浙科版必修1第二章第五節細胞在結構和功能上是一個統一整體學案

第五節細胞在結構和功能上是一個統一整體1.比較生物膜系統中不同類型膜結構的特點,并分析各種膜的功能。2.通過分析分泌蛋白的產生過程,明確細胞中不同膜結構的聯系。1.歸納、概括生物膜的組成類型,提煉分析生物膜系統的概念,認同細胞中不同膜成分存在結構上的聯系,形成結構與功能觀。2.基于辯證性思維,分析細胞中各結構之間的關聯,明確細胞結構和功能的統一性,培養科學思維能力。一、生物膜系統把細胞各部分結構聯系在一起1.生物膜系統組成細胞膜和包括核膜在內的多種細胞器膜共同構成細胞的生物膜系統。2.生物膜特點(1)生物膜中,面積最大的結構是內質網,它是細胞內除核酸以外一系列重要的生物大分子如蛋白質、脂質和糖類的加工或合成基地。(2)生物膜具有一定的流動性,各組分之間可以通過囊泡相互轉化。(3)囊泡的移動為多種細胞器的膜質成分提供物質來源,從而實現膜成分的更新。如圖為細胞中生物膜系統的概念圖,A～F為結構名稱(C、D均為雙層膜),①②代表分泌蛋白的轉移途徑。思考并回答以下問題。(1)A、B結構的名稱分別是什么?未能在圖中表示出來的具膜細胞器有哪些?提示:A結構表示核膜,B結構表示細胞膜。未能在圖中表示出來的具膜細胞器有液泡和溶酶體等。(2)①②過程的膜融合體現了生物膜的什么特點?提示:生物膜具有流動性。二、細胞內各結構協調配合,共同執行生命活動1.分泌蛋白的概念(1)合成場所:在核糖體產生。(2)作用場所:分泌到胞外發揮作用。(3)實例:如抗體、消化酶和一部分激素。2.蛋白質的合成與分泌(1)研究方法:放射性同位素示蹤法。(2)合成與分泌過程:分泌蛋白的合成與運輸過程所經過細胞結構的順序依次是e→c→b→a(用圖中字母序號和箭頭表示)。3.囊泡與物質運輸(1)運輸物質類型。①一類是囊泡膜上的膜蛋白和脂質等,參與細胞器的組成并完成特定的細胞功能。②另一類是囊泡包裹的內含物,如一些激素、酶等,這些物質有的被分泌到細胞外,有的參與細胞內大分子物質的降解等。(2)運輸特點。①囊泡運輸包括囊泡形成、運輸和與特定部位膜的融合(囊泡定向運輸的關鍵)。②囊泡運輸需要多種信號分子和細胞骨架的參與。4.生物膜系統存在的意義(1)大大提高細胞內物質運輸的效率,加強各組分間的交流。(2)使細胞具有相對獨立的空間,保證了細胞各項生命活動高效、有序地進行。(3)廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點,為多種化學反應順利進行提供了有利條件。若如圖表示某動物細胞生物膜系統各結構之間的緊密聯系,圖中數字表示細胞器或其他細胞結構。請嘗試說出圖示中①②③的名稱。提示:①表示高爾基體,②表示內質網,③表示細胞核。[自主學習檢測]——教材基礎熟記于心1.細胞內各種膜的結構基礎都是磷脂雙分子層。(√)2.細胞內不同細胞器之間一般不存在聯系,獨立發揮作用。(×)提示:細胞內不同細胞器之間存在直接或間接的聯系,如內質網與高爾基體之間可以通過囊泡相連。3.不同膜中蛋白質的種類相同,體現了生物膜的結構和功能的統一。(×)提示:不同細胞器的膜上具有特定功能蛋白質,以實現其特定功能。4.生物膜系統指生物體內的所有膜結構。(×)提示:生物膜系統指真核細胞內的所有膜結構。5.細胞內不同膜結構的存在,使細胞內部區域化,保證反應高效、有序地進行。(√)6.因為動物細胞中不存在葉綠體,因此線粒體和葉綠體是完全沒有聯系的兩種細胞器。(×)提示:植物細胞內線粒體與葉綠體在細胞的能量轉化上具有功能聯系,如葉綠體制造有機物,線粒體消耗有機物。任務一辨析生物膜與生物膜系統[任務突破1]理解生物膜系統(1)生物膜系統是真核細胞內所有膜結構的統稱,而不是生物體內所有膜結構的統稱,如視網膜和腸系膜不屬于生物膜系統。(2)內質網膜、高爾基體膜和細胞膜之間可通過囊泡實現相互轉化,從而實現膜成分的更新。(3)原核細胞僅具有細胞膜,不具有其他膜結構,因此原核細胞具有生物膜,但不具有生物膜系統。[遷移應用][典例1-1]下列關于生物膜及生物膜系統的敘述,錯誤的是(B)A.真核細胞和原核細胞都有生物膜,但生物膜系統只存在于真核細胞中B.在菠菜根尖分生區的細胞中具有雙層膜的細胞器能利用光能合成糖類C.消化酶的加工分泌過程說明生物膜在結構和功能上具有一定的連續性D.生物膜系統使細胞可同時進行多種反應,提高了生命活動的效率和有序性解析:真核細胞的生物膜系統是由細胞器膜、核膜和細胞膜共同構成的。原核細胞有細胞膜,無核膜和細胞器膜,無生物膜系統;在菠菜根尖分生區的細胞中具有雙層膜的細胞器是線粒體,線粒體是需氧呼吸的主要場所;消化酶的加工分泌過程與內質網、高爾基體、線粒體有關,說明生物膜在結構和功能上具有一定的連續性;生物膜系統將細胞隔成小的“區室”,使細胞可同時進行多種反應,提高了生命活動的效率和有序性。[任務突破2]與囊泡有關的知識歸納[遷移應用][典例1-2]近年有科學研究發現:囊泡運輸是細胞內極其重要的運輸方式,具有高度的組織性、方向性和精確性。下列關于囊泡的敘述,錯誤的是(C)A.囊泡與特定部位膜的融合,可以實現膜成分的更新B.分泌蛋白的進一步加工需借助囊泡由粗面內質網運到高爾基體C.磷脂和膽固醇在光面內質網上合成后,不需要借助囊泡運輸D.細胞中衰老細胞器可被內質網包裹形成囊泡與溶酶體結合解析:囊泡與特定部位膜的融合存在細胞膜成分的轉化,故囊泡與特定部位膜的融合,可以實現膜成分的更新;分泌蛋白需借助囊泡由粗面內質網運到高爾基體,在高爾基體中進一步加工;磷脂和膽固醇在光面內質網上合成后,需要借助囊泡運輸;細胞中衰老細胞器可被內質網包裹形成囊泡與溶酶體結合,被溶酶體內的水解酶分解。任務二生物膜系統與細胞內各結構的協調配合[任務突破1]1.構建分泌蛋白的形成過程模型2.分泌蛋白形成過程中膜面積的變化[遷移應用][典例2-1]如圖為分泌蛋白從合成到排出細胞的全過程,下列有關敘述不正確的是(D)A.分泌蛋白是由附著在內質網上的核糖體合成的B.圖中①②③分別表示內質網、高爾基體和囊泡C.④代表的結構是線粒體D.圖中表示的過程在原核細胞中也能進行解析:分泌蛋白是由附著在內質網上的核糖體合成的,游離在細胞質基質中的核糖體合成胞內蛋白;由此可見,圖中①②③分別表示內質網、高爾基體和囊泡;④代表的結構是線粒體,線粒體通過需氧呼吸為生命活動提供能量;原核細胞只有核糖體一種細胞器,沒有內質網和高爾基體,不會發生圖示過程。[典例2-2]用35S標記一定量的氨基酸來培養某哺乳動物的乳腺細胞,測得與合成和分泌乳蛋白相關的一些細胞器上放射性強度的變化曲線如圖甲所示,此過程中有關的生物膜面積的變化如圖乙所示。下列有關敘述錯誤的是(D)A.圖甲中b曲線和圖乙中d曲線所指的細胞結構是內質網B.圖甲中c曲線和圖乙中f曲線所指的細胞結構是高爾基體C.圖乙中e曲線所指的細胞結構是細胞膜,基本骨架是磷脂雙分子層D.圖甲中a曲線所指的細胞結構是核糖體,分泌的乳蛋白是由游離在細胞溶膠中的核糖體合成的解析:分泌蛋白形成過程中,放射性出現的順序是核糖體→內質網→高爾基體,膜面積的變化是內質網膜面積減小,高爾基體膜面積基本不變,細胞膜面積增大,故圖甲中b曲線和圖乙中d曲線所指的細胞結構是內質網;圖甲中c曲線和圖乙中f曲線所指的細胞結構是高爾基體;圖乙中e曲線所指的細胞結構是細胞膜,基本骨架是磷脂雙分子層;分泌蛋白是由附著在內質網上的核糖體合成。[任務突破2]歸納總結各種生物膜之間的聯系(1)在化學組成上的聯系。①相似性:各種生物膜在組成成分的種類上基本相同,都主要由蛋白質和脂質組成。②差異性:各種生物膜在組成成分的含量上有顯著差異,這與不同的生物膜功能的復雜程度有關。功能越復雜的生物膜中,蛋白質的種類和數量就越多,具識別功能的糖蛋白含量也多。(2)在結構上的聯系。(3)在功能上的聯系:分泌蛋白合成、加工、運輸過程,體現了各種細胞器之間的協調配合。[遷移應用][典例2-3]一種細胞器的部分生物膜轉移到另一細胞器的方式是(D)