内容正文:
细胞的基本结构
第3章
第2课时 细胞器之间的协调配合
[目标导学] 1.通过分泌蛋白的合成及分泌实例,明确细胞器之间的协调配合。2.简述生物膜系统的组成和功能。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
学习任务二 细胞的生物膜系统
学习任务一 细胞器之间的协调配合
课时作业 巩固提升
备选题库 教师独具
细胞器之间的协调配合
学习任务一
1.分泌蛋白
梳理 归纳教材知识
细胞外
抗体
2.分泌蛋白合成和分泌的过程
(1)研究方法:______________。
①定义:用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。
②作用:用于示踪物质的运行和变化规律。
③具有放射性的同位素:___________________等。
不具有放射性的同位素:_____________等。
同位素标记法
14C、32P、3H、35S
15N、18O
(2)分泌蛋白的形成过程
核糖体
囊泡
高尔基体
修饰加工
融合
[正误辨析]
(1)大肠杆菌的分泌蛋白,需要经过内质网加工。( )
(2)核糖体、内质网和高尔基体是分泌蛋白的合成场所。( )
(3)在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中,内质网起着重要的交通枢纽作用。( )
×
×
×
1.如图是用3H标记的亮氨酸检测豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白合成过程图解,请分析回答下列问题。
(1)下列蛋白质属于分泌蛋白的有哪些?
①血红素 ②胰蛋白酶
③与有氧呼吸有关的酶 ④抗体
⑤性激素 ⑥胰岛素
提示:②④⑥
探究 要点合作突破
(2)用3H标记亮氨酸有何作用?
提示:通过检测3H的放射性追踪蛋白质的合成、加工和运输过程。
(3)经连续取样后,测定标记的氨基酸出现在各细胞器中的情况,结果如图所示。则曲线a、b、c依次代表哪种细胞器?
提示:曲线a、b、c依次代表核糖体、内质网、高尔基体。
(4)与分泌蛋白形成相关的细胞器、细胞结构和膜结构:
①细胞器:_____________________________________。
②细胞结构:______________________________________________。
③膜结构:_____________________________________。
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜
内质网膜、高尔基体膜、细胞膜
2.科学家通过注射3H标记的亮氨酸来研究分泌蛋白的合成和分泌时,从氨基酸的组成元素分析,能否利用14C、18O、15N等元素?
提示:生物学研究中常用的同位素有的具有放射性,如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性,是稳定同位素,如15N、18O等。本实验是通过检测放射性情况来示踪物质运行经过的细胞结构的,因此没有放射性的同位素18O、15N不可用,14C可用。
[归纳总结]
1.分泌蛋白和胞内蛋白(细胞内蛋白)的比较
项目 分泌蛋白 胞内蛋白
不同点 作用部位 分泌到细胞外起作用 在细胞内起作用
合成
部位 在游离的核糖体上合成多肽链后,这段肽链与核糖体一起转移至粗面内质网继续合成 在游离的核糖体上合成
项目 分泌蛋白 胞内蛋白
不同点 举例 消化酶、抗体和一部分激素(如生长激素、胰岛素)等 与光合作用、呼吸作用有关的酶
相同点 基本单位都是氨基酸,都是在核糖体上合成多肽链,都起始于细胞质中游离的核糖体
2.图解分泌蛋白的合成与运输过程
3.分泌蛋白的合成与运输的模型解读
(1)图甲表示用放射性元素标记某种氨基酸,追踪不同时间放射性元素在细胞器中的分布情况,依据放射性元素出现的先后顺序判断,a为核糖体,b为内质网,c为高尔基体。
(2)图乙表示一定时间内细胞结构的膜面积随时间变化,d的膜面积减少,e的膜面积增加,f的膜面积先增加后减少,可判断d为内质网,e为细胞膜,f为高尔基体。
(3)图丙表示前后两个时间点,细胞结构膜面积变化对比。前后比较发现,g的膜面积减少、h的膜面积基本不变,i的膜面积增加,可判断g为内质网,h为高尔基体,i为细胞膜。
1.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( )
A.②→③→④→⑤
B.①→②→③→④
C.①→②→④→⑤
D.①→③→④→⑤
强化 题点对应训练
A
题图中①为核膜、②为核糖体、③为内质网、④为高尔基体、⑤为细胞膜。分泌蛋白经过的结构依次为②(核糖体)→③(内质网)→④(高尔基体)→⑤(细胞膜),故选A。
2.如图中a、b、c、d为细胞器,3H-亮氨酸参与图示过程合成3H-X。下列叙述错误的是( )
A.分离细胞中的细胞器常用
差速离心法
B.图示过程开始时与结束时
相比,膜面积会发生变化的细胞器是a、b、d
C.图中含有DNA的结构是c
D.蓝细菌细胞中也具有的细胞器是a
B
题图为分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程,图中a是核糖体,b是内质网,c是线粒体,d是高尔基体,该过程结束后,b的膜面积减少,d的膜面积基本不变,a没有膜结构,图中含有DNA的结构是线粒体;蓝细菌是原核生物,细胞内具有核糖体。
[归纳拓展]
科学家用3H标记的亮氨酸供给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质的实验步骤
(1)选择同位素3H标记的亮氨酸。
(2)将实验细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时间培养(3 min)。
(3)随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养。
(4)不同的时间、多次取样,制备组织切片,利用同位素标记法,追踪被标记亮氨酸的转移路径。
细胞的生物膜系统
学习任务二
1.组成:________和细胞膜、________等结构。
2.特点
(1)各种生物膜的____________和结构很相似。
(2)在结构和功能上紧密联系,进一步体现了_________________
___________________。
梳理 归纳教材知识
细胞器膜
核膜
组成成分
细胞内各种结构
之间的协调与配合
3.功能
信息传递
高效
有序
[正误辨析]
(1)豚鼠胰腺腺泡细胞内的内质网膜、囊泡、高尔基体膜均属于生物膜系统。( )
(2)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和细胞器膜组成。( )
(3)内质网膜与核膜之间可以以囊泡的形式相互转化。( )
(4)细胞膜在细胞与外界环境之间进行物质运输、信息传递的过程中起重要的作用。( )
√
×
×
√
1.比较几种生物膜的化学成分,从表中数据可以看出,各种生物膜的化学组成和含量各有什么关系?
探究 要点合作突破
生物膜 蛋白质/% 脂质/% 糖类/%
人红细胞膜 49 43 8
大鼠肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 含量很少
线粒体外膜 52 48 含量很少
线粒体内膜 76 24 含量很少
提示:化学组成基本相同,含量各不相同。
2.如图为细胞生物膜概念图,据图分析回答下列问题。
(1)a、b、c是构成生物膜系统的三大类膜,它们分别是什么?
提示:a是核膜,b是细胞器膜,c是细胞膜。
(2)用放射性同位素标记的氨基酸培养细胞,发现放射性依次出现在f→g→h→g→c,则f、g、h分别是哪种膜结构?
提示:f是内质网膜,g是囊泡膜,h是高尔基体膜。
(3)生物膜系统在结构和功能上分别有什么联系?
提示:在结构上可以相互转化,在功能上协调配合,共同完成细胞内的生命活动。
(4)分泌蛋白形成及分泌过程中形成的囊泡的膜是生物膜吗?视网膜、肠黏膜是生物膜吗?
提示:囊泡的膜是生物膜。视网膜、肠黏膜不是生物膜。
[归纳总结]
构建细胞的生物膜系统概念模型
1.下列有关生物膜系统的叙述,错误的是( )
A.原核细胞不具有生物膜系统
B.生物膜系统由具膜的细胞器构成
C.生物膜系统在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化、信息传递过程中起决定性作用
D.生物膜上可进行多种生物化学反应
强化 题点对应训练
B
生物膜系统是由细胞膜、细胞器膜、核膜等共同构成的,原核生物没有核膜和各种细胞器膜,不具有生物膜系统,A正确,B错误。
2.(多选)如图表示真核细胞内分泌
蛋白的合成、加工和分泌过程。下
列相关叙述错误的是( )
A.囊泡1和囊泡2包裹的蛋白质的
空间结构不同
B.若无其他细胞器的参与,图示过程也可以正常进行
C.完成图示过程,细胞器2的膜面积减小
D.囊泡1和囊泡2不属于真核细胞的生物膜系统
BD
囊泡1来自内质网,完成蛋白质的粗加
工,囊泡2来自高尔基体,对蛋白质进
一步加工,两者包裹的蛋白质空间结
构不同,A正确;线粒体是细胞内的
“动力车间”,因此图示过程的正常进行一般还需要线粒体提供能量,B错误;该过程中细胞器2(内质网)的膜鼓出形成囊泡转移到了高尔基体上,因此其膜面积减小,C正确;囊泡1和囊泡2都是细胞器出芽形成的,都属于真核细胞的生物膜系统,D错误。
[易错提醒]
正确认识生物膜系统的范围
(1)生物膜系统主要针对真核细胞而言,是细胞内生物膜的统称,属于细胞水平的范畴,而生物体内的有些膜,如视网膜、肠黏膜等,不属于生物膜。
(2)原核细胞的细胞膜也属于生物膜,但其没有核膜及细胞器膜,故原核细胞没有像真核细胞那样复杂的生物膜系统。
课堂小结
备选题库 教师独具
1.下列有关分泌蛋白的叙述,错误的是( )
A.抗体、唾液淀粉酶以及呼吸酶都属于分泌蛋白
B.在分泌蛋白的合成、加工、运输以及分泌过程中,高尔基体的膜面积处在动态变化之中
C.分泌蛋白的合成起始于游离的核糖体
D.分泌蛋白的合成和分泌与线粒体有关
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A
呼吸酶不属于分泌蛋白,属于胞内蛋白,A错误。
2.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。下列说法错误的是( )
A.胃蛋白酶、血红蛋白都属于分泌蛋白
B.①②③分别是内质网、高尔基体和线粒体
C.a可以表示脱水缩合过程,b、c表示蛋白质的加工及运输过程
D.该过程可以说明细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系
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A
胃蛋白酶属于分泌蛋白,血红蛋白是红细胞内的蛋白质,A错误;在游离的核糖体上合成了一段肽链后,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,并且边合成边转移到内质网腔内,再经过加工、折叠,然后运输到高尔基体进一步加工,再以囊泡的形式运输到细胞膜,最后分泌到细胞外,整个过程需要线粒体提供能量,题图中①表示内质网,②表示高尔基体,③表示线粒体,a可以表示脱水缩合过程,b、c表示蛋白质的加工和运输过程,B、C正确;分泌蛋白的合成、加工、运输过程可以说明细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系,D正确。
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3.高尔基体可分为顺面区和反面区,顺面区接受由内质网合成的物质并将其转入中间膜囊进行进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。下列有关叙述错误的是( )
A.高尔基体是由单层生物膜构成的囊泡状细胞器
B.高尔基体顺面区含有的酶与反面区含有的酶有差异
C.在核糖体上合成的物质都要经过高尔基体的加工和运输
D.在高尔基体反面区形成的囊泡可运往细胞膜
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C
核糖体是合成蛋白质的场所,若合成某些胞内蛋白,则不需要经过高尔基体的加工和运输,C错误。
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4.(多选)下列关于真核细胞内生物膜系统的叙述,不正确的是( )
A.活的动物细胞会被台盼蓝染成蓝色,体现了细胞膜的选择透过性
B.细胞间的信息交流都依赖于细胞膜上的糖蛋白
C.抗体的分泌过程需要生物膜系统的参与
D.内质网的囊泡可以和高尔基体膜融合,说明两种细胞器的膜成分完全相同
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ABD
活的动物细胞的细胞膜具有控制物质进出的功能,台盼蓝不能通过细胞膜,因而活细胞不会被台盼蓝染成蓝色,A错误;高等植物细胞间可以通过胞间连丝进行细胞间的信息交流,不依赖于细胞膜上的糖蛋白,B错误;内质网的囊泡虽然可以与高尔基体膜融合,但这两种细胞器膜的成分并非完全相同,D错误。
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课时作业 巩固提升
[基础巩固练]
1.下列有关分泌蛋白的叙述,错误的是( )
A.分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B.线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C.分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D.分泌蛋白从细胞内排出时,囊泡的膜可与细胞膜融合
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C
分泌蛋白在核糖体上合成,然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞,在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量。
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2.下列关于分泌蛋白的合成和运输,说法错误的是( )
A.首先在核糖体上合成一段肽链
B.在游离的核糖体上合成的肽链会和核糖体一起转移到内质网上继续其合成过程
C.内质网和高尔基体对肽链都有加工修饰的作用
D.整个分泌过程中,只有囊泡的转运需要线粒体供能
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D
分泌蛋白最初是在核糖体中由氨基酸形成多肽,A正确;在游离的核糖体上合成的肽链会和核糖体一起转移到内质网上继续其合成过程,B正确;分泌蛋白最初是在核糖体中形成多肽,然后进入内质网进行加工,形成具有一定空间结构的蛋白质,再运输到达高尔基体,对蛋白质进一步修饰加工,C正确;氨基酸在核糖体上形成肽链,也需要线粒体供能,D错误。
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3.(2024·江苏常州高一月考)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,如表表示在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间。下列叙述不正确的是( )
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B
细胞结构 附有核糖体的内质网 高尔基体 靠近细胞膜的囊泡
时间/min 3 17 117
A.形成分泌蛋白的多肽最早在核糖体内合成
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.靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成
内质网膜向内与核膜相连,向外与细胞膜相连,高尔基体膜与内质网膜不直接相连,B错误。
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4.在细胞内,许多由膜组成的像深海中的潜艇一样,在细胞中穿梭往来繁忙地运输着货物的结构,和在其中起重要的交通枢纽作用的结构分别是( )
A.高尔基体、囊泡
B.内质网、高尔基体
C.囊泡、线粒体
D.囊泡、高尔基体
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D
分泌蛋白最初在游离的核糖体上合成,进入内质网加工,然后以“出芽”的方式形成囊泡离开内质网,到达高尔基体,与高尔基体膜融合,在其内部进一步修饰加工,然后形成包裹着蛋白质的囊泡,并移动到细胞膜与其融合,将蛋白质分泌到细胞外。所以,在此过程中,囊泡在细胞内穿梭往来,高尔基体起重要的交通枢纽作用。
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5.下列结构属于生物膜系统的是( )
①线粒体膜 ②囊泡 ③细胞壁 ④溶酶体膜 ⑤核糖体 ⑥核膜
A.②③④⑤⑥
B.②③④⑥
C.④⑥
D.①②④⑥
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D
生物膜系统由内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器的膜和核膜、细胞膜等结构共同构成。线粒体膜、溶酶体膜和核膜属于生物膜系统;囊泡来源于内质网膜或高尔基体膜,属于生物膜系统;细胞壁不属于生物膜系统;核糖体无膜结构,故选D。
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6.细胞内不同膜结构之间互相转化,以“囊泡”方式进行的是( )
①核膜和内质网膜 ②高尔基体膜和细胞膜 ③内质网膜和高尔基体膜 ④细胞膜和线粒体膜
A.②③ B.②④
C.③④ D.①②
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A
细胞内的膜结构之间可直接或间接相互联系。内质网膜可以直接与细胞膜和核膜相连;有的细胞的细胞膜可以直接与线粒体膜相连;内质网通过形成囊泡与高尔基体膜相连;高尔基体通过形成囊泡再与细胞膜相连。
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7.生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要,下列叙述不正确的是( )
A.细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境
B.生物膜保证了细胞生命活动高效、有序地进行
C.广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
D.生物膜的组成成分和结构都是一样的,在结构和功能上紧密联系
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D
细胞膜将细胞与外界环境分隔开,使细胞具有一个相对稳定的内部环境,A正确;生物膜既各司其职,又相互协作,保证了细胞生命活动高效、有序地进行,B正确;生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点,C正确;生物膜的组成成分和结构不完全相同,在结构和功能上紧密联系,D错误。
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[素能培优练]
8.用同位素标记法研究分泌蛋白的合成、分泌过程,下列标记处理最合理的是 ( )
A.在唾液腺细胞中注入14C标记的氨基酸
B.在性腺细胞中注入14C标记的氨基酸
C.在胰腺细胞中注入3H标记的脱氧核苷酸
D.在口腔上皮细胞中注入3H标记的氨基酸
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A
唾液腺细胞能合成、分泌唾液淀粉酶,唾液淀粉酶属于分泌蛋白,合成过程需要氨基酸,A正确;性腺细胞合成性激素,不能合成分泌蛋白,B错误;脱氧核苷酸是合成DNA的原料,C错误;口腔上皮细胞不能合成分泌蛋白,D错误。
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9.如图表示细胞的生物膜系统的部分组成在结构与功能上的联系。COPⅠ、COPⅡ是被膜小泡,可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图分析下列说法错误的是( )
A.图中甲、乙生物膜的功能差别不大
B.由图可知,甲是粗面内质网,乙是
高尔基体,溶酶体起源于乙
C.囊泡在细胞中穿梭往来运输“货物”,
其中起交通枢纽作用的是高尔基体
D.若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入乙中,则图中的COP Ⅰ可以帮助实现这些蛋白质的回收
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A
由题图可知,甲是内质网,乙是高尔
基体,内质网、高尔基体的生物膜组
成差别不大,但功能差别较大,A错
误。由题图可知,甲(内质网)参与分
泌蛋白的加工过程,则甲是粗面内
质网;溶酶体起源于乙(高尔基体),B正确。由题图可知,囊泡在细胞中穿梭往来运输“货物”,其中高尔基体既能接受来自内质网的囊泡,又能形成囊泡把“货物”运输到细胞膜,所以起交通枢纽作用的是高尔基体,C正确。由题图可知,COPⅠ可介导蛋白质从乙向甲运输,若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入乙中,COPⅠ可以帮助掺入乙中的这些蛋白质回收到甲中,D正确。
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10.(多选)细胞中某分泌蛋白合成和分泌前后三种生物膜的膜面积变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.a、b、c分别表示核糖体膜、内质网膜、高尔基体膜
B.b所在的细胞器是细胞内物质运输的枢纽
C.多肽链的合成发生在b所在的细胞器中
D.分泌蛋白合成旺盛的细胞中图示膜转化速率更快
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BD
核糖体没有膜结构,a、b、c分别表示内质网膜、高尔基体膜、细胞膜,A错误;b为高尔基体,多肽链合成的场所是核糖体,C错误。
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11.(多选)(2024·辽宁大连高一检测)如图为某动物细胞内部分蛋白质合成及转运的示意图。据图分析,下列有关叙述正确的是( )
A.内质网对其加工的蛋白质
先进行分类再转运至细胞的不
同部位
B.附着型核糖体(附着在内质
网上的核糖体)合成的多肽通过囊泡运输到内质网加工
C.细胞膜上的糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工
D.分泌蛋白合成及转运的过程中内质网膜面积减少,细胞膜面积最终增加
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CD
高尔基体对其加工的蛋白质先进行分类再转运至细胞的不同部位,A错误;附着型核糖体合成的多肽是在信号肽的引导下进入内质网腔进行粗加工(这一过程没有囊泡运输),内质网将该蛋白质通过囊泡运输到高尔基体进行再加工、分类和包装,B错误;由题图可知,细胞膜上的糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工,C正确;分泌蛋白合成及转运的过程中内质网膜面积减少,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积增加,D正确。
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12.如图为小肠细胞结构示意图,请回答下列问题。
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线粒体
(1)图中具有双层膜结构的细胞器是________(填名称)。图中属于生物膜系统的细胞器是___________________________________(填名称)。
线粒体、高尔基体、内质网
(1)细胞中具有双层膜结构的细胞器包括线粒体和叶绿体,因为图示细胞为动物细胞,所以只是线粒体。
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(2)在分泌蛋白合成与分泌时,先后有哪些细胞结构直接参与此过程_________________________________________(请用名称和箭头表示)。
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核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
(2)分泌蛋白合成与分泌的流程:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
(3)③结构的作用是_____________________。
①和②之间通过________(填“直接”或“间接”)相连的方式相互转化。
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扩大细胞膜的面积
直接
(3)③处的细胞膜曲折变形,增大了膜面积。①和②之间的联系是直接相连,因此它们之间可以直接转化。
13.(2024·天津高一检测)溶酶体是动物细胞中一种由膜构成的细胞器。溶酶体是一种动态结构,它不仅在不同类型细胞中形态大小不同,而且在同一类细胞的不同发育阶段也不相同。如图表示溶酶体的生成及其作用的过程。据图回答下列问题。
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(1)溶酶体是由________(填细胞器名称)断裂产生的,内部含有________。
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高尔基体
水解酶
(1)溶酶体含有多种水解酶,溶酶体中的水解酶是在内质网的核糖体上合成多肽链,在内质网中加工,进一步在高尔基体中形成的。
(2)溶酶体是细胞的__________,其消化底物的来源:一是自体_______________的细胞器;二是侵入细胞的________________。
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消化车间
衰老、损伤
病毒或病菌
(2)吞入细胞的病菌、病毒和衰老、损伤的细胞器都会被溶酶体消化。
(3)生物膜是在原有膜的基础上,不断由新的脂质或蛋白质插入而逐渐增长的。磷脂是在________中合成的,可通过两种途径运送到各种膜结构中:第一种途径是通过磷脂转运蛋白;第二种方式是通过出芽和膜融合。由于细胞的内吞和外排作用以及囊泡运输,使________和___________处于动态平衡状态。
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内质网
细胞膜
胞内的膜
(3)内质网是脂质的合成“车间”。内吞和外排作用以及囊泡运输,使细胞膜和胞内膜处于动态平衡。
(4)溶酶体的生成及其作用的过程,说明这些生物膜的________________很相似,在____________上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构之间的密切配合。
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组成成分和结构
结构和功能
(4)各种生物膜的组成成分和结构相似,并且结构和功能紧密联系。
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