2023年高考生物一轮复习（全国版） 第2单元 第3课时　细胞器之间的协调配合

第3课时细胞器之间的协调配合目标要求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。细胞的生物膜系统(1)生物膜系统的组成和功能易错提醒生物膜系统是指细胞内而不是生物体内的全部膜结构，所以口腔黏膜、胃黏膜等不属于细胞内的生物膜系统；原核生物和病毒等无生物膜系统。(2)各种生物膜之间的联系①在成分上的联系②在结构上的联系a．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，大多数具有流动性。b．在结构上具有一定的连续性，如图所示：③在功能上的联系在分泌蛋白的合成、加工、运输过程中，生物膜系统各部分之间协调配合如图所示：思考延伸分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示图甲表示分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化；图乙表示放射性颗粒在不同结构出现的先后顺序；图丙表示不同细胞器中放射性强度的变化。据图分析，图甲中A、B、C三条曲线所指代的膜结构分别是内质网膜、细胞膜、高尔基体膜；图乙中1、2所指代的细胞器是内质网、高尔基体；图丙中a、b、c所代表的细胞器分别为核糖体、内质网、高尔基体。考向一分泌蛋白的合成、加工和分泌过程1．在分泌蛋白的合成过程中，游离核糖体最初合成的一段氨基酸序列作为信号序列，被位于细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)识别，并引导核糖体附着于内质网上，继续蛋白质的合成，这就是信号肽假说(如图所示)。下列有关推测不合理的是()A．核糖体与内质网的结合依赖于生物膜的流动性B．核糖体的“游离态”与“附着态”是相对的C．信号肽需借助DP和SRP的识别结合才能转移至内质网膜上D．若在合成新生肽阶段切除信号序列，则不能合成结构正确的分泌蛋白答案A解析核糖体是无膜细胞器，A错误。2．为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成，研究人员将3H标记的亮氨酸注射入细胞后，测得与分泌蛋白的合成和分泌相关的一些细胞器上放射性的变化，其相关结构如图。则下列有关说法不正确的是()A．分泌蛋白合成和分泌过程中相关的一些细胞器上出现放射性的顺序依次是②③④B．在②上合成的呼吸酶可以分泌到细胞外C．在分泌蛋白的合成与分泌过程中④的膜面积变化不大D．在此图中与分泌蛋白合成和分泌相关的细胞器共有4种答案B解析题图中，①为游离的核糖体，②为附着在内质网上的核糖体，③为内质网，④为高尔基体；①上合成的呼吸酶是胞内蛋白，不分泌到细胞外；②上合成的蛋白质可以分泌到细胞外；合成分泌蛋白过程中，④既融合内质网形成的囊泡，自身又形成囊泡，因此膜面积变化不大；与分泌蛋白合成和分泌有关的细胞器除了②③④外还有线粒体。科学思维(1)与分泌蛋白合成、运输、分泌“有关的细胞器”“有关的结构”和“有关的膜结构”(2)四类常见的分泌蛋白①消化腺(如唾液腺、胃腺、肠腺等)细胞合成并分泌的消化酶。②T细胞合成并分泌的淋巴因子。③浆细胞合成并分泌的抗体。④下丘脑、垂体、胸腺、胰岛等合成的相关激素，如生长激素、胰岛素等。(3)常见的胞内蛋白：呼吸酶、血红蛋白等。考向二生物膜系统的组成和功能3．(2022·江西高三模拟预测)生物中除病毒外都具有生物膜，生物膜是一种动态的结构，具有膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。下列关于生物膜的叙述，正确的是()A．细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，构成细胞膜的脂质中最丰富的是胆固醇B．性激素随血液到达全身各处，与靶细胞膜表面受体结合，将信息传递给靶细胞C．大肠杆菌的细胞膜是其生物膜系统的组成部分，与动物细胞膜具有相似的结构D．细胞内许多化学反应在生物膜上进行，广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点答案D解析构成细胞膜的脂质中最丰富的是磷脂，A错误；性激素属于脂类物质，通过自由扩散进入细胞，其受体在细胞内，B错误；生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构组成。大肠杆菌为原核生物，没有生物膜系统，C错误。4．研究显示：囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构，主要用于细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输，称之为囊泡运输，一般包括出芽、锚定和融合等过程(如图所示)，需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节。下列有关说法不正确的是()A．囊泡运输体现了生物膜在结构上的间接联系B．溶酶体的形成过程也有图示的囊泡运输过程C．若供体膜是高尔基体则受体膜可以是细胞膜D．破伤风芽孢杆菌通过囊泡运输过程把毒素释放到细胞外答案D解析破伤风芽孢杆菌是原核生物，无生物膜系统，不会形成囊泡，D错误。归纳提升三个角度理解生物膜系统结构和功能的统一性重温高考真题演练1．(2021·山东，1)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ATPC．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答案C解析根据题干信息可知，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分泌到细胞外，所以消化酶和抗体不属于该类蛋白，A正确；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；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．(2020·山东，1)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答案D解析S酶仅在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A项正确；据题干可知，溶酶体酶是经内质网加工后再进入高尔基体转化而来的，由此推测附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成，B项正确；S酶功能丧失，影响溶酶体酶的合成，从而影响衰老和损伤的细胞器的分解，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C项正确；若M6P受体基因缺陷，则不能发生识别过程，带有M6P标志的蛋白质会经囊泡运往细胞膜，D项错误。3．(2021·天津，5)铅可导致神经元线粒体空泡化、内质网结构改变、高尔基体扩张，影响这些细胞器的正常功能。这些改变不会直接影响下列哪些生理过程()A．无氧呼吸释放少量能量B．神经元间的兴奋传递C．分泌蛋白合成和加工D．[H]与O2结合生成水答案A解析铅影响线粒体、内质网和高尔基体，而细胞无氧呼吸的场所在细胞质基质，所以这些改变不影响无氧呼吸，A符合题意；兴奋在神经元之间传递的方式是胞吐作用，由于铅影响了线粒体和高尔基体的功能，所以会影响该过程，B不符合题意；分泌蛋白的合成和加工需要内质网、高尔基体和线粒体的参与，因此会影响该过程，C不符合题意；[H]与O2结合生成水是有氧呼吸第三阶段，场所在线粒体，所以会影响该过程，D不符合题意。4．(2020·江苏，3)下列关于真核细胞的结构与功能的叙述，正确的是()A．根据细胞代谢需要，线粒体可在细胞质基质中移动和增殖B．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同C．人体未分化的细胞中内质网非常发达，而胰腺外分泌细胞中则较少D．高尔基体与分泌蛋白的合成、加工、包装和膜泡运输紧密相关答案A解析细胞质基质中含有RNA，而线粒体基质和叶绿体基质中含有DNA和RNA，B项错误；细胞的结构与功能相适应，由于胰腺外分泌细胞分泌胰蛋白酶等分泌蛋白较多，所以其内质网比较发达，C项错误；蛋白质是在核糖体上合成的，高尔基体与分泌蛋白的加工、包装和膜泡运输等有关，D项错误。5．(2018·全国Ⅰ，1)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．叶绿体的类囊体薄膜上存在催化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答案D解析线粒体DNA位于线粒体中，而不是线粒体外膜上，可编码参与呼吸作用的酶，D项错误。一、易错辨析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是由细胞膜和细胞器膜组成(×)5．蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外(√)二、填空默写1．(必修1P48)分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。2．(必修1P49)生物膜系统：由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。3．(必修1P49)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。课时精练一、选择题1．(2022·河南高三月考)下列有关细胞生物膜系统的叙述，正确的是()A．不同生物膜的组成成分和结构差异巨大B．生物膜系统是由具膜结构的细胞器组成的C．不同生物膜之间结构和功能上的联系都通过囊泡实现D．生物膜系统为多种酶提供了大量的附着位点答案D解析不同生物膜都主要由脂质和蛋白质组成，结构均可用流动镶嵌模型表示，其组成成分和结构差异不大，A错误；生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等组成，B错误；不同生物膜之间结构和功能上的联系不是都通过囊泡实现，如内质网膜外连细胞膜，内连核膜，它们之间是直接联系的，C错误。2．下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～f表示相应的细胞结构，①～⑧表示相应的生理过程。下列说法合理的是()A．若原料中含有放射性标记的尿嘧啶，则图中具膜结构a、b、c都能检测到某些放射性大分子物质B．由图示可知，呼吸酶和解旋酶的形成可能不经过高尔基体C．⑧过程的产物可能是胰岛素、生长激素、抗体或某些消化酶，其分泌过程需要c供能D．据图分析，细胞膜上钠钾泵的形成过程依次是⑤⑥⑧答案B解析a为核糖体，没有膜结构，A错误；呼吸酶和解旋酶在细胞内发挥作用，属于滞留细胞内的蛋白质，其形成可能不经过高尔基体，B正确；胰腺细胞不能合成生长激素、抗体，C错误；钠钾泵存在于细胞膜上，不是分泌蛋白，故其形成过程依次是⑤⑥⑦，D错误。3．(2022·陕西汉中高三月考)下列有关真核细胞生物膜的融合及其转化的叙述，正确的是()A．高尔基体膜能转化为囊泡膜B．囊泡膜能转化为中心体膜C．生物膜的融合、转化与线粒体无关D．生物膜的融合、转化主要体现了膜结构的选择透过性答案A解析单层膜的高尔基体膜可以转化成单层膜的囊泡膜等，A正确；中心体属于无膜的细胞器，B错误；线粒体可以为内质网和高尔基体发生膜的交换提供能量，C错误；生物膜的融合、转化体现了膜的结构具有一定的流动性，D错误。4．如图表示某高等植物细胞部分结构和功能，①～⑥表示细胞内相关结构。下列相关说法错误的是()A．结构③和⑥直接相连有利于细胞中能量的供应与利用B．图中属于生物膜系统的有①③④⑤⑥⑦，其中膜面积最大的是③C．若该细胞分裂旺盛，则破坏结构⑤会导致其子细胞内染色体加倍D．结构⑦具有物质运输、信息交流等功能，其功能的复杂性与膜蛋白的数量和种类有关答案B解析分析题图可知，④为核糖体，没有生物膜，不属于生物膜系统，B错误。5．真核细胞中的细胞核膜、内质网、高尔基体、线粒体等膜性结构可以通过相互接触而协同发挥相应的生理功能。下列分析错误的是()A．内质网是关联细胞器互作网络的重要结构B．膜性结构有利于各项生理活动高效、有序地运行C．线粒体与内质网在结构和生理功能上没有关联D．内质网与高尔基体之间存在以囊泡运输为主的物质交流答案C6．细胞的各种膜结构间相互联系和转移的现象称为膜流。下列关于膜流的叙述，正确的是()A．膜流可参与细胞不同结构间或细胞内外的物质转运B．膜流的方向只能是内质网→高尔基体→细胞膜C．只有具有分泌或胞吞功能的细胞，才有膜流现象D．高尔基体→细胞膜的膜流，会使细胞膜面积一直增加答案A解析胞吐膜流的方向是内质网→高尔基体→细胞膜，而胞吞膜流的方向则相反，还可以是与溶酶体联系，或者细胞膜到各种细胞器膜，B错误；细胞内的生物膜有相同的结构，不具有分泌或吞噬能力的细胞也可以实现生物膜之间的转化，产生膜流，C错误；高尔基体→细胞膜的膜流，会使细胞膜面积增加，但细胞膜具有流动性，同时和内质网直接相连，所以细胞膜面积不会一直增加，D错误。7．(2022·陕西榆林模拟)小窝是细胞膜上呈多种形态的凹陷结构，参与胞吞、胞内运输以及多种途径的信号转导等。小窝蛋白是小窝的标志蛋白，其肽链中段位于磷脂双分子层中，首尾两段均位于细胞质基质中。下列相关叙述正确的是()A．小窝蛋白的中段和磷脂分子的尾部都具有亲水性B．借助高倍光学显微镜可以清晰地观察到细胞膜上的小窝C．小窝蛋白是在核糖体上通过转录和翻译过程合成的D．内质网和高尔基体都参与了小窝蛋白的加工与转运答案D解析小窝蛋白的中间区段位于磷脂双分子层中，而磷脂分子的尾部具有疏水性，在内侧，故中间区段的氨基酸残基也具有疏水性，A错误；细胞膜上的小窝属于亚显微结构，亚显微结构需要在电子显微镜下才能观察到，B错误；小窝蛋白的本质为蛋白质，是经过转录和翻译过程形成的，其中转录的场所主要是细胞核，而翻译的场所是核糖体，C错误；小窝蛋白属于膜蛋白，膜蛋白首先在核糖体上合成，后经内质网和高尔基体加工后再转移到膜上，故内质网和高尔基体都参与了小窝蛋白的加工与转运，D正确。8．细胞生物学家帕拉德等选用豚鼠胰腺作为实验材料，研究了水解酶的合成、加工及分泌途径。用含3H标记的亮氨酸培养豚鼠的胰腺，然后通过电镜放射自显影技术进行计时追踪。模式图甲、乙、丙、丁是与该水解酶合成加工有关的细胞器。下列相关叙述，错误的是()A．亮氨酸是水解酶的基本单位之一B．首先观察到3H标记的细胞器是甲C．水解酶分泌前需依次经丁、丙加工D．甲、丙、丁所需全部能量都来自乙答案D解析有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，甲、丙、丁所需的能量主要来自乙，少部分来自细胞质基质，D错误。9．在生物体中，细胞间的信息传递是细胞生长、增殖、分化、凋亡等生命活动正常进行的条件之一，而蛋白分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。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(如图)。下列相关叙述错误的是()A．经典分泌和非经典分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的B．非经典分泌途径分泌的蛋白质的肽链中可能没有信号肽序列C．经典分泌和非经典分泌的过程中都伴随着生物膜的转化D．非经典分泌途径的存在是对经典分泌途径的必要和有益的补充答案C10．微粒体来源于内质网的囊状小泡。研究发现，将分泌蛋白的mRNA在无细胞体系中进行翻译时，若不加微粒体，获得的翻译产物比从细胞中分泌出的蛋白质的氨基酸序列长；若添加微粒体，翻译的产物长度与从活细胞分泌的蛋白质相同。下列相关分析正确的是()A．微粒体膜和内质网膜都具有两层磷脂双分子层，膜上有多种蛋白质B．无细胞体系进行翻译时，在核糖体或微粒体中发生氨基酸脱水缩合C．微粒体可能对合成的分泌蛋白进行加工，行使了内质网的部分功能D．分泌蛋白的结构和功能与mRNA的序列有关，与细胞器的功能无关答案C解析微粒体膜和内质网膜都由单层磷脂双分子层构成，膜上含有多种蛋白质，A错误；氨基酸脱水缩合的场所是核糖体，B错误；在无细胞体系中添加微粒体后，翻译的产物长度与从活细胞分泌的蛋白质相同，说明微粒体可能对分泌蛋白进行加工，切除了多肽链的部分氨基酸序列，C正确；将分泌蛋白的mRNA在无细胞体系中进行翻译时，如果不加微粒体，获得的翻译产物比从活细胞中分泌出来的蛋白质的氨基酸序列长，说明分泌蛋白的结构和功能与mRNA的序列有关，也与内质网的功能有关，D错误。11．(2022·枣庄高三期末)胰岛素是一种含51个氨基酸的蛋白质类激素，在糖类代谢中起重要作用。下图表示胰岛B细胞中胰岛素的合成与加工过程，下列分析错误的是()场所核糖体内质网高尔基体合成、加工过程A.信号肽和C肽分别在内质网和高尔基体内被切除与两种细胞器所含酶的种类有关B．前胰岛素原切除信号肽及C肽产生一分子胰岛素的过程，至少消耗3分子水C．成熟的胰岛素中有5个游离的羧基，那么组成胰岛素的氨基酸中有54个羧基D．在糖类代谢中，胰岛素具有调节和催化的作用答案D解析在糖类代谢中，胰岛素具有促进组织细胞加速摄取、储存和利用葡萄糖，调节和维持血糖浓度的平衡，胰岛素分子无催化作用，D错误。12．利什曼原虫(会引起利什曼病的寄生虫)的亲水性酰化表面蛋白B(HASPB)是通过细胞质中的游离核糖体合成的一类脂蛋白。利什曼原虫分泌的HASPB结合于细胞膜外侧，与宿主细胞的感染密切相关。HASPB在细胞膜内某个区域积累，当达到一定浓度时，诱导细胞膜外翻、泡化、脱落，从而将包裹在其中的HASPB释放到细胞外。下列有关叙述错误的是()A．HASPB的分泌是某些细胞间信息传递的重要环节B．HASPB的分泌过程中伴随着生物膜之间的转化C．HASPB的分泌不需要内质网和高尔基体的参与D．HASPB可能成为开发治疗利什曼病药物的靶标答案B解析HASPB在细胞膜内某个区域积累，当达到一定浓度时，诱导细胞膜外翻、泡化、脱落，从而将包裹在其中的HASPB释放到细胞外，说明HASPB的分泌过程仅有细胞膜的脱落，没有伴随着生物膜之间的转化，不需要内质网和高尔基体的参与，B错误，C正确。二、非选择题13．自身信号序列是蛋白质分选的依规。正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列，没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工，反面区参与蛋白质的分类和包装。下图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的3条分选途径。(1)根据图示，胰岛素属于________型分泌，该过程体现了细胞膜具有_______的功能。(2)进入高尔基体的部分蛋白质会在S酶的作用下形成M6P标志，与图中所示的高尔基体膜上的M6P受体识别，带有M6P标志的蛋白质会转化为溶酶体酶。若S酶功能丧失，细胞中会出现________________________________________的现象。(3)研究发现，核糖体合成的分泌蛋白有信号序列，而从内质网输出的蛋白质不含信号序列，推测其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否有信号序列。为了验证上述结论，请简要写出你的实验思路：______________________________________________。答案(1)调节进行细胞间信息交流(2)衰老和损伤的细