浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第五节 细胞在结构和功能上是一个统一整体优质ppt课件
展开1.生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起(1)组成: 和包括 在内的多种细胞器膜共同构成。(2)特点① 膜是生物膜中面积最大的结构,内质网与 、脂质和 的加工或合成有关。②生物膜具有一定的 性,各组分之间可以通过 相互转化。2.细胞内各结构协调配合,共同执行生命活动(1)分泌蛋白的形成(以胰蛋白酶的合成和分泌为例)氨基酸→粗面内质网上的 →多肽→内质网加工和运输→ →高尔基体→囊泡→ →细胞外。
(2)生物膜系统进行物质运输的意义①大大提高细胞内物质运输的效率,加强各组分间的交流。②由生物膜形成的各区室使细胞具有相对独立的空间,保证了细胞各项生命活动 地进行。③广阔的膜面积为 提供了大量的附着位点,为多种化学反应顺利进行提供了有利条件。
概念一 生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起[概念情境]下图表示某真核细胞中生物膜系统的概念图,a表示双层膜结构,b表示细胞器膜,d、e、f、h表示不同细胞器。
请思考以下问题。(1)结构a表示什么结构?未在图中表示出来的具膜细胞器有哪些?提示:结构a表示核膜。图示中未表示出的具膜细胞器是液泡和溶酶体。(2)结构c表示什么结构?f→g→h→g→c过程中,c的膜面积将怎么变化?提示:c表示细胞膜。在f→g→h→g→c过程中,由于囊泡的融合,c的膜面积将增大。(3)d、e结构均会增加膜面积,以利于生化反应的进行,两种结构增加膜面积的方式相同吗?试分析讨论。提示:不相同。d增加膜面积的方式是形成类囊体,e增加膜面积的方式是内膜向内凹陷形成嵴。
突破点1 生物膜系统及生物膜之间联系
[典例1] 下列有关生物膜的叙述中,不正确的是( )A.膜的组成成分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜B.各种生物膜的化学组成和结构相似C.生物膜是对生物体内所有膜结构的统称D.生物膜既各司其职,又相互协作,共同完成细胞的生理功能
解析:分泌蛋白合成的过程中,膜组分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜;各种生物膜的主要化学成分都是磷脂和蛋白质,结构模型都是流动镶嵌模型;生物膜系统是细胞水平和细胞器水平的膜,不包括口腔黏膜等膜;生物膜既各司其职,又相互协作,共同完成细胞的生理功能。
各种生物膜之间的联系(1)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,都主要由蛋白质和磷脂组成。②差异性:各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异,这与不同的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;具识别功能的膜中多糖含量越多。
(2)在结构上的联系(3)在功能上的联系:分泌蛋白合成、加工、运输过程,体现了各种细胞器之间的协调配合。
突破点2 囊泡与细胞内的物质运输
[典例2] 囊泡是由单层膜包裹形成的膜结构,承担着细胞内具膜结构间的物质运输。下列叙述正确的是( )A.囊泡只能由高尔基体等具膜细胞器形成B.囊泡会随着消化酶的分泌一起排出胞外C.细胞核内的RNA通过囊泡运输到细胞质D.囊泡运输可导致部分生物膜成分的更新
解析:囊泡还可由细胞膜形成;消化酶等分泌蛋白分泌出细胞外时,囊泡会和细胞膜融合;细胞核内的RNA通过核孔运输到细胞质;通过囊泡的移动实现了生物膜成分的更新。
概念二 细胞内各结构协调配合,共同执行生命活动[概念情境]细胞分泌物的分泌方式主要有两种:一种是分泌物形成后随即被排出细胞,这种分泌方式称为组成型分泌;另一种是分泌物形成后先在分泌颗粒中储存一段时间,待相关“信号”刺激影响时再分泌到细胞外,这种分泌方式称为调节型分泌,具体机理如图所示。
请思考以下问题。(1)对分泌蛋白进行加工的结构是什么?从分泌蛋白合成到分泌出细胞的过程中,膜面积没有发生明显变化的细胞器是哪个?提示:在分泌蛋白合成与分泌过程中,内质网粗加工后“出芽”形成囊泡,囊泡与高尔基体膜融合,这样内质网膜转化为高尔基体膜;高尔基体再加工后,也“出芽”形成囊泡,囊泡与细胞膜融合,这样高尔基体膜就转化为细胞膜。所以在分泌蛋白合成与分泌过程中,内质网膜面积减少,细胞膜面积增多,高尔基体膜面积几乎不变。因此,对分泌蛋白进行加工的结构是内质网和高尔基体。从分泌蛋白合成到分泌出细胞的过程中,膜面积没有发生明显变化的细胞器是高尔基体。
(2)细胞膜上载体蛋白的更新主要是通过哪种分泌类型实现?请据图示说明理由。提示:组成型分泌是指分泌物形成后随即被排出细胞,而调节型分泌是指分泌物形成后先在分泌颗粒中储存一段时间,待相关“信号”刺激影响时再分泌到细胞外。根据图中的信息可知,细胞膜上载体蛋白的更新主要是通过组成型分泌途径实现的。(3)信号分子与细胞膜受体结合后,通过信号转导途径促使分泌泡与细胞膜融合,从而释放分泌蛋白的过程,这体现了细胞膜的什么功能?提示:信号分子与细胞膜受体结合后,通过信号转导途径促使分泌泡与细胞膜融合,从而释放分泌蛋白的过程,体现出了细胞膜具有控制物质进出及进行细胞间信息交流的功能。
突破点 细胞内不同结构的协调配合
[典例] 具有M6P标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别,经高尔基体膜包裹形成囊泡,在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中,带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶,不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法正确的是( )A.M6P标志能被相应受体识别,和氨基酸的结合方式密切相关B.溶酶体酶在细胞内发挥作用,因此其是由游离的核糖体合成的C.若M6P标志不能形成,则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D.若细胞不能合成M6P受体,带有M6P标志的蛋白质会出现在细胞膜上
解析: M6P标志能被相应受体识别,和蛋白质的空间结构密切相关;溶酶体酶是由附着在内质网上的核糖体合成的;根据题意,M6P标志不能形成,溶酶体酶含量受影响,而溶酶体能分解衰老和损伤的细胞器,因此会导致衰老和损伤的细胞器在细胞内积累;M6P受体合成出现障碍,具有该标志的蛋白质不会被识别,会被运送到细胞膜排出细胞,不会出现在细胞膜上。
细胞各部分在结构和功能上的联系
细胞的各部分在结构和功能上存在联系,如分泌蛋白的合成、运输和分泌涉及多种细胞结构。(1)分泌蛋白的范围:分泌蛋白包括蛋白质类激素、消化酶、抗体等分泌到细胞外的蛋白质。
(2)与分泌蛋白合成、加工、运输、分泌有关的细胞器:直接有关的细胞器有核糖体、粗面内质网、高尔基体,间接相关的有线粒体,因为此过程中需要线粒体提供能量。(3)膜的转换:在这个过程中,内质网膜可通过囊泡转化成高尔基体膜,高尔基体膜又可通过分泌囊泡形成细胞膜。
科学家发现了囊泡准确转运物质的调控机制。如图表示细胞的生物膜系统的部分组成在结构与功能上的联系,COPⅠ、COPⅡ是被膜小泡,可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。回答下列问题。
解析:(1)分析题图可知,甲表示内质网,乙表示高尔基体,丙是囊泡;COPⅡ的转运方向是从内质网→高尔基体,COPⅠ的转运方向是高尔基体→内质网。由题图可知,COPⅡ被膜小泡从甲内质网运向高尔基体,而COPⅠ被膜小泡是从高尔基体运向内质网,因此,若定位在内质网中的某些蛋白质偶然掺入到高尔基体中,则图中的COPⅠ可以帮助实现这些蛋白质的回收。
(1)COPⅡ被膜小泡负责从甲 (填细胞器名称)向乙运输“货物”。若定位在甲中的某些蛋白质误入到乙中,则图中的 可以帮助实现这些蛋白质的回收。
内质网(或粗面内质网)
解析:(2)图示细胞中,能产生囊泡的结构是内质网、高尔基体、细胞膜。
(2)囊泡是一种细胞结构,但由于其结构不固定,因而不能称之为细胞器。图示细胞中,能产生囊泡的结构是 。
内质网、高尔基体、细胞膜
解析:(3)由题图可知,乙高尔基体产生的囊泡可以将物质投送到细胞外、细胞内、细胞膜上。物质投送到细胞不同的位置,体现了细胞器乙(高尔基体)对集中在其中的蛋白质具有分类、包装和运输的作用。能实现精确投送说明囊泡膜上可能含有蛋白质(或糖蛋白)。高尔基体在细胞内囊泡繁忙运输货物的过程中起着重要的交通枢纽作用。
(3)细胞器乙产生的囊泡在物质精确投送过程中起着重要作用。图示中乙产生的囊泡可以将物质投送到 。物质投送到细胞不同的位置,体现了细胞器乙对集中在其中的蛋白质具有 和运输的作用。能实现精确投送说明囊泡膜上可能含有 (填化学成分)。 (填细胞器名称)在细胞内囊泡繁忙运输货物的过程中起着重要的交通枢纽作用
细胞外、细胞内、细胞膜上
解析:(4)丙囊泡与吞噬泡融合,反映了生物膜在结构上具有一定的流动性。
(4)丙与吞噬泡融合,反映了生物膜在结构上具有 .特点。
流动性(或一定的流动性)
1.关于生物膜的叙述中,错误的是( )A.生物膜一定含有C、H、O、N、PB.生物膜为酶提供了大量的附着位点C.生物膜都具有一定的流动性D.所有的生物膜成分及物质含量均相同
解析:生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质,故一定含有C、H、O、N、P;生物膜为酶提供了大量的附着位点;生物膜都具有一定的流动性;组成生物膜的成分及含量不完全相同,如功能越复杂的细胞,细胞膜上蛋白质的含量和种类越多。
2.下列有关生物膜系统的叙述中,错误的是( )A.内质网由单位膜构成的囊腔和细管组成B.各类细胞的细胞膜均参与生物膜系统的构成C.高尔基体由单位膜构成的扁平小囊和小泡组成D.真核细胞的内质网膜可直接与核膜、细胞膜相连
解析:内质网由单位膜构成的囊腔和细管组成;原核细胞的细胞膜属于生物膜,但不构成生物膜系统;高尔基体由单位膜构成的扁平小囊和小泡组成;真核细胞的内质网膜可直接与核膜、细胞膜相连。
3.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。下列叙述中正确的是( )
A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成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.分泌蛋白的合成、加工需要能量,运输过程不需要能量
解析:据表格分析,含3H标记的亮氨酸出现的先后顺序为核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜,蛋白质最早在核糖体上合成;内质网膜向内与核膜相连,向外与细胞膜相连;蛋白质在内质网加工后通过出芽方式到达高尔基体进行进一步加工,再以同样方式到达细胞膜;分泌蛋白的合成、加工和运输过程均需要能量。
4.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(图甲)以及在此过程中高尔基体、内质网、细胞膜膜面积的变化曲线(图乙)。下列分析不正确的是( )A.甲图中的a、b、c三条曲线所指代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分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体C.乙图中d、e、f三条曲线所指代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:由于氨基酸在核糖体上通过脱水缩合反应形成蛋白质,分泌蛋白要依次进入内质网和高尔基体中进行加工,因此放射性先在核糖体上出现,然后依次是内质网和高尔基体,因此图甲中的a是核糖体,b是内质网,c是高尔基体;乳腺分泌蛋白的合成与分泌先在核糖体上形成多肽链,然后进入内质网、高尔基体进行加工,并由细胞膜分泌到细胞外,需要的能量主要由线粒体提供,与之相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体;在分泌蛋白合成和分泌过程中内质网膜以出芽的形式形成囊泡并与高尔基体膜融合,高尔基体膜以出芽的形式形成囊泡并与细胞膜融合,因此该过程中内质网膜减少,高尔基体膜先增加后减少,细胞膜增加,因此图乙中d是内质网膜,e是细胞膜,f是高尔基体膜;由分泌蛋白的合成和分泌的过程可知,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。
5.图甲表示分泌蛋白的形成过程,其中a、b、c分别代表不同的细胞器,图乙表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述中,错误的是( )A.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体B.图甲中构成分泌蛋白的物质X约有20种,合成并分泌X的过程中,b的产物没有生物活性C.图乙中条柱 可以代表内质网D.图甲、图乙所示变化都能体现生物膜具有流动性
解析:图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体;图甲中构成分泌蛋白的物质X是氨基酸,构成蛋白质的氨基酸约有20种,内质网的产物是不成熟的分泌蛋白,需要经高尔基体的再加工才具有生物活性;图2中条柱 前后面积不变,可以代表高尔基体;图甲中的分泌蛋白的运输和转运过程是通过囊泡进行的,图乙表示内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化,二者都能体现生物膜具有流动性。
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