第一部分 专题一 考向一 细胞的分子组成与结构-【金版教程】2026年高考生物大二轮专题复习冲刺方案全书word(单选版)
2026-01-28
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 组成细胞的分子,细胞的结构和功能 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 2.19 MB |
| 发布时间 | 2026-01-28 |
| 更新时间 | 2026-01-28 |
| 作者 | 河北华冠图书有限公司 |
| 品牌系列 | 金版教程·高考二轮复习 |
| 审核时间 | 2026-01-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56184248.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
大二轮专题复习冲刺方案 生物学(经典单选版
概念1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位
1.1 细胞由多种多样的分子组成,包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等,其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子
1.1.1 说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子
1.1.2 指出水大约占细胞重量的2/3,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用
1.1.3 举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关
1.1.4 概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质
1.1.5 举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用
1.1.6 阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成
1.1.7 概述核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子
1.2 细胞各部分结构既分工又合作,共同执行细胞的各项生命活动
1.2.1 概述细胞都由质膜包裹,质膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流
1.2.2 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
1.2.3 阐明遗传信息主要储存在细胞核中
1.2.4 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
1.3 各种细胞具有相似的基本结构,但在形态与功能上有所差异
1.3.1 说明有些生物体只有一个细胞,而有的由很多细胞构成,这些细胞形态和功能多样,但都具有相似的基本结构
1.3.2 描述原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有由核膜包被的细胞核
概念2 细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖
2.3 细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程
2.3.1 描述细胞通过不同的方式进行分裂,其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性
2.3.2 说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体
2.3.3 描述在正常情况下,细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程
概念3 遗传信息控制生物性状,并代代相传
3.2 有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能
3.2.1 阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞
3.2.2 说明进行有性生殖的生物体,其遗传信息通过配子传递给子代
考向一 细胞的分子组成与结构
命题点1 组成细胞的化学分子
1.自由水:细胞中绝大部分的水呈游离状态,可以自由流动。
2.结合水:细胞中一部分水与细胞内的其他物质结合,叫作结合水。
3.蛋白质:蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。
4.氨基酸的脱水缩合:是指一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接,同时脱去一分子的水,这种结合方式叫作脱水缩合。
5.核酸:核酸是以核苷酸聚合而成的生物大分子,分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。
6.生物大分子:生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。
蛋白质的基本单位是什么?有何结构特点?
答案:氨基酸。每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团,这个侧链基团用R表示。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
下图为血红蛋白的形成过程的示意图,根据图中内容阐明蛋白质结构与功能多样性的原因,并说明为何空间结构改变会影响其功能。
答案:(1)蛋白质结构与功能多样性的原因:由于氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同,导致蛋白质结构具有多样性。蛋白质结构的多样性使其功能也具有多样性,如构成细胞或生物体的结构(结构蛋白)、调节(如胰岛素等激素)、催化(如胃蛋白酶)、运输(如血红蛋白)、免疫(如抗体)。
(2)血红蛋白由四条具有空间结构的肽链形成的四个亚基聚集而成,每个亚基中含有一个血红素用于结合氧气,四个亚基协同作用。若血红蛋白的空间结构改变,使其无法与血红素结合,则会影响其运输氧气的功能。体现了结构与功能的相适应。
列表比较DNA和RNA的异同(从名称、分布、化学组成、结构、分类、产生途径和功能七个方面比较不同)。
答案:
核酸
项目
DNA
RNA
名称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
分布
主要存在于细胞核,少数位于细胞质的线粒体、叶绿体
主要位于细胞质,少数存在于细胞核
化学组成
基本组成单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
嘧啶
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
尿嘧啶(U)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
无机酸
磷酸
磷酸
结构
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常只有一类
使信RNA;转运RNA;核糖体RNA
产生途径
DNA复制、逆转录
转录、RNA复制
功能
主要遗传物质,储存、传递遗传信息
遗传物质(生物体内无DNA时),辅助DNA完成功能(生物体内有DNA时),催化作用
相同点:①化学组成中都有磷酸及碱基A、C、G;
②二者都是核酸,核酸中的碱基排列顺序储存着遗传信息。
联系:RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的,即RNA的遗传信息来自DNA
从核酸的结构特点阐释核酸是遗传信息的携带者的原因。
答案:核酸作为大分子物质,其碱基的排列顺序具有多样性,可以储存大量的遗传信息;DNA的双螺旋结构保障了遗传信息的长期保存、碱基互补配对原则确保复制的准确性;RNA单链更为灵活,可以辅助DNA表达为蛋白质,如作为信使将遗传信息进行准确传递。这些特点是其他生物大分子无法替代的,因此核酸是生物体遗传信息的携带者。
脂肪和糖类相比,哪个是良好的储能物质?为什么?
答案:脂肪。糖类是重要的能源物质,因为它们的代谢途径简单,能够快速提供能量。脂肪是良好的储能物质,因为脂肪的化学结构中碳和氢的比例较高,需要更多的氧气来完全氧化,从而释放出更多的能量,即它们的能量密度高,单位质量下能够储存更多的能量,且储存形式不增加细胞体积。
1.脱氧核糖核酸、脱氧核糖核苷酸、核糖核酸、核糖核苷酸
答案:核酸包含两大类,一类是脱氧核糖核酸,简称DNA,另一类是核糖核酸,简称RNA。核酸为生物大分子,其基本单位为核苷酸。脱氧核糖核酸的基本单位为脱氧核糖核苷酸,简称脱氧核苷酸,核糖核酸的基本单位为核糖核苷酸。
2.主要能源物质、储能物质、良好的储能物质、直接能源物质
答案:(1)主要能源物质:细胞生命活动所需能量的重要的能源物质为糖类,主要能源物质是葡萄糖。
(2)储能物质与良好的储能物质:储能物质是生物体内能长期储存能量的物质。如脂肪、淀粉、糖原。其中由于脂肪有体积小、能量高等储能优势,被称为细胞内良好的储能物质。
(3)直接能源物质:指细胞生命活动所需能量的直接来源,代表物质为腺苷三磷酸(ATP)。
3.蛋白质的水解、变性和盐析
答案:(1)蛋白质的水解:蛋白质或多肽中肽键断裂,分解为氨基酸的过程称为水解,该过程与脱水缩合的过程相反,这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化,例如食物中的蛋白质在消化道内最终分解为氨基酸。
(2)蛋白质的变性:蛋白质变性是指在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象,该过程一般不会破坏肽键,例如鸡蛋煮熟后,无法再孵化。
(3)蛋白质的盐析:向蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后可降低蛋白质的溶解度,使蛋白质凝聚而从溶液中析出,为蛋白质的盐析。该过程是可以恢复的物理变化,例如向鸡蛋清溶液中加入一些食盐,出现白色絮状物,加水稀释后絮状物消失。
1.(2025·湖南联考一模)骆驼被称为“沙漠之舟”。驼峰里贮存的脂肪可在食物缺乏时,分解成身体所需的养分,供骆驼生存需要。下列有关叙述正确的是( )
A.脂肪、固醇、磷脂的组成元素只有C、H、O
B.骆驼体内的脂肪在糖类供能不足时,可氧化分解供能
C.促性腺激素、性激素的化学本质分别为蛋白质、脂肪
D.脂肪可以大量转化为糖类,糖类只能少量转化为脂肪
[关键能力] 信息获取与加工、教材衔接
磷脂除了含有C、H、O外,还含有P甚至N,A错误。促性腺激素的化学本质是蛋白质,性激素的化学本质是固醇,C错误。细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的,但糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪;而脂肪一般只在糖类供能不足时,才会分解供能,而且不能大量转化为糖类,B正确,D错误。
[答案] B
2.(2025·湖北协作体二模)人类的生活生产与水密切相关。下列关于水的叙述错误的是( )
A.水是良好的溶剂,是因为水是极性分子,易与其他分子结合
B.动植物细胞的细胞膜上存在多种水通道蛋白,利于水的吸收
C.因为水有较高的比热容,农业上低温时可以采取灌深水来预防稻谷减产
D.冬季来临过程中,冬小麦的自由水的比例会逐渐升高,而结合水的比例会逐渐下降
[关键能力] 信息获取与加工、教材衔接
关键信息
教材衔接
水是良好的溶剂,是因为水是极性分子,易与其他分子结合
水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合,因此水是良好的溶剂,A正确
细胞膜上存在多种水通道蛋白,有利于水的吸收
水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的,B正确
因为水有较高的比热容,农业上低温时可以采取灌深水来预防稻谷减产
由于氢键的存在,水具有较高的比热容,这就意味着水的温度相对不容易发生改变,C正确
冬季来临过程中,冬小麦的自由水的比例会逐渐升高,结合水的比例会逐渐下降
结合水越多,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强,北方冬小麦在冬天来临前,自由水的比例会逐渐降低,而结合水的比例会逐渐上升,以避免气温下降时自由水过多,导致结冰而损害自身,D错误
[答案] D
3.(2024·黑吉辽卷,1)钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2+感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构,每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是( )
A.钙调蛋白的合成场所是核糖体
B.Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位
C.钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关
D.钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化
[解析] Ca2+不是钙调蛋白的基本组成单位,钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸,B错误;肽链上不同氨基酸之间能够形成氢键,使肽链能盘曲、折叠,C正确。
[答案] B
4.(2023·新课标卷,1)葡萄糖是人体所需的一种单糖。下列关于人体内葡萄糖的叙述,错误的是( )
A.葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,其含量受激素的调节
B.葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜
C.血液中的葡萄糖进入肝细胞可被氧化分解或转化为肝糖原
D.血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯
[解析] 人体血浆中含有葡萄糖,葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,葡萄糖的含量受激素——胰岛素、胰高血糖素等的调节,A正确;葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输,葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,葡萄糖不能经自由扩散方式通过细胞膜,B错误;血液中的葡萄糖进入肝细胞后,可被转化为肝糖原或被氧化分解,C正确;血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯,D正确。
[答案] B
命题点2 细胞的结构和功能
1.磷脂双分子层:指磷脂分子在水性环境中(如细胞内外),自发形成的双层结构,疏水尾部向内、亲水头部向外,形成稳定的屏障。
2.流动镶嵌模型:该模型认为,细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的,磷脂双分子层是膜的基本支架,蛋白质分子镶在、部分或全部嵌入、贯穿于整个磷脂双分子层。构成膜的磷脂分子侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动,因此细胞膜具有流动性。
3.生物膜系统:在细胞中,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。
4.细胞核:是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
5.细胞膜:细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜,也叫质膜。
6.拟核:原核细胞没有由核膜包被的细胞核,也没有染色体,但有环状的DNA分子,位于细胞内特定的区域,这个区域叫作拟核。
说明细胞膜的结构特点与功能特点,及细胞膜是如何进行细胞间的信息交流的。
答案:(1)细胞膜的结构特点为具有一定的流动性。细胞膜的功能特点为选择透过性。
(2)细胞膜主要通过三种方式进行细胞间的信息交流。①通过细胞分泌的化学物质传递信息,例如内分泌细胞分泌激素作用于靶细胞。②通过细胞膜接触传递信息,如精子与卵细胞的相互识别、细胞毒性T细胞对靶细胞的识别等。③通过通道传递信息,例如植物细胞间的胞间连丝。
绘制动物与植物细胞的结构图(包括各个细胞器),标注各个结构的功能,并说明动植物细胞与大肠杆菌细胞结构最主要的区别。
答案:动植物细胞结构及功能参考下图。大肠杆菌为原核生物,其细胞与动植物最主要的区别为没有成形的细胞核。
以分泌蛋白的合成和运输为例,阐明细胞中各细胞结构是如何分工合作的。
答案:细胞核中的DNA上的基因通过转录生成mRNA,指导蛋白质的合成。mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体结合,翻译出多肽链,并进入内质网。多肽链在内质网进行初步加工后通过囊泡运输至高尔基体,并在高尔基体进一步加工成熟并形成分泌囊泡。分泌囊泡与细胞膜融合,通过胞吐将蛋白质释放到细胞外。线粒体全程提供能量(ATP),支持合成、加工和运输过程。
绘制细胞核的结构图并标注各部分结构和功能。
答案:
为什么说细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心?
答案:细胞核是遗传的控制中心的原因:遗传物质DNA主要在细胞核中,DNA上储存着遗传信息,在细胞分裂时,DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。细胞核是细胞代谢的控制中心:细胞核通过DNA上储存的遗传信息,调控整个细胞的物质合成、能量转换和信息交流,完成生长、发育、衰老和凋亡。
真核细胞和原核细胞有哪些区别?
答案:
类别
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小
较大
细胞核
无成形的细胞核,无核膜,无核仁,无染色体
有成形的细胞核,有核膜、核仁、染色体
细胞质
有核糖体,无其他复杂细胞器
有核糖体、线粒体等,植物细胞还有叶绿体和液泡等
生物类群
细菌(包括蓝细菌)、支原体等
植物、动物、真菌等
1.生物大分子的骨架、细胞膜的基本支架、DNA分子的基本骨架、细胞骨架
答案:(1)生物大分子的骨架:生物大分子是由许多单体连接形成的多聚体,这些单体都以若干相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,因此生物大分子也是以碳链为基本骨架的。
(2)细胞膜的基本支架:流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层是膜的基本支架。
(3)DNA分子的基本骨架:DNA两条链反向平行呈双螺旋结构,脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,形成DNA分子的基本骨架。
(4)细胞骨架:由蛋白质纤维组成的网架结构,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。
2.细胞液、细胞内液、细胞外液
答案:细胞液为植物细胞中液泡内的液体;细胞内液与细胞外液属于体液,细胞内液指细胞内的液体,细胞外液指人体内存在于细胞外的体液,是细胞直接生活的环境,包括血浆、组织液和淋巴液。
3.染色体、染色质、DNA、基因
答案:染色体和染色质均由DNA和蛋白质构成,是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态,存在于细胞核中;DNA是主要的遗传物质,其碱基的排列顺序储存着遗传信息;基因通常是具有遗传效应的DNA片段,基因在染色体上呈线性排列。
4.细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质
答案:细胞质基质是细胞质中除了细胞器之外的呈溶胶状的物质,细胞器分布在细胞质基质中;线粒体基质是线粒体内膜以内的空间,里面含有酶,是有氧呼吸第二步的场所;叶绿体基质是叶绿体内膜以内、基粒以外的空间,是光合作用暗反应的场所。
1.(2024·山东卷,3)某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成,并通过胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下,蛋白P被分生区细胞膜上的受体识别并结合,引起分生区细胞分裂。病原菌侵染使胞外环境成为碱性,导致蛋白P空间结构改变,使其不被受体识别。下列说法正确的是( )
A.蛋白P前体通过囊泡从核糖体转移至内质网
B.蛋白P被排出细胞的过程依赖细胞膜的流动性
C.提取蛋白P过程中为保持其生物活性,所用缓冲体系应为碱性
D.病原菌侵染使蛋白P不被受体识别,不能体现受体识别的专一性
[解析] 核糖体无膜结构,因此蛋白P前体从核糖体转移至内质网的过程无囊泡参与,A错误;蛋白P属于大分子,以胞吐方式被排到细胞外,该过程有囊泡与细胞膜的融合,依赖细胞膜的流动性,B正确;酸性环境中,蛋白P可与分生区细胞膜上的受体识别并结合,而碱性环境可导致蛋白P空间结构改变,从而不被受体识别,该结果体现了受体识别的专一性,同时说明酸性缓冲体系有利于保持蛋白P生物活性,C、D错误。
[答案] B
2.(2024·安徽卷,1)真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是( )
A.液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B.水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C.根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体,在分裂末期重建
D.[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
[解析] 液泡膜上有的载体蛋白参与协助扩散,有的载体蛋白可能转运两种离子,A错误;水分子更多的是借助质膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出肾小管上皮细胞,B正确;根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体,C错误;[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在有氧呼吸的第三阶段,场所为线粒体内膜,D错误。
[答案] B
3.(2025·北京朝阳二模)枯草芽孢杆菌是一种安全性较高的细菌,能够分泌纤维素酶等消化酶,可作为家畜饲料添加剂。相关叙述正确的是( )
A.枯草芽孢杆菌通过有丝分裂增殖
B.纤维素酶在枯草芽孢杆菌的核糖体上合成
C.纤维素酶经内质网和高尔基体转运到枯草芽孢杆菌细胞膜
D.枯草芽孢杆菌能在家畜消化道中将纤维素水解为氨基酸
[关键能力] 信息获取与加工
枯草芽孢杆菌属于原核生物,其分裂方式为二分裂,而有丝分裂是真核生物所特有的,A错误;纤维素酶的化学本质为蛋白质,在枯草芽孢杆菌的核糖体上合成,B正确;枯草芽孢杆菌属于原核生物,只有核糖体一种细胞器,无内质网和高尔基体,C错误;枯草芽孢杆菌能够分泌纤维素酶等消化酶,能在家畜消化道中将纤维素水解为葡萄糖,D错误。
[答案] B
4.(2025·广东汕头一模)KIF5A蛋白催化ATP水解后发生磷酸化,并沿着细胞骨架定向运动,随后向细胞外分泌KIF5A蛋白所携带的囊泡中的“货物”。KIF5A基因突变会导致肌萎缩侧索硬化(ALS)。下列分析错误的是( )
A.KIF5A蛋白的形成需高尔基体的加工
B.KIF5A蛋白磷酸化会改变其空间结构
C.KIF5A蛋白与细胞骨架存在相互识别
D.ALS可能是由细胞内物质堆积引起的
[关键能力] (1)信息获取与加工
关键信息
信息加工
KIF5A蛋白催化ATP水解后发生磷酸化并沿细胞骨架定向运动
KIF5A蛋白磷酸化会改变其空间结构,从而让它沿着细胞骨架定向运动,所以它与细胞骨架存在相互识别,B、C正确
(2)信息加工和逻辑推理
①KIF5A蛋白催化ATP水解后发生磷酸化,并沿着细胞骨架定向运动,随后向细胞外分泌KIF5A蛋白所携带的囊泡中的货物→KIF5A蛋白合成后分布于细胞内,不是分泌蛋白,而是胞内蛋白→KIF5A蛋白的形成需要核糖体和线粒体的参与,不需要高尔基体的加工,A错误。
②向细胞外分泌KIF5A蛋白所携带的囊泡中的货物→KIF5A基因突变可能导致囊泡中的“货物”无法及时分泌出去,从而导致细胞内物质堆积→ALS可能是由细胞内物质堆积引起的,D正确。
[答案] A
(一)细胞骨架
1.细胞骨架的结构与功能
细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网络结构,主要由三类蛋白纤维构成,即微管、微丝和中间纤维。组成微管的基本成分是微管蛋白,组成微丝的基本成分是肌动蛋白,组成中间纤维的基本成分相对复杂一些,包含一类纤维蛋白家族。通常微管主要分布在核周围,呈放射状向细胞质四周扩散,微丝主要分布在细胞膜的内侧,而中间纤维则分布在整个细胞。
细胞骨架具有多种功能。
(1)它在细胞内形成一个框架结构,为各种细胞器提供附着位点,将细胞器组成各种不同的体系和区域网络,保证了各细胞器生命活动正常有序地进行。
(2)细胞骨架为细胞内的物质和细胞器的运输及运动提供机械支撑。例如,由内质网产生的囊泡向高尔基体的运输,通常由细胞骨架提供运输轨道。
(3)为细胞运动提供机械动力。细胞上的纤毛和鞭毛主要由细胞骨架构成。
(4)参与细胞分裂。有丝分裂中的两种主要事件,即核分裂和胞质分裂都与细胞骨架相关。这主要是由于有丝分裂中的纺锤体是由微管形成的,而胞质分裂中的缢缩环是由微丝形成的。
2.细胞骨架与物质运输、能量转化、信息传递的关系
在分泌蛋白分泌的过程中,细胞骨架中具有极性的微管便充当了囊泡定向运输的轨道。微管上结合着大量能沿其运动的蛋白质,称之为马达蛋白,马达蛋白分为驱动蛋白和细胞质动力蛋白两类,它们都具有ATP酶的活性,能将储存于ATP的化学能转化为机械能,从而为囊泡沿微管运输提供能量。
1.(2024·安徽卷,2)变形虫可通过细胞表面形成临时性细胞突起进行移动和摄食。科研人员用特定荧光物质处理变形虫,发现移动部分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构,并伴有纤维的消长。下列叙述正确的是( )
A.被荧光标记的网架结构属于细胞骨架,与变形虫的形态变化有关
B.溶酶体中的水解酶进入细胞质基质,将摄入的食物分解为小分子
C.变形虫通过胞吞方式摄取食物,该过程不需要质膜上的蛋白质参与
D.变形虫移动过程中,纤维的消长是由于其构成蛋白的不断组装
答案:A
解析:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,参与维持细胞的形态,与细胞运动、分裂等有关,A正确;由题意可知,变形虫通过胞吞方式摄取食物,该过程需要膜蛋白的参与,胞吞形成的食物泡与溶酶体融合,由溶酶体内的水解酶消化,B、C错误;纤维的消长过程不仅有蛋白质的不断组装,还有蛋白质的水解,D错误。
2.(2025·河南信阳二模)细胞骨架与细胞的活动有关,细胞活动包括整个细胞位置的移动以及细胞某些部分的有限的运动,细胞活动与称为马达分子的某些蛋白质有关(如图所示)。已发现许多种马达蛋白,例如沿着微管运动的驱动蛋白类和动力蛋白类、沿微丝运动的肌球蛋白等。纤毛或鞭毛引起的运动、肌肉细胞的收缩或神经递质的传递,都与这类蛋白质有关。下列说法错误的是( )
A.细胞位置和细胞器的移动都需要消耗能量
B.原核细胞的运动与细胞骨架无关
C.细胞运动过程中马达分子的构象可发生改变
D.神经递质释放需要马达分子的参与
答案:B
解析:由题图a、b可知,细胞位置和细胞器的移动都需要ATP的参与,A正确;原核细胞中也存在细胞骨架,故原核细胞的运动也与细胞骨架有关,B错误;由图a可知,细胞骨架中的微管与马达分子相互作用,引起细胞运动,马达分子构象可发生改变,C正确。
3.在细胞分裂时,线粒体通常会均匀分配。线粒体的运动依赖于一种细胞骨架——微丝。细胞分裂时,微丝会突然把线粒体向各个方向弹射出去。但一些特定种类的干细胞会进行非对称分裂,分裂出两个不同功能的子细胞,这时线粒体倾向于只进入其中之一。已知与乳腺干细胞相比,成熟的乳腺组织细胞需要更多的能量供应。下列说法错误的是( )
A.微丝向各个方向弹射线粒体可保证其在细胞内的均匀分布,而不是聚集在某一侧
B.在不对称分裂的细胞中,线粒体会被不均等地分配到子细胞中,从而影响细胞功能
C.推测在乳腺干细胞分裂时,接受较多线粒体的子细胞可能会保持干细胞特征
D.用细胞松弛素破坏微丝,将造成线粒体聚集、运动能力下降,并且线粒体在细胞质中分布不均
答案:C
解析:微丝会突然把线粒体向各个方向弹射出去,这样可保证其在细胞内的随机均匀分布,而不是聚集在某一侧,A正确;一些特定种类的干细胞会进行非对称分裂,分裂出两个功能不同的子细胞,因此,在不对称分裂的细胞中,线粒体会被不均等地分配到子细胞中,从而影响细胞功能,B正确;乳腺干细胞与成熟的乳腺组织细胞相比,后者需要更多的能量供应,由此推测在乳腺干细胞分裂过程中,接受较少线粒体的子细胞可能会保持干细胞特征,C错误;线粒体的运动依赖于微丝,用细胞松弛素破坏微丝,将造成线粒体聚集、运动能力下降,并且线粒体在细胞质中分布不均,D正确。
(二)蛋白质分选和囊泡运输
1.核糖体与内质网之间的识别——信号肽假说
信号肽假说认为,在分泌蛋白的合成过程中,游离核糖体最初合成的一段氨基酸序列是一种信号序列(又称信号肽),它能被位于细胞质基质中的信号肽识别颗粒(SRP)识别。SRP通过与内质网上的SRP受体(DP)结合,将核糖体与肽链引导至内质网。随后SRP脱离,信号肽引导新生肽链通过易位子进入内质网腔中。然后信号肽在进入内质网腔后会被切除,肽链继续合成直至结束,最后核糖体脱落。
2.真核细胞蛋白质分选的主要途径和类型
(1)共翻译转运途径(左侧图):mRNA在游离核糖体上开始合成肽链,在信号肽引导下与内质网膜结合并进行蛋白质合成,然后以膜泡运输的方式转运至高尔基体加工包装,最后再分选至细胞外、细胞质膜和溶酶体。
(2)翻译后转运途径(右侧图):仅由游离核糖体完成多肽链的合成。途径2:合成的蛋白不含信号序列,并驻留在细胞质基质中。途径3、4、5:依据不同的细胞器特异性靶向序列,通过跨膜运输方式转运至线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。途径6:通过核孔运输至细胞核。
3.囊泡不是细胞器,而是细胞结构,由于内质网、高尔基体、细胞膜都能产生囊泡,所以可以说囊泡是它们的附属品,它属于生物膜。囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构,主要负责细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输,称之为囊泡运输。
1.(2024·浙江1月选考,12)浆细胞合成抗体分子时,先合成的一段肽链(信号肽)与细胞质中的信号识别颗粒(SRP)结合,肽链合成暂时停止。待SRP与内质网上SRP受体结合后,核糖体附着到内质网膜上,将已合成的多肽链经由SRP受体内的通道送入内质网腔,继续翻译直至完成整个多肽链的合成并分泌到细胞外。下列叙述正确的是( )
A.SRP与信号肽的识别与结合具有特异性
B.SRP受体缺陷的细胞无法合成多肽链
C.核糖体和内质网之间通过囊泡转移多肽链
D.生长激素和性激素均通过此途径合成并分泌
答案:A
解析:由题意可知,SRP与SRP受体结合前会形成一段肽链(信号肽),SRP受体缺陷的细胞仍合成部分多肽链,且部分蛋白质合成不需要进入内质网也就不需要SRP受体,B错误;核糖体和内质网之间通过SRP受体内的通道转移多肽链,同时核糖体是无膜细胞器,不能形成囊泡,C错误;生长激素通过此途径合成并分泌,性激素属于固醇,不需要通过此途径合成并分泌,D错误。
2.(2025·陕晋宁青卷,14)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累,使细胞合成更多的参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白,以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工,此过程称为“未折叠蛋白质应答反应(UPR)”。下列叙述正确的是( )
A.错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B.合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C.UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D.阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性
答案:C
解析:由题意可知错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累,细胞发生UPR过程,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”,不能降解蛋白质,A错误;合成新的分子伴侣所需能量也能由细胞质基质提供,B错误;分子伴侣蛋白的形成需要核基因指导、核糖体合成,分子伴侣蛋白需要在内质网中发挥作用,故还需内质网的协作,C正确;UPR能改善高温胁迫导致的错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累的状况,阻碍UPR会减弱植物对高温胁迫的耐受性,D错误。
3.(2023·浙江6月选考,6)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.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
答案:A
4.(2025·湖南衡阳适应性训练)膜流是指由于囊泡运输,生物膜在各个膜性细胞器及质膜之间的常态性转移。囊泡可以将“货物”准确运输到目的地并被靶膜识别,囊泡膜与靶膜的识别原理及融合过程如图所示,VSNARE和TSNARE分别是囊泡膜和靶膜上的蛋白质。以下分析正确的是( )
A.如果膜流的起点是细胞膜,与之对应的物质运输方式是胞吞和胞吐
B.细胞器之间的膜流不需要VSNARE和TSNARE蛋白参与
C.据图分析,囊泡与靶膜之间的识别这一过程不具有特异性
D.用3H标记亮氨酸可探究某分泌蛋白通过膜流运输的过程
答案:D
解析:如果膜流的起点是细胞膜,与之对应的物质运输方式是胞吞,A错误;膜流是指由于囊泡运输,生物膜在各个膜性细胞器及质膜之间的常态性转移,可知细胞器之间的膜流也需要VSNARE和TSNARE蛋白参与识别,B错误;据图分析,囊泡可以将“货物”准确运输到目的地并被靶膜识别,囊泡与靶膜之间的识别这一过程具有特异性,C错误。
(三)结构改变引起的功能改变——Ca2+载体蛋白磷酸化、乙酰化、信息分子和受体结合等
在细胞的生命活动过程中,不同的物质都在发挥着重要的作用,当该物质发生磷酸化、甲基化、乙酰化等现象时,物质的空间结构就发生了改变,其功能也会随之变化。例如,细胞膜上参与Ca2+主动运输的载体蛋白与ATP末端脱离下来的磷酸基团结合后,其空间结构发生变化,使Ca2+的结合位点转向细胞膜外侧,进而将结合的Ca2+释放到膜外;线粒体钙单向转运体(MCU)乙酰化可能抑制MCU活性,减少线粒体对Ca2+的摄取,从而调控能量代谢与凋亡信号;当激素或神经递质与相应受体结合,会诱导受体构象变化,启动下游信号通路。
1.(2023·湖南卷,8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平,影响H2O2的跨膜转运,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促进H2O2外排,从而减轻其对细胞的毒害
C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
答案:B
解析:根据题图分析可知,当禾本科农作物AT1蛋白与Gβ结合时,可抑制PIP2s蛋白磷酸化,从而降低H2O2的外排能力,使细胞死亡;当禾本科农作物AT1蛋白缺陷而无法与Gβ结合时,其对PIP2s蛋白磷酸化无抑制作用(细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平提高),使H2O2的外排能力提高,从而减轻H2O2对禾本科农作物细胞的毒害作用,A正确,B错误;敲除AT1基因或降低其表达,可解除AT1蛋白对细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化的抑制作用,H2O2外排增加,进而提高禾本科农作物的抗氧化胁迫能力和成活率,C正确。
2.(2025·重庆二模)ETR1是位于内质网膜上的乙烯受体蛋白,CTR1蛋白位于ETR1的下游,是乙烯信号传递途径中的一个调节因子。EIN2是位于ETR1/CTR1复合物下游的具有双向调控功能的关键蛋白质。当乙烯不存在时,形成ETR1/CTR1复合物,有活性的CTR1蛋白抑制EIN2进入细胞核,抑制乙烯的生理反应;当乙烯含量升高时,乙烯与ETR1结合,失活的CTR1促进EIN2蛋白进入细胞核,引起乙烯诱导的生理反应出现,相关过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.植物体合成乙烯的部位是成熟的果实或组织
B.在有乙烯的条件下,ETR1蛋白缺失突变体会表现出有乙烯生理反应
C.若突变导致CTR1失活,无乙烯条件下,植物会表现有乙烯生理反应
D.植物生长发育的调控是由激素调控基因表达完成的,与环境因素无关
答案:C
解析:乙烯的合成部位是植物体的各个部位,A错误;据图可知,ETR1蛋白与乙烯结合后导致CTR1失活而促进乙烯响应基因的表达,其缺失突变体无法与乙烯结合,不能使CTR1失活,不能促进EIN2蛋白进入细胞核,因此不会表现出有乙烯生理反应,B错误;若突变导致CTR1失活,在无乙烯的情况下,失活的CTR1仍可促进EIN2蛋白进入细胞核,引起有乙烯诱导的生理反应出现,C正确;植物生长发育的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的,D错误。
3.(2024·北京卷,19)灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要,能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料,对气味分子的识别机制进行了研究。
(1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器,在气味分子的刺激下产生________,经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的________将信息传递到嗅觉中枢,产生嗅觉。
(2)初步研究表明,气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列(保守序列),也含有一些有差异的序列(非保守序列)。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于________序列所编码的蛋白区段。
(3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因,科学家依据上述保守序列设计了若干对引物(图甲),利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段,再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物(A)及其酶切片段(B)的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度,推断PCR产物由______________________________________________________组成。
(4)在上述实验基础上,科学家们鉴定出多种气味受体,并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程(图丙)。如果钠离子通道由气味分子直接开启,会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制,解释少量的气味分子即可被动物感知的原因__________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:(1)兴奋 突触
(2)非保守
(3)长度相同但非保守序列不同的DNA片段
(4)与气味分子直接开启Na+通道相比,图示气味分子与气味受体结合活化G蛋白进而活化C酶,最终通过cAMP开启的Na+通道对Na+运输效率更高,可以在少量的气味分子刺激下产生动作电位,更易被动物感知
解析:(2)不同气味受体能特异性识别相应气味分子的关键在于蛋白质中结构不同的部分,由非保守序列编码。
(3)由图可知,PCR产物含保守序列和非保守序列,若非保守序列不同,酶切产物的长度可能不同,导致酶切片段长度之和大于PCR产物长度,因此PCR产物由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。
(4)气味分子与气味受体结合,活化G蛋白,进而活化C酶,活化的C酶催化ATP水解产生cAMP,cAMP开启Na+通道,该过程起到了对胞外信号的放大作用,与气味分子直接开启Na+通道相比,图示过程开启的Na+通道对Na+的运输效率更高,使动物对少量气味分子的感知敏感度更高。
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