1.3.2 细胞器之间的分工合作

• 1、细胞质包括细胞质基质(呈溶胶状)和细胞器(如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等)。

• 2、分离细胞器的方法：差速离心法

  • (1)原理：采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
  • (2)过程：将细胞膜破坏→形成包含各种细胞器的匀浆→逐步提高离心速率，分离不同大小的细胞器。

• 3、细胞壁主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用。

一、细胞器之间的分工

• 1、双层膜结构的细胞器

  • (1)线粒体

    • 分布：几乎所有真核细胞(动植物、真菌) (哺乳动物成熟红细胞、原核细胞无线粒体)。
    • 形态：短棒状、哑铃形等(光学显微镜能观察到)。
    • 结构：外膜、内膜(含大量有氧呼吸酶)、嵴(内膜向内折叠，增大膜面积)和基质(含少量 DNA和RNA，含大量有氧呼吸酶)。
    • 功能：有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。

  • (2)叶绿体

    • 分布：绿色植物进行光合作用的细胞才含有叶绿体，主要是叶肉细胞（根尖不含叶绿体）。
    • 形态：球形或椭球形(光学显微镜下能观察到，呈绿色)。
    • 结构：外膜、内膜、基粒(由类囊体堆叠形成，增大膜面积，含与光合过程「光反应」有关的色素和酶)和基质(含少量 DNA和RNA，与光合过程「暗反应」有关的酶)。
    • 功能：叶绿体是光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”（把无机物合成有机物）和“能最转换站”（把光能转化为化学能）。

• 2、单层膜结构的细胞器

  • (1)内质网

    • 结构：由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个连续的内腔相通的膜性管道系统
    • 功能：粗面内质网(其上附着有核糖体)是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，光面内质网(其上无核糖体)是脂质合成的重要场所。

  • (2)高尔基体

    • 结构：由单层膜围成的扁平囊和小泡组成。
    • 功能：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”，在动物细胞与分泌物形成有关，在植物细胞中与细胞壁形成有关（合成果胶和半纤维素）。

  • (3)溶酶体

    • 分布：主要分布在动物细胞中。
    • 功能：是细胞的“消化车间”，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。

  • (4)液泡

    • 分布：成熟的植物细胞(根尖分生区细胞无液泡)。
    • 结构：单层膜，内有细胞液，含糖类、无机盐、 色素和蛋白质等。
    • 功能：可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。

• 3、无膜结构的细胞器

  • (1)核糖体

    • 结构：无膜，主要成分是蛋白质与rRNA。在真核细胞中，有的附着于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中。
    • 功能：是“生产蛋白质的机器”。

  • (2)中心体

    • 分布：动物与低等植物细胞。
    • 形态：由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成。
    • 功能：与细胞的有丝分裂有关。

• 4、细胞骨架

  • 成分：细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构。
  • 功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。

二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

• 1、实验原理

  • (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
  • (2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。

• 2、方法步骤

  • (1)制作藓类叶片的临时装片并观察叶绿体的形态和分布

    • 制作临时装片：往载玻片中央滴一滴清水→用镊子取一片藓类的小叶（或者取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮）放入水滴中→盖上盖玻片。
    • 观察：先用低倍镜找到叶绿体，再换用高倍镜观察叶绿体的形态和分布。

  • (2)制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动

    • 培养：在光照、室温条件下培养黑藻。
    • 制作临时装片：往载玻片中央滴一滴清水→用镊子取一片幼嫩的小叶放入水滴中→盖上盖玻片。
    • 观察：先用低倍镜找到黑藻叶肉细胞，然后换用高倍镜观察叶绿体随着细胞质流动的情况(方向)。

• 3、观察结果

  • (1)叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形。
  • (2)细胞中的叶绿体随细胞质定向流动。

三、细胞器之间的协调配合(分泌蛋白的合成和运输)

• 1、分泌蛋白的概念：有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的，这类蛋白质叫做分泌蛋白。
• 2、分泌蛋白的种类：消化酶、抗体和一部分激素（蛋白质类激素）等。
• 3、研究分泌蛋白合成和运输过程的方法：同位素标记法。

提示

同位素标记可以用来示踪物质的运行和变化规律。生物中常用的同位素有的具有放射性，如¹⁴C、³H、³⁵P、³²S，有的不具有放射性（稳定同位素），如¹⁵N、¹⁸O。

• 4.分泌蛋白合成、加工和运输过程（提炼：内质网、高尔基体的功能）

  • (1)在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程。
  • (2)肽链边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网。
  • (3)囊泡到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。
  • (4)囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
  • (5)在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。

四、细胞的生物膜系统

• 1、概念：真核细胞内由细胞膜、细胞器膜和核膜共同构成的膜系统。

• 2、生物膜之间的联系

  • (1)成分上：主要由脂质和蛋白质构成。
  • (2)结构上：内质网膜与核膜和细胞膜直接相连；内质网膜和高尔基体膜、高尔基体膜和细胞膜通过囊泡间接相连。
  • (3)功能上：在分泌蛋白的合成和运输中，各细胞器之间协调配合。

• 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，同时在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。
  • (2)生物膜为酶提供了大量的附着位点，保证了化学反应顺利进行。
  • (3)细胞内的生物膜将细胞器分隔开，使细胞内同时进行许多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。