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(共23张PPT)
情境突破课1　囊泡运输及细胞自噬
情境一 信号识别与囊泡运输
命题情境阅读
1.核糖体与内质网之间的识别
信号肽假说认为,经典的蛋白质的分泌可通过内质网—高尔基体途径进行。核糖体—新生肽被引导至内质网后(如图所示),继续合成肽链,结束后其信号肽被切除,核糖体脱落;肽链在内质网中加工后被转运到高尔基体,最后经细胞膜分泌到细胞外。
2.内质网和高尔基体之间的识别
细胞产生的蛋白质被包裹于膜泡中形成囊泡,囊泡被分成披网格蛋白小泡、COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡三种类型。三种囊泡介导不同途径的运输(如图1所示),其中COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡的识别和运输过程如图2所示。
图1
图2
3.囊泡运输与信息交流
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相互识别,锚定、融合并进行囊泡运输。
命题角度设计
(1)信号肽假说认为,分泌蛋白首先在　　 　　　　上合成,当多肽链延伸一段序列后,肽链一端的　　　　与信号识别颗粒(SRP)结合,SRP通过与内质网上的DP结合,将核糖体—新生肽引导至内质网。根据假说可推测,细胞内的两种核糖体　　　(填“能”或“不能”)相互转化;内质网膜上的易位子属于一种　　　　。
(2)COPⅡ被膜小泡负责从　　 　(细胞器名称)向　　　　(细胞器名称)运输“货物”。若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入到乙中,则图2中的
　　　 　　可以帮助实现这些蛋白质的回收。
游离的核糖体
信号肽
能
通道蛋白
内质网
高尔基体　
COPⅠ被膜小泡
(3)为确定两种参与某经典分泌蛋白囊泡运输的基因的功能,科学家筛选了两种酵母菌突变体。与野生型酵母菌电镜照片相比,Sec12基因突变体细胞中的内质网特别大;Sec17基因突变体细胞中的内质网和高尔基体间积累了大量的未融合小泡。据此推测,Sec12基因编码的蛋白质和Sec17基因编码的蛋白质的功能分别是
　。
Sec12基因编码的蛋白质参与内质网形成囊泡的过程,Sec17基因编码的蛋白质参与囊泡与高尔基体的融合
情境突破训练
1.(2024·山东卷)某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成,并通过胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下,蛋白P被分生区细胞膜上的受体识别并结合,引起分生区细胞分裂。病原菌侵染使胞外环境成为碱性,导致蛋白P空间结构改变,使其不被受体识别。下列说法正确的是(　　)
A.蛋白P前体通过囊泡从核糖体转移至内质网
B.蛋白P被排出细胞的过程依赖细胞膜的流动性
C.提取蛋白P过程中为保持其生物活性,所用缓冲体系应为碱性
D.病原菌侵染使蛋白P不被受体识别,不能体现受体识别的专一性
B
解析 核糖体没有膜结构,不能形成囊泡,在游离核糖体上首先合成出信号肽,信号肽与内质网识别后引导正在合成的蛋白P前体进入内质网,A项错误;蛋白P经胞吐被排出细胞,这个过程需要囊泡与细胞膜融合,依赖细胞膜的流动性,B项正确;碱性条件下蛋白P的空间结构改变,不能保持其生物活性,C项错误;病原菌侵染使胞外环境成为碱性,导致蛋白P的空间结构改变,使其不被受体识别,反映了受体识别的专一性,D项错误。
2.(2025·广东梅州统考)联系内质网与高尔基体之间物质运输的小泡表面具有由蛋白质构成的笼状衣被,衣被小泡主要有COPⅡ衣被小泡和GOPⅠ衣被小泡两种类型。COPⅡ衣被小泡介导物质从内质网到高尔基体的顺向运输;COPⅠ衣被小泡介导从高尔基体将可循环的或错误修饰的物质运回内质网的逆向运输。下列相关叙述错误的是(　　)
A.内质网、高尔基体及衣被小泡的膜均属于生物膜
B.衣被小泡在内质网和高尔基体间运输表明两者存在结构上的直接联系
C.大肠杆菌中不发生衣被小泡的顺向运输和逆向运输
D.推测顺向运输和逆向运输都与衣被小泡膜蛋白的识别功能有关
B
解析 内质网、高尔基体及衣被小泡都是单层膜结构,它们的膜结构均属于生物膜,A项正确;衣被小泡在内质网和高尔基体间运输表明两者存在结构上的间接联系,B项错误;大肠杆菌属于原核生物,没有内质网和高尔基体,故大肠杆菌中不发生衣被小泡在内质网和高尔基体之间的顺向运输和逆向运输,C项正确;无论顺向运输还是逆向运输,特定的运输方向均与衣被小泡膜蛋白的识别功能有关,D项正确。
情境二 细胞自噬
命题情境阅读
细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质或结构的自噬体融合,从而降解细胞自身病变物质或结构的过程,是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制。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。
命题角度设计
(1)巨自噬过程中的底物通常是细胞中损坏的蛋白质或　　　　　　　　　　　　　　,隔离膜的形成可来自高尔基体或　　　　　。
(2)自噬体内的物质被水解后,其产物的去向是　　　　　　　　　和
　　　　　　　　。由此推测当细胞养分不足时,细胞“自噬作用”会
　　　　(填“增强”或“减弱”)。
线粒体等衰老、损伤的细胞器
内质网
排出细胞外
再被细胞利用
增强
(3)人体细胞的溶酶体是一种含有多种水解酶的细胞器,其内部的pH为5.5左右。溶酶体通过　　　　　　　　的方式把接近中性的细胞质基质中的H+泵入溶酶体内,以维持其pH。与协助扩散相比,该方式具有的不同特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。这两种运输方式均能体现生物膜的功能特性是　　　　　　　　。溶酶体中含有多种水解酶,但是个别溶酶体破裂导致少量水解酶进入细胞质基质中,并不会引起细胞损伤,结合上述资料,推测出现该现象的原因是
　 　。
(4)从图3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,还能促进底物分子去折叠,以保证底物分子顺利进入溶酶体。
主动运输
逆浓度梯度运输,需消耗能量
选择透过性
细胞质基质中的pH高于溶酶体内的pH,导致水解酶的活性降低
(特异性)识别复合物
情境突破训练
1.(2025·福建泉州模拟)线粒体自噬是指细胞选择性地包裹和降解细胞内受损或功能障碍的线粒体,随后对其进行分解的过程。科学家将大鼠细胞分别用常氧(甲)、适度低氧(乙)和严重低氧(丙)处理24 h后,三类细胞受损线粒体的自噬情况如图Ⅰ所示;三类细胞经3-甲基腺嘌呤(自噬抑制剂)处理相同时间后,细胞内活性氧含量情况如图Ⅱ所示,下列叙述正确的有几项 (　　)
Ⅰ
Ⅱ
①受损线粒体的自噬需要细胞中的溶酶体参与,激烈的自噬可能诱导细胞凋亡　②由图可知,细胞所处环境中氧气含量越低,细胞内线粒体自噬水平和活性氧含量越高　③由图可推测,适度低氧能促进受损线粒体自噬,也会使细胞的活性氧含量增加　④细胞及时清除受损线粒体,有利于维持细胞内部环境的相对稳定
A.一项 B.两项
C.三项 D.四项
答案 B　
解析 溶酶体中含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,受损线粒体的自噬需要细胞中的溶酶体参与,激烈的自噬可能诱导细胞凋亡,①正确;分析题图可知,与甲组(常氧)和丙组(严重低氧)相比,乙组(适度低氧)细胞内线粒体自噬水平相对值最高,并且活性氧含量较低,可推测适度低氧能促进受损线粒体自噬,使细胞的活性氧含量降低,但并非氧气含量越低,线粒体自噬水平越高,②③错误;衰老、损伤的细胞器对于细胞内部环境不利,细胞及时清除受损线粒体,有利于维持细胞内部环境的相对稳定,④正确。
2.酵母菌液泡的功能类似于动物细胞的溶酶体,可进行细胞内“消化”。API蛋白是一种存在于酵母菌液泡中的蛋白质,前体API蛋白(pro-API)进入液泡后才能形成成熟蛋白质(m-API)。已知前体API蛋白通过生物膜包被的小泡进入液泡途径分为饥饿和营养充足两种情况(如图),图中自噬小体膜的分解需要液泡内的相关蛋白酶。下列分析正确的是(　　)
A.可以利用放射性同位素15N标记法研究API蛋白转移的途径
B.利用基因工程将酵母菌API蛋白基因导入大肠杆菌,可以得到成熟的API蛋白
C.自噬小泡的膜与液泡膜的融合体现了生物膜的功能特性
D.无论是在饥饿情况下还是在营养充足情况下,液泡中都可以检测到成熟的API蛋白
答案 D　
解析 15N不是放射性同位素,A项错误;由于大肠杆菌是原核生物,不含液泡,而前体API蛋白必须在液泡内才能成熟,故利用基因工程将酵母菌API蛋白基因导入大肠杆菌,不能得到成熟的API蛋白,B项错误;生物膜的功能特性是选择透过性,自噬小泡的膜和液泡膜的融合体现了生物膜具有一定的流动性的结构特点,C项错误;由题图可知,前体API蛋白是通过生物膜包被的小泡进入液泡的,在饥饿情况下,即营养不足时由膜包被的较大的自噬小泡,携带着前体API蛋白及细胞质中其他物质与液泡膜融合,而营养充足时酵母菌中会形成体积较小的Cvt小泡,该小泡仅特异性地携带前体API蛋白与液泡膜融合,故无论是在饥饿情况下还是在营养充足情况下,均可在液泡中检测到成熟的API蛋白,D项正确。
3.(2025·八省联考河南卷)植物可通过细胞自噬实现自清洁和胁迫应答。在自噬过程中,受损蛋白质或细胞器被膜包裹后形成自噬小体,自噬小体与液泡融合进而完成内容物的降解和利用。下列推测错误的是(　　)
A.内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料
B.植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关
C.液泡中含有多种水解酶,有类似于溶酶体的功能
D.钠盐胁迫下,植物减弱细胞自噬活动以维持生存
D
解析 内质网是磷脂合成的场所,可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料,A项正确;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持细胞形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞内的物质运输密切相关,B项正确;由题干“自噬小体与液泡融合进而完成内容物的降解和利用”可知,自噬小泡中的水解酶来自液泡,因此推测植物液泡中含有多种水解酶,有类似于溶酶体的功能,C项正确;钠盐胁迫下,植物与外界的物质运输受影响,细胞内营养物质缺乏,此时会加强细胞自噬活动以维持生存,D项错误。

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