细胞的生物膜系统

第3讲细胞质、细胞器和细胞的生物膜系统1。

主要细胞器的结构和功能(Ⅱ）2.细胞膜系统的结构和功能（Ⅱ）3。

实验：观察线粒体和叶绿体1.各种细胞器的结构与功能相适应(生命观念)2。

对各种细胞器进行比较和分析，按照不同的标准进行分类和归纳（科学思维)3.用科学的方法观察细胞中的线粒体和叶绿体(科学探究)考点一主要细胞器的结构和功能1．细胞质的组成(1）包括：细胞质基质和细胞器。

（2)细胞质基质错误!2．细胞器的分离方法方法:差速离心法，将细胞膜破坏后,利用高速离心机，在不同的转速下将各种细胞器分离开.3．八种常见细胞器的结构及功能(1)①线粒体：进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”.（2）②叶绿体：能进行光合作用的植物细胞所特有，是“养料制造车间”和“能量转换站"。

(3)③高尔基体：主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。

在植物细胞中与细胞壁的形成有关.(4)④内质网:细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”。

(5）⑤液泡：内有细胞液,可调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺.（6)⑥溶酶体：细胞内的“消化车间”，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病菌或病毒。

(7）⑦核糖体：“生产蛋白质的机器"，原核细胞中唯一的细胞器。

（8）⑧中心体：与细胞的有丝分裂有关.提醒：(1)显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构，如线粒体、叶绿体、液泡、细胞核、细胞壁等.(2)亚显微结构是指在电子显微镜下才能看到的结构。

线粒体内外膜、叶绿体内外膜及类囊体薄膜、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、核膜等结构均属于亚显微结构.4．细胞骨架(1)存在：真核细胞中。

（2）作用:维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性。

（3）结构：由蛋白质纤维组成的网架结构.(人教版必修1 P46“相关信息"）矿工中常见的职业病—-硅肺产生的病因是什么？提示：矿工肺部吸入硅尘后,硅尘被吞噬细胞吞噬，吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶，而硅尘却能破坏溶酶体膜,使其中的水解酶释放出来，破坏细胞结构，使细胞死亡，造成肺功能受损。

细胞膜的概念细胞膜又称细胞质膜。

细胞表面的一层薄膜。

有时称为细胞外膜或原生质膜。

主要由脂类、蛋白质和糖类组成。

各成分含量分别约为50%、42%、2%~8%。

此外，细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。

作用:（1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能（2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过（3）选择性物质运输，伴随着能量的传递（4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等（5）识别和传递信息功能（6）物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的砖运动功能实现的，其主要转运方式有以下四种。

生物膜概念\细胞就像一台复杂而精巧的生命机器，各个部件虽然作用不同，但是衔接得非常巧妙，因而整台机器能够灵活运转。

细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，就是这台“机器”中一些功能相关的“部件”，它们都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。

生物膜的作用生物膜的形成对于生物的物质贮存及细胞间的通讯起着关键作用。

膜的生物活性来自于膜自身显著的特性：膜连接紧密但有弹性；膜自我封闭，对极性分子有选择性通透；膜的弹性允许膜在细胞生长和运动中改变形状；暂时破裂且可自封闭的能力可保证两个细胞或两个膜状包裹物的融合。

膜不仅仅是被动的屏障，膜上含有一系列的特化蛋白质启动或催化一定的分子事件；膜上的泵可以逆跨膜梯度移动（运送）特定的有机物和无机离子；能量转化器可以把一种形式的能量转化为另一种形式的能量；质膜上的受体能够感受胞外信号，并转化为细胞内的分子事件。

生物膜系统概念细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。

第二章细胞的结构和生命活动第2节细胞——生命活动的基本单位3. 细胞核、细胞的生物膜系统知识点1. 细胞核的结构1.核膜(1)结构：双层膜，内膜面向核质，表面光滑；外膜有些部位与内质网相连,膜上附着核(2)作用：①核膜起屏障作用，把核内物质外膜与细胞质分开；②具有选择透过性，一些小分子物质可通过核膜进出细胞核。

2.核孔核膜并不连续，其上有一些小孔，实现细胞核与细胞质之间频繁的物质交换和信息交流。

作用：有选择性地允许一些大分子物质进出细胞核(如mRNA、组蛋白)，代谢旺盛的细胞中核孔数量较多。

3.核仁：细胞核中球状或椭球状的颗粒结构，没有膜包被。

与某种RNA (rRNA)的合成以及核糖体的形成有关。

【注意】：核孔与核仁(1)核孔是由多种蛋白质构成的复杂结构，对进出细胞核的物质具有严格的调控作用，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。

(2)核孔的数量和核仁的大小不是固定不变的，与细胞的代谢水平有关。

代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数目多、核仁较大，体现了细胞结构与功能相适应的特点。

4.染色质极细的丝状物，主要由DNA 与蛋白质组成，因易被碱性染料染色而得名。

染色体：在细胞分裂前期时，染色质高度螺旋化,缩短变粗，变为光学显微镜下可见的圆柱状或杆状结构，称为染色体。

作用：真核生物遗传信息的主要载体。

【拓展】：染色质与染色体同一物质在细胞分裂不同时期的两种存在形式。

染色体细边长分裂末期：解螺旋，变分裂前期：螺旋变粗染色质↔↔【注意】：关于细胞核的两个“并不是”(1)并不是所有的细胞都有细胞核: 原核细胞没有成形的细胞核,只有拟核;高等植物的筛 管细胞和哺乳动物的成熟红细胞中都没有细胞核。

(2)并不是所有的细胞都只有一个细胞核：如双小核草履虫细胞中有两个细胞核，人的骨 骼肌细胞中细胞核多达数百个。

5.核基质核基质包括以蛋白质成分为主的网架结构体系，以及网孔中充满的液体。

染色质与核仁存在于核基质中。

生物膜系统的概念简短生物膜系统是指一种由生物膜所组成的复杂系统，其中膜起到了关键的功能和调节作用。

生物膜系统广泛存在于自然界中，包括细胞膜、细菌膜、叶绿体膜和线粒体膜等。

生物膜系统在细胞内外的许多生物学过程中发挥着重要作用，如物质的运输、信息传递和能量转换等。

生物膜是由脂质双层构成的，其中磷脂是主要成分。

磷脂分子的疏水性头部聚集在膜的内侧，而疏水性尾部则聚集在膜的外侧，这样的排列形成了脂质双层结构。

这种双层结构不仅能够阻止水分子和其他极性物质的自由通过，还能保持细胞内外的差异性环境。

重要的是，生物膜的两侧具有不同的化学环境和电位差。

这种不对称性让细胞内外的物质能够通过膜进行选择性的传递，这一过程被称为物质的跨膜运输。

跨膜运输主要分为主动运输和被动运输。

主动运输是指细胞通过消耗能量来推动物质自膜的一侧转移到另一侧，如钠离子泵和钾离子泵等。

而被动运输则是指物质靠浓度梯度自动扩散通过膜，如离子通道和载体蛋白等。

除了物质的跨膜运输，生物膜系统还承担着信息传递和能量转换的重要功能。

在细胞信号传递过程中，许多信号分子需要通过与细胞膜上的受体结合来触发下游信号传递的级联反应。

这样的结合通常会引起细胞膜上的一系列变化，如蛋白质激酶的磷酸化和膜上离子通道的打开等。

这些变化进而会引发一系列的细胞底物的激活或抑制，从而影响细胞内的生物学过程。

此外，生物膜系统还能够进行能量转换，对外界能量进行捕获和转化。

光合作用是生物膜系统中的一种重要能量转换过程。

在叶绿体膜中，叶绿素分子能够吸收光能，并将其转化为化学能。

这一化学能随后被用于ATP的合成等生物学过程。

细胞色素系统是另一种能量转换机制，它将电子从一个分子传递到另一个分子，并利用这一过程来合成ATP和维持细胞代谢。

总而言之，生物膜系统是一种由生物膜所组成的复杂系统，其中膜起到了关键的功能和调节作用。

生物膜不仅参与物质的跨膜运输，还承担着细胞信号传递和能量转换的重要功能。

通过对生物膜系统的研究，人们能够更好地理解细胞内外的生物学过程，同时也为疾病治疗和药物研发提供了重要的参考。

【知识体系】1定义:细胞内的核膜，细胞膜讷质网、高尔基体、线粒体等由膜围成的细胞器在结构上，功能1:是密切联系的.它十|所形成的结构体系叫做细胞的生物腆系统，工各种膜在结构、功能k 的铢系功能；特定功能蛋白质+成熟蛋白质一较成熟蛋白质〃蛋白质分泌十加.㈠加工+翻译+转构：细胞膜-高尔基体膜+内质网膜一核糖体「①细胞.膜不仅使细胞具有•个用对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中也起着决定性作用,生物膜②细胞的许多重要化学反应在生物膜内或膜浅面进行，细胞内的广阔’的必能的膜面积为酶提供了大量的附着优点，有利于化学反应的顺利进行③各种生物膜把细胞分隔成一个个小区室.使得细胞内能够同时进行I 多种化学反应,，不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行，理论上:有助于阐明细胞的生命活动规律■■在农业、工业和医学实践中也有重要用途 工业上人工模拟生物膜，试图过滤海水，处理污水农业上提供了寻找培育抗早、抗寒、耐盐新品种的途径 ■■医学上尝试制作透析型人工肾【教材全解】 一、重难点诠释细胞是生物体结构和功能的基本单位。

人类的许多问题需要借助细胞生物学的知识加以解决。

如癌细胞的杀伤、处理污水的过滤膜装置等等。

因此在初步掌握细胞的基础知识以后，我们来进一步学习细胞与细胞工程。

根据下图4—1—1动物、植物细胞的亚显微结构模式图，分别归纳出由单层膜结构、双层膜构成的细胞结构：细胞的生物膜系统生物膜系统4.研究生物膜的意义'但是细胞核中的染色体。

细胞质中的核糖体、中心体则不具备膜结构。

（一）各种生物膜在结构上的联系：（二）各种生物膜在功能上的联系核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所；高尔基体与细胞分泌物的形成有关，在植物细胞分裂时，还与细胞壁的形成有关；内质网膜上附着许多种酶，为细胞内多种化学反应的进行提供场地，还与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。

细胞的生物膜系统1．细胞器之间的协调配合以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例：2．细胞的生物膜系统（1）组成：细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。

（2）功能考向一细胞器之间的协作1．组成生物体的蛋白质大多数是在细胞质中的核糖体上合成的，各种蛋白质合成之后要分别运送到细胞中的不同部位，以保证细胞生命活动的正常进行。

如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①、②、③表示细胞器，a、 b、c表示某些过程。

下列说法中错误的是（）A．胃蛋白酶、与有氧呼吸有关的酶都属于分泌蛋白B．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程C．①、②、③分别是内质网、高尔基体和线粒体D．该过程可以说明生物膜在结构和功能上的密切联系▼【参考答案】A【试题解析】据图分析，核糖体是蛋白质合成的场所，合成出的多肽经过①内质网进行加工，之后运输到②高尔基体进一步加工，然后再以小泡形式运输到细胞膜，最后分泌到细胞膜外，整个过程需要③线粒体提供能量。

与有氧呼吸有关的酶存在于细胞内，属于胞内蛋白，不属于分泌蛋白，A 错误；a表示氨基酸脱水缩合形成多肽，b表示内质网对肽链进行加工，形成较成熟的蛋白质，c表示高尔基体对蛋白质进一步加工及运输，B正确；由图可知，①、②、③分别是内质网、高尔基体和线粒体，C正确；分泌蛋白合成过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系，D正确。

【解题技巧】“三看法”判断蛋白质的形成细胞器分工合作的典型是分泌蛋白的合成和分泌，解题时，可从三个方面进行分析：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：内质网膜的面积缩小，高尔基体膜的面积基本不变，细胞膜的面积增大。

三看与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(加工和包装)和线粒体(提供能量)。

2．溶酶体的形成过程和功能如图所示，序号①～⑥代表相关的细胞器和结构。

⾼中⽣物：细胞的⽣物膜系统1、各种⽣物膜在结构上的联系如：内质⽹膜与外层核膜、细胞膜、线粒体外膜相连。

2、不同⽣物膜之间的相互转化如：内质⽹膜、细胞膜和⾼尔基体膜之间的相互转化，内质⽹膜通过“出芽”的形式，形成⾼尔基体膜的⼀部分。

3、各种⽣物膜在功能上的相互联系如：在胰岛素的合成与分泌过程中是按照：内质⽹上的核糖体合成内质⽹运输和加⼯⾼尔基体加⼯并形成⼩泡细胞膜⽅向进⾏的。

例1、细胞的⽣物膜系统指的是（）A. 由细胞膜、核膜以及由膜围成的细胞器形成的统⼀膜系统B. 由内质⽹、⾼尔基体和核膜形成的具有特定功能的结构C. 全部的细胞膜D. 细胞膜和核膜解析：本题主要考查细胞的⽣物膜系统的概念。

在细胞中，细胞膜、核膜以及内质⽹、⾼尔基体、线粒体等由膜围绕⽽成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统⼀整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的⽣物膜系统。

答案：A例2、⽣物膜系统在细胞⽣命活动中的作⽤主要体现在（）A. 在细胞内外的物质运输等过程中起决定性作⽤B. 使核内遗传信息的传递不受细胞质的影响C. ⼴阔的膜⾯积为酶提供⼤量的附着位点D. 使细胞的结构与功能区域化解析：本题考查的知识点是⽣物膜系统的主要⽣理作⽤。

⽣物膜系统的主要⽣理作⽤有：使细胞具有相对稳定的内环境，控制细胞与环境之间进⾏物质运输、能量交换和信息传递等，细胞内许多重要的化学反应都在⽣物膜上进⾏，⼴阔的膜⾯积为酶提供了⼤量的附着位点，⽣物膜把细胞内分隔成⼀个个⼩的区室，使细胞内能同时进⾏多种化学反应，⽽⼜不相互⼲扰，使细胞的结构和功能区域化。

核内遗传信息表达是通过转录（mRNA）和翻译（核糖体）实现的，细胞核怀细胞质间存在着联系，是相互影响的。

答案：ACD例3、⽤含有标记氨基酸的培养基培养动物细胞，该细胞能合成并分泌⼀种含的蛋⽩质。

（1）请写出在细胞各结构间移动的先后顺序（⽤“”表⽰先后顺序）。

（2）写出上述蛋⽩质合成和分泌过程中相关细胞器的功能。

第一节 细胞的生物膜系统教学目的1． 细胞的生物膜系统是一个在结构和功能上都紧密联系的统一整体（C ：理解）。

2． 生物膜系统的概念（C ：理解）。

3． 研究生物膜的重要意义（A ：知道）。

重点和难点 1． 教学重点（1） 各种生物膜在结构和功能上的联系。

（2） 生物膜系统的概念。

2． 教学难点各种生物膜在功能上的联系。

教学过程【板书】各种生物膜在结构上的联系细胞的生 各种生物膜在功能上的联系物膜系统 生物膜系统的概念研究生物膜的重要意义【注解】一、各种膜在结构、功能上的联系（一）生物膜：细胞膜、核膜、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器都由膜构成，这些膜的化学成分相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。

（化学成分注意各种膜中蛋白质与脂类的含量）（二）联系1． 结构联系（1）直接：内质网与核膜、细胞膜相连，与线粒体膜也存在一定联系（代谢旺盛时，内质网与线粒体相连）。

（2）间接：相关生物膜间通过小泡相互转化内质网−−→−小泡高尔基体−−→−小泡细胞膜（反向也成立） 3．功能联系功能：蛋白质→较成熟的蛋白质→成熟蛋白质→特定功能的蛋白质翻译↑加工↑加工↑分泌↑结构：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜（注意：内质网内的加工包括折叠、组装和加上一些糖基团等）【例析】．不同膜结构的膜之间互相转化，以“出芽”的方式进行的是（B）A．核膜与内质网膜 B．细胞膜与高尔基体膜C．内质网膜和细胞膜 D．线粒体膜与细胞膜二、生物膜系统（一）概念：细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。

（二）功能1．细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中也起决定性作用2．细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行3．各种生物膜把细胞分隔成一个个小区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，不会相互干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行【例析】．生物膜有物质运输、能量交换和信息传递等几种主要功能，上述功能与生物膜的哪种物质有关（A）A．蛋白质 B．糖类 C．脂类 D．磷脂三、研究生物膜的意义（一）理论上：有助于阐明细胞的生命活动规律（二）实践中：1．农业：研究农作物的抗寒、抗旱、耐盐的机理，寻找改善农作物品质的新途径。