2020版《三维设计》高考生物一轮复习教师用书：第二单元细胞的结构与物质的输入和输出

第二单元 细胞的结构与物质的输入和输出
第一讲细胞膜和细胞核

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习，建立起整体观念和细胞结构与功能相适应的观点
科学探究
通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对照原则和荧光标记技术
考点一　细胞膜的组成、结构和功能[重难深化类]

1．细胞膜的三种成分和三种功能

2．生物膜结构的探索历程

3．生物膜流动镶嵌模型的基本内容
(1)结构模型(填图)

(2)结构特点
①特点：具有一定的流动性。
②原因：组成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素(√)
(2018·全国卷Ⅲ，T2B)
(2)两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递(2018·全国卷Ⅲ，T2C)(√)
(3)细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类(√)
(2013·北京卷，T1A)
(4)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇(×)
(2010·山东卷，T4B)
(5)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011·海南卷，T1A)(√)
(6)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(×)
(2012·广东卷，T1D)
(7)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(√)
(2010·山东卷，T4A)
(8)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(√)
(2010·全国卷ⅠT1A)
(9)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(√)
(2011·海南卷，T1D)
2．据细胞膜结构示意图，完成下列问题

(1)图中[a]是糖蛋白，具有识别、保护、润滑等作用。根据a可以判断细胞膜的内外侧，因为a只分布于细胞膜的外表面。
(2)图中[b]是磷脂双分子层，其疏水性“尾部”相对，亲水性“头部”向外，构成膜的基本支架。
(3)图中[c]是蛋白质，镶嵌在膜的基本支架上。
(4)不同细胞膜中的蛋白质种类和数量不同，功能越复杂的细胞中，其细胞膜上蛋白质的种类和数量越多。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高，请从结构与功能观角度分析原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：线粒体内膜功能较外膜复杂，功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类和数量越多
(2)用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因：____________________________
________________________________________________________________________。
提示：胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子
(3)在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因：_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性
4．连线对生物膜结构的探索历程




1．归纳概括细胞膜成分与功能的三个关键点
(1)不同细胞膜的成分种类一般相同，但各组分的含量不同。功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多。
(2)细胞膜的组分是可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)糖类分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。糖蛋白分布于细胞膜外侧，据此可判断细胞的内外侧。
2．关注四种常考的“膜蛋白”
糖蛋白
信号分子(激素、淋巴因子、神经递质等)的受体蛋白
载体蛋白
是用于协助扩散和主动运输的载体蛋白
具催化作用的酶
如好氧型细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)
识别(受体)蛋白
用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精、卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)

[对点落实]
1．下列关于细胞膜功能的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜上的载体蛋白具有传递信息的功能
B．细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的
C．细胞膜上蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度
D．胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体会引起血糖浓度升高
解析：选A　细胞膜上的载体蛋白具有控制物质运输的功能，受体蛋白具有传递信息的功能；细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，有些病毒和细菌也可以通过细胞膜，进入细胞内；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜上蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度；胰岛素是降血糖的激素，若胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体，那么胰岛素就不能发挥作用，会引起血糖浓度升高。
2．(2018·天津高考)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是(　　)
选项
膜蛋白的位置、功能
膜蛋白的类型
A
位于突触后膜，识别并结合神经递质
受体
B
位于靶细胞膜，识别并结合激素
载体
C
位于类囊体膜，催化ATP合成
酶
D
位于癌细胞膜，引起特异性免疫
抗原

解析：选B　在神经调节中，位于突触后膜上的受体能识别并结合神经递质；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫。
3．(2019·豫南九校联考)如图是细胞局部结构示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．①是糖脂，具有保护和润滑的作用
B．②具有运输、信息传递、免疫和构成膜基本支架的作用
C．③可以是细胞器膜、核膜的主要成分
D．④由纤维素组成，能保持细胞内部结构有序性
解析：选C　图示为细胞膜的流动镶嵌模型，①是糖蛋白，具有识别、保护和润滑的作用；②是膜蛋白，具有运输、信息传递、免疫等作用，磷脂双分子层是构成膜的基本支架；③是磷脂分子，是构成细胞器膜、核膜等各种生物膜的主要成分；④由蛋白质组成，能保持细胞内部结构有序性。

1．细胞膜成分的鉴定
细胞膜成分
鉴定试剂(方法)
结果
磷脂
脂溶剂处理
细胞膜被破坏
磷脂酶处理
细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验
脂溶性物质优先通过
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
蛋白酶处理
细胞膜被破坏

2．细胞膜结构特点——流动性的验证
(1)方法：荧光标记法。
(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。

(3)结论：人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。
3．细胞膜功能的探究
(1)控制物质进出功能的验证

(2)识别功能的验证


4．细胞膜功能特性——选择透过性的验证

[对点落实]
4．(2016·海南高考)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是(　　)
A．膜蛋白能自主翻转　 　 B．细胞膜具有流动性
C．细胞膜具有选择透过性 D．膜蛋白可以作为载体蛋白
解析：选B　两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性；不能说明膜蛋白能在细胞内外翻转。该实验未涉及物质进出细胞，不能说明细胞膜的选择透过性及膜蛋白作为载体蛋白的物质运输功能。
5．温热处理可使细胞膜的流动性发生改变，严重时会引起细胞死亡。癌细胞细胞膜的流动性比正常体细胞大，43 ℃温热处理时，在100 min内随作用时间延长，膜的流动性逐渐增加且癌细胞比正常体细胞更显著，100 min后冷却到体温(37.5 ℃) 后，正常体细胞膜的流动性恢复正常比癌细胞更快更完全。这成为温热治疗肿瘤的理论依据。为验证温热处理对不同细胞膜流动性的影响，请根据以下提供的实验材料，完善实验思路、预测实验结果并进行分析。
实验材料：试管若干、红细胞悬液、腹水肝癌细胞悬液、恒温箱、质膜流动性测量仪 (要求与说明：质膜流动性测量的具体操作不作要求；实验条件适宜)
请回答：
(1)实验思路：
①取试管若干，均分为4组，编号为A、B、C、D。
②用质膜流动性测量仪分别测量红细胞和腹水肝癌细胞质膜的流动性，并记录。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
⑤________________________________________________________________________。
⑥________________________________________________________________________。
⑦________________________________________________________________________。
(2)预测实验结果：(请在所给的坐标系中绘制实验过程中细胞膜流动性变化示意曲线，并直接标注实验变量)

(3)讨论与分析：
癌细胞细胞膜的流动性比正常体细胞大，据此推测癌细胞的代谢比正常体细胞________，容易转移。从构成细胞膜的脂质分析，癌细胞膜流动性较大的原因可能是________________________________________。在43 ℃下进行温热治疗而不选择更高的温度，原因是：______________________________________。
解析：(1)由题干信息可知，本实验的目的是验证温热处理对不同细胞膜流动性的影响，自变量为温度和不同细胞，因变量为细胞膜流动性。在设计对照实验时，要遵循单一变量原则和对照原则，实验思路见答案。(2)由于癌细胞细胞膜的流动性比正常体细胞大，43 ℃温热处理时，膜的流动性逐渐增加且癌细胞比正常体细胞更显著，冷却到37.5 ℃后，正常体细胞膜的流动性恢复正常比癌细胞更快更完全。据此可以预测出实验结果(见答案)。(3)癌细胞细胞膜的流动性比正常体细胞大，据此推测癌细胞的代谢比正常体细胞强，容易转移。从构成细胞膜的脂质分析，癌细胞膜流动性较大的原因可能是磷脂分子的不饱和程度大、胆固醇含量低。温度过高也会导致正常体细胞流动性增加过大，不能恢复正常状态，因此在43 ℃下进行温热治疗而不选择更高的温度。
答案：(1)③向A、B两组各试管加入适量且等量的红细胞悬液，C、D两组各试管加入适量且等量的腹水肝癌细胞悬液，将A、C两组置于37.5 ℃恒温箱中保温，B、D两组置于43 ℃恒温箱中保温　④每隔一段时间用质膜流动性测量仪分别测量各组细胞质膜的流动性，并记录　⑤100 min后，将B、D两组与A、C两组一起置于37.5 ℃恒温箱中保温　⑥每隔一段时间用质膜流动性测量仪分别测量各组细胞质膜的流动性，并记录　⑦对所获得的实验数据进行分析和处理
(2)结果预测：

(3)强　磷脂分子的不饱和程度大、胆固醇含量低　温度过高将导致正常体细胞流动性增加过大，不能恢复
[归纳拓展]
细胞膜流动性的实例与判断方法

考点二　细胞核的结构和功能[重难深化类]

1．细胞核的结构

2．概括细胞核的功能

[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道(2018·全国卷Ⅰ，T1C)(√)
(2)细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分(√)
(2018·全国卷Ⅱ，T1D)
(3)细胞核是遗传物质储存与基因转录的场所(√)
(2018·北京卷，T2A改编)
(4)染色体的成分是核糖核酸和蛋白质(×)
(2013·北京卷，T1B)
(5)胰岛细胞中核孔数目多于口腔上皮细胞(√)
(6)胰岛素基因转录的场所是细胞核(2011·福建卷，T1D)(√)
(7)真核细胞的核膜上有大量的多种酶，有利于多种化学反应的顺利进行(√)
2．据细胞核结构示意图，完成下列问题

(1)若要检测图中①所含有的成分，应选用的试剂是双缩脲试剂、甲基绿染液；若要观察②的形态，应选用碱性染料(如龙胆紫溶液或醋酸洋红液)染色。
(2)用下列图示表示①与②的关系：

(3)图中③由层磷脂分子构成，其外膜常与内质网相连，且有核糖体和酶附着，有利于多种化学反应的进行。
(4)下列物质能通过④进出的是A、B、C。(填选项编号)
A．mRNA　　　　　　　 B．蛋白质
C．DNA聚合酶 D．DNA
(5)图中⑤的功能是参与某种RNA的合成及核糖体的形成。
(6)在细胞分裂中，能周期性消失和重建的结构是③⑤。(填图中序号)


1．归纳细胞核的结构及相应功能
名称
特点
功能
核膜和核孔
①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着
②在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建
③核膜和核孔对物质的进出都具有选择性
①化学反应的场所，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行
②选择性地控制物质出入细胞核，其中大分子物质通过核孔出入细胞
核仁
①折光性强，易与其他结构区分②在有丝分裂中周期性地消失和重现
参与某种RNA的合成及核糖体的形成
染色质

遗传物质的主要载体

2．走出对细胞核认识的四个误区
(1)误认为物质进出细胞核都要通过核孔
指正
①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道
②小分子物质可通过核膜进出细胞核
(2)误认为所有物质都能通过核孔
指正
核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质
(3)误认为核仁是遗传物质的储存场所
指正
核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上
(4)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的
指正
核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大

[对点落实]
1．下列关于细胞核的结构和功能的叙述，正确的是(　　)
A．细胞核是细胞代谢和遗传物质储存的主要场所
B．衰老细胞的细胞核体积增大，染色质收缩
C．细胞核在细胞分裂间期消失分裂末期重现
D．蓝藻能通过核孔实现核质之间的信息交流
解析：选B　细胞代谢的主要场所是细胞质基质；衰老细胞的细胞核体积增大，染色质收缩；核膜和核仁在细胞周期的分裂前期消失，分裂末期重建；蓝藻属于原核生物，无细胞核。
2．(2019·天津和平区模拟)下列有关染色体和染色质的说法正确的是(　　)
A．染色体在解旋酶的作用下变为细丝状的染色质
B．染色体可被龙胆紫等碱性染料染成深色而染色质不能
C．线粒体和叶绿体中均含有少量的染色质
D．在盐酸的作用下染色质中DNA可与蛋白质分开
解析：选D　染色体在分裂末期逐步解螺旋，变为细丝状的染色质，不需要解旋酶的作用；染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质，是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态，所以都可被龙胆紫等碱性染料染成深色；线粒体和叶绿体中均含有少量的DNA，但都不含染色质；在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，用质量分数为8%的盐酸改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，并使染色质中的DNA和蛋白质分离，便于染色剂与DNA结合。

细胞核功能探究的经典实验
实验内容
实验过程
实验结论
实验分析
实验一：两种美西螈细胞核移植

美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的
该实验可作相互对照，即将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照
实验二：横缢蝾螈受精卵

蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
该实验既有相互对照，又有自身对照
实验三：将变形虫切成两半

变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的
该实验既有相互对照，又有自身对照
实验四：伞藻嫁接与核移植
①伞藻嫁接实验过程：

②伞藻核移植实验过程：

伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
伞藻嫁接实验为相互对照，伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状
相关实验归纳总结

[对点落实]
3．如图为用伞藻做的“嫁接”实验。实验结论是(　　)

A．伞藻的细胞核或细胞质都不能独立存活
B．伞藻“柄”的种类决定形成的“帽”的形状
C．伞藻的细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心
D．伞藻“足”的种类决定形成的“帽”的形状
解析：选D　实验没有检验伞藻的细胞核或细胞质能不能独立存活；由图示可知，伞藻“柄”的种类不决定形成“帽”的形状；实验证明了伞藻“足”的种类决定形成“帽”的形状，但并不能说明伞藻的细胞核是代谢的控制中心。
4．(2019·安阳一模)有人把变形虫的核取出，观察无核变形虫短期的一系列生理变化特点后，预测出a～d四个现象，并提出相应的推测理由①～④。请选出预测现象和推理均正确的一个组合(　　)
预测现象：a.失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但几天后核将再生，能正常活动；b.失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天内将死亡；c.失去核的变形虫，虽然会反复进行数次无丝分裂，但结果还是死亡；d.除去核以后，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂将更加旺盛。
推测理由：①核能抑制细胞的过度分裂；②没有核的细胞也具备分裂的能力；③如果没有核，就不能制造出合成众多蛋白质所必需的核酸；④许多生物结构都有再生能力，核也能再生。
A．a与④　　　　　　　　 B．b与③
C．c与② D．d与①
解析：选B　细胞核与细胞质的关系：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞质为细胞核提供能量和营养物质等。失去核的变形虫由于不能制造出合成众多蛋白质所必需的核酸，细胞的生命活动不能正常进行，如不能摄取食物，对外界刺激也不再发生反应，因而生存几天后就会死亡。
5．下图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断错误的是(　　)

A．RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中
B．细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢
C．若核质分离较长时间后进行移植，则乙组实验细胞质中无15N的RNA
D．甲组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果
解析：选D　15N标记的尿嘧啶是合成RNA的原料，由图可知，在细胞核中首先发现被15N标记的RNA，然后在重组细胞的细胞质中发现被15N标记的RNA，说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中。细胞核可以通过控制RNA的合成来控制蛋白质的合成，进而控制细胞的代谢。若核质分离较长时间，可能由于细胞核缺乏物质和能量供应导致死亡，这样乙组重组细胞质中无15N的RNA。胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，甲组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，若DNA进行复制，可在细胞核中发现被15N标记的DNA，但DNA不能进入细胞质，所以在细胞质中没有被15N标记的DNA；若DNA不复制，则在细胞核与细胞质中都无15N标记的DNA。
　 　　　课堂一刻钟
1．(2017·全国卷Ⅰ)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　　)
A．血液运输，突触传递
B．淋巴运输，突触传递
C．淋巴运输，胞间连丝传递
D．血液运输，细胞间直接接触
解题关键——准确识记
此题是对激素作用特点和细胞间三种信息交流方式的变式考查。解答本题的关键是准确识记细胞间信息交流方式与实例的关系。
解析：选D　雌激素由卵巢细胞分泌后，随血液运输到达全身各处，作用于乳腺细胞的受体，将信息传递给乳腺细胞；而精子进入卵细胞的过程要经历精子和卵细胞之间的识别和结合，精子通过与卵细胞的直接接触将信息传递给卵细胞。
2．(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)
A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的
B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象
D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的
命题探源——以“本”为本
本选项考查内容源自人教版必修①教材P66“思考与讨论”磷脂分子的组成的内容，同时也是对脂质种类的考查，命题人故意混淆脂质的组成种类，以考查对知识的熟练程度。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
解析：选C　细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，而自由扩散的结果是使膜两侧的浓度差减小。蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋白质种类和数量不同。分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程都与膜脂的流动性有关。膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇。
3．(2014·全国大纲卷)下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分
B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录
C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能
D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象
易错探因——识记不准
核孔是大分子物质选择性进出细胞核的通道，mRNA、DNA聚合酶都能通过核孔。　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选C　细胞核中染色质的主要成分是蛋白质和DNA；细胞核是遗传物质的主要储存场所，可以发生DNA复制和转录；核孔是大分子物质选择性进出细胞核的通道，如mRNA、DNA聚合酶等可通过核孔；有丝分裂前期核膜消失，末期核膜重新形成。
4．(2014·福建高考)细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)

解题关键——信息获取
准确获取题干、图表中的信息是解题的关键，将题干信息与已有知识建立联系是解题的突破口。
解析：选D　血红蛋白存在于红细胞内，是一种可运载氧气的蛋白质，并非膜蛋白；抗体是由浆细胞分泌的一种免疫球蛋白，并非T淋巴细胞细胞膜的成分；胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素特异性结合，无法与胰高血糖素结合；神经递质可以与骨骼肌细胞膜上的神经递质受体特异性结合，葡萄糖可以借助转运葡萄糖的载体通过主动运输的方式进入骨骼肌细胞。
5．(2013·天津高考)下列过程未体现生物膜信息传递功能的是(　　)
A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离
B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化
C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取
D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩
易错探因——张冠李戴
质壁分离与细胞膜的流动性有关，而与细胞间的信息交流无关。命题者在命制此类题目时常将生物膜的流动性、选择透过性和信息交流功能混淆，张冠李戴，以考查学生对知识掌握的精准程度。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
解析：选A　蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，植物细胞失水，使洋葱细胞发生质壁分离，和生物膜的流动性有关，未体现生物膜的信息传递功能；抗原刺激记忆细胞增殖分化，胰岛素调节靶细胞摄取葡萄糖，传出神经细胞释放递质引起肌肉收缩，都可体现生物膜的信息传递功能。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.细胞膜的组成、结构和功能，其中细胞膜的结构和功能是高频考点，高考已经连续多年考查细胞膜的信息交流功能。
2.细胞核的结构和功能，其中细胞核的结构是考查的重点。
考查能力
1.识记能力：主要考查对细胞膜和细胞核的结构、功能的识记能力。
2.归纳概括能力：通过总结细胞膜和细胞核的结构与功能，建立结构与功能观，并以此分析生命现象。
3.模型与构建能力：通过对细胞膜结构探索历程相关实验的分析，体会建模在生物学中的作用，并能用流动镶嵌模型的知识解释生物学现象。

二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．细胞膜
(1)功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
(2)组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，决定了生物膜具有一定的流动性的结构特点。
(3)生物膜选择透过性的物质基础是生物膜上的载体蛋白。
2．细胞核
(1)染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
(2)染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。
(3)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
[课下达标检测]　
一、选择题
1．下列有关细胞膜结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．升高温度可增加细胞膜的流动性加快物质运输
B．病原体侵入宿主细胞体现了细胞膜的选择透过性
C．蛋白质、脂肪是构成细胞膜的主要成分
D．哺乳动物成熟红细胞在清水中涨破后，可通过离心获得细胞膜
解析：选D　构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，升高温度可增加细胞膜的流动性，但是不一定加快物质运输；病原体侵入宿主细胞为胞吞作用，体现了细胞膜的流动性；蛋白质和磷脂是构成细胞膜的主要成分；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和多种细胞器，没有膜内结构的干扰，适于作制备细胞膜的材料。将哺乳动物成熟红细胞放在蒸馏水中，使其吸水涨破，释放出内容物，通过离心分离，可获得较为纯净的细胞膜。
2．下列有关细胞膜上膜蛋白功能的叙述错误的是(　　)

A．图1表明膜蛋白具有控制物质进出细胞的功能，该方式为主动运输
B．图2说明膜蛋白能够催化膜表面的代谢反应
C．图3表明膜蛋白有利于细胞接收膜表面的化学信息
D．三个图都能够说明细胞膜能将细胞与外界环境分隔开
解析：选A　图1表示细胞膜通过载体蛋白转运物质，不消耗能量，该运输方式为协助扩散。
3．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，下列相关叙述正确的是(　　)
A．真核细胞通常只有一个细胞核，但也有多核细胞和无核细胞
B．光学显微镜下观察可见细胞核内有核仁和染色体
C．染色体作为遗传物质的主要载体，主要分布在细胞核，少量分布于细胞质
D．无丝分裂过程中核膜、核仁会发生周期性的消失与重现
解析：选A　真核细胞通常只有一个细胞核，有的细胞有多个细胞核如骨骼肌细胞，有的没有细胞核如哺乳动物成熟的红细胞；光学显微镜下看不到核仁；染色体作为遗传物质的主要载体，分布在细胞核，细胞质内无染色体；无丝分裂过程中，没有核膜、核仁的消失。
4．细胞膜上分布有载体蛋白和受体蛋白等功能蛋白，载体蛋白和受体蛋白的共同特点有(　　)
A．与相关物质的结合具有特异性
B．相结合的物质均为小分子有机物
C．均能识别细胞外来的信息分子
D．其产生过程均由核糖体独立完成
解析：选A　载体蛋白和受体蛋白与相关物质的结合具有特异性；与载体蛋白和受体蛋白相结合的物质也可以是无机物；受体蛋白能识别细胞外来的信息分子，载体蛋白不能；两种蛋白产生过程一般由核糖体、内质网和高尔基体共同完成。
5．(2019·南通模拟)如图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质。下列关于细胞膜结构和功能的叙述，正确的是(　　)

A．a过程与膜内外物质的浓度无关
B．b可表示细胞分泌胰岛素的过程
C．①与细胞间识别和免疫密切相关
D．②和③构成了细胞膜的基本支架
解析：选C　a过程表示自由扩散，运输动力是浓度差，与膜内外物质的浓度有关；细胞分泌胰岛素的方式为胞吐，体现细胞膜的流动性，不是主动运输(b)；糖蛋白与细胞识别和信息交流有关；②磷脂双分子层为细胞膜的基本支架。
6．(2019·茂名一模)研究发现，抑郁症患者大脑中X细胞合成的成纤维细胞生长因子9(FGF9)是一种分泌蛋白，含量远高于正常人。下列判断正确的是(　　)
A．抑郁症患者有较多FGF9的根本原因是合成FGF9的酶的活性较高
B．可通过抑制X细胞中核糖体的功能来治疗抑郁症
C．FGF9的分泌过程体现了细胞膜的功能特点——流动性
D．FGF9通过胞吐从细胞中出来作用于靶细胞，属于细胞间直接信息传递
解析：选B　抑郁症患者大脑中FGF9含量远高于正常人，其根本原因是控制合成FGF9的基因过量表达；FGF9是一种分泌蛋白，在X细胞的核糖体内合成，因此，可通过抑制X细胞中核糖体的功能来治疗抑郁症；FGF9的化学本质是蛋白质，以胞吐方式分泌，其分泌过程体现了细胞膜的结构特点——具有一定的流动性；FGF9通过胞吐方式从细胞中出来作用于靶细胞，需要经过体液运输，不属于细胞间直接信息传递。
7．下列实例中最能说明细胞膜流动性的是(　　)
A．CO2进入叶肉细胞　 　 B．抗体的分泌
C．Na＋内流引起动作电位 D．葡萄糖进入小肠上皮细胞
解析：选B　CO2进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不能体现细胞膜的流动性；抗体的分泌方式是胞吐，体现了细胞膜的流动性；Na＋内流引起动作电位，葡萄糖进入小肠上皮细胞均可体现细胞膜的功能特性(选择透过性)。
8．蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这一系列反应。该现象很好地说明细胞膜(　　)
A．主要由脂质和蛋白质组成
B．可将细胞与外界环境分隔开
C．控制物质出入细胞的作用是相对的
D．能进行细胞间的信息交流
解析：选D　根据题意中“蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，既可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这一系列反应”，说明细胞膜能进行细胞间的信息传递，即细胞直接接触传递信息。
9．下列现象与细胞膜上糖蛋白无关的是(　　)
A．癌细胞的扩散
B．甘油分子进入小肠上皮细胞
C．胰岛素降低血糖
D．效应T细胞攻击靶细胞
解析：选B　癌细胞膜上的糖蛋白的数量减少导致癌细胞黏着性降低，易扩散；甘油分子进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，与糖蛋白无关；胰岛素与受体细胞通过糖蛋白进行识别，从而调节细胞对糖类的吸收、利用和转化；效应T细胞与靶细胞上的糖蛋白识别，从而导致靶细胞裂解死亡。
10．下列一定没有涉及细胞间信息交换的是(　　)
A．效应T细胞与靶细胞之间
B．乙肝抗体与乙肝病毒之间
C．相邻的高等植物细胞之间
D．甲状腺细胞与肌细胞之间
解析：选B　效应T 细胞可以识别靶细胞，并与之结合使靶细胞裂解，该过程涉及细胞间信息交流；乙肝抗体是蛋白质，乙肝病毒是非细胞结构的生物，所以乙肝抗体与乙肝病毒间的特异性识别不属于细胞间的信息交流；多细胞生物体中，细胞是相对独立的单位，但又相互影响共同构成一个个体，所以在组成一个整体个体时，相邻的高等植物细胞之间一定会发生信息交流，比如根尖尖端细胞产生生长素，促进尖端下部细胞伸长生长；甲状腺细胞释放甲状腺激素，作用于几乎全身所有细胞，当然也包括肌细胞，所以两种细胞之间有信息交流。
11．下列有关真核细胞结构与功能相适应的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜上蛋白质种类和数量的多少决定了细胞膜功能复杂程度
B．代谢越旺盛的真核细胞，细胞内线粒体和核孔数量越多
C．细胞核上的核孔保证了控制细胞器进行物质合成的基因能够从细胞核到达细胞质
D．草履虫出现两个细胞核保证了正常的核质比，有利于生命活动正常进行
解析：选C　功能越复杂的膜，其上蛋白质的种类和数量越多。代谢越旺盛的细胞中，核孔数量多，核仁体积大；线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，代谢越旺盛，线粒体的数目相对较多。基因是有遗传效应的DNA片段，DNA不能进出细胞核，细胞核基因转录形成的RNA可以通过核孔进入细胞质。限制细胞生长的因素有表面积和体积的比值、核质比，草履虫细胞中有两个细胞核，保证了核质比，有利于生命活动的正常进行。
12．(2019·榆林一模)端粒存在于真核生物染色体的末端，是由DNA序列及其相关的蛋白质所组成的复合体。端粒酶是一种逆转录酶，由蛋白质和RNA构成。由此可知，属于核膜、端粒和端粒酶共同点的是(　　)
A．都存在于所有生物细胞中
B．都含有C、H、O、N、P等化学元素
C．都与遗传信息的传递无关
D．都含有遗传物质
解析：选B　由于原核生物没有核膜和染色体，故没有端粒；核膜的组成成分主要是磷脂和蛋白质，端粒是由DNA和蛋白质组成的复合体，端粒酶由蛋白质和RNA构成，三者组成元素都有C、H、O、N、P等；端粒存在于染色体的末端，端粒酶是一种逆转录酶，都与遗传信息的传递有关；端粒酶和核膜中都没有DNA。
二、非选择题
13．(2019·新乡校级模拟)科学家通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表：
物质种类
膜的类别　　　　　
蛋白质(%)
脂质(%) (主要是磷脂)
糖类(%)
变形虫细胞膜
54
42
4
小鼠肝细胞膜
44
52
4
人红细胞膜
49
43
8
线粒体内膜
76
24
0
菠菜叶绿体片层膜
70
30
0

(1)生物膜系统是______________________________________。若要获取较为纯净的细胞膜最好选用____________________________________作为材料。
(2)从表中可以看出，各种膜在化学物质组成上的共同点是_____________________，主要区别有：____________________________________________________________。科学家将变形虫的细胞与小鼠肝细胞分别放入0.15%的K＋溶液中相同时间后，再次测定K＋浓度，发现放有小鼠肝细胞的K＋溶液浓度较高，从两种细胞的细胞膜成分考虑，原因是__________________________________________________________________________。
(3)对人体其他细胞的细胞膜成分进行分析，发现糖类的含量基本接近8%，偶尔有个别细胞的细胞膜上的糖类大约只有2%，该细胞最有可能发生了________，引起因素有__________________________________。
(4)线粒体内膜蛋白质含量最高的原因是____________________________。
解析：(1)生物膜系统是细胞膜、细胞器膜和核膜等结构的总称。由于哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，因此用哺乳动物获取的膜没有核膜和细胞器膜，只有细胞膜，成分单一，因此选取哺乳动物成熟红细胞作实验材料。(2)从表中可以看出，各种膜在化学物质组成上的共同点是都含有蛋白质和脂质(磷脂)，主要区别有：细胞膜含有少量的糖类，而线粒体膜和叶绿体膜没有糖类，细胞膜上有运输矿质离子的载体。将变形虫的细胞与小鼠肝细胞分别放入0.15%的K＋溶液中相同时间后，再次测定K＋浓度，发现放有小鼠肝细胞的K＋溶液浓度较高，从两种细胞的细胞膜成分考虑，原因是小鼠肝细胞膜上运输K＋的载体数量小于变形虫细胞膜上运输K＋的载体数量。(3)癌变细胞表面的糖蛋白减少，引起癌变的因素有物理、化学、病毒致癌因素。(4)线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，含有大量与有氧呼吸有关的酶，故线粒体内膜蛋白质含量较高。
答案：(1)细胞膜、细胞器膜和核膜等结构的总称　哺乳动物(成熟的)红细胞　(2)都含有蛋白质和脂质(磷脂)　细胞膜含有少量的糖类，而线粒体内膜和叶绿体片层膜没有糖类　小鼠肝细胞膜上运输K＋的载体数量小于变形虫细胞膜上运输K＋的载体数量　(3)癌变　物理、化学、病毒致癌因素　(4)含有大量与有氧呼吸有关的酶
14．(2019·于都县模拟)核孔复合体主要由核被膜、中央栓和核质侧的“核篮”结构组成，如图1所示。


(1)细胞质中的物质可通过甲、乙、丙三种方式进入细胞核，这三种方式中属于被动运输的是________。
(2)下列物质中，大蒜根尖分生区细胞和成熟区细胞都需要运进细胞核的是__________(选填选项前的符号)，理由是___________________________________________
________________________________________________________________________。
a．DNA聚合酶 b．RNA聚合酶
c．ATP合成酶 d．组蛋白(染色体成分)
(3)亲核蛋白主要通过丙方式进入细胞核。进核之前，亲核蛋白首先需要与________结合，然后在____________的参与下完成运输。
(4)亲核蛋白一般含有核定位序列(NLS)。为探究NLS位于非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白的头部还是尾部，某同学以非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白为材料进行实验(过程和结果如图2)，得出NLS序列位于亲核蛋白的尾部的结论。
①请评价该同学的实验结论并写出评价的依据。
②请完善实验设计_________________________________________________________。若实验结果为______________________，则上述结论成立。
解析：(1)细胞质中的物质可通过甲、乙、丙三种方式进入细胞核，这三种方式中丙需要消耗能量，为主动运输，甲、乙不需要消耗能量，为被动运输。(2)大蒜根尖分生区细胞和成熟区细胞都需要RNA聚合酶来催化基因的转录，以满足细胞对蛋白质等物质的需要，因此二者都需要运进细胞核的是RNA聚合酶。(3)亲核蛋白主要通过丙方式进入细胞核。进核之前，亲核蛋白首先需要与受体结合，然后在中央栓蛋白协助下运输。(4)①该实验没有放射性物质标记头部的实验，不能排除由NLS位于爪蟾卵母细胞亲核蛋白的头部参与下完成运输的可能性，故该实验结论不可靠。②用放射性物质标记亲核蛋白的头部，显微注射进爪蟾卵母细胞的细胞质。若实验结果为细胞核内无放射性，则上述结论成立。
答案：(1)甲、乙　(2)b　这两种细胞都需要RNA聚合酶来催化基因的转录，以满足细胞对蛋白质等物质的需要　(3)受体　中央栓蛋白　(4)①结论不可靠，没有放射性物质标记头部的实验，不能排除NLS位于爪蟾卵母细胞亲核蛋白的头部的可能性。　②用放射性物质标记亲核蛋白的头部，显微注射进爪蟾卵母细胞的细胞质　细胞核内无放射性
15．为探究温度对膜透性的影响，取质量和形态相同的两块马铃薯放入蒸馏水中进行对照实验，所得到的结果如表：
时间(h)
质量改变
百分比(%)
温度　　　
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
20 ℃
0
＋5
＋7
＋9
＋12
＋14
＋16
40 ℃
0
＋0.03
0
－2
－3
－3.5
－4

(1)本实验的自变量是________。
(2)在20 ℃下马铃薯块质量增加，主要与细胞具有______(细胞器)有关。
(3)在40 ℃时，随着时间延长，马铃薯质量下降的主要原因是膜的通透性增大、细胞内容物外渗造成的。请完成下列实验设计方案并回答问题：
实验原理：随膜的通透性增大，细胞内容物外渗，会使外部溶液的电导度增大。溶液电导度的大小可以用电导仪进行检测。电导仪非常灵敏，空气中的CO2、温度均会影响测量结果。
实验仪器与药品：电导仪、恒温水浴锅、烧杯、量筒、洗瓶滤纸、蒸馏水。
假设：温度升高膜的通透性增大。
实验步骤：
第一步：取4只相同的烧杯，分别加入10 mL蒸馏水，编号为A、B、C、D；
第二步：取2块质量为10 g且形态相同的马铃薯块用蒸馏水反复冲洗三次，用滤纸将水吸干，再分别放入A、B两烧杯中，C、D两烧杯作为对照；
第三步：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第四步：1.5 h后取出烧杯中的马铃薯，使烧杯中的溶液保持或恢复至20 ℃；
第五步：______________________________，并记录结果。
结果预测：若实验结果符合预期，则B烧杯中溶液电导度减去D烧杯中溶液电导度的值________(填“大于”“小于”或“等于”)A烧杯中溶液电导度减去C烧杯中溶液电导度的值。
讨论：实验步骤中设计C、D组作为对照的目的是____________________________。
解析：(1)从表格中的统计数据可以看出，该实验是在两种温度下进行的，所以温度是本实验的自变量之一，因变量是膜的通透性大小。(2)在20 ℃下马铃薯块质量增加，细胞吸水，与细胞具有液泡有关。(3)该题中的对照实验有两种，首先是不同温度下的相互对照，同时还有同一温度下的实验组和空白对照组之间的对照，所以在每一温度下，都有实验组和空白对照组进行比较。故第三步时，不妨将A和C两烧杯置于20 ℃的恒温水浴中；同时B和D两烧杯置于50 ℃的恒温水浴中。根据题意，随膜的通透性增大，细胞内容物外渗，会使外部溶液的电导度增大，即溶液电导度的大小可用于表示因变量的变化。所以第五步是用电导仪测量溶液的电导度，并记录实验结果。结果预测：B烧杯中溶液的电导度减去D烧杯中溶液的电导度的值大于A烧杯中溶液的电导度减去C烧杯中溶液的电导度的值。从题中实验原理可知，电导仪非常灵敏，空气中的CO2、温度均会影响测量结果，因此为排除这些环境因素的影响，要设置空白对照实验组。
答案：(1)温度　(2)液泡　(3)第三步：将A和C两烧杯置于20 ℃的恒温水浴中；B和D两烧杯置于50 ℃的恒温水浴中　第五步：用电导仪分别测量溶液的电导度　结果预测：大于　讨论：排除空气中的CO2等因素干扰实验结果
第二讲细胞器——系统内的分工合作

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对各种细胞器分工与合作的复习，明确组成细胞的结构既相对独立，又相互联系，进而建立生命部分与整体的观念
科学思维
通过对细胞结构与功能的归纳及对生物膜结构与功能的总结，培养逻辑思维能力、归纳总结能力及识图析图能力
科学探究
通过“观察线粒体和叶绿体”实验，掌握实验材料选取原则和显微操作技能

考点一　主要细胞器的结构和功能[重难深化类]

1．细胞器的分离方法
差速离心法：将细胞膜破坏后，利用高速离心机，在不同的离心速度下将各种细胞器分离开。
2．细胞器的结构和功能
图示
名称
功能

线粒体
细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为细胞的“动力车间”

叶绿体
绿色植物细胞进行光合作用的场所，被称为细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”

内质网
细胞内蛋白质合成和加工，及脂质合成的“车间”

高尔基体
对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”及“发送站”

溶酶体
是“消化车间”，内部含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病菌、病毒

液泡
调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺，主要存在于植物细胞中

中心体
与细胞的有丝分裂有关

核糖体
生产蛋白质的机器

3．多角度比较各种细胞器


[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶(√)
(2018·全国卷Ⅰ，T1A)
(2)溶酶体膜破裂后释放的酶会造成细胞结构的破坏(√)
(2018·全国卷Ⅰ，T1B)
(3)线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶(2018·全国卷Ⅰ，T1D)(×)
(4)RNA是高尔基体的结构成分(2014·广东卷，T1C)(×)
(5)高尔基体是肽链合成和加工的场所(×)
(6)核糖体含有蛋白质和核糖核酸(2013·北京卷，T1C)(√)
(7)细胞骨架由蛋白质组成(2013·北京卷，T1D)(√)
(8)线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要场所(√)
2．根据图示完成下列问题

(1)填写细胞器的名称：
[a]溶酶体，[e]内质网，[d]高尔基体，[c]核糖体，[f]线粒体。
(2)写出细胞器的功能：
[f]：有氧呼吸的主要场所；
[g]：光合作用的场所；
[b]：与动物细胞、低等植物细胞的有丝分裂有关。
(3)细胞结构的综合分析：
①甲是动物细胞的证据：有[b]中心体，没有[g]叶绿体、[h]液泡和细胞壁。
②存在色素的细胞器：[g]叶绿体、[h]液泡。
③动植物细胞都有，但功能不同的细胞器：[d]高尔基体。
④光学显微镜下能观察到的细胞器：[h]液泡、[g]叶绿体和[f]线粒体。
3．观察甲、乙两图，回答下列有关问题

(1)找出图中的错误，并加以修正。
错误序号―→修正
错误序号―→修正
[②]―→内质网　
[④]―→高尔基体
[⑤]―→核仁　　
[⑩]―→叶绿体
[⑫]―→染色质
[⑬]―→线粒体

(2)若甲图表示白兔的组织细胞，乙图表示棉花的叶肉细胞，图中最明显的错误是甲图中应无叶绿体。


线粒体和叶绿体的亚显微结构示意图
[典型图示]

[问题设计]　填表比较线粒体和叶绿体的异同
项目
线粒体
叶绿体
增大膜面积方式
内膜向内腔折叠形成嵴
由圆饼状的囊状结构堆叠而成基粒
生理功能
有氧呼吸的主要场所，完成有氧呼吸的第二、三阶段
光合作用的场所，完成光合作用的全过程
酶的种类和分布
与有氧呼吸有关的酶分布于内膜和基质中
与光合作用有关的酶，分布于类囊体薄膜和基质中
相同点
①均具有双层膜；
②基质中都含少量DNA，是半自主性细胞器；
③都能产生ATP，与能量转换有关

[对点落实]
1．叶绿体和线粒体是真核细胞中重要的细胞结构，下列相关叙述，错误的是(　　)
A．二者均为双层膜的细胞器，均含有DNA分子
B．二者均能合成部分蛋白质，控制一定的性状
C．含有叶绿体的细胞通常含有线粒体，含有线粒体的细胞不一定含有叶绿体
D．叶绿体内能够通过光合作用合成葡萄糖，线粒体内可以通过有氧呼吸分解葡萄糖
解析：选D　叶绿体和线粒体都具有双层膜，是半自主性细胞器，都含有DNA，能指导合成部分蛋白质。对绿色植物来说，只有能进行光合作用的细胞含叶绿体，线粒体几乎存在于所有的活细胞中。葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体进一步被分解。
2．实验表明，线粒体基因表达出现问题对能量代谢有着长期影响。下列相关叙述正确的是(　　)
A．线粒体是有氧呼吸的场所，细胞生命活动所需的能量均来自线粒体
B．线粒体基因的表达不受细胞核基因的控制
C．线粒体基因表达时，不需要解旋，可直接进行转录和翻译
D．线粒体基因的遗传不遵循孟德尔的遗传定律
解析：选D　线粒体是有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需的能量主要来自线粒体，部分来自细胞质基质；线粒体基因能够单独进行复制、转录及控制蛋白质合成，但这并不意味着线粒体基因的表达完全不受核基因的控制，线粒体自身结构和生命活动都需要核基因的参与并受其控制，核基因在生物体的遗传控制中仍起主导作用；细胞生物基因的表达均需要经过解旋、转录、翻译的过程，线粒体基因表达时，也需要解旋，以一条链为模板，转录形成mRNA，再通过翻译过程合成蛋白质；孟德尔遗传定律的重要基础是存在于细胞核内的遗传物质，线粒体内的遗传物质是存在于细胞质中，所以线粒体基因的遗传不遵循孟德尔的遗传定律。

用高倍镜观察线粒体和叶绿体
1．实验步骤
(1)观察叶绿体

(2)观察线粒体

2．观察叶绿体时的三个注意点
选材
观察叶绿体实验用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因：接近下表皮，海绵组织较多，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体
条件
实验过程中的临时装片要始终保持有水状态
观察
叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源，在强光下则以侧面或顶面朝向光源。实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察

[对点落实]
3．(2019·南阳一模)下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体的实验的说法，错误的是(　　)
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制作装片时在载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍显微镜下可以观察到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
D．在高倍显微镜下观察可以看到线粒体有2层磷脂分子
解析：选D　在电子显微镜下观察可以看到线粒体具双层膜，4层磷脂分子，在高倍显微镜下看不出此结构。
4．下列有关用高倍镜观察线粒体和叶绿体的实验说法，错误的是(　　)
A．健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色
B．观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶，原因是叶片薄而小，叶绿体清楚
C．用菠菜叶作实验材料，要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉
D．观察叶绿体，可用高倍镜直接观察
解析：选D　用显微镜观察时，应先用低倍镜找到物像，再换上高倍镜观察。

1．用“结构与功能观”理解细胞的结构与功能的统一性
(1)肾小管、心肌、肝脏细胞代谢旺盛→线粒体含量多。
(2)肠腺、胰腺等腺体细胞分泌活动旺盛→核糖体、内质网、高尔基体多。
(3)癌细胞：能无限增殖，表面糖蛋白减少，黏着性降低，因不断合成蛋白质，故核糖体多而且代谢旺盛，核仁较大。
(4)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
(5)内质网、高尔基体多→细胞的合成与分泌功能强。
2．归纳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。
(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主要发生在线粒体中。
(3)真核细胞光合作用一定发生于叶绿体，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体。
(4)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(5)有中心体的细胞不一定为动物细胞，但一定不是高等植物细胞。
(6)经高尔基体加工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加工。
(7)“葡萄糖→丙酮酸”的反应一定不发生于细胞器中。
[对点落实]
5．“结构与功能相适应”是生物学的基本观点之一，下列有关叙述错误的是(　　)
A．代谢旺盛的细胞内线粒体的数量较多
B．蛋白质合成旺盛的细胞核孔多，有利于DNA和RNA进出
C．内质网膜可与核膜、细胞膜相连，有利于细胞内物质的运输
D．细胞中色素的种类导致红藻、褐藻和绿藻的吸收光谱有差异
解析：选B　细胞中线粒体数量取决于该细胞的代谢水平，代谢活动越旺盛的细胞线粒体越多；细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质，代谢旺盛的细胞核孔数目多，有利于细胞核和细胞质的物质交换、信息交流；内质网膜可与核膜、细胞膜相连，有利于细胞内物质的运输；绿藻所含有的色素与陆生植物所含有的色素很相似，它们主要是吸收蓝、红光，但是分布在深水中的红藻则另有一些色素能使它在光合作用中较有效地利用绿光。
6．生物膜上常附着某些物质或结构以与其功能相适应，下列相关叙述错误的是(　　)
A．内质网和核膜的外膜上附着核糖体，有利于对多肽链进行加工
B．绿藻类囊体膜上附着光合色素，有利于吸收、传递和转化光能
C．细胞膜上附着ATP水解酶，有利于主动吸收某些营养物质
D．线粒体内膜上附着与细胞呼吸有关的酶，有利于[H]的彻底氧化
解析：选A　内质网是蛋白质合成、加工的场所，内质网上附着核糖体有利于对多肽链进行加工，但核膜对多肽链无加工作用，核膜外膜上附着核糖体为了迅速合成多肽链；绿藻类囊体膜上附着有光合色素，有利于吸收、传递和转化光能；细胞膜上有ATP水解酶，有助于主动吸收某些营养物质；有氧呼吸第三阶段是在线粒体内膜上进行，其上附着的酶有利于[H]的彻底氧化。
7．下列与动植物细胞有关的“不一定”的叙述，正确的是(　　)
A．所有植物细胞中不一定都含有磷脂
B．蛋白质的合成不一定要在核糖体上
C．光合作用不一定要在叶绿体中进行
D．胰岛素的分泌不一定需要消耗能量
解析：选C　所有植物细胞中一定都有磷脂；蛋白质的合成一定在核糖体上；胰岛素的分泌方式为胞吐，一定需要消耗能量。
考点二　细胞器之间的协调配合与生物膜系统[重难深化类]

1．区分分泌蛋白与胞内蛋白
项目
合成场所
实例
分泌蛋白
附着在内质网上的核糖体
消化酶、抗体、蛋白质类激素
胞内蛋白
游离的核糖体
呼吸酶、血红蛋白

2．分泌蛋白的合成、加工、运输过程

3．生物膜系统的组成和功能

[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)高尔基体参与分泌蛋白的合成与加工(×)
(2018·北京卷，T2C改编)
(2)细胞膜、高尔基体、中心体都属生物膜系统(×)
(2017·江苏卷，T21A改编)
(3)真核生物具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行(2011·山东卷，T1D)(√)
(4)分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成(2011·四川卷，T1C)(√)
(5)生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新(2011·四川卷，T1D)(√)
(6)靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成(√)
(7)胞内生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化(√)
(8)有多种酶附着在生物膜系统上，有利于化学反应的进行(√)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
请据分泌蛋白合成、加工、运输过程图解完成下列问题

(1)与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞结构有____________________________。
(2)该过程中内质网的作用是__________________________________________，高尔基体的作用是____________________________________。
答案：(1)核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体
(2)将多肽链加工成具有一定空间结构的蛋白质　对蛋白质进行加工、分类、包装
3．根据细胞的生物膜系统概念图完成下列问题

(1)请填出a～g各部分名称:
a是核膜，b是细胞器膜，c是叶绿体(类囊体)膜，d是线粒体(内)膜，e是内质网膜，f是高尔基体膜，g是细胞膜。
(2)上述生物膜可为许多化学反应提供酶附着位点，下图显示了其中三类生物膜上的生化反应，请指出A～C所示反应依次对应上图中的哪个字母所示生物膜。

A对应，B对应，C对应。


分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示
[典型图示]

[问题设计]
(1)图A表示分泌蛋白合成、加工、运输过程示意图，其中①是核膜，②是附着在内质网上的核糖体，③是内质网，④是高尔基体，⑤是细胞膜。
(2)图B、C表示用同位素标记法，研究3H标记亮氨酸的放射性依次出现的结构，则图C中①、②、③分别表示核糖体、内质网和高尔基体三种细胞器。
(3)图D、E表示在分泌蛋白加工、运输过程中，相关结构膜面积的变化。则图E中①、②、③分别表示内质网、细胞膜和高尔基体三种细胞结构的膜面积变化。
[对点落实]
1．(2019·安庆模拟)下图为内质网与细胞核和高尔基复合体的相对位置关系图，箭头指示分泌物的合成及其分泌方向。下列叙述正确的是(　　)

A．细胞中所有的膜统称为生物膜，其结构、成分完全相同
B．图中的箭头方向是指经内质网合成的所有物质运输的方向
C．在动植物细胞中高尔基复合体的功能是一样的
D．此图中的内质网参与形成的蛋白质有可能是胃蛋白酶
解析：选D　生物膜包括细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，其结构基本相同，但是不同的膜具有不同的生理功能，主要是由其膜上的蛋白质的种类和数量决定的。经内质网加工和合成的物质有蛋白质和脂类，其中有些是在细胞内起作用的。在动物细胞中高尔基复合体的功能与分泌蛋白的进一步加工有关；而在植物细胞中，高尔基体与分泌蛋白的加工和新的细胞壁的形成有关。胃蛋白酶是一种分泌蛋白，其形成需内质网的参与。
2．如图为细胞内某些蛋白质的加工、分拣和运输过程，M6P受体与溶酶体水解酶的定位有关。下列叙述错误的是(　　)

A．分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体水解酶需要高尔基体的分拣和运输
B．M6P受体基因发生突变，会导致溶酶体水解酶在内质网内积累
C．溶酶体的形成体现了生物膜系统在结构及功能上的协调统一
D．若水解酶磷酸化过程受阻，可能会导致细胞内吞物质的蓄积
解析：选B　由图可知：分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体水解酶需要高尔基体的分拣和运输；由图可知，M6P受体基因发生突变，会导致溶酶体水解酶在高尔基体内积累；溶酶体的形成需要内质网和高尔基体的加工和运输，体现了生物膜系统在结构及功能上的协调统一；由图可知，内吞物质先与溶酶体结合，进而内吞物质被水解酶分解，若水解酶磷酸化过程受阻，会影响溶酶体的形成，进而可能会导致细胞内吞物质的蓄积。
3．如图表示人体内的某些细胞处于甲、乙、丙不同生理状态下的生物膜面积的变化情况。下列有关叙述错误的是(　　)

A．上述三种膜结构的组成成分相似
B．乙到丙可表示下丘脑神经细胞分泌肽类激素的膜变化
C．乙到甲可表示一个初级精母细胞到一个次级精母细胞的膜变化
D．甲到乙可表示胚胎干细胞分化为唾液腺上皮细胞的膜变化
解析：选C　生物膜结构的组成成分相似；乙到丙内质网膜面积减小，细胞膜面积增大，高尔基体膜面积不变，可表示分泌肽类激素的膜变化；初级精母细胞分裂成次级精母细胞后，三种膜面积都有所减小；唾液腺上皮细胞需要分泌大量的唾液淀粉酶(分泌蛋白)，能大量分泌蛋白的细胞，其内质网膜、高尔基体膜面积都增加。
[类题通法]
分泌蛋白形成过程图中的相关变化分析
(1)分析此类问题要注意横坐标和纵坐标表示的含义和每一个柱状图代表的物质(结构)，要对同一物质(结构)变化前后进行比较。
(2)解答此类问题一般采用“三看法”：



1．各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性：不同生物膜的功能不同，其组成成分的含量也有差异，如代谢旺盛的细胞，其生物膜(如线粒体内膜)上蛋白质含量高。
2．各种生物膜在结构上的联系
(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，具有一定的流动性。
(2)生物膜在结构上具有一定的连续性，具体如图所示

注：实线表示直接相连，虚线表示间接联系。
3．归纳“囊泡”的来源、去向及作用
(1)囊泡的来源及去向举例
①胞吐：内质网可产生囊泡运往高尔基体，高尔基体一方面可接受内质网发来的囊泡，另一方面可向细胞膜发送囊泡。
②胞吞：细胞膜可向细胞内发送囊泡。
(2)囊泡形成原理：生物膜具有一定的流动性；囊泡运输需消耗能量。
(3)以“囊泡”形式运输(胞吐)的物质举例
①分泌蛋白类，如消化酶、淋巴因子、抗体、蛋白质类激素等。
②神经递质(在突触前膜内合成并释放)。
[对点落实]
4．(2018·浙江4月选考)人体细胞内存在一套复杂的膜系统。下列叙述错误的是(　　)
A．由单位膜包被的溶酶体含多种水解酶
B．高尔基体主要进行蛋白质的分拣和转运
C．肝脏细胞的光面内质网上含氧化酒精的酶
D．核被膜与质膜的相连可通过线粒体来实现
解析：选D　溶酶体由一层单位膜包被，内含多种水解酶；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”，即高尔基体主要进行蛋白质的分拣和转运；与肝脏解酒精的功能相适应，人肝脏细胞的光面内质网上含氧化酒精的酶；核被膜与质膜相连是通过内质网实现的。
5．真核细胞的结构与功能如下图所示，其不同膜结构间相互联系和转移的现象称为膜流，下列关于细胞的结构及膜流的叙述正确的是(　　)

A．需氧型生物细胞中均含有结构e
B．所有细胞均能发生膜流现象
C．膜流体现了生物膜的结构特点，质壁分离与复原过程中发生了膜流
D．细胞膜蛋白的更新与f→h→c途径有关
解析：选D　需氧型生物细胞中不一定含有结构e(线粒体)，如好氧细菌；不是所有细胞都能发生膜流现象，如原核细胞、哺乳动物成熟的红细胞等；膜流可体现生物膜具有一定的流动性，但质壁分离与复原过程中没有膜结构的转移，没有发生膜流；细胞膜蛋白的更新过程即为蛋白质的合成、运输过程，和分泌蛋白合成和运输的路径相同，即与f→h→c途径有关。
6．(2019·豫南九校联考)科学家发现了囊泡运输调控机制。如图是囊泡膜与靶膜融合过程示意图，囊泡上有一个特殊的V­SNARE蛋白，它与靶膜上的T­SNARE蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡膜和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点。下列叙述错误的是(　　)

A．囊泡膜与细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统
B．内质网、高尔基体、细胞膜依次参与RNA聚合酶分泌过程
C．分泌蛋白的运输需要囊泡的参与，该过程中高尔基体的膜面积先增大后减小
D．图中T­SNARE与V­SNARE的结合存在特异性
解析：选B　生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜、核膜等结构，同时也包括囊泡膜；RNA聚合酶是在细胞内发挥作用的酶，不会分泌到细胞外；分泌蛋白的运输过程中先由内质网形成囊泡运至高尔基体，再由高尔基体形成囊泡运至细胞膜，该过程中高尔基体的膜面积先增大后减小，最终恢复到原来大小；囊泡上有一个特殊的V­SNARE蛋白，它与靶膜上的T­SNARE蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡膜和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点，故T­SNARE与V­SNARE结合具有特异性。
　 　　　课堂一刻钟
1．(2018·海南高考)关于真核细胞的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体的内膜上有酶的分布
B．细胞核中含有DNA和蛋白质
C．核膜主要由脂质和蛋白质组成
D．叶肉细胞的细胞膜含有纤维素
易错探因——张冠李戴
纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，而不是细胞膜的成分。命题者将植物细胞壁成分嫁接到了细胞膜上以考查学生的辨析能力。
解析：选D　线粒体内膜是进行有氧呼吸第三阶段的场所，分布有相应的酶；细胞核中含有染色质，其主要成分为DNA和蛋白质；核膜等生物膜主要由脂质和蛋白质组成；叶肉细胞的细胞膜中主要含有脂质和蛋白质，不含纤维素，植物细胞壁的主要成分是纤维素。
2．(2018·北京高考)哺乳动物肝细胞的代谢活动十分旺盛，下列细胞结构与对应功能表述有误的是(　　)
A．细胞核：遗传物质储存与基因转录
B．线粒体：丙酮酸氧化与ATP合成
C．高尔基体：分泌蛋白的合成与加工
D．溶酶体：降解失去功能的细胞组分
易错探因——记忆不准
对各种细胞器的功能记忆不准是造成此题不能准确解答的原因。分泌蛋白是在核糖体上合成的，高尔基体的作用是对分泌蛋白进行加工运输。　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选C　细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞代谢和遗传的控制中心；线粒体是有氧呼吸的主要场所，在有氧呼吸第二阶段，丙酮酸在线粒体基质中彻底氧化分解，并产生ATP；分泌蛋白由核糖体合成，在内质网和高尔基体中进行加工；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病菌。
3.(2017·江苏高考改编)如图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．①②④属于生物膜系统
B．结构③能增大细胞膜的面积
C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性
D．细胞膜不同部位的化学成分和功能无差异
易错探因——认知偏差
核孔能允许大分子物质通过，并不代表核孔具有全透性，核孔和生物膜一样都具有选择透过性。　　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选B　①为内质网，②为细胞膜，都属于生物膜系统；④为中心体，无膜结构，不属于细胞的生物膜系统。结构③为细胞膜的凸起，增大了细胞膜的表面积。⑤为核膜，与其他生物膜一样有选择透过性；⑥为核孔，对大分子物质进出具有选择性。细胞膜不同部位的功能不同，化学成分也有差异。
4．(2016·海南高考)下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
易错探因——过程不明
分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞外。命题者混淆分泌蛋白合成、加工过程，考查考生的理解能力。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　
解析：选C　分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞外，在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量。
5．(2014·江苏高考)下列关于细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．性激素主要是由内质网上的核糖体合成
B．囊泡可以由内质网向高尔基体转运
C．膜蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关
D．内质网既参与物质合成，也参与物质运输
易错探因——张冠李戴
性激素的化学本质是脂质，是在内质网上合成的，而不是在核糖体上合成的。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
解析：选A　性激素的化学本质为脂质，内质网是脂质的合成车间；在分泌蛋白的合成、加工、运输及分泌过程中，肽链进入内质网中进行加工后，形成囊泡运往高尔基体进行进一步加工；膜蛋白的形成过程类似分泌蛋白的形成，与核糖体、内质网、高尔基体等细胞器有关；内质网可参与脂质等物质的合成，也可参与蛋白质等物质的加工运输。
6．(2018·江苏高考)下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题：

(1)甲的名称为________，处于有丝分裂中期的洋葱根尖细胞具有________(在甲、乙、丙中选择)。
(2)蛋白质合成活跃的卵母细胞中结构c较大，而蛋白质合成不活跃的肌细胞中结构c很小，这表明结构c与________(填序号)的形成直接有关。
①内质网　②高尔基体　③中心体　④核糖体

解题关键——逆向思维
解答此小题可以用逆向思维分析：

(3)许多重要的化学反应在生物膜上进行，乙、丙分别通过________(用图中字母填空)扩大了膜面积，从而为这些反应需要的________提供更多的附着场所。
(4)在细胞分裂间期，结构乙的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ.细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ.细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ.结构乙分裂增殖形成。
有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究，方法如下：首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株在加有3H标记的胆碱(磷脂的前体)培养基中培养，然后转入另一种培养基中继续培养，定期取样，检测细胞中结构乙的放射性。
结果如下：
标记后细胞增殖的代数
1
2
3
4
测得的相对放射性
2.0
1.0
0.5
0.25
①与野生型相比，实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是__________________________。
②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是_______________________。
③通过上述实验，初步判断3种假设中成立的是________(在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。
破题障碍——原理不明
解答③小题的最大障碍在于不明确实验原理，不能预测三种情况出现的结果：若是假设Ⅰ，则新合成的线粒体没有放射性，而老线粒体的放射性不变；若是假设Ⅱ，则原线粒体保持放射性，而新合成线粒体开始阶段具有放射性，随时间延长，放射性消失；若是假设Ⅲ，则每分裂一次，线粒体中放射性会减少一半。
解析：(1)根据甲中有核仁、核孔，可以判断甲为细胞核。洋葱根尖细胞没有叶绿体，处于有丝分裂中期时也没有细胞核，所以只含有乙(线粒体)。(2)结构c为核仁，它与核糖体的形成有关。核糖体是合成蛋白质的场所，所以蛋白质合成活跃的细胞，核仁较大。(3)乙(线粒体)通过e(内膜)向内腔折叠形成嵴，扩大了膜面积；丙(叶绿体)通过h(类囊体)叠合形成基粒，扩大了膜面积。细胞器中的生物膜为反应需要的酶提供了附着场所。(4)①胆碱是磷脂合成的前体，通过标记胆碱，利用链孢霉营养缺陷型突变株自身不能合成胆碱的特点，研究线粒体的增多模式。②本实验的自变量是胆碱是否使用3H标记，所以在设置对照组时，培养基的成分应与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记。③通过实验数据可知，标记后的细胞每增殖一代，测得的相对放射性都会减少一半，说明线粒体的增多方式为Ⅲ。
答案：(1)细胞核　乙　(2)④　(3)e、h　酶　(4)①自身不能合成胆碱　②成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记　③Ⅲ
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.组成细胞主要细胞器的结构与功能，其中从结构与功能相适应的角度考查各种细胞器是高考命题的高频点。
2.分泌蛋白的合成、加工和运输过程是难点，也是易错点。
3.生物膜系统的组成、结构和功能，其中结合细胞代谢过程考查生物膜系统的功能是常考点。
考查能力
1.识记能力：主要考查对细胞器和生物膜系统的结构、功能的识记能力。
2.推理能力：由分泌蛋白的合成、加工、运输过程推导囊泡运输过程和生物膜之间的相互转化关系。
3.实验探究能力：如第6题(4)小题以实验分析题形式考查线粒体的来源。

二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．分泌蛋白
(1)分泌蛋白研究方法：同位素标记法。
(2)分泌蛋白运输的方向：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
(3)分泌蛋白经过细胞膜的运输方式为胞吐，需消耗能量，体现了细胞膜具有流动性。
2．细胞器
(1)多肽是在核糖体上形成的，空间结构是在内质网上形成的，成熟蛋白质是在高尔基体中形成的。
(2)真核细胞有生物膜系统，原核细胞没有，原核生物的膜结构只有细胞膜。
(3)溶酶体是“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病毒或病菌。
(4)获取某细胞结构常采用差速离心法。
[课下达标检测]　
一、选择题
1．下列关于线粒体和叶绿体的叙述，错误的是(　　)
A．细胞分化后，不同类型的植物细胞中线粒体和叶绿体的数量可能不同
B．葡萄糖在叶绿体中合成，其分解产物能在线粒体中被彻底氧化分解
C．叶绿体和线粒体中的基因都能转录生成mRNA
D．细胞吸收离子物质所需的能量可来自线粒体和叶绿体
解析：选D　细胞分化后，不同类型的植物细胞中线粒体和叶绿体的数量可能不同，如根尖细胞不含叶绿体，代谢旺盛的细胞含的线粒体数量较多；葡萄糖在叶绿体中合成，其初步分解产物是丙酮酸，丙酮酸能在线粒体中被彻底氧化分解产生二氧化碳和水；叶绿体和线粒体都是半自主性细胞器，叶绿体和线粒体中的基因都能转录生成mRNA；细胞吸收离子物质所需的直接能源物质是ATP，叶绿体产生的ATP只能用于暗反应，不能用于细胞吸收离子，线粒体产生的ATP可以用于除暗反应以外的各项生命活动。
2．(2019·海口模拟)细胞是生物体的结构和功能的基本单位，下列有关细胞结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．核糖体上合成的物质不具有携带遗传信息的功能
B．线粒体内膜蛋白质的种类与含量均比其外膜的高
C．吞噬细胞的溶酶体能合成多种水解酶，这与其功能相适应
D．神经元内突触小泡的形成与高尔基体密切相关
解析：选C　核糖体上合成的物质是蛋白质，不具有携带遗传信息的功能，携带遗传信息的物质是核酸；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上含有大量与有氧呼吸有关的酶，因此线粒体内膜蛋白质的种类与含量均比外膜的高；吞噬细胞的溶酶体含有多种水解酶，但其不能合成水解酶，水解酶的合成场所是核糖体；神经元内突触小泡的形成与高尔基体密切相关。
3．前成红细胞是哺乳动物的未成熟红细胞，该细胞内有细胞核和多种细胞器。下列所述生理现象可发生在前成红细胞内的是(　　)
A．肌动蛋白基因转录出相应的信使RNA
B．[H]与氧气反应生成水，并释放能量
C．从内环境中吸收葡萄糖时，无须载体蛋白协助
D．染色体的复制和蛋白质的合成同步进行
解析：选B　肌动蛋白是肌肉细胞中的蛋白质，不会在前成红细胞中表达；前成红细胞具有包括线粒体在内的多种细胞器，可以进行有氧呼吸；葡萄糖进入细胞的方式为主动运输或协助扩散，需要载体蛋白的协助；前成红细胞不再分裂，不会发生染色体的复制。
4．下列关于动物细胞内蛋白质合成与去向的叙述，正确的是(　　)
A．蛋白质合成过程中只形成一种化学键
B．合成的蛋白质都需要内质网的加工
C．合成的蛋白质都用于细胞膜蛋白的更新
D．核糖体在细胞中的存在部位会影响蛋白质的去向
解析：选D　蛋白质合成过程中可以形成多种化学键，如胰岛素形成过程中产生了肽键和二硫键；合成的有些胞内蛋白不需要内质网和高尔基体加工；合成的蛋白质除用于细胞膜蛋白的更新外，还可构成其他结构及在细胞内或分泌到细胞外发挥作用；细胞内的核糖体有两种存在形式，游离在细胞质基质中和附着在内质网上，它们分别合成胞内蛋白和分泌蛋白。
5．小胶质细胞位于中枢神经系统，当中枢神经系统损伤时可被激活增殖，吞噬受损神经元，并分泌细胞因子(小分子蛋白质)促进修复。下列关于受刺激后的小胶质细胞，叙述错误的是(　　)
A．含有溶酶体　　　　　　 B．具有细胞周期
C．发挥效应T细胞作用 D．高尔基体丰富
解析：选C　小胶质细胞受刺激后能吞噬受损神经元与溶酶体有关；当中枢神经系统损伤时小胶质细胞可被激活增殖，具有细胞周期；受刺激后的小胶质细胞吞噬受损神经元，并分泌细胞因子(小分子蛋白质)促进修复，而效应T细胞的作用是裂解靶细胞；小胶质细胞能分泌细胞因子(分泌蛋白)，而高尔基体与分泌蛋白的形成有关。
6．如图是中性粒细胞吞噬和消化细菌的示意图，下列相关叙述错误的是(　　)

A．结构①是线粒体，可为吞噬过程提供能量
B．结构③参与残渣的排出，体现其具有选择透过性
C．结构⑤是溶酶体，其中的水解酶能分解细菌
D．结构①属于细胞的生物膜系统
解析：选B　结构①是线粒体，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，可为吞噬过程提供能量；结构③为细胞膜，其通过胞吐方式排出残渣，体现其具有流动性；结构⑤是溶酶体，其中的水解酶能分解细菌；结构①为线粒体，具有双层膜结构，属于细胞的生物膜系统。
7．图1表示分泌蛋白的形成过程，其中a、b、c分别代表不同的细胞器，图2表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述错误的是(　　)

A．图1中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B．图1中构成分泌蛋白的物质X最多有20种，b的产物没有生物活性
C．图2说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
D．图1、图2所示变化都能体现生物膜具有流动性
解析：选C　氨基酸在核糖体上通过脱水缩合反应形成肽链，分泌蛋白形成要依次经过内质网和高尔基体进行加工，最后经细胞膜释放出去，因此a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体；合成分泌蛋白的物质X为氨基酸，最多有20种，肽链只有经过b、c的加工形成具有一定空间结构的蛋白质才有特定的功能；在分泌蛋白的分泌过程中内质网膜减少，高尔基体膜基本不变，细胞膜增加，高尔基体与内质网和细胞膜之间有相互转换；膜之间的融合体现了生物膜具有流动性。
8．(2019·北京西城区一模)叶绿体内绝大多数蛋白质由核基因编码，少数由叶绿体基因编码，其合成、加工与转运过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．甲、乙蛋白通过类似胞吞过程从细胞质进入叶绿体
B．甲蛋白可能和暗反应有关，乙蛋白可能和光反应有关
C．类囊体蛋白质由细胞质和叶绿体中的核糖体合成
D．运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都需经过加工
解析：选A　甲、乙蛋白进入叶绿体没有形成囊泡，不属于胞吞作用；甲蛋白进入叶绿体基质中，可能和暗反应有关，乙蛋白进入类囊体中，可能和光反应有关；分析示意图可知，类囊体蛋白质由细胞质和叶绿体中的核糖体合成；运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都是核基因编码的，都需经过加工。
9．科研人员发现在小鼠新生胚胎细胞分裂过程中，微管(蛋白)桥网络从细胞中心向外生长并组装构成细胞骨架，此时，相邻细胞间也连通着该微管桥。下列相关说法错误的是(　　)
A．细胞分裂前期，中心体复制后会移向两极
B．若水解微管桥网络，细胞形状会发生变化
C．细胞骨架与细胞分裂、物质运输等密切相关
D．早期胚胎相邻细胞间的信息交流可通过微管桥完成
解析：选A　中心体在小鼠胚胎细胞有丝分裂间期复制倍增，进入分裂期(前期)后，两个中心体移向细胞两极；微管(蛋白)桥网络组装构成细胞骨架，能维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性，若水解微管桥网络，则细胞形状会发生变化；细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网状结构，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等密切相关；由题意可知，相邻的早期胚胎细胞间也连通着该微管桥，可推测早期胚胎相邻细胞间的信息交流可能通过微管桥完成。
10．从小鼠的肝细胞中提取细胞质基质和线粒体，分别保存于试管中，置于适宜环境中进行相关实验。下列说法正确的是(　　)
A．为保持活性需将线粒体置于等渗缓冲溶液中
B．向盛有细胞质基质的试管中注入葡萄糖，可测得有CO2产生
C．向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，可测得氧的消耗量加大
D．向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸，降低温度不改变线粒体的耗氧速率
解析：选A　线粒体分布在细胞质基质中，细胞质基质呈胶质状态，有一定的渗透压，因此为保持活性需将提取的线粒体置于等渗缓冲溶液中；小鼠细胞的细胞质基质发生无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，均不产生CO2；线粒体中只发生有氧呼吸的第二、三阶段，葡萄糖在细胞质基质被分解成丙酮酸后才能进入线粒体；降低温度会使有氧呼吸过程所需酶的活性下降，从而降低线粒体的耗氧速率。
11．(2019·凉山州模拟)研究发现某些致癌物质可能造成溶酶体膜的伤害，使其内部的酶游离出来，造成DNA分子的损伤，引起细胞癌变。下列有关叙述错误的是(　　)
A．溶酶体释放的酶损伤DNA，可使原癌基因等发生突变
B．可用差速离心法分离溶酶体，以研究其成分和功能
C．溶酶体属于生物膜系统，能合成水解酶执行其功能
D．溶酶体膜的选择透过性能防止其中水解酶的异常释放
解析：选C　细胞癌变的实质是基因突变，具体就是指原癌基因和抑癌基因发生突变；分离细胞器的方法是差速离心法；合成水解酶是在核糖体上进行的；溶酶体膜的选择透过性能防止其中水解酶的异常释放。
12．(2019·福州模拟)对酵母菌进行诱变、筛选，得到分别由于基因1、基因2突变所形成的突变体1、2。突变体1的分泌蛋白沉积在内质网无法到达高尔基体；突变体2的分泌蛋白沉积在高尔基体，无法分泌到细胞外。下列叙述正确的是(　　)

A．基因1位于内质网中，基因2位于高尔基体中
B．可在培养基中加入14C标记的葡萄糖，以研究分泌蛋白的合成和分泌过程
C．正常细胞中能进行生物膜成分的更新，这两种突变体细胞中不能进行膜成分更新
D．正常细胞中分泌蛋白从合成到分泌依次经过了核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
解析：选D　基因是有遗传效应的DNA片段，内质网和高尔基体中没有DNA分布，因此不可能存在基因；合成分泌蛋白的原料是氨基酸，因此可在培养基中加入14C标记的氨基酸，以研究分泌蛋白的合成和分泌过程；正常细胞中能进行生物膜成分的更新，这两种突变体细胞中的分泌蛋白虽然无法分泌到细胞外，但也能进行膜成分更新；正常细胞中，分泌蛋白从合成到分泌的过程，依次通过的细胞结构是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，整个过程需要线粒体提供能量。
二、非选择题
13．线粒体是细胞中最重要的细胞器之一。线粒体在细胞内是高度动态变化的，在细胞内不断分裂、融合，这一过程是由多种蛋白质精确调控完成的。
(1)线粒体是____________的主要场所，其内膜向内折叠形成嵴，从而可以____________，有利于酶的附着。
(2)真核细胞中线粒体的数目与其代谢强度呈正相关，一些衰老的线粒体也会被________消化清除，所以线粒体的分裂在真核细胞内经常发生。
(3)研究发现，内质网与线粒体的分裂有关，过程如图所示。

①由图可知，马达蛋白牵引着线粒体沿着________运输到内质网。
②研究发现， 细胞内Ca2＋主要储存在内质网中，在细胞质基质中浓度较低，而马达蛋白表面有Ca2＋结合位点。据此推测，受到调控信号的刺激后，内质网____________________________________________________，进而使线粒体在细胞内移动。
③由图可知，____________形成细管状结构缠绕线粒体，使线粒体局部收缩，同时募集细胞质中游离的____________________，在收缩部位形成蛋白复合物，不断收缩使线粒体断开。
解析：(1)线粒体是有氧呼吸的主要场所，其内膜向内折叠形成嵴，从而增大膜面积，有利于与有氧呼吸有关酶的附着。(2)细胞中衰老的线粒体会被溶酶体中的水解酶分解。(3)①由图可知，马达蛋白牵引着线粒体沿着细胞骨架运输到内质网。②根据题意分析，受到调控信号的刺激后，内质网释放Ca2＋，使细胞质基质内Ca2＋浓度升高，Ca2＋与马达蛋白结合进而使线粒体在细胞内移动。③根据以上分析可知，内质网(膜)形成细管状结构缠绕线粒体，使线粒体局部收缩，同时募集细胞质中游离的M蛋白与D蛋白，在收缩部位形成蛋白复合物，不断收缩使线粒体断开。
答案：(1)有氧呼吸　增大膜面积　(2)溶酶体　(3)①细胞骨架　②释放Ca2＋，使细胞质基质内Ca2＋浓度升高，Ca2＋与马达蛋白结合　③内质网(膜)　M蛋白与D蛋白
14．(2019·南通模拟)下图1表示胰岛B细胞亚显微结构(部分)，图2为细胞自噬过程。请据图回答问题：

(1)具有生物学活性的胰岛素分子存在于图1中的______(填标号)中，该结构是由[　]________的一定区域缢裂形成的。
(2)胰岛B细胞中，在结构④上合成的RNA聚合酶可以通过________(填结构名称)进入细胞核后，与基因的______结合启动相关基因转录过程。
(3)与结构②相比，结构①控制物质进出方面的主要区别是____________________，两者共有的特性是__________________。
(4)根据图2可知，与溶酶体相比，自噬体在结构上的主要特征是____________。
(5)细胞自噬是一种细胞对自身物质和能量缺乏的应激反应，正常细胞中细胞自噬维持在一定水平，其意义是可以实现细胞内____________________。与细胞凋亡相比，两者都受到基因控制，且都需要________(填细胞器名称)的直接参与。
解析：(1)胰岛素为分泌蛋白，在核糖体中合成后，经过内质网的初步加工和高尔基体的进一步修饰加工才具有生物活性，因此具有生物学活性的胰岛素分子存在于图1中的由[⑥]高尔基体通过缢裂形成的[⑤]囊泡中。(2)启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。在胰岛B细胞中，在[④]核糖体上合成的RNA聚合酶可以通过核孔进入细胞核，与基因的启动子结合，启动相关基因转录过程。(3)与[②]细胞膜相比，[①]核孔控制物质进出方面的主要区别是允许某些大分子物质通过，两者共有的特性是具有选择透过性。(4)溶酶体是具有单层膜结构的细胞器。分析图2可知，与溶酶体相比，自噬体在结构上的主要特征是具有双层膜结构。(5)由题意“细胞自噬是一种细胞对自身物质和能量缺乏的应激反应”可知，正常细胞中的细胞自噬维持在一定水平的意义：可以实现细胞内营养和能量的供应。与细胞凋亡相比，两者都受到基因控制，且都需要溶酶体的直接参与。
答案：(1)⑤　⑥高尔基体　(2)核孔　启动子　(3)允许某些大分子物质通过　具有选择透过性　(4)具有双层膜　(5)营养和能量的供应　溶酶体
15．根据细胞内底物进入溶酶体腔方式的不同，可以把细胞自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣自噬三种方式，具体过程如图所示，请据图回答问题：


(1)巨自噬过程中的底物通常是细胞中损坏的蛋白质或________________(填结构)，隔离膜的形成可来自高尔基体或________。该过程充分体现了生物膜具有________________的结构特点。
(2)通过微自噬，分解后的产物如氨基酸等可以通过溶酶体膜上的载体蛋白转运进入____________(填细胞结构名称)供细胞代谢使用。研究表明，溶酶体内是一个相对独立的空间，其内的pH为5左右，若有少量的溶酶体内的水解酶泄露也不会引起细胞损伤，请推测出现该现象的原因是_______________________________________________。
(3)一些具有一定序列的可溶性胞质蛋白底物经分子伴侣识别后才可进入溶酶体，说明该种自噬方式具有一定的________。从图中可看出，分子伴侣－底物复合物形成后，将与溶酶体膜上的受体结合，该受体除了能________________外，还能____________________，以保证底物分子顺利进入溶酶体。
解析：(1)分析图1，巨自噬过程中的底物通常是细胞中损坏的蛋白质或线粒体等细胞器(或细胞器)，隔离膜的形成可来自高尔基体或内质网。该过程存在生物膜的分离和融合，充分体现了生物膜具有一定的流动性。(2)细胞质包括细胞器和细胞质基质，并且细胞质基质是细胞代谢的主要场所。图2中，通过微自噬，分解后的产物如氨基酸等可以通过溶酶体膜上的载体蛋白转运进入细胞质基质供细胞代谢使用。研究表明，溶酶体内是一个相对独立的空间，其内的pH为5左右，若有少量的溶酶体内的水解酶泄露也不会引起细胞损伤，这是由于细胞质基质的pH高于溶酶体，导致泄露的酶活性降低。(3)图3中，一些具有一定序列的可溶性胞质蛋白底物经分子伴侣识别后才可进入溶酶体，说明该种自噬方式具有一定的专一性(或特异性)。从图中可看出，分子伴侣－底物复合物形成后，将与溶酶体膜上的受体结合，具有一定空间结构的底物就变成了链状物，即该受体除了能(特异性)识别复合物外，还能促进底物分子去折叠(或改变底物分子结构)，以保证底物分子顺利进入溶酶体。
答案：(1)线粒体等细胞器(或细胞器)　内质网　一定的流动性　(2)细胞质基质　细胞质基质的pH高于溶酶体，导致泄露的酶活性降低　(3)专一性(或特异性)　(特异性)识别复合物　促进底物分子去折叠(或改变底物分子结构)
第三讲物质跨膜运输的实例和方式

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点
科学思维
通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察植物细胞质壁分离与复原和探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序
社会责任
通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯

考点一　渗透作用与质壁分离[重难深化类]

1．渗透作用原理

2．动物细胞的吸水和失水

(2)现象
3．成熟植物细胞的吸水和失水(据图填空)

(1)当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
(2)当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(×)
(2)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行(×)
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用(×)
(4)在成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小(×)
2．下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题

(1)水分子的流动方向：
①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；
②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。
(2)Δh不变时，S1、S2的大小关系为S1＞S2(填“＞”“＜”或“＝”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)
②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。


1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小
半透膜两侧的浓度差


在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB＝ΔhC
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB>ΔhC

2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断

[对点落实]
1．(2019·临沂模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗底部均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是(　　)

装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T

A．①－丙；②－甲；③－乙　 B．①－乙；②－甲；③－丙
C．①－甲；②－乙；③－丙 D．①－丙；②－乙；③－甲
解析：选A　丙的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线①；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线②。
2．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　)

A．图1中b的浓度大于c的浓度
B．图2中b的浓度等于c的浓度
C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
解析：选B　图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。

观察植物细胞的质壁分离与复原
1．实验的操作过程及观察指标

2．质壁分离发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
[对点落实]
3．下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　)

A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照
B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等
C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程
D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性
解析：选D　题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K＋和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。
4．(2018·浙江4月选考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　)

A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B．甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大
C．乙→丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致
D．细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂
解析：选C　甲细胞维持正常形态，进入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多，处于动态平衡状态；甲→乙发生了渗透失水，细胞发生质壁分离，原因之一是结构①(细胞壁)的伸缩性比结构②(或原生质层)的伸缩性要小；乙→丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小；植物细胞由于有细胞壁，渗透吸水其体积变大，但不会破裂。
5．某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)(　　)

A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡
B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内
C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．e时液泡的颜色比a时浅
解析：选D　结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c段细胞是活细胞；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；d～e段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。
[归纳拓展]
质壁分离实验中的两组对照

实验组
对照组
第一组
经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组
用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞
发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞


渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。
1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞

2．测定细胞液浓度范围

3．比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度

4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)

[对点落实]
6．(2017·海南高考)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是(　　)
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
解析：选B　具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；水分子跨膜的方式是自由扩散；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。
7．(2015·海南高考)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是(　　)
A．实验前，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度
B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖溶液浓度与乙的浓度相等
C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散
D．甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
解析：选D　成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖溶液浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的。
8．(2018·潍坊模拟)用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是(　　)

不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)
NaCl溶液浓度(%)
开始质壁分离时间
完全质壁分离时间
质壁分离最大程度
完全质壁分离复原时间
质壁分离复原程度
0.8
不发生

不发生

0.9～1
219
497
＋
＞600
＋
2
46
151
＋＋
205
＋＋
4
27
125
＋＋＋
97
＋＋＋
6
17
76
＋＋＋＋
81
＋＋＋＋
7
浓度≥7%都发生质壁分离，且所需时间＜13
54
＋＋＋＋
浓度≥7%不发生质壁分离复原
9
38
＋＋＋＋
11以上
甲>丙
C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙