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新高考生物一轮复习课件 第二单元 第2课 细胞器和生物膜系统（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习课件 第二单元 第2课 细胞器和生物膜系统（含解析），共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，细胞质基质，细胞器，差速离心法，椭球形，健那绿，2观察线粒体，关键能力·进阶，细胞膜，叶绿体等内容，欢迎下载使用。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、细胞质及主要细胞器1.细胞质的组成:包括___________和_______,前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件,影响细胞的形状、分裂、运动及物质的转运等。2.细胞器的分离方法:___________。
3.细胞器的结构和功能:
二、细胞的生物膜系统 1.生物膜系统的组成:细胞膜、核膜和细胞器膜等。2.细胞的生物膜系统中各生物膜的联系:
三、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1.实验原理:(1)叶绿体呈绿色、扁平的_______或球形,不需要染色,制片后直接观察。(2)线粒体呈无色,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等,用_______染液将活细胞中线粒体染成蓝绿色后制片观察。
2.实验步骤:(1)观察叶绿体:
【概念辨析】全面清障碍 1.判断主要细胞器的结构和功能叙述的正误(1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。( )分析:溶酶体不能合成水解酶,合成水解酶的场所是核糖体。(2)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增。( )分析:中心体在动物细胞有丝分裂的间期完成倍增。(3)具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体和细胞核。( )分析:具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体。细胞核不属于细胞器。
(4)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。( )(5)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA。( )分析:叶绿体、线粒体含有DNA,核糖体的成分是RNA和蛋白质。
2.判断关于生物膜系统说法的正误(1)生物膜系统指生物体内的所有膜结构。( )分析:生物膜系统指的是一个细胞内的所有膜结构。(2)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。
(3)CO2的固定、水的光解、蛋白质的合成均在生物膜上进行。( )分析:CO2的固定发生在叶绿体基质中;水的光解发生在类囊体薄膜上;蛋白质的加工发生在核糖体上。(4)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和核膜组成,病毒只有细胞膜。( )分析:原核生物和病毒没有生物膜系统。
3.判断关于分泌蛋白合成、加工和运输说法的正误(1)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外。( )(2)血浆中的抗体是浆细胞产生的分泌蛋白。抗体肽链的合成场所是内质网上的核糖体,抗体的加工场所是内质网、高尔基体。 ( )
【概念活用】教材命题源1.教材必修1 P46“相关信息”改编:硅肺产生的原因是什么?提示:硅肺的成因:肺部吸入硅尘(SiO2)后,硅尘破坏溶酶体膜导致水解酶释放,破坏细胞结构,导致肺的功能受损。2.教材原文必修1 P47:细胞骨架的组成和作用分别是什么?提示:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。
3.教材必修1 P50拓展题:溶酶体内水解酶不分解溶酶体膜的可能原因是什么?提示:①溶酶体膜经过修饰,不会被这些水解酶识别;②溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用能使酶远离自身;③可能因膜转运物质使膜周围环境(如pH)不适合酶发挥作用。
考点一 主要细胞器的结构与功能分析【典例精研引领】下列有关真核细胞结构与功能的描述,正确的是( )A.正常生理状态下,溶酶体不会分解细胞自身结构B.真核细胞分裂过程中,纺锤体的形成都离不开中心体C.内质网合成的细胞分泌物都要经过高尔基体的加工D.液泡可以调节植物细胞内的环境并保持细胞的形态
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。正常生理状态下,溶酶体分解细胞自身衰老、损伤的细胞器,维持人体正常代谢活动,A错误;动物细胞纺锤体的形成与中心体发出的星射线有关,高等植物细胞从细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,B错误;内质网分为滑面内质网和粗面内质网,其中有核糖体附着的为粗面内质网,分泌蛋白在粗面内质网上加工后,需要经高尔基体再加工才能运输到细胞外,而滑面内质网合成的分泌物不需要经高尔基体的加工,C错误;充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺,其内的细胞液可以调节植物细胞内的环境,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)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。(生命观念:结构与功能观)提示:蛋白质是生命活动的主要承担者,核糖体是合成蛋白质的场所,而无论真核细胞还是原核细胞都需要合成蛋白质。(2)溶酶体是单层膜结构的细胞器,主要功能是什么?(生命观念:结构与功能观)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。
【知能素养提升】1.多角度比较各种细胞器:(科学思维:比较、归纳)
2.原核生物特殊的细胞结构:(科学思维:分析、判断)(1)好氧型细菌等原核生物细胞内虽无线粒体,但能进行有氧呼吸,其有氧呼吸主要在_______上进行。(2)蓝藻属于原核生物,无_______,但能进行光合作用,完成光合作用的场所是细胞质(光合片层)。
【热点考向演练】考向一 通过主要细胞器的结构与功能分析,考查结构与功能相适应的生命观念1.如图是植物细胞部分膜结构示意图,①②③④分别属于( )A.细胞膜、高尔基体膜、线粒体膜、核膜B.细胞膜、叶绿体膜、线粒体膜、内质网膜C.核膜、线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜D.叶绿体膜、细胞膜、线粒体膜、核膜
【解析】选D。由题图可知,①具有双层膜结构,且两层膜都光滑,是叶绿体膜;②具有一层膜结构且光滑,可能是细胞膜、液泡膜、高尔基体膜、溶酶体膜或滑面内质网膜;③具有双层膜结构,且内膜向内折叠扩大内膜面积,为线粒体膜;④具有双层膜结构,且具有小孔,外膜上分布有核糖体,因此为核膜。
2.下列关于细胞器的描述,错误的是( )A.溶酶体内部含有多种水解酶,可以将细胞内衰老的细胞器吞噬处理B.动物、低等植物细胞都有中心体,分裂前期发出星射线形成纺锤体C.存在碱基互补配对的细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体D.酶、抗体、激素都在核糖体上合成,经内质网加工、高尔基体分泌到细胞外起作用
【解析】选D。由溶酶体、中心体作用可知,A、B正确;线粒体、叶绿体均含DNA、RNA,核糖体含有RNA,均能发生碱基互补配对,C正确;核糖体是合成蛋白质的场所,有些酶的本质是RNA,其合成场所不是核糖体,部分激素是脂质,其合成场所是内质网,D错误。
【知识总结】(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,能独立地进行基因表达合成部分蛋白质,但其绝大多数蛋白质由核基因编码,在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内,因此二者被称为半自主性细胞器。(2)真核细胞中的核糖体有两类:附着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等);游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。(3)内质网有两类:粗面内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关;滑面内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
(4)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”。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。(5)液泡中的色素是花青素,与花和果实的颜色有关;叶绿体中的色素是叶绿素等,与光合作用有关。(6)溶酶体起源于高尔基体。
考向二 围绕细胞亚显微结构模式图分析,考查科学思维能力3.如图代表自然界中处于不同分类地位的5种体现生命现象的单位。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ绘出了各自区别于其他生物的标志结构,请据图分析:
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的细胞类型依次为________________________, 它们共同具有的细胞器是 。 (2)图中能进行光合作用的细胞有 ,它们光合作用的场所__________(填“相同”“不完全相同”或“完全不同”)。 (3)图Ⅰ为__________(填“光学”或“电子”)显微镜下所观察到的图,属于细胞的__________(填“显微”或“亚显微”)结构图。 (4)Ⅴ生物营__________生活,它合成蛋白质的场所____________________。
【解析】(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的细胞类型依次为动物细胞、高等植物细胞、低等植物细胞、蓝藻。原核生物和真核生物共同具有的细胞器是⑨核糖体;(2)由于Ⅱ和Ⅲ中都具有叶绿体,所以能够进行光合作用,而Ⅳ蓝藻没有叶绿体,但也可以进行光合作用,因此场所和Ⅱ、Ⅲ不同;(3)该图是在电子显微镜下观察到的亚显微图像;(4)病毒类生物只能营寄生生活,在宿主细胞的核糖体上合成自身的蛋白质。答案:(1)动物细胞、高等植物细胞、低等植物细胞、蓝藻 核糖体 (2)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 不完全相同(3)电子 亚显微 (4)寄生 宿主细胞的核糖体
【方法技巧】利用“比较法”辨析细胞的种类或结构(1)辨析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)辨析原核细胞和真核细胞:①原核细胞无核膜,无染色体,只有核糖体。②真核细胞有核膜,有染色体,有多种细胞器。
(3)辨析植物细胞和动物细胞:①植物细胞一定有细胞壁,但不一定有中央大液泡和叶绿体。②动物细胞无细胞壁,无中央大液泡,无叶绿体。(4)辨析高等和低等植物细胞:低等植物细胞有中心体,高等植物细胞无中心体。
【加固训练·拔高】1.(2021·南昌模拟)下列关于细胞的叙述,正确的是( )A.小球藻和念珠藻都在叶绿体中进行光合作用B.乳酸菌无线粒体,只能进行无氧呼吸C.真核生物膜蛋白的形成不需要内质网、高尔基体的参与D.硝化细菌的遗传物质是脱氧核糖核苷酸
【解析】选B。小球藻是真核生物,在叶绿体中进行光合作用;念珠藻属于原核生物,没有叶绿体,A错误;乳酸菌属于原核生物且属于厌氧型细菌,无线粒体,只能进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,B正确;真核生物膜蛋白的形成需要内质网和高尔基体的参与,C错误;硝化细菌是原核生物,其遗传物质是脱氧核糖核酸,脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位,D错误。
2. (2019·江苏高考改编)如图为高等动物细胞结构示意图,下列相关叙述正确的是( )A.结构①的数量倍增发生于分裂前期的细胞中B.具有双层生物膜的结构②与细胞分泌活动有关C.RNA和RNA聚合酶穿过结构③的方向相同D.④⑤处的核糖体均由RNA和蛋白质组成
【解析】选D。结构①为中心体,在有丝分裂的间期因复制而导致其倍增,A项错误;结构②为高尔基体,为单层膜,与细胞分泌物的形成有关,B项错误;结构③是核孔,RNA聚合酶在核糖体中合成后穿过核孔进入细胞核,参与转录过程,而在细胞核中经转录过程形成的RNA穿过核孔进入细胞质,参与翻译过程,可见,二者穿过结构③的方向不同,C项错误;④⑤分别为附着在内质网上的核糖体、游离在细胞质基质中的核糖体,核糖体由RNA和蛋白质组成,D项正确。
3.如图为某植物细胞示意图,①～⑨为细胞有关结构。下列有关叙述正确的是( )A.②为无膜细胞器,参与多肽链的折叠、组装等修饰B.⑨是细胞的“动力车间”,能分解葡萄糖并释放能量C.与该细胞相比,酵母菌细胞壁的组成成分与④不同D.与该细胞相比,乳酸菌不具有的只是①④⑥结构
【解析】选C。分析题图,图中②为核糖体,它是无膜细胞器,与肽链的合成有关,肽链的修饰是在内质网、高尔基体等结构中进行的,A错误;图中⑨为线粒体,是有氧呼吸的主要场所,但葡萄糖不能在线粒体中直接分解,B错误;图中④为植物细胞的细胞壁,其组成成分主要为纤维素和果胶,而酵母菌细胞壁的组成成分主要为肽聚糖,C正确;乳酸菌为原核生物,除核糖体外,没有其他复杂的细胞器及细胞核,D错误。
考点二 细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统【典例精研引领】科学家发现了囊泡运输的调控机制。如图是囊泡膜与靶膜融合过程的示意图,囊泡上有一个特殊的V-SNARE蛋白,它与靶膜上的T-SNARE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聚合酶的分泌过程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T-SNARE与V-SNARE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,A正确;RNA聚合酶是在细胞内发挥作用的酶,不会被分泌到细胞外,B错误;分泌蛋白的运输过程中高尔基体的膜面积先增大后减小,最后恢复到原来大小,C正确;由题意知,V-SNARE蛋白与靶膜上的T-SNARE蛋白结合具有特异性,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)原核细胞具有生物膜吗?能不能构成生物膜系统呢?为什么?(生命观念:结构与功能观)提示:一般原核细胞只有细胞膜这一种生物膜,一种生物膜不能构成生物膜系统。(2)与消化酶合成分泌相关的细胞器有哪些?与抗体合成及分泌直接相关的细胞结构有哪些?(生命观念:结构与功能观)提示:与消化酶合成分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体;与抗体合成及分泌直接相关的细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
(3)生物膜系统使真核细胞区室化,对新陈代谢有什么意义?(生命观念:结构与功能观)提示:减少彼此干扰,保证化学反应高效、有序地进行。
【备选典例】 (2018·全国卷Ⅰ)生物膜的结构与功能存在密切的联系,下列有关叙述错误的是( )A.叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶B.溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏C.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道D.线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶
【解析】选D。本题考查细胞的结构和功能。叶绿体的类囊体膜上能进行光反应,光反应阶段有ATP的合成,存在催化ATP合成的酶,A项正确;溶酶体内有水解酶,溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,B项正确;细胞的核膜是双层膜结构,核孔是大分子(如蛋白质)进出细胞核的通道,C项正确;线粒体DNA位于线粒体基质中,编码参与有氧呼吸第二、三阶段的酶,细胞核基因编码参与有氧呼吸第一阶段的酶,D项错误。
【知能素养提升】1.生物膜系统的组成与功能:(生命观念:结构与功能相适应)
2.突破分泌蛋白的八个命题点:(科学思维:比较、分析)(1)研究方法:_________记法,如图表示分泌蛋白合成过程中核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化。
(2)区分细胞结构与细胞器:
(3)分泌蛋白形成过程中的生物膜面积变化:(4)分泌蛋白分泌的方式:分泌蛋白分泌出细胞的运输方式为_____,需消耗能量,体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
(5)多肽与蛋白质不同:核糖体上合成的是_____,而不是蛋白质,多肽必须经加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。(6)原核细胞没有生物膜系统,真核细胞有生物膜系统,原核细胞只有_______,不具有生物膜系统。(7)在分泌蛋白合成至分泌出细胞的整个过程中穿膜层数为“__”层。(8)溶酶体内的水解酶由_______合成、由高尔基体形成小泡运入。溶酶体执行功能时伴随其他膜组分的更新。溶酶体正常生理状态下对自身机体的细胞结构有分解作用。
【热点考向演练】考向一 结合细胞器之间的协调配合,考查科学思维能力1.(2021年河北适应性测试)内质网合成的分泌蛋白，经高尔基体加工后，与高尔基体膜内表面受体结合，启动囊泡形成。细胞内某基因发生突变，导致高尔基体中分泌蛋白堆积，不能发送到胞外。据此推测该基因编码蛋白的功能不可能是( )A.推动囊泡运输B.启动高尔基体出芽C.参与分泌蛋白共价修饰D.参与分泌蛋白构象最终形成
【解析】选A。本题考查蛋白质的结构和功能。若该基因编码蛋白功能为推动囊泡运输，则该基因发生基因突变后，应该观察到高尔基体和细胞膜之间有大量囊泡堆积(因为囊泡运输受阻)，而不是高尔基体中分泌蛋白质堆积(因为分泌过程正常)，A符合题意；高尔基体无法出芽形成囊泡，所以分泌蛋白堆积在高尔基体内部，B不符合题意；分泌蛋白无法正常进行共价修饰或最终无法形成构象，都会导致高尔基体内分泌蛋白无法完成修饰，使其堆积在高尔基体内部，C、D不符合题意。
2.(2021·菏泽模拟)如图中的a、b、c、d为细胞器,3H-亮氨酸参与图示过程合成3H-X。据图分析,下列叙述不正确的是( )
A.观察图中c时常用的染色剂是健那绿B.与心肌细胞相比,胰岛B细胞中d膜成分更新更快C.d膜向内与b膜直接相连,向外与细胞膜相连D.在c结构中,丙酮酸氧化分解产生CO2的过程没有O2参与
【解析】选C。题图中a是核糖体,b是内质网,c是线粒体,d是高尔基体。观察线粒体时,常用健那绿对线粒体进行染色,A正确;胰岛B细胞分泌胰岛素,而心肌细胞不是分泌细胞,故胰岛B细胞中的高尔基体膜成分更新更快,B正确;高尔基体膜与内质网膜和细胞膜均是通过囊泡进行联系的,是间接联系,C错误;c是线粒体,在有氧呼吸的第二阶段,丙酮酸氧化分解产生CO2,没有O2参与,D正确。
考向二 围绕分泌蛋白的合成和分泌过程,考查科学探究能力3.(2021·衡水模拟)如图是动物细胞内蛋白质合成和转运的部分示意图。下列叙述正确的是( )
A.①②③参与细胞内全部蛋白质的合成、加工和运输B.②与高尔基体和细胞膜在结构上能直接相连C.经③加工成熟的蛋白质可成为细胞膜或部分细胞器膜的成分D.附着在②上的核糖体合成的都是分泌蛋白,在细胞外起作用
【解析】选C。分析图示信息可知:①②③参与分泌小泡和溶酶体中的蛋白质以及细胞膜上的蛋白质的合成、加工和运输,但不能说明参与细胞内全部蛋白质的合成、加工和运输,A错误;②是内质网,和细胞膜在结构上能直接相连,与高尔基体在结构上通过囊泡间接相连,B错误;③是高尔基体,高尔基体膜与细胞膜在结构上通过囊泡间接相连,据此分析图示可知:经高尔基体加工成熟的蛋白质可成为细胞膜或部分细胞器膜的成分,C正确; ②是内质网,附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质,经高尔基体的加工、分类和包装后,转运至细胞膜上的和溶酶体中的蛋白质不是分泌蛋白,D错误。
4.图甲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,图乙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.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体B.图乙说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换C.图甲中构成分泌蛋白的物质X约有20种,b的产物没有生物活性D.图甲、图乙所示变化都能体现生物膜具有流动性
【解析】选B。图甲表示分泌蛋白的形成与分泌过程,物质X为氨基酸,a是核糖体,b是内质网,c是高尔基体,A正确;蛋白质的合成与分泌过程中,内质网、高尔基体和细胞膜之间可通过囊泡实现膜成分的相互转换,这也体现了生物膜的流动性,B错误,D正确;构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种,内质网中形成的蛋白质还不具有生物活性,还需要高尔基体的进一步加工,C正确。
5.如图A、B、C、D表示细胞内几种蛋白质的合成和转运过程,图中①②③④⑤⑥⑦代表细胞结构。下列叙述正确的是( )
A.在①结构上发生的是转录和翻译的过程B.B物质可能为RNA聚合酶C.有氧呼吸第二阶段的酶、ATP合成酶属于A类物质,胃蛋白酶属于D类物质D.④结构可以对蛋白质进行加工,蛋白质每次进出均需要穿过一层生物膜
【解析】选B。图中①结构是核糖体,是翻译过程的发生场所,转录主要在细胞核中进行,A项错误;B物质从细胞质通过核孔进入细胞核中,可能是细胞核内进行转录需要的RNA聚合酶,B项正确;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,故有氧呼吸第二阶段的酶应属于C类物质,胃蛋白酶是分泌蛋白,属于D类物质,C项错误;高尔基体对蛋白质进行加工,分泌蛋白的加工和分泌穿过0层生物膜,D项错误。
【拓展延伸】三个角度理解生物膜系统结构和功能的统一性
【加固训练·拔高】1.生物膜将真核细胞分隔成不同的区室,使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰。下列叙述正确的是( )A.生物膜由外到内依次由糖被、蛋白质、磷脂双分子层构成B.溶酶体和高尔基体在行使功能时可能伴随膜组成成分的更新C.细胞膜功能的复杂性与磷脂分子密切相关D.溶酶体能合成和分泌多种酸性水解酶
【解析】选B。目前较为接受的生物膜分子结构模型是生物膜的流动镶嵌模型,即磷脂双分子层为基本支架,蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿其中,糖被在细胞膜外侧,有识别作用,A项错误;溶酶体和高尔基体在行使功能时可能会伴随膜组成成分的更新,B项正确;细胞膜功能的复杂性与蛋白质的种类和数量有关,磷脂双分子层为基本支架,C项错误;合成溶酶体内水解酶的场所为核糖体,D项错误。
2.如图为细胞中生物膜系统的概念图,A～K为结构名称,①②代表分泌蛋白分泌时的转移途径,下列相关叙述正确的是( )
A.J和K膜上附着核糖体,与其加工多肽链的功能相适应B.完成过程①和②依赖于生物膜的流动性C.H上产生水,I消耗水D.E是叶绿体内膜,其上附着多种光合色素,与其吸收、传递和转化光能的功能相适应
【解析】选B。据图分析可知,J是内质网,K是高尔基体,高尔基体膜上无核糖体,A项错误;完成过程①和②的膜结构是囊泡,这个过程依赖生物膜的结构特点,即具有一定的流动性,B项正确;H消耗氧气,故为线粒体内膜,则I为线粒体外膜,线粒体外膜不消耗水,C项错误;E能产生氧气,故为叶绿体类囊体薄膜,而不是叶绿体内膜,D项错误。
考点三 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体【典例精研引领】下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法,不正确的是( )A.观察叶绿体的流动需要染色B.在高倍显微镜下,可看到绿色、扁平的椭球形或球形的叶绿体C.藓类叶片可直接制成临时装片从而观察叶绿体D.细胞质的流动有利于物质运输、能量交换和信息传递
【解析】选A。叶绿体本身呈绿色,可直接制成临时装片观察,A错误;在高倍显微镜下,叶绿体呈现的是绿色、扁平的椭球形或球形的结构,B正确;藓类叶片是单层细胞结构,可直接制成临时装片从而观察叶绿体,C正确;细胞质的流动有利于物质运输、能量交换和信息传递,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)进行光合作用的细胞一定含有叶绿体吗?没有叶绿体或光合色素就不能将无机物合成有机物吗?(生命观念:结构与功能相适应)提示:没有叶绿体的细胞也能进行光合作用,如蓝藻、光合细菌等。没有叶绿体或光合色素也能将无机物合成有机物,如进行化能合成作用的细菌。(2)用显微镜观察叶绿体时能否看到叶绿体内部有许多基粒?为什么?(科学思维:分析与综合)提示:不能,叶绿体基粒在电子显微镜下才能观察到,光学显微镜下无法观察到。
【备选典例】 某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料,经不同处理和染色剂染色,用高倍显微镜观察。下列描述正确的是( )A.经蒸馏水处理,可观察到细胞吸水涨破B.经健那绿染液染色,可观察到绿色的线粒体C.经吡罗红甲基绿染色剂染色,可观察到绿色的细胞核,红色的细胞质D.经苏丹Ⅲ染液染色,可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质
【解析】选C。由于洋葱鳞片叶内表皮细胞有细胞壁的保护,吸水不会涨破,A项错误;健那绿染液能将线粒体染成蓝绿色,B项错误;甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿能使DNA呈现绿色,吡罗红能使RNA呈现红色,所以可观察到绿色的细胞核,红色的细胞质,C项正确;经苏丹Ⅲ染液染色,可观察到橘黄色颗粒状的脂肪,D项错误。
【知能素养提升】1.实验材料的选择:(科学探究:科学选材)(1)选材的标准:含叶绿体少,材料易得,叶片薄,尤其是有的叶绿体大而清晰。(2)两种适宜的实验材料:①藓类植物叶片,不需要加工可直接观察。②菠菜:撕下表皮稍带叶肉细胞(叶绿体主要存在于叶肉细胞中)。
2.实验注意事项:(科学探究:交流讨论)(1)实验过程中的临时装片要始终保持有___状态。(2)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料,可使活细胞中的线粒体呈现_____色,而细胞质接近无色。观察线粒体要选择无色的细胞,如人的口腔上皮细胞。(3)观察线粒体时,要_________,防止杂质对显微镜观察造成干扰。
【热点考向演练】考向一 结合实验原理和过程,考查实验分析能力1.用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞,正确的结论是( )A.叶绿体在细胞内是固定不动的B.叶绿体在细胞内是均匀分布的C.叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因D.叶肉细胞含有叶绿体,不含线粒体
【解析】选C。因为细胞质是不断流动的,所以叶绿体在细胞内是移动的,A项错误;在叶片细胞内,叶绿体的分布是不均匀的,光线强的一侧较多,B项错误;由于叶绿体中含有叶绿素,对绿光吸收最少而使叶片呈现绿色,C项正确;线粒体是动物细胞和植物细胞有氧呼吸的主要场所,叶肉细胞也含有线粒体,只不过线粒体是无色透明的,无法直接观察出来,需要进行染色才能观察到,D项错误。
2.下列关于用光学显微镜观察人的口腔上皮细胞线粒体实验的说法,不正确的是( )A.牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性B.制装片时在载玻片中央滴一滴健那绿染液,目的是对线粒体进行染色C.在高倍显微镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色D.在高倍光学显微镜下可以观察到线粒体有2层膜
【解析】选D。牙签消毒是为了防止杂菌的污染,实验前漱口是为了除去杂质,都是为了保证该实验的准确性,A正确;健那绿染液是对线粒体进行染色,呈现蓝绿色,而细胞质接近无色,B、C正确;线粒体有2层膜在电子显微镜下才能观察到,在光学显微镜下观察不到,D错误。
考向二 结合实验的拓展与应用,考查实验探究能力3.将有关生物材料直接制成临时装片,在普通光学显微镜下可以观察到的现象是( )A.菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体B.花生子叶细胞中存在多个橘黄色的脂肪颗粒C.人口腔上皮细胞中线粒体数目较多D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见
【解析】选A。菠菜叶片的下表皮保卫细胞中含有多个绿色扁平的叶绿体,不需染色就可直接制成临时装片观察,A正确;花生的子叶细胞需经苏丹Ⅲ染液染色后制成临时装片,才能观察到多个橘黄色的脂肪颗粒,B错误;人口腔上皮细胞中的线粒体是无色的,需用健那绿染液染色后才能观察到被染成蓝绿色的线粒体,C错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中清晰可见的是紫色的大液泡,难以观察到细胞核,D错误。
【加固训练·拔高】1.如图是显微镜视野中某细胞的一部分,下列有关该细胞的叙述正确的是( )A.图示为光学显微镜下的高等植物细胞结构B.图中有两个中心体C.DNA仅存在于结构6中D.结构1和3在行使其功能时有水生成
【解析】选D。图中存在中心体(结构2)、核糖体(结构3)等多种光学显微镜下看不到的结构,因而图示应为电子显微镜下的细胞结构,且高等植物细胞中无中心体,A错误;图中有一个中心体,包括两个中心粒,B错误;DNA主要存在于细胞核(结构6)中,线粒体(结构1)中也含少量DNA,C错误;结构1和3分别在有氧呼吸和合成蛋白质的过程中有水生成,D正确。
2.细胞器会随细胞代谢水平和所处环境的改变而变化。下列有关叙述错误的是( )A.长期进行体育锻炼,骨骼肌中线粒体的数量会增多B.叶片黄化过程中,叶绿体对红光的吸收增多C.某些植物细胞在成熟过程中,液泡体积会逐渐变大D.连续分裂的动物细胞中,中心体数量会发生周期性变化
【解析】选B。细胞器会随细胞代谢水平和所处环境的改变而变化,长期进行体育锻炼,骨骼肌中线粒体的数量会增多,A正确;叶片黄化过程中,类胡萝卜素的相对含量会增多,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿体对蓝紫光的吸收比例增多,B错误;植物细胞在成熟过程中,由多个小液泡汇集成大液泡,液泡体积会逐渐变大,C正确;连续分裂的动物细胞中,中心体数量会发生周期性变化,间期加倍,分裂期结束减半,D正确。
3.如图是真核细胞中的两种细胞器的结构模式图,下列有关叙述正确的是( )A.两种细胞器的①和②中含有的蛋白质种类相同B.细胞器乙中,有关色素分布于③和④C.在甲、乙中,②的功能相同D.甲、乙都能合成蛋白质
【解析】选D。分析题图可知:甲为线粒体,乙为叶绿体,①和②分别是线粒体和叶绿体的外膜和内膜,所含蛋白质的种类和含量不同,A错误;叶绿体中,与光合作用相关的色素分布于③上,④内含有与光合作用暗反应相关的酶,B错误;线粒体和叶绿体的内膜都具有控制物质进出的功能,线粒体内膜还是有氧呼吸第三阶段的场所,二者的功能不完全相同,C错误;线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,具有相对独立的遗传信息表达体系,都能合成一定种类的蛋白质,D正确。
【命题新情境】如何让孩子长高?生长激素是关键。生长激素是垂体前叶细胞合成和分泌的蛋白质,能够调节控制机体内分泌,使进入机体内的营养物质按人类生长的需求朝着有益的方向进行再分配,在人体生长发育中刺激骨骼生长。孩子在睡眠、饮食、运动中都会有利于生长激素的分泌。如图是生长激素合成和运输过程中所需部分细胞结构,请回答下列问题:
【命题新角度】1.用3H标记的亮氨酸研究生长激素的合成与分泌时,发现被标记的亮氨酸首先出现在附着有③____________的内质网中,然后出现在②中,再出现在①处,最后出现在细胞外的分泌物中,此过程需要的能量主要由______________(填序号)提供。 2.图中①和______________等共同构成生物膜系统,许多重要的化学反应在生物膜上进行,图中④通过__________________扩大了膜面积,为化学反应所需要的______________提供了附着位点。
3.经检测某儿童患生长激素缺乏症,在治疗时,只有通过皮下注射生长激素制剂这一途径来促进长高,原因是_______________________________。 4.针对孩子的生长发育问题,请提出合理化建议:______________(2条,合理即可)。
【解析】1.用3H标记的亮氨酸注射到垂体前叶细胞中进行示踪实验,研究分泌蛋白合成与运输的途径,可发现放射性物质首先出现在附着有③核糖体的内质网中,然后出现在②高尔基体中,再出现在①细胞膜处,最后出现在细胞外的分泌物中,此过程主要需要④线粒体提供能量。2.图中①和细胞器膜、核膜等共同构成生物膜系统,许多重要的化学反应在生物膜上进行,图中④线粒体内膜向内凹陷,扩大了膜面积,为这些反应所需要的酶提供了附着位点。3.只有通过皮下注射生长激素制剂原因是生长激素的本质是蛋白质,不能口服,可注射。4.针对孩子的生长发育问题,根据题目从饮食、运动等方面来回答,如吃含有蛋白质的食物,保持营养均衡;良好的饮食习惯会促进生长激素的分泌;适当运动有助于孩子长高,运动可以促进生长激素的分泌。
答案:1.核糖体 ④2.细胞器膜、核膜 内膜向内折叠形成嵴 酶3.生长激素的本质是蛋白质,只能注射,不能口服4.吃富含蛋白质的食物,保持营养均衡;养成良好的饮食习惯;适当运动;按时睡眠
【拓展视野】揭示细胞器有序互作的结构机制 真核细胞膜系统形成具有特定形态、特化功能的多种膜性细胞器。膜性细胞器之间的精细分工与相互协作使得它们在结构和功能上形成有序的细胞器互作网络,这既能维持细胞器的稳态,又可以实现有效的物质信息交流。细胞器形态的破坏以及细胞器互作网络的紊乱与多种疾病发生发展密切相关。因此,细胞的正常生命活动需要膜性细胞器的稳定形态和有序的细胞器互作网络。
鉴于结构对功能的决定性作用,中国科学院长春应用化学研究所王宏达研究员课题组创新提出从膜系统整体结构的角度来研究细胞器的有序互作机制。在前期工作中,该团队利用多种单分子技术对细胞膜整体结构和膜蛋白分布特征进行了系统性研究,发现细胞膜结构具有膜蛋白非对称性分布的特征,并原创提出了血红细胞“半镶嵌”结构模型。 近期,经过仔细分析细胞膜、转运囊泡膜、高尔基体膜结构后,发现它们具有相反或相同的膜蛋白非对称性;因此该团队推测膜的结构特征可能决定了细胞器的有序互作方式。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、细胞质及主要细胞器1.细胞质的组成:包括___________和_______,前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件,影响细胞的形状、分裂、运动及物质的转运等。2.细胞器的分离方法:___________。
3.细胞器的结构和功能:
二、细胞的生物膜系统 1.生物膜系统的组成:细胞膜、核膜和细胞器膜等。2.细胞的生物膜系统中各生物膜的联系:
三、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1.实验原理:(1)叶绿体呈绿色、扁平的_______或球形,不需要染色,制片后直接观察。(2)线粒体呈无色,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等,用_______染液将活细胞中线粒体染成蓝绿色后制片观察。
2.实验步骤:(1)观察叶绿体:
【概念辨析】全面清障碍 1.判断主要细胞器的结构和功能叙述的正误(1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。( )分析:溶酶体不能合成水解酶,合成水解酶的场所是核糖体。(2)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增。( )分析:中心体在动物细胞有丝分裂的间期完成倍增。(3)具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体和细胞核。( )分析:具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体。细胞核不属于细胞器。
(4)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。( )(5)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA。( )分析:叶绿体、线粒体含有DNA,核糖体的成分是RNA和蛋白质。
2.判断关于生物膜系统说法的正误(1)生物膜系统指生物体内的所有膜结构。( )分析:生物膜系统指的是一个细胞内的所有膜结构。(2)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。
(3)CO2的固定、水的光解、蛋白质的合成均在生物膜上进行。( )分析:CO2的固定发生在叶绿体基质中;水的光解发生在类囊体薄膜上;蛋白质的加工发生在核糖体上。(4)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和核膜组成,病毒只有细胞膜。( )分析:原核生物和病毒没有生物膜系统。
3.判断关于分泌蛋白合成、加工和运输说法的正误(1)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外。( )(2)血浆中的抗体是浆细胞产生的分泌蛋白。抗体肽链的合成场所是内质网上的核糖体,抗体的加工场所是内质网、高尔基体。 ( )
【概念活用】教材命题源1.教材必修1 P46“相关信息”改编:硅肺产生的原因是什么?提示:硅肺的成因:肺部吸入硅尘(SiO2)后,硅尘破坏溶酶体膜导致水解酶释放,破坏细胞结构,导致肺的功能受损。2.教材原文必修1 P47:细胞骨架的组成和作用分别是什么?提示:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关。
3.教材必修1 P50拓展题:溶酶体内水解酶不分解溶酶体膜的可能原因是什么?提示:①溶酶体膜经过修饰,不会被这些水解酶识别;②溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用能使酶远离自身;③可能因膜转运物质使膜周围环境(如pH)不适合酶发挥作用。
考点一 主要细胞器的结构与功能分析【典例精研引领】下列有关真核细胞结构与功能的描述,正确的是( )A.正常生理状态下,溶酶体不会分解细胞自身结构B.真核细胞分裂过程中,纺锤体的形成都离不开中心体C.内质网合成的细胞分泌物都要经过高尔基体的加工D.液泡可以调节植物细胞内的环境并保持细胞的形态
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。正常生理状态下,溶酶体分解细胞自身衰老、损伤的细胞器,维持人体正常代谢活动,A错误;动物细胞纺锤体的形成与中心体发出的星射线有关,高等植物细胞从细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,B错误;内质网分为滑面内质网和粗面内质网,其中有核糖体附着的为粗面内质网,分泌蛋白在粗面内质网上加工后,需要经高尔基体再加工才能运输到细胞外,而滑面内质网合成的分泌物不需要经高尔基体的加工,C错误;充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺,其内的细胞液可以调节植物细胞内的环境,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)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。(生命观念:结构与功能观)提示:蛋白质是生命活动的主要承担者,核糖体是合成蛋白质的场所,而无论真核细胞还是原核细胞都需要合成蛋白质。(2)溶酶体是单层膜结构的细胞器,主要功能是什么?(生命观念:结构与功能观)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。
【知能素养提升】1.多角度比较各种细胞器:(科学思维:比较、归纳)
2.原核生物特殊的细胞结构:(科学思维:分析、判断)(1)好氧型细菌等原核生物细胞内虽无线粒体,但能进行有氧呼吸,其有氧呼吸主要在_______上进行。(2)蓝藻属于原核生物,无_______,但能进行光合作用,完成光合作用的场所是细胞质(光合片层)。
【热点考向演练】考向一 通过主要细胞器的结构与功能分析,考查结构与功能相适应的生命观念1.如图是植物细胞部分膜结构示意图,①②③④分别属于( )A.细胞膜、高尔基体膜、线粒体膜、核膜B.细胞膜、叶绿体膜、线粒体膜、内质网膜C.核膜、线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜D.叶绿体膜、细胞膜、线粒体膜、核膜
【解析】选D。由题图可知,①具有双层膜结构,且两层膜都光滑,是叶绿体膜;②具有一层膜结构且光滑,可能是细胞膜、液泡膜、高尔基体膜、溶酶体膜或滑面内质网膜;③具有双层膜结构,且内膜向内折叠扩大内膜面积,为线粒体膜;④具有双层膜结构,且具有小孔,外膜上分布有核糖体,因此为核膜。
2.下列关于细胞器的描述,错误的是( )A.溶酶体内部含有多种水解酶,可以将细胞内衰老的细胞器吞噬处理B.动物、低等植物细胞都有中心体,分裂前期发出星射线形成纺锤体C.存在碱基互补配对的细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体D.酶、抗体、激素都在核糖体上合成,经内质网加工、高尔基体分泌到细胞外起作用
【解析】选D。由溶酶体、中心体作用可知,A、B正确;线粒体、叶绿体均含DNA、RNA,核糖体含有RNA,均能发生碱基互补配对,C正确;核糖体是合成蛋白质的场所,有些酶的本质是RNA,其合成场所不是核糖体,部分激素是脂质,其合成场所是内质网,D错误。
【知识总结】(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,能独立地进行基因表达合成部分蛋白质,但其绝大多数蛋白质由核基因编码,在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内,因此二者被称为半自主性细胞器。(2)真核细胞中的核糖体有两类:附着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等);游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。(3)内质网有两类:粗面内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关;滑面内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
(4)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”。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。(5)液泡中的色素是花青素,与花和果实的颜色有关;叶绿体中的色素是叶绿素等,与光合作用有关。(6)溶酶体起源于高尔基体。
考向二 围绕细胞亚显微结构模式图分析,考查科学思维能力3.如图代表自然界中处于不同分类地位的5种体现生命现象的单位。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ绘出了各自区别于其他生物的标志结构,请据图分析:
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的细胞类型依次为________________________, 它们共同具有的细胞器是 。 (2)图中能进行光合作用的细胞有 ,它们光合作用的场所__________(填“相同”“不完全相同”或“完全不同”)。 (3)图Ⅰ为__________(填“光学”或“电子”)显微镜下所观察到的图,属于细胞的__________(填“显微”或“亚显微”)结构图。 (4)Ⅴ生物营__________生活,它合成蛋白质的场所____________________。
【解析】(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的细胞类型依次为动物细胞、高等植物细胞、低等植物细胞、蓝藻。原核生物和真核生物共同具有的细胞器是⑨核糖体;(2)由于Ⅱ和Ⅲ中都具有叶绿体,所以能够进行光合作用,而Ⅳ蓝藻没有叶绿体,但也可以进行光合作用,因此场所和Ⅱ、Ⅲ不同;(3)该图是在电子显微镜下观察到的亚显微图像;(4)病毒类生物只能营寄生生活,在宿主细胞的核糖体上合成自身的蛋白质。答案:(1)动物细胞、高等植物细胞、低等植物细胞、蓝藻 核糖体 (2)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 不完全相同(3)电子 亚显微 (4)寄生 宿主细胞的核糖体
【方法技巧】利用“比较法”辨析细胞的种类或结构(1)辨析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)辨析原核细胞和真核细胞:①原核细胞无核膜,无染色体,只有核糖体。②真核细胞有核膜,有染色体,有多种细胞器。
(3)辨析植物细胞和动物细胞:①植物细胞一定有细胞壁,但不一定有中央大液泡和叶绿体。②动物细胞无细胞壁,无中央大液泡,无叶绿体。(4)辨析高等和低等植物细胞:低等植物细胞有中心体,高等植物细胞无中心体。
【加固训练·拔高】1.(2021·南昌模拟)下列关于细胞的叙述,正确的是( )A.小球藻和念珠藻都在叶绿体中进行光合作用B.乳酸菌无线粒体,只能进行无氧呼吸C.真核生物膜蛋白的形成不需要内质网、高尔基体的参与D.硝化细菌的遗传物质是脱氧核糖核苷酸
【解析】选B。小球藻是真核生物,在叶绿体中进行光合作用;念珠藻属于原核生物,没有叶绿体,A错误;乳酸菌属于原核生物且属于厌氧型细菌,无线粒体,只能进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,B正确;真核生物膜蛋白的形成需要内质网和高尔基体的参与,C错误;硝化细菌是原核生物,其遗传物质是脱氧核糖核酸,脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位,D错误。
2. (2019·江苏高考改编)如图为高等动物细胞结构示意图,下列相关叙述正确的是( )A.结构①的数量倍增发生于分裂前期的细胞中B.具有双层生物膜的结构②与细胞分泌活动有关C.RNA和RNA聚合酶穿过结构③的方向相同D.④⑤处的核糖体均由RNA和蛋白质组成
【解析】选D。结构①为中心体,在有丝分裂的间期因复制而导致其倍增,A项错误;结构②为高尔基体,为单层膜,与细胞分泌物的形成有关,B项错误;结构③是核孔,RNA聚合酶在核糖体中合成后穿过核孔进入细胞核,参与转录过程,而在细胞核中经转录过程形成的RNA穿过核孔进入细胞质,参与翻译过程,可见,二者穿过结构③的方向不同,C项错误;④⑤分别为附着在内质网上的核糖体、游离在细胞质基质中的核糖体,核糖体由RNA和蛋白质组成,D项正确。
3.如图为某植物细胞示意图,①～⑨为细胞有关结构。下列有关叙述正确的是( )A.②为无膜细胞器,参与多肽链的折叠、组装等修饰B.⑨是细胞的“动力车间”,能分解葡萄糖并释放能量C.与该细胞相比,酵母菌细胞壁的组成成分与④不同D.与该细胞相比,乳酸菌不具有的只是①④⑥结构
【解析】选C。分析题图,图中②为核糖体,它是无膜细胞器,与肽链的合成有关,肽链的修饰是在内质网、高尔基体等结构中进行的,A错误;图中⑨为线粒体,是有氧呼吸的主要场所,但葡萄糖不能在线粒体中直接分解,B错误;图中④为植物细胞的细胞壁,其组成成分主要为纤维素和果胶,而酵母菌细胞壁的组成成分主要为肽聚糖,C正确;乳酸菌为原核生物,除核糖体外,没有其他复杂的细胞器及细胞核,D错误。
考点二 细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统【典例精研引领】科学家发现了囊泡运输的调控机制。如图是囊泡膜与靶膜融合过程的示意图,囊泡上有一个特殊的V-SNARE蛋白,它与靶膜上的T-SNARE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聚合酶的分泌过程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T-SNARE与V-SNARE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,A正确;RNA聚合酶是在细胞内发挥作用的酶,不会被分泌到细胞外,B错误;分泌蛋白的运输过程中高尔基体的膜面积先增大后减小,最后恢复到原来大小,C正确;由题意知,V-SNARE蛋白与靶膜上的T-SNARE蛋白结合具有特异性,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)原核细胞具有生物膜吗?能不能构成生物膜系统呢?为什么?(生命观念:结构与功能观)提示:一般原核细胞只有细胞膜这一种生物膜,一种生物膜不能构成生物膜系统。(2)与消化酶合成分泌相关的细胞器有哪些?与抗体合成及分泌直接相关的细胞结构有哪些?(生命观念:结构与功能观)提示:与消化酶合成分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体;与抗体合成及分泌直接相关的细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
(3)生物膜系统使真核细胞区室化,对新陈代谢有什么意义?(生命观念:结构与功能观)提示:减少彼此干扰,保证化学反应高效、有序地进行。
【备选典例】 (2018·全国卷Ⅰ)生物膜的结构与功能存在密切的联系,下列有关叙述错误的是( )A.叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶B.溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏C.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道D.线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶
【解析】选D。本题考查细胞的结构和功能。叶绿体的类囊体膜上能进行光反应,光反应阶段有ATP的合成,存在催化ATP合成的酶,A项正确;溶酶体内有水解酶,溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,B项正确;细胞的核膜是双层膜结构,核孔是大分子(如蛋白质)进出细胞核的通道,C项正确;线粒体DNA位于线粒体基质中,编码参与有氧呼吸第二、三阶段的酶,细胞核基因编码参与有氧呼吸第一阶段的酶,D项错误。
【知能素养提升】1.生物膜系统的组成与功能:(生命观念:结构与功能相适应)
2.突破分泌蛋白的八个命题点:(科学思维:比较、分析)(1)研究方法:_________记法,如图表示分泌蛋白合成过程中核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化。
(2)区分细胞结构与细胞器:
(3)分泌蛋白形成过程中的生物膜面积变化:(4)分泌蛋白分泌的方式:分泌蛋白分泌出细胞的运输方式为_____,需消耗能量,体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
(5)多肽与蛋白质不同:核糖体上合成的是_____,而不是蛋白质,多肽必须经加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。(6)原核细胞没有生物膜系统,真核细胞有生物膜系统,原核细胞只有_______,不具有生物膜系统。(7)在分泌蛋白合成至分泌出细胞的整个过程中穿膜层数为“__”层。(8)溶酶体内的水解酶由_______合成、由高尔基体形成小泡运入。溶酶体执行功能时伴随其他膜组分的更新。溶酶体正常生理状态下对自身机体的细胞结构有分解作用。
【热点考向演练】考向一 结合细胞器之间的协调配合,考查科学思维能力1.(2021年河北适应性测试)内质网合成的分泌蛋白，经高尔基体加工后，与高尔基体膜内表面受体结合，启动囊泡形成。细胞内某基因发生突变，导致高尔基体中分泌蛋白堆积，不能发送到胞外。据此推测该基因编码蛋白的功能不可能是( )A.推动囊泡运输B.启动高尔基体出芽C.参与分泌蛋白共价修饰D.参与分泌蛋白构象最终形成
【解析】选A。本题考查蛋白质的结构和功能。若该基因编码蛋白功能为推动囊泡运输，则该基因发生基因突变后，应该观察到高尔基体和细胞膜之间有大量囊泡堆积(因为囊泡运输受阻)，而不是高尔基体中分泌蛋白质堆积(因为分泌过程正常)，A符合题意；高尔基体无法出芽形成囊泡，所以分泌蛋白堆积在高尔基体内部，B不符合题意；分泌蛋白无法正常进行共价修饰或最终无法形成构象，都会导致高尔基体内分泌蛋白无法完成修饰，使其堆积在高尔基体内部，C、D不符合题意。
2.(2021·菏泽模拟)如图中的a、b、c、d为细胞器,3H-亮氨酸参与图示过程合成3H-X。据图分析,下列叙述不正确的是( )
A.观察图中c时常用的染色剂是健那绿B.与心肌细胞相比,胰岛B细胞中d膜成分更新更快C.d膜向内与b膜直接相连,向外与细胞膜相连D.在c结构中,丙酮酸氧化分解产生CO2的过程没有O2参与
【解析】选C。题图中a是核糖体,b是内质网,c是线粒体,d是高尔基体。观察线粒体时,常用健那绿对线粒体进行染色,A正确;胰岛B细胞分泌胰岛素,而心肌细胞不是分泌细胞,故胰岛B细胞中的高尔基体膜成分更新更快,B正确;高尔基体膜与内质网膜和细胞膜均是通过囊泡进行联系的,是间接联系,C错误;c是线粒体,在有氧呼吸的第二阶段,丙酮酸氧化分解产生CO2,没有O2参与,D正确。
考向二 围绕分泌蛋白的合成和分泌过程,考查科学探究能力3.(2021·衡水模拟)如图是动物细胞内蛋白质合成和转运的部分示意图。下列叙述正确的是( )
A.①②③参与细胞内全部蛋白质的合成、加工和运输B.②与高尔基体和细胞膜在结构上能直接相连C.经③加工成熟的蛋白质可成为细胞膜或部分细胞器膜的成分D.附着在②上的核糖体合成的都是分泌蛋白,在细胞外起作用
【解析】选C。分析图示信息可知:①②③参与分泌小泡和溶酶体中的蛋白质以及细胞膜上的蛋白质的合成、加工和运输,但不能说明参与细胞内全部蛋白质的合成、加工和运输,A错误;②是内质网,和细胞膜在结构上能直接相连,与高尔基体在结构上通过囊泡间接相连,B错误;③是高尔基体,高尔基体膜与细胞膜在结构上通过囊泡间接相连,据此分析图示可知:经高尔基体加工成熟的蛋白质可成为细胞膜或部分细胞器膜的成分,C正确; ②是内质网,附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质,经高尔基体的加工、分类和包装后,转运至细胞膜上的和溶酶体中的蛋白质不是分泌蛋白,D错误。
4.图甲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,图乙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.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体B.图乙说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换C.图甲中构成分泌蛋白的物质X约有20种,b的产物没有生物活性D.图甲、图乙所示变化都能体现生物膜具有流动性
【解析】选B。图甲表示分泌蛋白的形成与分泌过程,物质X为氨基酸,a是核糖体,b是内质网,c是高尔基体,A正确;蛋白质的合成与分泌过程中,内质网、高尔基体和细胞膜之间可通过囊泡实现膜成分的相互转换,这也体现了生物膜的流动性,B错误,D正确;构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种,内质网中形成的蛋白质还不具有生物活性,还需要高尔基体的进一步加工,C正确。
5.如图A、B、C、D表示细胞内几种蛋白质的合成和转运过程,图中①②③④⑤⑥⑦代表细胞结构。下列叙述正确的是( )
A.在①结构上发生的是转录和翻译的过程B.B物质可能为RNA聚合酶C.有氧呼吸第二阶段的酶、ATP合成酶属于A类物质,胃蛋白酶属于D类物质D.④结构可以对蛋白质进行加工,蛋白质每次进出均需要穿过一层生物膜
【解析】选B。图中①结构是核糖体,是翻译过程的发生场所,转录主要在细胞核中进行,A项错误;B物质从细胞质通过核孔进入细胞核中,可能是细胞核内进行转录需要的RNA聚合酶,B项正确;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,故有氧呼吸第二阶段的酶应属于C类物质,胃蛋白酶是分泌蛋白,属于D类物质,C项错误;高尔基体对蛋白质进行加工,分泌蛋白的加工和分泌穿过0层生物膜,D项错误。
【拓展延伸】三个角度理解生物膜系统结构和功能的统一性
【加固训练·拔高】1.生物膜将真核细胞分隔成不同的区室,使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰。下列叙述正确的是( )A.生物膜由外到内依次由糖被、蛋白质、磷脂双分子层构成B.溶酶体和高尔基体在行使功能时可能伴随膜组成成分的更新C.细胞膜功能的复杂性与磷脂分子密切相关D.溶酶体能合成和分泌多种酸性水解酶
【解析】选B。目前较为接受的生物膜分子结构模型是生物膜的流动镶嵌模型,即磷脂双分子层为基本支架,蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿其中,糖被在细胞膜外侧,有识别作用,A项错误;溶酶体和高尔基体在行使功能时可能会伴随膜组成成分的更新,B项正确;细胞膜功能的复杂性与蛋白质的种类和数量有关,磷脂双分子层为基本支架,C项错误;合成溶酶体内水解酶的场所为核糖体,D项错误。
2.如图为细胞中生物膜系统的概念图,A～K为结构名称,①②代表分泌蛋白分泌时的转移途径,下列相关叙述正确的是( )
A.J和K膜上附着核糖体,与其加工多肽链的功能相适应B.完成过程①和②依赖于生物膜的流动性C.H上产生水,I消耗水D.E是叶绿体内膜,其上附着多种光合色素,与其吸收、传递和转化光能的功能相适应
【解析】选B。据图分析可知,J是内质网,K是高尔基体,高尔基体膜上无核糖体,A项错误;完成过程①和②的膜结构是囊泡,这个过程依赖生物膜的结构特点,即具有一定的流动性,B项正确;H消耗氧气,故为线粒体内膜,则I为线粒体外膜,线粒体外膜不消耗水,C项错误;E能产生氧气,故为叶绿体类囊体薄膜,而不是叶绿体内膜,D项错误。
考点三 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体【典例精研引领】下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验的说法,不正确的是( )A.观察叶绿体的流动需要染色B.在高倍显微镜下,可看到绿色、扁平的椭球形或球形的叶绿体C.藓类叶片可直接制成临时装片从而观察叶绿体D.细胞质的流动有利于物质运输、能量交换和信息传递
【解析】选A。叶绿体本身呈绿色,可直接制成临时装片观察,A错误;在高倍显微镜下,叶绿体呈现的是绿色、扁平的椭球形或球形的结构,B正确;藓类叶片是单层细胞结构,可直接制成临时装片从而观察叶绿体,C正确;细胞质的流动有利于物质运输、能量交换和信息传递,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)进行光合作用的细胞一定含有叶绿体吗?没有叶绿体或光合色素就不能将无机物合成有机物吗?(生命观念:结构与功能相适应)提示:没有叶绿体的细胞也能进行光合作用,如蓝藻、光合细菌等。没有叶绿体或光合色素也能将无机物合成有机物,如进行化能合成作用的细菌。(2)用显微镜观察叶绿体时能否看到叶绿体内部有许多基粒?为什么?(科学思维:分析与综合)提示:不能,叶绿体基粒在电子显微镜下才能观察到,光学显微镜下无法观察到。
【备选典例】 某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料,经不同处理和染色剂染色,用高倍显微镜观察。下列描述正确的是( )A.经蒸馏水处理,可观察到细胞吸水涨破B.经健那绿染液染色,可观察到绿色的线粒体C.经吡罗红甲基绿染色剂染色,可观察到绿色的细胞核,红色的细胞质D.经苏丹Ⅲ染液染色,可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质
【解析】选C。由于洋葱鳞片叶内表皮细胞有细胞壁的保护,吸水不会涨破,A项错误;健那绿染液能将线粒体染成蓝绿色,B项错误;甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿能使DNA呈现绿色,吡罗红能使RNA呈现红色,所以可观察到绿色的细胞核,红色的细胞质,C项正确;经苏丹Ⅲ染液染色,可观察到橘黄色颗粒状的脂肪,D项错误。
【知能素养提升】1.实验材料的选择:(科学探究:科学选材)(1)选材的标准:含叶绿体少,材料易得,叶片薄,尤其是有的叶绿体大而清晰。(2)两种适宜的实验材料:①藓类植物叶片,不需要加工可直接观察。②菠菜:撕下表皮稍带叶肉细胞(叶绿体主要存在于叶肉细胞中)。
2.实验注意事项:(科学探究:交流讨论)(1)实验过程中的临时装片要始终保持有___状态。(2)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料,可使活细胞中的线粒体呈现_____色,而细胞质接近无色。观察线粒体要选择无色的细胞,如人的口腔上皮细胞。(3)观察线粒体时,要_________,防止杂质对显微镜观察造成干扰。
【热点考向演练】考向一 结合实验原理和过程,考查实验分析能力1.用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞,正确的结论是( )A.叶绿体在细胞内是固定不动的B.叶绿体在细胞内是均匀分布的C.叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因D.叶肉细胞含有叶绿体,不含线粒体
【解析】选C。因为细胞质是不断流动的,所以叶绿体在细胞内是移动的,A项错误;在叶片细胞内,叶绿体的分布是不均匀的,光线强的一侧较多,B项错误;由于叶绿体中含有叶绿素,对绿光吸收最少而使叶片呈现绿色,C项正确;线粒体是动物细胞和植物细胞有氧呼吸的主要场所,叶肉细胞也含有线粒体,只不过线粒体是无色透明的,无法直接观察出来,需要进行染色才能观察到,D项错误。
2.下列关于用光学显微镜观察人的口腔上皮细胞线粒体实验的说法,不正确的是( )A.牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性B.制装片时在载玻片中央滴一滴健那绿染液,目的是对线粒体进行染色C.在高倍显微镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色D.在高倍光学显微镜下可以观察到线粒体有2层膜
【解析】选D。牙签消毒是为了防止杂菌的污染,实验前漱口是为了除去杂质,都是为了保证该实验的准确性,A正确;健那绿染液是对线粒体进行染色,呈现蓝绿色,而细胞质接近无色,B、C正确;线粒体有2层膜在电子显微镜下才能观察到,在光学显微镜下观察不到,D错误。
考向二 结合实验的拓展与应用,考查实验探究能力3.将有关生物材料直接制成临时装片,在普通光学显微镜下可以观察到的现象是( )A.菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体B.花生子叶细胞中存在多个橘黄色的脂肪颗粒C.人口腔上皮细胞中线粒体数目较多D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见
【解析】选A。菠菜叶片的下表皮保卫细胞中含有多个绿色扁平的叶绿体,不需染色就可直接制成临时装片观察,A正确;花生的子叶细胞需经苏丹Ⅲ染液染色后制成临时装片,才能观察到多个橘黄色的脂肪颗粒,B错误;人口腔上皮细胞中的线粒体是无色的,需用健那绿染液染色后才能观察到被染成蓝绿色的线粒体,C错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中清晰可见的是紫色的大液泡,难以观察到细胞核,D错误。
【加固训练·拔高】1.如图是显微镜视野中某细胞的一部分,下列有关该细胞的叙述正确的是( )A.图示为光学显微镜下的高等植物细胞结构B.图中有两个中心体C.DNA仅存在于结构6中D.结构1和3在行使其功能时有水生成
【解析】选D。图中存在中心体(结构2)、核糖体(结构3)等多种光学显微镜下看不到的结构,因而图示应为电子显微镜下的细胞结构,且高等植物细胞中无中心体,A错误;图中有一个中心体,包括两个中心粒,B错误;DNA主要存在于细胞核(结构6)中,线粒体(结构1)中也含少量DNA,C错误;结构1和3分别在有氧呼吸和合成蛋白质的过程中有水生成,D正确。
2.细胞器会随细胞代谢水平和所处环境的改变而变化。下列有关叙述错误的是( )A.长期进行体育锻炼,骨骼肌中线粒体的数量会增多B.叶片黄化过程中,叶绿体对红光的吸收增多C.某些植物细胞在成熟过程中,液泡体积会逐渐变大D.连续分裂的动物细胞中,中心体数量会发生周期性变化
【解析】选B。细胞器会随细胞代谢水平和所处环境的改变而变化,长期进行体育锻炼,骨骼肌中线粒体的数量会增多,A正确;叶片黄化过程中,类胡萝卜素的相对含量会增多,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿体对蓝紫光的吸收比例增多,B错误;植物细胞在成熟过程中,由多个小液泡汇集成大液泡,液泡体积会逐渐变大,C正确;连续分裂的动物细胞中,中心体数量会发生周期性变化,间期加倍,分裂期结束减半,D正确。
3.如图是真核细胞中的两种细胞器的结构模式图,下列有关叙述正确的是( )A.两种细胞器的①和②中含有的蛋白质种类相同B.细胞器乙中,有关色素分布于③和④C.在甲、乙中,②的功能相同D.甲、乙都能合成蛋白质
【解析】选D。分析题图可知:甲为线粒体,乙为叶绿体,①和②分别是线粒体和叶绿体的外膜和内膜,所含蛋白质的种类和含量不同,A错误;叶绿体中,与光合作用相关的色素分布于③上,④内含有与光合作用暗反应相关的酶,B错误;线粒体和叶绿体的内膜都具有控制物质进出的功能,线粒体内膜还是有氧呼吸第三阶段的场所,二者的功能不完全相同,C错误;线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,具有相对独立的遗传信息表达体系,都能合成一定种类的蛋白质,D正确。
【命题新情境】如何让孩子长高?生长激素是关键。生长激素是垂体前叶细胞合成和分泌的蛋白质,能够调节控制机体内分泌,使进入机体内的营养物质按人类生长的需求朝着有益的方向进行再分配,在人体生长发育中刺激骨骼生长。孩子在睡眠、饮食、运动中都会有利于生长激素的分泌。如图是生长激素合成和运输过程中所需部分细胞结构,请回答下列问题:
【命题新角度】1.用3H标记的亮氨酸研究生长激素的合成与分泌时,发现被标记的亮氨酸首先出现在附着有③____________的内质网中,然后出现在②中,再出现在①处,最后出现在细胞外的分泌物中,此过程需要的能量主要由______________(填序号)提供。 2.图中①和______________等共同构成生物膜系统,许多重要的化学反应在生物膜上进行,图中④通过__________________扩大了膜面积,为化学反应所需要的______________提供了附着位点。
3.经检测某儿童患生长激素缺乏症,在治疗时,只有通过皮下注射生长激素制剂这一途径来促进长高,原因是_______________________________。 4.针对孩子的生长发育问题,请提出合理化建议:______________(2条,合理即可)。
【解析】1.用3H标记的亮氨酸注射到垂体前叶细胞中进行示踪实验,研究分泌蛋白合成与运输的途径,可发现放射性物质首先出现在附着有③核糖体的内质网中,然后出现在②高尔基体中,再出现在①细胞膜处,最后出现在细胞外的分泌物中,此过程主要需要④线粒体提供能量。2.图中①和细胞器膜、核膜等共同构成生物膜系统,许多重要的化学反应在生物膜上进行,图中④线粒体内膜向内凹陷,扩大了膜面积,为这些反应所需要的酶提供了附着位点。3.只有通过皮下注射生长激素制剂原因是生长激素的本质是蛋白质,不能口服,可注射。4.针对孩子的生长发育问题,根据题目从饮食、运动等方面来回答,如吃含有蛋白质的食物,保持营养均衡;良好的饮食习惯会促进生长激素的分泌;适当运动有助于孩子长高,运动可以促进生长激素的分泌。
答案:1.核糖体 ④2.细胞器膜、核膜 内膜向内折叠形成嵴 酶3.生长激素的本质是蛋白质,只能注射,不能口服4.吃富含蛋白质的食物,保持营养均衡;养成良好的饮食习惯;适当运动;按时睡眠
【拓展视野】揭示细胞器有序互作的结构机制 真核细胞膜系统形成具有特定形态、特化功能的多种膜性细胞器。膜性细胞器之间的精细分工与相互协作使得它们在结构和功能上形成有序的细胞器互作网络,这既能维持细胞器的稳态,又可以实现有效的物质信息交流。细胞器形态的破坏以及细胞器互作网络的紊乱与多种疾病发生发展密切相关。因此,细胞的正常生命活动需要膜性细胞器的稳定形态和有序的细胞器互作网络。
鉴于结构对功能的决定性作用,中国科学院长春应用化学研究所王宏达研究员课题组创新提出从膜系统整体结构的角度来研究细胞器的有序互作机制。在前期工作中,该团队利用多种单分子技术对细胞膜整体结构和膜蛋白分布特征进行了系统性研究,发现细胞膜结构具有膜蛋白非对称性分布的特征,并原创提出了血红细胞“半镶嵌”结构模型。 近期,经过仔细分析细胞膜、转运囊泡膜、高尔基体膜结构后,发现它们具有相反或相同的膜蛋白非对称性;因此该团队推测膜的结构特征可能决定了细胞器的有序互作方式。
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