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第2单元　细胞的基本结构与物质运输
第2课　细胞器之间的分工合作
[复习目标]　1.通过对各种细胞器的化学成分、结构与功能的理解，认同结构与功能相统一的生命观念。(生命观念)　2.结合分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌过程，分析各种细胞结构、功能的不同及其相互联系。(科学思维)　3.选择合适的实验材料，观察叶绿体和细胞质流动。(科学探究)
考点一　主要细胞器的结构和功能
1．细胞质的组成
2．细胞器之间的分工
(1)比较线粒体和叶绿体
(2)其他细胞器的结构和功能
图示 名称 功能
内质网 细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，有粗面内质网和光面内质网两种类型
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 是细胞的“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细菌
液泡 主要存在于植物细胞中，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
中心体 分布在动物和低等植物细胞中，与细胞的有丝分裂有关
核糖体 “生产蛋白质的机器”，有游离核糖体和附着在粗面内质网上的核糖体两种类型
[教材深挖]
(必修1 P53拓展应用)溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解？尝试提出一种假说，解释这种现象。
提示：溶酶体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；可能因溶酶体膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用。
3．细胞骨架
(1)结构：由蛋白质纤维组成的网架结构。
(2)功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，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。
4．植物细胞的细胞壁
[易错辨析]
1．人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。(√)
2．内质网是脂质的合成车间，性激素主要是由内质网上的核糖体合成的。(×)
3．液泡中含有糖类、无机盐和色素，但不含蛋白质。(×)
4．溶酶体合成和分泌的多种水解酶可以分解自身衰老、损伤的细胞器。(×)
5．中心体和核糖体不含有脂质，都只存在于真核细胞中。(×)
1．归纳概括各种细胞器的结构与功能
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，如蓝细菌。
(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)真核细胞的光合作用一定发生于叶绿体中，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。
(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)“葡萄糖→丙酮酸”的反应一定不发生于细胞器中。
命题点1　围绕细胞器的结构与功能考查生命观念
1．(2022·武汉模拟)下列关于细胞中的相关结构和功能的叙述，正确的是(　　)
A．酵母菌线粒体内膜凹陷折叠成嵴，有利于葡萄糖分解酶的附着
B．线粒体和叶绿体中消耗[H]的过程都伴随着ATP含量的增加
C．光合作用一定在叶绿体中进行，有氧呼吸一定在线粒体中进行
D．正常生理状态下，溶酶体能够分解细胞自身的结构
解析：选D。葡萄糖在细胞质基质中被分解，不进入线粒体内，A错误；线粒体中有氧呼吸第三阶段消耗[H]并生成大量ATP，而叶绿体中暗反应阶段的C3还原需要消耗[H]和ATP，B错误；蓝细菌没有叶绿体，但是含有叶绿素，因此能够进行光合作用，有氧呼吸不一定在线粒体中进行，如原核细胞的有氧呼吸不在线粒体中进行，C错误；正常生理状态下，溶酶体能分解细胞自身衰老、损伤的细胞器，D正确。
2．(2022·华中师大附中模拟)内质网是细胞内一个连续的整体结构，存在粗面内质网和光面内质网两种类型。粗面内质网上附着有大量核糖体，合成膜蛋白和分泌蛋白。光面内质网上无核糖体，其功能多种多样，既参与糖原、糖脂以及糖蛋白中的糖成分的合成，又是脂质的合成和转运场所。下列推测不合理的是(　　)
A．花生子叶细胞中的粗面内质网比光面内质网发达
B．内质网可与核膜和细胞膜直接相连
C．粗面内质网的膜更容易转化为高尔基体的膜
D．细胞膜上糖蛋白的合成需要两种内质网共同参与
解析：选A。花生子叶细胞合成的油脂较多，便于储存养料，光面内质网与脂质的合成有关，因此花生子叶细胞中的内质网主要是光面内质网，即花生子叶细胞中的光面内质网比粗面内质网发达，A不合理；内质网一侧连核膜的外膜，另一侧连细胞膜，B合理；粗面内质网与分泌蛋白的合成有关，出芽形成囊泡，因此粗面内质网的膜更容易转化为高尔基体的膜，C合理；糖蛋白由蛋白质和糖类结合而成，粗面内质网与膜蛋白合成有关，光面内质网与糖基团的合成有关，因此糖蛋白的合成与两种类型的内质网均有关，D合理。
命题点2　围绕细胞器的分离方法考查科学探究
3．(2022·潍坊一模)某研究小组将植物叶片置于适量的溶液X中，超声破碎细胞后再用差速离心法分离细胞组分，可依次分离出细胞核、线粒体、高尔基体、核糖体。下列说法正确的是(　　)
A．差速离心法可用于证明DNA半保留复制的经典实验
B．溶液X与该植物叶片细胞的细胞质相比，渗透压高、pH相同
C．通过离心分离出的线粒体能将葡萄糖氧化分解
D．分离核糖体时的转速一定高于分离高尔基体的转速
解析：选D。密度梯度离心法可用于证明DNA半保留复制的经典实验，A错误；溶液X与该植物叶片细胞的细胞质相比，渗透压和pH应该相同，以便维持细胞器的正常形态和功能，B错误；线粒体不能将葡萄糖氧化分解，进入线粒体的底物是丙酮酸，葡萄糖分解的第一阶段发生在细胞质基质中，C错误；由于高尔基体具有膜结构，且体积较大，而核糖体是无膜结构的细胞器，在差速离心过程中最后分离出来的一般是核糖体，因此，分离核糖体时的转速一定高于分离高尔基体的转速，D正确。
考点二　细胞器之间的协调配合及生物膜系统
1．分泌蛋白
(1)概念：在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
(2)举例：消化酶、抗体和一部分激素等。
2．分泌蛋白的合成、加工和运输
(1)研究手段——同位素标记法
向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，检测放射性依次出现的部位。
(2)过程
[教材深挖]
(必修1 P51思考·讨论)尝试描述分泌蛋白合成和运输的过程。
提示：分泌蛋白在游离的核糖体中合成一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成，并在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体进一步加工，再由囊泡运输到细胞膜，囊泡与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
3．细胞的生物膜系统
(1)组成：细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
(2)特点
①生物膜的组成成分和结构很相似。
②在结构和功能上紧密联系、协调配合。
(3)功能
[易错辨析]
1．消化酶、抗体、激素和神经递质的合成分泌过程都需要核糖体、内质网和高尔基体参与。(×)
2．肽链在高尔基体被加工成有一定空间结构的蛋白质。(×)
3．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。(×)
4．生物膜系统指生物体内的所有膜结构。(×)
5．原核细胞的生物膜系统由细胞膜和细胞器膜组成，有利于细胞代谢的有序进行。(×)
6．采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能，其中起关键作用的血液透析膜是一种人工合成的膜材料，具有选择透过性。(√)
1．分泌蛋白合成及分泌过程中的图形分析
　
甲　　　　　　　　　　　乙
丙　膜面积变化直方图　丁　膜面积变化曲线图
(1)由图甲可以看出分泌蛋白合成、加工、运输过程如下：
核糖体→内质网高尔基体细胞膜
(2)图乙表示放射性颗粒在不同结构出现的先后顺序，据图可判断分泌蛋白的转移途径。
(3)图丙和图丁分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中，内质网膜面积减小，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积相对增大的现象。
2．归纳与概括“囊泡运输”
命题点1　围绕分泌蛋白与生物膜系统考查生命观念及科学思维
1．(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ATP
C．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：选C。根据题干信息可以得出结论，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，即这些蛋白质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发送至细胞外，所以消化酶和抗体不属于该类蛋白，A正确；细胞通过囊泡运输需要消耗能量ATP，B正确；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，RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱”，如果高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高，则结合能力减弱，所以可以推测高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH低，C错误；通过题干可以得出结论“RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，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”，因此可以得出结论，如果RS功能缺失，则受体不能和错误的蛋白质结合，并运回内质网，因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加，D正确。
2．(2022·湖北恩施质检)真核细胞具备的生物膜系统在细胞的生命活动中具有重要作用。请据图判断下列关于生物膜的描述，正确的是(　　)
A．图中①②③④⑤⑥等结构的膜共同构成了生物膜系统
B．细胞核中合成的mRNA，需穿过2层生物膜，与细胞质中的核糖体结合后起作用
C．若对图中核糖体上的氨基酸用3H进行标记，在分泌蛋白形成过程中，放射性物质在细胞结构中依次出现的顺序是⑤②①⑥③
D．结构⑥在分泌蛋白形成前后，膜面积基本不变
解析：选D。②是核糖体，无膜结构，不属于生物膜系统，A错误；细胞核中合成的mRNA是从核孔出细胞核的，不穿过生物膜，B错误；若对图中核糖体上的氨基酸用3H进行标记，在分泌蛋白形成过程中，放射性物质在细胞结构间依次出现的顺序是②核糖体、①内质网、⑥高尔基体、③细胞膜，C错误；分泌蛋白合成与分泌过程：核糖体合成一段肽链→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，这样⑥高尔基体膜面积基本不变，D正确。
命题点2　围绕信号肽的作用考查科学探究
3．科学研究发现，分泌蛋白合成时，先合成一段信号肽序列。SRP是细胞质中能与信号肽结合的信号识别颗粒，DP是内质网膜上的信号识别颗粒受体。科学家应用体外无细胞系统进行分泌蛋白质合成的研究，研究结果如表所示(“＋”表示反应混合物中存在该物质或结构，“－”表示不含有)。下列有关分析错误的是(　　)
组别 含编码信号序列的mRNA 翻译所需的各种条件 SRP DP 内质网 结果
1 ＋ ＋ － － － 产生含信号肽的完整多肽
2 ＋ ＋ ＋ － － 合成一段含信号肽的肽链后，肽链停止延伸
3 ＋ ＋ ＋ ＋ － 产生含信号肽的完整多肽
4 ＋ ＋ － ＋ ＋ 产生含信号肽的完整多肽，多肽链没有进入内质网
5 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 多肽链进入内质网，信号肽被切除
A.信号肽的合成是在游离核糖体上进行的，信号肽的切除是在内质网中
B．在没有SRP时，分泌蛋白质的肽链仍然可以合成，但是无法进行加工
C．根据题意推测，无细胞系统中不需要DNA参与
D．SRP与信号肽结合后，可阻止肽链的延伸，直到SRP与DP结合，肽链合成才能继续
解析：选A。该实验无法证明信号肽的合成是在游离核糖体上进行，A错误；分析组1和组4可知，在没有SRP时，分泌蛋白质的肽链仍然可以合成，但是无法进行加工，B正确；该实验模拟的是翻译和蛋白质的加工过程，无细胞系统中不需要DNA的参与，C正确；由组2和组3比较可知，SRP与信号肽结合后，可阻止肽链的延伸，直到SRP与DP结合，肽链合成才能继续，D正确。
考点三　(实验)用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
1．实验原理
(1)叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质基质中，呈绿色、扁平的椭球或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
(2)活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
2．实验步骤
(1)观察叶绿体
(2)观察细胞质的流动
1．实验成功的两个关键点
(1)实验材料的选择
实验 观察叶绿体 观察细胞质流动
选材 藓类叶片 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 黑藻叶片
原因 叶片仅有一两层叶肉细胞 附带的叶肉细胞含有的叶绿体数目少且体积大 叶片薄，细胞质流动较快
(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态，否则细胞失水皱缩，将影响对叶绿体形态的观察。同时可以使细胞具有较高的代谢强度，从而可以观察到明显的细胞质流动。
2．实验现象分析
(1)叶绿体可以改变椭球体的方向：在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤；在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源。
(2)细胞质流动意义：随着细胞质的不断旋转流动，叶绿体、线粒体等细胞器和无机盐、蛋白质、各种酶等物质遍布整个细胞，有利于细胞进行新陈代谢等各种生命活动。
(3)叶绿体运动方向：若显微镜下观察到叶绿体的运动方向如图所示，则实际的流动方向为逆时针，叶绿体的位置是位于液泡左下方。
命题点1　教材基础实验
1．下列各项均是与“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动”实验有关的叙述，其中正确的是(　　)
A．不选幼根作实验材料，因为根细胞无叶绿体，其细胞质也不流动
B．叶绿体的形态和分布不会随着光照强度和方向的改变而改变
C．细胞中叶绿体的运动是细胞质流动的标志
D．植物细胞质流动的速度，标志着该细胞同化作用的强弱
解析：选C。细胞质不流动是错误的，虽然根细胞无叶绿体，但是细胞质仍会流动，只是不易观察，A错误；因为光照是叶绿体进行光合作用的必要条件之一，所以叶绿体的形态和分布会随着光照强度和方向的改变而改变，B错误；细胞质的流动是以叶绿体流动为参照物进行观察的，C正确；细胞代谢越旺盛，细胞质流动越快，同化作用只是细胞代谢的一部分而不是全部(细胞同化作用较弱，异化作用很强时细胞质流动也可能很快)，D错误。
命题点2　高考拓展延伸
2．植物细胞的细胞质不停地流动，并且同一组织相邻细胞的细胞质流动方式和方向是相同的。某实验小组选用菠菜、苔藓、黑藻作为实验材料完成几个实验。
(1)选择合适的材料一次性连续完成观察叶绿体形态、观察细胞质流动、探究气孔开闭机理等三个实验。甲、乙、丙三位同学分别选择菠菜、苔藓、黑藻作实验材料各自完成实验。你认为哪位同学的三个连续实验会成功______________，理由是__________________________________________。
(2)甲同学在撕取菠菜下表皮组织，注意到要稍带叶肉细胞，原因是________________________。
上图是甲同学用高倍显微镜观察后绘制的细胞质流动示意图(其中B、C细胞仅画了部分细胞壁)，该同学画的A细胞示意图中存在一处明显错误是____________________________。装片上A对应细胞内细胞质实际流动方向是______(填“顺”或“逆”)时针环流，图中B、C细胞中细胞质流动方向是______________。如果要加快细胞质流动，可以采取的方法有____________________________________(举一例)。
(3)乙同学在用苔藓实验时，直接将苔藓叶片置于载玻片中央清水中制成临时装片，主要是由于苔藓叶片____________________，整个实验中一定要__________________，否则细胞失水皱缩，将影响对叶绿体形态的观察。
(4)查资料得知气孔两侧的保卫细胞具有叶绿体，光合作用合成葡萄糖可以立即进入细胞质；保卫细胞吸水膨胀引起气孔开放，失水气孔关闭。甲同学在实验中发现，当光线充足情况下，水分若充足时气孔开放，水分若不足气孔关闭；在光照微弱时，不管水分充足与否，气孔均关闭。根据此现象，请写出假设进行解释：
光照时：_________________________________；
无光时：________________________________。
解析：(1)只有菠菜叶才具有气孔，所以要完成观察叶绿体形态、观察细胞质流动、探究气孔开闭机理等三个实验，只有选择菠菜的甲才能成功。(2)撕取菠菜下表皮组织，注意到要稍带叶肉细胞，因为叶肉细胞中有叶绿体，而下表皮细胞中没有叶绿体，不易观察到细胞质流动。液泡是相对独立的细胞器，细胞核应该画在液泡外的细胞质中。显微镜下看到装片A的细胞质流动方向为逆时针，因为显微镜下看到的是上下和左右倒立的虚像，所以A对应细胞内细胞质实际流动方向也是逆时针。同一组织相邻细胞的细胞质流动方式和方向是相同的，B、C细胞中细胞质流动方向和A细胞一样，都是逆时针。如果要加快细胞质流动，可以采取的方法有：实验前适当给予适宜光照或适当提高实验温度等。(3)因为苔藓叶片仅由一层或两层细胞构成，材料足够薄，所以可以直接将苔藓叶片置于载玻片中央清水中制成临时装片；整个实验中一定要使叶片处于有水环境，当叶片缺水，细胞失水皱缩，将影响对叶绿体形态的观察。(4)气孔两侧的保卫细胞具有叶绿体，光合作用合成葡萄糖可以立即进入细胞质。当光线充足情况下光合作用大于呼吸作用，产生的葡萄糖使细胞质渗透压增大，引起细胞吸水，此时水分若充足气孔开放，水分若不足气孔关闭；在光照微弱时，呼吸作用大于光合作用，细胞中葡萄糖被消耗，细胞质渗透压降低，细胞失水，气孔关闭。
答案：(1)甲　只有菠菜叶才具有气孔　(2)叶肉细胞中有叶绿体，而下表皮细胞中没有叶绿体，不易观察到细胞质流动　细胞核应画在液泡外的细胞质中　逆　都是逆时针　实验前适当给予适宜光照或适当提高实验温度等　(3)仅由一层或两层细胞构成　使叶片处于有水环境　(4)光合作用产生的葡萄糖使细胞质渗透压增大，引起细胞吸水，气孔开放　细胞中葡萄糖被消耗，细胞质渗透压降低，细胞失水，气孔关闭
[真题演练]
1．(2022·广东卷)酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程，某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外，还可能检测到分泌蛋白的场所是(　　)
A．线粒体、囊泡
B．内质网、细胞外
C．线粒体、细胞质基质
D．内质网、囊泡
解析：选D。线粒体为分泌蛋白的合成、加工、运输提供能量，分泌蛋白不会进入线粒体，A、C错误；根据题意，分泌蛋白在高尔基体中积累，不会分泌到细胞外，B错误；内质网中初步加工的分泌蛋白以囊泡的形式转移到高尔基体，内质网、囊泡中会检测到分泌蛋白，D正确。
2．(2022·浙江6月选考)动物细胞中某消化酶的合成、加工与分泌的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．光面内质网是合成该酶的场所
B．核糖体能形成包裹该酶的小泡
C．高尔基体具有分拣和转运该酶的作用
D．该酶的分泌通过细胞的胞吞作用实现
解析：选C。光面内质网是脂质合成的场所，消化酶是分泌蛋白，合成场所是粗面内质网(附着在粗面内质网上的核糖体)，A错误；核糖体无膜结构，不能形成小泡包裹该酶，B错误；高尔基体能对蛋白质进行加工、分类、包装、发送，具有分拣和转运消化酶等分泌蛋白的作用，C正确；该酶的分泌通过细胞的胞吐作用实现，D错误。
3．(2021·海南卷)分泌蛋白在细胞内合成与加工后，经囊泡运输到细胞外起作用。下列有关叙述错误的是(　　)
A．核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白
B．囊泡在运输分泌蛋白的过程中会发生膜成分的交换
C．参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统
D．合成的分泌蛋白通过胞吐排出细胞
解析：选C。根据题意可知，该细胞为真核细胞，所以核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白，A正确；分泌蛋白在合成与加工的过程中会实现膜组分的更新，B正确；生物膜系统包含细胞膜、核膜和细胞器膜，C错误；分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐，D正确。
4．(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：选D。酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正确；由分析可知，部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确；由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外，D错误。
[长句特训]
科学家德迪夫将大鼠肝组织置于搅拌器中研磨，获得肝组织匀浆，然后检测匀浆中几种酸性水解酶的活性。检测结果如图所示。德迪夫判断这
些水解酶位于一种具膜小泡内，在具膜小泡内酶活性受到抑制，而膜被破坏之后，其中的酶被释放出来，而表现出较强的活性。1956年，得到了进一步的实验证实，这种具膜小泡被命名为溶酶体。
搅拌器处理不同时长后肝组织
匀浆中两种酸性水解酶活性
图1
用不同浓度的蔗糖溶液作为提取液时
肝组织匀浆中两种酸性水解酶活性
图2
设问形式1　必备知识及其应用类命题
(1)细胞的生物膜系统由____________________________共同构成。生物膜是近年的研究热点，如可以模拟细胞膜的________________功能对海水进行净化。
设问形式2　推理类命题
(2)结合图1，试对图2中分别以0 mol/L和0.25 mol/L的蔗糖浓度作为提取液时出现不同结果进行解释：________________________________。
设问形式3　生命活动调控价值类命题
(3)自噬是一个与溶酶体有关的严格调控下的细胞内消化的过程。当细胞中出现衰老或损伤的细胞器、错误折叠的蛋白质较多或葡萄糖等营养物质缺乏时均会触发自噬；反之则抑制。这种调控机制对于细胞生命活动的意义是_________________________________________________________________。
解析：(1)细胞器膜、核膜、细胞膜等结构共同构成细胞的生物膜系统。模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能可用于净化海水。(2)结合题干信息分析，当蔗糖溶液浓度为0 mol/L时，肝组织匀浆中两种酸性水解酶活性约为100%，说明当蔗糖溶液浓度为0 mol/L时，溶酶体膜破裂，酶溢出。而蔗糖溶液浓度为0.25 mol/L时，肝组织匀浆中两种酸性水解酶活性较低，说明蔗糖溶液浓度为0.25 mol/L时溶酶体内酶溢出量较少。(3)在“饥饿”状态下细胞质中可溶性蛋白和部分细胞器会被降解，用于供能和生物合成，这是真核细胞在长期进化过程中形成的一种自我保护机制。另外，细胞自噬能清除变性或错误折叠的蛋白质、衰老或损伤的细胞器等，这有利于细胞内稳态的维持。
答案：(1)细胞器膜、核膜、细胞膜等结构　控制物质进出细胞　(2)由题干信息可知，在溶酶体内酶活性受到抑制，而溶酶体破裂后，其中的酶会被释放出来，表现出较高的活性，当蔗糖溶液浓度为0 mol/L时，溶酶体膜破裂，酶溢出，表现出较高的活性；而蔗糖溶液浓度为0.25 mol/L时，溶酶体内酶溢出量较少，表现为活性较低(答案合理即可)　(3)维持细胞内的稳态(或从物质、能量、结构角度作答，如细胞在“饥饿”状态下分解自身部分物质可用于自身结构的建构等，答案合理即可)
第2课　细胞器之间的分工合作
[基础练透]
1．(2022·张家口市一模)叶绿体是植物细胞中的重要结构，下列相关叙述不正确的是(　　)
A．散布在细胞质基质中的叶绿体，其形态和分布是静止不动的
B．叶绿体内膜和外膜的成分和结构相似，都具有选择透过性
C．叶绿体基粒由多个类囊体组成，极大地扩展了受光面积和色素附着面积
D．叶绿体基质中存在的少量DNA可通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
解析：选A。叶绿体的形态和分布不是静止的，可随光照强度和光线方向的变化而变化，A错误；叶绿体的外膜、内膜均属于生物膜，都具有选择透过性，B正确；叶绿体基粒由多个类囊体组成，通过类囊体膜极大地扩展了受光面积和色素附着面积，C正确；叶绿体基质中含有少量DNA，可通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2．(2022·辽宁一轮联考)细胞中线粒体功能受损时可“自动”与溶酶体融合并被其分解清除，该现象称为线粒体自噬，该过程受阻可引发如帕金森病等多种疾病。下列有关叙述错误的是(　　)
A．溶酶体能合成和分泌多种水解酶参与线粒体自噬
B．受损线粒体和溶酶体融合与生物膜的流动性有关
C．线粒体自噬可对细胞中的某些物质进行回收利用
D．适当增强线粒体自噬水平有利于帕金森病的治疗
解析：选A。溶酶体中的水解酶是在核糖体上合成的，再依次经过内质网、高尔基体的加工形成，不是溶酶体合成和分泌的，A错误；受损的线粒体和溶酶体融合形成“自噬体”，该过程与膜的流动性有关，B正确；线粒体自噬后的水解产物，如氨基酸、核苷酸等物质可以进行回收利用，C正确；题目中提到线粒体自噬过程受阻可引发帕金森病，适当增强线粒体自噬水平有利于帕金森病的治疗，D正确。
3．(2022·北京房山区二模)细胞膜塑形蛋白促进囊泡形成的机制揭示，为了将细胞内的废物清除，细胞膜塑形蛋白会促进囊泡(分子垃圾袋)形成。将细胞受损的蛋白质运到“回收利用工厂”，降解废物，使“组件”被重新利用。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．囊泡的形成主要与细胞器中心体有关
B．细胞膜塑形蛋白的形成与核糖体有关
C．“分子垃圾袋”主要由磷脂和蛋白质构成，具有流动性
D．“回收利用工厂”可能是溶酶体，“组件”可能是氨基酸
解析：选A。中心体没有膜结构，不能形成囊泡，故囊泡的形成与细胞器中心体无关，A错误。蛋白质合成的场所是核糖体，故细胞膜塑形蛋白的形成与核糖体有关，B正确。“分子垃圾袋”是细胞膜形成的囊泡，主要由磷脂和蛋白质构成，具有流动性的特点，C正确。“回收利用工厂”能降解废物，应该是溶酶体；“回收利用工厂”将受损的蛋白质降解，因此形成的“组件”可能是氨基酸，能被细胞重新利用合成蛋白质，D正确。
4．(2022·茂名市一模)下列关于生物膜结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．无细胞结构的病毒不具生物膜系统，而有细胞结构的生物都具有生物膜系统
B．囊泡的出芽和融合，体现了生物膜的组成成分和结构具有相似性
C．内质网和高尔基体通过囊泡发生联系，体现了生物膜具有一定的流动性
D．生物膜使细胞内能同时进行多种化学反应，保证细胞生命活动高效有序进行
解析：选A。有细胞结构的生物包括原核生物和真核生物，而生物膜系统由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成，只有真核生物才具有生物膜系统，A错误；囊泡的出芽和融合，体现了生物膜具有一定的流动性，说明生物膜的组成成分和结构具有相似性，但不完全相同，B正确；内质网和高尔基体通过囊泡发生联系，体现了生物膜具有一定的流动性，C正确；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样就使细胞内能够同时进行多种化学反应，而互不干扰，保证细胞生命活动高效有序进行，D正确。
5．(2022·莆田市二模)红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。若将刚萎蔫的红苋菜叶放入清水中，菜叶逐渐恢复坚挺，水的颜色无明显变化；若对其进行加热，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色。下列相关叙述错误的是(　　)
A．花青素储存在叶肉细胞的液泡中
B．水进入萎蔫的红苋菜叶不需要消耗ATP
C．红苋菜叶在恢复坚挺过程中，细胞液渗透压逐渐降低
D．高温使红苋菜叶的细胞壁失去选择透过性
解析：选D。花青素是水溶性色素，储存在叶肉细胞的液泡中，液泡膜具有选择透过性，因此，花青素不能透过液泡膜被运出去，A正确；水进入萎蔫的红苋菜叶的方式是被动运输，该过程中不需要消耗ATP，B正确；红苋菜叶在恢复坚挺过程中，不断吸收水分，因而细胞液浓度下降，细胞液渗透压逐渐降低，C正确；由于生物膜的选择透过性，花青素无法扩散至细胞外，高温后生物膜失去选择透过性，花青素通过液泡膜和细胞膜扩散到细胞外，但细胞壁无活性，因而不具有选择透过性，D错误。
6．(2022·枣庄市二模)多数分泌蛋白在合成时先合成信号肽序列以进入内质网，通过内质网—高尔基体(ER—Golgi)途径分泌到细胞外，称为经典分泌途径。但真核生物中少数分泌蛋白并不依赖ER—Golgi途径，称为非经典分泌途径，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．信号肽的合成和切除均发生在内质网
B．非经典分泌蛋白中可能没有信号肽序列
C．①③途径中均伴随着生物膜的转化
D．ER—Golgi途径排出蛋白质时消耗能量
解析：选A。信号肽的本质属于蛋白质，蛋白质的合成场所是核糖体，A错误；根据题意“多数分泌蛋白含有信号肽序列，通过内质网—高尔基体(ER—Golgi)途径分泌到细胞外，称为经典分泌途径，但真核生物中少数分泌蛋白并不依赖ER—Golgi途径，称为非经典分泌途径”，可知非经典分泌途径分泌的蛋白质的肽链中没有信号肽序列，不能引导蛋白质进入内质网，B正确；①溶酶体的分泌和③外来体的分泌过程，均伴随着生物膜之间的转化，C正确；ER—Golgi途径排出蛋白质属于胞吐过程，该过程需要消耗能量，D正确。
7．(多选)蓖麻毒素是一种分泌蛋白，它能使真核生物的核糖体失去活性。细胞分泌蓖麻毒素过程中通过高尔基体以囊泡形式运输至液泡，在液泡中加工成成熟蓖麻毒素，再分泌至细胞外。下列有关此过程的叙述错误的是(　　)
A．成熟的蓖麻毒素使核糖体失去活性会阻碍细胞合成蛋白质
B．蓖麻毒素的加工不需要内质网、高尔基体、液泡的参与
C．成熟的蓖麻毒素可直接穿出液泡膜进而分泌至细胞外
D．蓖麻毒素在液泡中成熟可以防止其毒害自身核糖体
解析：选BC。蛋白质的合成场所是核糖体，成熟的蓖麻毒素使核糖体失去活性会阻碍细胞合成蛋白质，A正确；根据题意，蓖麻毒素是一种分泌蛋白，其加工需要内质网、高尔基体的参与，另外蓖麻毒素的成熟需要在液泡中加工，B错误；蓖麻毒素是一种分泌蛋白，其需要借助囊泡以胞吐的方式分泌到细胞外，C错误；根据题干，蓖麻毒素能使真核生物的核糖体失去活性，故蓖麻毒素在液泡中成熟可以防止其毒害自身核糖体，D正确。
8．(2022·武侯区模拟)细胞的分泌活动分为两种类型：组成型分泌和调节型分泌。组成型分泌途径中运输小泡持续不断地从高尔基体运送到细胞膜；调节型分泌小泡离开高尔基体后暂时聚集在细胞膜附近。请根据图中信息回答以下问题：
(1)据图分析，物质①的合成场所是__________；结构②与物质①的结合部位会形成2个__________(物质)的结合位点；决定新生蛋白质能进入到内质网中进一步合成，而不是转移到细胞质基质中的因素是______________________。
(2)高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行____________________的“车间”及“发送站”。
(3)结合上图分析，③的形成过程属于________型分泌。引起组成型分泌和调节型分泌的机制不相同，判断的依据是__________________________。
解析：(1)由图可知：物质①表示翻译的模板mRNA，②是翻译的场所核糖体，物质①的合成场所是细胞核；核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点；从图中可以看出核糖体上合成的多肽链在内质网定向信号序列的指引下进入内质网进一步合成。(2)内质网进一步合成的蛋白质还需要经过高尔基体的加工、分类和包装。(3)由题图可知，组成型分泌形成的蛋白质是细胞结构的组成成分，③是位于细胞膜上的受体，作用是识别信号分子，本质是糖蛋白，因此它的形成属于组成型分泌；组成型分泌途径中运输小泡持续不断地从高尔基体运送到细胞膜，不需要外界信号分子的刺激，而调节型分泌小泡离开高尔基体后暂时聚集在细胞膜附近，当接收到细胞外信号分子的刺激后分泌到细胞外。
答案：(1)细胞核　tRNA　内质网定向信号序列　(2)加工、分类和包装　(3)组成　调节型分泌需要有细胞外信号分子的刺激，组成型分泌不需要
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9．研究发现，细胞中错误折叠的蛋白质或损伤的细胞器被一种称为泛素的多肽标记后，送往溶酶体降解，具体机制如图。下列叙述错误的是(　　)
A．泛素在蛋白质和损伤细胞器降解过程中起到“死亡标签”的作用
B．吞噬泡与溶酶体融合体现了生物膜的选择透过性
C．溶酶体中的多种水解酶可以将吞噬泡降解
D．泛素参与代谢、增殖等生命活动的调节
解析：选B。据题意可知，泛素与错误折叠的蛋白质或损伤细胞器结合，相当于对其进行了标记，后被溶酶体中的水解酶降解，泛素起到“死亡标签”的作用，A正确；吞噬泡与溶酶体融合属于膜融合，体现了生物膜的流动性(细胞膜上磷脂分子和蛋白质分子都可以运动)，B错误；溶酶体中含有多种水解酶，可将吞噬泡降解，将其中有用的物质如氨基酸重复利用，而无用的物质排出细胞，C正确；在代谢、增殖过程中可能出现错误折叠或损伤的细胞器，需要通过图示过程进行降解，故泛素参与代谢、增殖等生命活动的调节，D正确。
10．(2022·辽宁一轮联考)光面内质网是内质网体系的组成部分，在形态上与粗面内质网相似，在结构上两者也是相连的，但在化学组成和功能上却有明显的差异，光面内质网不参与核糖体的结合，不参与蛋白质的合成，但有合成脂质、解毒、糖原代谢、储积Ca2＋等作用，细胞质基质中Ca2＋的浓度极低，而内质网腔中的Ca2＋浓度很高，这种膜两侧的浓度差是靠膜上的一种钙泵(钙激ATP酶)，钙泵可持续不断地把细胞质基质中的Ca2＋抽取到内质网腔中，造成了跨膜电化学梯度，一旦受到信号刺激时，膜上的钙通道打开，迅即涌入细胞质基质中，参与信号进一步传递，引起细胞发生一定的反应。下列说法正确的是(　　)
A．光面内质网不能参与构成细胞膜上糖蛋白的加工，脂质的合成
B．光面内质网可以储积Ca2＋，影响细胞内的信号分子的传递
C．从细胞质基质中将Ca2＋运输到内质网腔，需要电化学梯度供能
D．粗面内质网与光面内质网相互独立、互不联系
解析：选B。光面内质网不参与构成细胞膜上糖蛋白的加工，但参与脂质的合成，A错误；光面内质网可以储积Ca2＋，当受到信号刺激时，膜上的钙通道打开，迅即涌入细胞质基质中，参与信号的进一步传递，B正确；从细胞质基质中将Ca2＋运输到内质网腔，靠膜上的一种钙泵(钙激ATP酶)，需要ATP提供能量，不是电化学梯度供能，C错误；光面内质网是内质网体系的组成部分，它不仅在形态上与粗面内质网相似，而且在结构上是相连的，D错误。
11．(多选)(2022·日照市一模)根尖等的分生组织细胞中有许多来源于内质网、高尔基体的小型原液泡，随着细胞的生长和分化，原液泡通过相互融合等作用，不断扩大形成中央大液泡。光合作用的中间产物柠檬酸和苹果酸可被转移到液泡中，以避免细胞质基质的pH下降。下列相关叙述正确的是(　　)
A．液泡膜与内质网膜、高尔基体膜的结构和组成成分相似
B．根尖细胞内中央大液泡的形成体现了生物膜具有流动性
C．液泡可以通过调节细胞液的pH维持细胞内部相对稳定
D．柠檬酸、苹果酸跨液泡膜的运输所需能量均来自线粒体
解析：选ABC。来源于内质网、高尔基体的小型原液泡，随着细胞的生长和分化，通过相互融合等作用，不断扩大形成中央大液泡，说明液泡膜的组成成分、结构与内质网膜和高尔基体膜相似，A正确；形成中央大液泡的过程存在相互融合作用，这体现了生物膜具有流动性，B正确；光合作用的中间产物柠檬酸和苹果酸可被转移到液泡中，以避免细胞质基质的pH下降，说明液泡可以通过调节细胞液的pH维持细胞内部相对稳定，C正确；柠檬酸、苹果酸跨液泡膜运输的能量可来自呼吸作用，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，故柠檬酸、苹果酸跨液泡膜的运输所需能量是由线粒体和细胞质基质提供，D错误。
12．(2022·青岛市期末)如图为高等动物细胞内蛋白质合成、加工及定向转运的主要途径示意图，其中a～f表示相应的细胞结构，①～⑧表示相应的生理过程，请据图回答问题：
(1)在细胞中合成蛋白质时，肽键是在______上合成的，某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是
___________________________________________。
(2)据图分析，分泌蛋白合成并分泌的过程依次是____________(填序号)，通过⑤⑥途径合成的蛋白质除图示⑦⑧去向外，请再列举一个去向：________________________________________________________。
(3)细胞中c、d、e、f等具膜结构的膜功能各不相同，从膜的组成成分分析，其主要原因是________________________________________。
在分泌蛋白分泌的过程中，膜结构之间能够相互转化，说明了__________。
(4)某些细胞在细胞分裂间期，细胞中结构c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c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，每完成一个细胞周期进行取样，检测细胞中结构c的放射性。
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
试分析：ⅰ.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____________________________________。
ⅱ.实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是_____________。
若通过实验初步判断假设________成立。
解析：分析题图：图中a～f依次表示的细胞结构是核糖体、细胞核、线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。图示是细胞内蛋白质的合成和转运示意图，在mRNA上同时结合多个核糖体进行翻译，翻译时，核糖体沿着mRNA移动合成多肽链，有的留在细胞质基质中，有的运输到其他细胞结构(如线粒体、细胞核)。合成的另一类多肽经过内质网与高尔基体的加工后，转运到细胞膜上形成膜蛋白或通过胞吐的方式排出细胞外。(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸，在核糖体上氨基酸之间脱水缩合形成肽键。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空间结构。蛋白质变性后，肽键得以暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解，所以变性的蛋白质易被蛋白酶水解。(2)分泌蛋白首先在核糖体上合成，先后经过内质网、高尔基体的加工，最后通过细胞膜分泌到细胞外，因此分泌蛋白的合成和分泌过程依次是⑤⑥⑧。溶酶体中含有大量的水解酶，也是通过⑤⑥途径合成的蛋白质。(3)从生物膜的组成成分分析，生物膜的功能不同的主要原因是组成生物膜的蛋白质的种类和数量不同。在分泌蛋白分泌的过程中膜结构之间能够相互转化，说明了膜具有流动性。(4)ⅰ.根据表格分析，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)培养基中培养后，转入另一种培养基中继续培养，随着细胞增殖的代数的增加，相对放射性逐渐降低，说明链孢霉营养缺陷型突变株自身不能合成胆碱。ⅱ.实验中所用的“另一种培养基”成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有用3H标记。根据以上分析可知，线粒体是分裂增殖形成的。
答案：(1)核糖体　蛋白质变性后肽键得以暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解　(2)⑤⑥⑧　溶酶体中的水解酶　(3)组成生物膜的蛋白质的种类和数量不同　膜具有流动性　(4)ⅰ.链孢霉营养缺陷型突变株自身不能合成胆碱　ⅱ.成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有用3H标记　Ⅲ

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