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高考生物二轮复习专题1细胞的分子组成、结构与物质运输课件
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这是一份高考生物二轮复习专题1细胞的分子组成、结构与物质运输课件，共60页。PPT课件主要包含了落实主干知识，下丘脑，抗利尿激素，核糖体，半保留复制，纤维素和果胶，磷脂双分子层，信息交流，协助扩散，细胞质基质等内容，欢迎下载使用。
【知识成串】 1.水——结合水与自由水的比值大小与代谢强弱、抗逆性的关系,细胞内产生水、消耗水的反应及场所;2.糖和脂肪——糖类、脂肪中氢氧比例与代谢的关系;3.RNA——蛋白质合成的直接模板、核糖体的成分等;核糖体、线粒体、叶绿体、细胞核、RNA病毒等;4.细胞膜——膜蛋白的种类和功能;5.细胞膜的流动性——细胞融合、物质运输、细胞运动等;6.糖蛋白——癌细胞的特征、细胞识别、信息交流;7.细胞膜的选择透过性——活细胞的特征;8.细胞壁——有丝分裂过程中出现的“细胞板”;质壁分离和复原实验;9.叶绿体、线粒体——细胞呼吸、光合作用、物质循环、能量流动等;10.染色体——有丝分裂、减数分裂过程中染色体行为、数目变化;11.细胞器——细胞分化主要体现为细胞器种类、数目的不同。
1.(必修1 P12拓展应用2)支原体与动物细胞结构的区别是支原体没有成形的细胞核,只有游离的DNA和核糖体一种细胞器。支原体与细菌的细胞结构的区别是支原体没有细胞壁。2.(必修1 P32与社会的联系)蛋白质变性是其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。例如,鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
3.(必修1 P40问题探讨)鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。活细胞的细胞膜具有选择透过性,因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能,台盼蓝染液能通过细胞膜进入细胞,死细胞能被染成蓝色。4.(必修1 P46拓展应用2)由磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体,将药物运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。5.(必修1 P47科学方法)差速离心法主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底,小的颗粒仍然悬浮在上清液中。
6.(必修1 P52正文)分泌蛋白的合成,先在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成,然后肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程。7.(必修1 P58拓展应用1)染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动的意义是染色体呈高度螺旋状态,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质呈细丝状,有利于DNA完成复制、转录等生命活动。8.(必修1 P66、67正文)转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
1.判断有关水、无机盐、糖类、脂质的叙述是否正确。(1)入冬后气温下降,植物体内自由水含量相对增多。( )(2)无机盐与神经元接受刺激产生兴奋有关,与传导兴奋无关。( )(3)几丁质是一种由C、H、O三种元素组成的多糖。( )(4)脂肪由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应形成;植物脂肪含有较多的不饱和脂肪酸,室温下呈液态。( )(5)磷脂分子头部亲水、尾部疏水,在空气—水界面上自发地形成双分子层。( )(6)糖类供应充足时可以大量转化为脂肪,糖类代谢发生障碍时,大量脂肪转化为糖类。( )(7)糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。( )
2.判断有关蛋白质、核酸的叙述是否正确。(1)细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质。( )(2)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏,功能丧失,但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。( )(3)同一个体不同体细胞中核DNA、mRNA和蛋白质都不相同。( )(4)DNA中的碱基都通过氢键相连,而RNA中的碱基都不能通过氢键相连。( )(5)DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键。( )
3.判断有关细胞膜、细胞核及原核细胞功能的叙述是否正确。(1)蓝细菌和大肠杆菌都没有细胞核和染色体,但有一个大型环状DNA分子位于拟核。( )(2)乳酸菌是原核生物,没有线粒体,只能进行无氧呼吸。( )(3)糖类与蛋白质、脂质结合形成的糖蛋白、糖脂统称为糖被。( )(4)细胞间的信息交流均依赖于细胞膜上的受体。( )(5)蛋白质合成活跃的细胞,核仁代谢活动旺盛。( )(6)细胞质中的RNA均在细胞核内合成,经核孔输出。( )(7)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。( )(8)核仁是细胞核中与核糖体的形成有关的结构。( )
4.判断有关细胞器的结构和功能的叙述是否正确。(1)各种细胞器中都含有磷脂和蛋白质。( )(2)消化酶、抗体、血浆蛋白和性激素等分泌蛋白经过囊泡运输到细胞外。( )(3)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。( )(4)囊泡在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”,其中起重要交通枢纽作用的是内质网。( )(5)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新,这一过程依赖于生物膜的选择透过性。( )(6)细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。( )
5.判断有关物质出入细胞方式的叙述是否正确。(1)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减弱。( )(2)在蔗糖溶液中加入适量红墨水,可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离。( )(3)葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞时载体蛋白的构象会发生改变。( )(4)氧气浓度影响主动运输,但不影响自由扩散和协助扩散。( )(5)胞吞、胞吐不需要转运蛋白协助,其运输过程与细胞膜上的蛋白质无关。( )(6)胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。( )
1.相同质量的脂肪含能量比糖类多,但脂肪不是生物体主要能源物质的原因是 。 提示 脂肪不溶于水;脂肪氧化分解的速度慢,且消耗大量氧气;糖类在有氧和无氧时都能进行氧化分解2.溶酶体中含有多种水解酶,但溶酶体膜却不会被水解。可能的原因是 。提示 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团的作用而能使酶远离自身;可能是膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用
3.若真核细胞内的核仁被破坏,蛋白质合成将不能正常进行,请分析原因 。 提示 真核细胞中核仁与核糖体的形成有关,核仁被破坏,不能形成核糖体,导致蛋白质的合成不能正常进行4.虽然细胞膜内部是疏水的,水分子仍能跨膜运输,可能的原因是 。 提示 一是水分子极小,可以通过磷脂分子运动而产生的间隙;二是细胞膜上存在水通道蛋白,水分子可以通过水通道蛋白进出细胞5.主动运输需要消耗ATP。在主动运输过程中,ATP的作用是 。提示 为主动运输提供能量和促进载体蛋白磷酸化,引起载体蛋白构象发生改变
6.关于真核细胞叶绿体的起源,科学家依据证据提出了一种假说:约十几亿年前,有一种原始真核生物吞噬了原始的蓝细菌,有些未被消化的蓝细菌,能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质,逐渐进化为叶绿体,演变过程如下图所示。
(1)按照这一假说,叶绿体的外膜和内膜的来源分别是 。 提示 叶绿体的外膜来自原始真核细胞的细胞膜,内膜来自蓝细菌的细胞膜(2)依据所学知识,找出支持这一假说的几条证据 。提示 与蓝细菌相似,线粒体和叶绿体都含有DNA和RNA,在遗传上具有半自主性;蓝细菌和叶绿体内的DNA都是环状,没有与蛋白质结合;蓝细菌和叶绿体都含有核糖体,能独立合成蛋白质;在生物界中,吞噬现象普遍存在,如白细胞吞噬病菌
考点1 细胞的分子组成
串联整合——明要点1.整合水及其在稳态中的作用(1)水的存在形式、运输方式及调节
特别提醒 ①衰老细胞自由水含量少,细胞萎缩,体积减小,细胞代谢速率减慢;萌发的种子或癌变的细胞中,自由水与结合水的比值上升,代谢增强。②生物实验中常用到的水有清水、蒸馏水、无菌水和生理盐水四类。清水常用于植物实验,生理盐水常用于动物实验,无菌水常用于微生物实验。
2.归纳概括无机盐及其在稳态维持中的作用特别提醒 Na+与动作电位的产生有关,人体缺Na+会导致神经、肌肉兴奋性降低,也会导致肌无力。
3.归纳概括蛋白质的结构与功能
特别提醒 ①在核糖体上合成的是多肽,并未形成特定的空间结构。②高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。但低温未使蛋白质的空间结构遭到破坏。
4.归纳概括核酸的结构与功能
特别提醒 DNA一般是双链结构,也有环状的,如质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA。RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
5.明确蛋白质和核酸的结构、功能及相互关系(1)厘清核酸与蛋白质的层次及相互关系
(2)常考的“核酸—蛋白质复合体”
特别提醒 ①rRNA参与核糖体的构成,且具有催化肽键形成的作用。②端粒的作用是保持染色体完整性和控制细胞分裂周期,端粒酶的功能是通过其逆转录酶活性修复和延长端粒DNA,从而使染色体端粒DNA的长度保持稳定。
6.归纳概括糖类和脂质的种类和功能
糖类代谢发生障碍,引起供能不足
特别提醒 ①并非所有的糖类都是能源物质,如核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分,纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。②糖类并非只由C、H、O三种元素组成,如几丁质中含有N。③脂肪是良好的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的构成。
分层演练——拿高分角度1 围绕水、无机盐的存在形式、作用及与细胞代谢的关系,考查生命观念练真题·明考向1.(2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
解析 食品中含水量降低会抑制其中微生物的生长和繁殖,可延长食品的保存时间,A项正确。腌制过程中加入食盐和糖等成分,可制造高渗环境,不利于微生物吸收水分,从而抑制微生物的生长和繁殖,B项正确。低温可抑制一些微生物的生命活动,但温度过低可能会影响部分食品的品质,如蔬菜、水果一般在零上低温条件下保存,C项错误。高温处理可杀死食品中的大部分微生物,且高温会使酶失活,D项正确。
角度拓展 (1)由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生。[2021·山东卷]( )(2)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。[2021·全国卷乙]( )(3)结合水是细胞结构的重要组成成分,主要存在于液泡中。[2020·江苏卷]( )(4)Ca2+与肌肉的兴奋性无关; 作为原料参与脂肪的合成。[2020·浙江卷]( )
(5)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出一点即可)。[2020·全国卷Ⅰ] 提示 施肥时,肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收;施肥时,肥料中的矿质元素导致土壤溶液渗透压升高,根细胞易失水进而影响作物生长,浇水可缓解此状况 (6)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有: (答出两点即可)。[2017·全国卷Ⅲ]提示 水是根细胞的重要组成部分;水参与根细胞的生化反应;水是根细胞内良好的溶剂
练模拟·提能力2.(2023·山东潍坊模拟)水分子是极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起,氢键易于断裂和形成,水分子的上述结构特点决定了它具有多种功能。下列相关叙述不正确的是( )A.带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合,因此,自由水是细胞内良好的溶剂B.氢键的存在使水具有较高的比热容,对于维持生命系统的稳定性十分重要C.水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合,成为生物体的组成成分D.自由水与结合水的比值是固定不变的
解析 带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合,因此,自由水是细胞内良好的溶剂,A项正确;水分子间可以靠氢键相互作用在一起,氢键的存在使水具有较高的比热容,对于维持生命系统的稳定性十分重要,B项正确;水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合,形成结合水,成为生物体的组成成分,C项正确;自由水与结合水的比值不是固定不变的,可以随温度等条件的变化而变化,D项错误。
解析 农作物从肥料中获得的元素大多以离子的形式存在于细胞中,A项错误;有机肥料中的有机物需经分解者分解后才能被农作物吸收,B项错误;DNA、ADP、磷脂的组成元素中都有P,因此P被农作物吸收后,可以参与构成DNA、ADP、磷脂,C项正确;N被农作物吸收参与构成蛋白质后,主要存在于结构“—CO—NH—”中,D项错误。
角度2 围绕蛋白质和核酸的结构与功能,考查生命观念练真题·明考向4.(2023·湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( )A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏
解析 蛋白质变性过程中,空间结构改变,但是肽键不会断裂,A项错误。球状蛋白的氨基酸侧链极性基团分布在外侧,而水分子也具有极性,因此多数具有较强的水溶性,但是很难在乙醇中溶解,B项正确。高温会破坏蛋白质的结构,使其失去原有的结构和生物活性,而蛋白质一旦变性,通常很难恢复其原有的结构和性质,C项正确。蛋白质的生物活性往往依赖于其特定的空间结构,当蛋白质发生变性时,其原有的空间结构被破坏,从而丧失生物活性,D项正确。
角度拓展 (1)叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质;线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质。[2021·辽宁卷]( )(2)高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体。[2020·全国卷Ⅰ]( )
(3)回答下列与蛋白质相关的问题。①通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。 提示 空间 蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解 ②如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变,其原因可能是 。[2018·全国卷Ⅲ节选] 提示 遗传密码具有简并性
练模拟·提能力5.(2023·广东联考)真核生物中,DNA和RNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在。下列说法正确的是( )A.蛙的红细胞中不含核酸—蛋白质复合物B.某些细胞器中可含有DNA—蛋白质复合物C.DNA—蛋白质复合物能通过核孔D.tRNA充当搬运工时,以RNA—蛋白质复合物的形式存在
解析 蛙的红细胞中有细胞核和细胞器,DNA和RNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在,如DNA和蛋白质结合形成染色体,A项错误;线粒体和叶绿体中含DNA,在DNA进行复制和转录时,可分别与DNA聚合酶、RNA聚合酶等结合形成DNA—蛋白质复合物,B项正确;细胞核内的DNA不能穿过核孔进入细胞质,因此DNA—蛋白质复合物不能通过核孔,C项错误;tRNA充当搬运工时,tRNA与氨基酸结合,D项错误。
6.(2023·山东日照期末)牛胰核糖核酸酶(RNaseⅠ)由124个氨基酸组成,含4个二硫键,是一种核酸内切酶。使用巯基乙醇和尿素处理RNaseⅠ,可将其去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。洗脱巯基乙醇和尿素,RNaseⅠ活性可以恢复。下列叙述错误的是( )A.RNaseⅠ可以将RNA催化水解为核糖、磷酸和含氮碱基B.巯基乙醇和尿素可能破坏了RNaseⅠ中的二硫键,使其变性C.无活性状态下的RNaseⅠ能够与双缩脲试剂产生紫色反应D.该实验说明环境通过影响蛋白质的空间结构来影响其功能
解析 核酸内切酶识别特定的核苷酸序列,可将RNA切割为小片段,不能彻底水解RNA,A项错误;蛋白质的空间结构靠二硫键维持,巯基乙醇和尿素使RNaseⅠ的空间结构改变,可能破坏了二硫键,B项正确;无活性状态下的RNaseⅠ的空间结构改变,但是肽键完好,可以与双缩脲试剂产生紫色反应,C项正确;由题意可知,化学物质可通过影响蛋白质的空间结构而影响蛋白质的功能,D项正确。
角度3 结合糖类、脂质等有机物,考查生命观念练真题·明考向7.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析 肾脏合成和释放的羟化酶在维生素D3的活化过程中起重要作用,如果肾功能下降,羟化酶的合成和释放会受到影响,导致维生素D3无法充分活化,从而影响钙的吸收和骨骼健康,进而导致机体骨质疏松的发生,A项正确。户外活动可以使部分皮肤暴露于阳光中,刺激皮肤中的7-脱氢胆固醇转化成维生素D3,进而促进机体对钙的吸收和骨骼发育,可见适度的户外活动可以为机体提供更多的维生素D3,有助于维持骨骼健康,B项正确。小肠吸收钙减少不会导致细胞外液渗透压明显下降,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,而与钙的吸收关系较小,C项错误。在肾功能障碍的情况下,即使补充维生素D3,由于肾脏功能受损,维生素D3的活化和钙的代谢可能依旧会受到影响,导致血钙浓度下降,而补充维生素D3并不能有效缓解这种情况,D项正确。
8.(2023·湖南卷改编)南极雌帝企鹅产蛋后,由雄帝企鹅负责孵蛋,孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是( )A.帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素B.帝企鹅的多糖、蛋白质合成过程中都有水的产生C.帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化D.雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能
解析 蛋白质中N元素的质量分数低于C元素,A项错误。核酸、多糖和蛋白质都是大分子物质,都是由单体经过脱水聚合或缩合形成的,脱水聚合或缩合过程中都有水的产生,B项正确。帝企鹅蛋孵化过程中一些基因要进行选择性表达,所以细胞中会有mRNA和蛋白质种类的变化,C项正确。由于雄帝企鹅在孵蛋过程中不进食,所以孵蛋期间主要靠消耗体内的脂肪供能,D项正确。
9.(2021·湖北卷)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
解析 麦芽糖属于植物细胞特有的二糖,麦芽中存在麦芽糖,A项错误;麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的,B项错误;细菌的生长需要适宜温度,据图可知,麦芽糖制作过程中需要在55~60 ℃条件下保温6 h左右,目的是抑制细菌的生长,避免杂菌污染,C项正确;一般而言,植物体内酶的最适温度高于动物,结合题图中“55~60 ℃保温6 h左右”,可推知麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高,D项错误。
角度拓展 根据题干判断下列说法是否正确。(1)发芽是为了减少小麦中淀粉的含量。( )(2)切碎发芽小麦的目的是释放麦芽糖。( )(3)保温的过程有利于淀粉酶水解淀粉。( )
练模拟·提能力10.(2023·湖南永州二模)2022年12月2日晚,神舟十四号、神舟十五号航天员乘组进行在轨交接仪式,中国空间站正式开启长期有人驻留模式。到2024年国际空间站退役并坠毁时,中国有可能成为全球唯一拥有空间站的国家。太空失重环境会使航天员骨无机盐的代谢紊乱,从而导致骨质疏松。航天员工作任务重,消耗能量大,航天饮食必须有足够的蛋白质、糖类、脂质、无机盐等营养物质,以确保生命活动的正常进行。
下列相关叙述错误的是( )A.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输B.若宇航员没有及时进食,糖代谢发生障碍,供能不足时,脂肪能大量转化为糖类C.食物中应富含钙等无机盐,同时适当补充鱼肝油,可在一定程度上预防骨质疏松D.蛋白质类食物虽然已经煮熟,但还能与双缩脲试剂产生紫色反应
解析 固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等,胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输,A项正确;若宇航员没有及时进食,糖代谢发生障碍,供能不足时,脂肪会转化为糖类,但并不是大量转化为糖类,B项错误;食物中应富含钙等无机盐,同时适当补充鱼肝油,因为鱼肝油中含有的维生素D能促进肠道对钙、磷的吸收,因而可在一定程度上预防骨质疏松,C项正确;蛋白质类食物在加热煮熟过程中,空间结构发生改变,但肽键并未断裂,仍能与双缩脲试剂产生紫色反应,D项正确。
串联整合——明要点1.系统归纳病毒
2.比较原核细胞与真核细胞
特别提醒 ①不属于真核生物的不一定就是原核生物,如病毒。②原核细胞不一定都有细胞壁,如支原体。③伞藻与衣藻、黑藻、颤蓝细菌在生物分类上的不同是伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物,黑藻是高等植物,颤蓝细菌属于蓝细菌类的原核生物。
3.归纳概括细胞膜的结构与功能的适应性
4.8种主要细胞器的分类 差速离心法分离
5.细胞结构与功能相适应举例
特别提醒 ①一切生物,其蛋白质的合成场所一定是核糖体。②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。③经高尔基体加工分泌的物质不一定为分泌蛋白,但分泌蛋白一定要经过高尔基体加工。④原核细胞具有生物膜,但不具有生物膜系统,哺乳动物成熟的红细胞也没有生物膜系统。
6.分泌蛋白的合成、加工、运输与生物膜系统(1)分泌蛋白的合成、加工和运输过程
(2)细胞的生物膜系统
(3)囊泡运输相关知识归纳
拓展延伸 受体介导的囊泡运输:囊泡运输是一种高度有组织的定向运输,各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞,主要是因为靶细胞器或靶细胞具有特殊的膜标志蛋白,囊泡通过与特殊的膜标志蛋白的相互识别,进行囊泡运输。
分层演练——拿高分角度1 围绕病毒、原核细胞与真核细胞的结构差异,考查生命观念练真题·明考向1.(2022·海南卷)脊髓灰质炎病毒已被科学家人工合成。该人工合成病毒能够引发小鼠脊髓灰质炎,但其毒性比天然病毒小得多。下列有关叙述正确的是( )A.该人工合成病毒的结构和功能与天然病毒的完全相同B.该人工合成病毒和原核细胞都有细胞膜,无细胞核C.该人工合成病毒和真核细胞都能进行细胞呼吸D.该人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质
解析 由题意可知,人工合成的脊髓灰质炎病毒的毒性比天然病毒小得多,据此可推测二者在结构和功能上存在差异,A项错误;病毒不具有细胞结构,不能进行细胞呼吸,只能在宿主细胞中增殖,B、C两项错误;该人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质,D项正确。
2.(2021·湖南卷)关于下列微生物的叙述,正确的是( )A.蓝细菌细胞内含有叶绿体,能进行光合作用B.酵母菌有细胞壁和核糖体,属于单细胞原核生物C.破伤风杆菌细胞内不含线粒体,只能进行无氧呼吸D.支原体属于原核生物,细胞内含有染色质和核糖体
解析 蓝细菌是原核生物,不含叶绿体,其能进行光合作用与细胞中含有叶绿素和藻蓝素有关,A项错误;酵母菌是典型的单细胞真核生物,B项错误;破伤风杆菌是异养厌氧的原核生物,不含线粒体,只能进行无氧呼吸,C项正确;支原体属于原核生物,原核细胞的拟核区不含染色质,D项错误。
角度拓展 (1)酵母菌和白细胞都有细胞骨架。[2021·河北卷]( )(2)蓝细菌没有内质网和成形的细胞核,但有核糖体和核仁。[2021·浙江卷]( )(3)蓝细菌和菠菜细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。[2021·福建卷]( )(4)病毒能够在餐具上增殖,用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖。[2020·全国卷Ⅰ]( )
练模拟·提能力3.(2023·云南昭通模拟)肺炎是由病原微生物、过敏原等因素引起的炎症,常见类型有细菌性肺炎、支原体肺炎、病毒性肺炎等。下列叙述错误的是( )A.细菌、支原体和病毒的蛋白质都是在核糖体上合成的B.细菌、支原体和病毒的遗传物质彻底水解得到的含氮碱基都是四种C.细菌、支原体和病毒都不具有细胞核和细胞器D.抑制细菌细胞壁合成的药物对治疗支原体肺炎和病毒性肺炎均无效
解析 细菌、支原体属于原核生物,其蛋白质是在自身细胞的核糖体上合成的,病毒没有细胞结构,不含核糖体,但是其蛋白质是在宿主细胞的核糖体上合成,A项正确;细菌、支原体的遗传物质是DNA,彻底水解得到的含氮碱基是A、T、C、G四种,病毒的遗传物质是DNA或RNA,彻底水解得到的含氮碱基是A、T、C、G或A、U、C、G四种,B项正确;细菌、支原体是原核生物,不含细胞核,但是含核糖体这种细胞器,病毒没有细胞结构,因此不具有细胞核和任何细胞器,C项错误;支原体和病毒都不含有细胞壁,因此抑制细菌细胞壁合成的药物对治疗支原体肺炎和病毒性肺炎均无效,D项正确。
4.幽门螺杆菌是寄生在胃部的厌氧型微生物,属于生物致癌因子,感染后可引起慢性胃炎、消化性溃疡等疾病,与胃癌有密切关系。下列关于幽门螺杆菌的叙述,正确的是( )A.和肺炎链球菌一样,都利用宿主细胞的核糖体合成蛋白质B.和破伤风杆菌一样,都可以在细胞质基质中进行有氧呼吸C.和大肠杆菌一样,DNA均可与蛋白质结合D.和硝化细菌一样,都能把无机物转化成有机物
解析 幽门螺杆菌和肺炎链球菌一样,都利用自身细胞的核糖体合成蛋白质,A项错误;幽门螺杆菌和破伤风杆菌都是厌氧菌,进行无氧呼吸,B项错误;和大肠杆菌一样,在DNA复制过程中,DNA均可与蛋白质(如解旋酶)结合,C项正确;幽门螺杆菌是异养生物,不能把无机物转化成有机物,D项错误。
角度2 围绕真核细胞的结构和功能,考查生命观念练真题·明考向5.(2023·湖南卷)关于细胞结构与功能,下列叙述错误的是( )A.细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动B.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关C.线粒体内膜含有丰富的酶,是有氧呼吸生成CO2的场所D.内质网是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
解析 细胞骨架与细胞的运动、分裂和分化有关,所以细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动,A项正确。核仁中含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关,B项正确。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,CO2是有氧呼吸第二阶段的产物,第二阶段的场所是线粒体基质,C项错误。内质网是具膜细胞器,与蛋白质的合成、加工和运输有关,D项正确。
角度拓展 (1)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同。[2020·江苏卷]( )(2)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题。①离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有 。 ②将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是 。[2020·全国卷Ⅱ节选]类囊体薄膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂对类囊体薄膜的功能影响不大
细胞质基质组分和线粒体
练模拟·提能力6.(2023·广东汕头模拟)结构与功能相适应是生命科学的基本观点之一。如有氧呼吸最后一个阶段需要在生物膜上进行,溶酶体内含有多种酸性水解酶,可以分解侵入的病原体和自身衰老或受损的细胞器等。下列有关叙述错误的是( )A.溶酶体膜上具有主动运输H+的载体蛋白B.叶绿体内膜上分布着与光合作用有关的酶C.需氧细菌的细胞膜上可能含有与有氧呼吸有关的酶D.细胞骨架能维持细胞形态和细胞内部结构的有序性
解析 溶酶体内含有多种酸性水解酶,H+的浓度较高,H+通过主动运输的方式进入溶酶体内,主动运输不仅需要消耗能量,还需要溶酶体膜上具有特异性转运H+的载体蛋白,A项正确;叶绿体类囊体薄膜上分布着与光合作用有关的酶,B项错误;需氧细菌没有线粒体,但能进行有氧呼吸,其细胞膜上可能含有与有氧呼吸有关的酶,C项正确;细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构,能维持细胞形态和细胞内部结构的有序性,D项正确。
7.(多选)(2023·山东聊城期末)过氧化物酶体是广泛分布于动植物细胞中的一种具膜细胞器,与初级溶酶体的大小和密度相似,但在功能和酶的来源上有很大的差异。过氧化物酶体主要含有两种酶,一是氧化酶,可在植物光呼吸过程中,将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和H2O2;二是过氧化氢酶,能将H2O2分解为水和氧气。下列有关叙述正确的是( )A.过氧化物酶体中的酶在细胞器外没有催化活性B.内质网和高尔基体参与氧化酶和过氧化氢酶的加工、分选和分泌C.氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,从而使细胞免受H2O2的毒害D.用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时可能会被沉降在同一速率组中
解析 过氧化物酶体中的酶只要在条件适宜的情况下就可表现出催化活性,A项错误;分析题干可知,氧化酶和过氧化氢酶属于胞内蛋白,不需要分泌到细胞外,B项错误;氧化酶可使细胞中产生H2O2,而过氧化氢酶能催化H2O2的分解,因而氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,可使细胞免受H2O2的毒害,C项正确;由题意可知,过氧化物酶体与初级溶酶体的大小和密度相似,因此,用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时可能会被沉降在同一速率组中,D项正确。
题后点拨:细胞结构与功能相适应的七个实例
角度3 围绕生物膜系统的组成与功能,考查科学思维练真题·明考向8.(2023·浙江卷)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行,细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是( )A.囊泡的运输依赖于细胞骨架B.囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器C.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性D.囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体
解析 细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的网架结构,在维持细胞形态、胞内运输、变形运动等方面发挥着重要的作用,囊泡运输依赖于细胞骨架,A项正确。核糖体是无膜细胞器,不能产生囊泡,B项错误。囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的结构特性,即具有一定的流动性,C项错误。内质网、高尔基体等具膜细胞器可通过囊泡形成间接联系,但囊泡不能将细胞内所有结构形成统一的整体,D项错误。
9.(2020·山东卷)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后,S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别,经高尔基体膜包裹形成囊泡,在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中,带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶;不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是( )A.M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性B.附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成C.S酶功能丧失的细胞中,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D.M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
解析 进入高尔基体的蛋白质并非都被S酶作用而带上M6P标志,说明S酶与相应蛋白质之间发生了特异性识别,体现了S酶的专一性,A项正确;在内质网进行加工的蛋白质由附着在内质网上的核糖体参与合成,B项正确;溶酶体含有大量的水解酶,可以分解衰老和损伤的细胞器,也能吞噬侵入细胞的细菌和病毒,由题意可知,S酶功能丧失的细胞不能产生溶酶体酶,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累,C项正确;由题意可知,M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质不会转化为溶酶体酶,则经囊泡运往细胞膜,D项错误。
角度拓展 (1)高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体。[2020·浙江卷]( )(2)O、P、N等元素大量参与组成线粒体内膜。[2022·江苏卷]( )(3)细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流。[2022·河北卷]( )(4)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 。若在培养液中添加呼吸抑制剂,正常酵母菌也能出现蛋白质堆积在内质网和高尔基体中的现象,原因是 。
分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌需要细胞呼吸提供能量
练模拟·提能力10.(2023·山东德州期末)研究表明,内质网膜与线粒体膜、高尔基体膜等之间存在紧密连接的结构,称为膜接触位点(MCS),如下图所示。MCS能够接收信息并为脂质、Ca2+等物质提供运输的位点,以此调控细胞的代谢。下列说法正确的是( )A.MCS中既有受体蛋白,又存在转运蛋白B.MCS加强了细胞之间的信息交流C.内质网与核糖体和中心体之间也存在MCSD.内质网和高尔基体进行信息交流必须经过MCS
解析 MCS的作用机理是接收信息并为脂质、Ca2+等物质提供运输的位点,因此MCS中既有受体蛋白,又存在转运蛋白,A项正确;内质网膜与线粒体膜、高尔基体膜等之间存在紧密连接的结构,称为膜接触位点(MCS),则MCS加强了具膜细胞器之间的信息交流,B项错误;MCS称为膜接触位点,而核糖体和中心体没有膜结构,内质网与二者之间不存在MCS,C项错误;内质网和高尔基体之间还可以通过囊泡进行信息交流,D项错误。
11.(2023·山东菏泽期末)囊泡运输调控机制是指某些分子与物质不能直接穿过细胞膜,而是依赖围绕在细胞膜周围的囊泡进行传递运输。囊泡通过与目标细胞膜融合,在神经细胞指令下可精确控制激素、生物酶、神经递质等分子传递的恰当时间与位置。下列有关叙述正确的是( )A.囊泡运输的事实表明经囊泡运输的物质是生物大分子B.分泌蛋白先在内质网内形成成熟的空间结构,再借助囊泡运输至高尔基体C.细胞内的膜性细胞器之间的物质运输(如蛋白质)与囊泡运输机制无关D.细胞膜上的载体蛋白是通过囊泡转运来的
解析 经囊泡运输的不一定是生物大分子,如神经递质是小分子,A项错误;分泌蛋白先在内质网内经过初步加工,然后再借助囊泡运输至高尔基体进行进一步加工,形成成熟的空间结构,B项错误;细胞内的膜性细胞器之间的物质运输往往通过囊泡运输机制进行,如在内质网加工形成的蛋白质可通过囊泡运往高尔基体进行进一步加工,C项错误;载体蛋白在核糖体上合成后,经过内质网的加工,然后通过囊泡运输到高尔基体,在高尔基体上加工完成,再通过囊泡运输到细胞膜上,D项正确。
专项命题——重培优【从新教材角度命题】细胞骨架的结构与功能命题要点 在真核细胞中,细胞骨架是由微管、微丝和中间纤维3种蛋白质结构组分所构成的纤维状网架结构。细胞骨架为细胞提供动态的结构支撑,决定了细胞的形状;为细胞内各种结构的合理排布提供了定位框架;细胞骨架还为细胞器和大分子物质的定向移动提供了运输轨道。
练模拟·提能力1.(2023·山东潍坊模拟)细胞骨架是细胞质中起支持作用的结构,细胞上的纤毛和鞭毛也主要由细胞骨架构成。构成细胞骨架的微管的基本成分是微管蛋白,微丝的基本成分是肌动蛋白,组成中间纤维的是一类纤维蛋白家族。通常微管主要分布在核周围,呈放射状向细胞质四周扩散,微丝主要分布在细胞膜的内侧,而中间纤维则分布在整个细胞。据此推测,下列有关细胞骨架功能的说法,错误的是( )A.能够为细胞内各种酶提供附着位点B.细胞骨架有助于分泌蛋白的运输C.细胞骨架为细胞运动提供机械动力D.细胞骨架可能在细胞分裂中牵引染色体分离
解析 细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的,细胞骨架为各种细胞器提供了附着位点,而生物膜为细胞内各种酶提供附着位点,A项错误;在分泌蛋白的分泌过程中,细胞骨架中具有极性的微管充当囊泡定向运输的轨道,故细胞骨架有助于分泌蛋白的运输,B项正确;细胞骨架可以给细胞运动提供机械动力,例如某些细胞上的鞭毛、纤毛主要由细胞骨架构成,C项正确;微管是一种管状结构,中心体、细胞分裂时形成的纺锤体等结构都是由微管构成的,故细胞骨架可能在细胞分裂中牵引染色体分离,D项正确。
【从新情境角度命题】蛋白质的分选与囊泡运输命题情境 蛋白质在游离的核糖体上合成开始后,需要分选与转运到特定的功能位点,其分选途径大致分为两条:一条为后翻译转运途径,即蛋白质在游离核糖体上完成翻译后进行转运;另一条为共翻译转运途径,即蛋白质合成在游离核糖体上起始之后,由信号肽等引导转移至粗面内质网,然后新生肽边合成边转入粗面内质网腔或定位在内质网膜上,经转运囊泡运到高尔基体加工、包装再分选至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。【命题角度】共翻译蛋白能否进入内质网腔取决于蛋白质是否有信号肽,请利用转基因技术设计实验验证上述结论,要求简要写出实验思路: 。
敲除信号肽基因后,在细胞外检测分泌蛋白
练真题·明考向2.(2021·山东卷)高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是( )A.消化酶和抗体不属于该类蛋白B.该类蛋白运回内质网的过程消耗ATPC.高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高D.RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
解析 根据题干信息可知,高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网,即该类蛋白不应该运输至高尔基体,而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需要运输至高尔基体并分泌至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A项正确;细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B项正确;根据题干信息“高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质”“RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱”可知,高尔基体内RS受体所在区域的pH相对较好,C项错误;根据题干信息“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”可知,如果RS功能缺失,则RS受体不能和错误转运的蛋白质结合并将其运回内质网释放,可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D项正确。
练模拟·提能力3.(2023·山东济南一模)科学家用离心技术分离得到了有核糖体结合的微粒体,即膜结合核糖体,其核糖体上最初合成的多肽链含有信号肽(SP)以及信号识别颗粒(SRP)。研究发现,SRP与SP结合是引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工的前提,经囊泡包裹离开内质网的蛋白质均不含SP,此时的蛋白质一般无活性。下列相关推测正确的是( )A.微粒体中的膜是高尔基体膜结构的一部分B.细胞中每个基因都有控制SP合成的脱氧核苷酸序列C.SP合成缺陷的浆细胞中,抗体会在内质网腔中聚集D.内质网腔中含有能够在特定位点催化肽键水解的酶
解析 分析题意,微粒体上有核糖体结合,其核糖体上最初合成的多肽链含有信号肽(SP)以及信号识别颗粒(SRP),且两者结合能引导多肽链进入内质网腔,据此推测,微粒体中的膜是内质网膜结构的一部分,A项错误;细胞中并不是每个基因都有控制SP合成的脱氧核苷酸序列,B项错误;SRP与SP结合可引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工,SP合成缺陷的浆细胞中,不会合成SP,因此抗体不会进入内质网腔中,C项错误;经囊泡包裹离开内质网的蛋白质上均不含信号肽,说明在内质网腔内信号肽被切除,进而说明内质网腔内含有能在特定位点催化肽键水解的酶,D项正确。
【从新情境角度命题】核仁与核糖体的形成命题情境 核仁是核糖体形成的工厂,可分为纤维中心(FC)、致密纤维组分(DFC)和颗粒组分(GC)三部分,在FC和DFC的交界处,含有rDNA,即转录rRNA的基因,rDNA是位于部分染色体上的DNA。核糖体的生物发生是一个高耗能过程。首先由位于FC区的RNA聚合酶介导rDNA转录,产生的rRNA前体在DFC区和GC区加工,并与蛋白质组装成核糖体的两个亚基,然后经过核孔进入细胞质,与mRNA结合形成具有翻译能力的核糖体,翻译完成后核糖体又解聚为两个亚基。如图所示:
【命题角度】(1)核糖体的组成成分有 ;代谢旺盛的细胞中核仁较大,其意义是 。 (2)核糖体小亚基和大亚基是在 中形成的,是在 中组装成核糖体的。 (3)核糖体蛋白是在 中合成,经过 运输进入细胞核的。 (4)rRNA前体是由rRNA与核糖体蛋白组成的一种核酸—蛋白质复合物,请再举两例核酸—蛋白质复合物: 。
便于形成更多的核糖体,参与蛋白质的合成
染色质(体)、DNA—RNA聚合酶、RNA—逆转录酶、DNA—DNA聚合酶、RNA—RNA复制酶、DNA—解旋酶等
练真题·明考向4.(2023·山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,但有遗传物质DNA,仍可转录合成rRNA,A项错误;核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确;密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误;有丝分裂前期核仁解体,在有丝分裂的分裂期核rDNA无法进行转录,D项错误。
练模拟·提能力5.(2023·山东临沂模拟)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图,下列相关叙述错误的是( )A.核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的主要场所B.核糖体的合成同时受rDNA和核仁外DNA的控制C.核糖体大、小亚基装配成核糖体是在细胞质中完成的D.真核细胞的遗传信息主要储存在核仁外的DNA分子中
解析 核仁是合成rRNA的主要场所,核糖体蛋白质在细胞质中合成,然后进入细胞核,A项错误;核糖体的合成需要rDNA转录形成的rRNA与核仁外DNA转录形成的5SrRNA,故其合成同时受rDNA和核仁外DNA的控制,B项正确;核糖体大、小亚基各自从核孔离开细胞核,可推测其装配成核糖体是在细胞质中完成的,C项正确;真核细胞的遗传信息主要储存在核仁外的DNA分子中,D项正确。
考点3 物质进出细胞的实例和方式
串联整合——明要点1.厘清细胞的吸水和失水
特别提醒 渗透平衡≠浓度相等:达到渗透平衡时,半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,此时膜两侧溶液的浓度未必相等,如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达到渗透平衡,但浓度不会相等。
2.物质出入细胞方式的判断
特别提醒 ①生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如mRNA和某些蛋白质可通过核孔运输。②以胞吞、胞吐方式运输的也不一定都是大分子物质,如突触中神经递质的释放。③同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同,如葡萄糖进入红细胞(协助扩散)和进入小肠上皮细胞(主动运输)的方式不同;水分子可以通过自由扩散和协助扩散方式运输。
3.影响物质跨膜运输的三大因素(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
(3)温度温度影响生物膜的流动性;温度影响酶活性,影响呼吸速率,进而影响能量供应;因此温度变化时,主动运输和胞吞、胞吐均受影响。
分层演练——拿高分角度1 围绕渗透作用和质壁分离,考查科学思维和科学探究练真题·明考向1.(2023·全国卷甲)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
解析 用30%蔗糖溶液处理后,细胞失水导致原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理后,细胞吸水,原生质体和液泡的体积都会增大,细胞液浓度减小,A、B两项错误。当蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,原生质体和液泡的体积减小,细胞液浓度增大,C项正确,D项错误。
2.(2022·湖南卷)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。
下列叙述错误的是( )A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 ml/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
解析 根据甲组中原生质体的表面积随培养时间的增加而增大,说明甲组细胞吸水,细胞质浓度大于0.3 ml/L NaCl溶液的浓度,但细胞中NaCl浓度不确定,A项错误;乙、丙两组中用NaCl处理后原生质体的体积缩小,细胞失水,所以会发生质壁分离现象,解除处理后由于细胞能吸收葡萄糖,所以会发生质壁分离复原,B项正确;该菌正常生长,细胞由小变大,可导致原生质体表面积增加,该菌吸水也会导致原生质体表面积增加,C项正确;若将该菌先65 ℃水浴灭活,细胞膜失去选择透过性,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化,D项正确。
3.(2021·广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不明显,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,细胞的气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故三种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
角度拓展 (1)红细胞在高渗NaCl溶液中体积缩小,在低渗NaCl溶液中体积增大的原因是细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液。[2021·湖北卷]( )(2)质壁分离复原过程中,细胞吸水能力逐渐降低。[2021·湖南卷]( )(3)1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。[2021·湖南卷]( )
练模拟·提能力4.(2023·山东烟台模拟)在适宜条件下,将月季的花瓣细胞置于一定浓度的A溶液中,测得细胞液浓度与A溶液浓度的比值变化如图所示。下列有关分析错误的是( )A.t0~t1时,花瓣细胞发生质壁分离B.A溶液中的溶质能被月季花瓣细胞吸收C.t2时,花瓣细胞的体积明显大于初始值D.适当降低温度,t1~t2所需时间可能会延长
解析 分析题图可知,t0~t1时间内花瓣细胞液浓度与A溶液浓度的比值始终小于1,细胞逐渐失水,体积变小,花瓣细胞发生质壁分离,A项正确;t0~t1时间内花瓣细胞液浓度与A溶液浓度的比值越来越大,说明溶质微粒可以进入细胞,导致细胞液浓度越来越大,B项正确;由于细胞壁的限制,花瓣细胞的体积不会明显大于初始值,C项错误;适当降低温度时,膜的流动性降低,t1~t2所需时间可能会延长,D项正确。
角度2 围绕物质出入细胞的方式,考查科学思维与科学探究练真题·明考向5.(2023·浙江卷)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外B.缬氨霉素为运输K+提供ATPC.缬氨霉素运输K+与细胞膜的结构无关D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
解析 缬氨霉素将K+运输到细胞外,降低细胞内外的K+浓度差,且缬氨霉素运输K+的过程不消耗能量,可推测缬氨霉素运输K+的方式为协助扩散,是顺浓度梯度运输,A项正确,B项错误;缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,能结合在细胞膜上,能在磷脂双分子层间移动,该过程与细胞膜具有一定的流动性这一结构特点有关,C项错误;噬菌体为DNA病毒,病毒没有细胞结构,故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力,D项错误。
6.(2023·湖北卷)心肌细胞上广泛存在Na+—K+泵和Na+—Ca2+交换体(转入Na+的同时排出Ca2+),两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+—K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用,下列叙述正确的是( )A.心肌收缩力下降B.细胞内液的钾离子浓度升高C.动作电位期间钠离子的内流量减少D.细胞膜上Na+—Ca2+交换体的活动加强
解析 阻断细胞膜上的Na+—K+泵会导致细胞内钠离子积累,使得Na+—Ca2+交换体难以将钠离子泵入,进而影响钙离子的转运和释放,引起细胞内钙离子浓度升高,心肌收缩力增大,A、D两项错误。阻断细胞膜上的Na+—K+泵后,由于钾离子难以泵入,使细胞内钾离子浓度降低,B项错误。阻断细胞膜上的Na+—K+泵后,钠离子难以排出细胞,导致细胞内钠离子浓度升高,膜内外钠离子浓度差减小,动作电位期间钠离子的内流量减少,C项正确。
角度拓展 (1)病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输。[2020·全国卷Ⅱ]( )(2)神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输。[2018·全国卷Ⅱ]( )
(3)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。①离子通道是由 复合物构成的,其运输的特点是 (答出一点即可)。 ②细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是 。[2021·全国卷甲,T29节选]提示 根细胞对K+的吸收属于主动运输,消耗能量,而呼吸抑制剂抑制细胞呼吸产生能量
一种离子通道只允许一种离子通过
练模拟·提能力7.(2023·湖南长沙一中模拟)水孔蛋白是膜整合蛋白,其构成了水分子选择性跨膜运输的通道,水分子通过这些通道的扩散速度比通过磷脂双分子层要快得多。水孔蛋白组成的水通道是可逆性的“门”(存在开、闭两种状态),受细胞内pH和Ca2+等生理指标调控。下列叙述正确的是( )A.水孔蛋白的存在改变了水分子跨膜运输的速度B.水孔蛋白的存在改变了水分子运输的方向,但不能改变水分子运输的动力C.垂体分泌的抗利尿激素也能影响靶细胞膜上水孔蛋白的数量D.在一定条件下,水通道蛋白可以通过主动运输方式运输水分子
解析 水孔蛋白的存在,使水分子通过协助扩散运输,加快了水分子跨膜运输的速度,A项正确;协助扩散与自由扩散一样只能从高浓度向低浓度运输,没有改变运输的方向和动力,B项错误;下丘脑分泌的抗利尿激素能影响靶细胞膜上水孔蛋白的状态,但不能影响靶细胞膜上水孔蛋白的数量,C项错误;主动运输需要借助载体蛋白,不能借助通道蛋白,D项错误。
8.(多选)(2023·河北模拟)光合作用产物是以蔗糖的形式转移和运输到种子、果实等部位的。下图表示蔗糖进入某细胞的方式。下列叙述正确的是( )A.H+泵能降低ATP水解反应的活化能B.蔗糖在SU载体的协助下进入该细胞的方式是协助扩散C.蔗糖进入该细胞的速度与细胞膜两侧的H+浓度差呈正相关D.呼吸抑制剂不会对蔗糖进入该细胞产生影响
解析 H+泵除了作为载体蛋白将H+运出细胞外,还能催化ATP水解,因此能降低ATP水解反应的活化能,A项正确;蔗糖与H+都通过SU载体运进细胞,蔗糖运进细胞利用的是H+的电化学势能,因此属于主动运输,B项错误;蔗糖运进细胞利用的是H+的电化学势能,细胞膜两侧的H+浓度差越大,该势能越大,越有利于蔗糖运进细胞,因此蔗糖进入该细胞的速度与细胞膜两侧的H+浓度差呈正相关,C项正确;呼吸抑制剂能降低细胞呼吸速率,使ATP合成减少,图中H+运出细胞的过程会受抑制,蔗糖进入细胞的过程依赖细胞外高内低的H+浓度差,因而也会受抑制,D项错误。
专项命题——重培优【从新情境角度命题】离子泵、质子泵及主动运输、协同运输命题情境 1.离子泵和质子泵(1)离子泵属于复合蛋白,既具有酶的催化功能(催化ATP水解),又具有运输离子的功能,通过主动运输的方式对特定离子进行跨膜运输,如下图所示钠钾泵。
2.主动运输与协同运输主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度进行的跨膜转运方式,普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。主动运输的能量来源分为3类(如图1):ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。图2为小肠上皮细胞吸收和转运葡萄糖的示意图。协同运输是一种逆浓度梯度跨膜运输方式,其依赖于另一种溶质的顺浓度梯度运输,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。协同运输包括同向协同和反向协同两种情况。
命题设计 (1)钠钾泵在运输K+和Na+时,需要消耗ATP,ATP的作用是 。钠钾泵是细胞膜上的一种载体蛋白,能吸收K+排出Na+,钠钾泵发挥作用时体现了细胞膜的 功能。 (2)H+通过质子泵的跨膜运输方式属于主动运输,判断理由是 。胃壁细胞利用质子泵将H+运入胃腔中。空腹时,胃壁细胞分泌到胃腔中的H+过多,易引起胃溃疡。奥美拉唑对胃溃疡有一定的治疗作用,请推测奥美拉唑治疗胃溃疡的机理。奥美拉唑通过抑制质子泵活性降低胃腔中H+的含量
提供能量,同时使钠钾泵发生磷酸化,发生形状改变
控制物质进出细胞(或物质运输)
浓度梯度为由低浓度到高浓度,需要消耗ATP,需要载体蛋白
(3)光驱动类型的主动运输中,物质进行主动运输需要的能量来自 。(4)小肠上皮细胞内的钾离子浓度比细胞外的钾离子浓度 (填“高”或“低”)。葡萄糖是 (填“顺浓度”或“逆浓度”)梯度被小肠上皮细胞吸收的。
练真题·明考向1.(2023·山东卷)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是( )A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
解析 由“溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体”可知,溶酶体内H+浓度高,因此H+进入溶酶体为逆浓度运输,其运输方式属于主动运输,A项正确;H+载体蛋白失活后使溶酶体内H+浓度降低,进而导致Cl-转运受阻,可引起溶酶体内的吞噬物积累,B项正确;Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累甚至是溶酶体破裂,溶酶体的功能降低或丧失,进而导致细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,C项正确;溶酶体中的H+浓度高于细胞质基质,二者pH不同,因此释放到细胞质基质中的水解酶活性降低,D项错误。
练模拟·提能力3.(2023·广东深圳二模)质子泵是一种跨膜蛋白,其中的V型泵能逆浓度梯度转运H+;F型泵能顺浓度梯度转运H+,并利用其释放的能量合成ATP,所以F型泵也叫ATP合成酶。下列叙述正确的是( )A.质子泵逆浓度转运H+通过膜属于协助扩散B.质子泵在逆浓度梯度泵出H+时,膜两侧的pH趋向相同C.叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上不存在F型质子泵D.F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能
解析 V型质子泵可利用ATP水解的能量,逆浓度梯度转运H+,其运输方式是主动运输,A项错误;质子泵在逆浓度梯度泵出H+时,膜两侧的pH差值变大, B项错误;叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上存在F型质子泵,用于合成ATP,C项错误;F型质子泵能顺浓度梯度转运H+,并利用其释放的能量合成ATP,所以F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能,D项正确。
4.(2023·贵州铜仁二模)嗜盐细菌是一种厌氧菌,图示为H+进出细胞的过程图解。适宜光照下,细菌视紫红质吸收一个光量子后,改变其空间结构,将2个H+由细胞内转运至细胞外,H+在ATP合成酶的协助下进入细胞。下列叙述错误的是( )A.细菌通过视紫红质运输H+的过程所需能量来自光能B.细菌通过视紫红质转运H+时,视紫红质发生空间结构的改变C.随着氧气浓度的增加,H+运输速率加快,ATP的合成速率加快D.ATP合成酶具有物质运输和催化功能,将H+势能转化为ATP中的化学能
【知识成串】 1.水——结合水与自由水的比值大小与代谢强弱、抗逆性的关系,细胞内产生水、消耗水的反应及场所;2.糖和脂肪——糖类、脂肪中氢氧比例与代谢的关系;3.RNA——蛋白质合成的直接模板、核糖体的成分等;核糖体、线粒体、叶绿体、细胞核、RNA病毒等;4.细胞膜——膜蛋白的种类和功能;5.细胞膜的流动性——细胞融合、物质运输、细胞运动等;6.糖蛋白——癌细胞的特征、细胞识别、信息交流;7.细胞膜的选择透过性——活细胞的特征;8.细胞壁——有丝分裂过程中出现的“细胞板”;质壁分离和复原实验;9.叶绿体、线粒体——细胞呼吸、光合作用、物质循环、能量流动等;10.染色体——有丝分裂、减数分裂过程中染色体行为、数目变化;11.细胞器——细胞分化主要体现为细胞器种类、数目的不同。
1.(必修1 P12拓展应用2)支原体与动物细胞结构的区别是支原体没有成形的细胞核,只有游离的DNA和核糖体一种细胞器。支原体与细菌的细胞结构的区别是支原体没有细胞壁。2.(必修1 P32与社会的联系)蛋白质变性是其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。例如,鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
3.(必修1 P40问题探讨)鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。活细胞的细胞膜具有选择透过性,因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能,台盼蓝染液能通过细胞膜进入细胞,死细胞能被染成蓝色。4.(必修1 P46拓展应用2)由磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体,将药物运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。5.(必修1 P47科学方法)差速离心法主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底,小的颗粒仍然悬浮在上清液中。
6.(必修1 P52正文)分泌蛋白的合成,先在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成,然后肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程。7.(必修1 P58拓展应用1)染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动的意义是染色体呈高度螺旋状态,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质呈细丝状,有利于DNA完成复制、转录等生命活动。8.(必修1 P66、67正文)转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
1.判断有关水、无机盐、糖类、脂质的叙述是否正确。(1)入冬后气温下降,植物体内自由水含量相对增多。( )(2)无机盐与神经元接受刺激产生兴奋有关,与传导兴奋无关。( )(3)几丁质是一种由C、H、O三种元素组成的多糖。( )(4)脂肪由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应形成;植物脂肪含有较多的不饱和脂肪酸,室温下呈液态。( )(5)磷脂分子头部亲水、尾部疏水,在空气—水界面上自发地形成双分子层。( )(6)糖类供应充足时可以大量转化为脂肪,糖类代谢发生障碍时,大量脂肪转化为糖类。( )(7)糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。( )
2.判断有关蛋白质、核酸的叙述是否正确。(1)细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质。( )(2)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏,功能丧失,但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。( )(3)同一个体不同体细胞中核DNA、mRNA和蛋白质都不相同。( )(4)DNA中的碱基都通过氢键相连,而RNA中的碱基都不能通过氢键相连。( )(5)DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键。( )
3.判断有关细胞膜、细胞核及原核细胞功能的叙述是否正确。(1)蓝细菌和大肠杆菌都没有细胞核和染色体,但有一个大型环状DNA分子位于拟核。( )(2)乳酸菌是原核生物,没有线粒体,只能进行无氧呼吸。( )(3)糖类与蛋白质、脂质结合形成的糖蛋白、糖脂统称为糖被。( )(4)细胞间的信息交流均依赖于细胞膜上的受体。( )(5)蛋白质合成活跃的细胞,核仁代谢活动旺盛。( )(6)细胞质中的RNA均在细胞核内合成,经核孔输出。( )(7)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。( )(8)核仁是细胞核中与核糖体的形成有关的结构。( )
4.判断有关细胞器的结构和功能的叙述是否正确。(1)各种细胞器中都含有磷脂和蛋白质。( )(2)消化酶、抗体、血浆蛋白和性激素等分泌蛋白经过囊泡运输到细胞外。( )(3)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。( )(4)囊泡在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”,其中起重要交通枢纽作用的是内质网。( )(5)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新,这一过程依赖于生物膜的选择透过性。( )(6)细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。( )
5.判断有关物质出入细胞方式的叙述是否正确。(1)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减弱。( )(2)在蔗糖溶液中加入适量红墨水,可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离。( )(3)葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞时载体蛋白的构象会发生改变。( )(4)氧气浓度影响主动运输,但不影响自由扩散和协助扩散。( )(5)胞吞、胞吐不需要转运蛋白协助,其运输过程与细胞膜上的蛋白质无关。( )(6)胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。( )
1.相同质量的脂肪含能量比糖类多,但脂肪不是生物体主要能源物质的原因是 。 提示 脂肪不溶于水;脂肪氧化分解的速度慢,且消耗大量氧气;糖类在有氧和无氧时都能进行氧化分解2.溶酶体中含有多种水解酶,但溶酶体膜却不会被水解。可能的原因是 。提示 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团的作用而能使酶远离自身;可能是膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用
3.若真核细胞内的核仁被破坏,蛋白质合成将不能正常进行,请分析原因 。 提示 真核细胞中核仁与核糖体的形成有关,核仁被破坏,不能形成核糖体,导致蛋白质的合成不能正常进行4.虽然细胞膜内部是疏水的,水分子仍能跨膜运输,可能的原因是 。 提示 一是水分子极小,可以通过磷脂分子运动而产生的间隙;二是细胞膜上存在水通道蛋白,水分子可以通过水通道蛋白进出细胞5.主动运输需要消耗ATP。在主动运输过程中,ATP的作用是 。提示 为主动运输提供能量和促进载体蛋白磷酸化,引起载体蛋白构象发生改变
6.关于真核细胞叶绿体的起源,科学家依据证据提出了一种假说:约十几亿年前,有一种原始真核生物吞噬了原始的蓝细菌,有些未被消化的蓝细菌,能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质,逐渐进化为叶绿体,演变过程如下图所示。
(1)按照这一假说,叶绿体的外膜和内膜的来源分别是 。 提示 叶绿体的外膜来自原始真核细胞的细胞膜,内膜来自蓝细菌的细胞膜(2)依据所学知识,找出支持这一假说的几条证据 。提示 与蓝细菌相似,线粒体和叶绿体都含有DNA和RNA,在遗传上具有半自主性;蓝细菌和叶绿体内的DNA都是环状,没有与蛋白质结合;蓝细菌和叶绿体都含有核糖体,能独立合成蛋白质;在生物界中,吞噬现象普遍存在,如白细胞吞噬病菌
考点1 细胞的分子组成
串联整合——明要点1.整合水及其在稳态中的作用(1)水的存在形式、运输方式及调节
特别提醒 ①衰老细胞自由水含量少,细胞萎缩,体积减小,细胞代谢速率减慢;萌发的种子或癌变的细胞中,自由水与结合水的比值上升,代谢增强。②生物实验中常用到的水有清水、蒸馏水、无菌水和生理盐水四类。清水常用于植物实验,生理盐水常用于动物实验,无菌水常用于微生物实验。
2.归纳概括无机盐及其在稳态维持中的作用特别提醒 Na+与动作电位的产生有关,人体缺Na+会导致神经、肌肉兴奋性降低,也会导致肌无力。
3.归纳概括蛋白质的结构与功能
特别提醒 ①在核糖体上合成的是多肽,并未形成特定的空间结构。②高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。但低温未使蛋白质的空间结构遭到破坏。
4.归纳概括核酸的结构与功能
特别提醒 DNA一般是双链结构,也有环状的,如质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA。RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
5.明确蛋白质和核酸的结构、功能及相互关系(1)厘清核酸与蛋白质的层次及相互关系
(2)常考的“核酸—蛋白质复合体”
特别提醒 ①rRNA参与核糖体的构成,且具有催化肽键形成的作用。②端粒的作用是保持染色体完整性和控制细胞分裂周期,端粒酶的功能是通过其逆转录酶活性修复和延长端粒DNA,从而使染色体端粒DNA的长度保持稳定。
6.归纳概括糖类和脂质的种类和功能
糖类代谢发生障碍,引起供能不足
特别提醒 ①并非所有的糖类都是能源物质,如核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分,纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。②糖类并非只由C、H、O三种元素组成,如几丁质中含有N。③脂肪是良好的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的构成。
分层演练——拿高分角度1 围绕水、无机盐的存在形式、作用及与细胞代谢的关系,考查生命观念练真题·明考向1.(2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
解析 食品中含水量降低会抑制其中微生物的生长和繁殖,可延长食品的保存时间,A项正确。腌制过程中加入食盐和糖等成分,可制造高渗环境,不利于微生物吸收水分,从而抑制微生物的生长和繁殖,B项正确。低温可抑制一些微生物的生命活动,但温度过低可能会影响部分食品的品质,如蔬菜、水果一般在零上低温条件下保存,C项错误。高温处理可杀死食品中的大部分微生物,且高温会使酶失活,D项正确。
角度拓展 (1)由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生。[2021·山东卷]( )(2)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。[2021·全国卷乙]( )(3)结合水是细胞结构的重要组成成分,主要存在于液泡中。[2020·江苏卷]( )(4)Ca2+与肌肉的兴奋性无关; 作为原料参与脂肪的合成。[2020·浙江卷]( )
(5)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出一点即可)。[2020·全国卷Ⅰ] 提示 施肥时,肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收;施肥时,肥料中的矿质元素导致土壤溶液渗透压升高,根细胞易失水进而影响作物生长,浇水可缓解此状况 (6)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有: (答出两点即可)。[2017·全国卷Ⅲ]提示 水是根细胞的重要组成部分;水参与根细胞的生化反应;水是根细胞内良好的溶剂
练模拟·提能力2.(2023·山东潍坊模拟)水分子是极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起,氢键易于断裂和形成,水分子的上述结构特点决定了它具有多种功能。下列相关叙述不正确的是( )A.带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合,因此,自由水是细胞内良好的溶剂B.氢键的存在使水具有较高的比热容,对于维持生命系统的稳定性十分重要C.水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合,成为生物体的组成成分D.自由水与结合水的比值是固定不变的
解析 带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合,因此,自由水是细胞内良好的溶剂,A项正确;水分子间可以靠氢键相互作用在一起,氢键的存在使水具有较高的比热容,对于维持生命系统的稳定性十分重要,B项正确;水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合,形成结合水,成为生物体的组成成分,C项正确;自由水与结合水的比值不是固定不变的,可以随温度等条件的变化而变化,D项错误。
解析 农作物从肥料中获得的元素大多以离子的形式存在于细胞中,A项错误;有机肥料中的有机物需经分解者分解后才能被农作物吸收,B项错误;DNA、ADP、磷脂的组成元素中都有P,因此P被农作物吸收后,可以参与构成DNA、ADP、磷脂,C项正确;N被农作物吸收参与构成蛋白质后,主要存在于结构“—CO—NH—”中,D项错误。
角度2 围绕蛋白质和核酸的结构与功能,考查生命观念练真题·明考向4.(2023·湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( )A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏
解析 蛋白质变性过程中,空间结构改变,但是肽键不会断裂,A项错误。球状蛋白的氨基酸侧链极性基团分布在外侧,而水分子也具有极性,因此多数具有较强的水溶性,但是很难在乙醇中溶解,B项正确。高温会破坏蛋白质的结构,使其失去原有的结构和生物活性,而蛋白质一旦变性,通常很难恢复其原有的结构和性质,C项正确。蛋白质的生物活性往往依赖于其特定的空间结构,当蛋白质发生变性时,其原有的空间结构被破坏,从而丧失生物活性,D项正确。
角度拓展 (1)叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质;线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质。[2021·辽宁卷]( )(2)高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体。[2020·全国卷Ⅰ]( )
(3)回答下列与蛋白质相关的问题。①通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。 提示 空间 蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解 ②如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变,其原因可能是 。[2018·全国卷Ⅲ节选] 提示 遗传密码具有简并性
练模拟·提能力5.(2023·广东联考)真核生物中,DNA和RNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在。下列说法正确的是( )A.蛙的红细胞中不含核酸—蛋白质复合物B.某些细胞器中可含有DNA—蛋白质复合物C.DNA—蛋白质复合物能通过核孔D.tRNA充当搬运工时,以RNA—蛋白质复合物的形式存在
解析 蛙的红细胞中有细胞核和细胞器,DNA和RNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在,如DNA和蛋白质结合形成染色体,A项错误;线粒体和叶绿体中含DNA,在DNA进行复制和转录时,可分别与DNA聚合酶、RNA聚合酶等结合形成DNA—蛋白质复合物,B项正确;细胞核内的DNA不能穿过核孔进入细胞质,因此DNA—蛋白质复合物不能通过核孔,C项错误;tRNA充当搬运工时,tRNA与氨基酸结合,D项错误。
6.(2023·山东日照期末)牛胰核糖核酸酶(RNaseⅠ)由124个氨基酸组成,含4个二硫键,是一种核酸内切酶。使用巯基乙醇和尿素处理RNaseⅠ,可将其去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。洗脱巯基乙醇和尿素,RNaseⅠ活性可以恢复。下列叙述错误的是( )A.RNaseⅠ可以将RNA催化水解为核糖、磷酸和含氮碱基B.巯基乙醇和尿素可能破坏了RNaseⅠ中的二硫键,使其变性C.无活性状态下的RNaseⅠ能够与双缩脲试剂产生紫色反应D.该实验说明环境通过影响蛋白质的空间结构来影响其功能
解析 核酸内切酶识别特定的核苷酸序列,可将RNA切割为小片段,不能彻底水解RNA,A项错误;蛋白质的空间结构靠二硫键维持,巯基乙醇和尿素使RNaseⅠ的空间结构改变,可能破坏了二硫键,B项正确;无活性状态下的RNaseⅠ的空间结构改变,但是肽键完好,可以与双缩脲试剂产生紫色反应,C项正确;由题意可知,化学物质可通过影响蛋白质的空间结构而影响蛋白质的功能,D项正确。
角度3 结合糖类、脂质等有机物,考查生命观念练真题·明考向7.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析 肾脏合成和释放的羟化酶在维生素D3的活化过程中起重要作用,如果肾功能下降,羟化酶的合成和释放会受到影响,导致维生素D3无法充分活化,从而影响钙的吸收和骨骼健康,进而导致机体骨质疏松的发生,A项正确。户外活动可以使部分皮肤暴露于阳光中,刺激皮肤中的7-脱氢胆固醇转化成维生素D3,进而促进机体对钙的吸收和骨骼发育,可见适度的户外活动可以为机体提供更多的维生素D3,有助于维持骨骼健康,B项正确。小肠吸收钙减少不会导致细胞外液渗透压明显下降,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,而与钙的吸收关系较小,C项错误。在肾功能障碍的情况下,即使补充维生素D3,由于肾脏功能受损,维生素D3的活化和钙的代谢可能依旧会受到影响,导致血钙浓度下降,而补充维生素D3并不能有效缓解这种情况,D项正确。
8.(2023·湖南卷改编)南极雌帝企鹅产蛋后,由雄帝企鹅负责孵蛋,孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是( )A.帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素B.帝企鹅的多糖、蛋白质合成过程中都有水的产生C.帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化D.雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能
解析 蛋白质中N元素的质量分数低于C元素,A项错误。核酸、多糖和蛋白质都是大分子物质,都是由单体经过脱水聚合或缩合形成的,脱水聚合或缩合过程中都有水的产生,B项正确。帝企鹅蛋孵化过程中一些基因要进行选择性表达,所以细胞中会有mRNA和蛋白质种类的变化,C项正确。由于雄帝企鹅在孵蛋过程中不进食,所以孵蛋期间主要靠消耗体内的脂肪供能,D项正确。
9.(2021·湖北卷)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
解析 麦芽糖属于植物细胞特有的二糖,麦芽中存在麦芽糖,A项错误;麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的,B项错误;细菌的生长需要适宜温度,据图可知,麦芽糖制作过程中需要在55~60 ℃条件下保温6 h左右,目的是抑制细菌的生长,避免杂菌污染,C项正确;一般而言,植物体内酶的最适温度高于动物,结合题图中“55~60 ℃保温6 h左右”,可推知麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高,D项错误。
角度拓展 根据题干判断下列说法是否正确。(1)发芽是为了减少小麦中淀粉的含量。( )(2)切碎发芽小麦的目的是释放麦芽糖。( )(3)保温的过程有利于淀粉酶水解淀粉。( )
练模拟·提能力10.(2023·湖南永州二模)2022年12月2日晚,神舟十四号、神舟十五号航天员乘组进行在轨交接仪式,中国空间站正式开启长期有人驻留模式。到2024年国际空间站退役并坠毁时,中国有可能成为全球唯一拥有空间站的国家。太空失重环境会使航天员骨无机盐的代谢紊乱,从而导致骨质疏松。航天员工作任务重,消耗能量大,航天饮食必须有足够的蛋白质、糖类、脂质、无机盐等营养物质,以确保生命活动的正常进行。
下列相关叙述错误的是( )A.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输B.若宇航员没有及时进食,糖代谢发生障碍,供能不足时,脂肪能大量转化为糖类C.食物中应富含钙等无机盐,同时适当补充鱼肝油,可在一定程度上预防骨质疏松D.蛋白质类食物虽然已经煮熟,但还能与双缩脲试剂产生紫色反应
解析 固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等,胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输,A项正确;若宇航员没有及时进食,糖代谢发生障碍,供能不足时,脂肪会转化为糖类,但并不是大量转化为糖类,B项错误;食物中应富含钙等无机盐,同时适当补充鱼肝油,因为鱼肝油中含有的维生素D能促进肠道对钙、磷的吸收,因而可在一定程度上预防骨质疏松,C项正确;蛋白质类食物在加热煮熟过程中,空间结构发生改变,但肽键并未断裂,仍能与双缩脲试剂产生紫色反应,D项正确。
串联整合——明要点1.系统归纳病毒
2.比较原核细胞与真核细胞
特别提醒 ①不属于真核生物的不一定就是原核生物,如病毒。②原核细胞不一定都有细胞壁,如支原体。③伞藻与衣藻、黑藻、颤蓝细菌在生物分类上的不同是伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物,黑藻是高等植物,颤蓝细菌属于蓝细菌类的原核生物。
3.归纳概括细胞膜的结构与功能的适应性
4.8种主要细胞器的分类 差速离心法分离
5.细胞结构与功能相适应举例
特别提醒 ①一切生物,其蛋白质的合成场所一定是核糖体。②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。③经高尔基体加工分泌的物质不一定为分泌蛋白,但分泌蛋白一定要经过高尔基体加工。④原核细胞具有生物膜,但不具有生物膜系统,哺乳动物成熟的红细胞也没有生物膜系统。
6.分泌蛋白的合成、加工、运输与生物膜系统(1)分泌蛋白的合成、加工和运输过程
(2)细胞的生物膜系统
(3)囊泡运输相关知识归纳
拓展延伸 受体介导的囊泡运输:囊泡运输是一种高度有组织的定向运输,各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞,主要是因为靶细胞器或靶细胞具有特殊的膜标志蛋白,囊泡通过与特殊的膜标志蛋白的相互识别,进行囊泡运输。
分层演练——拿高分角度1 围绕病毒、原核细胞与真核细胞的结构差异,考查生命观念练真题·明考向1.(2022·海南卷)脊髓灰质炎病毒已被科学家人工合成。该人工合成病毒能够引发小鼠脊髓灰质炎,但其毒性比天然病毒小得多。下列有关叙述正确的是( )A.该人工合成病毒的结构和功能与天然病毒的完全相同B.该人工合成病毒和原核细胞都有细胞膜,无细胞核C.该人工合成病毒和真核细胞都能进行细胞呼吸D.该人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质
解析 由题意可知,人工合成的脊髓灰质炎病毒的毒性比天然病毒小得多,据此可推测二者在结构和功能上存在差异,A项错误;病毒不具有细胞结构,不能进行细胞呼吸,只能在宿主细胞中增殖,B、C两项错误;该人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质,D项正确。
2.(2021·湖南卷)关于下列微生物的叙述,正确的是( )A.蓝细菌细胞内含有叶绿体,能进行光合作用B.酵母菌有细胞壁和核糖体,属于单细胞原核生物C.破伤风杆菌细胞内不含线粒体,只能进行无氧呼吸D.支原体属于原核生物,细胞内含有染色质和核糖体
解析 蓝细菌是原核生物,不含叶绿体,其能进行光合作用与细胞中含有叶绿素和藻蓝素有关,A项错误;酵母菌是典型的单细胞真核生物,B项错误;破伤风杆菌是异养厌氧的原核生物,不含线粒体,只能进行无氧呼吸,C项正确;支原体属于原核生物,原核细胞的拟核区不含染色质,D项错误。
角度拓展 (1)酵母菌和白细胞都有细胞骨架。[2021·河北卷]( )(2)蓝细菌没有内质网和成形的细胞核,但有核糖体和核仁。[2021·浙江卷]( )(3)蓝细菌和菠菜细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。[2021·福建卷]( )(4)病毒能够在餐具上增殖,用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖。[2020·全国卷Ⅰ]( )
练模拟·提能力3.(2023·云南昭通模拟)肺炎是由病原微生物、过敏原等因素引起的炎症,常见类型有细菌性肺炎、支原体肺炎、病毒性肺炎等。下列叙述错误的是( )A.细菌、支原体和病毒的蛋白质都是在核糖体上合成的B.细菌、支原体和病毒的遗传物质彻底水解得到的含氮碱基都是四种C.细菌、支原体和病毒都不具有细胞核和细胞器D.抑制细菌细胞壁合成的药物对治疗支原体肺炎和病毒性肺炎均无效
解析 细菌、支原体属于原核生物,其蛋白质是在自身细胞的核糖体上合成的,病毒没有细胞结构,不含核糖体,但是其蛋白质是在宿主细胞的核糖体上合成,A项正确;细菌、支原体的遗传物质是DNA,彻底水解得到的含氮碱基是A、T、C、G四种,病毒的遗传物质是DNA或RNA,彻底水解得到的含氮碱基是A、T、C、G或A、U、C、G四种,B项正确;细菌、支原体是原核生物,不含细胞核,但是含核糖体这种细胞器,病毒没有细胞结构,因此不具有细胞核和任何细胞器,C项错误;支原体和病毒都不含有细胞壁,因此抑制细菌细胞壁合成的药物对治疗支原体肺炎和病毒性肺炎均无效,D项正确。
4.幽门螺杆菌是寄生在胃部的厌氧型微生物,属于生物致癌因子,感染后可引起慢性胃炎、消化性溃疡等疾病,与胃癌有密切关系。下列关于幽门螺杆菌的叙述,正确的是( )A.和肺炎链球菌一样,都利用宿主细胞的核糖体合成蛋白质B.和破伤风杆菌一样,都可以在细胞质基质中进行有氧呼吸C.和大肠杆菌一样,DNA均可与蛋白质结合D.和硝化细菌一样,都能把无机物转化成有机物
解析 幽门螺杆菌和肺炎链球菌一样,都利用自身细胞的核糖体合成蛋白质,A项错误;幽门螺杆菌和破伤风杆菌都是厌氧菌,进行无氧呼吸,B项错误;和大肠杆菌一样,在DNA复制过程中,DNA均可与蛋白质(如解旋酶)结合,C项正确;幽门螺杆菌是异养生物,不能把无机物转化成有机物,D项错误。
角度2 围绕真核细胞的结构和功能,考查生命观念练真题·明考向5.(2023·湖南卷)关于细胞结构与功能,下列叙述错误的是( )A.细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动B.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关C.线粒体内膜含有丰富的酶,是有氧呼吸生成CO2的场所D.内质网是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
解析 细胞骨架与细胞的运动、分裂和分化有关,所以细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动,A项正确。核仁中含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关,B项正确。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,CO2是有氧呼吸第二阶段的产物,第二阶段的场所是线粒体基质,C项错误。内质网是具膜细胞器,与蛋白质的合成、加工和运输有关,D项正确。
角度拓展 (1)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同。[2020·江苏卷]( )(2)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题。①离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有 。 ②将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是 。[2020·全国卷Ⅱ节选]类囊体薄膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂对类囊体薄膜的功能影响不大
细胞质基质组分和线粒体
练模拟·提能力6.(2023·广东汕头模拟)结构与功能相适应是生命科学的基本观点之一。如有氧呼吸最后一个阶段需要在生物膜上进行,溶酶体内含有多种酸性水解酶,可以分解侵入的病原体和自身衰老或受损的细胞器等。下列有关叙述错误的是( )A.溶酶体膜上具有主动运输H+的载体蛋白B.叶绿体内膜上分布着与光合作用有关的酶C.需氧细菌的细胞膜上可能含有与有氧呼吸有关的酶D.细胞骨架能维持细胞形态和细胞内部结构的有序性
解析 溶酶体内含有多种酸性水解酶,H+的浓度较高,H+通过主动运输的方式进入溶酶体内,主动运输不仅需要消耗能量,还需要溶酶体膜上具有特异性转运H+的载体蛋白,A项正确;叶绿体类囊体薄膜上分布着与光合作用有关的酶,B项错误;需氧细菌没有线粒体,但能进行有氧呼吸,其细胞膜上可能含有与有氧呼吸有关的酶,C项正确;细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构,能维持细胞形态和细胞内部结构的有序性,D项正确。
7.(多选)(2023·山东聊城期末)过氧化物酶体是广泛分布于动植物细胞中的一种具膜细胞器,与初级溶酶体的大小和密度相似,但在功能和酶的来源上有很大的差异。过氧化物酶体主要含有两种酶,一是氧化酶,可在植物光呼吸过程中,将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和H2O2;二是过氧化氢酶,能将H2O2分解为水和氧气。下列有关叙述正确的是( )A.过氧化物酶体中的酶在细胞器外没有催化活性B.内质网和高尔基体参与氧化酶和过氧化氢酶的加工、分选和分泌C.氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,从而使细胞免受H2O2的毒害D.用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时可能会被沉降在同一速率组中
解析 过氧化物酶体中的酶只要在条件适宜的情况下就可表现出催化活性,A项错误;分析题干可知,氧化酶和过氧化氢酶属于胞内蛋白,不需要分泌到细胞外,B项错误;氧化酶可使细胞中产生H2O2,而过氧化氢酶能催化H2O2的分解,因而氧化酶和过氧化氢酶催化的反应相互偶联,可使细胞免受H2O2的毒害,C项正确;由题意可知,过氧化物酶体与初级溶酶体的大小和密度相似,因此,用差速离心法分离溶酶体和过氧化物酶体时可能会被沉降在同一速率组中,D项正确。
题后点拨:细胞结构与功能相适应的七个实例
角度3 围绕生物膜系统的组成与功能,考查科学思维练真题·明考向8.(2023·浙江卷)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行,细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是( )A.囊泡的运输依赖于细胞骨架B.囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器C.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性D.囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体
解析 细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的网架结构,在维持细胞形态、胞内运输、变形运动等方面发挥着重要的作用,囊泡运输依赖于细胞骨架,A项正确。核糖体是无膜细胞器,不能产生囊泡,B项错误。囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的结构特性,即具有一定的流动性,C项错误。内质网、高尔基体等具膜细胞器可通过囊泡形成间接联系,但囊泡不能将细胞内所有结构形成统一的整体,D项错误。
9.(2020·山东卷)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后,S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别,经高尔基体膜包裹形成囊泡,在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中,带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶;不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是( )A.M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性B.附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成C.S酶功能丧失的细胞中,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D.M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
解析 进入高尔基体的蛋白质并非都被S酶作用而带上M6P标志,说明S酶与相应蛋白质之间发生了特异性识别,体现了S酶的专一性,A项正确;在内质网进行加工的蛋白质由附着在内质网上的核糖体参与合成,B项正确;溶酶体含有大量的水解酶,可以分解衰老和损伤的细胞器,也能吞噬侵入细胞的细菌和病毒,由题意可知,S酶功能丧失的细胞不能产生溶酶体酶,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累,C项正确;由题意可知,M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质不会转化为溶酶体酶,则经囊泡运往细胞膜,D项错误。
角度拓展 (1)高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体。[2020·浙江卷]( )(2)O、P、N等元素大量参与组成线粒体内膜。[2022·江苏卷]( )(3)细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流。[2022·河北卷]( )(4)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 。若在培养液中添加呼吸抑制剂,正常酵母菌也能出现蛋白质堆积在内质网和高尔基体中的现象,原因是 。
分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌需要细胞呼吸提供能量
练模拟·提能力10.(2023·山东德州期末)研究表明,内质网膜与线粒体膜、高尔基体膜等之间存在紧密连接的结构,称为膜接触位点(MCS),如下图所示。MCS能够接收信息并为脂质、Ca2+等物质提供运输的位点,以此调控细胞的代谢。下列说法正确的是( )A.MCS中既有受体蛋白,又存在转运蛋白B.MCS加强了细胞之间的信息交流C.内质网与核糖体和中心体之间也存在MCSD.内质网和高尔基体进行信息交流必须经过MCS
解析 MCS的作用机理是接收信息并为脂质、Ca2+等物质提供运输的位点,因此MCS中既有受体蛋白,又存在转运蛋白,A项正确;内质网膜与线粒体膜、高尔基体膜等之间存在紧密连接的结构,称为膜接触位点(MCS),则MCS加强了具膜细胞器之间的信息交流,B项错误;MCS称为膜接触位点,而核糖体和中心体没有膜结构,内质网与二者之间不存在MCS,C项错误;内质网和高尔基体之间还可以通过囊泡进行信息交流,D项错误。
11.(2023·山东菏泽期末)囊泡运输调控机制是指某些分子与物质不能直接穿过细胞膜,而是依赖围绕在细胞膜周围的囊泡进行传递运输。囊泡通过与目标细胞膜融合,在神经细胞指令下可精确控制激素、生物酶、神经递质等分子传递的恰当时间与位置。下列有关叙述正确的是( )A.囊泡运输的事实表明经囊泡运输的物质是生物大分子B.分泌蛋白先在内质网内形成成熟的空间结构,再借助囊泡运输至高尔基体C.细胞内的膜性细胞器之间的物质运输(如蛋白质)与囊泡运输机制无关D.细胞膜上的载体蛋白是通过囊泡转运来的
解析 经囊泡运输的不一定是生物大分子,如神经递质是小分子,A项错误;分泌蛋白先在内质网内经过初步加工,然后再借助囊泡运输至高尔基体进行进一步加工,形成成熟的空间结构,B项错误;细胞内的膜性细胞器之间的物质运输往往通过囊泡运输机制进行,如在内质网加工形成的蛋白质可通过囊泡运往高尔基体进行进一步加工,C项错误;载体蛋白在核糖体上合成后,经过内质网的加工,然后通过囊泡运输到高尔基体,在高尔基体上加工完成,再通过囊泡运输到细胞膜上,D项正确。
专项命题——重培优【从新教材角度命题】细胞骨架的结构与功能命题要点 在真核细胞中,细胞骨架是由微管、微丝和中间纤维3种蛋白质结构组分所构成的纤维状网架结构。细胞骨架为细胞提供动态的结构支撑,决定了细胞的形状;为细胞内各种结构的合理排布提供了定位框架;细胞骨架还为细胞器和大分子物质的定向移动提供了运输轨道。
练模拟·提能力1.(2023·山东潍坊模拟)细胞骨架是细胞质中起支持作用的结构,细胞上的纤毛和鞭毛也主要由细胞骨架构成。构成细胞骨架的微管的基本成分是微管蛋白,微丝的基本成分是肌动蛋白,组成中间纤维的是一类纤维蛋白家族。通常微管主要分布在核周围,呈放射状向细胞质四周扩散,微丝主要分布在细胞膜的内侧,而中间纤维则分布在整个细胞。据此推测,下列有关细胞骨架功能的说法,错误的是( )A.能够为细胞内各种酶提供附着位点B.细胞骨架有助于分泌蛋白的运输C.细胞骨架为细胞运动提供机械动力D.细胞骨架可能在细胞分裂中牵引染色体分离
解析 细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的,细胞骨架为各种细胞器提供了附着位点,而生物膜为细胞内各种酶提供附着位点,A项错误;在分泌蛋白的分泌过程中,细胞骨架中具有极性的微管充当囊泡定向运输的轨道,故细胞骨架有助于分泌蛋白的运输,B项正确;细胞骨架可以给细胞运动提供机械动力,例如某些细胞上的鞭毛、纤毛主要由细胞骨架构成,C项正确;微管是一种管状结构,中心体、细胞分裂时形成的纺锤体等结构都是由微管构成的,故细胞骨架可能在细胞分裂中牵引染色体分离,D项正确。
【从新情境角度命题】蛋白质的分选与囊泡运输命题情境 蛋白质在游离的核糖体上合成开始后,需要分选与转运到特定的功能位点,其分选途径大致分为两条:一条为后翻译转运途径,即蛋白质在游离核糖体上完成翻译后进行转运;另一条为共翻译转运途径,即蛋白质合成在游离核糖体上起始之后,由信号肽等引导转移至粗面内质网,然后新生肽边合成边转入粗面内质网腔或定位在内质网膜上,经转运囊泡运到高尔基体加工、包装再分选至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。【命题角度】共翻译蛋白能否进入内质网腔取决于蛋白质是否有信号肽,请利用转基因技术设计实验验证上述结论,要求简要写出实验思路: 。
敲除信号肽基因后,在细胞外检测分泌蛋白
练真题·明考向2.(2021·山东卷)高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是( )A.消化酶和抗体不属于该类蛋白B.该类蛋白运回内质网的过程消耗ATPC.高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高D.RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
解析 根据题干信息可知,高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网,即该类蛋白不应该运输至高尔基体,而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需要运输至高尔基体并分泌至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A项正确;细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B项正确;根据题干信息“高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质”“RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱”可知,高尔基体内RS受体所在区域的pH相对较好,C项错误;根据题干信息“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”可知,如果RS功能缺失,则RS受体不能和错误转运的蛋白质结合并将其运回内质网释放,可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D项正确。
练模拟·提能力3.(2023·山东济南一模)科学家用离心技术分离得到了有核糖体结合的微粒体,即膜结合核糖体,其核糖体上最初合成的多肽链含有信号肽(SP)以及信号识别颗粒(SRP)。研究发现,SRP与SP结合是引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工的前提,经囊泡包裹离开内质网的蛋白质均不含SP,此时的蛋白质一般无活性。下列相关推测正确的是( )A.微粒体中的膜是高尔基体膜结构的一部分B.细胞中每个基因都有控制SP合成的脱氧核苷酸序列C.SP合成缺陷的浆细胞中,抗体会在内质网腔中聚集D.内质网腔中含有能够在特定位点催化肽键水解的酶
解析 分析题意,微粒体上有核糖体结合,其核糖体上最初合成的多肽链含有信号肽(SP)以及信号识别颗粒(SRP),且两者结合能引导多肽链进入内质网腔,据此推测,微粒体中的膜是内质网膜结构的一部分,A项错误;细胞中并不是每个基因都有控制SP合成的脱氧核苷酸序列,B项错误;SRP与SP结合可引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工,SP合成缺陷的浆细胞中,不会合成SP,因此抗体不会进入内质网腔中,C项错误;经囊泡包裹离开内质网的蛋白质上均不含信号肽,说明在内质网腔内信号肽被切除,进而说明内质网腔内含有能在特定位点催化肽键水解的酶,D项正确。
【从新情境角度命题】核仁与核糖体的形成命题情境 核仁是核糖体形成的工厂,可分为纤维中心(FC)、致密纤维组分(DFC)和颗粒组分(GC)三部分,在FC和DFC的交界处,含有rDNA,即转录rRNA的基因,rDNA是位于部分染色体上的DNA。核糖体的生物发生是一个高耗能过程。首先由位于FC区的RNA聚合酶介导rDNA转录,产生的rRNA前体在DFC区和GC区加工,并与蛋白质组装成核糖体的两个亚基,然后经过核孔进入细胞质,与mRNA结合形成具有翻译能力的核糖体,翻译完成后核糖体又解聚为两个亚基。如图所示:
【命题角度】(1)核糖体的组成成分有 ;代谢旺盛的细胞中核仁较大,其意义是 。 (2)核糖体小亚基和大亚基是在 中形成的,是在 中组装成核糖体的。 (3)核糖体蛋白是在 中合成,经过 运输进入细胞核的。 (4)rRNA前体是由rRNA与核糖体蛋白组成的一种核酸—蛋白质复合物,请再举两例核酸—蛋白质复合物: 。
便于形成更多的核糖体,参与蛋白质的合成
染色质(体)、DNA—RNA聚合酶、RNA—逆转录酶、DNA—DNA聚合酶、RNA—RNA复制酶、DNA—解旋酶等
练真题·明考向4.(2023·山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,但有遗传物质DNA,仍可转录合成rRNA,A项错误;核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确;密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误;有丝分裂前期核仁解体,在有丝分裂的分裂期核rDNA无法进行转录,D项错误。
练模拟·提能力5.(2023·山东临沂模拟)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图,下列相关叙述错误的是( )A.核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的主要场所B.核糖体的合成同时受rDNA和核仁外DNA的控制C.核糖体大、小亚基装配成核糖体是在细胞质中完成的D.真核细胞的遗传信息主要储存在核仁外的DNA分子中
解析 核仁是合成rRNA的主要场所,核糖体蛋白质在细胞质中合成,然后进入细胞核,A项错误;核糖体的合成需要rDNA转录形成的rRNA与核仁外DNA转录形成的5SrRNA,故其合成同时受rDNA和核仁外DNA的控制,B项正确;核糖体大、小亚基各自从核孔离开细胞核,可推测其装配成核糖体是在细胞质中完成的,C项正确;真核细胞的遗传信息主要储存在核仁外的DNA分子中,D项正确。
考点3 物质进出细胞的实例和方式
串联整合——明要点1.厘清细胞的吸水和失水
特别提醒 渗透平衡≠浓度相等:达到渗透平衡时,半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,此时膜两侧溶液的浓度未必相等,如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达到渗透平衡,但浓度不会相等。
2.物质出入细胞方式的判断
特别提醒 ①生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如mRNA和某些蛋白质可通过核孔运输。②以胞吞、胞吐方式运输的也不一定都是大分子物质,如突触中神经递质的释放。③同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同,如葡萄糖进入红细胞(协助扩散)和进入小肠上皮细胞(主动运输)的方式不同;水分子可以通过自由扩散和协助扩散方式运输。
3.影响物质跨膜运输的三大因素(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
(3)温度温度影响生物膜的流动性;温度影响酶活性,影响呼吸速率,进而影响能量供应;因此温度变化时,主动运输和胞吞、胞吐均受影响。
分层演练——拿高分角度1 围绕渗透作用和质壁分离,考查科学思维和科学探究练真题·明考向1.(2023·全国卷甲)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
解析 用30%蔗糖溶液处理后,细胞失水导致原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理后,细胞吸水,原生质体和液泡的体积都会增大,细胞液浓度减小,A、B两项错误。当蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,原生质体和液泡的体积减小,细胞液浓度增大,C项正确,D项错误。
2.(2022·湖南卷)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。
下列叙述错误的是( )A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 ml/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
解析 根据甲组中原生质体的表面积随培养时间的增加而增大,说明甲组细胞吸水,细胞质浓度大于0.3 ml/L NaCl溶液的浓度,但细胞中NaCl浓度不确定,A项错误;乙、丙两组中用NaCl处理后原生质体的体积缩小,细胞失水,所以会发生质壁分离现象,解除处理后由于细胞能吸收葡萄糖,所以会发生质壁分离复原,B项正确;该菌正常生长,细胞由小变大,可导致原生质体表面积增加,该菌吸水也会导致原生质体表面积增加,C项正确;若将该菌先65 ℃水浴灭活,细胞膜失去选择透过性,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化,D项正确。
3.(2021·广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不明显,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,细胞的气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故三种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
角度拓展 (1)红细胞在高渗NaCl溶液中体积缩小,在低渗NaCl溶液中体积增大的原因是细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液。[2021·湖北卷]( )(2)质壁分离复原过程中,细胞吸水能力逐渐降低。[2021·湖南卷]( )(3)1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。[2021·湖南卷]( )
练模拟·提能力4.(2023·山东烟台模拟)在适宜条件下,将月季的花瓣细胞置于一定浓度的A溶液中,测得细胞液浓度与A溶液浓度的比值变化如图所示。下列有关分析错误的是( )A.t0~t1时,花瓣细胞发生质壁分离B.A溶液中的溶质能被月季花瓣细胞吸收C.t2时,花瓣细胞的体积明显大于初始值D.适当降低温度,t1~t2所需时间可能会延长
解析 分析题图可知,t0~t1时间内花瓣细胞液浓度与A溶液浓度的比值始终小于1,细胞逐渐失水,体积变小,花瓣细胞发生质壁分离,A项正确;t0~t1时间内花瓣细胞液浓度与A溶液浓度的比值越来越大,说明溶质微粒可以进入细胞,导致细胞液浓度越来越大,B项正确;由于细胞壁的限制,花瓣细胞的体积不会明显大于初始值,C项错误;适当降低温度时,膜的流动性降低,t1~t2所需时间可能会延长,D项正确。
角度2 围绕物质出入细胞的方式,考查科学思维与科学探究练真题·明考向5.(2023·浙江卷)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外B.缬氨霉素为运输K+提供ATPC.缬氨霉素运输K+与细胞膜的结构无关D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
解析 缬氨霉素将K+运输到细胞外,降低细胞内外的K+浓度差,且缬氨霉素运输K+的过程不消耗能量,可推测缬氨霉素运输K+的方式为协助扩散,是顺浓度梯度运输,A项正确,B项错误;缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,能结合在细胞膜上,能在磷脂双分子层间移动,该过程与细胞膜具有一定的流动性这一结构特点有关,C项错误;噬菌体为DNA病毒,病毒没有细胞结构,故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力,D项错误。
6.(2023·湖北卷)心肌细胞上广泛存在Na+—K+泵和Na+—Ca2+交换体(转入Na+的同时排出Ca2+),两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+—K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用,下列叙述正确的是( )A.心肌收缩力下降B.细胞内液的钾离子浓度升高C.动作电位期间钠离子的内流量减少D.细胞膜上Na+—Ca2+交换体的活动加强
解析 阻断细胞膜上的Na+—K+泵会导致细胞内钠离子积累,使得Na+—Ca2+交换体难以将钠离子泵入,进而影响钙离子的转运和释放,引起细胞内钙离子浓度升高,心肌收缩力增大,A、D两项错误。阻断细胞膜上的Na+—K+泵后,由于钾离子难以泵入,使细胞内钾离子浓度降低,B项错误。阻断细胞膜上的Na+—K+泵后,钠离子难以排出细胞,导致细胞内钠离子浓度升高,膜内外钠离子浓度差减小,动作电位期间钠离子的内流量减少,C项正确。
角度拓展 (1)病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输。[2020·全国卷Ⅱ]( )(2)神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输。[2018·全国卷Ⅱ]( )
(3)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。①离子通道是由 复合物构成的,其运输的特点是 (答出一点即可)。 ②细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是 。[2021·全国卷甲,T29节选]提示 根细胞对K+的吸收属于主动运输,消耗能量,而呼吸抑制剂抑制细胞呼吸产生能量
一种离子通道只允许一种离子通过
练模拟·提能力7.(2023·湖南长沙一中模拟)水孔蛋白是膜整合蛋白,其构成了水分子选择性跨膜运输的通道,水分子通过这些通道的扩散速度比通过磷脂双分子层要快得多。水孔蛋白组成的水通道是可逆性的“门”(存在开、闭两种状态),受细胞内pH和Ca2+等生理指标调控。下列叙述正确的是( )A.水孔蛋白的存在改变了水分子跨膜运输的速度B.水孔蛋白的存在改变了水分子运输的方向,但不能改变水分子运输的动力C.垂体分泌的抗利尿激素也能影响靶细胞膜上水孔蛋白的数量D.在一定条件下,水通道蛋白可以通过主动运输方式运输水分子
解析 水孔蛋白的存在,使水分子通过协助扩散运输,加快了水分子跨膜运输的速度,A项正确;协助扩散与自由扩散一样只能从高浓度向低浓度运输,没有改变运输的方向和动力,B项错误;下丘脑分泌的抗利尿激素能影响靶细胞膜上水孔蛋白的状态,但不能影响靶细胞膜上水孔蛋白的数量,C项错误;主动运输需要借助载体蛋白,不能借助通道蛋白,D项错误。
8.(多选)(2023·河北模拟)光合作用产物是以蔗糖的形式转移和运输到种子、果实等部位的。下图表示蔗糖进入某细胞的方式。下列叙述正确的是( )A.H+泵能降低ATP水解反应的活化能B.蔗糖在SU载体的协助下进入该细胞的方式是协助扩散C.蔗糖进入该细胞的速度与细胞膜两侧的H+浓度差呈正相关D.呼吸抑制剂不会对蔗糖进入该细胞产生影响
解析 H+泵除了作为载体蛋白将H+运出细胞外,还能催化ATP水解,因此能降低ATP水解反应的活化能,A项正确;蔗糖与H+都通过SU载体运进细胞,蔗糖运进细胞利用的是H+的电化学势能,因此属于主动运输,B项错误;蔗糖运进细胞利用的是H+的电化学势能,细胞膜两侧的H+浓度差越大,该势能越大,越有利于蔗糖运进细胞,因此蔗糖进入该细胞的速度与细胞膜两侧的H+浓度差呈正相关,C项正确;呼吸抑制剂能降低细胞呼吸速率,使ATP合成减少,图中H+运出细胞的过程会受抑制,蔗糖进入细胞的过程依赖细胞外高内低的H+浓度差,因而也会受抑制,D项错误。
专项命题——重培优【从新情境角度命题】离子泵、质子泵及主动运输、协同运输命题情境 1.离子泵和质子泵(1)离子泵属于复合蛋白,既具有酶的催化功能(催化ATP水解),又具有运输离子的功能,通过主动运输的方式对特定离子进行跨膜运输,如下图所示钠钾泵。
2.主动运输与协同运输主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度进行的跨膜转运方式,普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。主动运输的能量来源分为3类(如图1):ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。图2为小肠上皮细胞吸收和转运葡萄糖的示意图。协同运输是一种逆浓度梯度跨膜运输方式,其依赖于另一种溶质的顺浓度梯度运输,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。协同运输包括同向协同和反向协同两种情况。
命题设计 (1)钠钾泵在运输K+和Na+时,需要消耗ATP,ATP的作用是 。钠钾泵是细胞膜上的一种载体蛋白,能吸收K+排出Na+,钠钾泵发挥作用时体现了细胞膜的 功能。 (2)H+通过质子泵的跨膜运输方式属于主动运输,判断理由是 。胃壁细胞利用质子泵将H+运入胃腔中。空腹时,胃壁细胞分泌到胃腔中的H+过多,易引起胃溃疡。奥美拉唑对胃溃疡有一定的治疗作用,请推测奥美拉唑治疗胃溃疡的机理。奥美拉唑通过抑制质子泵活性降低胃腔中H+的含量
提供能量,同时使钠钾泵发生磷酸化,发生形状改变
控制物质进出细胞(或物质运输)
浓度梯度为由低浓度到高浓度,需要消耗ATP,需要载体蛋白
(3)光驱动类型的主动运输中,物质进行主动运输需要的能量来自 。(4)小肠上皮细胞内的钾离子浓度比细胞外的钾离子浓度 (填“高”或“低”)。葡萄糖是 (填“顺浓度”或“逆浓度”)梯度被小肠上皮细胞吸收的。
练真题·明考向1.(2023·山东卷)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是( )A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
解析 由“溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体”可知,溶酶体内H+浓度高,因此H+进入溶酶体为逆浓度运输,其运输方式属于主动运输,A项正确;H+载体蛋白失活后使溶酶体内H+浓度降低,进而导致Cl-转运受阻,可引起溶酶体内的吞噬物积累,B项正确;Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累甚至是溶酶体破裂,溶酶体的功能降低或丧失,进而导致细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,C项正确;溶酶体中的H+浓度高于细胞质基质,二者pH不同,因此释放到细胞质基质中的水解酶活性降低,D项错误。
练模拟·提能力3.(2023·广东深圳二模)质子泵是一种跨膜蛋白,其中的V型泵能逆浓度梯度转运H+;F型泵能顺浓度梯度转运H+,并利用其释放的能量合成ATP,所以F型泵也叫ATP合成酶。下列叙述正确的是( )A.质子泵逆浓度转运H+通过膜属于协助扩散B.质子泵在逆浓度梯度泵出H+时,膜两侧的pH趋向相同C.叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上不存在F型质子泵D.F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能
解析 V型质子泵可利用ATP水解的能量,逆浓度梯度转运H+,其运输方式是主动运输,A项错误;质子泵在逆浓度梯度泵出H+时,膜两侧的pH差值变大, B项错误;叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上存在F型质子泵,用于合成ATP,C项错误;F型质子泵能顺浓度梯度转运H+,并利用其释放的能量合成ATP,所以F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能,D项正确。
4.(2023·贵州铜仁二模)嗜盐细菌是一种厌氧菌,图示为H+进出细胞的过程图解。适宜光照下,细菌视紫红质吸收一个光量子后,改变其空间结构,将2个H+由细胞内转运至细胞外,H+在ATP合成酶的协助下进入细胞。下列叙述错误的是( )A.细菌通过视紫红质运输H+的过程所需能量来自光能B.细菌通过视紫红质转运H+时,视紫红质发生空间结构的改变C.随着氧气浓度的增加,H+运输速率加快,ATP的合成速率加快D.ATP合成酶具有物质运输和催化功能,将H+势能转化为ATP中的化学能
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