高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的多样性和统一性备课课件ppt

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自主预习·新知导学
一、细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成和运输1.分泌蛋白的定义与实例(1)概念:在细胞内合成,分泌到细胞外起作用的蛋白质。(2)举例:消化酶、抗体和一部分激素等。2.分泌蛋白的合成、加工和运输(1)研究方法:同位素标记法。
(2)过程①合成:在游离的核糖体中以氨基酸为原料合成多肽链。②加工:肽链进入粗面内质网进行加工、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡,包裹着蛋白质离开内质膜,到达高尔基体。③再加工:囊泡膜与高尔基体膜融合,高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工,然后形成包裹着蛋白质的囊泡。④分泌:囊泡膜与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外。(3)供能:整个过程需要线粒体提供能量。
【思考】 分泌蛋白的分泌过程中一定伴随着膜成分的更新,对不对?理由是什么?提示:对。分泌蛋白由内质网到高尔基体、由高尔基体到细胞膜都是通过囊泡转运实现的,这一过程实现了膜成分的更新。
二、细胞的生物膜系统1.概念在细胞中,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。2.生物膜之间的联系(1)组成成分和结构很相似。(2)在结构和功能上紧密联系。
3.功能(1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用。(2)许多重要的化学反应需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。(3)细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
【思考】 细胞生物都具有生物膜系统吗?提示:不是。原核细胞没有生物膜系统,因为原核细胞中只有细胞膜,没有细胞器膜和核膜。
【预习检测】 1.判断正误。(1)常见的分泌蛋白有消化酶、抗体和部分激素等。(　　)(2)分泌蛋白的加工修饰由内质网和高尔基体共同完成。(　　)(3)在分泌蛋白的运输过程中,内质网的膜结构成分可以直接转移到细胞膜上。(　　)
(4)细胞内各种生物膜的化学组成和结构完全相同。(　　)(5)细胞膜在细胞与外界环境进行物质运输、信息传递的过程中起着重要的作用。(　　)(6)细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使细胞内部区域化。(　　)
2.科学研究发现,某些蛋白质在核糖体上合成后,需在内质网和高尔基体上加工后才能分泌到细胞外。下列哪种物质是由核糖体合成后,经加工再分泌到细胞外的?(　　)A.血红蛋白B.与有氧呼吸有关的酶C.胃蛋白酶原D.性激素
解析:核糖体是合成蛋白质的场所,则该物质应是一种蛋白质类的分泌物。血红蛋白和与有氧呼吸有关的酶是蛋白质,但不分泌到细胞外;性激素是固醇类物质,不是蛋白质。只有胃蛋白酶原是在胃腺细胞的核糖体上合成后,经加工再分泌到细胞外的物质。答案:C
合作探究·释疑解惑
知识点一 细胞器之间的协调配合
问题引领1.唾液淀粉酶和与有氧呼吸有关的酶中,哪一种属于分泌蛋白?与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器有哪些?提示:唾液淀粉酶属于分泌蛋白。与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。2.在分泌蛋白的加工过程中,内质网和高尔基体起什么作用?提示:内质网将多肽链加工、折叠成具有一定空间结构的蛋白质,高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的修饰加工。
3.在分泌蛋白的加工和运输过程中,内质网膜、高尔基体膜、细胞膜的膜面积发生了怎样的变化?试用曲线表示膜面积的变化。提示:
4.在研究分泌蛋白的合成与运输的过程中,除了用同位素3H标记亮氨酸外,还可用哪些同位素标记亮氨酸?同位素在细胞器中出现的先后顺序是什么?提示:蛋白质中除含H外,还含有C、O、N等,因此还可以用14C、18O、15N等标记亮氨酸。同位素在细胞器中出现的先后顺序是核糖体、内质网、高尔基体。
归纳提升1.胞内蛋白与分泌蛋白的比较
2.生物膜之间的联系(1)在化学成分上的联系各种生物膜的组成成分相似,都由脂质、蛋白质和少量糖类组成,但不同生物膜中每种成分所占的比例不同。(2)在结构上的联系
(3)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成和运输为例)
典型例题用35S标记一定量的氨基酸,并用来培养哺乳动物的乳腺细胞,测得核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化曲线(如图甲)以及在此过程中高尔基体、内质网、细胞膜的膜面积变化曲线(如图乙)。下列分析错误的是(　　)
A.图甲中的a、b、c三条曲线所代表的细胞器分别是核糖体、内质网、高尔基体B.与乳腺分泌蛋白的合成与运输密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体C.图乙中d、e、f三条曲线所代表的膜结构分别是细胞膜、内质网膜、高尔基体膜D.35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
解析:蛋白质在核糖体上合成后进入内质网进行加工,内质网再以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体,导致内质网膜面积减少,由此可知曲线d代表内质网膜;来自内质网的囊泡与高尔基体融合导致高尔基体膜面积增加,被进一步加工修饰的蛋白质再以囊泡的形式从高尔基体运送到细胞膜,导致高尔基体膜面积减少,则曲线f代表高尔基体膜;来自高尔基体的囊泡与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外,导致细胞膜面积增加,因此膜面积增加的曲线e代表细胞膜。在此过程中需要消耗的能量主要由线粒体提供。答案:C
“三看”分泌蛋白的合成和运输分泌蛋白的合成和运输是细胞器分工合作的典例,解题时,可从以下三个方面进行分析。一看标记氨基酸出现的先后顺序:核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜(→胞外)。
二看膜面积变化的结果:内质网膜面积缩小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积增大。三看与分泌蛋白形成有关的细胞器:核糖体(生产蛋白质的机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(加工、分类和包装)和线粒体(提供能量)。
【变式训练】 1.下列有关分泌蛋白的叙述,错误的是(　　)A.分泌蛋白从细胞内排出时,囊泡的膜可与细胞膜融合B.线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量C.分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与D.分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网,最后分泌到细胞外答案:D
2.科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞,下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述错误的是(　　)
A.形成分泌蛋白的多肽链最早是在核糖体上合成的B.高尔基体膜向内与内质网膜相连,向外与细胞膜相连C.高尔基体具有转运分泌蛋白的作用D.靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成
解析:在分泌蛋白的合成和运输过程中,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;高尔基体对蛋白质进行加工修饰后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。故高尔基体与内质网和细胞膜都不是直接相连的。答案:B
知识点二 细胞的生物膜系统
问题引领1.大肠杆菌与酵母菌都具有生物膜系统吗?提示:大肠杆菌是原核细胞,原核细胞除细胞膜外无其他膜结构,因此没有生物膜系统;酵母菌具有生物膜系统。
2.细胞内的生物膜之间存在着直接或间接的联系,直接联系一般是指膜与膜之间直接相连,间接相连一般以囊泡的形式相连。请总结哪些生物膜间直接相连,哪些间接相连。提示:内质网膜与细胞膜、核膜直接相连。内质网膜与高尔基体膜、高尔基体膜与细胞膜间接相连。
3.肾功能发生障碍时,采用血液透析膜能够把病人血液中的代谢废物透析除去。血液透析膜模拟了生物膜的哪一功能?提示:控制物质进出细胞的功能。4.研究发现,线粒体的内膜中蛋白质的种类和数量要比外膜的多,这说明什么?提示:线粒体内膜的功能更复杂。
(1)生物膜系统主要针对真核细胞而言,是细胞内生物膜的统称,属于细胞水平的范畴。而生物体内的有些膜,如视网膜、肠黏膜等,不属于生物膜。(2)原核细胞的细胞膜也属于生物膜,但其没有核膜及细胞器膜,故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统。
典型例题下面为细胞的生物膜系统的概念图,据图判断下列叙述错误的是(　　)A.图中a、c分别是指细胞膜、细胞器膜B.若d是叶绿体膜,则e一定是线粒体膜C.图中g是囊泡膜D.图中的f和h分别是指内质网膜和高尔基体膜
解析:生物膜包括核膜、细胞膜和各种细胞器膜等,细胞膜与内质网膜和高尔基体膜在分泌蛋白的加工和运输中具有重要作用。据图可知,a 是核膜,b 是细胞器膜,c是细胞膜。根据分泌蛋白的合成和运输过程可判断,f是内质网膜,h是高尔基体膜,g是囊泡膜。d和e是线粒体膜和叶绿体膜,故若d是叶绿体膜,则e一定是线粒体膜。答案:A
【变式训练】 1.内质网膜与核膜、细胞膜相连,有利于与外界环境发生联系。这种结构特点表明内质网的重要功能之一是(　　)A.扩展细胞内膜面积,有利于酶的附着B.提供细胞内物质运输的通道C.提供核糖体附着的支架D.参与细胞内某些代谢反应答案:B
2.研究表明,细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中具有一些相同的蛋白质,而且这类蛋白质在细胞膜中含量较少,在内质网中含量较多,在高尔基体中含量介于两者之间。据此可说明(　　)A.细胞膜是由内质网直接转化而来的B.同一细胞中不同生物膜的成分、结构相同C.高尔基体能够对蛋白质进行合成D.生物膜在结构上具有统一性和差异性
解析:根据题意,相同的蛋白质在内质网、高尔基体和细胞膜中都有,说明生物膜在结构上具有统一性;但不同膜上相同蛋白质的含量不同,说明生物膜在结构上具有差异性。答案:D
同位素标记法同位素标记法是利用放射性同位素作为示踪剂,对研究对象进行标记的微量分析方法。生物学上经常使用的同位素是组成细胞的主要元素,即H、N、C、S、P和O等的同位素。根据所采用同位素的放射性或比重得到结果并进行对比分析后,可得出结论。
A.图甲中①②③分别表示内质网、高尔基体、线粒体B.在图甲中③具有双层膜C.若图乙中曲线1表示图甲中①的放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律,则图乙中的曲线2可表示图甲中②的放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律D.图甲中的过程在原核细胞中也可以进行解析:图甲中的过程只能发生在真核细胞中,因为原核细胞没有内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器。答案:D