高中生物第3章第2节第2课时细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统教案新人教版必修1

细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统

一、细胞器之间的协调配合

1．分泌蛋白

(1)合成场所：细胞内。

(2)作用场所：细胞外或其他细胞。

(3)举例：消化酶、抗体、胰岛素等。

2．分泌蛋白的合成与运输

(1)合成：附着在内质网上的核糖体。

(2)运输途径：

核糖体：氨基酸经过脱水缩合，形成多肽链

内质网：进行初步加工，形成具有一定空间结构的蛋白质

囊泡

高尔基体：做进一步的修饰加工、分类、包装

囊泡

细胞膜：将蛋白质分泌到细胞外

(3)提供能量的细胞器：线粒体。

二、生物膜系统

1．组成

核膜、细胞膜、细胞器膜等结构。

2．特点

(1)各种生物膜的组成成分和结构很相似。

(2)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。

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作用。

(2)广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点，有利于许多化学反应的进行。

(3)把细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。

一、分泌蛋白的合成与运输

1．教材P48资料中用什么方法研究分泌蛋白的合成与运输过程？除3H标记亮氨酸外，还可以用哪些同位素标记氨基酸？

提示：同位素标记法。还可以用14C、18O、15N等标记氨基酸。

2．判断正误：

(1)在分泌蛋白的分泌过程中，不同细胞器膜之间及与细胞膜之间实现了转化。(√)

(2)分泌蛋白合成分泌过程中，内质网、高尔基体、细胞膜的膜面积是固定不变的。(×)

二、生物膜系统

1．细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合图示关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题。

(1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是高尔基体，c是内质网，d是线粒体。

(2)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是蛋白质和磷脂。

(3)细胞器膜、细胞膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。

2．判断正误

(1)生物膜既各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能。(√)

(2)所有酶都在生物膜上，没有生物膜就无法进行各种代谢活动。(×)

(3)生物膜的组成成分和结构都是一样的，并且在结构和功能上是紧密联系的。(×)

一、分泌蛋白的合成、运输、加工和分泌

1．分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程

2．分泌蛋白的合成与分泌过程分析

(1)细胞中各种细胞器的功能是各不相同的，但是某一项生命活动的完成，并不能只依靠一种细胞器，而是要依靠各种细胞器之间的密切合作、协调配合才能完成。

(2)细胞内的内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间是可以互相转化的，在结构上具有一定的连续性。

[特别提醒]

(1)分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成，而胞内蛋白则由游离的核糖体合成。

(2)分泌蛋白从内质网→高尔基体→细胞外的过程中，是以囊泡的形式运输的，故此过程中分泌蛋白并没有穿膜。

二、细胞的生物膜系统

1．各种生物膜之间在化学组成上的联系

(1)相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。

(2)差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量就越多。

2．各种生物膜在结构上的联系

3．各种生物膜在功能上的联系

在分泌蛋白合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。

[例1] 如图表示胰腺细胞合成与分泌酶颗粒的大体过程。在一定时间内让该胰腺细胞吸

a

收放射性同位素标记的氨基酸，经检查发现放射性元素依次出现在①②③④⑥处。请据图回 b

答有关问题：

c

(1)④处的物质首先是由[ ]______________上的[ ]________合成，然后被[ ]________加工、包装而形成的。

(2)此颗粒由合成部位经[ ]________的运输到达加工部位。

(3)此细胞对颗粒还有____________________功能。

(4)结构②与结构③的成分主要是_______________________________________。

(5)若图中细胞表示动物胰腺内的细胞，⑥可能为_____________________________。

[研析] 本题考查分泌蛋白的合成与分泌过程，同时考查识图、析图的能力，具体分析如下：

[审]——提取信息

信息a：由合成与分泌酶颗粒可知，图示为分泌蛋白的合成与分泌过程。

信息b：由氨基酸被放射性同位素标记，可依据放射性同位素出现的先后顺序追踪分泌蛋白的合成与分泌过程。

信息c：图示①为核糖体，②为内质网，③为高尔基体，④为囊泡，⑤为线粒体，

⑥为分泌蛋白。

[联]——联系基础

设问(1)(2)可联系：囊泡中的蛋白质先由核糖体合成，然后经过内质网的初步加工，再运输到高尔基体，经高尔基体的进一步加工、分类、包装而形成的。

设问(3)可联系：该细胞是分泌细胞，具有分泌功能。

设问(4)可联系：细胞器膜的主要成分是蛋白质和脂质。

设问(5)可联系：胰腺是混合腺，可分泌消化酶、胰岛素等。

[答]——解题规范

设问(1)：答题时要注意标号及细胞器名称一一对应，只答对其中的一部分(如标号正确而细胞器名称错误)不得分。

设问(2)：答“[③]高尔基体”不得分。

设问(4)：答“蛋白质和磷脂”也给分，只答“蛋白质”不得分。

设问(5)：要具体到分泌物的名称，只答“分泌蛋白”不得分。

[答案] (1)[②]内质网[①]核糖体[③]高尔基体(2)[②]内质网(3)分泌(4)蛋白质和脂质(5)胰液(消化酶)、胰岛素、胰高血糖素

细胞各结构的协调

与分泌蛋白的合成、运输、加工和分泌有关的细胞结构及相应的生理作用：

(1)线粒体是细胞的“动力车间”；

(2)核糖体是“生产蛋白质的机器”；

(3)内质网是细胞内分泌蛋白合成和加工以及脂质合成的“车间”；

(4)高尔基体是对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”；

(5)细胞膜是物质出入细胞的“门户”。

[例2] 下面为细胞的生物膜系统概念图，下列相关叙述正确的是( )

A．图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器

B．若d是叶绿体，则m、n一定是外膜和内膜

C．图中p是线粒体的内膜

D．图中的f和h分别是指内质网和高尔基体

[解析] 根据图示信息，联系生物膜系统由核膜、细胞膜和各种细胞器膜的组成；细胞膜与内质网膜和高尔基体膜在分泌蛋白的加工、运输和分泌中具有重要作用，据此可知，a 是核膜，b是具膜细胞器，c是细胞膜。叶绿体有外膜、内膜和类囊体膜，因此m、n不一定就是外膜和内膜，据图也不能确定p是否为线粒体内膜。性激素在内质网中合成，据此可判

断f是内质网，h是高尔基体，g是具膜小泡(囊泡)。

[答案] D

分泌蛋白合成分泌过程中相关膜面积变化

(1)内质网由于不断以出芽形式形成囊泡，所以其膜面积逐渐减小。

(2)高尔基体膜面积由于接受来自内质网形成的囊泡而先逐渐增大，随之由于高尔基体不断以出芽形式形成囊泡而恢复原有的膜面积。

(3)细胞膜面积由于不断接收到来自高尔基体形成的囊泡而不断增大。

(4)由于囊泡的转移，生物膜的成分不断发生变化。

[网络构建]

填充：①信息转换②附着位点③区域化④核膜⑤细胞膜⑥囊泡膜

⑦高尔基体膜

[关键语句]

1．分泌蛋白是在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质，如消化酶、抗体和蛋白质类激素。

2．与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。

3．细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统。

4．通过膜泡相互转化的生物膜有内质网膜、高尔基体膜和细胞膜。

5．直接相连的生物膜有内质网膜与核膜及内质网膜与细胞膜。

6．生物膜系统在物质运输、能量转换、信息传递及酶的附着和使细胞内部区域化方面有重要作用。

1．下列物质不属于分泌蛋白的是( )

A．唾液淀粉酶B．胰岛素

C．抗体 D．血红蛋白

解析：选D 血红蛋白是红细胞内的蛋白质，不属于分泌蛋白；分泌蛋白是在细胞内合成，运输到细胞外发挥作用的蛋白质，A、B、C三项都属于分泌蛋白。

2．在动物细胞中，一些蛋白合成后被分泌到细胞外起作用，如胰岛B细胞分泌胰岛素

到血液中降低血糖浓度，这些蛋白被统称为分泌蛋白。下面与分泌蛋白合成和运输无关的细胞器是( )

A．核糖体 B．中心体

C．高尔基体 D．内质网

解析：选B 与分泌蛋白合成、运输、加工、分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体；中心体与细胞分裂过程中纺锤体的形成有关，与分泌蛋白的合成没有关系。

3．连接沟通细胞膜、高尔基体膜、核膜，使三者相互联系构成有机整体的结构是( ) A．中心体 B．线粒体

C．内质网 D．高尔基体

解析：选C 内质网向内与核膜相连，向外与细胞膜相连，内质网膜与高尔基体膜之间通过囊泡相互转化。

4．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，下面为在腺泡细胞的几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述中正确的是( )

A.

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．靠近细胞膜的囊泡是由内质网形成的

解析：选C 形成分泌蛋白的多肽最早是在核糖体上合成的，该核糖体附着于内质网上；在细胞的膜结构中，高尔基体是一个独立的细胞器，与内质网膜和细胞膜并没有直接相连，而是通过囊泡发生间接的联系；高尔基体的作用是进一步加工蛋白质，并且通过形成的小囊泡将加工成熟的蛋白质分泌到细胞膜外。

5．如图表示用含3H标记的氨基酸培养液培养某细胞过程中蛋白质的合成和分泌示意图，则该细胞中出现3H的部位依次为( )

A．②→③→④→⑤ B．①→②→③→④

C．①→②→④→⑤ D．①→③→④→⑤

解析：选A 由图示信息可知，①是核膜，②是核糖体，③是内质网，④是高尔基体，⑤是细胞膜。分泌蛋白是在内质网上的核糖体内形成的，在内质网中初步加工和运输，在高尔基体内进一步加工、分类、包装，形成囊泡运输到细胞膜，再分泌到细胞外。

6．下列关于一种细胞器的部分生物膜转移到另一种细胞器的说法中，合理的是( ) A．随着细胞质的流动达到特定部位

B．从高尔基体直接到内质网

C．从高尔基体直接连到细胞膜

D．通过形成具膜的囊泡而转移

解析：选D 分泌蛋白合成过程中，内质网与高尔基体、高尔基体与细胞膜之间通过形成具膜囊泡的形式而转移。

7．在一定时间内使某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，经检查发现放射性同位素依次先后出现在图中[2]、[1]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]部位。请据图回答下面的问题。

(1)图中[1]、[4]、[6]分别代表的结构是____________、____________、____________。

(2)图中[7]是__________，是由[2]_______合成的，请举出[7]的一个具体实例如________。

(3)[1]的功能是。[3]、[5]都称为________，分别由图中的________和________形成。

(4)[4]的功能是____________________________________。

(5)[7]的合成、加工、运输过程所需大量能量由[ ]________供给。

(6)由此可以看出，细胞内的生物膜在________和_______________上有一定的连续性。

解析：(1)由图示结构可知，[1]是内质网，[4]为高尔基体，[6]为细胞膜。(2)图中的[7]为分泌蛋白，是在内质网上的核糖体内合成的，如胰岛素、胃蛋白酶原、胰高血糖素等。

(3)内质网在细胞中具有对蛋白质合成、加工和运输作用，图中[3]、[5]都是囊泡，分别由内质网、高尔基体通过出芽的形式形成。(4)图中[4]是高尔基体，在分泌蛋白的合成分泌过程中，对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。(5)在分泌蛋白质合成分泌过程中，所需能量主要来自线粒体。(6)由分泌蛋白的合成、运输、分泌过程可看出，细胞内的生物膜在结构和功能上有一定的连续性。

答案：(1)内质网高尔基体细胞膜(2)分泌蛋白核糖体胃蛋白酶原(或抗体、胰岛素等) (3)对蛋白质的合成、加工和运输作用囊泡内质网高尔基体(4)对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装(5)[8]线粒体(6)结构功能

(时间：25分钟；满分：50分)

一、选择题(每小题3分，共24分)

1．下列物质在核糖体上合成的是( )

①性激素②胰岛素③淀粉④淀粉酶⑤纤维素

A．①②B．②③C．②④D．②⑤

解析：选C 性激素属于脂质，胰岛素、淀粉酶属于分泌蛋白，淀粉、纤维素属于多糖，

蛋白质在核糖体上合成。

2．用含有3H标记的亮氨酸，培养胰腺腺泡细胞时，发现细胞内放射性物质的量迅速增加，放射性物质不会在以下哪类细胞器内大量出现( )

A．内质网 B．核糖体

C．高尔基体 D．线粒体

解析：选D 胰腺腺泡细胞有很强的分泌功能，它分泌的蛋白质包括胰岛素和消化酶等。分泌蛋白合成时，3H标记的亮氨酸依次出现在核糖体、内质网、高尔基体。线粒体虽然为分泌蛋白的合成和分泌提供能量，但是不会大量出现放射性物质。

3．糖蛋白主要存在于细胞膜上，如果将细胞培养在含药品X的培养基中，发现细胞无法合成糖蛋白的糖侧链，则此药品可能作用于糖蛋白合成及运输过程中的哪一种细胞器上( )

A．核糖体 B．线粒体

C．内质网 D．溶酶体

解析：选C 蛋白质在核糖体上合成后，需要运输到内质网中进行加工，糖蛋白的糖侧链是在内质网腔内形成的。

4．如图所示，图中功能多、联系广的细胞结构甲是指( )

A．高尔基体膜 B．叶绿体膜

C．内质网膜 D．液泡膜

解析：选C 内质网内连核膜，外连细胞膜，同时能通过囊泡实现与高尔基体等膜的融合。

5．高尔基体具有极性，靠近细胞核的一面称为形成面，接近细胞膜的一面称为成熟面。从形成面到成熟面，膜的厚度和化学成分逐渐发生改变。下列叙述正确的是( ) A．形成面更似核膜，成熟面更似内质网膜

B．形成面更似内质网膜，成熟面更似细胞膜

C．形成面更似核膜，成熟面更似细胞膜

D．形成面更似内质网膜，成熟面更似核膜

解析：选B 高尔基体具有对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装及发送的作用。在分泌蛋白的合成、分泌过程中，内质网通过出芽形式形成囊泡，运输到高尔基体的未成熟面，通过膜融合将未成熟的蛋白质送入到高尔基体内，经过高尔基体的进一步加工、分类后，在其成熟面以出芽的形式形成成熟的囊泡，运输到细胞膜，再分泌到细胞外。

6．如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①②③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法中错误的是( )

A．①②③分别是内质网、高尔基体和线粒体

B．该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系

C．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程

D．图解中的过程在原核细胞中也可以进行

解析：选D 由分泌蛋白形成的过程分析，氨基酸经脱水缩合后在核糖体上形成肽链，在内质网上进行加工，形成囊泡后运输到高尔基体，经加工后形成包裹着蛋白质的囊泡，运输到细胞膜处，与细胞膜融合后将蛋白质分泌到细胞外，在整个过程中由线粒体提供能量，也说明了细胞器之间在功能上的密切合作。图解中的过程在原核细胞中是无法进行的，因为原核细胞中没有复杂的细胞器。

7．生物膜将真核细胞分隔成不同的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰。下列叙述正确的是( )

A．细胞核是mRNA合成和加工的场所

B．高尔基体是肽链合成和加工的场所

C．线粒体是细胞呼吸的主要场所

D．溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶

解析：选A 在真核细胞内，mRNA合成和加工可发生在细胞核中，A项正确；肽链的合成场所是核糖体，B项错误；细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，线粒体是有氧呼吸的主要场所，C项错误；水解酶的本质是蛋白质，而蛋白质的合成场所是核糖体，D项错误。

8．下面是某细胞在进行某生命活动前后几种生物膜面积的变化图，在此变化过程中最可能合成( )

A．血红蛋白 B．性激素

C．呼吸酶 D．抗体

解析：选D 分泌蛋白合成过程中从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等结构，内质网可以“出芽”，形成的囊泡包裹着运输的蛋白质与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分，高尔基体对其进行进一步修饰和加工，然后形成包裹着蛋白质的囊泡，移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌出去，因此在此过程中，细胞膜的膜面积增大，内质网的膜面积减小，高尔基体的膜面积基本不变。

二、非选择题(共26分)

9．(12分)从某腺体的细胞中提取出附着核糖体的内质网，放入含有放射性元素标记的氨基酸培养液中，培养液中含有核糖体和内质网完成其功能所需的物质和条件。连续取样，并分离核糖体和内质网，测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如图所示，请据图回答问题：

(1)放射性氨基酸首先在核糖体上大量积累，最可能的解释是______________________。

(2)放射性氨基酸继在核糖体上大量积累之后，在内质网上也出现，且数量不断增多，最可能的解释是____________________________。

(3)如果该腺体是胰腺，则与其分泌物合成与分泌有关的细胞器还有________和________，它们的功能分别是________________________、_______________________。

解析：核糖体是合成蛋白质的场所，所以在图中出现了核糖体上放射性氨基酸的含量迅速增加；接着内质网上又出现了放射性氨基酸，并且数量不断增多，通过综合分析得出，是蛋白质(或多肽)进入了内质网的结果。蛋白质在内质网加工后，还需要通过高尔基体进行修饰加工，并通过囊泡运输到细胞膜。这些过程需要的能量均来自线粒体。

答案：(1)核糖体是合成蛋白质的场所(2)蛋白质进入内质网中，依靠内质网加工、运输到其他部位(3)高尔基体线粒体高尔基体对蛋白质进一步修饰加工，并通过囊泡运输到细胞膜线粒体提供能量

10．(14分)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。实验中用被3H标记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)，以及在此过程中高尔基体膜、细胞膜、内质网的膜面积的变化曲线(如图乙所示)。请结合图示回答下列问题：

(1)图甲中的a、b、c曲线所代表的细胞器依次是________________________。高尔基体在此过程中所起的作用是________________________________。

(2)图乙中的d、e、f曲线所代表的生物膜依次是________________________。

(3)导致f曲线先增加后减少的原因是：______________________________________。

解析：分泌蛋白的运输和分泌过程中直接参与的膜结构有内质网、高尔基体和细胞膜(线粒体只提供能量)。根据分泌蛋白的运输及分泌过程中先后通过的结构来判断坐标曲线中各条曲线所对应的细胞结构即可得出答案。

答案：(1)核糖体、内质网、高尔基体对来自内质网的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(2)内质网膜、细胞膜、高尔基体膜(3)内质网以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，囊泡与高尔基体膜融合，导致高尔基体膜面积增加；被高尔基体进一步修饰加工的蛋白质，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