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中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 第二节 蛋白质的合成与运输 理解蛋白质的合成、加工、分选和运输过程。(重点) 蛋 白 质 的 合 成 1.合成场所——核糖体 存在于真核细胞和原核细胞中,另外,叶绿体和线粒体中也存 分布 在 组成 由核糖核酸和蛋白质组成 由大亚基和小亚基组成。不进行蛋白质合成时,大、小亚基是 结构 单独存在的;在蛋白质合成过程中,大、小亚基结合在一起, 共同完成蛋白质的合成 2.分泌蛋白的形成 观察分泌蛋白的形成过程,完成下面的问题: (1)图中⑥表示分泌蛋白。 (2)写出分泌蛋白依次经过的细胞器:内质网上的核糖体、内质网和高尔基 体。 (3)你认为除上述细胞器外,还需要线粒体(细胞器)参与,其作用是为分泌 蛋白的合成、加工和运输供能。 (4)写出图中②③的作用:②对新生肽链进行加工,形成有一定空间结构的 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 蛋白质,③对蛋白质做进一步加工。 (5)追踪分泌蛋白的行踪,所用的科学方法是同位素示踪法,标记的元素是 3H。 [合作探讨] 探讨1:分泌蛋白的形成过程中,经过了哪些膜结构? 提示:内质网、高尔基体、细胞膜。 探讨2:为什么分泌蛋白合成旺盛的细胞中附着有核糖体的内质网比较发达? 提示:分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成,需要在附着有核糖体的 内质网上进行加工和运输。 探讨3:分泌蛋白从合成到分泌至细胞外共穿过多少层生物膜? 提示:分泌蛋白在细胞内的运输过程中,小泡的形成和融合时分泌蛋白没 有穿过膜结构,所以共穿过 0 层膜。 探讨4: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: [思维升华] 1.分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌过程 2.过程分析 (1)相关的细胞器及结构: 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 参与的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。 经过的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体。 经过的膜结构:内质网膜、高尔基体膜、细胞膜。 (2)上述过程中各种细胞器的功能是各不相同的,但某一项生命活动的完成, 并不是只靠一种细胞器,而是依靠各种细胞器之间的密切合作、协调配合才能 完成。 1.将 3H 标记的谷氨酸注入某动物胰腺的腺泡细胞后,细胞中合成物质 X 并将其分泌到细胞外的过程如下图所示,其中的①、②及物质 X 分别是( ) 【导学号:60150078】 核糖体―→①―→② 物质X 细胞质 物质X 细胞外 ――→ ――→ A.内质网、高尔基体、胰岛素 B.内质网、线粒体、胰高血糖素 C.高尔基体、中心体、胰蛋白酶 D.内质网、高尔基体、呼吸酶 【解析】 分泌蛋白的合成、运输过程依次经历核糖体、内质网、高尔基 体三种细胞器,胰腺的腺泡细胞生成的胰岛素、胰高血糖素都属于分泌蛋白。 【答案】 A 2.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( ) 细胞结构 附有核糖体的内质网 高尔基体 靠近细胞膜的小泡 时间(min) 3 17 117 A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网上合成 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.靠近细胞膜的小泡可由核糖体形成 【解析】 根据放射性物质出现的时间顺序可以推断分泌蛋白的多肽最早 在核糖体上合成,然后经过内质网和高尔基体的加工。高尔基体膜并不直接和 内质网膜、细胞膜相连,而是通过小泡间接相连。核糖体本身不具有膜结构, 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 不能形成小泡。 【答案】 C 蛋白质的分选和运输 决定因素:氨基酸序列中的分选信号 1.蛋白质的分选{影响因素:核糖体在细胞中的存在部位) 2.蛋白质的运输 (1)概念:指通过连续的内膜系统运送蛋白质到达其最终目的地的过程。 (2)运输途径: ①分泌蛋白的运输: 内质网上的核糖体:氨基酸经缩合形成肽链 ↓ 内质网腔:初步加工,形成有一定空间结构的蛋白质 ↓小泡 高尔基体:进一步加工、分选 ↓小泡 细胞膜:将蛋白质分泌到细胞外 ②胞内蛋白(部分)的运输: 加工、分选 ――→ 游离的核糖体(合成) 不同的细胞器,如线粒体蛋白和叶绿体蛋白。 [合作探讨] 下面为蛋白质分选、运输示意图,请据图分析回答: 探讨1:分析下列蛋白质中属于分泌蛋白的有哪些。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 ①血红蛋白 ②抗体 ③消化酶 ④构成细胞膜的蛋白质 提示:上述蛋白质中属于分泌蛋白的有②和③。分泌蛋白是在细胞内合成 后,分泌到细胞外起作用的。①血红蛋白是在细胞内发挥作用的。④构成细胞 膜的蛋白质位于细胞膜上,与分泌蛋白不符。 探讨2:将分泌蛋白从内质网运到高尔基体的结构是什么?它跟分泌蛋白从 高尔基体运到细胞膜的结构在来源上相同吗? 提示:小泡。它们的来源不同。将分泌蛋白从内质网运到高尔基体的小泡 是由内质网“出芽”形成的,将分泌蛋白由高尔基体运到细胞膜的小泡是由高 尔基体形成的。 [思维升华] 1.研究分泌蛋白形成过程的方法是同位素示踪法。若用甲图表示放射性物 质在不同时间内不同细胞器上的放射强度,则 a、b、c 分别代表的是核糖体、 内质网、高尔基体。 甲 2.分泌蛋白在分泌过程中各种膜面积变化 【解读】 图甲和图乙分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工、 运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对 增大。 3.“三看”分泌蛋白的形成 细胞器分工合作的典例是分泌蛋白的形成,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→小泡→高尔基体→小 泡→细胞膜(→胞外)。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 二看膜面积变化的结果:内质网膜面积缩小,细胞膜膜面积增大,高尔基 体膜面积先增后减,最终保持基本不变。 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(包装)和线粒体(提供能量)。 1.关于蛋白质的分选和运输,下列说法不正确的是( ) A.蛋白质合成后,一般在其氨基酸序列中含有分选信号 B.游离的核糖体合成的蛋白质中无分选信号 C.核糖体在细胞中的存在部位不同,也影响蛋白质的去向 D.蛋白质只有被准确地运输到相应的部位才能执行特定的功能 【解析】 无论是在内质网的核糖体上还是游离的核糖体上合成的蛋白质, 一般其氨基酸序列中均含分选信号,决定着蛋白质的去向和最终定位,而核糖 体在细胞中的存在部位不同,也影响蛋白质的去向。 【答案】 B 2.为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成,研究人员在其培养基中添加 3H 标 记的亮氨酸后,测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变 化曲线如下图中甲,有关的生物膜面积变化如图乙,其相关结构关系如图丙, 则下列有关说法不正确的是( ) 【导学号:60150079】 A.图丙中首先可观察到 3H 标记的细胞器是③ B.能在图丙中④上观察到 3H 标记表明可能有分泌蛋白合成 C.图甲中 c 曲线所指的细胞结构是高尔基体 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 D.图乙中 d 曲线表示的细胞结构是内质网 【解析】 分泌蛋白的形成过程:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 →膜外。图甲中曲线 a、b、c 代表的依次为核糖体、内质网和高尔基体。在分 泌蛋白的合成与分泌过程中,内质网的膜面积减少,细胞膜的膜面积增多,高 尔基体的膜面积前后基本不变(先增加后减少),因此曲线 d、e、f 代表的分别是 内质网、细胞膜和高尔基体。首先出现放射性的细胞器应是蛋白质的合成场所 ②核糖体。 【答案】 A 真 核 细 胞 的 内 膜 系 统 1.组成:核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、微体以及一些小泡等。 2.特点:(1)各种生物膜的组成成分和结构很相似。 (2)各种内膜之间可以通过出芽和融合的方式进行交流,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.线粒体、叶绿体虽然具有膜结构,但不参加细胞内膜结构的交流,因此 不包括在内膜系统中。 [合作探讨] 如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程,①②③表示细胞器,a、b、 c 表示某些过程。据图探讨相关问题: 探讨 1:①②③分别是什么细胞器? 提示:①②③分别是内质网、高尔基体和线粒体。 探讨2:a、b、c 分别表示什么过程? 提示:a 表示缩合过程,b、c 表示蛋白质的加工及运输过程 探讨3:原核细胞具有内膜系统吗? 提示:原核细胞除细胞膜外无其他膜结构,因此没有内膜系统。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 [思维升华] 生物膜的种类、结构和功能联系 细胞膜:单层膜,细胞的外界膜 核膜:双层膜,具核孔,细胞核的外界膜 双层膜结构:叶绿体、线粒体 生物膜{细胞器膜 单层膜结构:内质网、高尔基 ) (1)的种类 { 体、液泡等 ) (2)结构联系(具有一定的连续性) (3)功能联系(分工、合作):分泌蛋白的合成、运输、加工与分泌过程 1.下列有关生物膜的叙述中,不正确的是( ) 【导学号:60150080】 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.生物膜之间都可以通过小泡进行转化 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】 生物膜的主要成分和基本结构相似,可以通过小泡转化,故 A、B 正确。叶绿体、线粒体的膜结构不能通过小泡与其他膜转化,故 C 错误。 各种生物膜都具有一定功能,又相互联系,故 D 正确。 【答案】 C 2.生物膜与细胞代谢和细胞通讯密切相关。下列有关说法错误的是( ) A.细胞膜的成分有磷脂、蛋白质、糖蛋白和糖脂等 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 B.细胞之间的信息交流均依赖于细胞膜上的特异性受体 C.溶酶体和高尔基体在行使功能时可能伴随膜组分的更新 D.内质网的膜上附着有多种酶,性腺细胞内质网丰富 【解析】 组成细胞膜的成分有磷脂、蛋白质、糖蛋白、糖脂和胆固醇等 物质。细胞之间的信息交流方式多种多样:有的细胞分泌化学物质,通过化学 物质与靶细胞膜表面受体结合传递信息;有的两个相邻细胞的细胞膜直接接触 传递信息;也有的两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道进入另一 个细胞,从而实现信息传递。溶酶体和高尔基体在行使功能时伴随着膜的融合, 所以存在膜组分的更新。内质网是脂质合成的车间,性腺细胞主要合成和分泌 性激素(固醇类激素),故性腺细胞内质网丰富。 【答案】 B 1.下列物质不属于分泌蛋白的是( ) 【导学号:60150081】 A.唾液淀粉酶 B.胰岛素 C.抗体 D.血红蛋白 【解析】 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。 【答案】 D 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,这些蛋白被统称为分泌蛋白。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】 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。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 【答案】 B 3.连接沟通细胞膜、高尔基体膜、核膜,使三者相互联系构成有机整体的 结构是( ) 【导学号:60150082】 A.中心体 B.线粒体 C.内质网 D.高尔基体 【解析】 内质网向内与核膜相连,向外与细胞膜相连,内质网膜与高尔 基体膜之间通过囊泡相互转化。 【答案】 C 4.下列有关生物膜结构和功能的描述,不正确的是( ) A.细胞膜与内质网膜直接相连 B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达 C.分泌蛋白的修饰和加工由内质网和高尔基体共同完成 D.生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新 【解析】 内质网是脂质合成的场所,所以合成固醇类激素的分泌细胞内 质网应该比较发达。分泌蛋白的修饰和加工是由内质网和高尔基体共同完成。 生物膜之间可通过具膜小泡的转移进行相互转化。 【答案】 B 5.如图表示用含 3H 标记的氨基酸培养液培养某细胞过程中蛋白质的合成和 分泌示意图,则该细胞中出现 3H 的部位依次为( ) 【导学号:60150083】 A.②→③→④→⑤ B.①→②→③→④ C.①→②→④→⑤ D.①→③→④→⑤ 【解析】 由图示信息可知,①是核膜,②是核糖体,③是内质网, ④是高尔基体,⑤是细胞膜。分泌蛋白是在内质网上的核糖体内形成的,在内 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 质网中初步加工和运输,在高尔基体内进一步加工、分类、包装,形成囊泡运 输到细胞膜,再分泌到细胞外。 【答案】 A 课堂小结: 网络构建 核心回扣 1.抗体、消化酶和蛋白质类激素都 是分泌蛋白。 2.与分泌蛋白合成、加工、分选和 运输有关的细胞器是核糖体、内质 网、高尔基体和线粒体。 3.按分选结果分类,蛋白质可分为 膜蛋白、分泌蛋白和细胞内蛋白。 4.细胞的内膜系统包括核膜、内质 网、高尔基体、溶酶体、微体以及 一些小泡等在功能上连续统一的细 胞内膜结构;不包括线粒体和叶绿 体。