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2025届高考 一轮复习 人教版 细胞器之间的分工合作 课件(多选版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 细胞器之间的分工合作 课件(多选版)，共60页。PPT课件主要包含了考点一细胞器的分工，细胞器的分类，细胞器的功能，有氧呼吸，光合作用，能量转换站，运输通道，蛋白质，水解酶，细胞器等内容，欢迎下载使用。
【精梳·攻教材】一、细胞器的结构与功能1.细胞质的组成:
【名师点睛】高尔基体作用(1)动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化中的“枢纽”。(2)植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。
【辨·清易错】1.差速离心分离细胞器时起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底。( )2.线粒体是细胞进行有氧呼吸的场所。( )分析:真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,线粒体是有氧呼吸的主要场所。3.叶绿体是植物细胞都具有的结构。( )分析:根尖细胞没有叶绿体,所以不是所有植物细胞都有叶绿体。4.溶酶体主要分布在动物细胞中,是细胞的“消化车间”。( )
5.核糖体只能分布在内质网上。( )分析:有的核糖体分布在细胞质基质,有的分布在内质网。6.内质网是细胞内蛋白质的合成车间。( )分析:核糖体是细胞内蛋白质合成的车间。
【写·练表达】1.(必修1 P53“拓展应用”)溶酶体内含有多种水解酶,溶酶体膜不会被这些水解酶分解的原因是:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2.(必修1 P53“概念检测4”拓展)心肌细胞比皮肤表皮细胞有更多的线粒体,原因是:______________________________________________________________________________________。
膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用;溶酶体膜可能因
为所带电荷或某些特定基因的作用而能使酶远离自身,可能因膜转运物质使得膜
周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用
心肌细胞收缩需要大量的能量,线粒体是供应能量的“动力车间”,所以心肌细
【精练·提能力】1.(2024·唐山模拟)下列关于细胞器的叙述,正确的是( )A.核糖体通过形成囊泡将合成的多肽链运输到内质网B.线粒体和叶绿体内膜上都存在与ATP合成有关的酶C.内质网膜可转化为高尔基体膜,二者的结构具有相似性D.中心体普遍存在于高等动、植物细胞中,与有丝分裂有关【解析】选C。核糖体无膜结构,不能形成囊泡,A错误;线粒体内膜和叶绿体的类囊体薄膜上都存在与ATP合成有关的酶,B错误;内质网膜内连核膜外膜,外连细胞膜,其形成的囊泡可与高尔基体膜融合,它们的结构具有相似性,C正确;中心体普遍存在于动物细胞和低等植物细胞中,与细胞的有丝分裂有关,D错误。
2.(2023·肇庆模拟)研究表明,真核细胞中线粒体出现一些“异常”时,线粒体会在分裂过程中,把末端的一部分分裂出去,顺便把“异常”带走(如图所示)。有关分析错误的是( )A.有氧呼吸三个阶段的反应都发生在线粒体中B.线粒体是根尖分生区细胞中含有的双层膜细胞器C.线粒体分裂出现的“异常”部分会被溶酶体清除D.线粒体的这种分裂有利于维持其结构和功能的稳定
【解析】选A。有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中,第二和第三阶段发生在线粒体中,A错误;植物根尖分生区细胞中没有叶绿体,具有双层膜的细胞器是线粒体,B正确;溶酶体可以清除细胞内异常的细胞器,C正确;线粒体通过这种分裂,恢复为正常的线粒体,有利于维持其结构和功能的稳定,D正确。
3.(多选)将某动物的消化腺细胞用差速离心法分离后,取其中三种细胞器测定它们有机物的含量如表所示,下列有关说法正确的是( )A.细胞器X是线粒体,葡萄糖在X中彻底分解产生CO2和H2OB.细胞器Y可能与消化酶的加工和分泌无关C.细胞器Z中进行的生理过程只需要两种RNA的参与D.蓝细菌细胞与此细胞共有的细胞器只有Z
【解析】选B、D。葡萄糖不进入线粒体,A错误;细胞器Y可能为溶酶体,与消化酶的加工和分泌无关,B正确;细胞器Z为核糖体,进行翻译时需要三种RNA的参与,C错误;蓝细菌细胞属于原核细胞,只有核糖体一种细胞器,与此细胞共有的细胞器只有Z,D正确。
4.(2023·承德模拟)如图为动、植物细胞亚显微结构模式图,下列有关该图的叙述正确的是( )A.植物细胞都不具有的结构是aB.胰岛B细胞合成胰岛素的场所是cC.细胞在清水中不会涨破,是因为有结构iD.图的下半部分可用来表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的结构
【解析】选C。中心体存在于动物和某些低等植物细胞中,高等植物细胞不含中心体,A错误;胰岛素的化学本质是蛋白质,胰岛B细胞合成胰岛素的场所是核糖体,B错误;紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞无叶绿体,因此该图的下半部分不能用来表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的结构,D错误。
【方法规律】利用比较法辨析细胞的种类或结构(1)判断显微结构和亚显微结构:①显微结构:细胞壁、细胞核、染色体、液泡、叶绿体、线粒体等。②亚显微结构:叶绿体的具体结构、线粒体的具体结构、细胞膜、内质网、高尔基体、核膜、核糖体、细胞骨架等。(2)判断原核细胞和真核细胞:①原核细胞:无核膜(判断的主要方法),仅有核糖体一种细胞器,无染色体。②真核细胞:有核膜(判断的主要方法),有多种细胞器,有染色体。
(3)判断植物细胞和动物细胞:①植物细胞:有细胞壁(判断的主要方法),有中央大液泡,有叶绿体。②动物细胞:无细胞壁(判断的主要方法),无中央大液泡,无叶绿体。注:植物细胞一定有细胞壁,但不一定有中央大液泡和叶绿体。
5.(2024·邢台模拟)下列关于骨架的叙述,错误的是( )A.糖原、蛋白质、核苷酸等生物大分子都以碳链为基本骨架B.内质网膜以磷脂双分子层为基本骨架C.细胞骨架和植物细胞壁的主要成分不同,但都有维持细胞形态的作用D.脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架
【解析】选A。糖原、蛋白质、核酸等生物大分子都以碳链为基本骨架,核苷酸是核酸的单体,A错误;内质网膜属于生物膜,生物膜以磷脂双分子层为基本骨架,B正确;细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构,有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的作用,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,植物细胞壁具有支持和保护细胞的作用,C正确;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,D正确。
提升·关键能力——比较与归纳线粒体与叶绿体的比较(1)区别:
(2)联系:①都具有双层膜;②都与能量转换有关,均产生ATP;③都含有DNA、RNA、核糖体等,能够通过转录、翻译合成自身的部分蛋白质,属于半自主性细胞器;④其DNA在遗传时不遵循孟德尔遗传规律;⑤共同参与自然界的碳循环。
【加固训练】1.溶酶体内含酸性水解酶,是细胞中非常重要的细胞器。如图是溶酶体发挥“消化”作用的三条途径。下列相关叙述错误的是( )A.三条途径的“消化”过程都体现了生物膜具有一定的流动性B.溶酶体膜上应该有运输H+的载体,以维持溶酶体内部的酸性环境C.硅尘能破坏溶酶体膜,与吞噬细胞的溶酶体中缺乏分解硅尘的酶有关D.部分大肠杆菌会通过途径2的“消化”作用消灭入侵的T2噬菌体
【解析】选D。三条途径的“消化”过程都需要通过膜融合完成,均体现了生物膜具有一定的流动性,A正确;细胞质基质中的pH为中性,而溶酶体内pH为酸性,推测溶酶体膜上应该有运输H+的载体,以维持溶酶体内部的酸性环境,B正确;吞噬细胞的溶酶体中缺乏分解硅尘的酶,硅尘在溶酶体中积累,能破坏溶酶体膜,C正确;大肠杆菌是原核生物,无溶酶体,不会通过途径2的“消化”作用消灭入侵的T2噬菌体,D错误。
2.驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,并沿着细胞骨架定向行走,将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置。驱动蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子。下列相关叙述错误的是( )A.驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架B.细胞骨架是物质和细胞器运输的轨道C.ATP的水解一般与细胞中的吸能反应相联系D.代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率远大于合成速率
【解析】选D。驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,并沿着细胞骨架定向行走,A正确;物质和细胞器借助细胞骨架运输,B正确;ATP水解释放能量,一般与细胞中的吸能反应相联系,C正确;细胞代谢旺盛时,ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高,但两者处于平衡状态,D错误。
考点二 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
【精梳·攻教材】一、实验原理
二、实验步骤1.观察叶绿体:
2.观察细胞质的流动:
【名师点睛】观察细胞质流动,寻找三“最佳”(1)寻找最佳参照物——叶绿体:以叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。(2)寻找最佳部位——靠近叶脉处:靠近叶脉的细胞水分充足,容易观察到细胞质的流动。(3)寻找最佳视野——相对较暗:在高倍显微镜下观察一般要调成较暗的视野,这样有利于辨别。
【辨·清易错】1.观察叶绿体的实验材料要选择新鲜的黑藻叶片。 ( )2.制作临时装片过程中始终要保证叶片处于有水的环境中。( )3.观察细胞质的流动需要在黑暗条件下进行。( )分析:观察细胞质流动过程中要保证细胞质的流动过程,在光照下叶绿体进行光合作用可以加速细胞质的流动,可以更好地观察到流动状态。而在黑暗条件下,细胞只进行呼吸作用,细胞质流动变缓,不易观察细胞质的流动。4.黑藻细胞叶绿体较大,用高倍光学显微镜可观察到叶绿体的双层膜结构。( )分析:叶绿体的双层膜需要在电子显微镜下才能看到,光学显微镜看不到。
【写·练表达】1.(必修1 P50“探究·实践”拓展)观察叶绿体时,临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因是:______________________,并能悬浮在______________,否则细胞__________,将影响对____________的观察。2.(必修1 P50“探究·实践”)植物细胞质处于不断流动的状态,对于细胞完成生命活动的意义是:细胞质是____________________。细胞质中含有细胞代谢所需的______、代谢所需的________、细胞器等物质与结构。细胞质的流动,为细胞内__________创造了条件,从而保障了______________的正常进行。
【精练·提能力】1.下列关于观察菠菜叶肉细胞的叶绿体形态和分布实验的说法,错误的是( )A.实验过程中细胞始终保持活性,可以看到移动的叶绿体B.使用高倍显微镜可以看到叶绿体的双层膜结构C.制片时装片要保持有水状态D.实验过程中不需要对实验材料进行染色
【解析】选B。在高倍显微镜下观察菠菜叶肉细胞临时装片时,不但可以看到绿色的叶绿体,还可以看到叶绿体随着细胞质的流动而移动,A正确;叶绿体的双层膜结构是在电子显微镜下才能看到的亚显微结构,在高倍显微镜下是看不到的,B错误;做实验时,临时装片要保持有水状态,使细胞保持活性,C正确;叶绿体呈绿色,实验过程中不需要对实验材料进行染色,D正确。
2.(2023·广东名校联考)叶绿体是细胞中较大的细胞器,在光学显微镜下可对其形态和分布进行观察。同时,叶绿体还可作为参照物观察细胞质流动等现象。下列说法正确的是( )A.若要用黑藻观察细胞质流动,取小叶制片直接在高倍镜下观察即可B.为适应池塘环境,黑藻在接近池塘水温时细胞质流动现象最明显C.若将清水换成30%蔗糖溶液,细胞质流动速度会减慢并可能出现质壁分离D.若用菠菜叶观察叶绿体,下表皮细胞的叶绿体大,现象更明显
【解析】选C。用黑藻观察细胞质流动时,应先在低倍镜下观察,再在高倍镜下观察,A错误;适当提高环境温度,则细胞质流动现象会更明显,B错误;若将清水换成30%蔗糖溶液,由于外界溶液浓度大,则细胞质流动速度会减慢并可能因细胞失水而出现质壁分离现象,C正确;若用菠菜叶作实验材料,应取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉,因为表皮细胞不含叶绿体,D错误。
【知识拓展】加速细胞质流动的三种方法(1)进行光照,即在阳光或灯光下放置15～20分钟。(2)提高盛放黑藻的水温,可加入热水,将水温调至25 ℃左右。(3)切伤一小部分叶片,因为伤口处细胞内的一些物质向外扩散加快,由于保护性适应,伤口周围细胞代谢加快,细胞质流动加快。
【从教材走向高考】3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(1)在观察叶绿体的实验中,常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料。试从叶片结构方面分析其原因: _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(1)由于藓类叶片很薄,由单层叶肉细胞构成,且叶绿体较大,可直接观察。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取,且所含叶绿体数目少,个体大,便于观察。故在观察叶绿体的实验中,常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料。
藓类叶片很薄,由单层叶肉细胞构成,且叶绿体较大,可直
接观察。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取,且所含叶绿体数目少,个体大,
3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(2)观察叶绿体及细胞质流动时为什么可用藓类和黑藻的小叶直接制成临时装片?__________________________________________________。 【解析】(2)由于藓类和黑藻的小叶片薄而小,仅由单层叶肉细胞构成,故观察叶绿体及细胞质流动时可用藓类和黑藻的小叶直接制成临时装片。
藓类和黑藻的小叶片薄而小,仅由单层叶肉细胞构成
3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(3)用高倍镜观察细胞质的流动①为了保证观察细胞质流动实验的成功,我们应采取什么方法加快细胞质的流动速度?_____________________________________________________________________________________________________________________。 ②有人认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性?(请简要写出实验思路)答案:一组黑藻叶片不作任何处理,一组黑藻叶片在2～3 d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的速度
a.进行光照,即在阳光下或灯光下放置15～20 min;b.提高盛放黑藻的水温,可加入热
水,将水温调至25 ℃;c.直接切伤一部分叶片
【解析】(3)①为了保证观察细胞质流动实验的成功,我们可以:a.进行光照,即在阳光下或灯光下放置15～20 min;b.提高盛放黑藻的水温,可加入热水,将水温调至25 ℃;c.直接切伤一部分叶片。②分析题意,本实验目的是验证在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显,实验的自变量是黑藻叶片的情况,因变量是细胞质流动速度,实验设计应遵循对照与单一变量原则,可设计实验如下:一组黑藻叶片不作任何处理,一组黑藻叶片在2～3 d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的速度。
【加固训练】下列有关“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验的叙述,正确的是( )A.观察叶绿体时,换用高倍镜后视野会变暗,这时应该使用较小光圈或换平面镜采光B.将位于视野右上方的物像移向视野的中央,应向左下方移动玻片标本C.高倍镜下可看到细胞质处于流动状态,叶绿体和细胞质的流动方向不同D.高倍镜下可看到扁平的椭球或球形的叶绿体,叶绿体的形态有利于接受光照
【解析】选D。换用高倍镜后视野会变暗,这时应该使用较大光圈或换凹面镜,增大通光量,才能使视野变亮,A错误;使用显微镜观察材料时我们看到的是倒立的虚像,在移动物像时遵从哪偏哪移的原则,所以应该向右上方移动,B错误;观察细胞质流动的指标是观察叶绿体的流动,二者的流动方向相同,C错误;叶绿体在高倍镜下看到的是椭球形或球形,这种形态有利于接受阳光,D正确。
考点三 细胞器之间的协调配合和生物膜系统
【精梳·攻教材】一、细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输1.研究手段——同位素标记法:向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射 3H标记的亮氨酸,检测带有放射性标记的物质依次出现的部位。
二、生物膜系统1.组成:细胞膜、细胞器膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。2.功能:
【名师点睛】真核细胞有生物膜系统,原核细胞只有细胞膜,不具有生物膜系统。
【辨·清易错】1.胰岛素的形成过程需内质网和高尔基体加工。( )2.人体未分化的细胞中内质网非常发达,而胰腺外分泌细胞中则较少。( )分析:人体未分化的细胞中内质网不发达,而胰腺外分泌细胞能产生消化酶,内质网较多。3.高尔基体参与分泌蛋白的合成与加工。( )分析:分泌蛋白的合成场所是核糖体。
4.细胞膜、高尔基体、中心体都属于生物膜系统。( )分析:中心体无膜结构,不属于生物膜系统。5.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。( )分析: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。
【写·练表达】1.(必修1 P51“思考·讨论”改编)科学家研究分泌蛋白的合成与运输的方法是同位素标记法,______(填“能”或“不能”)以人的口腔上皮细胞为实验材料,原因是________________________________。 2.(必修1 P51“思考·讨论”改编)在分泌蛋白合成和分泌的过程中,膜面积先增加后下降的细胞器是高尔基体,原因是_________________________________________________________________________________________________。
皮细胞不能产生分泌蛋白
内质网膜形成的囊泡与高尔基体膜融合,使其
膜面积增大;高尔基体膜产生的囊泡与之脱离,又使其膜面积减小
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(1)根据图示,胰岛素属于__________型分泌,该过程体现了细胞膜具有__________________________________的功能。 【解析】(1)胰岛素作为信号分子可调节血糖稳定,胰岛素与受体结合,可促进靶细胞对葡萄糖的吸收和利用,所以胰岛素分泌属于调节型分泌,其体现了细胞膜的信息交流功能。
进行细胞间信息交流
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(2)进入高尔基体的部分蛋白质会在S酶的作用下形成M6P标志,与图中所示的高尔基体膜上的M6P受体识别,带有M6P标志的蛋白质会转化为溶酶体酶。若S酶功能丧失,细胞中会出现__________________________________________的现象。 【解析】(2)S酶功能丧失的细胞中,某些蛋白质上就不能形成M6P标志,此类蛋白质就不能转化为溶酶体酶,造成衰老和损伤的细胞器不能被及时清理而在细胞内积累。
的细胞器会在细胞内积累
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(3)研究发现,核糖体合成的分泌蛋白有信号序列,而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,推测其原因是__________________________________________。 【解析】(3)研究发现,核糖体合成的分泌蛋白有信号序列,而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,原因可能是分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉。
分泌蛋白的信号序列在内质网
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(4)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有信号序列。为了验证上述结论,请简要写出你的实验思路:_________________________________________________________________________________________________________________________。 聚焦考查点:细胞器的种类和功能及细胞器之间的协调配合。
除去进入内质网的蛋白质的信号序列后,将信号序列和细胞质
基质蛋白重组,观察重组的细胞质基质蛋白与重组前相比能否进入内质网
【解析】(4)要验证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有信号序列,则实验的自变量是信号序列的有无,则可除去内质网蛋白的信号序列后,将信号序列和细胞质基质蛋白重组,观察重组的细胞质基质蛋白与重组前相比能否进入内质网,预期结果为重组的细胞质基质蛋白能够进入内质网。
【破解策略】理解信号肽与蛋白质分选策略的关系1.题干信息分析:(1)自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。(2)高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。
2.看图分析:根据图中给的3条途径,再结合激素的功能和细胞器的种类可以看出途径一主要与溶酶体的形成有关,途径二主要与信号分子有关,途径三与蛋白质参与的物质组成有关,再结合问题中所给的信息就可以得出相应问题的答案。3.实验设计的一般思路就是先判断自变量,本题第(4)小题的自变量就是信号序列的有无,让没有信号序列的蛋白质和信号序列蛋白质重组看能否进入内质网。
【精练·提能力】1.(多选)存在于高尔基体膜上的GM130蛋白具有维持高尔基体结构稳定和捕获来自内质网的囊泡的功能。下列有关叙述正确的是( )A.高尔基体是单层膜细胞器,其周围的囊泡可以来自内质网和自身产生B.若GM130蛋白结构异常,则会影响高尔基体对蛋白质的合成、加工和发送C.若GM130蛋白结构异常,则会影响来自内质网的囊泡与高尔基体膜融合D.若GM130蛋白异常出现在线粒体外膜上,则内质网产生的囊泡很可能会与线粒体外膜融合
【解析】选A、C、D。高尔基体是单层膜构成的囊状结构。内质网膜鼓出形成囊泡,包裹着蛋白质到达高尔基体,高尔基体对蛋白质作进一步的修饰加工后形成包裹着蛋白质的囊泡,将其运送到细胞外,因此高尔基体周围的囊泡可来自内质网和自身产生,A正确。蛋白质的合成场所在核糖体,B错误。GM130蛋白具有捕获来自内质网的囊泡的功能,故结构异常会导致高尔基体膜无法与来自内质网的囊泡融合,C正确。若GM130蛋白在线粒体外膜上出现,则内质网产生的囊泡很可能会被线粒体膜上的GM130蛋白捕获,即囊泡运送到线粒体,与线粒体外膜融合,D正确。
2.(2024·衡水中学模拟)真核生物的生物膜将细胞内分隔成不同的区域,有利于细胞代谢高效、有序地进行。下列关于细胞内的不同区域说法正确的是( )A.植物细胞的色素分子只储存于双层膜包围形成的区域中B.由双层膜包围而成的区域均既可产生ATP,也可消耗ATPC.产生水的反应既可发生在双层膜包围的区域,也可发生在无膜包围的区域D.单层膜围成的区域中均能发生蛋白质、糖类、脂质的合成
【解析】选C。植物细胞的色素除了分布在双层膜包围形成的叶绿体中,还分布在单层膜包围形成的液泡中,A错误;由双层膜包围而成的区域,可以是线粒体、叶绿体或细胞核,其中细胞核只消耗ATP,不产生ATP,B错误;线粒体中有氧呼吸第三阶段可以产生水,叶绿体中进行的光合作用也可以产生水,细胞核中合成DNA也产生水,核糖体无膜,在核糖体中氨基酸脱水缩合形成多肽时也产生水,C正确;蛋白质的合成在核糖体中,核糖体无膜,D错误。
【加固训练】1.生物中除病毒外都具有生物膜,生物膜是一种动态的结构,具有膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。下列关于生物膜的叙述,正确的是( )A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,构成细胞膜的脂质中最丰富的是胆固醇B.性激素随血液到达全身各处,与靶细胞膜表面受体结合,将信息传递给靶细胞C.大肠杆菌的细胞膜是其生物膜系统的组成部分,与动物细胞膜具有相似的结构D.细胞内许多化学反应在生物膜上进行,广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
【解析】选D。构成细胞膜的脂质中最丰富的是磷脂,A错误。性激素属于脂类物质,通过自由扩散进入细胞,其受体在细胞内,B错误。生物膜系统由细胞膜、细胞器膜、核膜等结构组成。大肠杆菌为原核生物,没有生物膜系统,C错误。
2.酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程,某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外,还可能检测到分泌蛋白的场所是( )A.线粒体、囊泡B.内质网、细胞外C.线粒体、细胞质基质D.内质网、囊泡
【解析】选D。分泌蛋白的合成和分泌经过的细胞结构依次是核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡和细胞膜,最后分泌到细胞外;已知酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程,若某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中,则在细胞外检测不到分泌蛋白,还可能检测到分泌蛋白的结构包括内质网、内质网形成的囊泡,D符合题意。
【感悟高考】1.(2022·河北选择考)关于细胞器的叙述,错误的是( )A.受损细胞器的蛋白质、核酸可被溶酶体降解B.线粒体内、外膜上都有与物质运输相关的多种蛋白质C.生长激素经高尔基体加工、包装后分泌到细胞外D.附着在内质网上的和游离在细胞质基质中的核糖体具有不同的分子组成【解析】选D。溶酶体内含多种水解酶,可以把受损细胞器的蛋白质、核酸降解,A正确;线粒体内、外膜上都有与物质运输相关的多种蛋白质,B正确;生长激素属于分泌蛋白,需经高尔基体加工、包装后分泌到细胞外,C正确;核糖体有的附着在粗面内质网上,有的游离在细胞质基质中,其分子组成相同,D错误。
2.(2021·天津等级考)铅可导致神经元线粒体空泡化、内质网结构改变、高尔基体扩张,影响这些细胞器的正常功能。这些改变不会直接影响下列哪种生理过程( )A.无氧呼吸释放少量能量B.神经元间的兴奋传递C.分泌蛋白合成和加工D.[H]与O2结合生成水
【解析】选A。根据题意可知,铅影响线粒体的结构,影响ATP的产生,B、C项都需要线粒体直接提供能量,且神经递质的形成及分泌与高尔基体有关,分泌蛋白合成和加工的场所是内质网,[H]与O2结合生成水的场所是线粒体内膜,B、C、D项不符合题意;无氧呼吸释放能量的场所是细胞质基质,不涉及线粒体、内质网和高尔基体,A项符合题意。
3.(2021·江苏选择考)黑藻是多年生沉水草本植物,在清洁淡水中生长茂盛时使水体呈暗黑色,故名黑藻。下列关于黑藻的叙述错误的是( )A.黑藻叶片用于观察细胞质流动时,可通过光照或适当升温等措施使现象更明显B.黑藻叶片用于质壁分离实验时,可看到液泡膜内的叶绿体更加密集、绿色加深C.黑藻叶片用于光合色素的提取和分离时需要防止有机物挥发,实验室需要通风良好D.黑藻根尖用于观察根尖有丝分裂时,解离、按压等操作都有利于获得单层细胞
【解析】选B。光照或适当升温促进细胞代谢,加速细胞质流动,所以黑藻叶片用于观察细胞质流动时,可通过光照或适当升温等措施使现象更明显,A正确;叶绿体位于细胞质中,没有在液泡中,B错误;黑藻叶片用于光合色素的提取和分离时需要防止有机物挥发,实验室需要通风良好,C正确;黑藻根尖用于观察根尖有丝分裂时,解离使细胞相互分离,按压使细胞分散,都有利于获得单层细胞,D正确。
4.(2022·浙江6月选考)动物细胞中某消化酶的合成、加工与分泌的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.光面内质网是合成该酶的场所B.核糖体能形成包裹该酶的小泡C.高尔基体具有分拣和转运该酶的作用D.该酶的分泌通过细胞的胞吞作用实现【解析】选C。核糖体是蛋白质的合成场所,故A错误。内质网、高尔基体能形成包裹蛋白质的小泡,故B错误。高尔基体具有分拣和转运蛋白质的作用,故C正确。该酶的分泌通过细胞的胞吐作用实现,故D错误。
5.(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更新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的方式排出细胞【解析】选C。核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成成熟的分泌蛋白,A正确;分泌蛋白在合成与加工的过程中参与运输的囊泡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。
【预测高考】锁定新情境:信号肽假说 信号肽假说认为,编码分泌蛋白的mRNA在翻译时首先合成的是N 末端带有疏水氨基酸残基的信号肽,它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔,随即被位于腔表面的信号肽酶水解,由于它的引导,新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内,最终被分泌到胞外。翻译结束后,核糖体亚基解聚、孔道消失,内质网膜又恢复原先的脂双层结构。
信号肽位于分泌蛋白的N端。一般由15～30个氨基酸组成。包括三个区:一个带正电的N末端,称为碱性氨基末端;一个中间疏水序列,以中性氨基酸为主,能够形成一段α螺旋结构,它是信号肽的主要功能区;一个较长的带负电荷的C末端,含小分子氨基酸,是信号序列切割位点,也称加工区。
基于核心素养的新考向:1.(抽象与概括)过程④中的“?”为__________蛋白,概念是_________________________________________________。 【解析】1.过程④中的蛋白质在核糖体合成之后,需经过内质网和高尔基体加工,故“?”为分泌蛋白;分泌蛋白的概念是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质。
在细胞内合成后,分泌
到细胞外起作用的蛋白质
2.(信息提取与归纳)由图可知,溶酶体中的蛋白质的合成过程大致是:首先在__________的核糖体中合成一段肽链后,这段肽链和核糖体_________________到内质网腔内,再经过加工折叠形成具有一定__________________的蛋白质。 【解析】2.据图可知,溶酶体中的蛋白质的合成过程大致是:首先在游离的核糖体中合成一段肽链,这段肽链和核糖体边合成边转移到内质网腔内,再经过加工折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。
3.(分析与综合)由图可知,送往不同结构的蛋白质具有______________,这是细胞内蛋白质定向运输所必需的。线粒体所需的蛋白质一部分来自过程⑥,另一部分是在_________________指导下合成的。 【解析】3.由图可知,送往不同结构的蛋白质具有不同信号序列。线粒体所需的蛋白质部分来自过程⑥,还有一部分是在线粒体DNA的指导下合成的。
【精梳·攻教材】一、细胞器的结构与功能1.细胞质的组成:
【名师点睛】高尔基体作用(1)动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化中的“枢纽”。(2)植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。
【辨·清易错】1.差速离心分离细胞器时起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底。( )2.线粒体是细胞进行有氧呼吸的场所。( )分析:真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,线粒体是有氧呼吸的主要场所。3.叶绿体是植物细胞都具有的结构。( )分析:根尖细胞没有叶绿体,所以不是所有植物细胞都有叶绿体。4.溶酶体主要分布在动物细胞中,是细胞的“消化车间”。( )
5.核糖体只能分布在内质网上。( )分析:有的核糖体分布在细胞质基质,有的分布在内质网。6.内质网是细胞内蛋白质的合成车间。( )分析:核糖体是细胞内蛋白质合成的车间。
【写·练表达】1.(必修1 P53“拓展应用”)溶酶体内含有多种水解酶,溶酶体膜不会被这些水解酶分解的原因是:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2.(必修1 P53“概念检测4”拓展)心肌细胞比皮肤表皮细胞有更多的线粒体,原因是:______________________________________________________________________________________。
膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用;溶酶体膜可能因
为所带电荷或某些特定基因的作用而能使酶远离自身,可能因膜转运物质使得膜
周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用
心肌细胞收缩需要大量的能量,线粒体是供应能量的“动力车间”,所以心肌细
【精练·提能力】1.(2024·唐山模拟)下列关于细胞器的叙述,正确的是( )A.核糖体通过形成囊泡将合成的多肽链运输到内质网B.线粒体和叶绿体内膜上都存在与ATP合成有关的酶C.内质网膜可转化为高尔基体膜,二者的结构具有相似性D.中心体普遍存在于高等动、植物细胞中,与有丝分裂有关【解析】选C。核糖体无膜结构,不能形成囊泡,A错误;线粒体内膜和叶绿体的类囊体薄膜上都存在与ATP合成有关的酶,B错误;内质网膜内连核膜外膜,外连细胞膜,其形成的囊泡可与高尔基体膜融合,它们的结构具有相似性,C正确;中心体普遍存在于动物细胞和低等植物细胞中,与细胞的有丝分裂有关,D错误。
2.(2023·肇庆模拟)研究表明,真核细胞中线粒体出现一些“异常”时,线粒体会在分裂过程中,把末端的一部分分裂出去,顺便把“异常”带走(如图所示)。有关分析错误的是( )A.有氧呼吸三个阶段的反应都发生在线粒体中B.线粒体是根尖分生区细胞中含有的双层膜细胞器C.线粒体分裂出现的“异常”部分会被溶酶体清除D.线粒体的这种分裂有利于维持其结构和功能的稳定
【解析】选A。有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中,第二和第三阶段发生在线粒体中,A错误;植物根尖分生区细胞中没有叶绿体,具有双层膜的细胞器是线粒体,B正确;溶酶体可以清除细胞内异常的细胞器,C正确;线粒体通过这种分裂,恢复为正常的线粒体,有利于维持其结构和功能的稳定,D正确。
3.(多选)将某动物的消化腺细胞用差速离心法分离后,取其中三种细胞器测定它们有机物的含量如表所示,下列有关说法正确的是( )A.细胞器X是线粒体,葡萄糖在X中彻底分解产生CO2和H2OB.细胞器Y可能与消化酶的加工和分泌无关C.细胞器Z中进行的生理过程只需要两种RNA的参与D.蓝细菌细胞与此细胞共有的细胞器只有Z
【解析】选B、D。葡萄糖不进入线粒体,A错误;细胞器Y可能为溶酶体,与消化酶的加工和分泌无关,B正确;细胞器Z为核糖体,进行翻译时需要三种RNA的参与,C错误;蓝细菌细胞属于原核细胞,只有核糖体一种细胞器,与此细胞共有的细胞器只有Z,D正确。
4.(2023·承德模拟)如图为动、植物细胞亚显微结构模式图,下列有关该图的叙述正确的是( )A.植物细胞都不具有的结构是aB.胰岛B细胞合成胰岛素的场所是cC.细胞在清水中不会涨破,是因为有结构iD.图的下半部分可用来表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的结构
【解析】选C。中心体存在于动物和某些低等植物细胞中,高等植物细胞不含中心体,A错误;胰岛素的化学本质是蛋白质,胰岛B细胞合成胰岛素的场所是核糖体,B错误;紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞无叶绿体,因此该图的下半部分不能用来表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的结构,D错误。
【方法规律】利用比较法辨析细胞的种类或结构(1)判断显微结构和亚显微结构:①显微结构:细胞壁、细胞核、染色体、液泡、叶绿体、线粒体等。②亚显微结构:叶绿体的具体结构、线粒体的具体结构、细胞膜、内质网、高尔基体、核膜、核糖体、细胞骨架等。(2)判断原核细胞和真核细胞:①原核细胞:无核膜(判断的主要方法),仅有核糖体一种细胞器,无染色体。②真核细胞:有核膜(判断的主要方法),有多种细胞器,有染色体。
(3)判断植物细胞和动物细胞:①植物细胞:有细胞壁(判断的主要方法),有中央大液泡,有叶绿体。②动物细胞:无细胞壁(判断的主要方法),无中央大液泡,无叶绿体。注:植物细胞一定有细胞壁,但不一定有中央大液泡和叶绿体。
5.(2024·邢台模拟)下列关于骨架的叙述,错误的是( )A.糖原、蛋白质、核苷酸等生物大分子都以碳链为基本骨架B.内质网膜以磷脂双分子层为基本骨架C.细胞骨架和植物细胞壁的主要成分不同,但都有维持细胞形态的作用D.脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架
【解析】选A。糖原、蛋白质、核酸等生物大分子都以碳链为基本骨架,核苷酸是核酸的单体,A错误;内质网膜属于生物膜,生物膜以磷脂双分子层为基本骨架,B正确;细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构,有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的作用,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,植物细胞壁具有支持和保护细胞的作用,C正确;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,D正确。
提升·关键能力——比较与归纳线粒体与叶绿体的比较(1)区别:
(2)联系:①都具有双层膜;②都与能量转换有关,均产生ATP;③都含有DNA、RNA、核糖体等,能够通过转录、翻译合成自身的部分蛋白质,属于半自主性细胞器;④其DNA在遗传时不遵循孟德尔遗传规律;⑤共同参与自然界的碳循环。
【加固训练】1.溶酶体内含酸性水解酶,是细胞中非常重要的细胞器。如图是溶酶体发挥“消化”作用的三条途径。下列相关叙述错误的是( )A.三条途径的“消化”过程都体现了生物膜具有一定的流动性B.溶酶体膜上应该有运输H+的载体,以维持溶酶体内部的酸性环境C.硅尘能破坏溶酶体膜,与吞噬细胞的溶酶体中缺乏分解硅尘的酶有关D.部分大肠杆菌会通过途径2的“消化”作用消灭入侵的T2噬菌体
【解析】选D。三条途径的“消化”过程都需要通过膜融合完成,均体现了生物膜具有一定的流动性,A正确;细胞质基质中的pH为中性,而溶酶体内pH为酸性,推测溶酶体膜上应该有运输H+的载体,以维持溶酶体内部的酸性环境,B正确;吞噬细胞的溶酶体中缺乏分解硅尘的酶,硅尘在溶酶体中积累,能破坏溶酶体膜,C正确;大肠杆菌是原核生物,无溶酶体,不会通过途径2的“消化”作用消灭入侵的T2噬菌体,D错误。
2.驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,并沿着细胞骨架定向行走,将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置。驱动蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子。下列相关叙述错误的是( )A.驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架B.细胞骨架是物质和细胞器运输的轨道C.ATP的水解一般与细胞中的吸能反应相联系D.代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率远大于合成速率
【解析】选D。驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,并沿着细胞骨架定向行走,A正确;物质和细胞器借助细胞骨架运输,B正确;ATP水解释放能量,一般与细胞中的吸能反应相联系,C正确;细胞代谢旺盛时,ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高,但两者处于平衡状态,D错误。
考点二 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
【精梳·攻教材】一、实验原理
二、实验步骤1.观察叶绿体:
2.观察细胞质的流动:
【名师点睛】观察细胞质流动,寻找三“最佳”(1)寻找最佳参照物——叶绿体:以叶绿体的运动情况证明细胞质的流动情况。(2)寻找最佳部位——靠近叶脉处:靠近叶脉的细胞水分充足,容易观察到细胞质的流动。(3)寻找最佳视野——相对较暗:在高倍显微镜下观察一般要调成较暗的视野,这样有利于辨别。
【辨·清易错】1.观察叶绿体的实验材料要选择新鲜的黑藻叶片。 ( )2.制作临时装片过程中始终要保证叶片处于有水的环境中。( )3.观察细胞质的流动需要在黑暗条件下进行。( )分析:观察细胞质流动过程中要保证细胞质的流动过程,在光照下叶绿体进行光合作用可以加速细胞质的流动,可以更好地观察到流动状态。而在黑暗条件下,细胞只进行呼吸作用,细胞质流动变缓,不易观察细胞质的流动。4.黑藻细胞叶绿体较大,用高倍光学显微镜可观察到叶绿体的双层膜结构。( )分析:叶绿体的双层膜需要在电子显微镜下才能看到,光学显微镜看不到。
【写·练表达】1.(必修1 P50“探究·实践”拓展)观察叶绿体时,临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因是:______________________,并能悬浮在______________,否则细胞__________,将影响对____________的观察。2.(必修1 P50“探究·实践”)植物细胞质处于不断流动的状态,对于细胞完成生命活动的意义是:细胞质是____________________。细胞质中含有细胞代谢所需的______、代谢所需的________、细胞器等物质与结构。细胞质的流动,为细胞内__________创造了条件,从而保障了______________的正常进行。
【精练·提能力】1.下列关于观察菠菜叶肉细胞的叶绿体形态和分布实验的说法,错误的是( )A.实验过程中细胞始终保持活性,可以看到移动的叶绿体B.使用高倍显微镜可以看到叶绿体的双层膜结构C.制片时装片要保持有水状态D.实验过程中不需要对实验材料进行染色
【解析】选B。在高倍显微镜下观察菠菜叶肉细胞临时装片时,不但可以看到绿色的叶绿体,还可以看到叶绿体随着细胞质的流动而移动,A正确;叶绿体的双层膜结构是在电子显微镜下才能看到的亚显微结构,在高倍显微镜下是看不到的,B错误;做实验时,临时装片要保持有水状态,使细胞保持活性,C正确;叶绿体呈绿色,实验过程中不需要对实验材料进行染色,D正确。
2.(2023·广东名校联考)叶绿体是细胞中较大的细胞器,在光学显微镜下可对其形态和分布进行观察。同时,叶绿体还可作为参照物观察细胞质流动等现象。下列说法正确的是( )A.若要用黑藻观察细胞质流动,取小叶制片直接在高倍镜下观察即可B.为适应池塘环境,黑藻在接近池塘水温时细胞质流动现象最明显C.若将清水换成30%蔗糖溶液,细胞质流动速度会减慢并可能出现质壁分离D.若用菠菜叶观察叶绿体,下表皮细胞的叶绿体大,现象更明显
【解析】选C。用黑藻观察细胞质流动时,应先在低倍镜下观察,再在高倍镜下观察,A错误;适当提高环境温度,则细胞质流动现象会更明显,B错误;若将清水换成30%蔗糖溶液,由于外界溶液浓度大,则细胞质流动速度会减慢并可能因细胞失水而出现质壁分离现象,C正确;若用菠菜叶作实验材料,应取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉,因为表皮细胞不含叶绿体,D错误。
【知识拓展】加速细胞质流动的三种方法(1)进行光照,即在阳光或灯光下放置15～20分钟。(2)提高盛放黑藻的水温,可加入热水,将水温调至25 ℃左右。(3)切伤一小部分叶片,因为伤口处细胞内的一些物质向外扩散加快,由于保护性适应,伤口周围细胞代谢加快,细胞质流动加快。
【从教材走向高考】3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(1)在观察叶绿体的实验中,常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料。试从叶片结构方面分析其原因: _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(1)由于藓类叶片很薄,由单层叶肉细胞构成,且叶绿体较大,可直接观察。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取,且所含叶绿体数目少,个体大,便于观察。故在观察叶绿体的实验中,常选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料。
藓类叶片很薄,由单层叶肉细胞构成,且叶绿体较大,可直
接观察。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取,且所含叶绿体数目少,个体大,
3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(2)观察叶绿体及细胞质流动时为什么可用藓类和黑藻的小叶直接制成临时装片?__________________________________________________。 【解析】(2)由于藓类和黑藻的小叶片薄而小,仅由单层叶肉细胞构成,故观察叶绿体及细胞质流动时可用藓类和黑藻的小叶直接制成临时装片。
藓类和黑藻的小叶片薄而小,仅由单层叶肉细胞构成
3.(必修1 P50“探究·实践”拓展)结合用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动实验,思考并回答问题。(3)用高倍镜观察细胞质的流动①为了保证观察细胞质流动实验的成功,我们应采取什么方法加快细胞质的流动速度?_____________________________________________________________________________________________________________________。 ②有人认为,在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显。如何设计实验验证这种说法的正确性?(请简要写出实验思路)答案:一组黑藻叶片不作任何处理,一组黑藻叶片在2～3 d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的速度
a.进行光照,即在阳光下或灯光下放置15～20 min;b.提高盛放黑藻的水温,可加入热
水,将水温调至25 ℃;c.直接切伤一部分叶片
【解析】(3)①为了保证观察细胞质流动实验的成功,我们可以:a.进行光照,即在阳光下或灯光下放置15～20 min;b.提高盛放黑藻的水温,可加入热水,将水温调至25 ℃;c.直接切伤一部分叶片。②分析题意,本实验目的是验证在相同的外界条件下,被折断后的黑藻植株的叶片细胞的细胞质流动现象更明显,实验的自变量是黑藻叶片的情况,因变量是细胞质流动速度,实验设计应遵循对照与单一变量原则,可设计实验如下:一组黑藻叶片不作任何处理,一组黑藻叶片在2～3 d前进行创伤处理;将两组黑藻叶片放在盛水容器中,在阳光充足的地方继续培养;然后将两组叶片分别制成装片,观察两组叶片细胞质流动的速度。
【加固训练】下列有关“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验的叙述,正确的是( )A.观察叶绿体时,换用高倍镜后视野会变暗,这时应该使用较小光圈或换平面镜采光B.将位于视野右上方的物像移向视野的中央,应向左下方移动玻片标本C.高倍镜下可看到细胞质处于流动状态,叶绿体和细胞质的流动方向不同D.高倍镜下可看到扁平的椭球或球形的叶绿体,叶绿体的形态有利于接受光照
【解析】选D。换用高倍镜后视野会变暗,这时应该使用较大光圈或换凹面镜,增大通光量,才能使视野变亮,A错误;使用显微镜观察材料时我们看到的是倒立的虚像,在移动物像时遵从哪偏哪移的原则,所以应该向右上方移动,B错误;观察细胞质流动的指标是观察叶绿体的流动,二者的流动方向相同,C错误;叶绿体在高倍镜下看到的是椭球形或球形,这种形态有利于接受阳光,D正确。
考点三 细胞器之间的协调配合和生物膜系统
【精梳·攻教材】一、细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输1.研究手段——同位素标记法:向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射 3H标记的亮氨酸,检测带有放射性标记的物质依次出现的部位。
二、生物膜系统1.组成:细胞膜、细胞器膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。2.功能:
【名师点睛】真核细胞有生物膜系统,原核细胞只有细胞膜,不具有生物膜系统。
【辨·清易错】1.胰岛素的形成过程需内质网和高尔基体加工。( )2.人体未分化的细胞中内质网非常发达,而胰腺外分泌细胞中则较少。( )分析:人体未分化的细胞中内质网不发达,而胰腺外分泌细胞能产生消化酶,内质网较多。3.高尔基体参与分泌蛋白的合成与加工。( )分析:分泌蛋白的合成场所是核糖体。
4.细胞膜、高尔基体、中心体都属于生物膜系统。( )分析:中心体无膜结构,不属于生物膜系统。5.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。( )分析: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。
【写·练表达】1.(必修1 P51“思考·讨论”改编)科学家研究分泌蛋白的合成与运输的方法是同位素标记法,______(填“能”或“不能”)以人的口腔上皮细胞为实验材料,原因是________________________________。 2.(必修1 P51“思考·讨论”改编)在分泌蛋白合成和分泌的过程中,膜面积先增加后下降的细胞器是高尔基体,原因是_________________________________________________________________________________________________。
皮细胞不能产生分泌蛋白
内质网膜形成的囊泡与高尔基体膜融合,使其
膜面积增大;高尔基体膜产生的囊泡与之脱离,又使其膜面积减小
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(1)根据图示,胰岛素属于__________型分泌,该过程体现了细胞膜具有__________________________________的功能。 【解析】(1)胰岛素作为信号分子可调节血糖稳定,胰岛素与受体结合,可促进靶细胞对葡萄糖的吸收和利用,所以胰岛素分泌属于调节型分泌,其体现了细胞膜的信息交流功能。
进行细胞间信息交流
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(2)进入高尔基体的部分蛋白质会在S酶的作用下形成M6P标志,与图中所示的高尔基体膜上的M6P受体识别,带有M6P标志的蛋白质会转化为溶酶体酶。若S酶功能丧失,细胞中会出现__________________________________________的现象。 【解析】(2)S酶功能丧失的细胞中,某些蛋白质上就不能形成M6P标志,此类蛋白质就不能转化为溶酶体酶,造成衰老和损伤的细胞器不能被及时清理而在细胞内积累。
的细胞器会在细胞内积累
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(3)研究发现,核糖体合成的分泌蛋白有信号序列,而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,推测其原因是__________________________________________。 【解析】(3)研究发现,核糖体合成的分泌蛋白有信号序列,而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,原因可能是分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉。
分泌蛋白的信号序列在内质网
【典例】自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。如图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(4)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有信号序列。为了验证上述结论,请简要写出你的实验思路:_________________________________________________________________________________________________________________________。 聚焦考查点:细胞器的种类和功能及细胞器之间的协调配合。
除去进入内质网的蛋白质的信号序列后,将信号序列和细胞质
基质蛋白重组,观察重组的细胞质基质蛋白与重组前相比能否进入内质网
【解析】(4)要验证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有信号序列,则实验的自变量是信号序列的有无,则可除去内质网蛋白的信号序列后,将信号序列和细胞质基质蛋白重组,观察重组的细胞质基质蛋白与重组前相比能否进入内质网,预期结果为重组的细胞质基质蛋白能够进入内质网。
【破解策略】理解信号肽与蛋白质分选策略的关系1.题干信息分析:(1)自身信号序列是蛋白质分选的依据,正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。(2)高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面区参与蛋白质的分类和包装。
2.看图分析:根据图中给的3条途径,再结合激素的功能和细胞器的种类可以看出途径一主要与溶酶体的形成有关,途径二主要与信号分子有关,途径三与蛋白质参与的物质组成有关,再结合问题中所给的信息就可以得出相应问题的答案。3.实验设计的一般思路就是先判断自变量,本题第(4)小题的自变量就是信号序列的有无,让没有信号序列的蛋白质和信号序列蛋白质重组看能否进入内质网。
【精练·提能力】1.(多选)存在于高尔基体膜上的GM130蛋白具有维持高尔基体结构稳定和捕获来自内质网的囊泡的功能。下列有关叙述正确的是( )A.高尔基体是单层膜细胞器,其周围的囊泡可以来自内质网和自身产生B.若GM130蛋白结构异常,则会影响高尔基体对蛋白质的合成、加工和发送C.若GM130蛋白结构异常,则会影响来自内质网的囊泡与高尔基体膜融合D.若GM130蛋白异常出现在线粒体外膜上,则内质网产生的囊泡很可能会与线粒体外膜融合
【解析】选A、C、D。高尔基体是单层膜构成的囊状结构。内质网膜鼓出形成囊泡,包裹着蛋白质到达高尔基体,高尔基体对蛋白质作进一步的修饰加工后形成包裹着蛋白质的囊泡,将其运送到细胞外,因此高尔基体周围的囊泡可来自内质网和自身产生,A正确。蛋白质的合成场所在核糖体,B错误。GM130蛋白具有捕获来自内质网的囊泡的功能,故结构异常会导致高尔基体膜无法与来自内质网的囊泡融合,C正确。若GM130蛋白在线粒体外膜上出现,则内质网产生的囊泡很可能会被线粒体膜上的GM130蛋白捕获,即囊泡运送到线粒体,与线粒体外膜融合,D正确。
2.(2024·衡水中学模拟)真核生物的生物膜将细胞内分隔成不同的区域,有利于细胞代谢高效、有序地进行。下列关于细胞内的不同区域说法正确的是( )A.植物细胞的色素分子只储存于双层膜包围形成的区域中B.由双层膜包围而成的区域均既可产生ATP,也可消耗ATPC.产生水的反应既可发生在双层膜包围的区域,也可发生在无膜包围的区域D.单层膜围成的区域中均能发生蛋白质、糖类、脂质的合成
【解析】选C。植物细胞的色素除了分布在双层膜包围形成的叶绿体中,还分布在单层膜包围形成的液泡中,A错误;由双层膜包围而成的区域,可以是线粒体、叶绿体或细胞核,其中细胞核只消耗ATP,不产生ATP,B错误;线粒体中有氧呼吸第三阶段可以产生水,叶绿体中进行的光合作用也可以产生水,细胞核中合成DNA也产生水,核糖体无膜,在核糖体中氨基酸脱水缩合形成多肽时也产生水,C正确;蛋白质的合成在核糖体中,核糖体无膜,D错误。
【加固训练】1.生物中除病毒外都具有生物膜,生物膜是一种动态的结构,具有膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。下列关于生物膜的叙述,正确的是( )A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,构成细胞膜的脂质中最丰富的是胆固醇B.性激素随血液到达全身各处,与靶细胞膜表面受体结合,将信息传递给靶细胞C.大肠杆菌的细胞膜是其生物膜系统的组成部分,与动物细胞膜具有相似的结构D.细胞内许多化学反应在生物膜上进行,广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
【解析】选D。构成细胞膜的脂质中最丰富的是磷脂,A错误。性激素属于脂类物质,通过自由扩散进入细胞,其受体在细胞内,B错误。生物膜系统由细胞膜、细胞器膜、核膜等结构组成。大肠杆菌为原核生物,没有生物膜系统,C错误。
2.酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程,某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外,还可能检测到分泌蛋白的场所是( )A.线粒体、囊泡B.内质网、细胞外C.线粒体、细胞质基质D.内质网、囊泡
【解析】选D。分泌蛋白的合成和分泌经过的细胞结构依次是核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡和细胞膜,最后分泌到细胞外;已知酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程,若某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中,则在细胞外检测不到分泌蛋白,还可能检测到分泌蛋白的结构包括内质网、内质网形成的囊泡,D符合题意。
【感悟高考】1.(2022·河北选择考)关于细胞器的叙述,错误的是( )A.受损细胞器的蛋白质、核酸可被溶酶体降解B.线粒体内、外膜上都有与物质运输相关的多种蛋白质C.生长激素经高尔基体加工、包装后分泌到细胞外D.附着在内质网上的和游离在细胞质基质中的核糖体具有不同的分子组成【解析】选D。溶酶体内含多种水解酶,可以把受损细胞器的蛋白质、核酸降解,A正确;线粒体内、外膜上都有与物质运输相关的多种蛋白质,B正确;生长激素属于分泌蛋白,需经高尔基体加工、包装后分泌到细胞外,C正确;核糖体有的附着在粗面内质网上,有的游离在细胞质基质中,其分子组成相同,D错误。
2.(2021·天津等级考)铅可导致神经元线粒体空泡化、内质网结构改变、高尔基体扩张,影响这些细胞器的正常功能。这些改变不会直接影响下列哪种生理过程( )A.无氧呼吸释放少量能量B.神经元间的兴奋传递C.分泌蛋白合成和加工D.[H]与O2结合生成水
【解析】选A。根据题意可知,铅影响线粒体的结构,影响ATP的产生,B、C项都需要线粒体直接提供能量,且神经递质的形成及分泌与高尔基体有关,分泌蛋白合成和加工的场所是内质网,[H]与O2结合生成水的场所是线粒体内膜,B、C、D项不符合题意;无氧呼吸释放能量的场所是细胞质基质,不涉及线粒体、内质网和高尔基体,A项符合题意。
3.(2021·江苏选择考)黑藻是多年生沉水草本植物,在清洁淡水中生长茂盛时使水体呈暗黑色,故名黑藻。下列关于黑藻的叙述错误的是( )A.黑藻叶片用于观察细胞质流动时,可通过光照或适当升温等措施使现象更明显B.黑藻叶片用于质壁分离实验时,可看到液泡膜内的叶绿体更加密集、绿色加深C.黑藻叶片用于光合色素的提取和分离时需要防止有机物挥发,实验室需要通风良好D.黑藻根尖用于观察根尖有丝分裂时,解离、按压等操作都有利于获得单层细胞
【解析】选B。光照或适当升温促进细胞代谢,加速细胞质流动,所以黑藻叶片用于观察细胞质流动时,可通过光照或适当升温等措施使现象更明显,A正确;叶绿体位于细胞质中,没有在液泡中,B错误;黑藻叶片用于光合色素的提取和分离时需要防止有机物挥发,实验室需要通风良好,C正确;黑藻根尖用于观察根尖有丝分裂时,解离使细胞相互分离,按压使细胞分散,都有利于获得单层细胞,D正确。
4.(2022·浙江6月选考)动物细胞中某消化酶的合成、加工与分泌的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.光面内质网是合成该酶的场所B.核糖体能形成包裹该酶的小泡C.高尔基体具有分拣和转运该酶的作用D.该酶的分泌通过细胞的胞吞作用实现【解析】选C。核糖体是蛋白质的合成场所,故A错误。内质网、高尔基体能形成包裹蛋白质的小泡,故B错误。高尔基体具有分拣和转运蛋白质的作用,故C正确。该酶的分泌通过细胞的胞吐作用实现,故D错误。
5.(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更新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的方式排出细胞【解析】选C。核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成成熟的分泌蛋白,A正确;分泌蛋白在合成与加工的过程中参与运输的囊泡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。
【预测高考】锁定新情境:信号肽假说 信号肽假说认为,编码分泌蛋白的mRNA在翻译时首先合成的是N 末端带有疏水氨基酸残基的信号肽,它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔,随即被位于腔表面的信号肽酶水解,由于它的引导,新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内,最终被分泌到胞外。翻译结束后,核糖体亚基解聚、孔道消失,内质网膜又恢复原先的脂双层结构。
信号肽位于分泌蛋白的N端。一般由15～30个氨基酸组成。包括三个区:一个带正电的N末端,称为碱性氨基末端;一个中间疏水序列,以中性氨基酸为主,能够形成一段α螺旋结构,它是信号肽的主要功能区;一个较长的带负电荷的C末端,含小分子氨基酸,是信号序列切割位点,也称加工区。
基于核心素养的新考向:1.(抽象与概括)过程④中的“?”为__________蛋白,概念是_________________________________________________。 【解析】1.过程④中的蛋白质在核糖体合成之后,需经过内质网和高尔基体加工,故“?”为分泌蛋白;分泌蛋白的概念是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质。
在细胞内合成后,分泌
到细胞外起作用的蛋白质
2.(信息提取与归纳)由图可知,溶酶体中的蛋白质的合成过程大致是:首先在__________的核糖体中合成一段肽链后,这段肽链和核糖体_________________到内质网腔内,再经过加工折叠形成具有一定__________________的蛋白质。 【解析】2.据图可知,溶酶体中的蛋白质的合成过程大致是:首先在游离的核糖体中合成一段肽链,这段肽链和核糖体边合成边转移到内质网腔内,再经过加工折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。
3.(分析与综合)由图可知,送往不同结构的蛋白质具有______________,这是细胞内蛋白质定向运输所必需的。线粒体所需的蛋白质一部分来自过程⑥,另一部分是在_________________指导下合成的。 【解析】3.由图可知,送往不同结构的蛋白质具有不同信号序列。线粒体所需的蛋白质部分来自过程⑥,还有一部分是在线粒体DNA的指导下合成的。
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