高三生物二轮复习讲义1：溶酶体与细胞自噬、ATP驱动泵、偶联协同转运、光驱动泵

高三生物二轮复习新情境微专题1

溶酶体与细胞自噬、ATP驱动泵、偶联协同转运、光驱动泵

一、溶酶体与细胞自噬

【典例剖析】

例：（2022.临沂二模）细胞自噬是细胞在自噬相关基因的调控下利用溶酶体降解自

身受损的细胞器和大分子物质①的过程,是真核细胞中广泛存在的自稳机制。如图

是细胞自噬机制的示意图,自噬体内的物质被水解后,其产物的去向是排出细胞或

在细胞内被利用②。下列叙述错误的是（）

衰老的线粒体

A.内质网、线粒体和溶酶体等生物膜的组成成分和结构相似

B.异噬溶酶体和自噬溶酶体的形成体现了生物膜具有流动性

C.正常生理状态下,溶酶体对机体自身的细胞结构无分解作用

D.营养缺乏条件下,细胞通过自噬获得维持生存所需的物质和能量

［思维流程］

问题一一›思维落点情境扫描——信息解码

生物膜流动性的含义

B选项题图生物膜发生融合

与体现

C选项细胞自噬的底物①可以是自身成分

D选项细胞自噬的意义②产物可被再利用

【解析】选C。内质网（含有单层膜）、线粒体（含有双层膜）和溶酶体（含有单层膜）

等生物膜的组成成分和结构相似,结构和功能上紧密联系,A正确;异噬溶酶体和

自噬溶酶体的形成体现了生物膜的结构特点:具有一定的流动性,B正确;正常生理

状态下,溶酶体也能分解衰老损伤的细胞器C错误;处于营养缺乏条件下的细胞，

通过细胞自噬可获得维持生存所需的物质和能量,D正确。

【情境原理】

1.细胞自噬的概念:

在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用,

这就是细胞自噬。

2.细胞自噬的类型与过程图解:

（1）巨自噬:

⑵微自噬:

溶酶体内陷

⑶分子伴侣介导自噬:

分子隼侣复合物溶酶体

■一

底物

3.细胞自噬的意义:

（1）处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能

量。

⑵在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬可以清除受损或衰

老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。

⑶有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。

【强化练习】

L细胞自噬是将细胞内受损、变性的蛋白质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过

程。下图是酵母菌中分子伴侣（热激蛋白）介导的自噬过程图解,下列相关叙述错误

的是（）

受损蛋白质飞f热激蛋白

X"J

水解酶＜;°°

O

A.酵母菌饥饿时生存所需能量可来自细胞自噬

B.热激蛋白复合物与溶酶体表面的受体结合并进入其中,使受损蛋白质水解

C.自噬过度或自噬不足都会引发细胞代谢紊乱,甚至导致细胞死亡

D.细胞自噬只发生在细胞衰老、凋亡的过程中

【解析】选Do酵母菌在饥饿时能生存,说明细胞可通过自噬将自身物质或结构

降解后作为细胞呼吸过程的原料为生命活动提供能量,A正确据图分析可知:细

胞内受损蛋白质可与热激蛋白形成复合物,与溶酶体膜上的受体结合,并转入溶酶

体腔,使受损蛋白质水解,B正确寸居题干信息可知小细胞自噬是将细胞内受损、变

性的蛋白质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过程”,故自噬过度可能会损伤正

常结构,自噬不足可能会造成受损、变性的物质和结构增多,两者都会引发细胞代

谢紊乱,甚至导致细胞死亡C正确;细胞自噬是将细胞内受损、变性、衰老的蛋白

质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过程,故细胞自噬贯穿于正常细胞生长、分

化、衰老和死亡等全过程,D错误。

2.处于营养缺乏条件的细胞通过细胞自噬可获得维持生存所需的物质和能量,如

图所示,据此判断下列叙述错误的是（）

饥饿生长因子缺乏

胞夕l⅛养营案吸

物质缺乏收障碍

⅛1H≡⅛

胞内营养物质缺乏r

营养率受器蛋白质合成JfP

信其转导I三毓谕出

自体吞噬

烧髓溶施2、QL,

‹溶酶体

CT⅛一后一卷f内物质

前自噬隔离膜自噬体自噬溶酶体

体结构

A.溶酶体中的水解酶来自细胞质,其PH低于细胞质基质中PH

B.图中显示,通过细胞自噬可保持细胞所处内环境的稳态平衡

C.溶酶体与自噬体的融合体现了生物膜的结构特点

D.细胞自噬不会发生在大肠杆菌体内

【解析】选Bo由图示可知溶酶体中的水解酶来自细胞质,溶酶体内的PH为5左

右,细胞质基质中PH为7.2左右,A正确;图中显示,通过细胞自噬可获得维持生存

所需的物质和能量,该图并没有说明通过细胞自噬可保持细胞所处内环境的稳态

平衡,B错误;溶酶体与自噬体的膜融合体现了生物膜的结构特点具有一定的

流动性,C正确;大肠杆菌是原核生物,没有溶酶体,因此细胞自噬不会发生在大肠

杆菌体内,D正确。

3细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞

面临代谢压力时,可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。图1、图

2表示酵母细胞自噬的信号调控过程,其中AKT和mTor是抑制酵母细胞凋亡和

自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题：

OO细胞外

呼)葡萄糖

/倜亡------IAKT^<<,C

(抑制蕾活y“产物］

∖I目噬卜ImTorl<

∖.IATPl予

细胞外

、号萄糖

罕失活

P

(1)与细胞自噬有关的细胞器主要是O

⑵据图1所示,当营养物质充足时,胰岛素与特异性受体结合,激活AKT来抑制凋

亡,激活的该酶一方面可促进,另一方面可促进

并且进一步激活了mTor,从而抑制o

（3）据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会启动细

胞自噬过程,其意义是:如果上述过程无

法满足细胞代谢需要,酵母细胞则启动细胞凋亡程序。

【解析】（1）与细胞自噬有关的细胞器是溶酶体,其含有大量的水解酶,能够分解衰

老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。（2）当营养物质充足时,激

活的AKT可促进葡萄糖进入细胞,并促进葡萄糖分解成的丙酮酸和［H］进入线粒

体产生大量ATP,并且进一步激活了mTor,从而抑制细胞自噬的发生。（3）当环境

中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会通过启动细胞自噬过程为细

胞生命活动提供ATP（能量）。

答案：（1）溶酶体

（2）葡萄糖进入细胞葡萄糖分解成的丙酮酸和［印进入线粒体产生大量ATP细

胞自噬的发生

⑶为细胞生命活动提供ATP（能量）

二、ATP驱动泵、偶联转运蛋白、光驱动泵

例：科学研究发现,细胞进行主动运输主要与三种膜蛋白密不可分:一是ATP驱动

泵:把逆浓度转运与ATP的水解相偶联。二是偶联转运蛋白把一种物质穿过膜的

转运与另一种物质的顺浓度转运相偶联①。三是光驱动泵:主要在细菌中发现,能把

逆浓度转运与光能的输入相偶联（如图1所示,图中a、b、C代表主动运输的三种

类型,・、"。代表运输的离子或小分子）。回答下列问题:

图1

⑴分析图1所示的细胞膜结构,(填“P”或"Q")侧为细胞外。

(2)在小肠腔面,细胞膜上的蛋白S有两种结合位点:一种与Na+结合,一种与葡萄糖

结合。当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输2进入上皮细胞时,葡萄糖与Na+相伴随也

进入细胞③。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中(填“a”“b”

或“c”)类型的主动运输,葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是o

(3)小肠基膜上Na+K泵由a、β两个亚基组成,α亚基上既有Na+、K?的结合位点,

又具有ATP.水解酸的活性：据此分析图中Na+K泵的功能o

［思维流程］

问题-----第维落点一博境扫描-----信息解码

⑵题不同类型主动运①+③+图2葡萄糖的转运与Na+

第1空输的特点的顺浓度转运相偶联

⑵题主动运输的能量膜内外离子浓度差具

②

第2空来源备势能

Na+-K+泵参与离子的

⑶题蛋白质的功能图2+④运输、Na+-K+泵具有

ATP水解酶活性

【解析】⑴根据P侧含有糖蛋白可知,P为细胞外侧。（2）当蛋白S将Na+顺浓度

梯度运输进入上皮细胞时,葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞,葡萄糖进入小肠上皮

细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输,类似于图1中的a过程。该过程中,

葡萄糖主动运输所需的能量来自细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能。（3）

根据Na+-K+泵的a亚基上既有Na+、K+的结合位点,又具有ATP水解酶的活性可

知,Na+K泵可以参与Na+、K*的运输,也可以催化ATP的水解。

答案:（1）P（2）a细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能（3）运输Na'K+和

催化ATP水解

【情境原理】

参与主动运输的三种载体蛋白的比较

项目转运方向能量来源举例

ATP驱动泵逆浓度ATPNa+-K+泵、Ca?+泵、

梯度H+泵等

同时转运

两种不同①动物细胞的细胞膜

溶质。一种上,Na+是常用的协同

离子或分利用的能量转运离子,它的电化

子逆浓度储存在其中学梯度为一种分子的

偶联转运蛋

梯度转运；的一种溶质主动运输提供驱动力

白

另外一种的电化学梯②细菌、酵母菌和动

或多种不度中物细胞,绝大多数主

同离子顺动运输靠的是H+的

浓度梯度电化学梯度来驱动

转运

细菌视紫红质等物质

施区逆浓度

光能利用光能驱动H+的

动泵梯度

转运

【巩固练习】

1.钙泵是存在于细胞膜及细胞器膜上的跨膜蛋白,是一种Ca2+激活的ATP酶,能驱

动细胞质基质中的Ca?+泵出细胞或泵入内质网腔中储存起来以维持细胞质基质

2+

中低浓度的Cao当细胞受到刺激时,Ca?+又会从细胞外或内质网腔中借助通道

蛋白进入细胞质基质。下列相关说法正确的是（）

A.钙泵运输Ca?+的过程中会伴随ATP的水解,属于放能反应

B∙Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔中时,钙泵不会发生自身构象变化

C∙Ca2+从细胞外或内质网腔中进入细胞质基质的过程属于主动运输

D.蛋白质变性剂和呼吸抑制剂均会降低钙泵运输Ca?+的速率

【解析】选D。钙泵运输Ca?+的过程中会伴随ATP的水解,属于吸能反应.A错

误;Ca?+泵出细胞或泵入内质网腔中,属于主动运输,需要钙泵,钙泵能运输Ca?+,运

输过程中会发生自身构象变化,B错误;Ca?+从细胞外或内质网腔中进入细胞质基

质,是从高浓度运输到低浓度,属于协助扩散C错误济艮据题意Ca?+泵出细胞或泵

入内质网腔内,需要钙泵,需要ATP水解提供能量,属于主动运输,所以蛋白质变性

剂和呼吸抑制剂均会降低钙泵运输Ca?+的速率,D正确。

2.线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白,丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体

内膜由于蛋白质含量高导致通透性低,丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间

隙进入线粒体基质,如图所示。下列叙述错误的是（）

♦•内膜

丙酮酸

线粒体基质

A.线粒体内膜的蛋白质与脂质的比值大于线粒体外膜

B.丙酮酸穿过线粒体外膜和内膜的方式均为协助扩散

CH+通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输

D.加入蛋白质变性剂会改变线粒体内膜对H+的运输速率

【解析】选Bo线粒体内膜是有氧呼吸第三个阶段的场所,其上附着有多种酶,因

此线粒体内膜的蛋白质与脂质的