内容正文:
课时作业(4) 细胞膜和细胞核
一、选择题
1.(2025·河南安阳模拟)细菌的细胞壁主要由多糖、蛋白质等构成。青霉素类抗生素能与细菌细胞壁的一种青霉素结合蛋白(PBPs)结合从而抑制细胞壁的合成。下列叙述错误的是( )
A.纤维素酶、胰蛋白酶能够破坏细菌细胞壁
B.PBPs是青霉素类抗生素药物的作用靶点
C.青霉素类抗生素会导致细菌细胞破裂死亡
D.哺乳动物不受青霉素类抗生素药物的影响
A 解析:细菌的细胞壁主要由多糖、蛋白质等构成,不含纤维素,不会被纤维素酶破坏,A错误;青霉素类抗生素能与细菌细胞壁的一种青霉素结合蛋白(PBPs)结合从而抑制细胞壁的合成,因此PBPs是青霉素类抗生素药物的作用靶点,B正确;青霉素具有抑制细菌细胞壁合成的功能,失去细胞壁的保护,细菌容易吸水破裂,C正确;哺乳动物细胞不含细胞壁,而青霉素类抗生素能抑制细菌细胞壁的形成,因此哺乳动物不受青霉素类抗生素药物的影响,D正确。
2.(2025·山东聊城模拟)细胞膜外表面的糖类分子与脂质结合形成糖脂,或与蛋白质分子结合形成糖蛋白,这些糖类分子(也叫糖被)在细胞生命活动中具有重要的功能。下列说法错误的是( )
A.脂质中的磷脂分子水解的终产物为甘油和脂肪酸
B.糖类、蛋白质和脂质都含有C、H、O元素
C.能溶解脂质的溶剂和蛋白酶都会破坏细胞膜
D.细胞膜上有信息接受功能的物质很可能是糖蛋白
A 解析:磷脂的水解产物是甘油、脂肪酸和磷酸及其他衍生物,A错误;糖类一般由C、H、O组成,蛋白质主要由C、H、O、N组成,脂质主要由C、H、O组成,有的还含有N、P,B正确;细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质,因此,能溶解脂质的溶剂和蛋白酶都会破坏细胞膜,C正确;细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能,其上有信息接受功能的物质很可能是糖蛋白,D正确。
3.(2025·河北衡水模拟)下列关于细胞膜成分及结构探索的说法,正确的是( )
A.最初对细胞膜成分的认识,是通过对细胞膜成分的提取获得的
B.磷脂分子在水中能形成头部朝外、尾部朝内的单层结构
C.被同位素标记的人鼠细胞融合实验,说明细胞膜具有流动性
D.辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型建立在观察和实验的基础上
D 解析:最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析获得的,A错误;磷脂分子在水中能形成头部朝外、尾部朝内的双层结构,B错误;荧光标记的人鼠细胞融合实验,说明细胞膜具有流动性,C错误;在观察和实验的基础上,辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型,D正确。
4.(2025·重庆模拟)科研人员用荧光分子对细胞膜蛋白进行标记,再利用激光束照射细胞,使其某一特定区域内荧光分子发生不可逆的淬灭(荧光漂白区)。一段时间后,检测荧光分子在活细胞表面或内部的运动及其迁移速率,荧光漂白区荧光强度的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.图中曲线上升是由周围非漂白区的荧光分子迁移所致
B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率
C.若漂白区域恢复足够长的时间,理论上荧光强度F2仍小于F1
D.若去除细胞膜中的胆固醇,发现漂白区域荧光恢复时间缩短,推测胆固醇能抑制细胞膜的流动
B 解析:图中曲线的上升是由于细胞膜的流动性,非漂白区的荧光分子迁移,才使原本淬灭的区域恢复荧光,A正确;淬灭部位荧光再现,是膜蛋白分子运动的综合表现,应用该技术不能测定膜上单个蛋白质的流动速率,B错误;利用激光束照射细胞,使其某一特定区域内荧光分子发生不可逆的淬灭,因此,漂白区域恢复足够长时间后,其荧光强度F2小于漂白前的荧光强度F1,C正确;用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,荧光恢复是分子运动的结果,说明胆固醇对膜中分子的运动具有限制作用,即抑制细胞膜的流动性,D正确。
5.(2025·山东济南模拟)根据膜蛋白在细胞膜中的分布及其分离的难易程度,将膜蛋白分为3种基本类型:外在膜蛋白、内在膜蛋白和脂锚定膜蛋白,如下图所示。据图推测,下列叙述错误的是( )
A.脂锚定膜蛋白嵌入磷脂双分子层中
B.膜蛋白可以自由运动,以行使信号转导、细胞识别及物质运输等功能
C.相比内在膜蛋白,外在膜蛋白易于从细胞膜上分离
D.细胞膜上的转运蛋白属于内在膜蛋白
B 解析:由图可知,脂锚定膜蛋白嵌入磷脂双分子层中,A正确;膜蛋白不可以自由运动,但可以行使信号转导、细胞识别及物质运输等功能,B错误;相比内在膜蛋白,外在膜蛋白位于细胞膜的表面,易于从细胞膜上分离,C正确;内在膜蛋白贯穿细胞膜,故细胞膜上的转运蛋白属于内在膜蛋白,D正确。
6.(2025·福建宁德模拟)亲核蛋白是在细胞核内起作用的蛋白质,含有的一段被称为核定位序列的特殊氨基酸序列辅助其通过核孔进入细胞核。下列说法不正确的是( )
A.DNA聚合酶、RNA聚合酶均可能含核定位序列
B.亲核蛋白通过核孔进入细胞核的过程无选择性
C.一般情况下,核孔数量与细胞代谢强度呈正相关
D.核定位序列结构异常的亲核蛋白会在细胞质内积累
B 解析:DNA聚合酶参与DNA的复制,RNA聚合酶参与转录,DNA的复制和转录均主要发生在细胞核中,所以DNA聚合酶、RNA聚合酶均可能含核定位序列,A正确;亲核蛋白等大分子物质通过核孔进入细胞核的过程具有选择性,B错误;核孔数量与细胞代谢强度呈正相关,一般情况下,代谢越旺盛,核孔数量就越多,C正确;亲核蛋白含有的一段被称为核定位序列的特殊氨基酸序列辅助其通过核孔进入细胞核,若核定位序列结构异常,则该亲核蛋白不能从细胞质进入到细胞核中,所以会在细胞质内积累,D正确。
7.(2025·黑龙江佳木斯模拟)核孔是核质间进行物质交换和信息交流的通道,亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.核孔具有选择透过性,代谢旺盛的细胞的核孔数量多
B.核膜为双层膜结构,其主要组成成分为蛋白质和脂质
C.综合分析实验可知,亲核蛋白进入细胞核必须保持结构完整
D.亲核蛋白是否能进入细胞核由尾部决定,仅有头部不能进入
C 解析:核孔是核质之间频繁物质交换和信息交流的通道,核孔具有选择透过性,代谢旺盛的细胞的核孔数量多,A正确;核膜为双层膜结构,属于生物膜,其主要组成成分为蛋白质和脂质(主要是磷脂),B正确;据图可知,亲核蛋白的放射性尾部也能通过核孔从细胞质进入细胞核,C错误;分析题图,亲核蛋白的放射性尾部能从细胞质通过核孔进入细胞核,但其放射性头部却不能从细胞质通过核孔进入细胞核,说明亲核蛋白进入细胞核由尾部决定,仅有头部不能进入,D正确。
8.核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示,该复合物由一个核心“脚手架”组成,其具有选择性的输送机制由大量贴在该“脚手架”内面的蛋白质组成,称为中央运输蛋白。有关分析正确的是( )
A.人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到核质间物质的运输
B.核膜由两层磷脂分子组成,可以与细胞膜、内质网直接相连
C.核孔是DNA、RNA、蛋白质等大分子出入细胞核的通道
D.核孔复合物与核质间的物质交换、信息交流有关
D 解析:人体成熟的红细胞没有细胞核,A错误;核膜具有双层膜,每层膜的基本支架都是磷脂双分子层,共有4层磷脂分子,可以与内质网直接相连,B错误;核孔是大分子物质(如RNA、蛋白质等)进出细胞核的通道,DNA不会从核孔中出来,C错误;题意显示,核孔复合物是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者,核孔也具有选择性,与核质间的物质交换、信息交流有关,D正确。
9.(2025·重庆荣昌模拟)细胞外基质通过激活细胞膜上的整合素与肌动蛋白相连接,并与核膜上的Nesprin1/2蛋白结合,促进细胞核变形。核纤层是一层紧贴内核膜的特殊纤维蛋白网络,当细胞进行有丝分裂时,核纤层蛋白发生磷酸化并引起核膜解体。下列说法错误的是( )
A.细胞质中的蛋白质可通过核孔复合体自由进出细胞核
B.降低Nesprin1/2蛋白的表达会降低细胞核变形的程度
C.抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期
D.核膜参与构成生物膜系统,外核膜与内质网相连有利于物质运输
A 解析:核孔复合体具有选择透过性,蛋白质和RNA等大分子物质不能自由通过,A错误;由题干信息“细胞外基质通过激活细胞膜上的整合素与肌动蛋白相连接,并与核膜上的Nesprin1/2蛋白结合,促进细胞核变形”可知,降低Nesprin1/2蛋白的表达会降低细胞核形变的程度,B正确;核膜解体发生在有丝分裂前期,核纤层蛋白发生磷酸化并引起核膜解体,因此,抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期,C正确;核膜参与构成生物膜系统,外核膜与内质网直接相连有利于物质运输,D正确。
10.(不定项)(2025·湖南郴州模拟)细胞膜的各项功能是由其成分和结构决定的。下列关于细胞膜的结构和功能的说法,正确的是( )
A.细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,具有屏障作用
B.精、卵细胞识别体现了细胞膜具有信息交流的功能
C.细胞膜的功能由细胞膜上蛋白质的种类和数量决定
D.人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有一定的流动性
ABD 解析:磷脂双分子层是细胞膜的基本支架,参与控制物质进出细胞,具有屏障作用,A正确;精、卵细胞识别体现了细胞膜具有信息交流的功能,是细胞间的直接交流方式,B正确;细胞膜的功能与膜上蛋白质的种类和数量及磷脂分子有关,但不能说蛋白质的种类和数量决定了细胞膜的功能,C错误;人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有一定的流动性,D正确。
11.(不定项)科学家利用帽状体为伞形的伞藻进行了实验,实验过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.伞藻有核膜包被的细胞核,属于多细胞真核生物
B.细胞核取出越早,对帽状体的形成影响越大
C.伞藻细胞核核膜对物质的交换不具有控制作用
D.伞藻细胞核是遗传和代谢的控制中心
BD 解析:伞藻是单细胞生物,不是多细胞生物,A错误;从图中可以看出,早期取出细胞核,就不长帽状体,晚期取出细胞核,还能长出小而不完全的帽状体,说明细胞核取出越早,对帽状体的形成影响越大,B正确;细胞核的核膜对物质交换具有控制作用,C错误;细胞核是遗传和代谢的控制中心,D正确。
12.(不定项)为测量植物细胞膜的透性,以胡萝卜(液泡中含有花青素)为材料进行下列实验:将情况相同的胡萝卜的不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min后取出,再分别放在等量清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出物溶液,通过测量这些溶液的吸光度来计算浸出物溶液中的花青素含量,结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中不同实验组之间可形成相互对照
B.放在70 ℃的蒸馏水中处理1 min,胡萝卜细胞可能会死亡
C.本实验的目的是研究浸泡时间对植物细胞膜透性的影响
D.浸出物溶液的吸光度越大,说明浸出物溶液中花青素的含量越高
ABD 解析:据分析可知,本实验的自变量是温度,实验目的是研究温度对植物细胞膜透性的影响,不同实验组之间可形成相互对照,A正确、C错误;由题图可知,放在70 ℃的蒸馏水中处理1 min,花青素的吸光度急剧上升,说明细胞膜透性增强,此时温度过高,胡萝卜细胞可能会死亡,B正确;浸出物溶液的吸光度越大,说明浸出物溶液中花青素的含量越高,D正确。
二、非选择题
13.(2025·湖北十堰模拟)细胞核是细胞中非常重要的部分,其结构与功能相适应,是一个精密的“仪器”。细胞核核膜上分布着核糖体,核膜与内质网膜相连接,其模式图如图1所示。核膜有两层,核膜上有核孔复合体,核孔复合体能控制物质进出细胞核,如图2所示。据图回答下列问题:
(1)细胞核的功能是_________________________________________________________。
(2)核纤层是位于细胞核核内膜下的纤维蛋白片层或纤维网络。观察发现,在有丝分裂前期,核纤层解聚,在有丝分裂末期,核纤层重新装配。由此可以推测,核纤层与有丝分裂过程中______________有关。
(3)中央运输蛋白位于核孔复合体中心,Nup62蛋白是一种单链中央运输蛋白质,由522个氨基酸组成。Nup62蛋白的合成需要核糖体和内质网的参与,其中核糖体上主要完成________________以形成肽链,形成的肽链含有________个肽键。然后肽链转移到内质网上进一步完成加工形成Nup62蛋白。Nup62蛋白与Nup58蛋白均是由相同的20种氨基酸构成的核孔蛋白,但它们的功能有所不同,从两者的结构上分析,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)核孔是核质双向性的亲水性核质交换通道,一般直径≤10 nm的分子可以被动转运的方式自由出入核孔复合体。有的分子含有信号序列或者与其他分子结合成大分子,再由核孔复合体来介导该类物质的核输入及核输出,如可以介导RNA聚合酶的____________以及介导mRNA的________。核孔复合体的存在可以说明核膜具有__________性。
答案:(1)作为遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
(2)核膜的裂解与重建
(3)氨基酸的脱水缩合 521 构成Nup62蛋白与Nup58蛋白的氨基酸数目、排列顺序以及这两种蛋白质的空间结构不同
(4)核输入 核输出 选择透过
解析:(1)细胞核是遗传信息库,是细胞遗传和代谢的控制中心。(2)由题意可知,核纤层与有丝分裂过程中核膜的裂解和重建有关。(3)核糖体是蛋白质的合成场所,在核糖体上主要完成氨基酸的脱水缩合以形成肽链,形成的肽链含有的肽键数为522-1=521个;Nup62蛋白与Nup58蛋白均是由相同的20种氨基酸构成的核孔蛋白,但它们的功能有所不同,从两者的结构上分析,是因为构成Nup62蛋白与Nup58蛋白的氨基酸数目、排列顺序以及这两种蛋白质的空间结构不同。(4)RNA聚合酶在细胞核中催化RNA的合成,即参与转录过程,从细胞质进入细胞核;而mRNA在细胞核中合成后通过核孔进入细胞质与核糖体结合,指导蛋白质的合成,因此核孔可以介导RNA聚合酶的核输入以及mRNA的核输出,核孔复合体的存在可以说明核膜具有选择透过性。
14.一系列实验证明细胞膜具有流动性。某生物兴趣小组欲通过实验来探究温度对细胞膜的流动性是否有影响,进行了如下实验设计。将小鼠细胞和人细胞融合并分别用红色和绿色荧光剂标记人和小鼠细胞膜上的蛋白质,然后在37 ℃下培养,发现融合细胞膜上的红色和绿色荧光物质呈均匀相间分布所用时间为40 min。
(1)请分析实验的严谨性后进行补充。
将小鼠细胞和人细胞融合并分别用红色和绿色荧光剂标记人和小鼠细胞膜上的蛋白质,然后均分为两组,分别___________________________________________________________,
观察并记录________________________________的时间。
(2)实验预测及分析
上表中①②③应分别为①__________;②________;③____________。(填“大于”“小于”或“等于”)
结论:A.④_________________________________________________________________;
B.⑤__________________________________________________________________。
该实验最可能的结论是____________(填字母)。
(3)该实验除通过比较荧光物质分布均匀所用的时间来判断结论外,还可用________________________来判断。根据该方法预测,40 min后在10 ℃下融合细胞中荧光物质的分布情况是______________________________________________________________。
答案:(1)在10 ℃、40 ℃条件下培养 融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用
(2)①小于 ②等于 ③大于 ④升高温度,细胞膜的流动性增强 ⑤温度变化对细胞膜的流动性无影响 A
(3)相同时间内荧光物质在细胞膜上的分布情况 分布不均匀
解析:(1)由实验表格分析可知,本实验设置10 ℃、37 ℃、40 ℃三组实验,且37 ℃的实验结果是已知的,所以将小鼠细胞和人细胞融合并标记,然后均分为两组,分别在10 ℃、40 ℃条件下培养,观察并记录融合的细胞膜上红色和绿色荧光物质均匀分布所用的时间。(2)本实验的目的是探究温度对细胞膜的流动性是否有影响,属于探究性实验,实验的结果和结论不是唯一的,所以10 ℃和40 ℃条件下的结果都有三种,结论分别是升高温度,细胞膜流动性增强;温度变化对细胞膜的流动性无影响;升高温度,细胞膜流动性减弱。据分析,实验最可能的结论是升高温度,细胞膜的流动性增强。(3)除用荧光物质分布均匀所用的时间来判断结论外,还可以用相同时间内荧光物质在细胞膜上的分布情况来判断。10 ℃下融合的细胞,温度较低,细胞膜的流动性可能较慢,故推测40 min后荧光物质的分布情况最可能是分布不均匀。
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