专题二 细胞的结构和功能（2）细胞器和生物膜系统（讲义）——高考生物学一轮复习

该高中生物学讲义聚焦细胞器结构功能、生物膜系统组成及联系等高考核心考点，以“基础梳理-重难点解析-技巧归纳-真题训练”为逻辑主线，通过细胞器分类对比、分泌蛋白合成过程分析等环节，帮助学生构建结构与功能观，突破易混点，体现复习的系统性和针对性。 讲义突出生命观念与科学思维培养，如用对比表格整合叶绿体与线粒体的结构功能差异，通过“一定/不一定”辨析强化批判性思维，设置分层练习适配不同学情。实例分析分泌蛋白合成中生物膜系统的协作，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰框架。

生物学 （2）细胞器和生物膜系统 · 基础知识梳理 一、细胞质 1.细胞质包括细胞器和细胞质基质两部分 2.细胞质基质 ① 形态 呈溶胶状 ② 功能 活细胞新陈代谢的主要场所 二、细胞器 1.细胞骨架 · 存在：真核细胞中 · 结构：蛋白质纤维组成的网架结构 · 作用：维持细胞形态、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、能量转换、信息传递等生命活动密切相关 2.分离细胞器的方法 差速离心法 3.细胞器的结构和功能 （1）双层膜结构的细胞器 ① 叶绿体 · 分布：主要存在于植物叶肉细胞、保卫细胞、幼茎皮层细胞 · 功能：进行光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” · 特点：随细胞质的流动而流动 · 备注：蓝藻能进行光合作用，但不含叶绿体，含有叶绿素和藻蓝素 ② 线粒体 · 分布：几乎存在于所有真核生物的活细胞 · 功能：有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间” · 特点：心肌细胞、肝脏细胞等代谢旺盛的细胞中线粒体含量较多 · 备注：哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，原料是葡萄糖，产物是乳酸 （2）单层膜结构的细胞器 ① 液泡 · 分布：主要存在于植物细胞 · 功能：调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以保持细胞坚挺 · 特点：最大的细胞器 · 备注：花、果实等细胞的液泡中含有花青素，与叶绿体中的色素不同 ② 高尔基体 · 分布：动植物细胞 · 功能：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”和“发送站” · 特点：一些合成抗体、消化酶或蛋白质类激素的细胞内高尔基体较多 · 备注：动物细胞内与分泌蛋白的合成有关、植物细胞内与细胞壁的形成有关 ③ 内质网 · 分布：动植物细胞 · 功能：细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所（粗面内质网）和运输通道，以及脂质合成（光面内质网）的“车间” · 特点：联系最广泛的细胞器 · 备注：内与核膜相连，外与细胞膜相连，与高尔基体还有间接联系 ④ 溶酶体 · 分布：主要存在于动物细胞 · 功能：“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌或病毒 · 特点：只有当被水解的物质接触到溶酶体内的酶时，溶酶体内的酶才能行使其分解作用 · 备注：一旦溶酶体膜破损，水解酶逸出，会导致细胞自溶 （3）无膜结构的细胞器 ① 中心体 · 分布：动物与低等植物细胞 · 功能：与细胞有丝分裂有关 · 特点：由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成；主要成分是蛋白质 · 备注：低等植物主要指藻类 ② 核糖体 · 分布：动植物细胞 · 功能：合成蛋白质的场所 · 特点：分布最广泛的细胞器，具有细胞结构的生物都由核糖体 · 备注：原核生物只有核糖体一种细胞器 三、生物膜系统 1.生物膜系统的组成 2.生物膜系统的功能 （1）细胞膜 · 使细胞具有相对稳定的内部环境 · 决定细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递 （2）其他膜 · 酶的附着位点，为多种化学反应的进行创造条件（如内质网膜） · 使细胞内部区域化，保证细胞生命活动高效、有序的进行（如各种细胞器膜） ※注意 1. 细胞的生物膜系统指细胞的全部膜结构，而口腔黏膜、胃黏膜等是体内的膜结构，不属于细胞的生物膜系统 2. 原核生物、病毒等无生物膜系统 · 重难点解析 一、细胞器的结构和功能的分析与判断 1.叶绿体和线粒体的比较 项目 叶绿体 线粒体 不同点 分布 绿色植物细胞特有（除眼虫、绿叶海蜗牛等特殊生物） 动植物细胞都有 ATP 叶绿体中光反应产生的ATP只用于暗反应 线粒体中产生的ATP可供各项生命活动利用 酶 与光合作用有关的酶 与呼吸作用有关的酶 增加膜面积的方式 类囊体堆叠形成基粒 内膜向内折叠形成嵴 物质转化 CO2+H2O→有机物 有机物→CO2+H2O 能量转换 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能 相同点 ①结构方面：都有双层膜，且结构相似（外膜、内膜等），内部都有核糖体 ②遗传方面：都有少量的DNA和RNA，DNA可以复制和表达，不完全受细胞核控制，与细胞质遗传有关 ③功能方面：光合作用与有氧呼吸中都消耗水，均与自然界的碳循环有关，都发生能量转换 2.细胞生理过程中细胞器功能的归纳 （1）按成分 · 含DNA的细胞器：叶绿体、线粒体 · 含RNA的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体 · 含色素的细胞器：叶绿体、液泡 （2）按膜 · 无膜的细胞器：中心体、核糖体 · 双层膜的细胞器：叶绿体、线粒体 · 单层膜的细胞器：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 （3）按功能 · 能产生ATP的细胞器：叶绿体、线粒体 · 能产生水的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体、高尔基体 · 能自主复制的细胞器：叶绿体、线粒体、中心体 · 与有丝分裂有关的细胞器：线粒体、核糖体、高尔基体、中心体 · 与蛋白质合成、分泌相关的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体 · 能发生碱基互补配对的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体（进行翻译） · 与主动运输有关的细胞器：线粒体、核糖体 （4）有丝分裂过程中，可能涉及的细胞器及作用 · 中心体：参与动物与低等植物细胞纺锤体的形成 · 高尔基体：与植物细胞壁的形成有关 · 线粒体：提供能量 · 核糖体：合成蛋白质的场所 （5）液泡中主要含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，故其能够储存营养物质，影响细胞渗透压 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，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，真核细胞中丙酮酸彻底氧化分解一定发生在线粒体中 ③一切生物的蛋白质合成的场所一定是核糖体 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 ⑥一定不发生在细胞器中的反应：葡萄糖分解成丙酮酸 ⑦同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同 3.结构与功能相适应 （1）细胞器 ①细胞器的膜结构上常有大量参与细胞代谢过程的酶，通过增大膜面积（如线粒体内膜的嵴及叶绿体中的类囊体堆叠）有利于相应化学反应的进行 ②生物膜系统的部分膜结构之间直接相连，有利于物质运输 （2）植物细胞 ①根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，成熟区等不见光部位的细胞都无叶绿体 ②叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但普通表皮细胞通常不含叶绿体。植物叶的向光一侧叶绿体分布较集中，内质网相对发达 （3）动物细胞 ①肾小管、心肌、肝脏等部位的细胞代谢旺盛，线粒体含量多；肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞中核糖体、高尔基体含量多，内质网相对发达 ②癌细胞因能无限增殖，需要不断合成蛋白质，故核糖体的数量多，代谢旺盛，核仁较大 二、生物膜系统在结构和功能上的联系 1.分泌蛋白合成及分泌过程中的图像分析 （1）从左图可以看出，分泌蛋白合成、加工、运输过程如下 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 （2） 右图表示放射性元素标记氨基酸后不同结构放射性强度随时间的变化，据此可判断蛋白质的转移途径 2.各种生物膜之间的联系 （1）在成分上的联系 ① 相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成 ② 差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类和数量就越多 （2）在结构上的联系 ① 各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，具有流动性 ② 在结构上具有一定的连续性 （3）在功能上的联系（以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例） · 技巧归纳 · 细胞器图像判断 显微结构（光镜可见）：线粒体、叶绿体、液泡（需染色或本身有颜色） 亚显微结构（电镜可见）：核糖体、内质网、高尔基体等膜结构或无膜结构 · 错误表述 “叶绿体是唯一能合成 ATP 的细胞器”（×，线粒体也能合成） “所有植物细胞都有叶绿体”（×，根尖细胞无） “高尔基体仅参与分泌蛋白加工”（×，植物细胞中与细胞壁形成有关） · 快速推断技巧 若题干提到 “能量”“动力”，优先考虑线粒体 若涉及 “植物细胞壁形成” 或 “动物细胞分泌物形成”，优先考虑高尔基体 若题干强调 “合成蛋白质”，注意区分游离核糖体（胞内蛋白）和附着核糖体（分泌蛋白） 1.下列关于“结构与功能相适应”的说法错误的有几项( ) ①根尖分生区细胞含有大液泡，有利于维持细胞形态 ②叶绿体通过类囊体堆叠增大膜面积，有利于吸收光能 ③溶酶体能合成多种水解酶，可以分解衰老、损伤的细胞器 ④细胞骨架是由细胞内的纤维素组成的，有利于维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器 ⑤磷脂双分子层是生物膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过 A.一项 B.二项 C.三项 D.四项 答案：C 解析：①根尖分生区细胞是未成熟的植物细胞，不含有大液泡，大液泡主要存在于成熟植物细胞中，该说法错误； ②叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增大膜面积，类囊体膜上分布有光合色素，有利于吸收光能，该说法正确； ③溶酶体储存多种水解酶，但水解酶的本质为蛋白质，合成场所是核糖体，溶酶体不能合成水解酶，该说法错误； ④细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，该说法错误； ⑤磷脂双分子层是生物膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，该说法正确。 综上所述，有3项说法是错误的，ABD错误，C正确。 故选C。 2.细胞中各种细胞器的形态结构不同，功能也各有分工，下列叙述正确的是( ) A.核糖体是合成脂质等各种化合物的场所 B.溶酶体和液泡中均含有多种水解酶 C.高尔基体向内连接核膜，向外连接细胞膜 D.中心体参与构成细胞的生物膜系统 答案：B 解析：A.核糖体是蛋白质的合成场所，脂质的合成场所主要是光面内质网，A错误； B.溶酶体内含多种水解酶，是细胞的“消化车间”；液泡的细胞液中含有包括水解酶在内的多种蛋白质，二者均含水解酶，B正确； C.向内连接核膜、向外连接细胞膜的细胞器是内质网，高尔基体通过囊泡与内质网、细胞膜间接联系，不直接连接核膜和细胞膜，C错误； D.生物膜系统由细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成，中心体是无膜结构的细胞器，不参与构成细胞的生物膜系统，D错误。 3.科研人员在富营养化水体中分离到一种真核单细胞生物——眼虫，其细胞质中存在一种含单层膜的“储蓄泡”，能摄入乳酸、乙醇等，并在泡内将这些物质转化为葡萄糖。下列叙述正确的是( ) A.眼虫的遗传物质是RNA，其基本单位是核糖核苷酸 B.眼虫具有核膜结构，核膜的主要成分是脂质和蛋白质 C.眼虫具有细胞骨架，其主要成分是纤维素和果胶 D.眼虫的“储蓄泡”内含有多种酶，其合成与核糖体无关 答案：B 解析：A、眼虫是真核生物，真核生物的遗传物质为DNA，基本单位是脱氧核糖核苷酸，A错误； B、眼虫属于真核生物，存在核膜包被的细胞核，核膜属于生物膜，主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质，B正确； C、细胞骨架的主要成分是蛋白质纤维，纤维素和果胶是植物细胞壁的主要组成成分，C错误； D、储蓄泡内发挥催化作用的酶本质多为蛋白质，核糖体是蛋白质的合成场所，因此这类酶的合成与核糖体有关，D错误。 4.关于细胞结构与功能。下列叙述错误的是( ) A.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关 B.细胞自噬需要动物的溶酶体或酵母菌和植物的液泡参与 C.细胞骨架成分是蛋白质，维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器 D.高尔基体是一个连续、内腔相通的膜性管道系统，是物质运输通道 答案：D 解析：A、核仁是细胞核中折光性较强的结构，含有DNA、RNA和蛋白质，与核糖体RNA的合成及核糖体的形成有关，A正确； B、细胞自噬是细胞降解自身受损细胞器或大分子物质的过程，动物细胞依赖溶酶体，酵母菌和植物细胞依赖液泡完成细胞自噬，B正确； C、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，能维持细胞形态，锚定并支撑多种细胞器，还参与细胞运动、分裂等生命活动，C正确； D、内质网是连续、内腔相通的膜性管道系统，是物质运输通道；高尔基体是由扁平囊和小泡组成的膜结构，内腔不相通，D错误。 故选D。 5.肠肽酶是十二指肠细胞分泌的一种蛋白质水解酶，下列叙述正确的是( ) A.肠肽酶的合成应首先在游离的核糖体上合成一段肽链 B.肠肽酶分泌到胞外依赖细胞膜的选择透过性 C.可用3H标记氨基酸的羧基上的氢来研究分泌蛋白合成和分泌过程 D.肠肽酶的整个合成、分泌的过程中，只有囊泡的转运需要线粒体供能 答案：A 解析：A. 分泌蛋白的合成首先在游离的核糖体上起始，合成一段信号肽链后，核糖体才会转移到粗面内质网上继续后续肽链的合成，A正确； B. 肠肽酶是大分子物质，分泌到胞外的方式为胞吐，依赖细胞膜的流动性，B错误； C. 氨基酸脱水缩合时，羧基会脱去羟基（-OH）参与生成水，若标记羧基上的氢，该氢会进入水中，无法出现在合成的肽链中，不能用于追踪分泌蛋白的合成和分泌过程，C错误； D. 肠肽酶的合成、加工、转运、分泌的全过程都需要线粒体供能，并非只有囊泡转运阶段需要能量，D错误。 故选A。 6.图1表示某细胞在电子显微镜下部分亚显微结构示意图，①~⑦表示细胞结构；图2表示分泌蛋白合成、加工和分泌的过程，a、b、c、d代表参与该过程的细胞器。下列叙述错误的是( ) A.图1中的②④⑤⑥分别对应图2中的a、b、c、d B.图1中不含磷脂的细胞器有②③，含核酸的细胞器有②⑥ C.分泌蛋白形成过程中囊泡膜来自b、c，该过程中b的膜面积会减小 D.可用放射性同位素15N标记物质Q来研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程 答案：D 解析：A.由图可知，图1中①~⑦表示的细胞结构分别为细胞膜、核糖体、中心体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞核，图2中a、b、c、d分别表示核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，因此图1中的②④⑤⑥分别对应图2中的a、b、c、d，A正确； B. 图1中不含磷脂的细胞器有②核糖体和③中心体，含核酸的细胞器有②核糖体和⑥线粒体，B正确； C. 分泌蛋白形成过程中囊泡可来自b（内质网）和c（高尔基体），该过程中b的膜面积会减小，C正确； D.15N是稳定同位素，不具有放射性，D错误。 7.下列关于细胞内“骨架”或“支架”的叙述，错误的是( ) A.DNA分子的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的 B.生物大分子的单体都以碳原子构成的碳链为基本骨架 C.真核细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构 D.磷脂双分子层和蛋白质分子构成了细胞膜的基本支架 答案：D 解析：A. DNA分子的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的，A正确； B. 生物大分子的单体都以碳原子构成的碳链为基本骨架，B正确； C. 真核细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，C正确； D. 磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，D错误。 8.矮牵牛花中的花青素是一种分子式为C15H11O6的水溶性化合物，有抗氧化、保护视觉神经的作用。矮牵牛花的花色主要有红色和紫色，花青素的颜色会随着pH值的升高由红到紫再到蓝。科学家发现液泡膜上转运蛋白P可将H+转运至液泡内。下列叙述错误的是( ) A.花青素由游离核糖体合成，不需要内质网高尔基体修饰加工 B.矮牵牛花可作为探究植物细胞吸水和失水的材料 C.花青素主要存在于液泡中，水可作为花青素的提取剂 D.可通过减少液泡膜上转运蛋白P的数量培育蓝花矮牵牛新品种 答案：A 解析：A. 花青素属于水溶性化合物，不是蛋白质，而游离核糖体主要合成胞内蛋白质，内质网和高尔基体对分泌蛋白等进行修饰加工，花青素不需要由游离核糖体合成，也不需要内质网、高尔基体修饰加工，A错误； B. 矮牵牛花的细胞具有大液泡，液泡中含有花青素，细胞液有一定浓度，当外界溶液浓度变化时，细胞会发生吸水或失水，可作为探究植物细胞吸水和失水的材料，B正确； C. 花青素是水溶性化合物，主要存在于液泡中，根据相似相溶原理，水可作为花青素的提取剂，C正确； D. 液泡膜上转运蛋白P可将H+转运至液泡内，会使液泡内pH降低。花青素颜色随pH升高由红到紫再到蓝，若减少转运蛋白P的数量，液泡内H+减少，pH升高，可能使花青素呈现蓝色，从而培育蓝花矮牵牛新品种，D正确。 故选A。 9.图中a、b、c、d为细胞器，3H-亮氨酸参与图示过程合成3H-X，且细胞器c为该过程提供能量。据图分析，下列说法错误的是( ) A.图示中，膜面积会发生变化的细胞器有a、b、d B.3H-X分泌到细胞外与膜的流动性有关 C.图中含有RNA的细胞器是a、c D.细胞器c中含有与有氧呼吸有关的酶 答案：A 解析：A. 图示过程表示的是分泌蛋白的合成以及分泌过程，图中a、b、c、d为细胞器（分别为核糖体、内质网、线粒体、高尔基体），其中该过程中会发生膜面积的变化的细胞器是b内质网、d为高尔基体，a是核糖体、没有膜结构，c是线粒体，提供能量、膜面积不变化，A错误； B.3H-X以胞吐的方式分泌到细胞外，该过程依赖于细胞膜的流动性，B正确； C. 图中a、b、c、d四种细胞器（分别为核糖体、内质网、线粒体、高尔基体）中，其中含有RNA结构的细胞器是a核糖体（含有RNA一种核酸）和c线粒体（含有DNA和RNA两种核酸），C正确； D.c是线粒体，其中含有多种与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸的主要场所，D正确。 故选A。 10.植物液泡的细胞液中含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，维持细胞内稳态，其形成与内质网和高尔基体有关。下列有关液泡的说法错误的是( ) A.细胞液是植物细胞代谢的主要场所 B.动物细胞内功能与之类似的细胞器是溶酶体 C.在细胞的生命活动中，液泡中可能会出现核酸分子 D.核糖体合成的水解酶经内质网和高尔基体加工后进入液泡 答案：A 解析：A、细胞液是液泡内的液体，而细胞代谢的主要场所是细胞质基质，A错误； B、液泡含有水解酶，分解细胞结构，类似动物细胞的溶酶体功能，B正确； C、液泡分解含核酸的细胞器(如线粒体、叶绿体)时，可能释放核酸片段，C正确； D、水解酶由核糖体合成后，需经内质网加工、高尔基体转运至液泡，D正确。 故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $