2023届高考生物二轮复习专题1微专题2细胞的结构和功能学案

微专题2　细胞的结构和功能

概念线索 网络构建

细胞的结构和功能

1．线粒体是蓝细菌进行有氧呼吸的主要场所。 (×)

提示：蓝细菌属于原核生物，无线粒体。

2．人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。 (√)

3．叶绿体内膜上含有光合酶，线粒体内膜上含有呼吸酶。 (×)

提示：叶绿体内膜不是光合作用的场所，所以其上不含光合酶。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，所以其上含有呼吸酶。

4．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。 (×)

提示：翻译的场所在细胞质。

5．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的。 (×)

提示：磷脂分子是由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱组成的。

6．解旋酶、DNA聚合酶、ATP合成酶均可通过核孔从细胞质运输到细胞核内。                            (×)

提示：核孔具有选择透过性，ATP是在叶绿体、线粒体和细胞质基质中合成的，细胞核中不含ATP合成酶，所以ATP合成酶不可通过核孔进入细胞核。

7．胞间连丝和细胞骨架均与物质的运输有关。 (√)

8．溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁。 (×)

提示：溶菌酶能破坏细菌的细胞壁，不能破坏酵母菌(真菌)的细胞壁。

生物膜系统及蛋白质的合成、加工和去向

1．内质网膜内连核膜、外连细胞膜，有利于细胞内物质的运输。 (√)

2．溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入。 (×)

提示：溶酶体内的酶由高尔基体形成的小泡运入。

3．高尔基体与分泌蛋白的合成、加工、包装和膜泡运输紧密相关。 (×)

提示：高尔基体与分泌蛋白的合成无关。

4．大肠杆菌分泌的蛋白，需要经过内质网加工。 (×)

提示：大肠杆菌没有内质网。

5．生物膜之间通过囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量。 (×)

提示：囊泡运输消耗能量。

6．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。                            (×)

提示：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流动性。

1．细胞间进行信息交流一定通过受体来完成吗？请举例说明。(必修1　P41“图3­2”)

提示：不一定。相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，进行信息交流。

2．细胞膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？(必修1　P45“小思考”)

提示：(1)因为水分子极小，可以通过磷脂分子运动而产生的间隙；(2)膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过水通道蛋白通过细胞膜。

3．高中生物所学习的实验中采用放射性同位素标记法的生物实验有哪些？采用稳定同位素标记的实验有哪些？(必修1　P51“科学方法”)

提示：放射性同位素标记的实验：研究分泌蛋白的合成和运输的实验，研究光合作用过程的实验，证明DNA是遗传物质的实验。

稳定同位素标记的实验：研究光合作用中氧气来源的实验，证明DNA半保留复制的实验。

4．溶酶体中含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被水解？尝试提出一种假说。(必修1　P53“拓展应用”)

提示：(1)膜的成分可能被修饰，不能被水解酶识别；(2)溶酶体膜可能因为所带电荷的作用而使酶远离自身。

5．染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态，这两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义？(必修1　P58“拓展应用”)

提示：染色体呈高度螺旋化状态，这种状态有利于在细胞分裂过程中染色体的移动并平均分配到子细胞中；染色质处于细丝状，有利于细胞分裂间期完成DNA的复制和转录等生命活动。

1．细胞膜参与K＋从土壤进入植物根细胞的过程，说明细胞膜具有______

_________________________________________________________的功能。

提示：控制物质进出细胞

2．溶酶体的作用是_______________________________________________

______________________________________________________________。

提示：分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌

3．用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的两大功能：____________、_________________________________。

提示：是遗传信息库　是细胞代谢和遗传的控制中心

4．若真核细胞核内的核仁被破坏，蛋白质合成将不能正常进行，原因是

________________________________________________________________

______________________________________________________________。

提示：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，导致蛋白质的合成不能正常进行

5．核糖体普遍存在于真核细胞和原核细胞中。请从细胞生命活动的角度分析，真核细胞和原核细胞中都含有核糖体的原因是________________________

__________________________________________________________________。

提示：核糖体是合成蛋白质的场所，原核细胞和真核细胞生命活动的主要承担者都是蛋白质

考点1　病毒及原、真核细胞的结构和功能

1．病毒相关知识综合

2．原核细胞和真核细胞的判定与比较

3．细胞膜的结构和功能

4．物质合成与细胞结构

1．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质，同为基质，其成分和功能有什么不同？

提示：细胞质基质含有多种成分，为生命活动提供了重要的代谢反应场所及所需的物质；线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第二阶段的场所；叶绿体基质是植物进行光合作用暗反应的场所，含有与暗反应有关的酶。

2．关于真核细胞叶绿体的起源，科学家依据证据提出了一种解释：约十几亿年前，有一种原始真核生物吞噬了原始的蓝细菌，有些未被消化的蓝细菌，能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体，演变过程如下图所示。

(1)按照这一推测，叶绿体的外膜和内膜的来源分别是什么？

(2)进一步推测，线粒体的形成过程是什么？

(3)在你的知识范围内找出支持这一假说的三条证据。

提示：(1)原始真核细胞的细胞膜和蓝细菌的细胞膜。

(2)是原始真核生物吞噬了需氧细菌形成的。

(3)线粒体和叶绿体内含有DNA和RNA，在遗传上具有半自主性；线粒体和叶绿体内的DNA是环状，没有与蛋白质结合，与细菌相同；线粒体和叶绿体中都有核糖体，能独立合成蛋白质；在生物界中，吞噬现象普遍存在，如白细胞吞噬病菌。

——病毒及细胞的结构和功能

1．(2022·山东新泰一中检测)肺炎是由病原微生物、理化因素、免疫损伤、过敏及药物等因素引起的炎症，可分为细菌性肺炎、非典型病原体肺炎(如支原体肺炎等)、病毒性肺炎(如新冠肺炎)。下列相关叙述正确的是(　　)

A．细菌、支原体和新型冠状病毒都含有糖类且都不具有细胞核和细胞器

B．细菌、支原体和新型冠状病毒的遗传物质彻底水解得到的碱基都是四种

C．细菌、支原体和新型冠状病毒的蛋白质都是在宿主细胞的核糖体上合成的

D．抑制细胞壁合成的药物对非典型病原体肺炎有效，对病毒性肺炎无效

B　[细菌、支原体含有核糖体这一种细胞器，A错误；细菌、支原体的遗传物质是DNA，彻底水解以后的碱基是A、T、G、C，新型冠状病毒的遗传物质是RNA，彻底水解得到的碱基是A、U、G、C，所以细菌、支原体和新型冠状病毒的遗传物质彻底水解得到的碱基都是四种，B正确；细菌和支原体的蛋白质在自身细胞内的核糖体上合成，C错误；支原体没有细胞壁，抑制细胞壁合成的药物对支原体肺炎和病毒性肺炎均无效，D错误。]

2．(2022·长沙长郡中学检测)变形虫是一种单细胞动物，与草履虫一样可以独立生活。下图为变形虫的摄食、消化过程示意图。下列有关叙述错误的是(　　)

A．变形虫的细胞膜、食物泡膜与溶酶体膜的结构及组成成分相似

B．溶酶体内合成的水解酶能分解衰老、损伤的细胞器

C．变形虫的胞吐、食物泡与溶酶体的融合均以生物膜的流动性为基础

D．细胞内各种结构之间的协调配合是在细胞核的控制下完成的

B　[食物泡膜来自细胞膜，细胞膜和溶酶体膜都属于生物膜，结构及组成成分相似，A正确；溶酶体 内含有多种水解酶，这些酶是在细胞中核糖体上合成，在内质网上加工的，溶酶体内不能合成这些酶，B 错误；食物泡与溶酶体的融合、胞吞和胞吐过程以生物膜的结构特点即流动性为基础，C正确；细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞内各种结构之间的协调配合都是在细胞核的控制下完成的，D正确。]

——细胞结构与其他知识的综合考查

3．(2022·苏州模拟)蓝细菌和叶肉细胞均能进行光合作用，两者具有统一性，但同时在某些方面又具有差异性，以下对两者的描述错误的是(　　)

A．蓝细菌较叶肉细胞体积小，物质运输效率较低

B．蓝细菌拟核内的DNA也能形成DNA­蛋白质复合物

C．叶肉细胞具有复杂的生物膜系统，代谢活动高效、有序

D．蓝细菌和叶肉细胞在翻译时，共用一套遗传密码

A　[蓝细菌较叶肉细胞体积小，所以相对表面积较大，物质运输效率比叶肉细胞高，A错误；蓝细菌也要进行DNA复制和转录，所以相关蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶)会和DNA结合形成DNA­蛋白质复合物，从而完成相关生理过程，B正确；蓝细菌只有核糖体一种细胞器，而叶肉细胞中具有复杂的生物膜系统，所以代谢活动高效、有序，C正确；原核和真核细胞在翻译时使用的遗传密码基本相同，D正确。]

4．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)

A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP

B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧气反应形成水的过程

C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与

D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成

C　[有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。]

——细胞结构与生活和医学

5．(2022·湖北七市联考)活性乳是一种具有活性的乳酸菌饮料，乳酸菌可在消化道内迅速繁殖，同时产生乳酸，从而有效抑制腐败菌和致病菌。密封包装的活性乳要求在2～10 ℃下贮存和销售，保质期为15天。下列说法正确的是(　　)

A．乳酸菌的DNA主要分布在染色质上

B．乳酸菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乳酸，此过程不生成ATP

C．乳酸菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，依靠核糖体和高尔基体形成

D．乳酸菌存活的最适温度是2～10 ℃

B　[由分析可知，乳酸菌的遗传物质是DNA分子，无染色质，A错误；乳酸菌为厌氧生物，进行无氧呼吸，在细胞质基质中将丙酮酸转化为乳酸，此过程不生成ATP，B正确；乳酸菌细胞中无高尔基体，C错误；分析题意可知，活性乳要求在2～10 ℃下贮存和销售，说明在此条件下乳酸菌的繁殖被抑制，D错误。]

6．(2022·山东新泰一中检测)法布莱病患者由于溶酶体中缺少α­半乳糖苷酶，使得糖脂无法被分解而聚集在溶酶体中。研究者可以生产α­半乳糖苷酶药用蛋白，改善患者的症状。下列相关说法不正确的是(　　)

A．α­半乳糖苷酶是在细胞的溶酶体内合成的

B．药用蛋白的产生与高尔基体的加工、分类和包装有关

C．药用蛋白通过胞吞方式进入细胞并与溶酶体融合

D．法布莱病的诊断可通过酶活性测定或测代谢产物来进行

A　[α­半乳糖苷酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体，A错误；药用蛋白属于分泌蛋白，其产生与高尔基体的加工、分类和包装有关，B正确；药用蛋白是大分子物质，其通过胞吞方式进入细胞并与溶酶体融合，利用细胞膜的流动性，C正确；法布莱病患者由于溶酶体中缺少α­半乳糖苷酶，使得糖脂无法被分解而聚集在溶酶体中，因此法布莱病的诊断可通过酶活性测定或测代谢产物来进行，D正确。]

考点2　生物膜系统及蛋白质的合成、加工和去向

1．生物膜组成、结构与功能的统一性

2．真核细胞内蛋白质的合成、加工和去向

线粒体和叶绿体中的蛋白质一部分由核基因控制，细胞质中游离的核糖体合成后转入其中；还有一部分由线粒体、叶绿体自身的基因控制，自身的核糖体合成而来。

1．生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有其他功能，下面表示三种生物膜。

图1　　　　　图2　　　　　图3

(1)三种生物膜分别表示的是什么膜？

(2)生物膜的功能主要通过膜蛋白完成，图中的膜蛋白完成的功能有哪些？

提示：(1)图1、图2、图3分别表示线粒体内膜、细胞膜和叶绿体的类囊体薄膜。

(2)图中膜蛋白完成的功能有催化、物质运输、能量转换、接收和传递信息。

2．信号肽假说认为，分泌蛋白首先在细胞质基质的游离核糖体上起始合成，当多肽链延伸至80个左右氨基酸残基时，一端的信号肽与信号识别颗粒(SRP)结合，SRP通过与内质网上的SRP受体(DP)结合，将核糖体­新生肽引导至内质网之后，SRP脱离，信号肽引导肽链进入内质网腔中，肽链继续合成直至结束后，核糖体脱落。在无细胞的培养液中(含核糖体)，进行相关实验结果如下表。

注：“＋”“－”分别代表培养液中存在(＋)或不存在(－)该物质或结构。

(1)实验组2与实验组1对照说明___________________________________

______________________________________________________________。

(2)实验组3与实验组2对照说明___________________________________

______________________________________________________________。

(3)实验组4与实验组3对照说明__________________________________

______________________________________________________________。

提示：(1)SRP与信号肽结合后会导致翻译过程停止

(2)SRP与内质网上的SRP受体(DP)结合后，肽链继续合成

(3)内质网可以切除信号肽

——分泌蛋白的合成、加工和分泌过程及生物膜系统

1．(2021·海南等级考)分泌蛋白在细胞内合成与加工后，经囊泡运输到细胞外起作用。下列有关叙述错误的是(　　)

A．核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白

B．囊泡在运输分泌蛋白的过程中会发生膜成分的交换

C．参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统

D．合成的分泌蛋白通过胞吐排出细胞

C　[根据题意可知：该细胞为真核细胞，所以核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白，A正确；分泌蛋白在合成与加工的过程中会实现膜成分的更新，B正确；生物膜系统包含细胞膜、核膜和细胞器膜，C错误；分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐，D正确。]

2．(2022·广东高州模拟)细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的“区室”，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。下列所示化学反应不在这些“区室”内完成的是(　　)

A．叶肉细胞利用光能将水分解

B．动物细胞中损伤、衰老细胞器的分解

C．酵母菌利用葡萄糖生成丙酮酸的过程

D．细胞核DNA上遗传信息的传递和转录

C　[叶肉细胞的叶绿体利用光能将水分解成氧气，同时形成NADPH，A正确；动物细胞的溶酶体将损伤、衰老的细胞器分解，B正确；酵母菌利用葡萄糖生成丙酮酸的过程，发生在细胞质基质，不在“区室”内完成，C错误；细胞核DNA上遗传信息的传递和转录，发生在细胞核内，D正确。]

——蛋白质的合成、加工与其他知识的综合

3．(2022·滕州二中质量检测)研究发现，错误折叠的蛋白质会聚集，影响细胞的功能，细胞内损伤的线粒体等细胞器也会影响细胞的功能。细胞通过下图所示机制进行调控，以确保自身生命活动正常进行，A～C代表结构。请据图回答下列问题([　]填字母，横线上填文字)：

(1)泛素是一种存在于大部分真核细胞中的小分子蛋白，它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，也可以标记跨膜蛋白。泛素在细胞内的[　　]______上合成。

(2)错误折叠的蛋白质和损伤的线粒体被泛素标记后与________特异性结合，被包裹进吞噬泡，与来自[　　]________的初级溶酶体融合形成次级溶酶体，此过程体现了生物膜具有________________。

(3)次级溶酶体将错误折叠的蛋白质和损伤的线粒体降解并释放出________、甘油、磷酸及其他衍生物和单糖等物质。

[解析]　(1)泛素是一种蛋白质，而蛋白质的合成场所是A(核糖体)。(2)由图可知，错误折叠的蛋白质和损伤的线粒体被泛素标记后与自噬受体特异性结合；初级溶酶体来自C(高尔基体)；吞噬泡与初级溶酶体融合的过程体现了生物膜具有一定的流动性。(3)由于蛋白质的基本单位是氨基酸，而线粒体是一种细胞器，含有膜结构(包括磷脂和蛋白质等成分)等，故次级溶酶体将错误折叠的蛋白质和损伤的线粒体降解能释放出氨基酸、甘油、磷酸及其他衍生物和单糖等物质。

[答案]　(1)A　核糖体　(2)自噬受体　C　高尔基体　一定的流动性　(3)氨基酸

——蛋白质的加工、分选、降解与科研

4．(2022·重庆育才中学一模)蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程，可以大体分为两条途径：一是在游离核糖体上完成肽链合成，然后转运至线粒体、叶绿体及细胞核或成为细胞质基质和细胞骨架的成分，称为翻译后转运；二是蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导，边合成边转入内质网中，再经一系列加工运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，即共翻译转运。下列相关分析正确的是(　　)

A．生长激素、胰岛素、性激素等激素的分泌属于共翻译转运途径

B．线粒体、叶绿体以及细胞核中的蛋白质均来自翻译后转运途径

C．用3H标记亮氨酸的羧基可确定某种蛋白质的分选是何种途径

D．细胞中转运方向不同的蛋白质的自身信号序列中的氨基酸序列不同

D　[性激素属于脂质中的固醇，不属于分泌蛋白，故性激素的分泌不属于共翻译转运途径，A错误；线粒体、叶绿体为半自主细胞器，有些蛋白质可以自身合成，不是来自翻译后转运途径，B错误；用3H标记亮氨酸的羧基，在氨基酸脱水缩合形成蛋白质过程中，会脱掉羧基上的H，生成水，故无法追踪蛋白质的合成和运输过程，不可确定某种蛋白质的分选是何种途径，C错误；由题意可知，蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列决定的，构成信号序列的氨基酸组成、数量和排列顺序不同，导致信号序列不同，故细胞中转运方向不同的蛋白质的自身信号序列中的氨基酸序列不同，D正确。]

5．(2022·山东实验中学检测)蛋白质合成后，它的第一个氨基酸会被氨基肽酶水解除去，然后由氨酰­tRNA蛋白转移酶把一个信号氨基酸加到多肽链的氨基端，若该信号氨基酸为丝氨酸、苏氨酸等八种氨基酸之一时，该蛋白质可长时间发挥作用；若是其他氨基酸，不久后会被多个泛素(一种小分子蛋白)结合，进而进入呈筒状的蛋白酶复合体中被水解。下列说法错误的是(　　)

A．信号氨基酸可决定蛋白质的寿命，改变信号氨基酸的种类可以延长蛋白质的寿命

B．泛素可能起到了对待水解蛋白的标记作用，有利于其进入蛋白酶复合体

C．筒状蛋白酶复合体中的水解产物可被细胞重新利用

D．多肽链与氨基酸脱水缩合只发生在肽链的羧基和氨基酸的氨基之间

D　[由题意可知，信号氨基酸的种类可决定蛋白质发挥作用的长短，改变信号氨基酸的种类可以延长蛋白质的寿命，A正确；若信号氨基酸为其他氨基酸，不久后会被多个泛素结合，进而进入蛋白酶复合体中被水解，故泛素可能起到了标记作用，有利于其进入蛋白酶复合体，B正确；筒状蛋白酶复合体中的水解产物是氨基酸，可被细胞重新利用，C正确；由题意可知，氨酰­tRNA蛋白转移酶可把一个信号氨基酸加到多肽链的氨基端，这时多肽链与氨基酸脱水缩合发生在肽链的氨基和氨基酸的羧基之间，D错误。]