第06讲 细胞器和生物膜系统(复习讲义)(2大考点+8大考向+长句作答+探究逻辑)(全国通用)2027年高考生物一轮复习讲练测
2026-07-23
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3份
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精品
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 | 细胞质 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 11.38 MB |
| 发布时间 | 2026-07-23 |
| 更新时间 | 2026-07-23 |
| 作者 | xkw_23087353 |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-07-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58939755.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中生物学高考复习讲义聚焦细胞器和生物膜系统核心考点,依据结构与功能观构建知识框架,涵盖命题趋势研判、知识脉络梳理、考点精讲及真题训练,通过考点拆解、方法指导和分层练习,帮助学生系统掌握细胞器功能、生物膜系统协调及实验操作等高考重点。
讲义采用“知识解构+即时演练+高分破译”模式,结合观察叶绿体实验细节培养探究实践能力,通过真题溯源和情境探究提升科学思维,设置易错避坑指南精准突破难点,为教师把控复习节奏、学生高效备战高考提供有力支撑。
内容正文:
第06讲 细胞器和生物膜系统
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
知识建联·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,突破命题考向
知识解构+即时演练+高分破译
考点一 细胞器
知识点1 细胞质、细胞骨架与细胞器分离
知识点2 八种常见细胞器的结构与功能
知识点3 观察叶绿体和细胞质流动实验
考点二 生物膜系统
知识点1 生物膜系统的概念与功能
知识点2细胞器之间的协调配合
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
题组一 情景设定:同一个生物分子先后出现于两个细胞结构 知识溯源:细胞器结构与功能辨析
题组二 情景设定:小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
题组三 情景设定:每个细胞都是自然界的一个奇迹 知识溯源:生物膜的结构与组成成分辨析
题组四 情景设定:呼吸上皮中的杯状细胞、纤毛细胞和基底细胞 知识溯源:细胞骨架功能辨析
题组五 情景设定:紫色洋葱为材料进行系列实验 知识溯源:观察真叶细胞的细胞质流动
题组六 情景设定:细胞培养液中加入某大分子荧光染料 知识溯源:囊泡的结构与功能辨析
题组七 情景设定:蛋白复合物E参与细胞膜系统修复 知识溯源:生物膜系统的结构与功能辨析
题组八 情景设定:线粒体功能障碍引发多种疾病 知识溯源:生物器之间分工合作及细胞骨架
05
情境探究·素养拓展
深挖素材脉络,规范长句作答
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考查概述
从命题题型和内容上看,高考命题涵盖选择题与非选择题,题目相对综合,以考查基础知识的迁移应用和综合分析能力为主。主要涉及主要细胞器的结构与功能辨析、细胞器之间的协调配合(特别是分泌蛋白的合成与运输路径),以及生物膜系统的组成与功能等核心内容。
考查形式
试题常以选择题形式考查细胞器的结构与功能辨析;非选择题则常结合分泌蛋白的合成与运输过程,或特定的生命情境,考查学生对细胞各部分结构相互联系、协调一致的理解,以及对生物学核心素养的综合应用能力。
课标要求
明确目标
1. 阐明细胞内各种细胞器的形态、分布和结构,说明主要细胞器的功能。(生命观念)
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。(生命观念、科学思维)
3. 掌握“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验的操作要点,并尝试制作真核细胞的三维结构模型。(科学探究)
高考前沿
1. 细胞器
2026·河北卷,1;2026·河南卷,2;2026·湖南卷,2;2026·贵州卷,2;2026·山东卷,1;2026·贵州卷,3;2026·贵州卷,4;
2. 生物膜系统
2026·河南卷,3;2026·陕晋宁青卷,2;2026·安徽卷,2;2026·浙江1月卷,21;2025·天津卷,4;2025·贵州卷,4;2025·浙江6月卷,7;
知识建联·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,突破命题考向
自主研学·梳理教材
1.说出主要细胞器的结构与功能。阐明线粒体(有氧呼吸主要场所)、叶绿体(光合作用场所)双层膜结构特点;说明内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的单层膜功能;识记核糖体、中心体的无膜结构及其在蛋白质合成、细胞分裂中的作用。
2.概述细胞器之间的分工与协作。掌握分泌蛋白的合成与运输路径(核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜),说明线粒体在这一过程中提供能量的作用;理解细胞内各结构通过囊泡运输和膜流实现协调配合。
3.说明细胞骨架的组成与功能。阐述细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,具有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性、参与细胞运动与分裂等重要功能。
4.阐明生物膜系统的概念与组成。明确生物膜系统由细胞膜、核膜及细胞器膜(内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等)共同构成;强调核糖体和中心体因无膜结构不属于该系统。
5.分析生物膜系统的结构与功能联系。说明生物膜在结构和化学成分上具有相似性与连续性,阐述了其将细胞分隔成区室、保证生命活动高效有序进行的意义;列举内质网、高尔基体等膜面积在分泌蛋白合成中的动态变化情况。
6.掌握细胞器分离的常用方法。明确差速离心法的原理及其在分离各种细胞器中的应用;了解“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验中材料选择(如藓类叶片、菠菜叶下表皮)及临时装片制作的关键步骤。
7.归纳细胞器的多维分类标准。按成分可分为含DNA(线粒体、叶绿体)、含RNA(线粒体、叶绿体、核糖体)、含色素(叶绿体含光合色素、液泡含花青素);按功能可分为能产生ATP(线粒体、叶绿体)、能产生水(线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体)、与主动运输有关(核糖体、线粒体)的细胞器,注意区分不同分类下的成员差异。
8.区分胞内蛋白与分泌蛋白的合成路径差异。胞内蛋白(如呼吸酶、血红蛋白、DNA聚合酶)由游离核糖体合成,不经历内质网、高尔基体的加工,也不通过胞吐排出细胞;分泌蛋白(如抗体、消化酶、蛋白类激素)由附着核糖体合成,需经内质网、高尔基体加工,最终通过胞吐释放到细胞外。
9.识记细胞器增大膜面积的特殊方式。线粒体通过内膜向内腔折叠形成嵴增大膜面积,为有氧呼吸相关酶提供附着位点;叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增大膜面积,为光合色素和光反应相关酶提供附着位点,二者均体现了结构与功能的适应性。
10.明确囊泡运输的核心规律。除分泌蛋白运输的囊泡外,突触小泡、溶酶体的形成均与高尔基体密切相关,高尔基体是细胞内物质运输的“交通枢纽”;所有囊泡运输均依赖生物膜的流动性,且需要消耗能量,运输过程保证了细胞各部分结构与功能的协调统一。
11.辨析原核生物与真核生物的相关差异。原核生物只有核糖体一种细胞器,无内质网、高尔基体等具膜细胞器,因此没有生物膜系统;原核细胞的细胞膜可作为有氧呼吸、光合作用的场所,功能更复杂,其膜蛋白的种类和数量多于真核细胞的细胞膜。
12.补充观察细胞质流动的实验细节。观察时常选用黑藻幼叶作为材料,因其叶片薄、叶绿体大而少,无需切片即可直接观察;细胞质流动的速度受温度、光照影响,适当升高温度、增强光照可加快流动速度,通常以叶绿体作为标志物判断细胞质流动的方向。
13.掌握生物膜成分的差异规律。生物膜的主要成分均为脂质和蛋白质,功能越复杂的生物膜,其蛋白质的种类和数量越多,如线粒体内膜的蛋白质含量高于外膜,原因是内膜附着了大量与有氧呼吸有关的酶;动物细胞膜中含有的胆固醇可维持膜的稳定性。
考点一 细胞器
知●识●解●构
知识点1 细胞质、细胞骨架与细胞器分离
1. 细胞质与细胞骨架的组成
阶段
概念
定义
特性
第一部分(细胞质)
细胞质基质
呈胶质状态,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶。是细胞进行新陈代谢的主要场所。
为新陈代谢提供物质和环境条件。
细胞器
悬浮在基质中,具有特定形态、结构和功能的结构。
具有相对独立性,受细胞核控制。
第二部分(细胞骨架)
概念
由蛋白质纤维组成的网架结构。
维持细胞形态,锚定细胞器。
功能
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。
保持细胞内部结构的有序性。
2. 细胞器的分离方法
(1) 差速离心法
利用不同细胞器的大小不同,通过采取逐渐提高离心速率的方法,将它们彼此分离开来。
(2) 原理简述
起始离心速度较低,让较大的颗粒(如细胞核)沉降;然后改用较高的离心速度,将较小的颗粒(如线粒体、核糖体)沉降,以此类推,达到分离目的。
3. 意义
(1) 有助于深入研究各种细胞器的成分、结构和功能。
(2) 为探究细胞的整体生命活动(如分泌蛋白的合成与运输)提供基础。
深度避坑·易错直击
【坑点1:成分混淆】
很多同学容易把细胞骨架和生物膜搞混。切记:细胞骨架是由蛋白质纤维构成的,完全不含磷脂;而磷脂双分子层是细胞膜和各种细胞器膜的基本支架。这是新教材的高频考点,看到“骨架”二字,脑子里第一时间反应出“蛋白质”,而不是“磷脂”。
【坑点2:原理颠倒】
关于差速离心法,最大的误区是以为“轻的先沉”。实际上,转速越低,离心力越小,只有质量大、密度大的颗粒(如细胞核)才会先沉降;转速越高,才能把质量小、密度小的颗粒(如核糖体)甩下来沉降。记忆口诀:低速沉大核,高速沉小器。
【坑点3:场所错位】
“代谢的主要场所”不等于“控制中心”。细胞质基质是细胞代谢的主要场所(干活的地方),但细胞核才是细胞代谢和遗传的控制中心(发号施令的地方)。细胞只有保持结构完整性,才能进行正常生命活动。
【坑点4:方法局限】
差速离心法主要用于分离细胞器(利用大小差异);而分离DNA或蛋白质等生物大分子,通常使用密度梯度离心法。虽然在实验操作中,差速离心常作为前期粗分离的预处理步骤,但在答题时,一定要区分二者的核心应用场景。
知识点2 八种常见细胞器的结构与功能
1. 八大细胞器总览
细胞器
膜结构
分布
核心功能
关键词
线粒体
双层膜,内膜折叠成嵴
动植物(哺乳动物成熟红细胞除外)
有氧呼吸主要场所,产生ATP
动力车间、半自主
叶绿体
双层膜,类囊体堆叠成基粒
植物绿色部位(根尖、表皮无)
光合作用完整场所
养料车间、能量转换
内质网
单层膜,网状
动植物
粗面:蛋白加工;滑面:脂质合成
合成加工车间
高尔基体
单层膜,扁平囊+囊泡
动植物
动物:分泌蛋白加工包装;植物:细胞壁形成
交通枢纽
溶酶体
单层膜,含多种水解酶
动植物
分解衰老细胞器、吞噬病菌
消化车间
液泡
单层膜,含细胞液
成熟植物细胞
调节渗透压、储存色素(花青素)
维持膨压
核糖体
无膜,rRNA+蛋白质
原核+真核(唯一共有)
蛋白质合成唯一场所
生产机器
中心体
无膜,两个中心粒垂直
动物+低等植物
有丝分裂发出星射线
纺锤体形成
2. 细胞器多维分类
(1) 按膜层数:
双层膜:线粒体、叶绿体
单层膜:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
无膜(不含磷脂):核糖体、中心体
(2) 按成分:
含DNA+RNA(半自主):线粒体、叶绿体
只含RNA:核糖体
含色素:叶绿体(光合色素)、液泡(花青素,水溶性)
(3) 按功能:
能量转换:线粒体、叶绿体
产生水:线粒体、叶绿体、核糖体
与有丝分裂有关:核糖体、中心体、高尔基体、线粒体
与分泌蛋白有关:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
(4) 按分布:
动植物共有:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体
植物特有:叶绿体、液泡
动物+低等植物特有:中心体
原核唯一:核糖体
3. 特殊细胞与特例
哺乳动物成熟红细胞:无核、无细胞器→只能无氧呼吸,是提取纯净细胞膜的最佳材料
植物根尖分生区细胞:无叶绿体、无大液泡、无中心体(高等植物)→观察有丝分裂的理想材料
蛔虫体细胞:无线粒体→长期无氧呼吸,产物乳酸
癌细胞:糖蛋白减少、核糖体多、核仁大、代谢旺盛
原核细胞:只有核糖体,无核膜/核仁,但拟核有DNA,能进行有氧呼吸和光合作用(如蓝细菌)
4. 显微 vs 亚显微
显微结构(光学显微镜下可见):线粒体、叶绿体、液泡、细胞核、细胞壁
亚显微结构(电子显微镜下可见):核糖体内外结构、内质网、高尔基体、中心体、核膜、类囊体膜等
记忆口诀:光学镜看"大件"(线、叶、液、核、壁),电镜才看"细件"
深度避坑·易错直击
【坑点1:成分混淆——细胞器≠细胞结构】
最常栽跟头的是把"细胞骨架""细胞质基质""细胞膜"也算进细胞器。只有悬浮在细胞质中具有特定形态和功能的结构才算细胞器。细胞骨架是蛋白质纤维网架,细胞质基质是胶质状态,细胞膜、细胞壁、细胞核都不属于细胞器。做题看到"下列属于细胞器的是",先把这三个排除。
【坑点2:分布错位——植物≠都有叶绿体,动物≠都有中心体】
叶绿体只存在于植物进行光合作用的部位(叶肉、幼茎皮层),根尖、表皮、果肉细胞都没有。中心体存在于动物和低等植物,高等植物没有但依然能靠细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。题干出现"高等植物细胞""植物根尖分生区",第一时间想"无叶绿体、无大液泡、无中心体"。
【坑点3:功能"变脸"——高尔基体动植物不一样】
高尔基体在动物细胞里是搞"物流"的(分泌蛋白加工包装),在植物细胞里有丝分裂末期是搞"建筑"的(参与细胞壁形成)。看到"植物细胞高尔基体→分泌蛋白"这种表述直接打叉,但"参与细胞壁形成"是对的。
【坑点4:能源误区——无线粒体≠不能有氧呼吸,无叶绿体≠不能光合】
这是原核生物部分最经典的坑。蓝细菌、硝化细菌等原核生物没有线粒体和叶绿体,但含有氧呼吸酶或光合色素,依然能进行有氧呼吸或光合作用。反过来,哺乳动物成熟红细胞、蛔虫体细胞无线粒体,只能进行无氧呼吸。
【坑点5:合成场所张冠李戴】
①蛋白质合成唯一场所是核糖体,内质网只是"加工",高尔基体只是"再加工分类";②性激素是脂质,在内质网合成,不走核糖体→高尔基体路径;③溶酶体内的水解酶本质是蛋白质,在核糖体合成、内质网加工、高尔基体包装,溶酶体自己不能合成酶;④肽键形成在核糖体,空间结构形成在内质网,成熟蛋白在高尔基体。
【坑点6:半自主细胞器的"自主"边界】
线粒体、叶绿体含DNA和核糖体,能自主合成部分蛋白质,但绝大多数蛋白质仍由细胞核DNA编码、在细胞质核糖体合成后运入,所以叫"半自主"而不是"完全自主"。核DNA不能通过核孔出核,但线粒体和叶绿体自己的DNA可以指导合成少量蛋白。
【坑点7:膜面积变化与囊泡运输】
分泌蛋白合成过程中:内质网膜面积减小(只发囊泡),高尔基体膜面积基本不变(先收后发),细胞膜面积增大(只收囊泡)。全程由线粒体供能,依赖膜的流动性。性激素、固醇类激素走内质网→细胞膜,不走这条路径。
【坑点8:核糖体分布的"隐藏考点"】
核糖体不只游离或附着在内质网上,线粒体和叶绿体内部也有核糖体(用于半自主合成),核膜上也有附着。所以"核糖体只存在于细胞质"是错的。
知识点3 观察叶绿体和细胞质流动实验
1. 实验目的与原理
项目
核心要点
实验目的
使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布;观察细胞质的流动,理解细胞质流动是一种生命现象
实验原理
叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,不需染色,可直接制片观察;活细胞的细胞质处于不断流动状态,可用叶绿体的运动作为标志间接判断细胞质流动
材料用具
藓类叶(或菠菜叶、番薯叶)、新鲜黑藻、显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、刀片、培养皿、台灯
结果预期
叶绿体:扁平椭球形,散乱分布于细胞质基质中;细胞质流动:叶绿体随细胞质一起流动,每个细胞流动方向一致,方式为环流(胞质环流)
2. 材料选择与操作步骤
(1) 材料选择的"黄金标准"
观察叶绿体首选:藓类小叶(优点:叶片薄,仅有一两层细胞,叶绿体大且清楚,可直接取整叶制片)
替代材料:菠菜叶稍带叶肉的下表皮(理由:表皮细胞除保卫细胞外不含叶绿体,叶绿体主要分布在叶肉细胞中,所以必须"稍带叶肉")
观察细胞质流动首选:黑藻幼嫩小叶(优点:叶扁平薄、单层细胞、含叶绿体、易获得、易制片;幼叶代谢旺于老叶,流速更快)
(2) 操作步骤三段式
制片:载玻片中央滴清水 → 用镊子夹取材料入水滴 → 盖盖玻片。全程叶片不能放干,必须保持有水状态
观察叶绿体:先用低倍镜找到叶片细胞 → 将目标细胞移至视野中央 → 换高倍镜观察形态和分布
观察细胞质流动:黑藻事先在光照、室温(25℃左右)条件下培养 → 低倍镜找到叶肉细胞 → 高倍镜观察叶绿体随细胞质流动的情况
(3) 加快细胞质流动的三招(实验前处理)
适宜光照处理 15~20 min
提高水温至 25℃左右(最适温度)
切伤一小部分叶片(伤口处代谢加快)
(4) 最佳观察位置的选取
找靠近叶脉部位的细胞观察,此处水分供应充足,细胞质流动明显
3. 实验结论与拓展考点
(1) 叶绿体形态:绿色、扁平的椭球形或球形,高倍光学显微镜可观察形态和分布,类囊体、基粒、双层膜属亚显微结构,必须用电镜
(2) 光照适应性:强光下叶绿体以椭球体侧面朝向光源(避免灼伤);弱光下以正面(最大面)朝向光源(接受更多光照);暗处呈无规律排列
(3) 流动意义:细胞质流动是活细胞的特征,能加快细胞内物质运输、促进代谢;死细胞的细胞质停止流动,可据此判断细胞死活
(4) 显微镜成像规律:显微镜下看到的是上下、左右均颠倒的倒像,但流动方向实质与观察到的方向一致——视野中顺时针,实际也是顺时针;视野中逆时针,实际也是逆时针
(5) 观察技巧:观察细胞质流动时,视野应适当调暗(用平面镜或缩小光圈),有利于辨别动态变化
深度避坑·易错直击
【坑点1:材料选错——洋葱鳞片叶内表皮不能观察叶绿体】
洋葱鳞片叶内表皮细胞没有叶绿体(鳞片叶是地下变态茎,不见光),不能用于观察叶绿体。能用的只有藓类小叶、黑藻幼叶、菠菜稍带叶肉的下表皮这几类含叶绿体的材料。看到"用洋葱鳞片叶内表皮观察叶绿体"这种选项直接排除。
【坑点2:菠菜叶"上/下表皮"错位】
菠菜叶下表皮稍带叶肉才能用,上表皮不行(上表皮叶肉少、叶绿体少,且下表皮更易撕取带叶肉);更重要的是,表皮本身不含叶绿体,必须"稍带些叶肉",这是高频填空考点。
【坑点3:光学显微镜"看穿"亚显微结构】
高倍光学显微镜只能看到叶绿体的形态(椭球形/球形)和分布,看不到双层膜、类囊体、基粒——这些是亚显微结构,必须用电镜。任何选项说"高倍镜下观察到叶绿体有两层膜"或"看到类囊体堆叠",一律打叉。
【坑点4:临时装片"保持干燥"反着来】
实验全过程临时装片必须始终保持有水状态,水分蒸发时要及时在盖玻片一侧滴清水、另一侧用吸水纸吸引补水。一旦失水,叶绿体缩成一团,细胞死亡,细胞质停止流动,整个实验报废。"装片应保持干燥"是典型错误表述。
【坑点5:参照物选错——以叶绿体而非细胞核/液泡】
观察细胞质流动时,唯一参照物是叶绿体(绿色、易观察、随细胞质一起动)。细胞核不好观察动态,液泡无色且有些植物细胞液泡充满细胞大部分空间,都不是合适参照。选项出现"以细胞核为主要参照物"就是错的。
【坑点6:显微镜倒像下流动方向"反转"误解】
这是最经典的陷阱。显微镜下成的是上下、左右均颠倒的倒像,但细胞质流动的方向与观察到的方向是一致的(因为旋转180°后方向不变)。视野中顺时针 → 实际顺时针;视野中逆时针 → 实际逆时针。不要再加一次"倒转"。
【坑点7:"所有植物细胞都环流"绝对化】
胞质环流是黑藻等植物的典型流动方式,并非所有植物细胞都如此,也存在直线流动等其他形式。看到"所有植物细胞的细胞质都表现为胞质环流"这种绝对化表述,判错。但"活细胞的细胞质都在流动"是对的。
【坑点8:预处理条件搞反——低温黑暗不利于观察】
实验前把黑藻放在低温、黑暗条件下处理,会减慢甚至停止细胞质流动,不利于观察。正确做法是放在25~30℃温水 + 适宜光照下处理 1~2 小时。选项出现"低温黑暗处理有利于观察"直接排除。
【坑点9:幼叶老叶颠倒】
观察细胞质流动应选黑藻幼嫩小叶而非老叶,幼叶代谢旺盛、流速快、细胞层数少。看到"黑藻老叶比幼叶更适合观察胞质环流"是错的。
【坑点10:直接用高倍镜开场】
必须先低倍后高倍。直接用高倍镜可能找不到观察对象,还可能压碎玻片、损坏镜头。操作步骤固定为:低倍镜找到目标 → 移到视野中央 → 换高倍镜 → 调细准焦螺旋。
即●时●演●练
回归教材·易错辨析
判断以下表述是否正确:
1.细胞质基质是细胞代谢的主要场所,呈胶质状态,主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸和多种酶等组成。( )
2.细胞骨架是由磷脂双分子层和蛋白质纤维构成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等生命活动密切相关。( )
3.分离各种细胞器常用的方法是差速离心法,即利用不同的离心速率将密度不同的细胞器分离开来。( )
4.溶酶体是细胞的“消化车间”,内部含有多种水解酶,这些水解酶是在溶酶体内核糖体上合成的。( )
5.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其内膜向内折叠形成嵴,增大了膜面积,且内膜和基质中含有与有氧呼吸有关的酶。( )
6.叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器,其内部的类囊体堆叠形成基粒,光反应阶段在类囊体薄膜上进行。( )
7.高尔基体在动物细胞中与分泌物的形成有关,在植物细胞中与细胞壁的形成有关,因此高尔基体广泛存在于动植物细胞中。( )
8.观察细胞质流动实验中,常选用黑藻幼嫩小叶作为实验材料,因为叶片薄,叶绿体大而清晰,且细胞质流动速度较快。( )
9.用高倍显微镜观察叶绿体时,若发现细胞质流动方向为逆时针,则实际细胞质的流动方向也为逆时针。( )
10.核糖体是合成蛋白质的场所,有的附着在内质网上,有的游离在细胞质基质中,所有细胞生物都含有核糖体。( )
考向01 细胞质、细胞骨架与八种细胞器的结构和功能
1.细胞器串扰是指细胞内不同细胞器之间通过物理接触、物质转运、信号传递等方式相互交流、协同调控生命活动的现象。下列叙述错误的是( )
A.细胞骨架在细胞器串扰中发挥重要作用
B.核糖体无膜结构,不与其他细胞器发生物质联系,不参与细胞器串扰
C.线粒体与内质网接触,有利于线粒体为内质网进行蛋白质加工提供能量
D.溶酶体与受损线粒体形成自噬体,实现细胞器更新与细胞稳态维持,属于细胞器串扰
2.科学家在研究某种能够快速连续奔跑的羚羊时,发现其腿部肌肉细胞的线粒体在形态和功能上发生了适应性变化。电子显微镜下观察到,这些线粒体的内膜向内折叠形成的嵴,其数量和密度远超普通动物细胞。请你根据这一情境及所学的线粒体知识,分析以下哪项推断最合理( )
A.丰富的嵴增大了线粒体外膜的面积,有利于葡萄糖快速进入线粒体进行彻底氧化分解
B.线粒体为有氧呼吸的主要场所,线粒体中发生的反应均不消耗ATP
C.该结构特点有利于附着更多与有氧呼吸第三阶段有关的酶,促进氧气利用,产生更多ATP
D.线粒体通过形成丰富的嵴,将化学能直接转化为动能,为羚羊肌肉的快速收缩供能
考向02 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
3.黑藻是一种叶片薄而叶绿体大的水生植物,是一种易获得的理想实验材料。下列相关叙述正确的是( )
A.用成熟叶片制作临时装片,可观察染色体形态和叶绿体结构
B.根据不同光合色素在层析液中的溶解度不同可提取黑藻中的光合色素
C.在质壁分离和复原实验中,用新鲜黑藻作材料,可观察到原生质体的大小变化
D.在观察细胞质的流动实验中,供观察的黑藻事先应放在黑暗、室温条件下培养
4.为研究高原环境下植物的光合适应机制,某科研团队以甘肃祁连山区的典型高山植物为材料,在实验室中尝试观察其叶肉细胞内叶绿体的分布与细胞质的流动状态。下列关于该观察实验的叙述,错误的是( )
A.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
B.通常情况下取植物叶片稍带些叶肉的下表皮作为观察叶绿体的材料
C.观察细胞质流动时,可看到叶绿体围绕细胞核按一定方向环流
D.事先放在适宜的光照下培养一段时间,有利于观察细胞质流动现象
考点二 生物膜系统
知●识●解●构
知识点1 生物膜系统的概念与功能
1、 概念界定
(1) 核心组成:细胞膜 + 核膜 + 细胞器膜(内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶泡体、液泡)。
(2) 绝对禁区:视网膜、肠系膜、口腔黏膜(这些是组织/器官层面的膜,不是细胞层面的);核糖体、中心体(无膜结构,直接踢出群聊)。
2、 结构联系
(1) “主干道”(直接联系):内质网膜向内连着核膜,向外接着细胞膜。它是细胞内最大的膜系统,相当于城市的主干道。
(2) “快递车”(间接联系):内质网“出芽”形成囊泡 → 跑到高尔基体并融合 → 高尔基体再“出芽”形成囊泡 → 跑到细胞膜并融合。
(3) 膜面积变化(分泌蛋白合成时):
内质网膜:减小(一直在发货)
高尔基体膜:基本不变(收一件发一件)
细胞膜:增大(一直在收货)
3、 功能梳理
(1) “分隔车间”:把各种细胞器隔开,让细胞内能同时进行多种化学反应而不互相干扰。就像工厂的不同车间,互不污染。
(2) “吸附平台”:广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。注意:不是所有反应都在膜上,有氧呼吸第一阶段就在细胞质基质。
(3) “门户屏障”:细胞膜不仅维持内部环境稳定,更在物质运输、能量转换、信息传递中起决定性作用。
易错警示(避坑指南)
【坑点1:原核生物的“委屈”】
原核生物(如细菌)虽然有细胞膜,也有核糖体,但没有生物膜系统。因为生物膜系统要求有细胞器膜和核膜,原核生物这两者都没有。看到“原核生物具有生物膜系统”直接判错。
【坑点2:结构与功能的“两张皮”】
很多题目问“这体现了生物膜的什么特点?”
如果是变形、融合、胞吞、胞吐,体现的是结构特点:流动性。
如果是选择吸收、逆浓度梯度运输,体现的是功能特点:选择透过性。
二者关系:流动性是选择透过性的基础(膜不流动就无法进行物质交换)。
【坑点3:囊泡运输的“动力”】
囊泡运输(比如神经递质释放、胰岛素分泌)是一个耗能的过程,能量主要由线粒体提供。别以为囊泡自己会跑,那是需要马达蛋白牵引和ATP供能的。
【坑点4:人工肾的“误会”】
血液透析膜(人工肾)利用的是生物膜的选择透过性(允许小分子废物通过,阻挡大分子蛋白质和血细胞),不是信息交流功能。别看到医疗应用就往信息交流上扯。
知识点2 细胞器之间的协调配合
1、 核心概念:“流水线”作业模式
细胞就像一个精密的工厂,不同的细胞器是不同车间,它们之间不是孤立的,而是存在着明确的分工与协作。
总指挥:细胞核(储存遗传信息,指导蛋白质合成)。
生产车间:核糖体(合成多肽链)。
初加工车间:内质网(折叠、组装、糖基化)。
精加工与包装车间:高尔基体(进一步修饰、分类、打包)。
动力车间:线粒体(提供能量)。
物流通道:囊泡(运输)。
2、 经典模型:分泌蛋白的合成与运输路径
氨基酸 脱水缩合 多肽链
↓
粗面内质网(初步加工:如形成二硫键、盘曲折叠)
↓ (通过出芽形成囊泡)
高尔基体(进一步修饰、分类、包装,形成成熟的蛋白质)
↓ (通过出芽形成分泌囊泡)
细胞膜(胞吐作用释放到细胞外)
3、 经典模型:分泌蛋白的合成与运输路径
(1) 囊泡的“双向”运输:
顺向运输:从内质网 → 高尔基体 → 细胞膜。
逆向运输:细胞膜上的受体可以通过囊泡将物质运回高尔基体或内质网(如回收错误分选的蛋白质)。
(2) 膜面积的动态变化(高频考点):
内质网:由于不断“出芽”形成囊泡,膜面积减小。
高尔基体:先融合内质网来的囊泡(面积增大),再“出芽”形成囊泡(面积减小),总体基本保持不变。
细胞膜:融合高尔基体来的囊泡,膜面积增大。
(3) 能量的流向:
整个过程都需要消耗能量,主要由线粒体提供。
核糖体合成蛋白质本身也需要消耗ATP。
易错警示(避坑指南)
【坑点1:胞吐/胞吞的“膜”误区】
胞吐和胞吞不需要载体蛋白,但需要消耗能量。
胞吐会导致细胞膜面积暂时增加,胞吞会导致细胞膜面积暂时减少。这体现了生物膜的流动性(结构特点)。
【坑点2:分泌蛋白的“定义”】
分泌蛋白是指在细胞内合成,分泌到细胞外发挥作用的蛋白质。
属于:抗体、消化酶、蛋白质类激素(如胰岛素、生长激素)、血浆蛋白。
不属于:呼吸酶、DNA聚合酶(在细胞内发挥作用)、血红蛋白(在红细胞内)。
【坑点3:线粒体和叶绿体的“半自主性”】
线粒体和叶绿体内部含有少量的DNA和核糖体,能合成一部分自身需要的蛋白质。但它们的绝大多数蛋白质仍然是由核基因控制,在细胞质中的核糖体上合成的。因此,它们的活动仍然受细胞核的控制,被称为“半自主性细胞器”。
【坑点4:溶酶体的“水解酶”来源】
溶酶体内的水解酶由核糖体合成,经内质网和高尔基体加工后运入。其酸性环境由膜上的质子泵维持。别误以为水解酶是溶酶体自己合成的。
即●时●演●练
回归教材·易错辨析
判断以下表述是否正确:
1.生物膜系统由细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成,视网膜、肠系膜等组织膜不属于生物膜系统的范畴。( )
2.原核生物仅具有细胞膜,不存在核膜和细胞器膜,因此没有生物膜系统。( )
3.细胞内所有生物膜的组成成分和结构完全一致,因此在结构和功能上高度统一。( )
4.内质网膜向内可直接连接核膜,向外可直接连接细胞膜,是细胞内生物膜系统的枢纽。( )
5.囊泡运输依赖生物膜的流动性,且整个过程需要线粒体提供能量,属于耗能过程。( )
6.生物膜系统为多种酶提供了广阔的附着位点,因此细胞内的所有生化反应均在生物膜上进行。( )
7.细胞膜作为生物膜系统的重要组成部分,在细胞与外界的物质运输、能量转换和信息传递中起决定性作用。( )
8.人工肾的血液透析膜利用了生物膜的信息交流功能,可选择性滤过代谢废物、保留有用成分。( )
9.分泌蛋白合成与运输过程中,内质网膜面积减小、细胞膜面积增大,高尔基体膜面积基本保持不变。( )
10.生物膜的流动镶嵌模型中,蛋白质分子均匀分布在磷脂双分子层两侧,且大多不能运动。( )
考向01 生物膜系统的组成、结构与成分联系
5.研究团队开发了线粒体胶囊移植新技术(基本原理如图),数据显示,与游离状态的线粒体相比,被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP,且仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合。关于该技术以下说法错误的是( )
A.过程1体现了细胞膜具有一定的流动性
B.“胶囊壳”可以有效维持供体线粒体的活性
C.除细胞膜外红细胞无其他膜结构,安全性高
D.受体细胞溶酶体溶解“胶囊壳”释放线粒体
6.下图为真核细胞中生物膜系统部分结构的概念图,其中字母表示结构,数字①②表示分泌蛋白在细胞中的运输过程。下列有关叙述正确的是( )
A.细胞分裂过程中,A结构都会周期性的消失和重建
B.线粒体内膜和叶绿体内膜上的ATP合酶的形成不需要经过①②运输
C.细胞骨架不属于生物膜系统,但对生物膜系统具有支撑作用
D.固醇类物质可以穿过B,表明B中含有胆固醇
考向02 生物膜系统的功能、囊泡运输与分泌蛋白协同
7.线粒体与内质网等细胞结构之间通过膜连接点连接实现直接联系,结构如图所示,膜连接点指膜结构之间通过蛋白质形成的“通道”或“锚点”。下列说法错误的是( )
A.图中内质网与线粒体的膜结构在组成成分上具有相似性
B.构成膜连接点的蛋白质与构成细胞骨架的蛋白质完全相同
C.图中膜连接点的存在有利于内质网与线粒体之间的物质交换
D.膜连接点的形成体现了细胞器之间在功能上的协同联系
8.细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工,又有紧密的联系。如图为溶酶体的发生过程和“消化”功能示意图,下列说法错误的是( )
A.生物膜是生物体内所有膜结构的统称,包含细胞膜、核膜等
B.a是高尔基体,在上述过程中的作用主要是形成b溶酶体
C.图示e含有4层生物膜,将与溶酶体融合形成f
D.受损的线粒体被包裹后降解的过程属于细胞自噬
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
题组一 情景设定:同一个生物分子可先后出现于两个细胞结构 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
1.(2026·河北·高考真题)同一个生物分子可先后出现于两个细胞结构,下列选项与此描述不符的是( )
A.ATP:线粒体→溶酶体 B.mRNA:细胞核→核糖体
C.淀粉:叶绿体→线粒体 D.磷脂:内质网→高尔基体
题组二 情景设定:小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
2.(2026·河南·高考真题)利用细胞融合技术将小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合,拟通过观察细胞器确认杂种细胞,下列能作为确认依据的细胞器组合是( )
A.线粒体和液泡 B.叶绿体和中心体
C.叶绿体和线粒体 D.内质网和高尔基体
题组三 情景设定:每个细胞都是自然界的一个奇迹 知识溯源:生物膜的结构与组成成分辨析
3.(2026·贵州·高考真题)科学家说:“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是( )
A.细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输
B.光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上
C.内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体
D.组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的
题组四 情景设定:呼吸上皮中的杯状细胞、纤毛细胞和基底细胞 知识溯源:细胞骨架功能辨析
4.(2026·贵州·高考真题)呼吸上皮中的杯状细胞分泌黏液,纤毛细胞的纤毛摆动将携带灰尘和污物的黏液清除,基底细胞增殖分化补充凋亡的杯状细胞和纤毛细胞。下列叙述正确的是( )
A.杯状细胞和纤毛细胞中mRNA的种类相同
B.衰老的杯状细胞部分酶活性下降、水分增多
C.基底细胞的增殖、分化与其自身细胞骨架有关
D.杯状细胞衰老和凋亡不利于机体实现自我更新
题组五 情景设定:紫色洋葱为材料进行系列实验 知识溯源:观察真叶细胞的细胞质流动
5.(2026·贵州·高考真题)洋葱叶分为真叶和鳞片叶,真叶光合作用制造的有机物运输到鳞片叶储存。某同学以紫色洋葱为材料进行系列实验。下列叙述正确的是( )
A.用鳞片叶外表皮观察质壁分离时,细胞紫色区域逐渐变小说明其正在失水
B.观察真叶细胞的细胞质流动时,在普通光学显微镜下可观察到叶绿体基粒
C.分离真叶中各种色素时,依据滤纸条上色素带次序可判断色素的含量
D.观察根尖细胞有丝分裂时,染色体排列在赤道板上说明其处于分裂前期
题组六 情景设定:细胞培养液中加入某大分子荧光染料 知识溯源:囊泡的结构与功能辨析
6.(2026·河南·高考真题)在细胞培养液中加入某大分子荧光染料,细胞膜上先出现荧光,一段时间后,胞内逐渐出现多个荧光小泡。下列叙述错误的是( )
A.小泡的形成与膜流动性有关 B.小泡的形成过程无需消耗能量
C.小泡的运输与细胞骨架相关 D.小泡的形成速率受温度的影响
题组七 情景设定:蛋白复合物E参与细胞内的膜系统修复 知识溯源:生物膜系统的结构与功能辨析
7.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)蛋白复合物E参与细胞内的膜系统修复、细胞自噬等过程,如图。下列关于该复合物功能的叙述错误的是( )
A.可避免溶酶体水解酶渗漏,保护细胞内组分
B.参与的核膜重建过程常发生在有丝分裂末期
C.介导细胞自噬,参与维持细胞内部环境的稳定
D.介导细胞内部膜融合的基础是膜的选择透过性
题组八 情景设定:线粒体功能障碍可引发多种疾病 知识溯源:生物器之间的分工合作及细胞骨架
8.(2026·安徽·高考真题)线粒体功能障碍可引发多种疾病。通过在靶细胞膜表面表达结合蛋白,可将外源正常线粒体精准移植至靶细胞内,从而有望治疗相关疾病。研究发现,部分外源线粒体可在靶细胞中“存活”,且出现与内源线粒体融合并增殖的现象。下列叙述错误的是( )
A.靶细胞可特异性识别外源线粒体,并通过转运蛋白将其移至细胞内
B.外源线粒体和自身功能障碍的线粒体均有可能被靶细胞溶酶体降解
C.破坏由蛋白质纤维构成的细胞骨架,对线粒体的融合有影响
D.线粒体增殖所需的蛋白质大部分由细胞核DNA指导合成
情境探究·素养拓展
——深挖素材脉络,规范长句作答
1.(25-26高三上·重庆渝中·阶段检测)非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是慢性肝病的一种,其特点是过多的脂质以脂滴的形式存在于肝细胞中。脂滴是细胞内储存脂质的一种细胞器,可以与细胞中的多种细胞器相互作用,部分关系如图所示。回答下列问题:
(1)长期大量摄入糖类很容易导致肥胖,从物质转化角度分析,其原因是_____。
(2)据图分析,脂滴最可能是由_____层磷脂分子构成的细胞器。脂滴形成后,主要借助_____(填细胞结构)完成移动。
(3)据图分析,肝细胞中的线粒体与多种细胞结构间通过膜接触位点实现联系,脂滴自噬产物可通过该结构进入线粒体,说明膜接触位点具有_____(答出2点)的功能。
(4)研究人员研发出一种小分子绑定化合物LD-ATTEC,该化合物通过自噬—溶酶体途径,实现了非蛋白类物质的靶向降解,为治疗NAFLD开辟了新的途径。下图为LD-ATTEC在细胞内发挥作用的机制示意图,其中LC3为自噬标记蛋白。
①溶酶体膜和自噬体膜分别来源于_____,这两种膜能相互融合体现了生物膜具有_____的结构特点。
②LD-ATTEC与脂滴或脂肪的结合具有一定的_____,因而能实现非蛋白类物质的靶向降解。在NAFLD模型小鼠实验中,LD-ATTEC显示了良好的降脂效果,成为治疗NAFLD的潜在药物。据图写出LD-ATTEC治疗NAFLD的作用机制:_____。
2.(2025·河南信阳·一模)高等生物细胞器的稳态是细胞行驶正常功能的基础。细胞质核糖体由大小两个亚基组成,每个亚基由蛋白质和RNA在核仁组装而成。线粒体和叶绿体内存在环状DNA和自身核糖体,该类核糖体与细菌的核糖体相似,而与细胞质核糖体差别较大。线粒体和叶绿体的蛋白质有的由核基因编码,有的由自身基因编码。线粒体和叶绿体均可经分裂增殖。植物分生组织中的前质体在光下可转变为叶绿体。内质网和高尔基体在细胞分裂初期崩解,并以小膜泡形式被分配到子细胞中,细胞分裂完成后重新组装。高尔基体产生含有酸性水解酶的囊泡,该囊泡与前溶酶体融合后,经酸化成熟形成溶酶体。衰老和损伤的细胞器在溶酶体内部进行降解,维持细胞器的平衡。下图为溶酶体对细胞内受损、异常的蛋白质和衰老的细胞器进行降解的过程,称为细胞自噬。请分析后回答下列问题。
(1)氯霉素通过抑制细菌核糖体功能而发挥作用,大量使用会对人体产生毒副作用,原因是氯霉素可能抑制某种细胞器功能,该细胞器最可能是________________。
(2)溶酶体中的多种水解酶从合成到进入溶酶体的途径是:________________→溶酶体(用文字和箭头表示)。
(3)图中的自噬体是一种囊泡,囊泡的结构不固定,不能称之为细胞器,但对细胞的生命活动至关重要。动物细胞能产生囊泡的结构有很多,如内质网、________等。(答出两点)
(4)自噬体内的线粒体被水解后的产物去向是被细胞重新利用或排出细胞。由此推测,当细胞养分不足时,细胞自噬作用可能会________(填“增强”“减弱”或“不变”),其原因是________。
(5)在种子萌发成幼苗的过程中,细胞不断分裂。下列叙述错误的是( )(多选)
A.幼苗中的叶绿体均由前质体在光下分裂而来
B.细胞分裂中期在光学显微镜下可以观察到核糖体和高尔基体
C.线粒体和叶绿体中遗传信息的流动遵循中心法则
D.内质网、中心体和线粒体都要经历解体和重建过程
——梳理实验脉络,强化探究逻辑
3.(25-26高三下·江苏扬州·期末)蛋白质分选是指蛋白质依靠自身信号序列,从起始合成部位转运到其发挥功能部位的过程。核基因编码的蛋白质分选大体可分为2条途径:翻译后转运途径和共翻译转运途径,相关过程如图所示。回答下列问题:
(1)图中含有核酸的细胞器有_______。
(2)可以利用_______法追踪蛋白质的分选路径,细胞中囊泡在运输“货物”时,需要依托由蛋白质纤维组成的网架结构——_______而移动,这些蛋白质纤维为囊泡构筑了快速的“运输通道”,该过程_______(从“需要”“不需要”中选填)消耗能量。
(3)下列物质的分选途径属于翻译后转运途径的有_______(填字母)。
a.RNA聚合酶 b.水通道蛋白 c.性激素 d.胰高血糖素 e.细胞骨架 f.血浆蛋白
(4)Sedlin蛋白是一种转运复合体蛋白,研究表明其在介导蛋白质由内质网向高尔基体转运过程中发挥重要作用。为验证Sedlin蛋白的作用机制,请选择合适的实验材料完善实验思路并预期实验结果。
①实验材料:正常小鼠胰腺腺泡细胞、生理盐水、含Sedlin蛋白抑制剂的生理盐水、15N标记的氨基酸、14C标记的氨基酸、放射性检测仪、细胞培养液等。
②实验思路:将正常小鼠胰腺腺泡细胞随机均分为两组,编号为甲、乙。甲组细胞培养液中加入适量生理盐水,乙组细胞培养液中加入_______,两组中均加入适量_______。一段时间后,使用_______法分别获得内质网和高尔基体,用放射性检测仪检测二者的放射强度。
③预期结果:____________________________。
4.(25-26高一上·河南·阶段检测)为追踪分泌蛋白的合成与运输过程,科学家在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射被放射性同位素3H标记的氨基酸,3min后,被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中;17min后,出现在高尔基体中;117min后,出现在靠近细胞膜内侧的囊泡中,其中部分出现在释放到细胞外的分泌物中。分泌蛋白的合成和运输过程如图1所示。回答下列问题:
(1)图1中细胞器①是____,结构②和____共同构成生物膜系统。高尔基体的主要生理作用是____。
(2)实验中不同时间点放射性出现的位置不同,证明分泌蛋白的运输路径为____(用文字和箭头表示)。若使用一种药物抑制线粒体的功能,则细胞内ATP含量会____,从而导致分泌蛋白的分泌过程受阻。
(3)信号肽一般由15~30个氨基酸组成,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号肽序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号肽序列。科学家通过实验除去进入内质网的蛋白质的信号肽序列,并将信号肽序列和细胞质基质中的蛋白质重组,图2表示重组前后蛋白质在细胞中的分布。实验结果表明:____。
——科技前沿改编,开放选拔特训
(25-26高三下·黑龙江佳木斯·阶段检测)线粒体是真核细胞的重要细胞器。当线粒体受损时,细胞通过清理受损的线粒体来维持细胞内的稳态。我国科研人员对此开展研究。
(1)线粒体的结构决定其功能,线粒体内膜向内折叠形成嵴的意义_____________。科研人员研究发现受损的线粒体可通过“线粒体自噬”及时被清理,“线粒体自噬”属于细胞自噬的一种,在一定条件下,受损的线粒体会被内质网包裹形成吞噬泡,吞噬泡与____________(填细胞器)融合形成自噬体,最终被清除。该细胞器的功能是______________________________________。
(2)科研人员推测受损线粒体还可通过进入迁移体(细胞器在迁移中形成的一种囊泡结构)而被释放到细胞外,即“线粒体胞吐”。为此,科研人员利用绿色荧光标记迁移体,红色荧光标记线粒体,用药物C处理细胞使线粒体受损,若观察到_______,则可初步验证上述推测。
(3)为研究受损线粒体进入迁移体的机制,科研人员进一步实验。
①真核细胞内的_________________锚定并支撑着细胞器,不仅与细胞运动、分裂、分化有关还与_____________、 __________、 __________等生命活动密切相关。
②为研究K蛋白在线粒体胞吐中的作用,对红色荧光标记了线粒体的细胞进行相应操作,检测迁移体中的红色荧光,操作及结果如图1。
图1结果表明,K蛋白的功能是__________________。
6.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)科学家推测,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作为信号肽,被位于细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)识别,肽链合成暂停。携带着肽链与核糖体的SRP与内质网膜上的SRP受体结合,核糖体附着于内质网上,继续合成肽链。这就是信号肽假说。下图中①~⑧表示蛋白质合成并转运到内质网的过程,请回答下列问题:
(1)科学家利用________法,对蛋白质的合成及分泌过程进行示踪,以下物质属于分泌蛋白的是________。
A.胰岛素 B.呼吸酶 C.性激素 D.抗体 E.血红蛋白
(2)多肽链的信号肽需借助________和________转移至内质网上,这一过程体现了生物膜________的功能。
(3)信号肽酶在多肽链进入内质网腔后会切除起始的一段肽链(信号序列),断裂的化学键是________,体现了蛋白质具有________功能。
(4)研究发现,细胞可以通过回收机制使细胞器的驻留蛋白质返回到正常驻留部位。驻留在内质网的可溶性蛋白的羧基端有一段特殊的氨基酸序列称为KDEL序列,如果该蛋白被意外地包装进入转运膜泡,就会从内质网逃逸到高尔基体,此时高尔基体顺面膜囊区的KDEL受体就会识别并结合KDEL序列将他们回收到内质网,KDEL信号序列和受体的亲和力受pH高低的影响。
①正常的分泌蛋白主要依靠______(填“COPI”或“COPII”)膜泡进行运输的。
②有关KDEL和KDEL受体的说法,正确的有______。
A.COP1,COPII和高尔基体的顺面膜囊上均有识别与结合KDEL信号序列的受体
B.高pH能促进KDEL序列与受体蛋白的结合,低pH有利于其从受体蛋白上释放
C.如果内质网的某一蛋白质缺乏KDEL序列,那么该蛋白质将不能返回内质网,而有可能被分泌到细胞外
D.KDEL序列是一段特殊的RNA序列
③正常情况下,内质网驻留蛋白质的合成、运输需要______(细胞器)的参与。
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第06讲 细胞器和生物膜系统
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
知识建联·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,突破命题考向
知识解构+即时演练+高分破译
考点一 细胞器
知识点1 细胞质、细胞骨架与细胞器分离
知识点2 八种常见细胞器的结构与功能
知识点3 观察叶绿体和细胞质流动实验
考点二 生物膜系统
知识点1 生物膜系统的概念与功能
知识点2细胞器之间的协调配合
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
题组一 情景设定:同一个生物分子先后出现于两个细胞结构 知识溯源:细胞器结构与功能辨析
题组二 情景设定:小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
题组三 情景设定:每个细胞都是自然界的一个奇迹 知识溯源:生物膜的结构与组成成分辨析
题组四 情景设定:呼吸上皮中的杯状细胞、纤毛细胞和基底细胞 知识溯源:细胞骨架功能辨析
题组五 情景设定:紫色洋葱为材料进行系列实验 知识溯源:观察真叶细胞的细胞质流动
题组六 情景设定:细胞培养液中加入某大分子荧光染料 知识溯源:囊泡的结构与功能辨析
题组七 情景设定:蛋白复合物E参与细胞膜系统修复 知识溯源:生物膜系统的结构与功能辨析
题组八 情景设定:线粒体功能障碍引发多种疾病 知识溯源:生物器之间分工合作及细胞骨架
05
情境探究·素养拓展
深挖素材脉络,规范长句作答
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考查概述
从命题题型和内容上看,高考命题涵盖选择题与非选择题,题目相对综合,以考查基础知识的迁移应用和综合分析能力为主。主要涉及主要细胞器的结构与功能辨析、细胞器之间的协调配合(特别是分泌蛋白的合成与运输路径),以及生物膜系统的组成与功能等核心内容。
考查形式
试题常以选择题形式考查细胞器的结构与功能辨析;非选择题则常结合分泌蛋白的合成与运输过程,或特定的生命情境,考查学生对细胞各部分结构相互联系、协调一致的理解,以及对生物学核心素养的综合应用能力。
课标要求
明确目标
1. 阐明细胞内各种细胞器的形态、分布和结构,说明主要细胞器的功能。(生命观念)
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。(生命观念、科学思维)
3. 掌握“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验的操作要点,并尝试制作真核细胞的三维结构模型。(科学探究)
高考前沿
1. 细胞器
2026·河北卷,1;2026·河南卷,2;2026·湖南卷,2;2026·贵州卷,2;2026·山东卷,1;2026·贵州卷,3;2026·贵州卷,4;
2. 生物膜系统
2026·河南卷,3;2026·陕晋宁青卷,2;2026·安徽卷,2;2026·浙江1月卷,21;2025·天津卷,4;2025·贵州卷,4;2025·浙江6月卷,7;
知识建联·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,突破命题考向
自主研学·梳理教材
1.说出主要细胞器的结构与功能。阐明线粒体(有氧呼吸主要场所)、叶绿体(光合作用场所)双层膜结构特点;说明内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的单层膜功能;识记核糖体、中心体的无膜结构及其在蛋白质合成、细胞分裂中的作用。
2.概述细胞器之间的分工与协作。掌握分泌蛋白的合成与运输路径(核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜),说明线粒体在这一过程中提供能量的作用;理解细胞内各结构通过囊泡运输和膜流实现协调配合。
3.说明细胞骨架的组成与功能。阐述细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,具有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性、参与细胞运动与分裂等重要功能。
4.阐明生物膜系统的概念与组成。明确生物膜系统由细胞膜、核膜及细胞器膜(内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等)共同构成;强调核糖体和中心体因无膜结构不属于该系统。
5.分析生物膜系统的结构与功能联系。说明生物膜在结构和化学成分上具有相似性与连续性,阐述了其将细胞分隔成区室、保证生命活动高效有序进行的意义;列举内质网、高尔基体等膜面积在分泌蛋白合成中的动态变化情况。
6.掌握细胞器分离的常用方法。明确差速离心法的原理及其在分离各种细胞器中的应用;了解“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验中材料选择(如藓类叶片、菠菜叶下表皮)及临时装片制作的关键步骤。
7.归纳细胞器的多维分类标准。按成分可分为含DNA(线粒体、叶绿体)、含RNA(线粒体、叶绿体、核糖体)、含色素(叶绿体含光合色素、液泡含花青素);按功能可分为能产生ATP(线粒体、叶绿体)、能产生水(线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体)、与主动运输有关(核糖体、线粒体)的细胞器,注意区分不同分类下的成员差异。
8.区分胞内蛋白与分泌蛋白的合成路径差异。胞内蛋白(如呼吸酶、血红蛋白、DNA聚合酶)由游离核糖体合成,不经历内质网、高尔基体的加工,也不通过胞吐排出细胞;分泌蛋白(如抗体、消化酶、蛋白类激素)由附着核糖体合成,需经内质网、高尔基体加工,最终通过胞吐释放到细胞外。
9.识记细胞器增大膜面积的特殊方式。线粒体通过内膜向内腔折叠形成嵴增大膜面积,为有氧呼吸相关酶提供附着位点;叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增大膜面积,为光合色素和光反应相关酶提供附着位点,二者均体现了结构与功能的适应性。
10.明确囊泡运输的核心规律。除分泌蛋白运输的囊泡外,突触小泡、溶酶体的形成均与高尔基体密切相关,高尔基体是细胞内物质运输的“交通枢纽”;所有囊泡运输均依赖生物膜的流动性,且需要消耗能量,运输过程保证了细胞各部分结构与功能的协调统一。
11.辨析原核生物与真核生物的相关差异。原核生物只有核糖体一种细胞器,无内质网、高尔基体等具膜细胞器,因此没有生物膜系统;原核细胞的细胞膜可作为有氧呼吸、光合作用的场所,功能更复杂,其膜蛋白的种类和数量多于真核细胞的细胞膜。
12.补充观察细胞质流动的实验细节。观察时常选用黑藻幼叶作为材料,因其叶片薄、叶绿体大而少,无需切片即可直接观察;细胞质流动的速度受温度、光照影响,适当升高温度、增强光照可加快流动速度,通常以叶绿体作为标志物判断细胞质流动的方向。
13.掌握生物膜成分的差异规律。生物膜的主要成分均为脂质和蛋白质,功能越复杂的生物膜,其蛋白质的种类和数量越多,如线粒体内膜的蛋白质含量高于外膜,原因是内膜附着了大量与有氧呼吸有关的酶;动物细胞膜中含有的胆固醇可维持膜的稳定性。
考点一 细胞器
知●识●解●构
知识点1 细胞质、细胞骨架与细胞器分离
1. 细胞质与细胞骨架的组成
阶段
概念
定义
特性
第一部分(细胞质)
细胞质基质
呈胶质状态,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶。是细胞进行新陈代谢的主要场所。
为新陈代谢提供物质和环境条件。
细胞器
悬浮在基质中,具有特定形态、结构和功能的结构。
具有相对独立性,受细胞核控制。
第二部分(细胞骨架)
概念
由蛋白质纤维组成的网架结构。
维持细胞形态,锚定细胞器。
功能
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。
保持细胞内部结构的有序性。
2. 细胞器的分离方法
(1) 差速离心法
利用不同细胞器的大小不同,通过采取逐渐提高离心速率的方法,将它们彼此分离开来。
(2) 原理简述
起始离心速度较低,让较大的颗粒(如细胞核)沉降;然后改用较高的离心速度,将较小的颗粒(如线粒体、核糖体)沉降,以此类推,达到分离目的。
3. 意义
(1) 有助于深入研究各种细胞器的成分、结构和功能。
(2) 为探究细胞的整体生命活动(如分泌蛋白的合成与运输)提供基础。
深度避坑·易错直击
【坑点1:成分混淆】
很多同学容易把细胞骨架和生物膜搞混。切记:细胞骨架是由蛋白质纤维构成的,完全不含磷脂;而磷脂双分子层是细胞膜和各种细胞器膜的基本支架。这是新教材的高频考点,看到“骨架”二字,脑子里第一时间反应出“蛋白质”,而不是“磷脂”。
【坑点2:原理颠倒】
关于差速离心法,最大的误区是以为“轻的先沉”。实际上,转速越低,离心力越小,只有质量大、密度大的颗粒(如细胞核)才会先沉降;转速越高,才能把质量小、密度小的颗粒(如核糖体)甩下来沉降。记忆口诀:低速沉大核,高速沉小器。
【坑点3:场所错位】
“代谢的主要场所”不等于“控制中心”。细胞质基质是细胞代谢的主要场所(干活的地方),但细胞核才是细胞代谢和遗传的控制中心(发号施令的地方)。细胞只有保持结构完整性,才能进行正常生命活动。
【坑点4:方法局限】
差速离心法主要用于分离细胞器(利用大小差异);而分离DNA或蛋白质等生物大分子,通常使用密度梯度离心法。虽然在实验操作中,差速离心常作为前期粗分离的预处理步骤,但在答题时,一定要区分二者的核心应用场景。
知识点2 八种常见细胞器的结构与功能
1. 八大细胞器总览
细胞器
膜结构
分布
核心功能
关键词
线粒体
双层膜,内膜折叠成嵴
动植物(哺乳动物成熟红细胞除外)
有氧呼吸主要场所,产生ATP
动力车间、半自主
叶绿体
双层膜,类囊体堆叠成基粒
植物绿色部位(根尖、表皮无)
光合作用完整场所
养料车间、能量转换
内质网
单层膜,网状
动植物
粗面:蛋白加工;滑面:脂质合成
合成加工车间
高尔基体
单层膜,扁平囊+囊泡
动植物
动物:分泌蛋白加工包装;植物:细胞壁形成
交通枢纽
溶酶体
单层膜,含多种水解酶
动植物
分解衰老细胞器、吞噬病菌
消化车间
液泡
单层膜,含细胞液
成熟植物细胞
调节渗透压、储存色素(花青素)
维持膨压
核糖体
无膜,rRNA+蛋白质
原核+真核(唯一共有)
蛋白质合成唯一场所
生产机器
中心体
无膜,两个中心粒垂直
动物+低等植物
有丝分裂发出星射线
纺锤体形成
2. 细胞器多维分类
(1) 按膜层数:
双层膜:线粒体、叶绿体
单层膜:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
无膜(不含磷脂):核糖体、中心体
(2) 按成分:
含DNA+RNA(半自主):线粒体、叶绿体
只含RNA:核糖体
含色素:叶绿体(光合色素)、液泡(花青素,水溶性)
(3) 按功能:
能量转换:线粒体、叶绿体
产生水:线粒体、叶绿体、核糖体
与有丝分裂有关:核糖体、中心体、高尔基体、线粒体
与分泌蛋白有关:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
(4) 按分布:
动植物共有:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体
植物特有:叶绿体、液泡
动物+低等植物特有:中心体
原核唯一:核糖体
3. 特殊细胞与特例
哺乳动物成熟红细胞:无核、无细胞器→只能无氧呼吸,是提取纯净细胞膜的最佳材料
植物根尖分生区细胞:无叶绿体、无大液泡、无中心体(高等植物)→观察有丝分裂的理想材料
蛔虫体细胞:无线粒体→长期无氧呼吸,产物乳酸
癌细胞:糖蛋白减少、核糖体多、核仁大、代谢旺盛
原核细胞:只有核糖体,无核膜/核仁,但拟核有DNA,能进行有氧呼吸和光合作用(如蓝细菌)
4. 显微 vs 亚显微
显微结构(光学显微镜下可见):线粒体、叶绿体、液泡、细胞核、细胞壁
亚显微结构(电子显微镜下可见):核糖体内外结构、内质网、高尔基体、中心体、核膜、类囊体膜等
记忆口诀:光学镜看"大件"(线、叶、液、核、壁),电镜才看"细件"
深度避坑·易错直击
【坑点1:成分混淆——细胞器≠细胞结构】
最常栽跟头的是把"细胞骨架""细胞质基质""细胞膜"也算进细胞器。只有悬浮在细胞质中具有特定形态和功能的结构才算细胞器。细胞骨架是蛋白质纤维网架,细胞质基质是胶质状态,细胞膜、细胞壁、细胞核都不属于细胞器。做题看到"下列属于细胞器的是",先把这三个排除。
【坑点2:分布错位——植物≠都有叶绿体,动物≠都有中心体】
叶绿体只存在于植物进行光合作用的部位(叶肉、幼茎皮层),根尖、表皮、果肉细胞都没有。中心体存在于动物和低等植物,高等植物没有但依然能靠细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。题干出现"高等植物细胞""植物根尖分生区",第一时间想"无叶绿体、无大液泡、无中心体"。
【坑点3:功能"变脸"——高尔基体动植物不一样】
高尔基体在动物细胞里是搞"物流"的(分泌蛋白加工包装),在植物细胞里有丝分裂末期是搞"建筑"的(参与细胞壁形成)。看到"植物细胞高尔基体→分泌蛋白"这种表述直接打叉,但"参与细胞壁形成"是对的。
【坑点4:能源误区——无线粒体≠不能有氧呼吸,无叶绿体≠不能光合】
这是原核生物部分最经典的坑。蓝细菌、硝化细菌等原核生物没有线粒体和叶绿体,但含有氧呼吸酶或光合色素,依然能进行有氧呼吸或光合作用。反过来,哺乳动物成熟红细胞、蛔虫体细胞无线粒体,只能进行无氧呼吸。
【坑点5:合成场所张冠李戴】
①蛋白质合成唯一场所是核糖体,内质网只是"加工",高尔基体只是"再加工分类";②性激素是脂质,在内质网合成,不走核糖体→高尔基体路径;③溶酶体内的水解酶本质是蛋白质,在核糖体合成、内质网加工、高尔基体包装,溶酶体自己不能合成酶;④肽键形成在核糖体,空间结构形成在内质网,成熟蛋白在高尔基体。
【坑点6:半自主细胞器的"自主"边界】
线粒体、叶绿体含DNA和核糖体,能自主合成部分蛋白质,但绝大多数蛋白质仍由细胞核DNA编码、在细胞质核糖体合成后运入,所以叫"半自主"而不是"完全自主"。核DNA不能通过核孔出核,但线粒体和叶绿体自己的DNA可以指导合成少量蛋白。
【坑点7:膜面积变化与囊泡运输】
分泌蛋白合成过程中:内质网膜面积减小(只发囊泡),高尔基体膜面积基本不变(先收后发),细胞膜面积增大(只收囊泡)。全程由线粒体供能,依赖膜的流动性。性激素、固醇类激素走内质网→细胞膜,不走这条路径。
【坑点8:核糖体分布的"隐藏考点"】
核糖体不只游离或附着在内质网上,线粒体和叶绿体内部也有核糖体(用于半自主合成),核膜上也有附着。所以"核糖体只存在于细胞质"是错的。
知识点3 观察叶绿体和细胞质流动实验
1. 实验目的与原理
项目
核心要点
实验目的
使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布;观察细胞质的流动,理解细胞质流动是一种生命现象
实验原理
叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,不需染色,可直接制片观察;活细胞的细胞质处于不断流动状态,可用叶绿体的运动作为标志间接判断细胞质流动
材料用具
藓类叶(或菠菜叶、番薯叶)、新鲜黑藻、显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、刀片、培养皿、台灯
结果预期
叶绿体:扁平椭球形,散乱分布于细胞质基质中;细胞质流动:叶绿体随细胞质一起流动,每个细胞流动方向一致,方式为环流(胞质环流)
2. 材料选择与操作步骤
(1) 材料选择的"黄金标准"
观察叶绿体首选:藓类小叶(优点:叶片薄,仅有一两层细胞,叶绿体大且清楚,可直接取整叶制片)
替代材料:菠菜叶稍带叶肉的下表皮(理由:表皮细胞除保卫细胞外不含叶绿体,叶绿体主要分布在叶肉细胞中,所以必须"稍带叶肉")
观察细胞质流动首选:黑藻幼嫩小叶(优点:叶扁平薄、单层细胞、含叶绿体、易获得、易制片;幼叶代谢旺于老叶,流速更快)
(2) 操作步骤三段式
制片:载玻片中央滴清水 → 用镊子夹取材料入水滴 → 盖盖玻片。全程叶片不能放干,必须保持有水状态
观察叶绿体:先用低倍镜找到叶片细胞 → 将目标细胞移至视野中央 → 换高倍镜观察形态和分布
观察细胞质流动:黑藻事先在光照、室温(25℃左右)条件下培养 → 低倍镜找到叶肉细胞 → 高倍镜观察叶绿体随细胞质流动的情况
(3) 加快细胞质流动的三招(实验前处理)
适宜光照处理 15~20 min
提高水温至 25℃左右(最适温度)
切伤一小部分叶片(伤口处代谢加快)
(4) 最佳观察位置的选取
找靠近叶脉部位的细胞观察,此处水分供应充足,细胞质流动明显
3. 实验结论与拓展考点
(1) 叶绿体形态:绿色、扁平的椭球形或球形,高倍光学显微镜可观察形态和分布,类囊体、基粒、双层膜属亚显微结构,必须用电镜
(2) 光照适应性:强光下叶绿体以椭球体侧面朝向光源(避免灼伤);弱光下以正面(最大面)朝向光源(接受更多光照);暗处呈无规律排列
(3) 流动意义:细胞质流动是活细胞的特征,能加快细胞内物质运输、促进代谢;死细胞的细胞质停止流动,可据此判断细胞死活
(4) 显微镜成像规律:显微镜下看到的是上下、左右均颠倒的倒像,但流动方向实质与观察到的方向一致——视野中顺时针,实际也是顺时针;视野中逆时针,实际也是逆时针
(5) 观察技巧:观察细胞质流动时,视野应适当调暗(用平面镜或缩小光圈),有利于辨别动态变化
深度避坑·易错直击
【坑点1:材料选错——洋葱鳞片叶内表皮不能观察叶绿体】
洋葱鳞片叶内表皮细胞没有叶绿体(鳞片叶是地下变态茎,不见光),不能用于观察叶绿体。能用的只有藓类小叶、黑藻幼叶、菠菜稍带叶肉的下表皮这几类含叶绿体的材料。看到"用洋葱鳞片叶内表皮观察叶绿体"这种选项直接排除。
【坑点2:菠菜叶"上/下表皮"错位】
菠菜叶下表皮稍带叶肉才能用,上表皮不行(上表皮叶肉少、叶绿体少,且下表皮更易撕取带叶肉);更重要的是,表皮本身不含叶绿体,必须"稍带些叶肉",这是高频填空考点。
【坑点3:光学显微镜"看穿"亚显微结构】
高倍光学显微镜只能看到叶绿体的形态(椭球形/球形)和分布,看不到双层膜、类囊体、基粒——这些是亚显微结构,必须用电镜。任何选项说"高倍镜下观察到叶绿体有两层膜"或"看到类囊体堆叠",一律打叉。
【坑点4:临时装片"保持干燥"反着来】
实验全过程临时装片必须始终保持有水状态,水分蒸发时要及时在盖玻片一侧滴清水、另一侧用吸水纸吸引补水。一旦失水,叶绿体缩成一团,细胞死亡,细胞质停止流动,整个实验报废。"装片应保持干燥"是典型错误表述。
【坑点5:参照物选错——以叶绿体而非细胞核/液泡】
观察细胞质流动时,唯一参照物是叶绿体(绿色、易观察、随细胞质一起动)。细胞核不好观察动态,液泡无色且有些植物细胞液泡充满细胞大部分空间,都不是合适参照。选项出现"以细胞核为主要参照物"就是错的。
【坑点6:显微镜倒像下流动方向"反转"误解】
这是最经典的陷阱。显微镜下成的是上下、左右均颠倒的倒像,但细胞质流动的方向与观察到的方向是一致的(因为旋转180°后方向不变)。视野中顺时针 → 实际顺时针;视野中逆时针 → 实际逆时针。不要再加一次"倒转"。
【坑点7:"所有植物细胞都环流"绝对化】
胞质环流是黑藻等植物的典型流动方式,并非所有植物细胞都如此,也存在直线流动等其他形式。看到"所有植物细胞的细胞质都表现为胞质环流"这种绝对化表述,判错。但"活细胞的细胞质都在流动"是对的。
【坑点8:预处理条件搞反——低温黑暗不利于观察】
实验前把黑藻放在低温、黑暗条件下处理,会减慢甚至停止细胞质流动,不利于观察。正确做法是放在25~30℃温水 + 适宜光照下处理 1~2 小时。选项出现"低温黑暗处理有利于观察"直接排除。
【坑点9:幼叶老叶颠倒】
观察细胞质流动应选黑藻幼嫩小叶而非老叶,幼叶代谢旺盛、流速快、细胞层数少。看到"黑藻老叶比幼叶更适合观察胞质环流"是错的。
【坑点10:直接用高倍镜开场】
必须先低倍后高倍。直接用高倍镜可能找不到观察对象,还可能压碎玻片、损坏镜头。操作步骤固定为:低倍镜找到目标 → 移到视野中央 → 换高倍镜 → 调细准焦螺旋。
即●时●演●练
回归教材·易错辨析
判断以下表述是否正确:
1.细胞质基质是细胞代谢的主要场所,呈胶质状态,主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸和多种酶等组成。( ✔ )
2.细胞骨架是由磷脂双分子层和蛋白质纤维构成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等生命活动密切相关。( ✘ )
3.分离各种细胞器常用的方法是差速离心法,即利用不同的离心速率将密度不同的细胞器分离开来。( ✘ )
4.溶酶体是细胞的“消化车间”,内部含有多种水解酶,这些水解酶是在溶酶体内核糖体上合成的。( ✘ )
5.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其内膜向内折叠形成嵴,增大了膜面积,且内膜和基质中含有与有氧呼吸有关的酶。( ✔ )
6.叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器,其内部的类囊体堆叠形成基粒,光反应阶段在类囊体薄膜上进行。( ✔ )
7.高尔基体在动物细胞中与分泌物的形成有关,在植物细胞中与细胞壁的形成有关,因此高尔基体广泛存在于动植物细胞中。( ✔ )
8.观察细胞质流动实验中,常选用黑藻幼嫩小叶作为实验材料,因为叶片薄,叶绿体大而清晰,且细胞质流动速度较快。( ✔ )
9.用高倍显微镜观察叶绿体时,若发现细胞质流动方向为逆时针,则实际细胞质的流动方向也为逆时针。( ✔ )
10.核糖体是合成蛋白质的场所,有的附着在内质网上,有的游离在细胞质基质中,所有细胞生物都含有核糖体。( ✔ )
考向01 细胞质、细胞骨架与八种细胞器的结构和功能
1.细胞器串扰是指细胞内不同细胞器之间通过物理接触、物质转运、信号传递等方式相互交流、协同调控生命活动的现象。下列叙述错误的是( )
A.细胞骨架在细胞器串扰中发挥重要作用
B.核糖体无膜结构,不与其他细胞器发生物质联系,不参与细胞器串扰
C.线粒体与内质网接触,有利于线粒体为内质网进行蛋白质加工提供能量
D.溶酶体与受损线粒体形成自噬体,实现细胞器更新与细胞稳态维持,属于细胞器串扰
【答案】B
【详解】A、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,可锚定支撑细胞器、参与细胞内物质运输和信号传递,在细胞器的交流协调中发挥重要作用,A正确;
B、核糖体虽无膜结构,但可附着在内质网上,将合成的肽链转运至内质网加工,游离核糖体合成的蛋白质也可转运至线粒体、叶绿体等细胞器中,存在物质转运,参与细胞器串扰,B错误;
C、线粒体是细胞的“动力车间”,是细胞能量供应的主要场所,线粒体与内质网接触可更高效地为内质网的蛋白质加工过程提供能量,C正确;
D、溶酶体与受损线粒体通过物理接触形成自噬体,溶酶体中的水解酶分解受损线粒体,实现细胞器更新和细胞稳态维持,属于细胞器间的交流协同,符合细胞器串扰的定义,D正确。
2.科学家在研究某种能够快速连续奔跑的羚羊时,发现其腿部肌肉细胞的线粒体在形态和功能上发生了适应性变化。电子显微镜下观察到,这些线粒体的内膜向内折叠形成的嵴,其数量和密度远超普通动物细胞。请你根据这一情境及所学的线粒体知识,分析以下哪项推断最合理( )
A.丰富的嵴增大了线粒体外膜的面积,有利于葡萄糖快速进入线粒体进行彻底氧化分解
B.线粒体为有氧呼吸的主要场所,线粒体中发生的反应均不消耗ATP
C.该结构特点有利于附着更多与有氧呼吸第三阶段有关的酶,促进氧气利用,产生更多ATP
D.线粒体通过形成丰富的嵴,将化学能直接转化为动能,为羚羊肌肉的快速收缩供能
【答案】C
【详解】A、嵴是线粒体内膜向内折叠形成的结构,并未增大外膜面积;且葡萄糖不能进入线粒体,需在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体彻底氧化分解,A错误;
B、线粒体是有氧呼吸的主要场所,但线粒体内部进行的DNA复制、转录、蛋白质合成等生命活动需要消耗ATP,B错误;
C、有氧呼吸第三阶段的场所为线粒体内膜,丰富的嵴增大了线粒体内膜的面积,可附着更多与有氧呼吸第三阶段有关的酶,而有氧呼吸第三阶段需要消耗氧气、产生大量ATP,因此该结构特点有利于促进氧气利用,产生更多ATP,C正确;
D、线粒体可将有机物中的稳定化学能转化为热能和ATP中的活跃化学能,无法直接将化学能转化为动能,需ATP水解释放能量才能为肌肉收缩供能,D错误。
考向02 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
3.黑藻是一种叶片薄而叶绿体大的水生植物,是一种易获得的理想实验材料。下列相关叙述正确的是( )
A.用成熟叶片制作临时装片,可观察染色体形态和叶绿体结构
B.根据不同光合色素在层析液中的溶解度不同可提取黑藻中的光合色素
C.在质壁分离和复原实验中,用新鲜黑藻作材料,可观察到原生质体的大小变化
D.在观察细胞质的流动实验中,供观察的黑藻事先应放在黑暗、室温条件下培养
【答案】C
【详解】A、黑藻成熟叶片为高度分化的体细胞,不再进行有丝分裂,不会形成光学显微镜下可见的染色体,A错误;
B、不同光合色素在层析液中溶解度不同是光合色素分离的原理,提取光合色素的原理是光合色素易溶于无水乙醇等有机溶剂,B错误;
C、新鲜黑藻叶片细胞含有大液泡和呈绿色的叶绿体,在质壁分离和复原过程中,可通过叶绿体的分布直观观察到原生质体的收缩、膨胀,即能观察原生质体的大小变化,C正确;
D、观察细胞质的流动实验中,需将黑藻放在光照、室温条件下培养,以加快细胞代谢速率,使细胞质流动更明显便于观察,黑暗条件下细胞代谢弱,细胞质流动速率慢,不利于观察,D错误。
4.为研究高原环境下植物的光合适应机制,某科研团队以甘肃祁连山区的典型高山植物为材料,在实验室中尝试观察其叶肉细胞内叶绿体的分布与细胞质的流动状态。下列关于该观察实验的叙述,错误的是( )
A.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
B.通常情况下取植物叶片稍带些叶肉的下表皮作为观察叶绿体的材料
C.观察细胞质流动时,可看到叶绿体围绕细胞核按一定方向环流
D.事先放在适宜的光照下培养一段时间,有利于观察细胞质流动现象
【答案】C
【详解】A、叶绿体呈绿色、形态清晰,无需染色即可在光学显微镜下观察到,因此可以用细胞质基质中叶绿体的运动作为细胞质流动的标志,A正确;
B、植物叶片下表皮易撕取,且其附带的叶肉细胞中叶绿体体积大、数量少,便于观察,因此通常取稍带些叶肉的下表皮作为观察叶绿体的材料,B正确;
C、观察细胞质流动时,可看到叶绿体围绕中央大液泡按一定方向环流,C错误;
D、适宜光照下细胞代谢旺盛,细胞质流动速度更快,更易观察到流动现象,因此事先放在适宜光照下培养一段时间有利于实验观察,D正确。
考点二 生物膜系统
知●识●解●构
知识点1 生物膜系统的概念与功能
1、 概念界定
(1) 核心组成:细胞膜 + 核膜 + 细胞器膜(内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶泡体、液泡)。
(2) 绝对禁区:视网膜、肠系膜、口腔黏膜(这些是组织/器官层面的膜,不是细胞层面的);核糖体、中心体(无膜结构,直接踢出群聊)。
2、 结构联系
(1) “主干道”(直接联系):内质网膜向内连着核膜,向外接着细胞膜。它是细胞内最大的膜系统,相当于城市的主干道。
(2) “快递车”(间接联系):内质网“出芽”形成囊泡 → 跑到高尔基体并融合 → 高尔基体再“出芽”形成囊泡 → 跑到细胞膜并融合。
(3) 膜面积变化(分泌蛋白合成时):
内质网膜:减小(一直在发货)
高尔基体膜:基本不变(收一件发一件)
细胞膜:增大(一直在收货)
3、 功能梳理
(1) “分隔车间”:把各种细胞器隔开,让细胞内能同时进行多种化学反应而不互相干扰。就像工厂的不同车间,互不污染。
(2) “吸附平台”:广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。注意:不是所有反应都在膜上,有氧呼吸第一阶段就在细胞质基质。
(3) “门户屏障”:细胞膜不仅维持内部环境稳定,更在物质运输、能量转换、信息传递中起决定性作用。
易错警示(避坑指南)
【坑点1:原核生物的“委屈”】
原核生物(如细菌)虽然有细胞膜,也有核糖体,但没有生物膜系统。因为生物膜系统要求有细胞器膜和核膜,原核生物这两者都没有。看到“原核生物具有生物膜系统”直接判错。
【坑点2:结构与功能的“两张皮”】
很多题目问“这体现了生物膜的什么特点?”
如果是变形、融合、胞吞、胞吐,体现的是结构特点:流动性。
如果是选择吸收、逆浓度梯度运输,体现的是功能特点:选择透过性。
二者关系:流动性是选择透过性的基础(膜不流动就无法进行物质交换)。
【坑点3:囊泡运输的“动力”】
囊泡运输(比如神经递质释放、胰岛素分泌)是一个耗能的过程,能量主要由线粒体提供。别以为囊泡自己会跑,那是需要马达蛋白牵引和ATP供能的。
【坑点4:人工肾的“误会”】
血液透析膜(人工肾)利用的是生物膜的选择透过性(允许小分子废物通过,阻挡大分子蛋白质和血细胞),不是信息交流功能。别看到医疗应用就往信息交流上扯。
知识点2 细胞器之间的协调配合
1、 核心概念:“流水线”作业模式
细胞就像一个精密的工厂,不同的细胞器是不同车间,它们之间不是孤立的,而是存在着明确的分工与协作。
总指挥:细胞核(储存遗传信息,指导蛋白质合成)。
生产车间:核糖体(合成多肽链)。
初加工车间:内质网(折叠、组装、糖基化)。
精加工与包装车间:高尔基体(进一步修饰、分类、打包)。
动力车间:线粒体(提供能量)。
物流通道:囊泡(运输)。
2、 经典模型:分泌蛋白的合成与运输路径
氨基酸 脱水缩合 多肽链
↓
粗面内质网(初步加工:如形成二硫键、盘曲折叠)
↓ (通过出芽形成囊泡)
高尔基体(进一步修饰、分类、包装,形成成熟的蛋白质)
↓ (通过出芽形成分泌囊泡)
细胞膜(胞吐作用释放到细胞外)
3、 经典模型:分泌蛋白的合成与运输路径
(1) 囊泡的“双向”运输:
顺向运输:从内质网 → 高尔基体 → 细胞膜。
逆向运输:细胞膜上的受体可以通过囊泡将物质运回高尔基体或内质网(如回收错误分选的蛋白质)。
(2) 膜面积的动态变化(高频考点):
内质网:由于不断“出芽”形成囊泡,膜面积减小。
高尔基体:先融合内质网来的囊泡(面积增大),再“出芽”形成囊泡(面积减小),总体基本保持不变。
细胞膜:融合高尔基体来的囊泡,膜面积增大。
(3) 能量的流向:
整个过程都需要消耗能量,主要由线粒体提供。
核糖体合成蛋白质本身也需要消耗ATP。
易错警示(避坑指南)
【坑点1:胞吐/胞吞的“膜”误区】
胞吐和胞吞不需要载体蛋白,但需要消耗能量。
胞吐会导致细胞膜面积暂时增加,胞吞会导致细胞膜面积暂时减少。这体现了生物膜的流动性(结构特点)。
【坑点2:分泌蛋白的“定义”】
分泌蛋白是指在细胞内合成,分泌到细胞外发挥作用的蛋白质。
属于:抗体、消化酶、蛋白质类激素(如胰岛素、生长激素)、血浆蛋白。
不属于:呼吸酶、DNA聚合酶(在细胞内发挥作用)、血红蛋白(在红细胞内)。
【坑点3:线粒体和叶绿体的“半自主性”】
线粒体和叶绿体内部含有少量的DNA和核糖体,能合成一部分自身需要的蛋白质。但它们的绝大多数蛋白质仍然是由核基因控制,在细胞质中的核糖体上合成的。因此,它们的活动仍然受细胞核的控制,被称为“半自主性细胞器”。
【坑点4:溶酶体的“水解酶”来源】
溶酶体内的水解酶由核糖体合成,经内质网和高尔基体加工后运入。其酸性环境由膜上的质子泵维持。别误以为水解酶是溶酶体自己合成的。
即●时●演●练
回归教材·易错辨析
判断以下表述是否正确:
1.生物膜系统由细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成,视网膜、肠系膜等组织膜不属于生物膜系统的范畴。( ✔ )
2.原核生物仅具有细胞膜,不存在核膜和细胞器膜,因此没有生物膜系统。( ✔ )
3.细胞内所有生物膜的组成成分和结构完全一致,因此在结构和功能上高度统一。( ✘ )
4.内质网膜向内可直接连接核膜,向外可直接连接细胞膜,是细胞内生物膜系统的枢纽。( ✔ )
5.囊泡运输依赖生物膜的流动性,且整个过程需要线粒体提供能量,属于耗能过程。( ✔ )
6.生物膜系统为多种酶提供了广阔的附着位点,因此细胞内的所有生化反应均在生物膜上进行。( ✘ )
7.细胞膜作为生物膜系统的重要组成部分,在细胞与外界的物质运输、能量转换和信息传递中起决定性作用。( ✔ )
8.人工肾的血液透析膜利用了生物膜的信息交流功能,可选择性滤过代谢废物、保留有用成分。( ✘ )
9.分泌蛋白合成与运输过程中,内质网膜面积减小、细胞膜面积增大,高尔基体膜面积基本保持不变。( ✔ )
10.生物膜的流动镶嵌模型中,蛋白质分子均匀分布在磷脂双分子层两侧,且大多不能运动。( ✘ )
考向01 生物膜系统的组成、结构与成分联系
5.研究团队开发了线粒体胶囊移植新技术(基本原理如图),数据显示,与游离状态的线粒体相比,被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP,且仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合。关于该技术以下说法错误的是( )
A.过程1体现了细胞膜具有一定的流动性
B.“胶囊壳”可以有效维持供体线粒体的活性
C.除细胞膜外红细胞无其他膜结构,安全性高
D.受体细胞溶酶体溶解“胶囊壳”释放线粒体
【答案】D
【详解】A、过程1为线粒体胶囊与受体细胞发生膜融合,膜融合的结构基础是细胞膜具有一定的流动性,A正确;
B、题干明确“与游离状态的线粒体相比,被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP”,说明胶囊壳可以为线粒体提供相对稳定的环境,有效维持供体线粒体的活性,B正确;
C、哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和其他具膜细胞器,仅含有细胞膜一种生物膜,用其制备胶囊壳不会引入其他膜类杂质,安全性高,C正确;
D、题干显示仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合,说明绝大多数线粒体不需要经过溶酶体溶解胶囊壳的过程,胶囊壳是通过与受体细胞膜融合直接将线粒体释放到细胞质基质中,D错误。
6.下图为真核细胞中生物膜系统部分结构的概念图,其中字母表示结构,数字①②表示分泌蛋白在细胞中的运输过程。下列有关叙述正确的是( )
A.细胞分裂过程中,A结构都会周期性的消失和重建
B.线粒体内膜和叶绿体内膜上的ATP合酶的形成不需要经过①②运输
C.细胞骨架不属于生物膜系统,但对生物膜系统具有支撑作用
D.固醇类物质可以穿过B,表明B中含有胆固醇
【答案】C
【详解】A、A为核膜,真核细胞的分裂方式包括有丝分裂、减数分裂、无丝分裂,无丝分裂过程中核膜不会周期性消失和重建,“都会”表述错误,A错误;
B、叶绿体的ATP合酶分布在类囊体膜上,叶绿体内膜不存在ATP合酶,选项前提表述错误,B错误;
C、细胞骨架是蛋白质纤维构成的网架结构,无膜结构,因此不属于生物膜系统;细胞骨架可锚定、支撑多种具膜结构,对生物膜系统具有支撑作用,C正确;
D、B为细胞膜,固醇属于脂质,依据相似相溶原理可自由扩散通过磷脂双分子层构成的细胞膜,与细胞膜是否含胆固醇无关,且植物细胞膜不含胆固醇,D错误。
考向02 生物膜系统的功能、囊泡运输与分泌蛋白协同
7.线粒体与内质网等细胞结构之间通过膜连接点连接实现直接联系,结构如图所示,膜连接点指膜结构之间通过蛋白质形成的“通道”或“锚点”。下列说法错误的是( )
A.图中内质网与线粒体的膜结构在组成成分上具有相似性
B.构成膜连接点的蛋白质与构成细胞骨架的蛋白质完全相同
C.图中膜连接点的存在有利于内质网与线粒体之间的物质交换
D.膜连接点的形成体现了细胞器之间在功能上的协同联系
【答案】B
【详解】A、内质网膜和线粒体膜都属于生物膜,主要组成成分均为脂质和蛋白质,组成成分具有相似性,A正确;
B、构成膜连接点的是位于膜结构上、起到通道或锚定作用的膜蛋白,而细胞骨架是由细胞质中的蛋白质纤维构成的,二者的蛋白质种类、功能均存在差异,不可能完全相同,B错误;
C、膜连接点作为膜之间的通道或锚点,实现了内质网和线粒体的直接联系,有利于二者之间的物质交换,C正确;
D、膜连接点使内质网和线粒体在结构上直接相连,二者的生理活动相互配合,体现了细胞器之间在功能上的协同联系,D正确。
8.细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工,又有紧密的联系。如图为溶酶体的发生过程和“消化”功能示意图,下列说法错误的是( )
A.生物膜是生物体内所有膜结构的统称,包含细胞膜、核膜等
B.a是高尔基体,在上述过程中的作用主要是形成b溶酶体
C.图示e含有4层生物膜,将与溶酶体融合形成f
D.受损的线粒体被包裹后降解的过程属于细胞自噬
【答案】A
【详解】A、生物膜是细胞内所有膜结构的统称,包括细胞膜、细胞器膜、核膜,A错误;
B、图中a是高尔基体,从题图可知,高尔基体出芽形成囊泡,最终发育为溶酶体b,B正确;
C、由图可知,e是包裹受损线粒体的自噬体,内质网膜包裹线粒体时膜折叠融合,形成双层膜的自噬体囊泡,而线粒体本身是双层膜结构,因此e总共含有1+2+1=4层生物膜,之后e会和溶酶体b融合形成f,C正确;
D、细胞自噬指细胞降解自身受损、衰老的结构或物质的过程,受损线粒体被包裹后经溶酶体降解的过程属于细胞自噬,D正确。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
题组一 情景设定:同一个生物分子可先后出现于两个细胞结构 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
1.(2026·河北·高考真题)同一个生物分子可先后出现于两个细胞结构,下列选项与此描述不符的是( )
A.ATP:线粒体→溶酶体 B.mRNA:细胞核→核糖体
C.淀粉:叶绿体→线粒体 D.磷脂:内质网→高尔基体
【答案】C
【详解】A、线粒体是有氧呼吸的主要场所,可合成ATP为细胞生命活动供能,溶酶体执行水解功能需要消耗ATP,因此ATP可从线粒体运输到溶酶体,路径合理,A不符合题意;
B、mRNA以细胞核内的DNA为模板转录合成后,通过核孔进入细胞质,与核糖体结合作为翻译的模板,路径合理,B不符合题意;
C、淀粉在叶绿体中合成后,需先在细胞质基质中水解为葡萄糖,葡萄糖进一步分解为丙酮酸后才能进入线粒体参与有氧呼吸,淀粉本身无法直接进入线粒体,路径不合理,C符合题意;
D、内质网是脂质合成的场所,磷脂作为生物膜的重要组成成分,可通过囊泡从内质网运输到高尔基体,参与高尔基体膜的更新,路径合理,D不符合题意。
题组二 情景设定:小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
2.(2026·河南·高考真题)利用细胞融合技术将小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合,拟通过观察细胞器确认杂种细胞,下列能作为确认依据的细胞器组合是( )
A.线粒体和液泡 B.叶绿体和中心体
C.叶绿体和线粒体 D.内质网和高尔基体
【答案】B
【详解】A、线粒体是动物细胞和植物细胞共有的细胞器,无法证明细胞中含有小鼠骨髓瘤细胞的成分,A错误;
B、叶绿体是烟草叶肉细胞特有的细胞器,小鼠骨髓瘤细胞不含叶绿体;中心体是动物细胞特有的细胞器,烟草是高等植物,细胞不含中心体,若融合细胞同时含有这两种细胞器,即可证明是两种细胞融合得到的杂种细胞,B正确;
C、线粒体是两种细胞共有的细胞器,仅能通过叶绿体证明含有烟草叶肉细胞的成分,无法证明含有小鼠骨髓瘤细胞的成分,C错误;
D、内质网和高尔基体是动物细胞和植物细胞共有的细胞器,无法区分两种细胞的成分,D错误。
题组三 情景设定:每个细胞都是自然界的一个奇迹 知识溯源:生物膜的结构与组成成分辨析
3.(2026·贵州·高考真题)科学家说:“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是( )
A.细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输
B.光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上
C.内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体
D.组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的
【答案】C
【详解】A、通道蛋白参与的跨膜运输方式为协助扩散,仅能顺浓度梯度运输物质,A错误;
B、卡尔文循环是光合作用的暗反应过程,发生场所为叶绿体基质,B错误;
C、分泌蛋白合成与转运路径中,内质网对核糖体合成的肽链进行初步加工后,会形成囊泡包裹分泌蛋白转运至高尔基体进行进一步加工,C正确;
D、磷脂双分子层的内部是磷脂分子的疏水尾部,磷脂分子的亲水头部朝向膜的内外两侧,D错误。
题组四 情景设定:呼吸上皮中的杯状细胞、纤毛细胞和基底细胞 知识溯源:细胞骨架功能辨析
4.(2026·贵州·高考真题)呼吸上皮中的杯状细胞分泌黏液,纤毛细胞的纤毛摆动将携带灰尘和污物的黏液清除,基底细胞增殖分化补充凋亡的杯状细胞和纤毛细胞。下列叙述正确的是( )
A.杯状细胞和纤毛细胞中mRNA的种类相同
B.衰老的杯状细胞部分酶活性下降、水分增多
C.基底细胞的增殖、分化与其自身细胞骨架有关
D.杯状细胞衰老和凋亡不利于机体实现自我更新
【答案】C
【详解】A、杯状细胞和纤毛细胞是细胞分化形成的,细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此两种细胞中mRNA的种类不完全相同,A错误;
B、衰老细胞的特征包括细胞内水分减少、多种酶的活性降低,B错误;
C、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞的增殖、分化、运动等生命活动密切相关,因此基底细胞的增殖、分化与其自身细胞骨架有关,C正确;
D、细胞衰老和凋亡是细胞正常的生命历程,对机体维持内部环境稳定、实现自我更新有积极意义,是有利的,D错误。
题组五 情景设定:紫色洋葱为材料进行系列实验 知识溯源:观察真叶细胞的细胞质流动
5.(2026·贵州·高考真题)洋葱叶分为真叶和鳞片叶,真叶光合作用制造的有机物运输到鳞片叶储存。某同学以紫色洋葱为材料进行系列实验。下列叙述正确的是( )
A.用鳞片叶外表皮观察质壁分离时,细胞紫色区域逐渐变小说明其正在失水
B.观察真叶细胞的细胞质流动时,在普通光学显微镜下可观察到叶绿体基粒
C.分离真叶中各种色素时,依据滤纸条上色素带次序可判断色素的含量
D.观察根尖细胞有丝分裂时,染色体排列在赤道板上说明其处于分裂前期
【答案】A
【详解】A、紫色洋葱鳞片叶外表皮的紫色来自液泡中的花青素,细胞失水发生质壁分离时,原生质层收缩,液泡体积减小,因此紫色区域逐渐变小,A正确;
B、叶绿体基粒属于亚显微结构,普通光学显微镜的分辨率不足以观察到该结构,仅能观察到叶绿体的整体形态,B错误;
C、滤纸条上色素带的次序反映的是色素在层析液中的溶解度,溶解度越高扩散越快、位置越靠上,色素的含量需通过色素带的宽度判断,C错误;
D、有丝分裂过程中,染色体排列在赤道板上是分裂中期的特征,分裂前期的特征为染色质螺旋化为染色体、核仁解体、核膜消失、纺锤体形成,D错误。
题组六 情景设定:细胞培养液中加入某大分子荧光染料 知识溯源:囊泡的结构与功能辨析
6.(2026·河南·高考真题)在细胞培养液中加入某大分子荧光染料,细胞膜上先出现荧光,一段时间后,胞内逐渐出现多个荧光小泡。下列叙述错误的是( )
A.小泡的形成与膜流动性有关 B.小泡的形成过程无需消耗能量
C.小泡的运输与细胞骨架相关 D.小泡的形成速率受温度的影响
【答案】B
【详解】A、胞吞过程中细胞膜内陷形成小泡,该过程依赖生物膜的流动性,因此小泡的形成与膜流动性有关,A正确;
B、胞吞是细胞主动摄入大分子的过程,需要消耗细胞呼吸释放的能量,B错误;
C、细胞骨架具有维持细胞形态、参与细胞内物质运输和囊泡转运的功能,因此小泡的运输与细胞骨架相关,C正确;
D、温度会影响细胞膜的流动性,也会通过影响呼吸酶的活性改变能量供应,因此小泡的形成速率受温度的影响,D正确。
题组七 情景设定:蛋白复合物E参与细胞内的膜系统修复 知识溯源:生物膜系统的结构与功能辨析
7.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)蛋白复合物E参与细胞内的膜系统修复、细胞自噬等过程,如图。下列关于该复合物功能的叙述错误的是( )
A.可避免溶酶体水解酶渗漏,保护细胞内组分
B.参与的核膜重建过程常发生在有丝分裂末期
C.介导细胞自噬,参与维持细胞内部环境的稳定
D.介导细胞内部膜融合的基础是膜的选择透过性
【答案】D
【详解】A、蛋白复合物E可修复溶酶体膜,能避免溶酶体内的水解酶渗漏到细胞质基质中,避免水解酶破坏细胞内正常组分,A正确;
B、有丝分裂的特点是前期核膜解体、核仁消失,末期核膜、核仁重新构建,因此核膜重建过程常发生在有丝分裂末期,B正确;
C、蛋白复合物E介导细胞自噬,可将细胞内衰老、损伤的细胞器分解,清除细胞内无用或有害的组分,参与维持细胞内部环境的稳定,C正确;
D、细胞内部膜融合的基础是生物膜具有一定的流动性,选择透过性是生物膜的功能特性,不是膜融合的结构基础,D错误。
题组八 情景设定:线粒体功能障碍可引发多种疾病 知识溯源:生物器之间的分工合作及细胞骨架
8.(2026·安徽·高考真题)线粒体功能障碍可引发多种疾病。通过在靶细胞膜表面表达结合蛋白,可将外源正常线粒体精准移植至靶细胞内,从而有望治疗相关疾病。研究发现,部分外源线粒体可在靶细胞中“存活”,且出现与内源线粒体融合并增殖的现象。下列叙述错误的是( )
A.靶细胞可特异性识别外源线粒体,并通过转运蛋白将其移至细胞内
B.外源线粒体和自身功能障碍的线粒体均有可能被靶细胞溶酶体降解
C.破坏由蛋白质纤维构成的细胞骨架,对线粒体的融合有影响
D.线粒体增殖所需的蛋白质大部分由细胞核DNA指导合成
【答案】A
【详解】A、线粒体属于较大的细胞器,其进入靶细胞的方式为胞吞,依赖细胞膜的流动性,转运蛋白仅能介导小分子、离子等物质的跨膜运输,无法转运线粒体这种结构,A错误;
B、溶酶体是细胞的“消化车间”,可以降解衰老、损伤的内源细胞器,也可以清除进入细胞的异物,因此外源线粒体和自身功能障碍的线粒体均可能被溶酶体降解,B正确;
C、细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构,参与细胞器的运输、定位等生命活动,破坏细胞骨架会影响线粒体的移动,进而对线粒体的融合过程产生影响,C正确;
D、线粒体是半自主性细胞器,自身仅含有少量DNA,只能指导合成少量蛋白质,其增殖所需的大部分蛋白质由细胞核DNA指导合成,D正确。
情境探究·素养拓展
——深挖素材脉络,规范长句作答
1.(25-26高三上·重庆渝中·阶段检测)非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是慢性肝病的一种,其特点是过多的脂质以脂滴的形式存在于肝细胞中。脂滴是细胞内储存脂质的一种细胞器,可以与细胞中的多种细胞器相互作用,部分关系如图所示。回答下列问题:
(1)长期大量摄入糖类很容易导致肥胖,从物质转化角度分析,其原因是_____。
(2)据图分析,脂滴最可能是由_____层磷脂分子构成的细胞器。脂滴形成后,主要借助_____(填细胞结构)完成移动。
(3)据图分析,肝细胞中的线粒体与多种细胞结构间通过膜接触位点实现联系,脂滴自噬产物可通过该结构进入线粒体,说明膜接触位点具有_____(答出2点)的功能。
(4)研究人员研发出一种小分子绑定化合物LD-ATTEC,该化合物通过自噬—溶酶体途径,实现了非蛋白类物质的靶向降解,为治疗NAFLD开辟了新的途径。下图为LD-ATTEC在细胞内发挥作用的机制示意图,其中LC3为自噬标记蛋白。
①溶酶体膜和自噬体膜分别来源于_____,这两种膜能相互融合体现了生物膜具有_____的结构特点。
②LD-ATTEC与脂滴或脂肪的结合具有一定的_____,因而能实现非蛋白类物质的靶向降解。在NAFLD模型小鼠实验中,LD-ATTEC显示了良好的降脂效果,成为治疗NAFLD的潜在药物。据图写出LD-ATTEC治疗NAFLD的作用机制:_____。
【答案】(1)糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪
(2) 单/一 细胞骨架
(3)信息交流、物质运输
(4) 高尔基体、内质网 一定的流动性 特异性 LD-ATTEC与LC3及脂滴或脂肪结合,从而形成三元复合物,该复合物被来自内质网的膜包裹形成自噬体后可与溶酶体融合,使脂滴或脂肪通过溶酶体的作用发生自噬降解,进而有效降解脂滴
【分析】细胞骨架是由微管蛋白组装成的中空的管状结构,在细胞中能聚集与分散,组成早前期带、纺锤体等多种结构。因此,细胞骨架在细胞中扮演着至关重要的角色,特别是在维持细胞形状、细胞内的物质运输、细胞分裂和细胞壁的合成中起重要作用。
【详解】(1)长期大量摄入糖类很容易导致肥胖,从物质转化角度分析,糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪。
(2)脂滴从内质网上脱落形成,且脂滴内部储存脂质,外部是液体环境,因此推测脂滴是具有单层磷脂分子构成的细胞器。细胞骨架在细胞内起到支撑和运输等作用,脂滴形成后,主要借助细胞骨架完成移动。
(3)肝细胞中的线粒体与多种细胞结构间通过膜接触位点实现联系,脂滴自噬产物可通过该结构进入线粒体,这表明膜接触位点一方面能够进行信息交流,让不同结构间知晓彼此的需求等;另一方面可以进行物质运输,将脂滴自噬产物运输到线粒体中。
(4)①溶酶体膜来源于高尔基体,自噬体膜来源于内质网。生物膜的结构特点是具有一定的流动性,这使得溶酶体膜和自噬体膜能够相互融合。②LD-ATTEC与脂滴或脂肪的结合具有一定的特异性,所以能实现靶向降解。LD-ATTEC治疗NAFLD的作用机制为:LD-ATTEC与LC3及脂滴或脂肪结合,形成三元复合物,该复合物被来自内质网的膜包裹形成自噬体,自噬体与溶酶体融合,使脂滴或脂肪通过溶酶体的作用发生自噬降解,进而有效降解脂滴,达到治疗NAFLD的目的。
2.(2025·河南信阳·一模)高等生物细胞器的稳态是细胞行驶正常功能的基础。细胞质核糖体由大小两个亚基组成,每个亚基由蛋白质和RNA在核仁组装而成。线粒体和叶绿体内存在环状DNA和自身核糖体,该类核糖体与细菌的核糖体相似,而与细胞质核糖体差别较大。线粒体和叶绿体的蛋白质有的由核基因编码,有的由自身基因编码。线粒体和叶绿体均可经分裂增殖。植物分生组织中的前质体在光下可转变为叶绿体。内质网和高尔基体在细胞分裂初期崩解,并以小膜泡形式被分配到子细胞中,细胞分裂完成后重新组装。高尔基体产生含有酸性水解酶的囊泡,该囊泡与前溶酶体融合后,经酸化成熟形成溶酶体。衰老和损伤的细胞器在溶酶体内部进行降解,维持细胞器的平衡。下图为溶酶体对细胞内受损、异常的蛋白质和衰老的细胞器进行降解的过程,称为细胞自噬。请分析后回答下列问题。
(1)氯霉素通过抑制细菌核糖体功能而发挥作用,大量使用会对人体产生毒副作用,原因是氯霉素可能抑制某种细胞器功能,该细胞器最可能是________________。
(2)溶酶体中的多种水解酶从合成到进入溶酶体的途径是:________________→溶酶体(用文字和箭头表示)。
(3)图中的自噬体是一种囊泡,囊泡的结构不固定,不能称之为细胞器,但对细胞的生命活动至关重要。动物细胞能产生囊泡的结构有很多,如内质网、________等。(答出两点)
(4)自噬体内的线粒体被水解后的产物去向是被细胞重新利用或排出细胞。由此推测,当细胞养分不足时,细胞自噬作用可能会________(填“增强”“减弱”或“不变”),其原因是________。
(5)在种子萌发成幼苗的过程中,细胞不断分裂。下列叙述错误的是( )(多选)
A.幼苗中的叶绿体均由前质体在光下分裂而来
B.细胞分裂中期在光学显微镜下可以观察到核糖体和高尔基体
C.线粒体和叶绿体中遗传信息的流动遵循中心法则
D.内质网、中心体和线粒体都要经历解体和重建过程
【答案】(1)线粒体中核糖体
(2)核糖体→内质网→高尔基体
(3)高尔基体、细胞膜
(4) 增强 细胞可以获得更多维持生存所需的物质和能量
(5)ABD
【分析】溶酶体中含有多种水解酶,能够分解很多种物质以及衰老、损伤的细胞器,清除侵入细胞的病毒或病菌,被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”。
【详解】(1)据题意可知,线粒体、叶绿体同样含有核糖体,这类核糖体与原核生物核糖体较为相似,某种抗生素对细菌(原核生物)核糖体有损伤作用,因此推测大量摄入会危害人体,其最有可能危害人类细胞线粒体中核糖体。
(2)溶酶体内含有多种水解酶,水解酶的化学本质是蛋白质。水解酶在核糖体上合成,从合成到进入溶酶体的途径是:核糖体→内质网→高尔基体→溶酶体。
(3)细胞产生分泌蛋白的过程中,内质网与高尔基体都会形成囊泡。题中细胞膜内陷形成囊泡。因此动物细胞能形成囊泡的结构有内质网、高尔基体、细胞膜。
(4)被溶酶体降解后的产物,可以被细胞再度利用。因此,当细胞养分不足时,细胞自噬作用会增强,细胞可以获得更多维持生存所需的物质和能量。
(5)A、植物分生组织中的前质体在光下可转变为叶绿体,叶绿体可经分裂增殖,A错误;
B、核糖体是细胞的亚显微结构,只能在电子显微镜下观察到,高尔基体在细胞分裂初期崩解,并以小膜泡形式被分配到子细胞中,因此推测细胞分裂中期不可以观察到高尔基体,B错误;
C、叶绿体和线粒体为半自主性细胞器,两者的基质中都含有基因,其基因表达包括转录和翻译,都遵循中心法则,C正确;
D、种子植物为高等植物,不含有中心体,D错误。
故选ABD。
——梳理实验脉络,强化探究逻辑
3.(25-26高三下·江苏扬州·期末)蛋白质分选是指蛋白质依靠自身信号序列,从起始合成部位转运到其发挥功能部位的过程。核基因编码的蛋白质分选大体可分为2条途径:翻译后转运途径和共翻译转运途径,相关过程如图所示。回答下列问题:
(1)图中含有核酸的细胞器有_______。
(2)可以利用_______法追踪蛋白质的分选路径,细胞中囊泡在运输“货物”时,需要依托由蛋白质纤维组成的网架结构——_______而移动,这些蛋白质纤维为囊泡构筑了快速的“运输通道”,该过程_______(从“需要”“不需要”中选填)消耗能量。
(3)下列物质的分选途径属于翻译后转运途径的有_______(填字母)。
a.RNA聚合酶 b.水通道蛋白 c.性激素 d.胰高血糖素 e.细胞骨架 f.血浆蛋白
(4)Sedlin蛋白是一种转运复合体蛋白,研究表明其在介导蛋白质由内质网向高尔基体转运过程中发挥重要作用。为验证Sedlin蛋白的作用机制,请选择合适的实验材料完善实验思路并预期实验结果。
①实验材料:正常小鼠胰腺腺泡细胞、生理盐水、含Sedlin蛋白抑制剂的生理盐水、15N标记的氨基酸、14C标记的氨基酸、放射性检测仪、细胞培养液等。
②实验思路:将正常小鼠胰腺腺泡细胞随机均分为两组,编号为甲、乙。甲组细胞培养液中加入适量生理盐水,乙组细胞培养液中加入_______,两组中均加入适量_______。一段时间后,使用_______法分别获得内质网和高尔基体,用放射性检测仪检测二者的放射强度。
③预期结果:____________________________。
【答案】(1)核糖体、线粒体、叶绿体
(2) (放射性)同位素标记(法) 细胞骨架 需要
(3)bdf
(4) 等量含Sedlin蛋白抑制剂的生理盐水 14C标记的氨基酸 差速离心 甲组内质网放射性强度低于乙组内质网放射性强度,且甲组高尔基体放射性强度高于乙组高尔基体放射性强度
【详解】(1)核糖体是由RNA和蛋白质组成的,线粒体和叶绿体是半自主复制的细胞器,含有少量DNA和RNA,因此图中含有核酸的细胞器有核糖体、线粒体、叶绿体。
(2)追踪分泌蛋白的合成和分选路径,常用同位素标记法。可使用放射性同位素,通过检测放射性来追踪蛋白质的合成与运输过程。由蛋白质纤维构成的细胞骨架具有物质运输的作用,细胞中囊泡在运输“货物”时,需要依托细胞骨架而移动,囊泡在细胞骨架上移动需要消耗能量。
(3)由图可知,翻译后转运途径合成的蛋白质可驻留在内质网中,也可进入溶酶体,还能移动到细胞膜上构成膜蛋白,也能通过分泌小泡分泌到细胞外形成分泌蛋白,RNA聚合酶是进入细胞核内发挥作用的蛋白质,属于共翻译转运途径,水通道蛋白属于膜蛋白,胰高血糖素和血浆蛋白都属于分泌蛋白,三者均属于翻译后转运途径,性激素为脂质,不属于蛋白质,细胞骨架属于细胞质基质中的蛋白质,为共翻译转运途径。因此属于翻译后转运途径的有b、d、f。
(4)②为验证Sedlin蛋白的作用机制,自变量为是否含有Sedlin蛋白,甲组细胞培养液中加入适量生理盐水作为对照组,该组含Sedlin蛋白,乙组作为实验组,应采用减法原理抑制Sedlin蛋白的作用,因此乙组细胞培养液中加入等量含Sedlin蛋白抑制剂的生理盐水,因变量为检测细胞中的放射性,因此两组中均加入适量14C标记的氨基酸,一段时间后,使用差速离心法分别获得内质网和高尔基体,用放射性检测仪检测二者的放射强度。
③Sedlin蛋白是一种转运复合体蛋白,其在介导蛋白质由内质网向高尔基体转运过程中发挥重要作用。因此含Sedlin蛋白的甲组内质网放射性强度低于乙组内质网放射性强度,且甲组高尔基体放射性强度高于乙组高尔基体放射性强度。
4.(25-26高一上·河南·阶段检测)为追踪分泌蛋白的合成与运输过程,科学家在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射被放射性同位素3H标记的氨基酸,3min后,被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中;17min后,出现在高尔基体中;117min后,出现在靠近细胞膜内侧的囊泡中,其中部分出现在释放到细胞外的分泌物中。分泌蛋白的合成和运输过程如图1所示。回答下列问题:
(1)图1中细胞器①是____,结构②和____共同构成生物膜系统。高尔基体的主要生理作用是____。
(2)实验中不同时间点放射性出现的位置不同,证明分泌蛋白的运输路径为____(用文字和箭头表示)。若使用一种药物抑制线粒体的功能,则细胞内ATP含量会____,从而导致分泌蛋白的分泌过程受阻。
(3)信号肽一般由15~30个氨基酸组成,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号肽序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号肽序列。科学家通过实验除去进入内质网的蛋白质的信号肽序列,并将信号肽序列和细胞质基质中的蛋白质重组,图2表示重组前后蛋白质在细胞中的分布。实验结果表明:____。
【答案】(1) 内质网 核膜、细胞器膜 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装及运输
(2) 核糖体→内质网(→囊泡)→高尔基体(→囊泡)→细胞外 下降
(3)核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否含有信号肽序列
【分析】分泌蛋白的合成和内分泌过程是先在核糖体上氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链,然后肽链依次进入内质网和高尔基体进行加工,最后由细胞膜分泌到细胞外。
【详解】(1)图1中①显示为具有核糖体附着的膜性结构,且形成囊泡到高尔基体,所以是内质网;生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成,所以结构②细胞膜和细胞器膜、核膜共同构成生物膜系统。高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。
(2)根据实验中不同时间点放射性出现的位置,3min后在附着有核糖体的内质网,17min后在高尔基体,之后在细胞膜内侧的囊泡及细胞外分泌物,所以分泌蛋白的运输路径为核糖体→内质网(→囊泡)→高尔基体(→囊泡)→细胞外。线粒体是细胞的“动力车间”,若使用药物抑制线粒体的功能,细胞内ATP的产生会受阻,含量会下降,而分泌蛋白的分泌过程需要消耗能量,所以会导致分泌蛋白的分泌过程受阻。
(3)从图2可知,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号肽序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号肽序列。当除去进入内质网的蛋白质的信号肽序列,并将信号肽序列和细胞质基质中的蛋白质重组后,原本不在内质网的蛋白质进入了内质网,能进内质网的没有进入,这表明核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否含有信号肽序列。
——科技前沿改编,开放选拔特训
(25-26高三下·黑龙江佳木斯·阶段检测)线粒体是真核细胞的重要细胞器。当线粒体受损时,细胞通过清理受损的线粒体来维持细胞内的稳态。我国科研人员对此开展研究。
(1)线粒体的结构决定其功能,线粒体内膜向内折叠形成嵴的意义_____________。科研人员研究发现受损的线粒体可通过“线粒体自噬”及时被清理,“线粒体自噬”属于细胞自噬的一种,在一定条件下,受损的线粒体会被内质网包裹形成吞噬泡,吞噬泡与____________(填细胞器)融合形成自噬体,最终被清除。该细胞器的功能是______________________________________。
(2)科研人员推测受损线粒体还可通过进入迁移体(细胞器在迁移中形成的一种囊泡结构)而被释放到细胞外,即“线粒体胞吐”。为此,科研人员利用绿色荧光标记迁移体,红色荧光标记线粒体,用药物C处理细胞使线粒体受损,若观察到_______,则可初步验证上述推测。
(3)为研究受损线粒体进入迁移体的机制,科研人员进一步实验。
①真核细胞内的_________________锚定并支撑着细胞器,不仅与细胞运动、分裂、分化有关还与_____________、 __________、 __________等生命活动密切相关。
②为研究K蛋白在线粒体胞吐中的作用,对红色荧光标记了线粒体的细胞进行相应操作,检测迁移体中的红色荧光,操作及结果如图1。
图1结果表明,K蛋白的功能是__________________。
【答案】(1) 增大膜面积,有利于酶的附着 溶酶体 能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌
(2)(在迁移体中)红绿荧光重叠
(3) 细胞骨架 物质运输 能量转化 信息传递 在线粒体受损时促进线粒体胞吐
【分析】1、细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,对于维持细胞的形态、保持细胞内部结构的有序性以及细胞的运动、物质运输、能量转换、信息传递等生命活动都具有重要意义。细胞骨架就像细胞的“骨骼”和“肌肉”,为细胞提供了结构支持和功能保障。例如,在白细胞的迁移过程中,微丝和微管协同作用,使白细胞能够穿过血管壁到达感染部位;在植物细胞中,细胞壁的形成也依赖于细胞骨架的引导和定位。2、分析图1可知,未敲除K基因并用药物C处理时,荧光相对值大,而敲除该基因并用药物C处理时,相对值小,说明K蛋白的作用是在线粒体受损时促进线粒体胞吐。
【详解】(1)线粒体内膜向内折叠形成嵴的意义在于增大膜面积,为有氧呼吸相关酶提供更多的附着位点,从而有利于有氧呼吸的进行。
在一定条件下,受损的线粒体会被内质网包裹形成吞噬泡,吞噬泡与溶酶体融合形成自噬体,最终被清除。
溶酶体的功能是分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。
(2)若观察到迁移体中同时出现绿色荧光和红色荧光也就是红绿荧光重叠,则可初步验证上述“线粒体胞吐”的推测。因为绿色荧光标记迁移体,红色荧光标记线粒体,如果在迁移体中同时检测到两种荧光,就说明受损的线粒体进入了迁移体,从而支持了受损线粒体通过进入迁移体而被释放到细胞外的推测。
(3)真核细胞内的细胞骨架锚定并支撑着细胞器,不仅与细胞运动、分裂、分化有关,还与物质运输、能量转换、信息传递、基因表达等生命活动密切相关;分析图1可知,未敲除K基因并用药物C处理时,荧光相对值大,而敲除该基因并用药物C处理时,相对值小,说明K蛋白的作用是在线粒体受损时促进线粒体胞吐。
6.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)科学家推测,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作为信号肽,被位于细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)识别,肽链合成暂停。携带着肽链与核糖体的SRP与内质网膜上的SRP受体结合,核糖体附着于内质网上,继续合成肽链。这就是信号肽假说。下图中①~⑧表示蛋白质合成并转运到内质网的过程,请回答下列问题:
(1)科学家利用________法,对蛋白质的合成及分泌过程进行示踪,以下物质属于分泌蛋白的是________。
A.胰岛素 B.呼吸酶 C.性激素 D.抗体 E.血红蛋白
(2)多肽链的信号肽需借助________和________转移至内质网上,这一过程体现了生物膜________的功能。
(3)信号肽酶在多肽链进入内质网腔后会切除起始的一段肽链(信号序列),断裂的化学键是________,体现了蛋白质具有________功能。
(4)研究发现,细胞可以通过回收机制使细胞器的驻留蛋白质返回到正常驻留部位。驻留在内质网的可溶性蛋白的羧基端有一段特殊的氨基酸序列称为KDEL序列,如果该蛋白被意外地包装进入转运膜泡,就会从内质网逃逸到高尔基体,此时高尔基体顺面膜囊区的KDEL受体就会识别并结合KDEL序列将他们回收到内质网,KDEL信号序列和受体的亲和力受pH高低的影响。
①正常的分泌蛋白主要依靠______(填“COPI”或“COPII”)膜泡进行运输的。
②有关KDEL和KDEL受体的说法,正确的有______。
A.COP1,COPII和高尔基体的顺面膜囊上均有识别与结合KDEL信号序列的受体
B.高pH能促进KDEL序列与受体蛋白的结合,低pH有利于其从受体蛋白上释放
C.如果内质网的某一蛋白质缺乏KDEL序列,那么该蛋白质将不能返回内质网,而有可能被分泌到细胞外
D.KDEL序列是一段特殊的RNA序列
③正常情况下,内质网驻留蛋白质的合成、运输需要______(细胞器)的参与。
【答案】(1) 同位素标记 AD
(2) 信号识别颗粒(SRP) SRP受体 信息交流
(3) 肽键 催化
(4) COP II AC 核糖体、内质网、线粒体
【分析】1、分泌蛋白的合成与分泌过程:附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜,整个过程还需要线粒体提供能量。
2、题图分析:由下图可知,COPⅡ膜泡介导从内质网到高尔基体顺面膜囊的物质运输,COPⅠ膜泡负责从高尔基体顺面网状区到内质网的膜泡运输,回收内质网驻留膜蛋白和内质网逃逸蛋白返回内质网。
【详解】(1)研究分泌蛋白的合成与分泌过程利用了同位素标记法。
A、胰岛素由胰岛B细胞合成并分泌到内环境中起降血糖作用,属于分泌蛋白,A符合题意;
B、呼吸酶在线粒体和细胞质基质起作用,不属于分泌蛋白,B不符合题意;
C、性激素属于脂质,不属于分泌蛋白,C不符合题意;
D、抗体是由浆细胞合成并分泌到内环境中起免疫作用的球蛋白,属于分泌蛋白,D符合题意;
E、血红蛋白是红细胞中运输氧气的蛋白质,不属于分泌蛋白,E不符合题意。
故选AD。
(2)多肽链的信号肽需借助SRP和SRP受体转移至内质网上,信息分子与相应受体结合传递信息,这一过程体现了生物膜信息交流的功能。
(3)肽链是由氨基酸经脱水缩合形成的肽键连接,因此肽链断裂就是信号肽酶催化肽键水解,这一过程体现了蛋白质具有催化功能。
(4)由图可知,COPⅠ膜泡主要负责把从内质网逃逸到高尔基体的蛋白质返回内质网,COPⅡ膜泡主要负责正常的蛋白质的运输。
A、从图中可以看出COPⅠ、COPII和高尔基体的顺面膜囊上均有识别与结合KDEL信号序列的受体,A正确;
B、根据图文可知,KDEL序列与受体的亲和力受到 pH高低的影响,低pH促进KDEL序列与受体蛋白的结合,高pH有利于其从受体蛋白上释放,B错误;
C、如果内质网的某一蛋白质缺乏KDEL序列,蛋白质在细胞中的最终定位是由蛋白质本身所具有的特定氨基酸序列决定的,那么该蛋白质将不能返回内质网,而有可能被分泌到细胞外,C正确;
D、KDEL是一段特殊的氨基酸序列,D错误。
故选AC。
正常情况下,内质网驻留蛋白质的合成、运输需要核糖体、内质网、线粒体的参与。
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第06讲 细胞器和生物膜系统
答案版
考点精讲·靶向突破
考点一 细胞器
即●时●演●练
考向01 细胞质、细胞骨架与八种细胞器的结构和功能
1.B
2.C
考向02 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
3. C
4. C
考点二 生物膜系统
考●向●破●译
考向01 生物膜系统的组成、结构与成分联系
5.D
6.C
考向02 生物膜系统的功能、囊泡运输与分泌蛋白协同
7.B
8.A
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
题组一 情景设定:同一个生物分子先后出现于两个细胞结构 知识溯源:细胞器结构与功能辨析
1.C
题组二 情景设定:小鼠骨髓瘤细胞和烟草叶肉细胞融合 知识溯源:细胞器的结构与功能辨析
2.B
题组三 情景设定:每个细胞都是自然界的一个奇迹 知识溯源:生物膜的结构与组成成分辨析
3.C
题组四 情景设定:呼吸上皮中的杯状细胞、纤毛细胞和基底细胞 知识溯源:细胞骨架功能辨析
4.C
题组五 情景设定:紫色洋葱为材料进行系列实验 知识溯源:观察真叶细胞的细胞质流动
5.A
题组六 情景设定:细胞培养液中加入某大分子荧光染料 知识溯源:囊泡的结构与功能辨析
6.B
题组七 情景设定:蛋白复合物E参与细胞膜系统修复 知识溯源:生物膜系统的结构与功能辨析
7.D
题组八 情景设定:线粒体功能障碍引发多种疾病 知识溯源:生物器之间分工合作及细胞骨架
8.A
情境探究·素养拓展
——深挖素材脉络,规范长句作答
1. 【答案】(1)糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪
(2) 单/一 细胞骨架
(3)信息交流、物质运输
(4) 高尔基体、内质网 一定的流动性 特异性 LD-ATTEC与LC3及脂滴或脂肪结合,从而形成三元复合物,该复合物被来自内质网的膜包裹形成自噬体后可与溶酶体融合,使脂滴或脂肪通过溶酶体的作用发生自噬降解,进而有效降解脂滴
2. 【答案】(1)线粒体中核糖体
(2)核糖体→内质网→高尔基体
(3)高尔基体、细胞膜
(4) 增强 细胞可以获得更多维持生存所需的物质和能量
(5)ABD
——梳理实验脉络,强化探究逻辑
3.【答案】(1)核糖体、线粒体、叶绿体
(2) (放射性)同位素标记(法) 细胞骨架 需要
(3)bdf
(4) 等量含Sedlin蛋白抑制剂的生理盐水 14C标记的氨基酸 差速离心 甲组内质网放射性强度低于乙组内质网放射性强度,且甲组高尔基体放射性强度高于乙组高尔基体放射性强度
4.【答案】(1) 内质网 核膜、细胞器膜 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装及运输
(2) 核糖体→内质网(→囊泡)→高尔基体(→囊泡)→细胞外 下降
(3)核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否含有信号肽序列
——科技前沿改编,开放选拔特训
5.【答案】(1) 增大膜面积,有利于酶的附着 溶酶体 能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌
(2)(在迁移体中)红绿荧光重叠
(3) 细胞骨架 物质运输 能量转化 信息传递 在线粒体受损时促进线粒体胞吐
6.【答案】(1) 同位素标记 AD
(2) 信号识别颗粒(SRP) SRP受体 信息交流
(3) 肽键 催化
(4) COP II AC 核糖体、内质网、线粒体
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