第二单元 细胞的基本结构

第二单元eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(细胞的基本结构))第一讲细胞膜和细胞核知识点一细胞膜的结构与功能(含生物膜的流动镶嵌模型)[系统主干知识]1．细胞膜的成分2．生物膜结构的探索历程(连线)3．流动镶嵌模型的基本内容(1)结构模型(2)结构特点4．细胞膜的三大功能[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类。(√)(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(×)(3)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。(√)(4)细胞在癌变过程中，细胞膜的成分发生改变。(√)(5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。(×)2．为大多数人所接受的生物膜分子结构模型是流动镶嵌模型。(1)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。(√)(2)细胞膜的流动性与温度没有关系。(×)(3)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(√)(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(√)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1．(新人教版必修1P45“旁栏思考”)既然细胞膜内部是疏水的，水分子为什么能跨膜运输？提示：一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。2.(新人教版必修1P46“拓展应用”2题)右图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其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。(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同？(2)请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？提示：(1)由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。(2)由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。[深化拓展提能]1．对比分析细胞膜的结构特点与功能特性项目内容原因实例影响因素结构特点一定的流动性构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐、分泌蛋白与神经递质的合成与分泌等温度：在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越强功能特性选择透过性植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出内因：细胞膜上载体蛋白的种类和数量；外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素2．细胞膜功能的实例分析(1)能够说明细胞膜具有控制物质出入细胞功能的实例：跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)、膜泡运输(胞吞、胞吐)。(2)能够说明细胞膜具有信息交流功能的实例①内分泌细胞分泌的蛋白质类激素(胰岛素、胰高血糖素、生长激素等)与靶细胞膜表面的受体结合。②神经递质与突触后膜上的特异性受体结合。③精子与卵细胞、T淋巴细胞与B淋巴细胞、效应T细胞与靶细胞间的识别与信息传递等。(3)能够体现细胞膜具有一定流动性的实例：膜泡运输、细胞融合、细胞缢裂等。[题点全训过关]题点(一)细胞膜的组成成分[典例1](2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是()A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的[解析]细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的。蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋白质功能不同。分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程与膜脂的流动性有关。膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇。[答案]C[归纳拓展]细胞膜组成成分的三个关键点(1)不同细胞膜的成分种类一般相同，但各组分的含量不同。功能越复杂的膜中，蛋白质的种类和数量越多。(2)细胞膜的成分是可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜的成分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。(3)糖类分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。糖蛋白分布于细胞膜外侧，据此可判断细胞的内外侧。[对点训练]1．科学家对哺乳动物红细胞膜上不同种类的磷脂(SM、PC、PS、PE、PI、CI)进行了研究，分析结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A．组成细胞膜的磷脂分子在膜两侧的分布是不对称的B．不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，这可能与细胞膜的功能有密切关系C．A侧的脂质，有的可能连接着多糖分子D．水分子通过细胞膜，只与脂质分子有关，与蛋白质无关解析：选D由题图可知，不同脂质在细胞膜外侧和内侧的含量不同，A正确；结构与功能相适应，不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，这可能与细胞膜的功能有密切关系，B正确；A侧是细胞膜外侧，有的脂质与多糖相连形成糖脂，C正确；水分子通过细胞膜，如果通过水通道完成，则与蛋白质有关，D错误。2．(2021·日照模拟)新型冠状病毒外有包膜，这层包膜主要来源于宿主细胞膜，还含有病毒自身的糖蛋白S，该糖蛋白S可以与人体某些细胞表面的蛋白ACE2结合，使病毒的包膜与宿主细胞膜融合，进而侵入宿主细胞。下列相关说法正确的是()A．新型冠状病毒外包膜的成分与肺炎双球菌的荚膜相同B．新型冠状病毒的糖蛋白S是在其自身核糖体上合成的C．新型冠状病毒进入细胞的过程依赖于生物膜的选择透过性D．新型冠状病毒的糖蛋白S能够与双缩脲试剂发生紫色反应解析：选D新型冠状病毒外包膜主要来源于宿主细胞膜，因此其成分与宿主细胞膜相同，但与肺炎双球菌的荚膜不同，A错误；新型冠状病毒没有细胞结构，不含核糖体，B错误；新型冠状病毒进入细胞的过程依赖于生物膜的流动性，C错误；新型冠状病毒的糖蛋白S能够与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。题点(二)细胞膜的结构和功能[典例2]驱动的分子转子可与特定的细胞膜识别，经紫外光激活后，以每秒200万～300万转的转速进行旋转，改变细胞膜中磷脂分子的排列而完成钻孔，如图所示。下列有关说法错误的是()A．分子转子与特定细胞膜的识别依靠细胞膜上的糖蛋白B．细胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具有选择透过性C．细胞膜中磷脂分子的排列与磷脂分子的亲水性有关D．题图可以在亚显微结构水平上解释分子转子完成钻孔的过程[解析]细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，分子转子与特定细胞膜的识别依靠细胞膜上的糖蛋白，从而钻开细胞膜上的磷脂双分子层，A正确；细胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具有流动性，B错误；细胞膜中磷脂分子亲水性的头部朝外，疏水性的尾部朝内，C正确；生物膜的流动镶嵌模型是在电子显微镜下观察到的亚显微结构，故能从亚显微结构水平上解释分子转子完成钻孔的过程，D正确。[答案]B[归纳拓展]细胞膜流动性的实例与判断方法[对点训练]3．(多选)如图是细胞局部结构示意图，下列叙述正确的是()A．①是糖脂，具有保护和润滑的作用B．②具有运输、信息传递、免疫和构成膜基本支架的作用C．③可以是细胞器膜、核膜的主要成分D．④由蛋白质组成，能保持细胞内部结构的有序性解析：选CD图示为生物膜的流动镶嵌模型，①是糖蛋白，具有识别、保护和润滑的作用；②是膜蛋白，具有运输、信息传递、免疫等作用，磷脂双分子层是构成膜的基本支架；③是磷脂分子，是构成细胞器膜、核膜等各种生物膜的主要成分；④是细胞骨架，是真核细胞中由蛋白质聚合而成的纤维状网架结构，能保持细胞内部结构的有序性。4．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)生物膜的流动镶嵌模型并不完美，以下现象不能用细胞膜的流动镶嵌模型解释的是()A．小鼠细胞和人细胞的融合B．胆固醇能经细胞膜自由扩散C．神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性D．生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同解析：选D小鼠细胞和人细胞的融合实验体现了细胞膜的流动性，胆固醇能经细胞膜自由扩散借助于膜的流动性，神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性，是以细胞膜的流动性为基础的，均可以用细胞膜的流动镶嵌模型解释；生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同，只能说明生物膜由蛋白质和脂质分子组成，不能用生物膜的流动镶嵌模型解释。5．(2021·北京朝阳区一模)脂质体是以磷脂等物质制备的膜泡状结构。将磷脂、胆固醇或其他脂质的乙醚溶液加入DNA溶液中，经特殊处理而得到带DNA的脂质体小泡，其可被受体细胞内吞而实现基因转移。下列叙述错误的是()A．脂质体介导基因转移的原理是膜的流动性，可适用于多种动物受体细胞B．动物细胞膜具有特异性糖蛋白，对导入的脂质体小泡会产生免疫反应C．在包裹有正常基因的脂质体表面插入单克隆抗体可用于体内基因靶向治疗D．若以植物细胞作为受体细胞，转移前对植物细胞去壁可提高转移效率解析：选B脂质体介导基因转移依赖于内吞作用，原理是膜的流动性，动物细胞对介导的脂质体小泡不会产生免疫反应，可适用于多种动物受体细胞，A正确、B错误；在包裹有正常基因的脂质体表面插入单克隆抗体可用于体内基因靶向治疗，C正确；若以植物细胞作为受体细胞，转移前对植物细胞去壁可提高转移效率，D正确。知识点二细胞核的结构与功能[系统主干知识]1．细胞核的结构2．细胞核功能实验探究(1)黑白美西螈核移植实验(2)蝾螈受精卵横缢实验(3)变形虫切割实验(4)伞藻嫁接与核移植实验[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。(1)细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心。(×)(2)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。(√)(3)细胞核是细胞的控制中心，所以要在细胞的最中央。(×)(4)控制生物性状的基因都位于细胞核。(×)2．真核细胞的细胞核主要由核膜、核仁、染色质等部分组成。(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。(×)(2)染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。(√)(3)核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失，分裂后期重建。(×)(4)代谢越旺盛的细胞，核孔的数目越多，核仁的体积越大。(√)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1．(新人教版必修1P58“拓展应用”1题)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有什么意义？提示：染色体呈高度螺旋状态，且缩短变粗，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。而染色质处于细丝状，有利于DNA完成复制、转录等生命活动。2．(新人教版必修1P58“拓展应用”2题)有性生殖使雌雄两性生殖细胞的细胞核融合为一个新的细胞核，从而使后代的遗传物质同亲代相比，既有继承，又有变化。从这个角度看，你能找出不支持克隆人的论据吗？你还能说出其他论据吗？提示：有性生殖的子代继承了双亲的遗传信息，在子代中双亲的遗传物质得到了重新组合，从而大大增加了生物变异，增加了适应多变环境的能力，也为进化提供了原材料。克隆是无性繁殖的产物，克隆人与亲代相比，遗传物质是一样的，没有什么变化，因而降低了适应环境变化的能力。还有，如果克隆人对某种疾病具有易感性，就可能带来灾难性的后果；在社会学意义上，克隆人没有传统意义上的父亲和母亲，这会冲击原有的家庭和社会伦理观念等。[深化拓展提能]1．归纳细胞核的结构及相应功能名称特点功能核膜和核孔①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着②在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建③核膜和核孔对物质的进出都具有选择性①核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行②选择性地控制物质出入细胞核，其中大分子物质通过核孔出入细胞核核仁①折光性强，易与其他结构区分②在有丝分裂中周期性地消失和重现参与某种RNA的合成及核糖体的形成染色质染色体染色质eq\f(组成,成分)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(DNA,蛋白质))遗传物质的主要载体2．概括核孔的数量和核仁大小与细胞代谢的关系核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢活动的强弱有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。[题点全训过关]题点(一)考查细胞核的结构与功能[典例1](2019·全国卷Ⅲ)下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是()A．细胞中的染色质存在于细胞核中B．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所C．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心D．细胞核内遗传物质的合成需要能量[解析]染色质存在于细胞核中，主要由DNA和蛋白质组成，A正确；遗传信息的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，B错误；细胞代谢和遗传的控制中心是细胞核，遗传物质的合成需要ATP提供能量，C、D正确。[答案]B[易错提醒]对细胞核认识的四个误区(1)并不是所有物质都能进出核孔。如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。(2)核仁不是遗传物质的储存场所。核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。(3)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢活动的强弱有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。(4)在细胞周期中表现为周期性消失与重建的是核膜、核仁，而不是染色体。[对点训练]1．(2021·株洲一模)下列关于细胞核的叙述，错误的是()A．蛋白质和脂质是核膜的主要成分，核膜具有流动性和选择透过性B．RNA聚合酶在细胞核内合成后，通过核孔运输到细胞质C．人体内蛋白质合成旺盛的细胞，核孔的数量多、核仁体积大D．细胞核是细胞的控制中心，细胞核内DNA的含量保持相对稳定解析：选BRNA聚合酶在核糖体内合成后，通过核孔运输到细胞核。2．(2020·淄博二模)核被膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层紧贴内核膜，是一层由纤维蛋白构成的网状结构。如图表示细胞周期中核被膜和核纤层的动态变化过程，下列相关叙述错误的是()A．核内合成的tRNA运出细胞核与核孔复合体有关B．核纤层的解体和重新组装可能通过核纤层蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰实现C．分裂末期，结合有核纤层蛋白的核膜小泡在染色质周围聚集并融合成新的核膜D．核纤层蛋白形成骨架结构支撑于内、外核膜之间，维持细胞核的正常形态解析：选D核孔复合体是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道，所以tRNA运出细胞核与核孔复合体有关，A正确；核纤层的解体和重新组装可能通过核纤层蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰实现，B正确；分裂末期，结合有核纤层蛋白的核膜小泡在染色体周围聚集并融合成新的核膜，同时染色体解螺旋恢复成染色质状态，C正确；由图示可知，核纤层蛋白位于核膜的内膜一侧，D错误。题点(二)结合细胞核功能的探究，考查科学探究能力[典例2](多选)汉麦林的实验如下图，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近杯处切断(a)，中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后，不能再生第二杯(d)。对这个实验的解释合理的是()A．决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核B．决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞质C．杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传物质共同作用的结果D．(b)能再生一杯是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息[解析]决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核，A正确；将(c)中藻杯切掉后，不能再生第二杯(d)，说明(c)中不含合成藻杯形态的遗传信息，因此决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息不是来自细胞质，B、C错误；决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息最终来自细胞核，细胞核中遗传信息通过转录形成mRNA，进入细胞质中，(b)含有细胞核中遗传信息通过转录形成的mRNA，因此可以再生一杯，D正确。[答案]AD[对点训练]3．(2021·辽宁六校一模)如图为伞藻嫁接实验与伞藻核移植实验示意图，该实验结果说明()A．生物体形态结构的建成主要与细胞质有关B．细胞的分裂和分化是由细胞核控制的C．细胞核是细胞代谢的中心D．细胞核是细胞遗传的控制中心解析：选D通过图示可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A错误；伞藻是单细胞生物，不会涉及细胞分化，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，但该实验不能说明，C错误；该实验说明，细胞核是细胞遗传的控制中心，D正确。4．生物学家把100个细胞中的每个细胞都分成两部分，一部分含细胞核，另一部分不含细胞核。再将这两部分细胞在相同且适宜的条件下培养一段时间，其实验结果如图所示。以下分析合理的是()A．培养第1天，有核细胞死亡数比无核细胞多，其原因主要与细胞核的功能有关B．从培养第2天到第3天，无核细胞死亡很多，其原因主要与实验中细胞膜损伤有关C．从培养第1天到第10天，有核细胞每天都有死亡，其原因主要与细胞凋亡有关D．从培养第4天到第10天，有核细胞每天都有少量死亡，其原因可能与细胞凋亡有关解析：选D有核细胞出现死亡的原因可能有两个方面：一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害，导致部分细胞死亡；二是细胞的正常凋亡。无核细胞随着培养天数的增加，死亡个数迅速增加，第4天全部死亡，说明没有细胞核的细胞其生命活动无法进行。一、生命观念——整合分析膜蛋白与生命系统的信息交流[内化于心]1．四种常考的“膜蛋白”及其功能(1)载体蛋白①功能：常用于协助扩散和主动运输的载体蛋白质。②特点：专一性，即一种载体一般只能与一种相应的被运输物质相结合。③载体的种类和数量决定某种物质能否被运输或运输速率的快慢。(2)受体蛋白①特点：特异性，即一种受体一般只能与一种信号分子结合。②功能：识别和选择性结合信号分子。(3)黏连蛋白①实质：黏连蛋白是一种糖蛋白。②功能：促使细胞黏连。③实例：细胞癌变时，细胞表面的黏连蛋白减少，导致癌细胞易于转移和扩散。(4)催化蛋白具有催化作用的酶，如好氧型细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸有关的酶；细胞膜上还可存在ATP水解酶，催化ATP水解，反应中所释放的能量可用于主动运输等。2．生命系统信息传递的三类主体(1)细胞内：(2)细胞间方式图示实例物质传递内分泌细胞分泌激素，激素随血液运送至靶细胞，被靶细胞的受体识别发挥作用接触传递精卵细胞通过糖蛋白，实现相互识别和结合通道传递高等植物细胞间可通过胞间连丝交流信息(3)生态系统内：信息的种类有物理信息、化学信息、行为信息，信息传递可发生在种群内部个体与个体之间，种群与种群之间，生物和环境之间。[外化于用]1．(2018·天津高考)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是()选项膜蛋白的位置、功能膜蛋白的类型A位于突触后膜，识别并结合神经递质受体B位于靶细胞膜，识别并结合激素载体C位于类囊体膜，催化ATP合成酶D位于癌细胞膜，引起特异性免疫抗原解析：选B在神经调节中，位于突触后膜的受体能识别并结合神经递质；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫。2．(2017·全国卷Ⅰ)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于()A．血液运输，突触传递 B．淋巴运输，突触传递C．淋巴运输，胞间连丝传递 D．血液运输，细胞间直接接触解析：选D雌激素由卵巢分泌后，随血液运输到达全身各处，作用于乳腺细胞的受体，将信息传递给乳腺细胞；而精子进入卵细胞的过程要经历精子和卵细胞之间的识别和结合，精子通过与卵细胞的直接接触将信息传递给卵细胞。3．细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是()解析：选D血红蛋白存在于红细胞内部，不属于膜蛋白，A错误；抗体主要分布于血清中，T淋巴细胞的细胞膜上没有抗体，B错误；胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素特异性结合，C错误；骨骼肌细胞能接受神经元传递的兴奋，产生收缩，也可以吸收葡萄糖，所以其膜上有神经递质的受体和转运葡萄糖的载体，D正确。4．人体细胞之间的通讯多数是通过信号分子传递的。有些信号分子作用于细胞表面受体，有些则作用于细胞内受体。生物学上将细胞外与膜受体结合的信号分子称为第一信使，由其转换而来的细胞内信号则称为第二信使，如图所示。下列有关叙述错误的是()A．大多数细胞表面受体的化学本质为糖蛋白B．神经递质和绝大多数激素都是第一信使C．第二信使通过调控细胞核内的翻译过程发挥作用D．第一信使与膜受体结合体现了细胞膜的信息交流功能解析：选C大多数细胞表面受体的化学本质为糖蛋白，A正确；神经递质、大多数激素都作用于细胞表面受体，在细胞外与膜受体结合，属于第一信使，B正确；翻译过程在细胞质中进行，而不是在细胞核内进行，C错误；第一信使与膜受体结合体现了细胞膜的信息交流功能，D正确。二、科学探究——与细胞膜相关的实验设计分析[内化于心]1．细胞膜成分的鉴定细胞膜成分鉴定试剂(方法)结果磷脂脂溶剂处理细胞膜被破坏磷脂酶处理细胞膜被破坏脂溶性物质透过实验脂溶性物质优先通过蛋白质双缩脲试剂紫色蛋白酶处理细胞膜被破坏2．细胞膜结构特点——流动性的验证(1)方法：荧光标记法。(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。(3)结论：人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。3．细胞膜功能的探究(1)控制物质进出细胞功能的验证(2)识别功能的验证eq\x(\a\al(只有同种生物的精子和,卵细胞才能结合))eq\o(→,\s\up7(验证),\s\do5())eq\x(\a\al(细胞膜具有识别功能，,这是糖蛋白的作用))4．细胞膜功能特性——选择透过性的验证[外化于用]1．科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是()A．膜蛋白能自主翻转 B．细胞膜具有流动性C．细胞膜具有选择透过性 D．膜蛋白可以作为载体蛋白解析：选B两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性。2．(2021·沈阳模拟)MTT法是一种检测细胞是否存活的方法，MTT是一种接受氢离子的染料，活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞无此功能。下列相关叙述错误的是()A．MTT是可以通过细胞膜的一种染料B．检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量C．MTT与台盼蓝检测细胞是否存活的原理相同D．MTT法不能检测哺乳动物成熟红细胞是否存活

解析：选C活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞无此功能，可见MTT是可以通过细胞膜的一种染料，A正确；活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，故检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量，B正确；用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，MTT法则是活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞不着色，二者鉴别细胞死活的原理不同，C错误；哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体，也就不能用MTT法检测哺乳动物成熟红细胞是否存活，D正确。3．(2019·全国卷Ⅲ)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题：(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是______，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是________。(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NHeq\o\al(＋,4))和硝态氮(NOeq\o\al(－,3))。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的吸收具有偏好性(NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。解析：(1)在植物细胞中，核糖体是生产蛋白质的机器，蛋白质是一种含氮的有机物；在细胞核中能够通过DNA的复制和转录合成的含氮有机物是核酸(DNA和RNA)；叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。(2)由于农作物对两种离子的吸收量不同，且硝酸铵溶液中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的比例为1∶1，所以用该培养液培养作物甲，在适宜条件下培养一段时间后，检测营养液中NOeq\o\al(－,3)和NHeq\o\al(＋,4)的剩余量即可判断作物甲对NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)吸收的偏好性。预期结果和结论：若营养液中NOeq\o\al(－,3)的剩余量小于NHeq\o\al(＋,4)的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NOeq\o\al(－,3)；若营养液中NHeq\o\al(＋,4)的剩余量小于NOeq\o\al(－,3)的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NHeq\o\al(＋,4)。答案：(1)蛋白质核酸叶绿素(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)剩余量。预期结果和结论：若营养液中NOeq\o\al(－,3)剩余量小于NHeq\o\al(＋,4)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NOeq\o\al(－,3)；若营养液中NHeq\o\al(＋,4)剩余量小于NOeq\o\al(－,3)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NHeq\o\al(＋,4)。[归纳拓展]生物学实验设计的科学性原则(1)实验原理的科学性实验原理是实验设计的科学依据，也是用来检验和修正实验方法和过程的理论依据。因此它必须是经过前人总结或检验得出的科学理论依据，这样才能设计出科学合理的实验，才能正确预期实验的结果和结论。(2)实验材料选择的科学性实验材料是科学实验成功的关键要素，设计实验时，一定要根据实验目的和原理选择恰当的实验材料，尽量避免实验材料的颜色和数量等因素对实验结果的影响。(3)实验过程的科学性实验过程的安排要有科学性，要注意实验步骤的关联性和实验操作的程序性，实验步骤的前后顺序一般不能颠倒，特别是关键环节，不同的操作顺序往往会导致不同的实验结果，并影响实验的严谨性。(4)实验现象观察的科学性科学的实验要有正确的观察方法，才能为结果的处理和分析提供可靠的依据。但有些实验直接就有可见的实验现象，而有些实验发生的反应肉眼不可见，这就需要把不可见的反应转化为可见的现象，需要科学转化。一、立足主干知识，注重基础性和综合性1．下列有关细胞膜的叙述，正确的是()A．只有小分子物质才可以进出细胞B．离子进出细胞的方式为主动运输C．细胞膜的选择透过性与磷脂双分子层无关D．细胞膜中蛋白质的分布与其功能有关解析：选D大分子物质也可以通过胞吐或胞吞的方法进出细胞，A错误；离子进出细胞的方式不一定为主动运输，如神经细胞中钾离子外流、钠离子内流的方式为协助扩散，B错误；细胞膜的选择透过性与磷脂双分子层的流动性有关，C错误；细胞膜中蛋白质的分布与其功能有关，D正确。2．(2021·沧州月考)下列关于真核细胞生物膜结构和功能的叙述，正确的是()A．构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇B．生物膜是细胞内所有化学反应进行的场所C．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构D．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体解析：选D构成细胞膜的脂质主要是磷脂和胆固醇，没有脂肪，A错误；生物体内的化学反应主要在细胞质基质和细胞器中进行，B错误；植物细胞之间信息交流不通过细胞膜上的受体，而是通过胞间连丝，C错误；葡萄糖需要载体才能穿过细胞膜，而肌细胞呼吸作用需要葡萄糖，所以肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白，D正确。3．(2021·深圳一模)下列与细胞膜控制物质进出细胞功能无关的实例是()A．用台盼蓝可以鉴别细胞的死活B．海带中碘离子的含量高于海水C．胰岛素与肝细胞膜上受体结合D．氨基酸借助转运蛋白进入细胞解析：选C活细胞的细胞膜能控制物质进出细胞，不允许台盼蓝进入，所以不会被染色，而死细胞的细胞膜没有控制物质进入的能力，可以被染色，根据其是否被染色，可以确定细胞的死活；海带中碘离子的含量高于海水是因为细胞膜能逆浓度运输碘离子；胰岛素与肝细胞膜上受体结合体现细胞膜能进行信息交流；氨基酸借助转运蛋白进入细胞，体现了细胞膜的选择透过性。4．(2021·衡水模拟)下列不属于细胞间信息交流方式的是()A．高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接B．胰岛B细胞分泌的胰岛素通过血液运输并作用于组织细胞C．成熟的高等植物细胞放入浓蔗糖溶液中发生质壁分离D．同种高等动物的精子和卵细胞相互接触完成受精作用解析：选C高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接、胰岛B细胞分泌的胰岛素通过血液运输并作用于组织细胞、精子与卵细胞的识别与结合都属于细胞间的信息交流。成熟的高等植物细胞放入浓蔗糖溶液中发生质壁分离，属于细胞膜的物质运输功能，并没有携带信息，不属于细胞间信息传递。5．光脱色恢复技术是细胞学上研究膜蛋白或膜的特性的基本实验技术之一。用荧光素标记质膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区的荧光淬灭变暗形成一个漂白斑。一段时间后，淬灭区域的亮度逐渐增加，最后恢复到与周围的荧光强度相等。下列相关说法错误的是()A．该技术与荧光标记的人鼠细胞融合实验都能证明细胞膜具有流动性B．根据荧光恢复的速度可以推算出质膜蛋白扩散速度，该速度比蛋白质在水溶液中扩散速度快C．若用药物抑制细胞能量转换而对荧光恢复速度没有影响，则说明质膜蛋白的运动不需要细胞代谢提供能量D．若用荧光抗体标记特异的质膜蛋白，则有的漂白斑可以恢复亮度，有的不能解析：选B荧光标记的人鼠细胞融合实验能证明细胞膜具有流动性，A正确；根据荧光恢复速度可推算细胞膜中蛋白质分子运动速度，但并不能证明蛋白质膜上的运动速度比在水溶液中扩散速度快，B错误；若用药物抑制细胞能量转换，而荧光恢复速度没有影响，则说明质膜蛋白的运动不需要消耗能量，C正确；用荧光抗体标记特异的质膜蛋白，则有的漂白斑可以恢复亮度，有的不能，因为绝大多数膜蛋白能运动，D正确。6．如图为某细胞膜结构，下列说法正确的是()A．实验室常用鸡、猪的成熟红细胞，放在清水中涨破后，可通过差速离心的方法收集到较为纯净的细胞膜B．细胞间的识别与①有关，细胞癌变后①含量增加C．电子显微镜下，细胞膜呈现亮暗亮三层，说明细胞膜由蛋白质脂质蛋白质三层组成D．如果图示为红细胞膜，则O2的运输方向是甲→乙或乙→甲；如果图示为肝细胞膜，则CO2的运输方向只有乙→甲解析：选D鸡的红细胞内有细胞核和众多的细胞器，同时也不能采用差速离心法，A错误；细胞癌变后①(糖蛋白)的含量减少，B错误；电子显微镜下，细胞膜呈现暗亮暗三层，对应的膜结构层是蛋白质脂质蛋白质，C错误；O2在红细胞膜的运输方向可以由膜外向膜内也可由膜内向膜外，CO2在肝细胞中的运输方向是膜内向膜外运输，D正确。7．核小体是染色质的结构单位，由一段长度为180～200bp的DNA缠绕在组蛋白上构成。下列有关核小体的叙述，正确的是()A．组蛋白的基本单位是核苷酸B．酵母菌细胞核中存在核小体C．普通光镜下可观察到核小体D．核小体DNA不含P元素解析：选B组蛋白的基本单位是氨基酸，A错误；核小体是染色质的结构单位，酵母菌细胞核中存在染色质，存在核小体，B正确；核小体是染色质的结构单位，普通光镜下观察不到染色质，也看不到核小体，C错误；DNA的组成元素为C、H、O、N、P，D错误。8．(2021·苏州模拟)核膜上有核孔，核孔构造复杂，与核纤层(组分为核纤层蛋白，存在于内层核膜内侧)紧密结合，成为核孔复合体。核孔复合体在核内外的物质转运中起重要作用，以下说法正确的是()A．核纤层蛋白是在细胞核内合成的B．不同类型的细胞中核孔数量都相同C．DNA聚合酶和RNA聚合酶都可以通过核孔进入细胞核D．如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因，那么它一定已经完成了细胞分化解析：选C核纤层蛋白是在核糖体上合成的，A错误；不同类型的细胞中核孔数量不同，代谢旺盛的细胞中，核孔数量较多，B错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶都是在细胞质中的核糖体上合成的蛋白质，核孔复合体是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道，所以DNA聚合酶和RNA聚合酶可以通过核孔进入细胞核，C正确；如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因，只能说明细胞核结构已形成，但不能说明已经完成了细胞分化，D错误。9．(2021·天津南开区校级模拟)哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。当成熟红细胞破裂时，仍然保持原本的基本形状和大小，这种结构称为红细胞影，其部分结构如图所示。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞影。结果如下表：(“＋”表示有，“－”表示无)实验处理蛋白质种类ABCDEF处理后红细胞影的形状试剂甲处理后＋＋＋＋－－变得不规则试剂乙处理后－－＋＋＋＋还能保持(1)构成红细胞膜的基本支架是________________。膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的______________功能有关。A和G蛋白均与跨膜运输有关，G蛋白的主要功能是利用红细胞____________呼吸产生的ATP供能，通过______________方式排出Na＋吸收K＋，从而维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度。(2)在制备细胞膜时，将红细胞置于________________中，使细胞膜破裂释放出内容物。由表中结果推测，对维持红细胞影的形状起重要作用的蛋白质是________(填字母)。(3)研究发现，红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关。成熟红细胞不具有合成脂质的______________(填细胞器)，其细胞膜上的脂类物质可来自血浆。当血浆中胆固醇浓度升高时，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，细胞膜的__________性降低，变得刚硬易破，红细胞破裂导致胆固醇沉积，加速了As斑块的生长。解析：(1)构成红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的信息交流功能有关。A和G蛋白均与跨膜运输有关，G蛋白的主要功能是利用红细胞无氧呼吸产生的ATP供能，通过主动运输方式排出Na＋吸收K＋，从而维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度。(2)在制备细胞膜时，将红细胞置于蒸馏水中，使细胞膜破裂释放出内容物。由表中结果可知，试剂甲处理后由于缺少E、F蛋白质，红细胞影的形状变得不规则，因此判断E、F对维持红细胞影的形状起重要作用。(3)成熟红细胞不具有合成脂质的内质网，其细胞膜上的脂类物质可来自血浆。当血浆中胆固醇浓度升高时，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，细胞膜流动性降低，变得刚硬易破，红细胞破裂导致胆固醇沉积，加速了As斑块的生长。答案：(1)磷脂双分子层信息交流无氧主动运输(2)蒸馏水E、F(3)内质网流动10．有迁移能力的动物细胞边缘常见不规则突出物，曾被认为是细胞膜碎片。近年来，我国科研人员在电镜下发现这些突出物具有石榴状结构(PLS)，如图1。请回答问题：(1)若PLS是细胞膜碎片，则其主要成分应包括________和蛋白质。细胞膜上的蛋白质具有____________________________等功能。(2)科研人员分析了PLS中蛋白质的来源及其功能，结果如图2，发现与“PLS是细胞膜碎片”的观点不符，理由是该结构中的蛋白质________________________________________________________________________。(3)科研人员将细胞中只参与PLS形成的特定蛋白质用荧光蛋白标记，追踪在细胞迁移过程中PLS的变化，进行了如下实验。①分别用细胞迁移促进剂和抑制剂处理可迁移细胞，实验结果如图3，推测PLS的形成与细胞迁移有关，依据是__________________________。②细胞沿迁移路径形成的PLS，其荧光在形成初期逐渐增强，推测迁移细胞可主动将细胞中的蛋白质运输到________中。③迁移细胞在某处产生PLS，后续细胞经过此处时，若观察到____________________________，则说明PLS被后续细胞摄取。进入后续细胞的PLS最可能在________(细胞器)中被分解。(4)具有迁移能力的细胞可普遍形成PLS，后续细胞摄取PLS后，可获知细胞的迁移路线等信息。综上分析，PLS的形成可能与细胞间的____________有关。解析：(1)细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，细胞膜上的蛋白质有物质运输、信息交流、催化等功能。(2)通过图2可以看出，该蛋白质主要来源于细胞膜和细胞质等，功能中显示PLS也不只具有细胞膜蛋白质的功能，故PLS是细胞膜碎片的观点不对。(3)①由图3可以看出，处理组较未处理组比较，促进细胞迁移，PSL增多，抑制细胞迁移，PSL减少，故PLS的形成与细胞迁移有关。②由“细胞沿迁移路径形成的PLS，其荧光在形成初期逐渐增强”推测迁移细胞可主动将细胞中的蛋白质运输到PLS中。③荧光标记出现在后续细胞中，说明PLS能被后续细胞摄取；溶酶体具有分解衰老损伤的细胞器以及许多物质的功能。(4)由题意分析，可知PLS的形成可能与细胞间的信息交流有关。答案：(1)磷脂物质运输、信息交流、催化(2)不只是来自细胞膜，也不只具有细胞膜蛋白质的功能(3)①促进细胞迁移，PLS增多(抑制细胞迁移，PLS减少)②PLS③荧光标记出现在后续细胞中溶酶体(4)信息交流(通讯)二、强化迁移能力，突出创新性和应用性11．(2021·温州模拟)魏斯曼曾提出：母系和父系生殖细胞在遗传上都具有影响力，这种影响力就是细胞核。下列关于细胞核结构和功能的叙述，正确的是()A．核被膜外层与粗面内质网相连B．细胞核是细胞的控制中心和代谢中心C．核糖体在细胞核内合成和组装D．核内含有由DNA和蛋白质两种物质组成的染色质解析：选A核被膜外层与粗面内质网相连，A正确；细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞代谢的中心在细胞质，B错误；核糖体的rRNA是在细胞核中合成的，而核糖体的蛋白质是在细胞质中合成的，且核糖体的组装并不都是在细胞核中完成的，如大小亚基组装成核糖体是在细胞质中进行的，C错误；染色质主要由蛋白质和DNA组成，此外还有RNA等物质，D错误。12．IL6R基因编码的IL6R是细胞膜上的一种受体蛋白，研究发现，IL6R基因的过度表达会激活胞内信号分子STAT3蛋白，形成二聚体转移到细胞核内，诱导靶基因的异常表达，引发恶性肿瘤。下列叙述错误的是()A．IL6R的作用说明细胞膜有进行细胞间信息交流的功能B．IL6R基因过度表达前后，细胞的形态和结构有明显差别C．二聚体通过核孔转移到核内实现了细胞质向细胞核的信息传递D．二聚体诱导的靶基因属于原癌基因，该基因只在肿瘤细胞中表达解析：选DIL6R的作用说明细胞膜有进行细胞间信息交流的功能，A正确；IL6R基因过度表达前后，细胞的形态和结构有明显差别，B正确；二聚体通过核孔转移到核内实现了细胞质向细胞核的信息传递，C正确；二聚体诱导的靶基因属于原癌基因，该基因并不是只在肿瘤细胞中表达，D错误。13．(多选)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现细胞感应和适应氧气变化机制的三位科学家。在氧气充足时，细胞中的缺氧诱导因子HIF1α会与一种物质VHL结合进而被相应的蛋白酶水解；在氧气缺乏时，HIF1α与另一种物质ARNT结合并进入细胞核，与特定的基因位点结合，促进促红细胞生成素(EPO)基因表达。下列相关分析错误的是()A．HIF1α的基本组成元素是C、H、O、N、PB．EPO增多时，红细胞的细胞周期会变短C．HIF1α在合成时需要多种RNA的参与D．HIF1α与ARNT结合物通过核孔进入细胞核且不需要消耗能量解析：选ABD缺氧诱导因子HIF1α能被相应的蛋白酶水解，说明HIF1α属于蛋白质，基本组成元素是C、H、O、N，A错误；EPO增多时，红细胞增加，但红细胞来源于造血干细胞的增殖和分化，B错误；HIF1α属于蛋白质，其合成需要信使RNA作为翻译的模板，需要转运RNA运输氨基酸，需要核糖体RNA组成核糖体，作为翻译的场所，C正确；HIF1α与ARNT结合物属于高分子化合物，通过核孔进入细胞核，需要消耗能量，D错误。14．(2021·成都模拟)核孔复合体主要由核被膜、中央栓和核质侧的“核篮”结构组成，如图1所示。(1)细胞质中的物质可通过甲、乙、丙三种方式进入细胞核，这三种方式中属于被动运输的是________。(2)下列物质中，大蒜根尖分生区细胞和成熟区细胞都需要运进细胞核的是____________(填选项前的符号)，理由是________________________________________________________________________________________________________________。a．DNA聚合酶 B．RNA聚合酶c．ATP合成酶 D．组蛋白(染色体成分)(3)亲核蛋白主要通过丙方式进入细胞核。进核之前，亲核蛋白首先需要与________结合，然后在____________的参与下完成运输。(4)亲核蛋白一般含有核定位序列(NLS)。为探究NLS位于非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白的头部还是尾部，某同学以非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白为材料进行实验(过程和结果如图2)，得出NLS序列位于亲核蛋白的尾部的结论。①请评价该同学的实验结论并写出评价的依据。②请完善实验设计：_________________________________________________。若实验结果为______________________，则上述结论成立。解析：(1)细胞质中的物质可通过甲、乙、丙三种方式进入细胞核，这三种方式中丙需要消耗能量，为主动运输，甲、乙不需要消耗能量，为被动运输。(2)大蒜根尖分生区细胞和成熟区细胞都需要RNA聚合酶来催化基因的转录，以满足细胞对蛋白质等物质的需要，因此二者都需要运进细胞核的是RNA聚合酶。(3)亲核蛋白主要通过丙方式进入细胞核。进核之前，亲核蛋白首先需要与受体结合，然后在中央栓蛋白协助下完成运输。(4)①该实验没有放射性物质标记头部的实验，不能排除由NLS序列位于爪蟾卵母细胞亲核蛋白的头部参与下完成运输的可能性，故该实验结论不可靠。②用放射性物质标记亲核蛋白的头部，显微注射进爪蟾卵母细胞的细胞质。若实验结果为细胞核内无放射性，则上述结论成立。答案：(1)甲、乙(2)b这两种细胞都需要RNA聚合酶来催化基因的转录，以满足细胞对蛋白质等物质的需要(3)受体中央栓蛋白(4)①结论不可靠，没有放射性物质标记头部的实验，不能排除NLS序列位于爪蟾卵母细胞亲核蛋白头部的可能性。②用放射性物质标记亲核蛋白的头部，显微注射进爪蟾卵母细胞的细胞质细胞核内无放射性

第二讲细胞器和生物膜系统知识点一主要细胞器的结构和功能[系统主干知识]1．细胞质的组成细胞质包括细胞质基质和细胞器，前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形态、分裂、运动及细胞器的转运等。2．细胞器之间的分工(1)线粒体和叶绿体的比较项目线粒体叶绿体结构模式图增大膜面积方式内膜向内腔折叠形成嵴由圆饼状的囊状结构堆叠而成基粒生理功能有氧呼吸的主要场所，完成有氧呼吸的第二、三阶段光合作用的场所，完成光合作用的全过程酶的种类和分布与有氧呼吸有关的酶分布于内膜上和基质中与光合作用有关的酶，分布于类囊体薄膜上和基质中相同点①均具有双层膜②基质中都含少量DNA，是半自主性细胞器③都能产生ATP，与能量转换有关(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合成和加工及脂质合成的“车间”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“消化车间”，内部含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病菌、病毒液泡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，主要存在于植物细胞中中心体与细胞的有丝分裂有关核糖体是“生产蛋白质的机器”3．用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动(1)实验原理①叶绿体呈绿色，不需染色，制片后直接观察。②活细胞中细胞质处于不断流动状态，观察细胞质的流动，可用叶绿体的运动作为标志。(2)实验步骤①观察叶绿体②观察细胞质流动(3)观察叶绿体和细胞质流动时的三个注意点选材观察叶绿体实验用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因：接近下表皮，海绵组织较多，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体条件实验过程中的临时装片要始终保持有水状态观察(1)叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源，在强光下则以侧面或顶面朝向光源。实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察(2)观察细胞质流动时，首先要找到叶肉细胞中的叶绿体，然后以叶绿体作为参照物，在观察时眼睛注视叶绿体，再观察细胞质的流动。[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。(1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。(×)(2)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增。(×)(3)液泡内细胞液浓度的升高导致植物细胞质壁分离。(×)(4)叶绿体中构成基粒的类囊体扩展了捕获光能的膜面积。(√)(5)具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体和细胞核。(×)(6)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA。(×)2．细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构。(1)细胞骨架能维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性。(√)(2)细胞分裂和分化与细胞骨架无关。(×)(3)细胞骨架与生物的信息传递有关。(√)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1.(新人教版必修1P50“探究实践”)植物细胞的细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动有什么意义？提示：细胞质是细胞代谢的主要场所。细胞质中含有细胞代谢所需要的原料、催化剂酶、细胞器等物质与结构。细胞质的流动为细胞内物质运输创造了条件，从而保障了细胞生命活动的正常进行。2．(新人教版必修1P53“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：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。[深化拓展提能]1．多角度比较各种细胞器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，如蓝藻。(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，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体。(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)经高尔基体加工分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体加工。(7)“葡萄糖→丙酮酸”的反应一定不发生于细胞器中。[题点全训过关]题点(一)考查细胞器的结构及功能[典例1](2020·浙江7月选考)溶酶体是内含多种酸性水解酶的细胞器。下列叙述错误的是()A．高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体B．中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的多种酶降解C．溶酶体是由脂双层(磷脂双分子层)构成的内、外两层膜包被的小泡D．大量碱性物质进入溶酶体可使溶酶体中酶的活性发生改变[解析]溶酶体是由高尔基体断裂后的囊泡结构形成的，A正确。溶酶体中含有多种水解酶，中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的水解酶降解，B正确。溶酶体是单层膜结构，C错误。溶酶体中含有多种酸性水解酶，大量碱性物质进入会改变溶酶体中的pH，因此其中的酶的活性会受影响，D正确。[答案]C[归纳拓展]溶酶体与细胞自噬细胞自噬是真核生物中对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白质或细胞器被具双层膜结构的自噬小泡包裹后，被送入溶酶体(动物)或液泡(酵母菌和植物)中进行降解，相关物质得以循环利用。细胞自噬可以清除细胞受损或多余的细胞器，清除入侵微生物等，以维持细胞内的稳态。在遭受各种细胞外或细胞内刺激(如缺营养)时细胞可通过细胞自噬维持基本的生命活动。[对点训练]1．(2019·全国卷Ⅲ)下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述，正确的是()A．三者都存在于蓝藻中B．三者都含有DNAC．三者都是ATP合成的场所D．三者的膜结构中都含有蛋白质解析：选D蓝藻属于原核生物，细胞中只有核糖体一种细胞器，A错误；线粒体和叶绿体中含有DNA，高尔基体中不含有DNA，B错误；高尔基体不能进行ATP的合成，ATP合成的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质等，C错误；高尔基体是具有单层膜的结构，线粒体和叶绿体是具有双层膜的结构，三者的膜结构中都含有蛋白质，D正确。2．(2021·青岛调研)溶酶体是细胞中进行“细胞内消化”的细胞器，溶酶体膜也承担着重要的物质运输功能。如溶酶体膜上存在一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白质子泵，有助于维持溶酶体内酸性环境(pH约为5.0)，另外，台萨氏症的病因是患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂(GM2)，不能被分解运出，从而造成精神呆滞。下列有关说法错误的是()A．质子泵能将细胞质中的H＋运入溶酶体内B．台萨氏症患者溶酶体内可能缺乏水解GM2的酶C．与肠道消化不同，“细胞内消化”反应都需消耗ATPD．营养缺乏时，溶酶体会加强自身物质的分解解析：选C“质子泵有助于维持溶酶体内酸性环境(pH约为5.0)”，说明质子泵能将细胞质中的H＋运入溶酶体内，A正确；“台萨氏症的病因是患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂(GM2)，不能被分解运出”，说明患者溶酶体内可能缺乏水解GM2的酶，B正确；“细胞内消化”反应不一定都需消耗ATP，C错误；细胞不能获得足够养分时，其溶酶体的活动会增强，分解自身物质，为生命活动提供必要的物质和能量，以维持细胞的存活，D正确。3．(2021年1月新高考8省联考·湖北卷)动物细胞的溶酶体内含有磷脂酶、蛋白酶、核酸酶等多种酶。溶酶体内的pH约为5，细胞质基质pH约为7。下列叙述错误的是()A．失活的蛋白质借助载体蛋白进入溶酶体B．溶酶体膜与高尔基体膜的化学成分相似C．溶酶体酶在pH为5左右时，活性较高D．经溶酶体酶消化后的产物并非全部排出细胞解析：选A失活的蛋白质空间结构已经改变，但还是大分子，通过胞吞的方式进入溶酶体，不需要借助载体蛋白，A错误；溶酶体来源于高尔基体，溶酶体膜与高尔基体膜的化学成分相似，主要含有脂质和蛋白质，B正确；溶酶体内的pH约为5，该pH下溶酶体内的酶活性较高，C正确；被溶酶体分解后的产物被细胞重新利用或者排除细胞外，D正确。题点(二)以观察叶绿体和细胞质流动为载体，考查科学探究能力[典例2]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]根细胞无叶绿体，但是细胞质仍会流动，只是不易觉察，A错误；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；细胞代谢越旺盛，细胞质流动越快，观察细胞质流动，可以叶绿体的流动为标志，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，C正确、D错误。[答案]C[归纳拓展]细胞质流动与细胞代谢的关系细胞质流动与新陈代谢有密切关系，呼吸越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞质流动可朝一个方向，也可朝不同的方向，其流动方式为转动式。这时细胞器随细胞质(基质)一起运动，并非只是细胞质的运动。[对点训练]4．(2021·青岛月考)用显微镜观察黑藻(其叶片较薄、叶绿体较多)叶片细胞的细胞质流动，先将黑藻叶片制作成临时装片，再采取以下哪一种措施，能够使其细胞质流动得更快而有利于观察()A．再多加水于临时装片内B．用吸水纸小心吸干临时装片内的水分C．往载物台吹风，加强空气流动D．加灯光照射于临时装片上解析：选D灯光照射会加快细胞的代谢，从而细胞质流动加快。5．图1表示夏季某植物叶肉细胞中叶绿体的分布情况，图中数字为一天中的时间。请回答下列问题：(1)中午12时左右，叶绿体的方向与其他时段不同，表现为____________________，其意义为____________________。图1中其他时段显示叶绿体在不同方向的光照下能够随时改变椭球体的方向，其意义是__________________________________________________。(2)图1中的现象说明叶绿体的形态和分布随________的强度和方向的改变而改变。(3)在显微镜下观察叶绿体时看到的结果如图2所示，那么，细胞内叶绿体的实际位置和细胞质流动方向为()A．左下侧、顺时针 B．右上侧、顺时针C．左下侧、逆时针 D．右上侧、逆时针(4)如果先用高倍显微镜观察，可能会出现什么情况？__________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在强光下叶绿体往往以较小的受光面积正对太阳，弱光下则相反，这可有效避免叶绿体被灼伤。(2)叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变。(3)显微镜下的物像为倒像。(4)使用高倍镜前宜先在低倍镜下找到图像并移至视野中央，否则可能会找不到观察对象，还可能出现高倍镜镜头压破玻片，损坏镜头的情况。答案：(1)以较小的受光面积正对阳光避免被强光灼伤使叶绿体能够接受较多的光照进行光合作用(2)光照(3)C(4)可能会找不到观察对象，还可能会出现高倍镜镜头压破玻片，损坏镜头的情况知识点二细胞的生物膜系统[系统主干知识]1．细胞的生物膜系统的功能2．细胞器之间的协调配合(以分泌蛋白合成、加工、运输为例)[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成。(1)生物膜系统指生物体内的所有膜结构。(×)(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。(×)(3)CO2的固定、水的光解、蛋白质的加工均在生物膜上进行。(×)(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。(×)2．分泌蛋白是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体和部分激素。(1)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外。(√)(2)造血干细胞中合成的细胞膜蛋白运输的途径可能是高尔基体→核糖体→细胞膜。(×)(3)分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外。(×)(4)抗体、消化酶和各种激素都是分泌蛋白。(×)(5)与分泌蛋白形成有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体。(×)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好(新人教版必修1P60“复习与提高”右栏2题)细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体发生过程和“消化”功能的示意图，回答下列问题。(1)b是刚形成的溶酶体，它来源于细胞器a；e是包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a、c、d分别是_________________________________。(2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有____________特点。(3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是____________等。(4)细胞器膜、________________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟细胞膜的______________功能对海水进行淡化处理。提示：(1)高尔基体、内质网、线粒体(2)一定的流动性(3)蛋白质与脂质(4)细胞膜与核膜控制物质出入细胞的[深化拓展提能]1．归纳概括各种生物膜的联系(1)在化学组成上的联系①相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。②差异性：不同生物膜的功能不同，其组成成分的含量也有差异，如代谢旺盛的细胞，其生物膜(如线粒体内膜)上蛋白质含量高。(2)在结构上的联系①各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。②生物膜在结构上具有一定的连续性，具体如图所示注：实线表示直接相连，虚线表示间接联系。2．各种膜结构增大膜面积的方式[题点全训过关]题点(一)结合分泌蛋白的合成、加工与运输，考查细胞器之间的协调与配合[典例1](2020·山东等级考)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不能都被S酶作用形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A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正确；溶酶体内含有大量的水解酶，可以分解衰老、损伤的细胞器，S酶功能丧失的细胞中没有带有M6P标志的蛋白质，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高尔基体膜上的M6P受体识别，因此会经囊泡运往细胞膜，不会聚集在高尔基体内，D错误。[答案]D[归纳拓展]与囊泡有关的知识归纳[对点训练]1．(2021·北京怀柔模拟)将大肠杆菌破碎，去除细胞膜、DNA和mRNA后，制得体外无细胞翻译系统。在该系统中加入某种mRNA后，检测到有某蛋白质的合成，但该蛋白质没有生物活性；若加入mRNA和内质网，可从内质网的网腔中获得具有一定生物活性的该蛋白质。下列分析错误的是()A．体外无细胞翻译系统中含有氨基酸和tRNAB．体外无细胞翻译系统中含有内质网和核糖体C．题述加入不同物质后合成的蛋白质在空间结构上不完全相同D．在内质网网腔中进行了该蛋白质的加工解析：选B根据题干信息和蛋白质的合成过程可得出本题的答题导图：据图可知，A、C、D分析正确，B分析错误。2．(2021·北京朝阳区一模)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。有关此过程的叙述错误的是()A．蓖麻毒素使核糖体失去活性会阻碍细胞合成蛋白质B．蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体、液泡的参与C．成熟的蓖麻毒素可独立穿出液泡膜进而分泌至胞外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C蛋白质的合成场所是核糖体，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正确；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。3．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)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若该基因编码蛋白的功能是推动囊泡运输，则细胞内该基因发生突变会导致无法推动内质网形成的囊泡运输到高尔基体，不会导致高尔基体中分泌蛋白堆积；若该基因编码蛋白的功能是启动高尔基体出芽形成囊泡，则细胞内该基因发生突变会导致无法启动高尔基体出芽形成囊泡，导致高尔基体中分泌蛋白堆积；根据题意，若该基因编码蛋白的功能是参与分泌蛋白共价修饰，则细胞内该基因发生突变会导致分泌蛋白无法经过高尔基体的进一步加工，进而无法启动高尔基体出芽形成囊泡，导致高尔基体中分泌蛋白堆积；分泌蛋白构象的最终形成是在高尔基体完成的，若该基因编码蛋白的功能是参与分泌蛋白构象的最终形成，则细胞内该基因发生突变会导致高尔基体中分泌蛋白堆积。题点(二)考查生物膜系统的组成和功能[典例2](2020·全国卷Ⅰ)真核细胞的膜结构具有重要功能。请参照表中内容完成下表。结构名称突触高尔基体(1)______叶绿体的类囊体膜功能(2)______(3)______控制物质进出细胞作为能量转换的场所膜的主要成分(4)________________________功能举例在缩手反射中参与兴奋在神经元之间的传递参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程参与K＋从土壤进入植物根细胞的过程(5)___________________________________________[解析](1)细胞膜是生命系统的边界，具有控制物质进出细胞的功能。(2)突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成，是一个神经元与另一个神经元或另一细胞间相互接触的结构，可参与信息传递过程。(3)高尔基体是具有单层膜的细胞器，其主要功能是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类与包装，然后送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。(4)生物膜主要由脂质和蛋白质组成。(5)叶绿体的类囊体膜是光合作用光反应(将光能转化为化学能)的场所，在光反应阶段，类囊体膜上的色素可以吸收、传递和转化光能，这些能量可以用于H2O的光解，产生O2和[H]，也可以用于合成ATP。[答案](1)细胞膜(2)参与信息传递(3)对蛋白质进行加工修饰(4)脂质和蛋白质(5)叶肉细胞进行光合作用时，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上[归纳拓展]理解生物膜系统的三大核心(1)生物膜都以磷脂双分子层为基本支架，都含有磷脂和蛋白质；生物膜在组成上也具有差异性(如有些生物膜上含有糖蛋白)。(2)生物膜系统是细胞内所有膜结构的统称，而不是生物体内所有膜结构的统称，如视网膜和肠系膜不属于生物膜系统。(3)内质网膜、高尔基体膜和细胞膜之间可通过具膜小泡实现相互转化，从而实现膜成分的更新。[对点训练]4．(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叶绿体的类囊体膜上是进行光反应的场所，光反应过程会合成ATP，所以叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶；溶酶体中含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜破裂后水解酶释放出来，会破坏部分细胞结构；细胞的核膜是双层膜结构，其上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道；线粒体DNA位于线粒体中，而不是在线粒体外膜上，其可编码参与呼吸作用的酶。5．下列关于细胞中各种膜结构的叙述，错误的是()A．线粒体内膜形成嵴，有利于生化反应的进行B．光面内质网与核膜相连，有利于物质运输C．溶酶体膜将水解酶包裹，有利于保证细胞结构的完整性D．癌细胞膜上的黏连蛋白减少，有利于癌细胞在体内转移解析：选B线粒体内膜向内折叠形成嵴，扩大了膜面积，有利于生化反