人教版高考生物必修1同步学案第3章 第2节 第2课时 细胞器之间的协调配合及生物膜系统.docx
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人教版高考生物必修1同步学案第3章第2节第2课时细胞器之间的协调配合及生物膜系统
第2课时 细胞器之间的协调配合及生物膜系统
一、细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白
（2）举例：
消化酶、抗体、胰岛素等。
2．分泌蛋白的合成、运输与能量供应
（2）提供能量的细胞器：
线粒体。
二、细胞的生物膜系统
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）细胞内生物膜把细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
[共研探究]
细胞器既有各自独特的分工，相互之间又有着一定的协调配合。
结合下列材料进行探究：
材料 蚕的丝腺细胞在5龄的初期主要是细胞本身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离的，而内质网很贫乏。
但到5龄的后半期，腺细胞开始大量合成和分泌丝心蛋白时，则核糖体都与内质网结合，形成发达的粗面内质网。
（1）胞内蛋白：
由细胞质中游离的核糖体合成，在细胞内发挥作用的一类蛋白质。
（2）分泌蛋白：
由细胞内附着在内质网上的核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
1．根据概念判断，下列属于分泌蛋白的是②④⑥⑦。
①血红蛋白 ②胰蛋白酶 ③有氧呼吸有关的酶 ④抗体 ⑤性激素 ⑥胰岛素 ⑦蚕丝蛋白
2．用同位素示踪法研究分泌蛋白的分泌过程，发现放射性出现的先后顺序如图中箭头所示，据图完成下列问题。
（1）教材P48“资料分析”中用同位素示踪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14C、18O、15N等标记氨基酸。
（2）用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径。
①分泌蛋白首先是由附着在内质网上的核糖体合成的。
然后进入内质网进行加工，再运输到高尔基体进行再加工，最后经细胞膜分泌到细胞外。
②内质网将多肽链加工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进行进一步加工、分类和包装。
③分泌蛋白由内质网到高尔基体、由高尔基体到细胞膜是以囊泡的形式运输的。
（3）分泌蛋白的合成、加工和运输都需要线粒体提供能量。
（4）分泌蛋白分泌过程中，高尔基体的出芽囊泡与细胞膜结合，使细胞膜面积增加，但细胞也存在胞吞使细胞膜内陷，面积减少，所以分泌不会使细胞膜无限扩张。
（5）在分泌蛋白加工、运输过程中，内质网膜、高尔基体膜、细胞膜膜面积发生怎样的变化？
试用曲线表示膜面积的变化。
提示：
[总结升华]
1．同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性同位素的原子参到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里，是怎样分布的。
同位素3H具有放射性，为一种示踪元素，用示踪元素标记的化合物，化学性质不变，可以根据这种化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪，这种科学研究方法叫做“同位素示踪技术”。
2．胞内蛋白与分泌蛋白的比较
胞内蛋白
分泌蛋白
合成场所
游离核糖体
附着在内质网上
的核糖体
作用场所
细胞内
细胞外
实例
血红蛋白、与有氧呼吸
有关的酶
消化酶、抗体、胰岛素
3．分泌蛋白的合成、加工、运输过程
[对点演练]
1．判断正误
（1）分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成。
（ ）
（2）内质网膜与高尔基体膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新。
（ ）
（3）内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中。
（ ）
（4）分泌蛋白合成后在内质网和细胞质基质中加工。
（ ）
（5）分泌蛋白的合成与分泌过程中，依次经过的细胞结构是：
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
（ ）
解析：
（1）在核糖体上合成的分泌蛋白先进入内质网，进行一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，然后再到高尔基体中做进一步的加工。
（2）内质网膜形成小泡后可以成为高尔基体膜的一部分，这样在一定程度上实现了膜成分的更新。
（3）内质网的膜结构成分以囊泡的形式转移到高尔基体中，然后再以囊泡的形式转移到细胞膜中。
（4）分泌蛋白合成后在内质网和高尔基体中加工。
（5）分泌蛋白的合成与分泌过程中，依次经过的细胞结构是：
核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜。
答案：
（1）√
（2）√ （3）√ （4）× （5）×
[共研探究]
在细胞中，除细胞膜、核膜外，很多细胞器也都具有膜结构，各类膜结构之间有什么联系呢？
阅读下列内容，结合教材思考下列问题。
1．根据所学知识，思考生物膜系统的概念。
在细胞中，许多细胞器都有膜，如线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等细胞结构，共同构成细胞的生物膜系统。
2．分泌蛋白形成及分泌过程中形成的囊泡的膜是生物膜；视网膜、肠黏膜不是生物膜。
（均填“是”或“不是”）
3．原核细胞除细胞膜外无其他膜结构，因此没有生物膜系统。
4．生物膜的成分
通过有关方法，测得多种生物膜的化学成分，如下表：
物质种类膜的类别
蛋白质（%）
脂质（%）
（主要是磷脂）
糖类（%）
变形虫细胞膜
54
42
4
小鼠肝细胞膜
44
52
4
线粒体外膜
52
48
含量很少
线粒体内膜
76
24
含量很少
菠菜叶绿体片层膜
70
30
含量很少
分析：
（1）从表中可以看出，各种生物膜的化学组成大致相同，主要由蛋白质和脂质组成，但各组分的含量不同。
（2）线粒体的内膜比外膜功能复杂，说明功能越复杂的生物膜，蛋白质的含量越高。
5．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，间接联系一般是指以囊泡形式相连。
总结：
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。
6．细胞中面积最大、联系最广的膜是内质网膜。
生物膜之间的间接联系是以囊泡的形式实现的。
7．血液透析膜能够把病人血液中的代谢废物透析掉，原理：
血液透析膜具有控制物质进出的功能。
[总结升华]
1．各种生物膜间的联系
（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）各种生物膜之间在结构上的联系
（3）各种生物膜在功能上的联系：
在分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌过程中，各细胞器之间协调配合。
2．生物膜系统的功能
[对点演练]
2．判断正误
（1）细胞的生物膜系统由细胞膜、核膜和各种细胞器膜组成。
（ ）
（2）原核细胞的生物膜系统由细胞膜和核膜组成。
（ ）
（3）细胞膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化。
（ ）
（4）多种酶附着在生物膜系统上，有利于化学反应的进行。
（ ）
（5）各种生物膜的化学组成和结构完全相同。
（ ）
（6）细胞膜在细胞和环境之间进行物质运输、信息传递的过程中起重要的作用。
（ ）
（7）各种细胞器膜在结构上都是各自独立的。
（ ）
解析：
（2）原核细胞不具备生物膜系统。
（3）细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化。
（5）各种生物膜的化学组成和结构是很相似的，但是也有些差别，不能说完全相同。
（7）生物膜系统无论是结构上还是功能上都具有一定的连续性，不是各自独立的。
答案：
（1）√
（2）× （3）× （4）√ （5）× （6）√ （7）×
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．下列结构属于生物膜系统的是（ ）
①线粒体内膜 ②叶绿体类囊体薄膜 ③细胞壁 ④溶酶体膜 ⑤核糖体 ⑥核膜
A．②③④⑤⑥B．②③④⑥
C．④⑥D．①②④⑥
解析：
选D 细胞中生物膜系统包括细胞器膜，如题干中的①②④，还有核膜⑥以及没有提到的细胞膜。
核糖体没有膜结构，细胞壁不属于生物膜系统。
4．如图为某真核生物细胞的亚显微结构模式图，请据图回答下列问题：
（方括号中填数字，横线上填文字或按要求填写）
（1）图示细胞为________细胞，依据是该细胞具有[ ]______，没有细胞壁；与细菌细胞相比，该细胞主要的特点是__________________。
（2）该细胞生命活动所需的能量主要由[ ]________提供，没有膜结构的细胞器有________（用图中编号回答）。
（3）对分泌蛋白进行加工的结构是________。
解析：
（1）该细胞有中心体，没有细胞壁，属于动物细胞；与细菌细胞相比该细胞主要的特点是有核膜包被的细胞核。
（2）线粒体是细胞的动力工厂，是细胞生命活动所需能量的供应站；没有膜结构的细胞器有③中心体，④核糖体。
（3）分泌蛋白合成与分泌过程：
核糖体合成蛋白质→⑤内质网进行粗加工→②高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜。
因此，与分泌蛋白加工有关的细胞器是②⑤。
答案：
（1）动物 [③]中心体 有核膜包被的细胞核
（2）[①]线粒体 ③④ （3）②⑤
【基础题组】
1．奶牛乳腺细胞中，与合成并分泌牛乳蛋白相关的细胞器有（ ）
A．核糖体、内质网、高尔基体和细胞核
B．核糖体、内质网、线粒体和高尔基体
C．核糖体、内质网、线粒体和中心体
D．核糖体、高尔基体、线粒体和细胞核
解析：
选B 乳腺细胞合成分泌的牛乳蛋白属于分泌蛋白，而分泌蛋白的合成与分泌过程为：
附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。
2．实验表明细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中有一类相同的蛋白质，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，在高尔基体中的含量介于两者之间。
据此判断正确的是（ ）
A．这类蛋白质的分布说明细胞膜是由内质网膜直接转化而来的
B．这类蛋白质的分布说明同一细胞中不同生物膜的成分、结构相同
C．这类蛋白质的分布说明高尔基体能够对蛋白质进行加工
D．这类蛋白质的分布说明生物膜在结构上具有统一性和差异性
解析：
选D 在细胞膜、内质网膜和高尔基体膜上有一类相同的蛋白质，说明生物膜在结构上具有统一性，同时由于这类蛋白质在三种膜上的含量不同，说明生物膜在结构上具有差异性。
3．下列结构中不属于生物膜系统的是（ ）
A．细胞膜B．核膜
C．溶酶体的膜D．中心体
解析：
选D 细胞膜、核膜和细胞器的膜共同构成细胞的生物膜系统。
D项中的中心体是不含膜的细胞器，不属于生物膜系统。
4．（2016·宿迁沭阳高一期中）细胞内有三种膜是可以通过囊泡相互转变的，这三种膜是（ ）
A．核膜、高尔基体膜、线粒体膜
B．内质网膜、高尔基体膜、液泡膜
C．内质网膜、高尔基体膜、细胞膜
D．高尔基体膜、溶酶体膜、线粒体膜
解析：
选C 内质网膜和核膜、线粒体膜等直接相连，可直接转化，将细胞中的各种结构连成一个整体；内质网膜和高尔基体膜以及高尔基体膜和细胞膜不直接相连，它们之间是以“出芽”形式形成的囊泡转化的。
5．（2016·扬州高邮高一期中）为了研究豚鼠胰腺腺泡细胞内分泌蛋白的形成和分泌过程，研究人员向胰腺腺泡细胞内注射一定量3H标记的亮氨酸后，追踪观察放射性在细胞内的分布情况，正确的结果是（ ）
A．培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记
B．内质网是首先观察到3H标记的细胞器
C．高尔基体是首先观察到3H标记的细胞器
D．3H标记先出现在高尔基体后出现在内质网
解析：
选A 3H标记的亮氨酸是合成分泌蛋白的原料，因此培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记，A正确；核糖体是首先观察到3H标记的细胞器，B、C错误；3H标记先出现在内质网后出现在高尔基体，D错误。
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．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。
8．“分子伴侣”在细胞中能识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的一定部位相结合，帮助这些多肽折叠、组装或转运，但其本身不参与最终产物（蛋白质）的形成。
根据所学知识推测“分子伴侣”主要存在于（ ）
A．核糖体 B．内质网
C．高尔基体D．溶酶体
解析：
选B 肽链的组装、折叠、转运主要在内质网中进行，而高尔基体则是对蛋白质进行进一步加工、分类和包装。
【能力题组】
9．（江苏高考）下列关于细胞结构和功能的叙述，错误的是（ ）
A．性激素主要是由内质网上的核糖体合成
B．囊泡可以由内质网向高尔基体转运
C．膜蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关
D．内质网既参与物质合成，也参与物质运输
解析：
选A 性激素的化学本质为脂质，内质网是脂质的合成车间。
在分泌蛋白的合成、加工、运输及分泌过程中，由核糖体形成的多肽在内质网中进行初步加工后，被包裹在囊泡中运往高尔基体做进一步的修饰加工。
膜蛋白的形成过程类似于分泌蛋白的形成过程，核糖体上合成的多肽经内质网和高尔基体的加工后，通过囊泡运输到膜上。
内质网既可参与脂质等物质的合成，也可参与蛋白质等物质的运输。
10．下面为细胞的生物膜系统概念图，据图判断下列叙述正确的是（ ）
A．图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器
B．若d是叶绿体，则存在于所有植物细胞中
C．图中p一定是线粒体的内膜
D．图中的f和h分别是指内质网和高尔基体
解析：
选D 生物膜包括核膜、细胞膜和各种细胞器膜，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是细胞器膜，c是细胞膜。
并不是所有的植物细胞中都有叶绿体。
线粒体有外膜和内膜。
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）。
11．（2015·南通启东中学高一期中）经内质网加工（如糖基化）后的蛋白质分泌到细胞外需要经过的膜结构及穿过的膜层数分别是（ ）
A．核糖体→内质网→细胞膜、3层
B．核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜、4层
C．内质网→高尔基体→线粒体→细胞膜、4层
D．内质网→高尔基体→细胞膜、0层
解析：
选D 分泌蛋白的合成与分泌过程为：
核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜。
因此，经内质网加工（如糖基化）后的蛋白质分泌到细胞外需要经过的膜结构为内质网→高尔基体→细胞膜；从内质网到高尔基体、从高尔基体到细胞膜都通过囊泡转运，最后经胞吐作用输出细胞，该过程中没有穿过生物膜。
12．如图①～④为几种细胞器结构示意图，有关4种细胞器的说法正确的是（ ）
A．分泌蛋白的合成和加工与①有关，与③无关
B．②、④有外膜和内膜结构，蛋白质功能相同，但种类不同
C．上述细胞器存在于所有的真核细胞中
D．①～④都属于细胞的生物膜系统，在结构和功能上紧密联系
解析：
选D 分泌蛋白的合成和加工与①和③均有关，A错误；②、④有外膜和内膜结构，蛋白质功能和种类均不同，B错误；上述细胞器并非存在于所有的真核细胞，如动物细胞无叶绿体，蛔虫无线粒体，C错误；①～④都属于细胞的生物膜系统，在结构和功能上紧密联系，D正确。
13．在一定时间内使用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[7]的一个具体实例，如________。
（3）[1]的功能是______________________。
[3][5]都叫________，分别由图中的________和________形成。
（4）[4]的功能是_____________________。
（5）[7]的合成、加工、运输过程所需的大量能量由[ ]________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上合成的，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合成、加工和运输蛋白质的作用，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）分泌蛋白合成分泌过程中，所需能量主要来自线粒体的有氧呼吸。
（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具有一定的连续性。
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）合成、加工和运输蛋白质 囊泡 内质网膜 高尔基体膜 （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
14.
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，又出现在内质网上，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首先迅速增加的现象；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，这是蛋白质（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，依靠内质网加工并运输到其他部位 （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
15．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、内质网膜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
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