人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞器之间的分工合作多媒体教学ppt课件

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一个细胞就好比一个人类社会。人类社会有多复杂,细胞活动就有多精妙。在日常生活中,我们需要进行有效率的生产生活,就必须有效率地生产和调配生产资料与生活资源。 基因的表达产物需要定位到不同的地点行使功能:膜蛋白需要奔向自己的靶位点、胰岛素需要分泌出细胞外、抗体需要扩散到浆细胞外……要在正确的时间合成细胞产物并运送到正确的目的地,细胞一定有一套精妙的机制。
通过学习动植物细胞主要的细胞器的结构和功能,我们发现有3种细胞器的功能与蛋白质的合成、加工有关:核糖体是“生产蛋白质的机器”;内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道;高尔基体主要是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”。 那么,三种细胞器之间是不是存在某种协作呢?
环节一：分泌蛋白的合成和运输
豚鼠胰腺腺泡细胞的电镜图片
概念:分泌蛋白是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质。实例:如消化酶、抗体、血浆蛋白、部分激素等。
2.分泌蛋白的合成和运输的研究过程
出于研究分泌蛋白的合成和运输的目标,科学家应该选择什么样的材料比较适宜?
(1)选材:豚鼠胰腺腺泡细胞。选择豚鼠胰腺腺泡细胞作为分泌蛋白合成和运输的研究材料的原因:①豚鼠的胰腺腺泡细胞含有丰富的内质网,可以产生大量的分泌蛋白。②豚鼠的胰腺比较大,取材相对容易,而且腺泡细胞在电镜下容易观察。
(2)方法:同位素标记法。概念: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、14C与12C。性质: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。方法: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。应用:同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记,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。
放射性自显影技术:用放射性化合物标记生物大分子,再检测放射性化合物在细胞和组织中定位分布的技术。 放射性自显影技术的原理如下:在含有放射性同位素的组织切片上覆盖一薄层感光乳剂,组织内的放射性物质放出的射线会使感光乳剂曝光,在显微镜下通过曝光的银颗粒便可以发现细胞内含有放射性的位点,进而发现放射性物质在组织切片中的分布及数量。
(3)步骤①选择同位素3H标记的亮氨酸进行实验。②将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中培养。③不同的时间多次取样,制备组织切片,利用放射性自显影技术,追踪被标记的亮氨酸的运输路径。
(4)实验结果3 min后,带有放射性标记的物质出现在附着有核糖体的内质网中;17 min后,出现在高尔基体中;117 min后,出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的囊泡中,以及释放到细胞外的分泌物中。
思考：①为什么要将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中培养?②本实验所得到的实验结果是在一个细胞内观察得到的吗?
如图为随着追踪时间的变化,放射性颗粒数的百分比在不同细胞结构上的变化。分析图表,推测分泌蛋白的转移途径。
①研究者将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中培养,0~3 min,被标记的放射性氨基酸在核糖体中开始了分泌蛋白的合成。这时粗面内质网中所合成的蛋白质都含有放射性,所以它的百分比接近100%。
②随着追踪时间的变化,粗面内质网中放射性颗粒的比例逐渐降低,而高尔基体中放射性颗粒的比例逐渐增加,说明放射性颗粒被转移到了高尔基体中。
③之后粗面内质网和高尔基体中放射性颗粒的比例持续性降低,而细胞膜内外两侧的分泌颗粒的放射性持续升高,说明放射性的颗粒被转移到了分泌颗粒当中。
上述研究是由细胞生物学家帕拉德以及他的同事完成的,研究结果推动了人们对于分泌蛋白合成和运输过程的认识。
思考：①分泌蛋白的合成和运输过程需要哪些细胞器的参与? 绘制分泌蛋白合成和运输的流程图。
需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的参与。
思考：②分泌蛋白的合成和运输体现了细胞器之间怎样的关系?③分泌蛋白的合成和运输过程说明了膜结构具有什么特点?
分泌蛋白的合成和运输过程中膜面积的变化:内质网膜面积减少,高尔基体膜面积先增加后减少,细胞膜膜面积增加。
(5)结论分泌蛋白的合成和运输体现了细胞器之间的协调配合。
分泌蛋白的合成、加工、运输。
在真核细胞中,内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,都是由膜包被而成的细胞器,核糖体和中心体则是没有膜的结构。细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构,在组成成分和结构上基本相似,它们都称为生物膜。
维持稳定的细胞内部环境,在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
许多化学反应都需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。
使细胞内部区域化,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
(举例:细胞膜、叶绿体膜等)
(举例:叶绿体类囊体薄膜、线粒体内膜等)
(举例:线粒体外膜、叶绿体外膜等)
生物膜的成分和结构是什么?
归纳生物膜在结构与功能上的联系。
①生物膜系统在结构上的联系
②生物膜系统在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌为例)
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,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
临床上对肾功能发生障碍的病人采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能,其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料。
1.分泌蛋白的合成和运输
2.生物膜系统的组成与功能
1.细胞生命活动依赖于胞内运输系统。运输系统将大量需要运输的物质分拣、包装到囊泡中,利用动力蛋白水解ATP驱动囊泡在细胞骨架上移动,高效精确地将物质运输到相应结构中发挥功能。下列叙述正确的是 ( )A.血红蛋白可通过囊泡分泌到细胞外B.核糖体可出芽形成囊泡将肽链运往内质网进行加工C.在胞内运输过程中,内质网起到重要的交通枢纽作用D.动力蛋白驱动囊泡在细胞骨架上的移动伴随着能量代谢
2.分泌蛋白在细胞内合成与加工后,经囊泡运输到细胞外起作用。下列有关叙述错误的是 ( )A.核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白B.囊泡在运输分泌蛋白的过程中会发生膜成分的交换C.参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统D.分泌蛋白合成和分泌的过程需要线粒体提供能量
3.在生物体中,细胞间的信息传递是细胞生长、增殖、分化、凋亡等生命活动正常进行的条件之一,而蛋白分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。多数分泌蛋白含有信号肽序列,通过内质网—高尔基体(ER-Glgi)途径分泌到细胞外,称为经典分泌途径;但真核生物中少数分泌蛋白并不依赖ER-Glgi途径,称为非经典分泌途径(如图),下列相关叙述正确的是 ( ) A.经典分泌和非经典分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的B.非经典分泌途径分泌的蛋白质的肽链中有信号肽序列C.经典分泌的过程经过内质网和高尔基体,有生物膜的转化D.非经典分泌途径的存在是对经典分泌途径的必要和有益的补充
4.作为一个生命系统,细胞内部的各种结构及其功能既相对独立又彼此联系。图示为某种高等生物细胞中蛋白质X的合成和分泌过程,据图回答问题:(1)细胞中与X物质的加工和运输有关的具膜细胞器是________(填标号),细胞器膜与______和________共同构成细胞的生物膜系统。
(2)实验中用35S标记一定量的氨基酸,来培养某哺乳动物的乳腺细胞。测得内质网、核糖体、高尔基体上放射性强度的变化曲线如图甲所示,此过程中高尔基体膜、细胞膜、内质网膜面积的变化曲线如图乙所示。图甲中的曲线b所代表的细胞器是________;图乙中的曲线d、e、f所代表的生物膜所属的细胞结构依次是____________________________。(3)以上实验说明各种不同的生物膜的成分和结构______,它们之间密切联系,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
内质网、细胞膜、高尔基体