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第5讲　细胞器之间的分工合作
必修1　分子与细胞
第一单元　细胞的分子组成和结构
1．阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动。　2．举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。　3．实验：观察叶绿体和细胞质流动。
一、细胞质基质
在细胞质中，除了细胞器外，还有呈______状的细胞质基质。
二、细胞器的分工
1．分离细胞器的方法——__________法。
过程：将细胞膜破坏后，形成由____________和________________组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取__________________的方
考点1　细胞质的结构和功能
溶胶
差速离心
各种细胞器　
细胞中其他物质
逐渐提高离心速率
法分离不同大小的细胞器。起始的离心速率较低，让______的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将______的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目标。
较大
较小
2．细胞器的结构和功能
(1)线粒体和叶绿体的结构和功能
DNA、RNA　
内膜和基质
类囊体膜
和基质
第二、三
光合作用
(2)其他细胞器的结构和功能
图示 名称 功能或其他
内质网 是蛋白质等大分子物质的____________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_________________
合成、加工　
加工、分类和包装　
图示 名称 功能或其他
溶酶体 是“消化车间”，内部含有____________，能分解____________的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的____________
液泡 主要存在于植物的细胞中，内有________，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
多种水解酶
衰老、损伤
病毒或细菌
细胞液
图示 名称 功能或其他
中心体 分布在______与__________细胞中，由两个互相垂直排列的________及周围物质组成，与细胞的__________有关
核糖体 是“生产蛋白质的机器”，有的附着于________上，有的游离在____________中
动物
低等植物
中心粒
有丝分裂
内质网
细胞质基质
教材隐性知识
1．(人教版必修1 P48～49图3-6)溶酶体内的水解酶的合成过程是先在________上合成一段肽链，然后转移至粗面内质网继续合成，经________加工后，由高尔基体产生的分泌小泡将其包裹。
提示：游离核糖体　内质网和高尔基体
2．(人教版必修1 P48～49图3-6)原核细胞与真核细胞中均存在核糖体，在真核细胞中核糖体分布在内质网、________、________、核膜等部位，有的核糖体游离在______________中。
提示：线粒体　叶绿体　细胞质基质
3．多角度比较各种细胞器
(1)
(2)
中心体
核糖体
(3)
叶绿体
(4)
高尔基体
线粒体
核糖体
三、细胞骨架
1．结构：由____________组成的__________。
2．功能：维持着____________，锚定并支撑着许多________，与细胞运动、分裂、分化以及______________________________等生命活动密切相关。
蛋白质纤维
网架结构
细胞的形态
细胞器
物质运输、能量转化、信息传递
1．叶绿体是绿色植物所有细胞都含有的细胞器。 (　　)
提示：绿色植物能进行光合作用的细胞才含有叶绿体，如根尖细胞没有叶绿体。
2．核糖体有的附着在高尔基体上。 (　　)
提示：核糖体有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中，不是附着在高尔基体上。
×
×
3．液泡和叶绿体都是具有膜结构的细胞器，其内都含有叶绿素、花青素等色素。 (　　)
提示：液泡中含有花青素，不含叶绿素；叶绿体含叶绿素，不含花青素。
4．高尔基体是肽链合成和加工的场所。 (　　)
提示：肽链合成的场所是核糖体而不是高尔基体。
×
×
5．细胞骨架与细胞壁都有支撑作用，组成成分都是纤维素。 (　　)
提示：细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
×
1．(人教版必修1 P47科学方法)根据你对细胞器大小和结构的认识，在细胞膜被破坏后，将细胞匀浆放入离心管中，逐渐提高离心速率，判断线粒体、叶绿体和核糖体沉降的先后顺序：________________
__________________________________________________________。
提示：最先沉降的是叶绿体，随后是线粒体，最后是核糖体
2．(人教版必修1 P60复习与提高非选择题T2改编)运动可促进机体产生更多新的线粒体，加速受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解，维持线粒体数量、质量及功能的完整性，保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求。下图是受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解过程。
(1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器____________。溶酶体内酶的合成部位是________。
(2)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。________________________________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)人体细胞溶酶体内较高的H＋浓度(pH为5.0左右)保证了溶酶体的正常功能。溶酶体破裂后，水解酶泄漏到细胞质基质后活性______(填“上升”“下降”或“不变”)，原因是_______________________________________________________________________________。
(4)衰老的线粒体功能逐渐退化，会直接影响有氧呼吸的第________阶段。其在自噬溶酶体内被水解后，其产物的去向是____________
__________________________________________________________。
(5)运动可促进机体产生更多新的线粒体，保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求，体现出线粒体中存在______________，线粒体在不同部位的分布数量不同，体现了___________________的生命观念。
提示：(1)高尔基体　核糖体
(2)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；可能因膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用
(3)下降　pH改变影响了酶的空间结构
(4)二、三　排出细胞或在细胞内被利用
(5)能量代谢　结构与功能相适应
考向1　细胞器的结构和功能
1．(人教版必修1 P48～49图3-6改编)如图是某细胞的亚显微结构局部模式图，图中①～⑥表示细胞结构。下列相关叙述正确的是(　　)
A．该细胞内的染色体和核糖体中均含有DNA和蛋白质
B．③⑤⑥存在于所有植物细胞，还可区分植物细胞和动物细胞
C．图中的结构①⑤都与能量转换有关，基质中都含有DNA、RNA
D．②与细胞内蛋白质的合成和加工有关，也是脂质合成的场所
√
C　[染色体主要由DNA和蛋白质组成，而核糖体主要由rRNA和蛋白质组成，不含DNA，A错误；根据③(液泡)、⑤(叶绿体)、⑥(细胞壁)可以区分植物细胞和动物细胞，但⑤(叶绿体)只存在于绿色植物能进行光合作用的细胞中，并不存在于所有植物细胞，如植物根尖分生区细胞没有叶绿体，B错误；①(线粒体)是进行有氧呼吸的主要场所，可将化学能转化为其他形式的能量，⑤(叶绿体)可进行光合作用，将光能转化为化学能，两种细胞器的基质中都含有DNA和RNA，C正确；②(高尔基体)与细胞内蛋白质的加工、分类和包装有关，④(内质网)与细胞内蛋白质的合成和加工有关，也是脂质合成的场所，D错误。]
2．(链接人教版必修1 P48～49图3-6)已知①叶绿体、②线粒体、③内质网、④高尔基体、⑤液泡、⑥溶酶体、⑦核糖体、⑧中心体均属于细胞器，下列有关叙述错误的是(　　)
A．细胞器①和⑧可以同时存在于某低等植物细胞中
B．①②⑦⑧中均含有核酸和蛋白质，但⑦⑧中不含磷脂
C．②③④⑦均参与胰岛素的形成，④起交通枢纽的作用
D．⑥在细胞自噬、免疫防御等过程中发挥着重要的作用
√
B　[①叶绿体含有DNA和RNA，同时含有与光合作用相关的酶等蛋白质；⑧中心体分布在动物与低等植物细胞中，与细胞的有丝分裂有关，所以细胞器①和⑧可以同时存在于某低等植物细胞中，A正确。⑧中心体中不存在核酸成分，B错误。胰岛素为分泌蛋白，其合成与分泌过程为⑦核糖体合成蛋白质→③内质网进行粗加工→④高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜，整个过程需要②线粒体提供能量，分泌蛋白合成过程中④高尔基体具有交通枢纽的作用，C正确。溶酶体中含有多种水解酶(水解酶的本质是蛋白质)，能够分解很多物质以及衰老、损伤的细胞器，清除侵入细胞的病毒或病菌，被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化车间”，溶酶体能完成胞内自噬过程，有助于消化细胞内的异物，同时通过吞噬细胞能参与免疫防御，D正确。]
考向2　细胞骨架的组成和功能
3．(链接人教版必修1 P50正文)细胞骨架主要包括微丝、微管和中间纤维3种结构组分，在免疫调节中，抗体与病原微生物结合形成沉淀，能诱发吞噬细胞的细胞膜伸出伪足，将病原微生物包裹起来形成吞噬体囊泡，最后与溶酶体融合。此过程中伪足的生成与细胞内微丝及其结核蛋白在细胞膜下局部组装密切相关，相关过程如图。下列说法错误的是(　　)
A．用纤维素酶可破坏细胞内微丝，从而改变细胞的形态
B．细胞骨架的作用还体现在锚定并支撑着许多细胞器
C．吞噬细胞的细胞膜伸出伪足的过程需要消耗细胞内的能量
D．该实例可体现细胞骨架与细胞运动、物质运输等密切相关
√
A　[细胞骨架的中间纤维是指纤维蛋白，不能用纤维素酶催化其水解，A错误；细胞骨架的作用还体现在锚定并支撑着许多细胞器，从而维持了细胞结构的有序性，B正确；吞噬细胞吞噬的过程属于胞吞过程，需要消耗能量，C正确；该实例可体现细胞骨架与细胞运动、物质运输等密切相关，D正确。]
一、实验原理
1．观察叶绿体：叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，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．观察细胞质的流动：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______________作为标志。
考点2　(探究·实践)用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
叶绿体的运动
二、实验步骤
1．观察叶绿体
菠菜叶稍带些
叶肉的下表皮
清水
载玻片
清水
盖玻片
低倍镜
2．观察细胞质的流动
光照、室温
叶绿体随着细胞质流动
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，否则细胞失水收缩，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。
1．(链接人教版必修1 P50探究·实践)在进行观察叶绿体细胞质的流动活动中，先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，然后进行观察。下列叙述正确的是(　　)
A．制作临时装片时，实验材料不需要染色
B．黑藻是一种单细胞藻类，制作临时装片时无需切片
C．预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察
D．在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成
√
A　[叶绿体呈现绿色，用显微镜可以直接观察到，因此制作临时装片时，实验材料不需要染色，A正确；黑藻是一种多细胞高等植物，其叶片由单层细胞组成，可以直接用叶片制作成临时装片，B错误；先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，有利于叶绿体进行光合作用，保持细胞的活性，更有利于观察叶绿体的形态，C错误；叶绿体中的基粒和类囊体属于亚显微结构，只有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。]
2．(2024·湖南卷)以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素，实验结果表明新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率不同，且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是
(　　)
A．该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B．细胞内结合水与自由水的比值越高，细胞质流动速率越快
C．材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D．细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
√
B　[该实验的实验目的是探究新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率，因此该实验的自变量有黑藻叶龄、同一叶片的不同区域，A正确；通常来说，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛，因此，细胞内自由水与结合水的比值越高，细胞质流动速率越快，B错误；材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键，C正确；观察细胞质的流动时，常以细胞质中叶绿体的运动作为标志，D正确。]
一、细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输
1．分泌蛋白：指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如________、______和一部分激素等。
2．研究方法
将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中培养，检测__________________________。
考点3　细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统
消化酶
抗体
放射性物质依次出现的部位
教材隐性知识
1．(人教版必修1 P51思考·讨论)研究分泌蛋白的合成和运输的实验中，向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，选择亮氨酸的原因是__________________，以保证合成分泌蛋白的亮氨酸均来自标记氨基酸。
提示：亮氨酸属于必需氨基酸
2．(人教版必修1 P51科学方法)研究分泌蛋白的合成、运输的方法是______________法。生物学研究中所用的14C、32P、3H、35S等属于____________同位素，而15N、18O等属于____________同位素。
提示：同位素标记　放射性　稳定
3．过程
流程图解读：
(1)________(真核细胞)：基因的转录，将遗传信息从DNA传递到mRNA。
(2)核糖体：在______________中以氨基酸为原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，肽链与核糖体一起转移到____________上。
(3)内质网：肽链边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成__________________________。内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，将其运送至高尔基体。
细胞核　
游离的核糖体　
粗面内质网
具有一定空间结构的蛋白质
(4)__________：对来自内质网的蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡，并以囊泡的方式运输到细胞膜。
(5)________：通过胞吐作用，将蛋白质分泌到细胞外。
(6)________：为整个过程提供能量。
高尔基体
细胞膜
线粒体
[深化拓展]
真核细胞内蛋白质的合成、加工和去向
(1)游离核糖体合成的蛋白质去向：细胞质基质、细胞核、线粒体、叶绿体等，这部分蛋白质也要进行一定的加工形成空间结构，依赖于细胞质基质中的某些特定分子。
(2)先由游离的核糖体合成一段信号肽序列，然后核糖体附着于内质网上，由内质网、高尔基体加工后的蛋白质去向：细胞外、细胞膜上、溶酶体中。
(3)线粒体和叶绿体中的蛋白质一部分由核基因控制、细胞质中游离核糖体合成后转入其中，还有一部分由线粒体、叶绿体自身的基因控制、自身的核糖体合成而来。
二、细胞的生物膜系统
1．生物膜系统的组成和功能
信息传递
酶
高效、有序地
2．各种生物膜之间的联系
(1)在成分上的联系
脂质和蛋白质
蛋白质
(2)在结构上的联系
在结构上具有一定的连续性，如图所示：
内质网膜
细胞膜
1．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外。 (　　)
提示：分泌蛋白先经过内质网，再经过高尔基体分泌到细胞外。
2．生物膜之间通过囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量。 (　　)
提示：囊泡运输消耗能量。
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。 (　　)
提示：起重要交通枢纽作用的是高尔基体。
×
×
×
4．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。 (　　)
提示：依赖于生物膜的流动性。
5．CO2的固定、水的光解、蛋白质的加工均在生物膜上进行。 (　　)
提示：CO2的固定在叶绿体基质中进行。
×
×
1．(人教版必修1 P51科学方法)生物学研究中常用到同位素标记法，同位素标记法又分为放射性同位素标记法和稳定性同位素标记法，下列教材的生物学科学史实验，采用的放射性同位素标记法的实验有____________，采用的稳定性同位素标记法的实验有________。
①鲁宾和卡门实验　②卡尔文实验　③赫尔希和蔡斯实验　④研究分泌蛋白的合成、加工和分泌实验　⑤梅塞尔森和斯塔尔实验
提示：②③④　①⑤
2．(人教版必修1 P52正文)信号肽假说是指细胞在合成分泌蛋白时，游离核糖体先合成一段氨基酸序列作为信号肽。信号肽被细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)识别，使肽链合成暂停。携带着肽链和核糖体的SRP与内质网膜上的SRP受体(DP)结合，并介导核糖体附着于内质网的转运体。随后肽链通过转运体进入内质网腔，继续合成。最终，得到不含信号肽的正常肽链，而SRP返回细胞质基质中重复使用，过程如图所示。回答下列问题：
(1)假设在合成新生肽链阶段切除了信号肽，游离的核糖体________(填“能”或“不能”)附着到内质网上，原因是___________________________________________________________________________。
一般情况下，最终合成蛋白质的肽链中不含信号肽，其原因是__________________________________________________________。
(2)不同类型的蛋白质在细胞中有相对稳定的空间分布，如内质网蛋白质A一般只在内质网膜上，细胞质基质蛋白质B一般只在细胞质基质中。研究者推测，内质网蛋白质A因起始端含有一段定位信号肽，而分布在内质网上；细胞质基质蛋白质B因无该定位信号肽，而分布在细胞质基质中。研究者用适宜的方法对多肽链进行剪接，证实了该猜测。请简要写出研究者的实验设计思路：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
提示：(1)不能　没有信号肽，细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)不能识别并结合在肽链上，游离的核糖体不能结合到内质网上　信号肽在后续的加工过程中被切除
(2)甲组：将A蛋白的定位信号序列切除，并将其导入细胞内，一段时间后检测A蛋白的出现位置。乙组：将定位信号序列连接至B蛋白起始端，并将其导入细胞内，一段时间后检测B蛋白的出现位置
3．(人教版必修1 P41图3-2，P93图5-9，P103图5-14)生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有其他功能，下图表示三种生物膜。
(1)图1、图2、图3所表示的生物膜分别是__________________________________________________________。
(2)生物膜的功能主要通过膜蛋白完成，图中的膜蛋白完成的功能包括________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：(1)线粒体内膜、细胞膜、叶绿体的类囊体薄膜
(2)催化、物质运输、能量转换、接收和传递信息
考向1　分泌蛋白的合成、加工和分泌过程
1．(链接人教版必修1 P52图文)如图为高等动物胰腺中某种细胞内蛋白质合成、加工及定向转运的主要途径示意图，其中a代表核糖体，其上正在合成肽链。b～f表示相应的细胞结构，①～⑧表示相应的生理过程。
下列说法不合理的是(　　)
A．由图可知，线粒体中呼吸酶的形成不需要经过内质网、高尔基体
B．⑧过程的产物可能是某些消化酶，其分泌过程需要细胞器c
C．据图分析，细胞膜上转运蛋白的形成过程依次是⑤⑥⑧
D．还有一些水解酶被包裹在膜囊或者囊泡中，与高尔基体脱离，形成溶酶体
√
C　[由图可知，线粒体中呼吸酶的形成不需要经过内质网、高尔基体，A正确；⑧过程的产物会分泌到细胞外，可能是某些消化酶，其分泌过程需要细胞器c(线粒体)供能，B正确；据图分析，细胞膜上转运蛋白的形成过程依次是⑤⑥⑦，C错误；经高尔基体加工、分类、包装和运输的蛋白质，有一些水解酶被包裹在膜囊或囊泡中，与高尔基体脱离，形成溶酶体，D正确。]
2．(链接人教版必修1 P52图3-8)在细胞中，不同囊泡介导不同途径的运输，甲图表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，乙图是甲图的局部放大。图中①～⑤表示不同的细胞结构，下列叙述错误的是
(　　)
A．乙图所示过程体现了生物膜之间的相互联系
B．若细胞货物为促甲状腺激素，则其需要依次经过内质网和高尔基体的加工
C．若囊泡Y内“货物”为水解酶，推测结构⑤是线粒体
D．囊泡能精确地将细胞“货物”运到细胞外，与蛋白质A和蛋白质B的特异性识别有关
√
C　[乙图所示过程中囊泡精确地将细胞“货物”运送并分泌到细胞外，体现了生物膜之间的相互联系，A正确；促甲状腺激素属于分泌蛋白，其分泌过程需要依次经过内质网和高尔基体的加工，B正确；溶酶体中含有多种水解酶，若囊泡Y内“货物”为水解酶，推测结构⑤是溶酶体，C错误；乙图中的囊泡能精确地将细胞“货物”运送并分泌到细胞外，据图推测其原因是囊泡上的蛋白质A与细胞膜上的蛋白质B的(特异性)结合(或识别)，D正确。]
题后归纳　囊泡运输
考向2　细胞的生物膜系统
3．(链接人教版必修1 P52正文)细胞内膜系统包括内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜等，这些细胞器在结构上常常形成一个个小的区室，这种区室化的现象在功能上是彼此相互关联的动态系统，因此称之为内膜系统。下列说法正确的是(　　)
A．细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一
B．细胞内大量膜相结构的存在，阻碍了细胞中生化反应的进行
C．溶酶体和核糖体不参与细胞内膜系统的形成
D．溶酶体内含多种水解酶，会破坏细胞内膜，不利于细胞内膜系统的稳定
√
A　[细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一，是功能走向专门化、提高生理活动效率的一种进化方式，A正确。细胞内大量膜相结构的存在，能提高代谢反应的效率，减少对其他反应的干扰，利于细胞中生化反应的进行，B错误。溶酶体具有膜结构，参与细胞内膜系统的形成，C错误。溶酶体内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，但不会破坏自身的溶酶体膜，正因为溶酶体膜的存在，溶酶体不会对细胞内膜系统的稳定产生不利影响，D错误。]
4．(人教版必修1 P53与社会的联系改编)人工肾可替代病人体内病变的肾脏行使功能，其中起关键作用的血液透析膜是一种人工合成的膜材料，能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内，下列说法错误的是(　　)
A．肾脏细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B．人工肾对血液的过滤模拟了细胞膜的选择透过性
C．血液透析膜和肾脏细胞膜具有相同的结构和功能
D．细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成生物膜系统
√
C　[细胞膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质，A正确；人工肾中的血液透析膜能将病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内，这模拟了细胞膜的选择透过性，血液透析膜的结构和功能与肾脏细胞膜的结构和功能不完全相同，肾脏细胞膜有复杂的结构，参与多种生理功能，如物质运输、细胞识别等，而血液透析膜主要起到物理过滤作用，B正确，C错误；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，D正确。]
体验真题　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2025·山东卷)在细胞的生命活动中，下列细胞器或结构不会出现核酸分子的是(　　)
A．高尔基体　　　　 B．溶酶体
C．核糖体 D．端粒
A　[高尔基体自身的结构和主要功能不涉及核酸。它既不像线粒体、叶绿体那样含有自己的DNA和RNA，也不像核糖体那样由RNA构成。因此，高尔基体中一般不会出现核酸分子，A符合题意。当溶酶体分解衰老的线粒体、叶绿体或核糖体时，会分解其中的DNA和RNA。当它消化病毒或细菌时，也会分解其核酸。因此，在溶酶体的“工作”过程中，其内部是会出现核酸分子的(作为被水解的底物)，B不符合题意。核糖体本身就是由核糖体RNA(rRNA)和蛋白质构成的。rRNA是核酸的一种。此外，在翻译过程中，信使RNA(mRNA)作为模板，转运RNA(tRNA)负责运载氨基酸，它们也都会与核糖体结合。所以核糖体必然含有核酸，C不符合题意。端粒的化学本质是DNA—蛋白质复合体。DNA本身就是脱氧核糖核酸，是核酸的一种。所以端粒中会出现核酸，D不符合题意。]
2．(2025·云南卷)生物学兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如图。
下列说法错误的是(　　)
A．缓冲液可以用蒸馏水代替
B．匀浆的目的是释放线粒体
C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开
D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解
√
A　[缓冲液的作用是维持溶液的pH稳定，保持线粒体的正常结构和功能，蒸馏水会破坏线粒体的渗透压平衡，导致线粒体吸水涨破，所以缓冲液不可以用蒸馏水代替，A错误；匀浆是通过机械等手段破坏橘子果肉细胞的结构，使细胞破裂，从而将细胞内的线粒体等细胞器释放出来，所以匀浆的目的是释放线粒体，B正确；差速离心法是根据不同颗粒的质量、大小等差异，在不同转速下进行离心，从而将不同大小的颗粒分开，C正确；线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，丙酮酸的氧化分解发生在线粒体中，所以该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解，D正确。]
3．(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是(　　)
A．高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工
B．核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA的3′端
C．溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D．叶绿体中的ATP合成酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能
√
A　[高尔基体是真核细胞内对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”。从内质网运来的蛋白质(如分泌蛋白)进入高尔基体后，会经过一系列的修饰和加工，故推测高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工，A正确。将氨基酸活化并连接到特定tRNA上的过程，是由氨酰-tRNA合成酶催化的。这种酶存在于细胞质中，而不是在核糖体上，B错误。溶酶体主要分布在动物细胞中，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，C错误。在光合作用的光反应阶段，能量转换过程：光能被叶绿体中的色素分子吸收
后，首先转化为电能(高能电子)，然后通过电子传递链转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。具体到ATP的合成，ATP合成酶是利用类囊体膜两侧的质子(H＋)浓度梯度所形成的势能来合成ATP的，而不是直接利用光能。因此，光能向ATP中化学能的转化是间接的，不是直接的，D错误。]
4．(2025·陕晋青宁卷)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累，使细胞合成更多的参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白，以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工，此过程称为“未折叠蛋白质应答反应(UPR)”。下列叙述正确的是(　　)
A．错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B．合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C．UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D．阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性
√
C　[错误折叠或未折叠蛋白质的降解需要蛋白质水解酶的参与，对于植物细胞而言，液泡具有类似动物溶酶体的功能，可以对这些蛋白进行降解，A错误；合成分子伴侣所需的能量由细胞质基质和线粒体共同提供(ATP来自细胞呼吸)，而非全部由线粒体提供，B错误；UPR过程中，分子伴侣蛋白的合成需细胞核控制基因表达(转录)、核糖体合成蛋白质、内质网进行加工，三者协作完成，C正确；阻碍UPR会导致内质网功能无法恢复，加剧高温胁迫对细胞的损伤，降低耐受性，D错误。]
5．(2024·海南卷)液泡和溶酶体均含有水解酶，二者的形成与内质网和高尔基体有关。下列有关叙述错误的是(　　)
A．液泡和溶酶体均是具有单层膜的细胞器
B．内质网上附着的核糖体，其组成蛋白在细胞核内合成
C．液泡和溶酶体形成过程中，内质网的膜以囊泡的形式转移到高尔基体
D．核糖体合成的水解酶经内质网和高尔基体加工后进入液泡或溶酶体
√
B　[液泡和溶酶体都由单层膜包裹，因此液泡和溶酶体均是具有单层膜的细胞器，A正确；内质网上附着的核糖体的组成蛋白在游离核糖体合成，B错误；内质网的膜可以囊泡的形式转移到高尔基体，这是细胞内物质运输和膜转化的常见方式，C正确；液泡有类似溶酶体的功能，故二者中均有水解酶，核糖体合成的水解酶经内质网和高尔基体加工后进入溶酶体或液泡，D正确。]
6．(2024·江苏卷)图中①～④表示人体细胞的不同结构。下列相关叙述错误的是(　　)
A．①～④构成细胞完整的生物膜系统
B．溶酶体能清除衰老或损伤的①②③
C．③的膜具有一定的流动性
D．④转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关
√
A　[完整的生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜，而图中①是线粒体，②是内质网，③是高尔基体，④是囊泡，故①～④不能构成细胞完整的生物膜系统，A错误；溶酶体能够清除衰老、受损的细胞器，所以能够清除衰老或损伤的①②③，B正确；③高尔基体能够产生囊泡，膜具有一定的流动性，C正确；细胞骨架与物质运输有关，所以④囊泡转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关，D正确。]
1．细胞器是细胞质内具有一定形态和功能的微小结构，它们分工合作，共同完成细胞的生命活动。下列相关叙述正确的是(　　)
A．要把各种细胞器分离出来进行研究，应该用密度梯度离心的方法
B．中心体是高等动物细胞特有的细胞器，它与有丝分裂密切相关
C．分泌蛋白的合成首先是在游离核糖体上进行的
D．线粒体、叶绿体、溶酶体是具有双层膜的细胞器
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√
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课时数智作业(五)　细胞器之间的分工合作
C　[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，要把各种细胞器分离出来进行研究，应该用差速离心的方法，A错误；中心体分布于动物和低等植物中，中心体与有丝分裂密切相关，但不是高等动物细胞特有的细胞器，B错误；分泌蛋白的合成过程大致为在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质，故分泌蛋白的合成首先是在游离核糖体上进行的，C正确；线粒体、叶绿体是具有双层膜的细胞器，但溶酶体是单层膜，D错误。]
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2．(2025·浙江6月卷)内质网将抗体分子正确装配后，出芽形成囊泡。囊泡通过识别、停靠和融合将抗体分子运入高尔基体。下列叙述正确的是(　　)
A．内质网形成囊泡与膜的流动性无关
B．内质网中正确装配的抗体分子无免疫活性
C．内质网膜和高尔基体膜的基本骨架是蛋白质
D．囊泡可与高尔基体的任意部位发生膜融合
√
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B　[内质网形成囊泡的过程涉及膜的出芽，这依赖于生物膜的流动性，因此与膜的流动性有关，A错误；抗体在内质网中正确装配后，需经高尔基体进一步加工(如糖基化修饰)才能形成具有免疫活性的成熟抗体，因此此时无免疫活性，B正确；生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，而非蛋白质，C错误；囊泡与高尔基体的融合具有特异性，通常只能与高尔基体特定区域(如形成面)的膜融合，而非任意部位，D错误。]
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3．(2025·湖南雅礼中学月考)《细胞生物学杂志》2025年最新研究发现，药物Y处理后的胰岛B细胞中，分泌囊泡(储存胰岛素)大量堆积在细胞质基质中，高尔基体结构碎片化，且细胞膜表面胰岛素释放量显著下降。下列推测中最合理的是(　　)
A．药物Y破坏了核糖体结构，导致胰岛素合成受阻
B．药物Y抑制了线粒体功能，使分泌过程能量不足
C．药物Y干扰了高尔基体形成囊泡的能力，阻断分泌囊泡运输
D．药物Y增强了溶酶体酶活性，加速分泌囊泡的分解
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C　[药物Y处理后的胰岛B细胞中，分泌囊泡(储存胰岛素)大量堆积在细胞质基质中，说明胰岛素合成没有受阻，因此药物Y没有破坏核糖体结构，A错误；药物Y处理后的胰岛B细胞中，分泌囊泡(储存胰岛素)大量堆积，说明药物Y没有影响胰岛素的合成以及内质网产生囊泡，这些过程都需要能量，因此药物Y没有抑制线粒体功能，B错误；高尔基体结构碎片化和分泌囊泡堆积，表明药物Y可能干扰了高尔基体形成囊泡和运输的能力，C正确；由题干可知，分泌囊泡大量堆积在细胞质基质中，说明分泌囊泡没有被溶酶体酶分解，故药物Y没有增强溶酶体酶活性，D错误。]
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4．(2024·安徽卷)真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是(　　)
A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B．水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
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B　[液泡膜上的一种载体蛋白能主动转运或协助扩散转运一种或一类分子或离子，A错误；水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B正确；根尖分生区细胞的核膜在有丝分裂前期解体，在有丝分裂末期重建，C错误；[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在有氧呼吸第三阶段，即线粒体内膜上，D错误。]
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5．(2025·河南适应性测试)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
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D　[内质网是脂质的合成车间，自噬小体膜结构的主要成分是脂质和蛋白质，因此内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料，A正确；细胞骨架与物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关，B正确；液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能，C正确；钠盐胁迫下，植物通过增强细胞自噬活动以维持生存，D错误。]
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6．(2025·广东深圳调研)过氧化物酶体是存在于动植物细胞中的一种单层膜细胞器，可来源于线粒体和内质网分泌的囊泡的融合。该细胞器中主要含有氧化酶和过氧化氢酶类，氧化酶消耗氧气将底物氧化分解并产生过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢分解为水和氧气。下列有关叙述错误的是(　　)
A．过氧化物酶体的形成体现了生物膜的流动性
B．过氧化物酶体中的酶最先在核糖体上合成
C．过氧化物酶体与线粒体均为需氧细胞器
D．过氧化物酶体属于细胞的生物膜系统
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C　[过氧化物酶体可来源于线粒体和内质网分泌的囊泡的融合，该事实说明过氧化物酶体的形成体现了生物膜的流动性，A正确；过氧化物酶体中主要含有氧化酶和过氧化氢酶类，这些酶的化学本质是蛋白质，因而最先在核糖体上合成，B正确；过氧化物酶体中主要含有氧化酶和过氧化氢酶类，氧化酶消耗氧气将底物氧化分解并产生过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢分解为水和氧气，可见过氧化物酶体并不像线粒体单纯地消耗氧气，且该细胞器的价值是避免过氧化物对细胞造成伤害，C错误；过氧化物酶体为单层膜结构的细胞器，其中的生物膜属于细胞的生物膜系统，D正确。]
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7．(2025·福建泉州模拟)如图表示胰岛素在胰岛B细胞内的合成的部分过程，其中信号识别颗粒(SRP)是引导核糖体靶向运输至内质网的关键分子。下列有关叙述正确的是(　　)
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A．游离核糖体首先结合到胰岛素基因的mRNA的3′端
B．SRP可使游离核糖体转变为附着核糖体
C．B受体与信号肽结合引导肽链进入内质网腔
D．经信号肽酶处理所得的两条肽链组成成熟胰岛素
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B　[游离核糖体首先结合到胰岛素基因的mRNA的5′端，而非3′端，A错误；由题图可知，信号识别颗粒(SRP)能识别信号肽，将正在合成蛋白质的游离核糖体引导至内质网，使游离核糖体转变为附着核糖体，B正确；是信号识别颗粒(SRP)-信号肽-核糖体复合物与B受体结合，引导肽链进入内质网腔，并非B受体直接与信号肽结合引导，C错误；经信号肽酶处理后得到一条肽链，这条肽链需进一步加工、折叠等才形成成熟胰岛素(含两条肽链，通过二硫键相连)，D错误。]
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8．(不定项)(2025·湖南师大附中月考)内共生学说认为真核细胞的祖先是一种古核生物，它将需氧细菌吞噬，建立起共生关系，需氧细菌最终演化为线粒体，蓝细菌也通过类似的过程演化成为叶绿体。下列选项能作为支持内共生学说证据的是(　　)
A．线粒体和叶绿体的某些蛋白质由核基因指导合成
B．线粒体和叶绿体有自己独立的蛋白质合成系统
C．线粒体和叶绿体能以类似细菌分裂的方式进行增殖
D．线粒体和叶绿体基因组在大小和结构方面与细菌类似
√
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BCD　[线粒体和叶绿体的某些蛋白质由核基因指导合成，体现的是线粒体、叶绿体与细胞核的联系，故不支持内共生学说，A不符合题意；线粒体和叶绿体有自己独立的蛋白质合成系统，支持内共生学说，B符合题意；线粒体和叶绿体能以类似细菌分裂的方式进行增殖，这能支持内共生学说，C符合题意；线粒体和叶绿体基因组在大小和结构方面与细菌类似，能支持内共生学说，D符合题意。]
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9．(不定项)(2025·湖南雅礼中学月考)溶酶体的作用存在胞吞和自噬两种途径，如图表示细胞内溶酶体的产生和作用过程。下列叙述错误的是(　　)
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A．与溶酶体、自噬体的产生直接相关的细胞器分别是内质网、高尔基体
B．溶酶体内水解酶的合成起始于游离的核糖体，后经内质网和高尔基体加工而成
C．衰老的线粒体在自噬溶酶体内被水解后，其产物的去向是被细胞利用
D．推测环境中缺乏营养物质时，癌细胞仍能存活与其自噬作用强有关
√
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AC　[与溶酶体、自噬体的产生直接相关的细胞器分别是高尔基体、内质网，A错误；溶酶体内水解酶的合成起始于游离的核糖体，合成短肽后和核糖体一起转移到内质网进行粗加工，再转移到高尔基体进行进一步加工，B正确；衰老的线粒体在自噬溶酶体内被水解后，其产物的去向是被细胞利用或排出细胞，C错误；环境中缺乏营养物质时，癌细胞自噬作用强可获得更多的物质和能量，故仍能存活，D正确。]
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10．(13分)(2025·山东潍坊期中)生物膜系统是真核细胞中细胞膜、核膜以及细胞器膜的统称，它们在结构和功能上是紧密联系的统一整体，在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。
(1)生物膜的主要成分是__________________。生物膜的研究具有广泛的应用价值，对海水进行淡化处理模拟了细胞膜的______________________的功能。
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脂质和蛋白质(1分)　
控制物质进出细胞
(2)细胞内能够同时有序地进行多种化学反应，而不会互相干扰。请从生物膜的功能和酶的特性角度，阐释多种化学反应互不干扰的原因是_______________________________________________________ ______________________________________。
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生物膜把各种细胞器分隔成一个个小的区室；酶具有专一性，不同区室(细胞器)内酶的种类不同
(3)高尔基体膜上的RS受体能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，并通过囊泡将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。抗体等分泌蛋白________(填“含有”或“不含有”)短肽序列RS。已知RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱，推测高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH________(填“高”或“低”)。
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不含有　
低　
(4)为探究分泌蛋白合成和运输的过程，科研人员向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸(R基为—C4H9)，预测出现放射性的细胞器依次是_________________________________________________
(用名称和箭头表示)。有同学认为该检测结果并不准确，因为亮氨酸经脱水缩合产生的水中也可能含有放射性，会对结果产生影响。 针对这一问题，你的解决方案是______________________________
_______________。
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核糖体→内质网→高尔基体
将3H标记在氨基酸的R基或用14C标记亮氨酸
[解析]　(1)生物膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质。对海水进行淡化处理模拟了细胞膜控制物质进出的功能。(2)生物膜把各种细胞器分隔成一个个小的区室，保证了各反应相互不影响；酶具有专一性，不同区室(细胞器)内酶的种类不同，从而使得细胞内能够同时有序地进行多种化学反应，而不会互相干扰。(3)由题意可知，含有RS短肽序列的蛋白质是错误转运到高尔基体的蛋白质，需重新运回内质网，所以抗体等分泌蛋白不含有短肽序列RS。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱，其可以在高尔基体结合，在内质网释放，可推测高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH低。(4)分泌蛋白依次经过核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜，所以出现放射性的细胞器依次为核糖体→内质网→高尔基体。可通过将3H标记在氨基酸的R基(保证其不被脱水时脱去)或用14C标记亮氨酸(水不含C)，从而保证结果的准确性。
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(教师用书独具)
(2025·山东济南开学联考)自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白和病原体的正常代谢机制。我国科学家发明了一种小分子绑定化合物ATTEC，它能将自噬标记物LC3和空间结构改变的蛋白质黏在一起，形成黏附物，进而将黏附物包裹形成自噬体进行降解，从而达到治病的目的。其过程如图1所示。
(1)细胞自噬可清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质、受损或老化的细胞器。细胞自噬现象最早发现于酵母菌中。酵母菌液泡内富含水解酶，科学家在研究液泡与自噬的关系时，以野生型酵母菌为对照组，以液泡水解酶缺陷型酵母菌为实验组，在饥饿状态下，_____________________酵母菌液泡中出现自噬体大量堆积的现象。
(2)图1中异常蛋白与________________结合形成黏附物，黏附物由内质网包裹形成自噬体，该自噬体由________层磷脂分子组成。
液泡水解酶缺陷型
ATTEC、LC3　
4　
(3)ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的____________，溶酶体膜和自噬体膜能相互转化的原因是______________________________。细胞及时清除空间结构改变的蛋白质的意义是___________________________。
专一性　
两种膜的组成成分和结构相似　
维持细胞内部环境的稳定
(4)网织红细胞是哺乳动物红细胞成熟过程中的一个阶段，细胞内存在大量血红蛋白，若某些血红蛋白出现错误折叠形成不正常的空间结构，则它们会被一种特殊的途径所降解。科研人员检测了该细胞在不同条件下错误折叠蛋白质的降解率，结果如图2，据图2结果分析：ATP能够________(填“促进”或“抑制”)
蛋白质的降解；你认为参与蛋白质降解的酶
________(填“是”或“不是”)溶酶体中的
酸性水解酶，理由是____________________
__________________。
促进
不是
降解反应的最适pH
为8.0，呈碱性
[解析]　(1)酵母菌液泡内富含水解酶，在饥饿状态下，液泡水解酶缺陷型酵母菌液泡中出现自噬体大量堆积的现象。(2)分析图1可知，图1中异常蛋白与LC3、ATTEC结合形成黏附物，黏附物由内质网包裹形成自噬体，该自噬体由2层膜，即4层磷脂分子组成。(3)由图示可知，ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的专一性。由于溶酶体膜和自噬体膜的组成成分和结构相似，因此二者能相互转化。细胞及时清除空间结构改变的蛋白质，能够维持细胞内部环境的稳定。(4)由图2可知，与不加ATP相比，加入ATP后的蛋白质降解率提高，说明ATP能够促进蛋白质的降解。据图2可知，pH为8.0时，蛋白质降解率最高，说明降解反应的最适pH为8.0，呈碱性。参与蛋白质降解的酶，如果是溶酶体中的酸性水解酶，则在pH为8.0时会失活，所以该酶不是溶酶体中的酸性水解酶。
谢 谢 ！

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