2025届高三生物一轮复习讲义细胞器之间的分工合作

细胞器之间的分工合作【教学设计】 1.阐明细胞内具有多个相对独立的结构,担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动。 2.举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致,共同执行细胞的各项生命活动。 考向一 主要细胞器的结构和功能 1.细胞质的组成:包括细胞质基质和细胞器。 2.分离细胞器的方法——差速离心法 (1)原理 主要采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。 (2)过程 ①将细胞膜破坏,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆。 ②将匀浆放入离心管中,采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。 3.细胞器的结构与功能 (1)线粒体:进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”。 (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)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”。 (4)内质网:是蛋白质等大分子物质的合成、场所和运输通道。有些内质网上有核糖体附着,叫粗面内质网;有些内质网上不含有核糖体,叫光面内质网。 (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)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细菌或病毒。 (7)核糖体:“生产蛋白质的机器”,原核细胞中唯一的细胞器。 (8)中心体:与动物和低等植物细胞的有丝分裂有关。 4.细胞骨架 (1)结构:由蛋白质纤维组成的网架结构。 (2)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。 【知识拓展】(1)内质网的功能 两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系,如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达,这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关,在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中,则滑面型内质网特别发达,这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。内质网和核糖体是细胞内蛋白质合成和加工及脂质合成“车间”。 (2)高尔基体的功能 ①是细胞分泌物的最后加工和包装的场所,分泌泡通过外排作用排出细胞外。 ②能合成多糖,如粘液,植物细胞的各种细胞外多糖。 ③断裂后形成溶酶体。 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”。 溶酶体对正常细胞有没有作用? 提示:溶酶体的功能有二:一是与食物泡融合,将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子,残渣通过胞吐作用排出细胞;二是在细胞分化过程中,某些衰老的细胞器和生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉,这是机体自身更新组织的需要。溶酶体的主要作用是消化作用,是细胞内的消化器官,细胞自溶,防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。因此溶酶体对正常细胞有很重要的作用。 (1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器( ) (2)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增( ) (3)线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同( ) (4)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA( ) (5)差速离心分离细胞器时起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底( √ ) (6)大肠杆菌中,核糖体有的附着在内质网上,有的游离分布在细胞质中( ) (7)液泡和叶绿体都是具有膜结构的细胞器,其内都含有叶绿素、花青素等色素( ) (8)高尔基体是肽链合成和加工的场所( ) 1.线粒体和叶绿体的比较 2.多角度比较各种细胞器 不同分类 种类 按分布 植物细胞特有的细胞器 叶绿体、液泡 动物和低等植物细胞特有的细胞器 中心体 按功能 能产生ATP的细胞器 线粒体、叶绿体 能复制的细胞器 线粒体、叶绿体、中心体 与有丝分裂有关的细胞器 核糖体、线粒体、内质网、高尔基体、中心体 与蛋白质合成、分泌相关的细胞器 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 能发生碱基互补配对的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体 与主动运输有关的细胞器 核糖体、线粒体 按成分 含DNA的细胞器 线粒体、叶绿体 含RNA的细胞器 核糖体、线粒体、叶绿体 含色素的细胞器 叶绿体、液泡 按结构 无膜细胞器 核糖体、中心体 单层膜细胞器 内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 双层膜细胞器 线粒体、叶绿体 3.细胞结构图解的识别与判断 (1)显微结构与亚显微结构模式图的判断 是否表示出 细胞器的结构 (2)真核、原核细胞及动、植物细胞的判断 ①植物细胞的判断依据:有细胞壁;成熟植物细胞有大液泡,有的有叶绿体;无中心体的是高等植物细胞,有中心体的是低等植物细胞。 ②动物细胞的判断依据:无细胞壁、大液泡、叶绿体,有中心体。 ③原核细胞的判断依据:无以核膜包被的细胞核,只含有核糖体一种细胞器。 1.(2024 河北廊坊高三模拟)真核细胞的线粒体和叶绿体含有少量DNA,关于这两种细胞器的起源,内共生起源学说认为:线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的行有氧呼吸的细菌和行光能自养的蓝细菌。以下说法不支持内共生起源学说的是( B ) A.线粒体和叶绿体基因组与细菌基因组具有明显的相似性 B.线粒体和叶绿体内的蛋白质合成由细胞核基因组调控,不受自身细胞器基因组的调控 C.线粒体和叶绿体的内膜与外膜成分和性质差异很大,内膜与细菌质膜相似,外膜与真核细胞生物膜系统相似 D.线粒体和叶绿体均以缢裂的方式进行增殖 解析:线粒体和叶绿体基因组与细菌基因组具有明显的相似性,能支持内共生起源学说,A不符合题意;线粒体和叶绿体内蛋白质不受自身基因组调控,而受细胞核基因组调控,体现的是线粒体、叶绿体与细胞核的联系,故不支持内共生起源学说,B符合题意;线粒体和叶绿体的内膜与细菌质膜相似,支持内共生起源学说,C不符合题意;线粒体以缢裂的方式进行增殖,类似于细菌,这能支持内共生起源学说,D不符合题意。 2.(2024 山东聊城高三模拟)过氧化物酶体是广泛分布于动植物细胞中的一种具膜细胞器,与初级溶酶体的大小和密度相似,但在功能和酶的来源上有很大的差异。过氧化物酶体主要含有两种酶,一是氧化酶,可在植物光呼吸过程中,将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和H2O2;二是过氧化氢酶,能将H2O2分解形成水和氧气。下列叙述正确的是( C ) A.过氧化物酶体中的酶在细胞器外没有催化活性 B.内质网和高尔基体参与氧化酶和过氧化氢酶的加工、分选和分泌 C.氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,从而使细胞免受H2O2的毒害 D.用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时不可能会被沉降在同一速率组中 解析:过氧化物酶体中的酶只要在条件适宜的情况下就可表现出催化活性,A错误;内质网和高尔基体参与初级溶酶体的形成,过氧化物酶体与初级溶酶体在来源上有很大的差异,氧化酶和过氧化氢酶不分泌到细胞外,B错误;氧化酶的作用使细胞中产生过氧化氢,而过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,且过氧化氢对细胞有伤害,因而氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,可使细胞免受H2O2的毒害,C正确;题中显示,过氧化物酶体与初级溶酶体的大小和密度相似,因此,用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时可能会被沉降在同一速率组中,D错误。 【题后反思】 细胞结构与功能中的“一定”、“不一定”与“一定不” (1)能进行光合作用的生物,不一定有叶绿体(如蓝细菌),但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。 (2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体,但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与,丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。 (3)一切生物,其蛋白质合成场所一定是核糖体。 (4)有中心体的生物不一定为动物,但一定不是高等植物。 (5)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白,但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。 (6)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞,真菌、细菌也都有细胞壁。 (7)没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞,如根尖分生区细胞。 (8)葡萄糖 丙酮酸一定不发生在细胞器中。 考向二 细胞器之间的协调配合及生物膜系统 1.分泌蛋白 (1)概念:在细胞内合成,分泌到细胞外起作用的蛋白质。 (2)举例:消化酶、抗体和一部分激素等。 2.分泌蛋白的合成、加工和运输 (1)研究手段——同位素标记法 向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,检测放射性依次出现的部位。 (2)过程 3.生物膜系统 (1)概念:内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。 (2)功能 【知识拓展】 细胞内膜泡(囊泡)运输机理:细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。膜泡运输是一种高度有组织的定向运输,各类运输泡之所以能够被准确地运到靶细胞器,主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。许多膜标志蛋白存在于不止一种细胞器,可见不同的膜标志蛋白组合,决定膜的表面识别特征。 视网膜、小肠黏膜等属于细胞的生物膜系统吗? 提示:不属于。 【教材隐性知识】 (1)源于必修1 P51“科学方法”:研究分泌蛋白的合成、运输的方法是同位素标记法。常用的具有放射性的同位素:14C、32P、3H、35S等;不具有放射性的稳定同位素:15N、18O等。 (2)源于必修1 P53“与社会的联系”:肾功能发生障碍时,目前常用的治疗方法是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能,其中起关键作用的血液透析膜是一种人工合成的膜材料。人工肾利用了生物膜的选择透过性。 (1)生物膜系统指生物体内的所有膜结构( ) (2)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新依赖于生物膜的选择透过性( ) (3)CO2的固定、水的光解、蛋白质的加工均在生物膜上进行( ) (4)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和细胞器膜组成( ) (5)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外( √ ) 1.分泌蛋白合成和运输的实验分析 (1)研究手段——放射性同位素标记法 (2)实验结果 放射性最先出现在游离的核糖体上,进而出现在粗面内质网上,然后依次出现在高尔基体和细胞膜等结构上。 2.分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化图 (1)图1和图2都表示膜面积随时间的变化,图1表示的是前后两个时间点的变化,图2表示的是一定时间段内的变化。 (2)图1和图2分别以直方图和曲线图的形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中,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的现象。 3.同位素标记法 同位素标记法是利用同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。 (1)同位素标记法的特点:①灵敏度高;②方法简便;③定位定量准确;④符合生理条件。 (2)分类:放射性同位素如14C(或13C)、3H、32P、35S等;稳定性同位素(不具有放射性)如15N、18O等。 (3)生物学中常用的同位素种类及标记的物质 ①3H—标记氨基酸或H2O ②14C(或13C)—标记CO2或糖类 ③32P—标记DNA或RNA ④35S—标记蛋白质 ⑤15N—标记DNA ⑥18O—标记H2O (4)有关的实验或生理过程 分泌蛋白的形成过程、光合作用过程中氧气中氧的来源、光合作用过程中碳元素的转移过程、T2噬菌体侵染细菌实验、DNA的半保留复制、分子杂交等。 4.囊泡运输 5.扩大生物膜面积对代谢的促进作用 1.(2024 九省联考甘肃卷)哺乳动物胃黏膜上的某种细胞可以分泌胃蛋白酶原,该酶原可在胃的酸性环境中被切除一段多肽后转化为胃蛋白酶,发挥消化作用。下列叙述错误的是( B ) A.细胞分泌无活性的胃蛋白酶原可以避免细胞自身被消化 B.胃蛋白酶原的合成起始于附着在内质网上的核糖体 C.高尔基体对来自内质网的分泌蛋白进行修饰和加工 D.高尔基体形成的囊泡具有单层膜,通过与细胞膜融合完成分泌 解析:蛋白质的结构决定功能,由题干信息“胃蛋白酶可在胃的酸性环境中被切除一段多肽后转化为胃蛋白酶,发挥消化作用”可知胃蛋白酶原无活性,从而可以避免细胞自身被消化,A正确;胃蛋白酶原为分泌蛋白,所以其合成起始于游离的核糖体,B错误;核糖体合成肽链后内质网进行粗加工,内质网“出芽”形成囊泡,到达高尔基体后,高尔基体对来自内质网的不成熟的蛋白质进行修饰和加工,C正确;高尔基体形成的囊泡是单层膜结构,高尔基体对来至内质网的蛋白质进行再加工形成成熟的蛋白质,然后高尔基体“出芽”形成囊泡并与细胞膜融合完成分泌,D正确。 2.(2024 山东聊城民慧实验高级中学高三模拟)溶酶体的形成途径有多种,M6P(甘露糖 6 磷酸)途径是溶酶体分选的主要途径之一。M6P分选途径是通过对一类称为溶酶体贮积症的遗传病的研究发现的,此类遗传病是由于溶酶体中缺少一种或几种酶所致。下图是溶酶体形成的M6P分选途径的主要过程。据图分析,下列叙述错误的是( B ) A.分泌到细胞外的溶酶体酶被回收的过程体现了膜的流动性 B.M6P受体基因发生突变,会导致溶酶体酶在内质网内积累 C.细胞质膜上的M6P受体可减少溶酶体酶不正确地分泌到细胞外 D.若溶酶体酶磷酸化过程受阻,可能会导致细胞内吞物质的蓄积 解析:溶酶体酶化学本质是蛋白质,属于大分子物质,分泌到细胞外的溶酶体酶被回收的过程属于胞吞过程,体现了细胞膜的流动性,A正确;M6P受体与溶酶体水解酶的定位有关,且溶酶体来自于高尔基体,因此M6P受体基因发生突变,导致M6P受体不能正常合成,则会导致溶酶体水解酶在高尔基体积累,B错误;据图可知,细胞质膜上的M6P受体可将偶尔分泌到细胞外的磷酸化溶酶体酶回收进细胞内,减少了溶酶体酶不正确地分泌到细胞外,C正确;内吞物质和溶酶体结合,进而内吞物质被水解酶分解,看图可知,若水解酶磷酸化过程受阻,会影响溶酶体的形成,进而可能会导致细胞内吞物质的蓄积,D正确。 【题后反思】 与分泌蛋白形成“有关的细胞器” “有关的结构”和“有关的膜结构” 考向三 实验:用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.实验原理 (1)观察叶绿体:叶肉细胞中的叶绿体,散布于细胞质中,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)观察细胞质的流动:活细胞中的细胞质处于的状态。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.选材及原因 实验 观察叶绿体 观察细胞质的流动 选材 藓类叶 菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮 新鲜的黑藻 原因 叶片很薄,仅有一两层叶肉细胞,叶绿体较大,无需加工即可制片观察 ①细胞排列疏松,易撕取; ②含叶绿体数目少,且个体 黑藻幼嫩的小叶扁平,只有一层细胞,存在叶绿体,易观察 3.实验步骤 (1)观察叶绿体 (2)观察细胞质的流动 【知识拓展】 在活细胞中,细胞质以各种不同的方式在流动着,包括细胞质环流、穿梭流动和布朗运动等,这些也同微丝和微梁系统的存在有密切的关系。 细胞质环流:是细胞质流动的一种形式。在液泡发达的植物(如黑藻、 轮藻、伊乐藻)细胞中,细胞质成薄层沿着细胞膜以一定的速度和方向循环流动。这种不断地循环流动称为细胞质环流。 穿梭流动:穿梭流动是细胞质流动的另一种形式,它与环流不同,是向相反方向来回穿梭。由于流动方向在一定时间内来回交换,因此叫穿梭流动。绒泡菌是研究这种流动的最好材料。 布朗运动:在活细胞中可以看到细胞质内的许多小颗粒在无规则地跳动着,这在暗视野显微镜下观察更为明显,叫做布朗运动。布朗运动的产生除了与微丝的存在有关外,还与微梁网格的收缩有关。 影响细胞质流动的因素有哪些? 提示:细胞质的流动主要受细胞活性影响,细胞代谢越高流动越快。光照强度高,温度高酶活性高,叶绿素内的生化反应活跃流动快。含水量少不易流动。含水量高同时代谢也会有一定提高,因为大部分生化反应都需要水。综上酶的种类与细胞质流动无关。而应该是酶的活性。 (1)高倍显微镜下观察到叶绿体具有两层膜结构( ) (2)取菠菜叶稍带些叶肉的上表皮制作临时装片( ) (3)用高倍显微镜观察细胞质的流动时,叶绿体带着细胞质流动( ) (4)实验前应先在光下培养黑藻一段时间( √ ) 1.观察叶绿体的“四个”注意事项 (1)观察叶绿体时,临时装片中的材料要随时保持有水状态,否则细胞失水皱缩,将影响对叶绿体形态的观察。 (2)用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因是靠近下表皮的叶肉为海绵组织,叶绿体大而排列疏松,便于观察;带叶肉是因为表皮细胞一般不含叶绿体。 (3)叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源,便于接受较多的光照;在强光下则以侧面朝向光源,以避免被灼伤。 (4)盖盖玻片时,一定要缓慢且与载玻片成45 夹角,盖玻片一侧先接触液滴,然后慢慢放平,防止装片下产生气泡。 2.观察细胞质流动的两个最佳 “寻找” (1)寻找最佳标志物——叶绿体 视叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。 (2)寻找最佳部位——靠近叶脉处 靠近叶脉的细胞水分充足,容易观察到细胞质的流动。 (2024 辽宁东港市第二中学高三模拟)在高倍显微镜下观察到某黑藻叶肉细胞细胞质处于不断流动的状态,如图所示。下列叙述正确的是( C ) A.为了更清楚地观察叶肉细胞内的叶绿体,可撕取菠菜叶稍带些叶肉的上表皮 B.若观察洋葱根毛细胞的细胞质流动,应将视野亮度适当调亮一些 C.适当提高温度或光照强度,并选取叶脉附近的细胞观察,可增强实验效果 D.图中细胞的细胞质流动实际方向为逆时针,与显微镜下观察的流动方向相反 解析:下表皮附近的叶肉细胞中的叶绿体较大,为了更清楚地观察叶肉细胞内的叶绿体,可撕取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮,A错误;由于根毛细胞色浅,不易观察,所以若观察洋葱根毛细胞的细胞质流动,应将视野亮度适当调暗一些,B错误;适当提高温度或光照强度,可促进细胞的代谢,使细胞质的流动速度加快,叶脉附近水分供应充足,细胞代谢加快,容易观察到细胞质流动,所以适当提高温度或光照强度,并选取叶脉附近的细胞观察,可增强实验效果,C正确;显微镜下呈的是倒像,图中细胞的细胞质流动方向为逆时针,实际方向也为逆时针,D错误。 【题后反思】(1)在观察叶绿体时,会发现叶绿体并不是静止不动的,而是随着细胞质的流动而运动,叶绿体可以作为观察细胞质流动的标志物。细胞质流动与新陈代谢有密切关系,呼吸越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞质流动可朝一个方向,也可朝不同的方向,其流动方式为转动式。这时细胞器随细胞质基质一起运动,并非只是细胞质基质的运动。 (2)显微镜下叶绿体的位置与实际标本中叶绿体的位置关系是相反的,但细胞质的流动方向是相同的。 1.(2023 湖南省学业水平选择性考试)关于细胞结构与功能,下列叙述错误的是( C ) A.细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关 C.线粒体内膜含有丰富的酶,是有氧呼吸生成CO2的场所 D.内质网是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道 解析:A、细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关,故细胞骨架破坏会影响到这些生命活动的正常进行,A正确;B、核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,B正确;C、有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质,C错误;D、内质网是由膜连接而成网状结构,是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道,D正确。 2.(2022 浙江卷)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是( C ) A.基部成熟叶片是最佳观察材料 B.叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心 C.叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形 D.不同条件下叶绿体的位置不变 解析:黑藻基部成熟叶片含有的叶绿体多,不易观察叶绿体的形态,应选用黑藻的幼嫩的小叶,A错误;叶绿体呈扁平的椭球形或球形,围绕液泡沿细胞边缘分布,B错误;观察到的叶绿体呈扁平的椭球形或球形,C正确;叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变,D错误。 3.(2021 浙江卷)在进行“观察叶绿体”的活动中,先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养,然后进行观察。下列叙述正确的是( A ) A.制作临时装片时,实验材料不需要染色 B.黑藻是一种单细胞藻类,制作临时装片时不需切片 C.预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量,便于观察 D.在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成 解析:叶绿体呈现绿色,用显微镜可以直接观察到,因此制作临时装片时,实验材料不需要染色,A正确;黑藻是一种多细胞藻类,其叶片是由单层细胞组成,可以直接用叶片制作成临时装片,B错误;先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养,有利于叶绿体进行光合作用,保持细胞的活性,更有利于观察叶绿体的形态,C错误;叶绿体中的基粒和类囊体,属于亚显微结构,只有在电子显微镜下才能观察到,光学显微镜下观察不到,D错误。 4.(江苏高考)下列关于真核细胞的结构与功能的叙述,正确的是( A ) A.根据细胞代谢需要,线粒体可在细胞质基质中移动和增殖 B.细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同 C.人体未分化的细胞中内质网非常发达,而胰腺外分泌细胞中则较少 D.高尔基体与分泌蛋白的合成、加工、包装和囊泡运输紧密相关 解析:线粒体是细胞的“动力车间”,根据细胞代谢的需要,线粒体可以在细胞质基质中移动和增殖,A正确;细胞质基质中含有RNA,不含DNA,而线粒体基质和叶绿体基质中含有DNA和RNA,所含核酸种类不同,B错误;内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工的场所和运输通道,在未分化的细胞中数量较少,而胰腺外分泌细胞由于能合成并分泌含消化酶的胰液,细胞中的内质网数量较多,C错误;分泌蛋白是在附着在内质网上的核糖体上合成的,高尔基体与分泌蛋白的加工、包装和囊泡运输紧密相关,D错误。 5.(2023 浙江选考)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行,细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是( A ) A.囊泡的运输依赖于细胞骨架 B.囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器 C.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性 D.囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体 解析:A、细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的网架结构,与物质运输等活动有关,囊泡运输依赖于细胞骨架,A正确;B、核糖体是无膜细胞器,不能产生囊泡,B错误;C、囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的结构特性,即具有一定的流动性,C错误;D、囊泡只能在具有生物膜的细胞结构中相互转化,并不能将细胞内所有结构形成统一的整体,D错误。 6.(2021 山东卷)高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是( C ) A.消化酶和抗体不属于该类蛋白 B.该类蛋白运回内质网的过程消耗ATP C.高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高 D.RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加 解析:根据题干信息可以得出结论,高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网,即这些蛋白质不应该运输至高尔基体,而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需要运输至高尔基体并发送至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A正确;细胞通过囊泡运输需要消耗能量,由ATP直接供能,B正确;根据题干信息“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱”,如果高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高,则结合能力减弱,所以可以推测高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH低,C错误;通过题干可以得出结论“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”,因此可以得出结论,如果RS功能的缺失,则受体不能和错误的蛋白质结合,并运回内质网,因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。 一、选择题 1.(2024 海南海口模拟预测)与细胞衰老相关的 半乳糖苷酶是溶酶体内的一种水解酶,该酶通常在pH为4.0的条件下表现活性;但是衰老细胞内 半乳糖苷酶在pH为6.0的条件下表现活性;已知溶酶体内的pH约为5.0,细胞质基质中的pH约为7.2。下列有关分析错误的是( D ) A.人体细胞内的溶酶体对损伤、衰老的细胞器有分解作用 B.溶酶体膜上存在转运H+的载体,以维持溶酶体内的酸性环境 C.衰老细胞内溶酶体破裂,释放出水解酶,可导致细胞“自溶” D.溶酶体的膜不会被自身水解酶破坏,是因为其不含有蛋白酶 解析:结合分析可知,溶酶体含有水解酶,能分解损伤、衰老的细胞器,A正确;据题可知,溶酶体内的pH约为5.0,细胞质基质中的pH约为7.2,故溶酶体膜上存在转运H+的载体,以维持溶酶体内的酸性环境,B正确;细胞质基质中的pH约为7.2,衰老细胞内 半乳糖苷酶在pH为6.0的条件下表现活性,因此衰老细胞内溶酶体破裂,释放出水解酶,可水解自身结构,导致细胞“自溶”,C正确;溶酶体中含有多种水解酶,也包括含有水解蛋白质的蛋白酶,但是溶酶体自身的蛋白质由于含有特殊修饰等原因,因而溶酶体膜上的蛋白质不会被自身水解酶水解,从而能保证自身的水解酶不外泄,D错误。 2.(2024 黑龙江大庆实验中学高三模拟)研究发现,分泌蛋白的合成起始于游离的核糖体,合成的初始序列为信号序列,在信号序列的识别引导下与内质网膜上的受体接触穿过内质网膜,核糖体继续合成蛋白质,并在内质网腔中切除信号序列。合成结束后,核糖体与内质网脱离成为游离状态。下列推测错误的是( A ) A.核糖体与内质网的结合依赖于生物膜的流动性 B.内质网是肽链合成、剪辑和蛋白质加工的重要场所 C.同一个核糖体既可以游离状态存在,又可以附着状态存在 D.信号序列的结构改变可能影响该蛋白质的继续合成 解析:核糖体无膜结构,因此核糖体与内质网的结合与生物膜的流动性无关,A错误;题意显示,分泌蛋白的合成起始于游离的核糖体,合成的初始序列为信号序列,在信号序列的识别引导下与内质网膜上的受体接触穿过内质网膜,此后核糖体继续合成蛋白质,并在内质网腔中切除信号序列,可见,内质网是肽链合成、剪辑和蛋白质加工的重要场所,B正确;游离的核糖体合成信号序列后可以结合到内质网上,蛋白质合成结束后,附着的核糖体会与内质网脱离,故同一个核糖体既可以游离状态存在,又可以附着状态存在,C正确;核糖体在信号序列的识别引导下与内质网膜上的受体接触穿过内质网膜,据此可推测,若信号序列的结构改变可能影响该蛋白质的继续合成,D正确。 3.(2024 山东高三模拟)储存在溶酶体中的物质能够被溶酶体酶降解,但如果进入细胞的物质过多,超过了溶酶体的处理能力,就会在细胞内储积,使溶酶体的体积增大、数目增多。发生蛋白尿时,通过电子显微镜可以在肾近曲小管上皮细胞处观察到富含蛋白质的玻璃样小滴。下列叙述正确的是( C ) A.溶酶体是一种囊状结构,其膜含有两层磷脂双分子层 B.溶酶体中合成的水解酶能够分解衰老、损伤的细胞器 C.肾近曲小管上皮细胞的玻璃样小滴可能是体积增大的溶酶体 D.溶酶体数目的增多不利于物质的降解 解析:溶酶体是一种囊状结构,其膜是单层膜,含有两层磷脂分子,A错误;溶酶体中的水解酶是在核糖体中合成的,B错误;发生蛋白尿时,进入肾近曲小管上皮细胞的物质过多,超过了溶酶体的处理能力,就会在细胞内储积,使溶酶体的体积增大,因此通过电子显微镜观察到的肾近曲小管上皮细胞富含蛋白质的玻璃样小滴可能是体积增大的溶酶体,C正确;溶酶体可分解细胞中衰老损伤的细胞器及某些物质,因此细胞内溶酶体数目的增多,有利于物质的降解,D错误。 4.(2024 浙江高三专题练习)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。COP 、COP 是被膜小泡,可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图分析错误的是( A ) 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到乙中,则图中的COP 可以帮助实现这些蛋白质的回收 解析:图中甲(内质网)、乙(高尔基体)生物膜的组成差别不大,但是功能差别较大,A错误;由图可知,甲(内质网)参与分泌蛋白的加工过程,则甲是粗面内质网;由图可知,乙是高尔基体,且溶酶体起源于乙,B正确;由图可知,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;由图可知,COP 可将甲(内质网)中形成的未成熟肽链运到乙高尔基体中,再由乙(高尔基体)来进一步加工,若定位在甲(内质网)中的某些蛋白质偶然掺入到乙(高尔基体)中,COP 可以帮助乙(高尔基体)中的某些蛋白质回收到甲(内质网)中,D正确。 5.(2024 江苏南通模拟预测)内质网小管包裹线粒体形成压缩区后,微管上的马达蛋白将线粒体沿微管拉伸,启动线粒体分裂,其过程如下图。相关叙述正确的是( B ) A.线粒体和内质网都是具有双层膜的细胞器 B.线粒体能为内质网合成脂质、蛋白质等提供ATP C.内质网小管选择性地包裹线粒体体现了生物膜的选择透过性 D.在内质网参与下,线粒体的分裂能实现遗传物质的均等分配 解析:线粒体是具有双层膜的细胞器,而内质网为单层膜形成的网状结构,A错误;线粒体作为细胞中的动力工厂,应该能为内质网合成脂质、蛋白质等提供ATP,B正确;内质网小管选择性地包裹线粒体通过膜上蛋白质实现,体现了生物膜的流动性,C错误;在内质网参与下,线粒体的分裂能实现,但遗传物质是随机分配的,未必能均等分配,D错误。 6.(2024 山东泰安市基础教育教学研究室二模)内质网是细胞内一个连续的整体结构,存在粗面内质网和光面内质网两种类型。粗面内质网上附着有大量核糖体,合成膜蛋白和分泌蛋白。光面内质网上无核糖体,其功能多种多样,既参与糖原、糖脂以及糖蛋白中的糖成分的合成,又是脂质的合成和转运场所。下列推测不合理的是( B ) A.内质网可与核膜和细胞膜直接相连 B.浆细胞中的光面内质网比粗面内质网发达 C.粗面内质网的膜与高尔基体的膜成分相似 D.细胞膜上糖蛋白的合成需要两种内质网共同参与 解析:内质网一侧可连核膜的外膜,另一侧可连细胞膜,A正确;粗面内质网与分泌蛋白的合成有关,浆细胞能分泌抗体,其细胞中的粗面内质网比光面内质网发达,B错误;粗面内质网出芽形成的囊泡运输蛋白质离开内质网,到达高尔基体,与高尔基体膜融合,因此粗面内质网的膜与高尔基体的膜成分相似,C正确;糖蛋白由蛋白质和糖类结合而成,粗面内质网与膜蛋白合成有关,光面内质网与糖基团的合成有关,因此其合成需两种内质网共同参与,D正确。 7.(2024 河北邢台市第二中学高三阶段练习)真核细胞中有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的细胞骨架。细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。在神经元中,线粒体在轴突方向的长距离运输需要以细胞骨架为轨道,并依赖马达蛋白进行拖运,将线粒体与马达蛋白相连的是衔接蛋白。活跃的神经元中马达蛋白多向突触小体运输线粒体,而衰老的神经元中马达蛋白则多向细胞体运输线粒体。下列说法不正确的是( B ) A.细胞骨架是以蛋白质纤维为主要成分的网架结构 B.衔接蛋白功能缺失不会影响线粒体在神经元中的分布 C.细胞骨架不仅为线粒体运输提供机械支撑,可能还与轴突的构建有关 D.在衰老的神经元中,线粒体移向细胞体后可能将被溶酶体分解 解析:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的,A正确;衔接蛋白可将线粒体与马达蛋白相连,马达蛋白可托运线粒体,因此衔接蛋白功能缺失会影响线粒体在神经元中的分布,B错误;细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。在神经元中,线粒体在轴突方向的长距离运输需要以细胞骨架为轨道,因此细胞骨架不仅为线粒体运输提供机械支撑,可能还与轴突的构建有关,C正确;溶酶体内含有多种水解酶,可分解衰老损伤的细胞器,因此在衰老的神经元中,线粒体移向细胞体后可能将被溶酶体分解,D正确。 8.(2024 江苏扬州高三开学考试)内质网—高尔基体中间体(ERGIC)是脊椎动物细胞中在内质网和高尔基体之间存在的一种具膜结构。ERGIC产生的囊泡可与溶酶体融合完成细胞自噬;含脂膜结构的病毒如新冠病毒在ERGIC中组装,最后通过囊泡运输至细胞膜释放。下列分析不正确的是( C ) A.构成ERGIC的膜结构可来自粗面内质网 B.ERGIC的功能受细胞内信号分子的精细调控 C.ERGIC能够清除受损或衰老的细胞器 D.特异性抑制ERGIC的功能可以有效治疗新冠肺炎 解析:因为膜具有一定的流动性,且ERGIC是内质网和高尔基体之间存在的一种具膜结构,因此构成ERGIC的膜结构可来自粗面内质网,A正确;细胞内的一切生命活动都受信号分子的精细调控,因此ERGIC的功能受细胞内信号分子的精细调控,B正确;ERGIC不能清除受损或衰老的细胞器,ERGIC需要与溶酶体结合,由溶酶体发挥清除受损或衰老的细胞器的作用,C错误;新冠病毒在ERGIC中组装,若特异性抑制ERGIC的功能,则新冠病毒无法组装,可以有效治疗新冠肺炎,D正确。 二、非选择题 9.(2024 湖北二模)阅读分泌蛋白的经典与非经典分泌途径: 蛋白分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。经典蛋白分泌是通过内质网—高尔基体(ER Golgi)途径进行的。这些分泌蛋白在肽链的氨基端有信号肽序列,它引导正在合成的多肽进入内质网,多肽合成结束其信号肽也被切除,多肽在内质网中加工完毕后被转运到高尔基体,最后高尔基体产生的分泌小泡与质膜(即细胞膜)融合,蛋白质被分泌到细胞外。 在真核细胞中,有少数蛋白质的分泌并不依赖于ER Golgi途径,而是通过其他途径完成的,这类分泌途径被称为非经典分泌途径。这些分泌蛋白不含有信号肽序列,目前较为公认的非经典蛋白的分泌途径有4种,如图1所示。 FGF2属于肝磷脂结合生长因子家族,对细胞的生长和分化起到重要的作用。FCF2不含有信号肽序列,通过直接跨膜分泌到细胞外,其分泌过程如图2所示。 目前,有2种理论解释机体中存在非经典分泌途径的原因。一种解释是某些蛋白质的前体由经典途径的糖基化等修饰后,易发生凝集,因此不能被成功地分泌到细胞外。另一种解释认为有些非经典分泌蛋白也可以通过经典途径分泌,但经典分泌过程中发生的翻译后修饰会使得分泌出的蛋白质不具有生物活性。 完成下列问题: (1)参与经典蛋白分泌过程的具膜细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体。图1所示的4种非经典蛋白的分泌途径中,需要依赖生物膜的流动性来实现的是a、c、d(填写图1中字母代号)。 (2)某种分泌蛋白的基因中不具有编码信号肽的序列,可以初步判断该分泌蛋白的分泌途径属于分泌途径(填“经典分泌途径”或“非经典分泌途径”),做出这种判断的依据是基因中无相关序列无法合成信号肽,非经典分泌途径分泌的蛋白质肽链中没有信号肽序列,不能被引导进入内质网。 (3)根据图2所示,FGF2分泌出细胞大致经过三个步骤: ①FGF2单体被招募到细胞膜。完成这一步骤需要水解ATP,ATP水解产物中的磷酸基团(或P或Pi)与FGF2结合。 ②多个FGF2单体形成寡聚物。FGF2形成寡聚物之前,需与膜上的PI(4,5)P2结合,寡聚物插入到细胞膜内,最终在细胞膜上形成环形小孔。 ③FGF2与HSPG(硫酸乙酰肝聚糖)上的受体结合,并以单体(填“单体”或“寡聚物”)的形式储存在细胞膜的外表面。 (4)结合文中信息分析真核细胞非经典分泌途径存在的生物学意义非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质保持活性、防止某些蛋白质前体凝集,易于分泌(或非经典分泌途径的存在对经典分泌途径是一种必要和有益的补充)(答一点即可)。 解析:(1)根据上述分析可知,参与经典蛋白分泌过程的具膜细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体。据图1所示可知,4种非经典蛋白的分泌途径中,a、c、d过程涉及胞吞胞吐过程,需要依赖生物膜的流动性来实现。(2)据图可知,非经典分泌途径分泌的蛋白质肽链中没有信号肽序列,不能被引导进入内质网,某种分泌蛋白的基因中不具有编码信号肽的序列,故可以初步判断该分泌蛋白的分泌途径属于非经典途径。(3)根据图2所示,FGF2分泌出细胞大致经过三个步骤:①ATP水解产物中的磷酸基团与FGF2结合,使FGF2被招募到细胞膜上。②FGF2形成寡聚物之前与膜上的PI(4,5)P2结合,多个FGF2形成寡聚物,寡聚物插入到细胞膜内,最终在细胞膜上形成环形小孔。③FGF2与HSPG上的受体结合,并以单体的形式储存在细胞膜的外表面。(4)结合题干信息可知,非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质保持活性;防止某些蛋白质前体凝集、易于分泌;非经典分泌途径的存在对经典分泌途径是一种必要和有益的补充。 学科网(北京)股份有限公司 $$