輸,若定位在甲中的某些蛋白質(zhì)偶然摻入乙中,COPⅠ可以幫助摻入乙中的這些蛋白質(zhì)回收到甲中,D正確。新知探究(二) 細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1.結(jié)合下面幾種生物膜的化學(xué)成分,分析以下問題。(1)相似性:各種生物膜在組成成分的_____上基本相同,都主要由_____________組成。(2)差異性:各種生物膜在組成成分的_____上有顯著差異,這與不同生物膜功能的復(fù)雜程度有關(guān),功能越復(fù)雜的生物膜中,________的種類和數(shù)量越多。種類蛋白質(zhì)和脂質(zhì)含量蛋白質(zhì)2.結(jié)合圖解分析細(xì)胞內(nèi)各種膜結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。(1)該圖解說明各種生物膜在結(jié)構(gòu)上___________,其間接聯(lián)系是以_____的形式實(shí)現(xiàn)的。(2)在功能上的聯(lián)系:在分泌蛋白合成、加工、運(yùn)輸、分泌等過程中,各細(xì)胞器之間__________。相互聯(lián)系囊泡協(xié)調(diào)配合[重難點(diǎn)撥]1.構(gòu)建細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)概念模型2.用系統(tǒng)的觀點(diǎn)理解細(xì)胞是一個(gè)統(tǒng)一的整體細(xì)胞的系統(tǒng)性不僅體現(xiàn)在各結(jié)構(gòu)的分工與合作,還體現(xiàn)在細(xì)胞中存在著骨架系統(tǒng)、膜系統(tǒng)等子系統(tǒng)。細(xì)胞通過各部分之間的分工及各組合間的協(xié)調(diào)配合形成一個(gè)有機(jī)的整體?!镜漕}·例析】[典例1] 下列四個(gè)選項(xiàng)中關(guān)于生物膜系統(tǒng)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.生物膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性B.生物膜將細(xì)胞內(nèi)區(qū)室化,有利于生化反應(yīng)的有序進(jìn)行C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積,利于酶和核糖體的附著D.生物膜系統(tǒng)是由細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜等構(gòu)成的整體[答案] A[解析] 生物膜間的相互轉(zhuǎn)化依賴于生物膜的融合,體現(xiàn)了生物膜的流動(dòng)性,A錯(cuò)誤;生物膜將細(xì)胞質(zhì)區(qū)室化,避免多種生化反應(yīng)相互干擾,保證細(xì)胞生命活動(dòng)高效、有序地進(jìn)行,B正確;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)膜面積最大的細(xì)胞器,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積,為酶和核糖體提供了附著位點(diǎn),C正確;細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜等結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng),D正確。[典例2] 下面為細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)概念圖,據(jù)圖判斷下列敘述正確的是( )A.圖中a、c分別是指細(xì)胞膜、具膜細(xì)胞器B.若d是葉綠體,則存在于所有植物細(xì)胞中C.圖中p一定是線粒體的內(nèi)膜D.圖中的f和h分別是指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體[答案] D[解析] 生物膜包括核膜、細(xì)胞膜和各種細(xì)胞器膜等,細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和高爾基體膜在分泌蛋白的加工、運(yùn)輸和分泌中具有重要作用,據(jù)此可知,a是核膜,b是細(xì)胞器膜,c是細(xì)胞膜。并不是所有的植物細(xì)胞中都有葉綠體。線粒體有外膜和內(nèi)膜。性激素在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成,據(jù)此可判斷f是內(nèi)質(zhì)網(wǎng),h是高爾基體,g是具膜小泡(囊泡)。易錯(cuò)提醒正確認(rèn)識(shí)生物膜系統(tǒng)的范圍(1)生物膜系統(tǒng)主要針對(duì)真核細(xì)胞而言,是細(xì)胞內(nèi)生物膜的統(tǒng)稱,屬于細(xì)胞水平的范疇,而生物體內(nèi)的有些膜,如視網(wǎng)膜、腸黏膜等,不屬于生物膜。(2)原核細(xì)胞的細(xì)胞膜也屬于生物膜,但其沒有核膜及細(xì)胞器膜,故原核細(xì)胞沒有像真核細(xì)胞那樣復(fù)雜的生物膜系統(tǒng)?!緫?yīng)用·體驗(yàn)】1.細(xì)胞內(nèi)不同膜結(jié)構(gòu)之間互相轉(zhuǎn)化,以“囊泡”方式進(jìn)行的是( )①核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜?、诟郀柣w膜和細(xì)胞膜③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和高爾基體膜?、芗?xì)胞膜和線粒體膜A.②③ B.②④ C.③④ D.①②答案:A 解析:細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)之間可直接或間接相互聯(lián)系。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜可以直接與細(xì)胞膜和核膜相連;有的細(xì)胞的細(xì)胞膜可以直接與線粒體膜相連;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過形成囊泡與高爾基體膜相連;高爾基體通過形成囊泡再與細(xì)胞膜相連。2.下圖為小腸細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖,請(qǐng)回答下列問題。(1)圖中具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是________(填名稱)。圖中屬于生物膜系統(tǒng)的細(xì)胞器是________________(填名稱)。(2)在分泌蛋白合成與分泌時(shí),先后有哪些細(xì)胞結(jié)構(gòu)直接參與此過程_________________________________________________________________ (請(qǐng)用名稱和箭頭表示)。(3)③結(jié)構(gòu)的作用是_________________________________________。①和②之間通過________(填“直接”或“間接”)相連的方式相互轉(zhuǎn)化。解析:(1)細(xì)胞中具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器包括線粒體和葉綠體,因?yàn)閳D示細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞,所以只是線粒體。(2)分泌蛋白合成與分泌的流程:核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜。(3)③處的細(xì)胞膜曲折變形,增大了膜面積。①和②之間的聯(lián)系是直接相連,因此它們之間可以直接轉(zhuǎn)化。答案:(1)線粒體 線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(2)核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜(3)擴(kuò)大細(xì)胞膜的面積 直接科學(xué)思維——同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用1.同位素及其特點(diǎn)在同一元素中,質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子為同位素,如16O與18O,12C與14C。同位素的物理性質(zhì)可能有差異,但組成的化合物化學(xué)性質(zhì)相同。2.同位素標(biāo)記法(1)原理:用物理性質(zhì)特殊的同位素來標(biāo)記化學(xué)反應(yīng)中原子的去向,就是同位素標(biāo)記法。(2)同位素標(biāo)記法的一般研究過程:(3)同位素標(biāo)記法的應(yīng)用:①標(biāo)記某元素,追蹤其轉(zhuǎn)移途徑,如用18O分別標(biāo)記CO2和H2O中的O探究光合作用中產(chǎn)生的O2來源于水。②標(biāo)記特征元素,探究化合物的作用,如分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),證明DNA是其遺傳物質(zhì)。③標(biāo)記特征化合物,探究詳細(xì)的生理過程,研究生物學(xué)原理,如同位素標(biāo)記分泌蛋白探究其合成和運(yùn)輸過程?!舅仞B(yǎng)評(píng)價(jià)】1.右圖表示用含3H標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)液培養(yǎng)某細(xì)胞過程中蛋白質(zhì)的合成和分泌過程,則該細(xì)胞中出現(xiàn)3H的部位依次為( )A.②→③→④→⑤ B.①→②→③→④C.①→②→④→⑤ D.①→③→④→⑤答案:A 解析:分泌蛋白合成和分泌經(jīng)過的結(jié)構(gòu)依次為核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜。題圖示中①為核膜,②為核糖體,③為內(nèi)質(zhì)網(wǎng),④為高爾基體,⑤為細(xì)胞膜。2.科學(xué)家用含3H標(biāo)記的亮氨酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)豚鼠的胰腺腺泡細(xì)胞,下表為在腺泡細(xì)胞幾種結(jié)構(gòu)中最早檢測(cè)到放射性的時(shí)間。下列敘述正確的是( )A.形成分泌蛋白的多肽最早在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)合成B.高爾基體膜向內(nèi)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連,向外與細(xì)胞膜相連C.高爾基體具有運(yùn)輸分泌蛋白的作用D.分泌蛋白合成過程中不需要能量答案:C 解析:分泌蛋白是指分泌到細(xì)胞外的蛋白質(zhì),其合成路徑可以表示為:核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→囊泡→高爾基體→囊泡→細(xì)胞膜,按照次序存在時(shí)間差;高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間以囊泡的形式相聯(lián)系,而并非直接相連;分泌蛋白合成過程中主要由線粒體提供能量。
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