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高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第五节 细胞在结构和功能上是一个统一整体导学案
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这是一份高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第五节 细胞在结构和功能上是一个统一整体导学案，共13页。学案主要包含了易错警示等内容，欢迎下载使用。
知识点一 生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起
1．生物膜系统的定义：__真核__细胞内由__细胞__膜和包括__核__膜在内的多种__细胞器__膜共同构成生物膜系统。
2．生物膜系统中两个重要结构：
(1)内质网：①面积__最大__，占了整个细胞生物膜的__一半__左右；②是细胞内__蛋白质__、__脂质__和__糖类__的加工或合成基地，这些物质可在内质网__完整__、__封闭__的管道中快速运输；③内质网膜向内与__核膜__连接，向外与__细胞膜(质膜)__连接，使细胞核与__细胞质__及细胞膜的联系更为紧密，大大提高了__物质交换__的效率。
(2)囊泡：①被称为细胞里的“__搬运工__”；②生物膜具有一定的__流动性__，各组分间可以通过__囊泡__相互转化；③囊泡的移动为多种细胞器的膜质成分提供__物质来源__，从而实现膜成分的__更新__。
小思考：原核细胞有没有生物膜系统？
【答案】没有，因为原核细胞只有细胞膜，没有核膜及多种细胞器膜。
【易错警示】生物膜系统是指真核细胞内的所有膜结构(包括囊泡)，不是生物体内的所有膜结构。
知识点二 细胞内各结构协调配合，共同执行生命活动
1．分泌蛋白
(1)定义：在__细胞内__产生，分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，如__抗体__、__消化酶__和一部分__激素__。
(2)分泌蛋白合成、加工和分泌过程：__氨基酸__(填写基本单位)在附着于内质网上的__核糖体__中形成__多肽__，之后通过内质网的__加工__和__运输__，随__囊泡__转移至__高尔基体__做进一步的加工，再由__囊泡__包裹着蛋白质向__细胞膜__移动，将蛋白质分泌至细胞外。整个过程需要消耗__能量__，主要来自__线粒体__。如图表示用同位素示踪法研究分泌蛋白的分泌过程：
2．囊泡运输
(1)特点：囊泡运输在细胞内极其重要，具有高度的__组织性__、__方向性__和__精确性__。
(2)物质的种类：①囊泡膜上的__膜蛋白__和__脂质__(包括在__光面内质网__合成的磷脂和胆固醇)等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能；②囊泡包裹的内含物，如一些__激素__、__酶__等，这些物质有的被分泌到细胞外，有的参与细胞内大分子物质的降解等。
(3)过程：囊泡形成、__运输__和与特定部位膜的融合，其中囊泡定向运输的关键是__囊泡与特定部位膜的融合__。
3．细胞在代谢过程中产生的__残渣__、__功能异常__的大分子以及__衰老__的细胞器等，被__内质网__或其他膜结构形成的囊泡包裹着，与__溶酶体__融合，进而被消化分解，产生的小分子物质有的被细胞__重新利用__，有的被排出细胞。
小思考：生物膜各组分间的联系都只能通过囊泡吗？
【答案】不是，内质网向内与核膜相连，向外与细胞膜相连，是直接相连的，可以不需要通过囊泡。
知识点三 生物膜系统的作用
1．生物膜系统大大提高了细胞内__物质运输__的效率，加强了各组分间的__交流__。
2．生物膜将细胞内部划分成__相对独立__的空间，保证了细胞各项生命活动__高效__、__有序__地进行。
3．生物膜系统为__多种酶__提供了附着位点，为__多种化学反应__顺利进行提供了有利条件。
4．生物膜系统的各组分可以__相互转化__，在__结构__和__功能__上成为一个统一的整体。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)生物膜是对生物体内所有膜结构的统称。( × )
(2)生物膜都具有选择透过性。( √ )
(3)细胞内的囊泡都是由高尔基体产生的。( × )
(4)生物膜系统成分的更新依赖于囊泡的移动。( √ )
(5)生物膜是细胞进行物质合成的唯一场所。( × )
(6)真核生物细胞具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行。( √ )
2．案例分析：如图为某动物细胞内分泌蛋白合成及转运的示意图。据图分析下列有关叙述错误的是( B )
A．氨基酸在内质网上的核糖体中形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质
B．除囊泡外，细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成了细胞的生物膜系统
C．内质网膜可以转化为高尔基体膜，说明这两种膜在结构成分上比较接近
D．细胞膜上出现的糖蛋白与内质网和高尔基体有关
【解析】分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。氨基酸在内质网上的核糖体中形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，A正确；生物膜系统包括囊泡，B错误；内质网膜可以转化为高尔基体膜，说明这两种膜在结构成分上比较接近，C正确；细胞膜上的糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 分泌蛋白合成、加工与分泌过程归纳总结))
1．分泌蛋白的种类：包括蛋白质类激素、消化酶、抗体等分泌到细胞外的蛋白质。
2．与该过程相关的细胞结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、囊泡和细胞膜。
与该过程直接相关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体。
与该过程直接相关的具膜细胞器：内质网、高尔基体。
与该过程间接相关的细胞结构：线粒体(提供能量)、细胞核(控制蛋白质的合成)。
3．该过程中生物膜的转换：内质网膜通过囊泡转化成高尔基体膜，高尔基体膜又可通过形成囊泡转化成细胞膜。
拓展延伸
“三看”分泌蛋白的合成、加工、运输
(1)一看标记氨基酸出现的先后顺序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜(→胞外)。
(2)二看膜面积变化的结果：内质网膜面积缩小，细胞膜面积增大，高尔基体膜面积先增大后恢复。
(3)三看与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(加工、包装、分拣)和线粒体(提供能量)。
eq \a\vs4\al(典例) 如图为人体内某种细胞，膜外颗粒状物质为抗体。据图回答下列问题：
(1)细胞内合成抗体的场所是[③]__核糖体__，加工并分泌的过程是③→__②__→__④__→⑥→⑦，这一过程一方面说明生物膜在结构上具有__一定的流动__性，另一方面也说明它们在结构和功能上是紧密联系的。
(2)图中生物膜包括__细胞器膜、细胞膜、核膜__。它们在结构和化学组成上都很相似，都以__磷脂双分子层__为基本骨架。实验证明⑤的内膜上蛋白质含量高于外膜，其原因是什么？__⑤的内膜上吸附着许多与需氧呼吸有关的酶__。
【解析】(1)核糖体合成多肽链，内质网对其加工，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工，通过囊泡与细胞膜的融合分泌到细胞外，在这个过程中线粒体提供能量。这个过程中膜的转化依赖于膜的流动性，从功能上说体现了生物膜系统相互之间的分工和紧密联系。(2)图中生物膜包括细胞膜、核膜及细胞器膜等。生物膜都由磷脂双分子层构成膜的基本骨架。膜上蛋白质的含量与膜的功能有关，功能越复杂的膜，其膜上的蛋白质的含量和种类越多。线粒体的内膜上吸附着许多与需氧呼吸有关的酶。
1．如图为某分泌蛋白运输到细胞外的示意图，下列说法正确的是( B )
A.该分泌蛋白在粗面内质网上合成
B．该过程需要线粒体提供能量
C．与该过程直接相关的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
D．该蛋白可能为膜蛋白
【解析】该分泌蛋白在粗面内质网上的核糖体合成，A错误；线粒体是细胞的“动力工厂”，该过程需要线粒体提供能量，B正确；与该过程直接相关的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体，细胞膜不是细胞器，C错误；由图示可知，该蛋白不是膜蛋白，D错误。
2．图1表示分泌蛋白的形成过程，其中a、b、c分别代表不同的细胞器，图2表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述错误的是( C )
A.图1中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B．图1中构成分泌蛋白的物质X最多有20种，b的产物没有生物活性
C．图2说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
D．图1、图2所示变化都能体现生物膜具有流动性
【解析】分泌蛋白的形成依次经过的细胞器是核糖体、内质网和高尔基体，因此图1中a、b、c分别代表核糖体、内质网和高尔基体，A正确；图1物质X代表氨基酸，是构成蛋白质的基本单位，最多有20种，b是内质网，能够对蛋白质进行初步加工，再经过高尔基体进一步加工的蛋白质才具有生物活性，B正确；图2显示的是内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化，说明该过程中高尔基体与内质网和细胞膜之间是可以相互转换的，C错误；图1中分泌蛋白的运输和转运过程是通过囊泡进行的。图2表示内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化，二者都能体现生物膜具有流动性，D正确。
3．如图是人体某组织细胞示意图。请据图回答下列问题：
(1)若该图表示消化腺细胞，则它分泌的信号分子1是__消化酶__。该分子从开始合成到分泌到细胞外，必须经过的结构依次是__⑤④②①__(填序号)。其中结构④的主要生理功能是__对肽链加工形成具有一定空间结构的蛋白质__。在信号分子1合成的过程中，需要的能量主要来自__③__(填序号)。
(2)外来的信号分子2作用于该细胞时，首先与细胞膜上的__特异性受体(糖蛋白)__结合，引起该细胞原有的生理活动发生改变。这一过程体现了细胞膜的哪一功能？__进行细胞间的信息交流__。
(3)下列表示用3H亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内的分布情况和运输过程。其中正确的是__C__。
【解析】题图是人体某组织细胞示意图，其中结构①是细胞膜；结构②是高尔基体，在动物细胞中与分泌物的分泌有关；结构③为线粒体，是需氧呼吸的主要场所；结构④是内质网；结构⑤为核糖体，是蛋白质的合成场所；结构⑥为染色质；结构⑦为核膜。(1)消化腺细胞分泌消化酶；信号分子1属于分泌蛋白，其合成与分泌过程为：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量，因此信号分子1从开始合成到分泌出细胞，经过的结构依次是⑤核糖体、④内质网、②高尔基体和①细胞膜。其中结构④的主要生理功能是对肽链加工形成有一定空间结构的蛋白质。(2)外来的信号分子2作用于该细胞时，首先与细胞膜上的受体结合，这体现出细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。(3)含3H亮氨酸的分泌蛋白，首先由附着在内质网上的核糖体合成，之后进入内质网中进行加工，最后由高尔基体包装形成囊泡。因此放射性开始在附有核糖体的内质网中较高，随后放射性在高尔基体中逐渐积累，最后，囊泡的放射性逐渐升高。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 关于囊泡的知识汇总))
1．囊泡是生物膜系统各组分间实现物质运输和膜成分更新的中介，是生物膜系统不可缺少的一部分。
2．囊泡由一层或双层单位膜包裹，呈球形或椭球形结构，可来自内质网、高尔基体和细胞膜等细胞结构。来自内质网的囊泡会运输到高尔基体、溶酶体等，来自高尔基体的囊泡会运输到内质网、溶酶体、细胞膜等，来自细胞膜的囊泡会运输到溶酶体等。
3．囊泡运输的不止是蛋白质，还有脂质和糖类等；囊泡膜上可运输膜蛋白和脂质等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能；囊泡内部可包裹内含物，有的被分泌到细胞外，如一些激素、酶等，有的参与细胞内大分子物质的降解，如自噬体或吞噬泡中的物质。
4．囊泡运输是沿着细胞骨架中的微管移动的，运输到特定部位后与其膜特异性识别后融合，体现了膜的流动性；整个过程需要消耗能量。
5．细胞中存在很多小泡，比如自噬体、吞噬泡、蛋白质分泌泡、突触小泡等，本质都是囊泡。
eq \a\vs4\al(典例) 图甲表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，图乙是图甲的局部放大图。不同囊泡介导不同途径的运输。图中①～⑤分别表示不同的细胞结构，请分析并回答下列问题：
(1)图甲中囊泡膜的基本骨架是__磷脂双分子层__。囊泡膜与细胞膜、线粒体膜、高尔基体膜三种生物膜中的__线粒体膜__的成分差异最大。
(2)图甲中的囊泡Y直接来自[ ④ ]__高尔基体__，将其中的物质运输至结构⑤。结构⑤中含有多种水解酶，可以吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，据此可知该结构的名称是__溶酶体__；结构⑤除了具有上述功能外，还可以分解__衰老、损伤的细胞器__。
(3)如果图甲所示细胞为具有分泌功能的细胞，囊泡X中的物质在③中加工后再运输至④，在④中进行__加工、分类和包装__。图乙表示的是细胞膜以胞吐的方式将细胞内“货物”运输至细胞外的过程，从细胞膜的角度分析，该方式得以进行的结构基础是__(细胞膜上有能与囊泡上的蛋白质A特异性识别并结合的蛋白质B，且)细胞膜具有一定的流动性__。
【解析】(1)图甲中囊泡膜的基本骨架是磷脂双分子层。线粒体内膜上有需氧呼吸相关的酶，故与其成分差异最大。(2)图甲中的囊泡Y直接来自④高尔基体，将其中的物质运输至结构⑤溶酶体中。溶酶体中含有多种水解酶，可以吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，还可以分解衰老、损伤的细胞器。 (3)如果图甲所示细胞为具有分泌功能的细胞，囊泡X中的物质为分泌物，在③内质网中加工后再运输至④高尔基体进行进一步加工、分类和包装运输。图乙表示的是细胞膜以胞吐的方式将细胞内“货物”运输至细胞外的过程，这依赖于细胞膜具有一定的流动性。
1．美国科学家James E．Rthman、Randy W．Schekman以及德国科学家Thmas C．Südhf，由于发现了囊泡准确转运物质的调控机制，共同获得了2013年诺贝尔生理学或医学奖。细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡形成囊泡，介导不同途径的运输，在正确的时间把正确的细胞“货物”运送到正确的目的地。以下相关叙述错误的是( B )
A．囊泡能将正确的“货物”运送到正确的目的地，说明囊泡膜表面有与识别有关的物质
B．细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输
C．细胞内的囊泡运输机制出现问题，可能会导致糖尿病等
D．囊泡运输过程体现了膜的流动性，也需要消耗能量
【解析】囊泡能将正确的“货物”运送到正确的目的地，说明囊泡膜表面有与识别有关的物质，A正确；核糖体没有膜结构，不能通过囊泡运输，B错误；胰岛素是分泌蛋白，细胞内囊泡运输机制出现问题，可能会导致胰岛素等的分泌受阻，从而出现糖尿病等，C正确；囊泡运输依赖于生物膜的流动性特点，需要消耗ATP水解释放的能量，D正确。
2．LDL是富含胆固醇的脂蛋白，即胆固醇包裹于蛋白质内部。人体内有2/3的LDL经受体途径进行代谢，如图表示LDL的降解过程，据图分析正确的是( A )
A.LDL受体和LDL结合后也会进入细胞内部，与溶酶体结合后LDL被降解
B．胆固醇从溶酶体中释放出去，需要载体蛋白协助
C．LDL进入细胞内与膜上的受体有关，与线粒体无关
D．在LDL的降解过程中，体现了生物膜的功能特点
【解析】由图示可知LDL受体和LDL结合后也会进入细胞内部，与溶酶体结合后LDL被降解得到胆固醇，A正确。胆固醇属于脂质，从溶酶体中出来为扩散，不需载体蛋白协助，B错误。LDL为富含胆固醇的脂蛋白，以胞吞形式进入细胞，需要能量，C错误。在LDL的降解过程中，体现了生物膜的结构特点，D错误。
3．如图为人体细胞内溶酶体相关功能示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相应过程。下列叙述错误的是( A )
A.溶酶体中的水解酶通过胞吐消化细胞外的物质
B．溶酶体中的各种水解酶都直接来自高尔基体
C．过程Ⅰ和Ⅱ会有液体被吞入胞内
D．过程Ⅲ对于线粒体的更新具有积极意义
【解析】溶酶体中的水解酶一般不释放到细胞溶胶中，细胞外的物质通过胞吞进入细胞内后再进入溶酶体内被水解，A错误；核糖体合成的水解酶经高尔基体加工后，储存在溶酶体中，所以溶酶体中的水解酶直接来自高尔基体，B正确；胞吞的物质除了固体物质外，也有液体物质，C正确；溶酶体分解衰老、损伤的细胞器，对于图中的线粒体的更新具有积极作用，D正确。
1．生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。下列叙述不正确的是( A )
A．生物膜就是对各种细胞膜的统称
B．细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境
C．广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
D．生物膜保证了细胞生命活动高效、有序地进行
【解析】生物膜系统是细胞膜、细胞器膜和核膜的统称，A错误；细胞膜使细胞与外界环境隔开，使细胞具有一个相对稳定的内部环境，B正确；广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点，C正确；生物膜既各司其职，又相互协作，保证了细胞生命活动高效、有序地进行，D正确。
2．在胰腺细胞中，与分泌蛋白的合成、运输、分泌直接相关的细胞器分别是( D )
A．高尔基体、线粒体、核糖体
B．内质网、高尔基体、线粒体
C．核糖体、中心体、高尔基体
D．核糖体、内质网、高尔基体
【解析】分泌蛋白合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜通过胞吐的方式将蛋白质分泌到细胞外。由此可见，与分泌蛋白合成和运输直接相关的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体。
3．用35S标记一定量的氨基酸培养某哺乳动物的乳腺细胞，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲所示，有关的生物膜面积的变化曲线如图乙所示。图中曲线所指代的细胞结构相同的是( D )
A．a和d；c和f B．c和f；a和e
C．a和e；c和d D．b和d；c和f
【解析】分泌蛋白依次经过的细胞器：核糖体、内质网(单层膜)、高尔基体(单层膜)，最后经过细胞膜(单层膜)排出细胞。图甲中放射性物质出现的顺序依次是a、b、c，所以a是核糖体，b是内质网，c是高尔基体。分泌蛋白形成过程中内质网以囊泡的形式包裹蛋白质进入高尔基体进一步加工，高尔基体又以囊泡的形式包裹蛋白质与细胞膜融合，将蛋白质释放，这个过程中，内质网膜面积减少，对应图乙中的d，高尔基体膜面积增加又减少，对应图乙中的f，细胞膜面积增加，对应图乙中的e，所以b和d都是内质网，c和f都是高尔基体。
4．为了研究豚鼠胰腺腺泡细胞内分泌蛋白的形成和分泌过程，研究人员向胰腺腺泡细胞内注射一定量3H标记的亮氨酸后，追踪观察放射性在细胞内的分布情况。正确的结果是( A )
A．培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记
B．内质网是首先观察到3H标记的细胞器
C．高尔基体是首先观察到3H标记的细胞器
D．3H标记先出现在高尔基体后到内质网
【解析】3H标记的亮氨酸是合成分泌蛋白的原料，因此培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记，A正确；核糖体是首先观察到3H标记的细胞器，B、C错误；3H标记先出现在内质网后出现在高尔基体，D错误。
5．如图表示细胞中某分泌蛋白的加工和运输的部分过程示意图。下列有关分析错误的是( B )
A.分泌蛋白的运输过程体现了生物膜在功能上的协调配合
B.囊泡与高尔基体的融合不需要消耗细胞代谢产生的能量
C．在化学成分上，内质网膜和高尔基体膜具有相似性
D．分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快
【解析】分泌蛋白的运输过程体现了生物膜在功能上的协调配合，A正确；囊泡与高尔基体的融合是耗能过程，需要细胞代谢产生的能量，B错误；由题图可知，内质网与高尔基体膜可以通过囊泡进行转化，说明内质网和高尔基体膜具有相似性，C正确；分析题图可知，分泌蛋白的运输中囊泡是运输的枢纽，因此分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快，D正确。
6．M6P(甘露糖6磷酸)途径是溶酶体分选的主要途径之一。如图是M6P途径分选溶酶体酶形成溶酶体(含有多种水解酶)的主要过程，字母代表相关细胞器。请回答下列问题：
(1)细胞器B为__高尔基体__，合成溶酶体酶的场所为__核糖体__。
(2)根据图示可知，经过__溶酶体酶磷酸化__过程形成M6P受体识别的信号。研究发现细胞器B中的M6P受体只分布在某个局部，这样分布的意义是__使溶酶体酶与其他蛋白分离并起到浓缩作用__。
(3)与溶酶体酶脱离的M6P受体可返回细胞器B，也可以__送到细胞膜__，后者的作用是__回收偶尔分泌到细胞外的磷酸化的溶酶体酶__。
(4)运输小泡的转运过程体现了__生物膜具有一定的流动性__的特点。
【解析】(1)溶酶体酶的化学本质是蛋白质，其前体从粗面内质网转移到高尔基体，据此分析题图可知：细胞器B为高尔基体，合成溶酶体酶的场所为核糖体。(2)溶酶体酶的前体从粗面内质网转移到高尔基体并经过溶酶体酶磷酸化过程形成M6P受体识别的信号。溶酶体酶与M6P受体分离，使溶酶体得以浓缩，可见，细胞器B中的M6P受体只分布在某个局部的意义是使溶酶体酶与其他蛋白分离并起到浓缩作用。(3)题图显示：与溶酶体酶脱离的M6P受体可返回细胞器B，也可以送到细胞膜，后者的作用是回收偶尔分泌到细胞外的磷酸化的溶酶体酶。(4) 运输小泡的转运过程涉及膜的融合，体现了生物膜具有一定的流动性。
知识目标
核心素养
1.掌握生物膜的概念和生物膜之间的相互关联性。
2．简述生物膜系统的结构和功能。
3．能够说出分泌蛋白的合成、加工、分泌过程，掌握细胞器之间的相互关联性
1.通过实例分析，认识生物膜系统在结构和功能上的紧密联系，认同细胞的结构和功能的统一性、部分与整体的统一性。
2．体会任何生物都是彼此相关的，彼此不能分开，因而每个人都应当善待生命，保护生命，维系地球
知识点一 生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起
1．生物膜系统的定义：__真核__细胞内由__细胞__膜和包括__核__膜在内的多种__细胞器__膜共同构成生物膜系统。
2．生物膜系统中两个重要结构：
(1)内质网：①面积__最大__，占了整个细胞生物膜的__一半__左右；②是细胞内__蛋白质__、__脂质__和__糖类__的加工或合成基地，这些物质可在内质网__完整__、__封闭__的管道中快速运输；③内质网膜向内与__核膜__连接，向外与__细胞膜(质膜)__连接，使细胞核与__细胞质__及细胞膜的联系更为紧密，大大提高了__物质交换__的效率。
(2)囊泡：①被称为细胞里的“__搬运工__”；②生物膜具有一定的__流动性__，各组分间可以通过__囊泡__相互转化；③囊泡的移动为多种细胞器的膜质成分提供__物质来源__，从而实现膜成分的__更新__。
小思考：原核细胞有没有生物膜系统？
【答案】没有，因为原核细胞只有细胞膜，没有核膜及多种细胞器膜。
【易错警示】生物膜系统是指真核细胞内的所有膜结构(包括囊泡)，不是生物体内的所有膜结构。
知识点二 细胞内各结构协调配合，共同执行生命活动
1．分泌蛋白
(1)定义：在__细胞内__产生，分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，如__抗体__、__消化酶__和一部分__激素__。
(2)分泌蛋白合成、加工和分泌过程：__氨基酸__(填写基本单位)在附着于内质网上的__核糖体__中形成__多肽__，之后通过内质网的__加工__和__运输__，随__囊泡__转移至__高尔基体__做进一步的加工，再由__囊泡__包裹着蛋白质向__细胞膜__移动，将蛋白质分泌至细胞外。整个过程需要消耗__能量__，主要来自__线粒体__。如图表示用同位素示踪法研究分泌蛋白的分泌过程：
2．囊泡运输
(1)特点：囊泡运输在细胞内极其重要，具有高度的__组织性__、__方向性__和__精确性__。
(2)物质的种类：①囊泡膜上的__膜蛋白__和__脂质__(包括在__光面内质网__合成的磷脂和胆固醇)等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能；②囊泡包裹的内含物，如一些__激素__、__酶__等，这些物质有的被分泌到细胞外，有的参与细胞内大分子物质的降解等。
(3)过程：囊泡形成、__运输__和与特定部位膜的融合，其中囊泡定向运输的关键是__囊泡与特定部位膜的融合__。
3．细胞在代谢过程中产生的__残渣__、__功能异常__的大分子以及__衰老__的细胞器等，被__内质网__或其他膜结构形成的囊泡包裹着，与__溶酶体__融合，进而被消化分解，产生的小分子物质有的被细胞__重新利用__，有的被排出细胞。
小思考：生物膜各组分间的联系都只能通过囊泡吗？
【答案】不是，内质网向内与核膜相连，向外与细胞膜相连，是直接相连的，可以不需要通过囊泡。
知识点三 生物膜系统的作用
1．生物膜系统大大提高了细胞内__物质运输__的效率，加强了各组分间的__交流__。
2．生物膜将细胞内部划分成__相对独立__的空间，保证了细胞各项生命活动__高效__、__有序__地进行。
3．生物膜系统为__多种酶__提供了附着位点，为__多种化学反应__顺利进行提供了有利条件。
4．生物膜系统的各组分可以__相互转化__，在__结构__和__功能__上成为一个统一的整体。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)生物膜是对生物体内所有膜结构的统称。( × )
(2)生物膜都具有选择透过性。( √ )
(3)细胞内的囊泡都是由高尔基体产生的。( × )
(4)生物膜系统成分的更新依赖于囊泡的移动。( √ )
(5)生物膜是细胞进行物质合成的唯一场所。( × )
(6)真核生物细胞具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行。( √ )
2．案例分析：如图为某动物细胞内分泌蛋白合成及转运的示意图。据图分析下列有关叙述错误的是( B )
A．氨基酸在内质网上的核糖体中形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质
B．除囊泡外，细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成了细胞的生物膜系统
C．内质网膜可以转化为高尔基体膜，说明这两种膜在结构成分上比较接近
D．细胞膜上出现的糖蛋白与内质网和高尔基体有关
【解析】分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。氨基酸在内质网上的核糖体中形成肽链，肽链进入内质网进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，A正确；生物膜系统包括囊泡，B错误；内质网膜可以转化为高尔基体膜，说明这两种膜在结构成分上比较接近，C正确；细胞膜上的糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 分泌蛋白合成、加工与分泌过程归纳总结))
1．分泌蛋白的种类：包括蛋白质类激素、消化酶、抗体等分泌到细胞外的蛋白质。
2．与该过程相关的细胞结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、囊泡和细胞膜。
与该过程直接相关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体。
与该过程直接相关的具膜细胞器：内质网、高尔基体。
与该过程间接相关的细胞结构：线粒体(提供能量)、细胞核(控制蛋白质的合成)。
3．该过程中生物膜的转换：内质网膜通过囊泡转化成高尔基体膜，高尔基体膜又可通过形成囊泡转化成细胞膜。
拓展延伸
“三看”分泌蛋白的合成、加工、运输
(1)一看标记氨基酸出现的先后顺序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜(→胞外)。
(2)二看膜面积变化的结果：内质网膜面积缩小，细胞膜面积增大，高尔基体膜面积先增大后恢复。
(3)三看与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(加工、包装、分拣)和线粒体(提供能量)。
eq \a\vs4\al(典例) 如图为人体内某种细胞，膜外颗粒状物质为抗体。据图回答下列问题：
(1)细胞内合成抗体的场所是[③]__核糖体__，加工并分泌的过程是③→__②__→__④__→⑥→⑦，这一过程一方面说明生物膜在结构上具有__一定的流动__性，另一方面也说明它们在结构和功能上是紧密联系的。
(2)图中生物膜包括__细胞器膜、细胞膜、核膜__。它们在结构和化学组成上都很相似，都以__磷脂双分子层__为基本骨架。实验证明⑤的内膜上蛋白质含量高于外膜，其原因是什么？__⑤的内膜上吸附着许多与需氧呼吸有关的酶__。
【解析】(1)核糖体合成多肽链，内质网对其加工，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工，通过囊泡与细胞膜的融合分泌到细胞外，在这个过程中线粒体提供能量。这个过程中膜的转化依赖于膜的流动性，从功能上说体现了生物膜系统相互之间的分工和紧密联系。(2)图中生物膜包括细胞膜、核膜及细胞器膜等。生物膜都由磷脂双分子层构成膜的基本骨架。膜上蛋白质的含量与膜的功能有关，功能越复杂的膜，其膜上的蛋白质的含量和种类越多。线粒体的内膜上吸附着许多与需氧呼吸有关的酶。
1．如图为某分泌蛋白运输到细胞外的示意图，下列说法正确的是( B )
A.该分泌蛋白在粗面内质网上合成
B．该过程需要线粒体提供能量
C．与该过程直接相关的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
D．该蛋白可能为膜蛋白
【解析】该分泌蛋白在粗面内质网上的核糖体合成，A错误；线粒体是细胞的“动力工厂”，该过程需要线粒体提供能量，B正确；与该过程直接相关的细胞器有：核糖体、内质网、高尔基体，细胞膜不是细胞器，C错误；由图示可知，该蛋白不是膜蛋白，D错误。
2．图1表示分泌蛋白的形成过程，其中a、b、c分别代表不同的细胞器，图2表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述错误的是( C )
A.图1中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B．图1中构成分泌蛋白的物质X最多有20种，b的产物没有生物活性
C．图2说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
D．图1、图2所示变化都能体现生物膜具有流动性
【解析】分泌蛋白的形成依次经过的细胞器是核糖体、内质网和高尔基体，因此图1中a、b、c分别代表核糖体、内质网和高尔基体，A正确；图1物质X代表氨基酸，是构成蛋白质的基本单位，最多有20种，b是内质网，能够对蛋白质进行初步加工，再经过高尔基体进一步加工的蛋白质才具有生物活性，B正确；图2显示的是内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化，说明该过程中高尔基体与内质网和细胞膜之间是可以相互转换的，C错误；图1中分泌蛋白的运输和转运过程是通过囊泡进行的。图2表示内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化，二者都能体现生物膜具有流动性，D正确。
3．如图是人体某组织细胞示意图。请据图回答下列问题：
(1)若该图表示消化腺细胞，则它分泌的信号分子1是__消化酶__。该分子从开始合成到分泌到细胞外，必须经过的结构依次是__⑤④②①__(填序号)。其中结构④的主要生理功能是__对肽链加工形成具有一定空间结构的蛋白质__。在信号分子1合成的过程中，需要的能量主要来自__③__(填序号)。
(2)外来的信号分子2作用于该细胞时，首先与细胞膜上的__特异性受体(糖蛋白)__结合，引起该细胞原有的生理活动发生改变。这一过程体现了细胞膜的哪一功能？__进行细胞间的信息交流__。
(3)下列表示用3H亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内的分布情况和运输过程。其中正确的是__C__。
【解析】题图是人体某组织细胞示意图，其中结构①是细胞膜；结构②是高尔基体，在动物细胞中与分泌物的分泌有关；结构③为线粒体，是需氧呼吸的主要场所；结构④是内质网；结构⑤为核糖体，是蛋白质的合成场所；结构⑥为染色质；结构⑦为核膜。(1)消化腺细胞分泌消化酶；信号分子1属于分泌蛋白，其合成与分泌过程为：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量，因此信号分子1从开始合成到分泌出细胞，经过的结构依次是⑤核糖体、④内质网、②高尔基体和①细胞膜。其中结构④的主要生理功能是对肽链加工形成有一定空间结构的蛋白质。(2)外来的信号分子2作用于该细胞时，首先与细胞膜上的受体结合，这体现出细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。(3)含3H亮氨酸的分泌蛋白，首先由附着在内质网上的核糖体合成，之后进入内质网中进行加工，最后由高尔基体包装形成囊泡。因此放射性开始在附有核糖体的内质网中较高，随后放射性在高尔基体中逐渐积累，最后，囊泡的放射性逐渐升高。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 关于囊泡的知识汇总))
1．囊泡是生物膜系统各组分间实现物质运输和膜成分更新的中介，是生物膜系统不可缺少的一部分。
2．囊泡由一层或双层单位膜包裹，呈球形或椭球形结构，可来自内质网、高尔基体和细胞膜等细胞结构。来自内质网的囊泡会运输到高尔基体、溶酶体等，来自高尔基体的囊泡会运输到内质网、溶酶体、细胞膜等，来自细胞膜的囊泡会运输到溶酶体等。
3．囊泡运输的不止是蛋白质，还有脂质和糖类等；囊泡膜上可运输膜蛋白和脂质等，参与细胞器的组成并完成特定的细胞功能；囊泡内部可包裹内含物，有的被分泌到细胞外，如一些激素、酶等，有的参与细胞内大分子物质的降解，如自噬体或吞噬泡中的物质。
4．囊泡运输是沿着细胞骨架中的微管移动的，运输到特定部位后与其膜特异性识别后融合，体现了膜的流动性；整个过程需要消耗能量。
5．细胞中存在很多小泡，比如自噬体、吞噬泡、蛋白质分泌泡、突触小泡等，本质都是囊泡。
eq \a\vs4\al(典例) 图甲表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，图乙是图甲的局部放大图。不同囊泡介导不同途径的运输。图中①～⑤分别表示不同的细胞结构，请分析并回答下列问题：
(1)图甲中囊泡膜的基本骨架是__磷脂双分子层__。囊泡膜与细胞膜、线粒体膜、高尔基体膜三种生物膜中的__线粒体膜__的成分差异最大。
(2)图甲中的囊泡Y直接来自[ ④ ]__高尔基体__，将其中的物质运输至结构⑤。结构⑤中含有多种水解酶，可以吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，据此可知该结构的名称是__溶酶体__；结构⑤除了具有上述功能外，还可以分解__衰老、损伤的细胞器__。
(3)如果图甲所示细胞为具有分泌功能的细胞，囊泡X中的物质在③中加工后再运输至④，在④中进行__加工、分类和包装__。图乙表示的是细胞膜以胞吐的方式将细胞内“货物”运输至细胞外的过程，从细胞膜的角度分析，该方式得以进行的结构基础是__(细胞膜上有能与囊泡上的蛋白质A特异性识别并结合的蛋白质B，且)细胞膜具有一定的流动性__。
【解析】(1)图甲中囊泡膜的基本骨架是磷脂双分子层。线粒体内膜上有需氧呼吸相关的酶，故与其成分差异最大。(2)图甲中的囊泡Y直接来自④高尔基体，将其中的物质运输至结构⑤溶酶体中。溶酶体中含有多种水解酶，可以吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，还可以分解衰老、损伤的细胞器。 (3)如果图甲所示细胞为具有分泌功能的细胞，囊泡X中的物质为分泌物，在③内质网中加工后再运输至④高尔基体进行进一步加工、分类和包装运输。图乙表示的是细胞膜以胞吐的方式将细胞内“货物”运输至细胞外的过程，这依赖于细胞膜具有一定的流动性。
1．美国科学家James E．Rthman、Randy W．Schekman以及德国科学家Thmas C．Südhf，由于发现了囊泡准确转运物质的调控机制，共同获得了2013年诺贝尔生理学或医学奖。细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡形成囊泡，介导不同途径的运输，在正确的时间把正确的细胞“货物”运送到正确的目的地。以下相关叙述错误的是( B )
A．囊泡能将正确的“货物”运送到正确的目的地，说明囊泡膜表面有与识别有关的物质
B．细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输
C．细胞内的囊泡运输机制出现问题，可能会导致糖尿病等
D．囊泡运输过程体现了膜的流动性，也需要消耗能量
【解析】囊泡能将正确的“货物”运送到正确的目的地，说明囊泡膜表面有与识别有关的物质，A正确；核糖体没有膜结构，不能通过囊泡运输，B错误；胰岛素是分泌蛋白，细胞内囊泡运输机制出现问题，可能会导致胰岛素等的分泌受阻，从而出现糖尿病等，C正确；囊泡运输依赖于生物膜的流动性特点，需要消耗ATP水解释放的能量，D正确。
2．LDL是富含胆固醇的脂蛋白，即胆固醇包裹于蛋白质内部。人体内有2/3的LDL经受体途径进行代谢，如图表示LDL的降解过程，据图分析正确的是( A )
A.LDL受体和LDL结合后也会进入细胞内部，与溶酶体结合后LDL被降解
B．胆固醇从溶酶体中释放出去，需要载体蛋白协助
C．LDL进入细胞内与膜上的受体有关，与线粒体无关
D．在LDL的降解过程中，体现了生物膜的功能特点
【解析】由图示可知LDL受体和LDL结合后也会进入细胞内部，与溶酶体结合后LDL被降解得到胆固醇，A正确。胆固醇属于脂质，从溶酶体中出来为扩散，不需载体蛋白协助，B错误。LDL为富含胆固醇的脂蛋白，以胞吞形式进入细胞，需要能量，C错误。在LDL的降解过程中，体现了生物膜的结构特点，D错误。
3．如图为人体细胞内溶酶体相关功能示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相应过程。下列叙述错误的是( A )
A.溶酶体中的水解酶通过胞吐消化细胞外的物质
B．溶酶体中的各种水解酶都直接来自高尔基体
C．过程Ⅰ和Ⅱ会有液体被吞入胞内
D．过程Ⅲ对于线粒体的更新具有积极意义
【解析】溶酶体中的水解酶一般不释放到细胞溶胶中，细胞外的物质通过胞吞进入细胞内后再进入溶酶体内被水解，A错误；核糖体合成的水解酶经高尔基体加工后，储存在溶酶体中，所以溶酶体中的水解酶直接来自高尔基体，B正确；胞吞的物质除了固体物质外，也有液体物质，C正确；溶酶体分解衰老、损伤的细胞器，对于图中的线粒体的更新具有积极作用，D正确。
1．生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。下列叙述不正确的是( A )
A．生物膜就是对各种细胞膜的统称
B．细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境
C．广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
D．生物膜保证了细胞生命活动高效、有序地进行
【解析】生物膜系统是细胞膜、细胞器膜和核膜的统称，A错误；细胞膜使细胞与外界环境隔开，使细胞具有一个相对稳定的内部环境，B正确；广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点，C正确；生物膜既各司其职，又相互协作，保证了细胞生命活动高效、有序地进行，D正确。
2．在胰腺细胞中，与分泌蛋白的合成、运输、分泌直接相关的细胞器分别是( D )
A．高尔基体、线粒体、核糖体
B．内质网、高尔基体、线粒体
C．核糖体、中心体、高尔基体
D．核糖体、内质网、高尔基体
【解析】分泌蛋白合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜通过胞吐的方式将蛋白质分泌到细胞外。由此可见，与分泌蛋白合成和运输直接相关的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体。
3．用35S标记一定量的氨基酸培养某哺乳动物的乳腺细胞，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲所示，有关的生物膜面积的变化曲线如图乙所示。图中曲线所指代的细胞结构相同的是( D )
A．a和d；c和f B．c和f；a和e
C．a和e；c和d D．b和d；c和f
【解析】分泌蛋白依次经过的细胞器：核糖体、内质网(单层膜)、高尔基体(单层膜)，最后经过细胞膜(单层膜)排出细胞。图甲中放射性物质出现的顺序依次是a、b、c，所以a是核糖体，b是内质网，c是高尔基体。分泌蛋白形成过程中内质网以囊泡的形式包裹蛋白质进入高尔基体进一步加工，高尔基体又以囊泡的形式包裹蛋白质与细胞膜融合，将蛋白质释放，这个过程中，内质网膜面积减少，对应图乙中的d，高尔基体膜面积增加又减少，对应图乙中的f，细胞膜面积增加，对应图乙中的e，所以b和d都是内质网，c和f都是高尔基体。
4．为了研究豚鼠胰腺腺泡细胞内分泌蛋白的形成和分泌过程，研究人员向胰腺腺泡细胞内注射一定量3H标记的亮氨酸后，追踪观察放射性在细胞内的分布情况。正确的结果是( A )
A．培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记
B．内质网是首先观察到3H标记的细胞器
C．高尔基体是首先观察到3H标记的细胞器
D．3H标记先出现在高尔基体后到内质网
【解析】3H标记的亮氨酸是合成分泌蛋白的原料，因此培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记，A正确；核糖体是首先观察到3H标记的细胞器，B、C错误；3H标记先出现在内质网后出现在高尔基体，D错误。
5．如图表示细胞中某分泌蛋白的加工和运输的部分过程示意图。下列有关分析错误的是( B )
A.分泌蛋白的运输过程体现了生物膜在功能上的协调配合
B.囊泡与高尔基体的融合不需要消耗细胞代谢产生的能量
C．在化学成分上，内质网膜和高尔基体膜具有相似性
D．分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快
【解析】分泌蛋白的运输过程体现了生物膜在功能上的协调配合，A正确；囊泡与高尔基体的融合是耗能过程，需要细胞代谢产生的能量，B错误；由题图可知，内质网与高尔基体膜可以通过囊泡进行转化，说明内质网和高尔基体膜具有相似性，C正确；分析题图可知，分泌蛋白的运输中囊泡是运输的枢纽，因此分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快，D正确。
6．M6P(甘露糖6磷酸)途径是溶酶体分选的主要途径之一。如图是M6P途径分选溶酶体酶形成溶酶体(含有多种水解酶)的主要过程，字母代表相关细胞器。请回答下列问题：
(1)细胞器B为__高尔基体__，合成溶酶体酶的场所为__核糖体__。
(2)根据图示可知，经过__溶酶体酶磷酸化__过程形成M6P受体识别的信号。研究发现细胞器B中的M6P受体只分布在某个局部，这样分布的意义是__使溶酶体酶与其他蛋白分离并起到浓缩作用__。
(3)与溶酶体酶脱离的M6P受体可返回细胞器B，也可以__送到细胞膜__，后者的作用是__回收偶尔分泌到细胞外的磷酸化的溶酶体酶__。
(4)运输小泡的转运过程体现了__生物膜具有一定的流动性__的特点。
【解析】(1)溶酶体酶的化学本质是蛋白质，其前体从粗面内质网转移到高尔基体，据此分析题图可知：细胞器B为高尔基体，合成溶酶体酶的场所为核糖体。(2)溶酶体酶的前体从粗面内质网转移到高尔基体并经过溶酶体酶磷酸化过程形成M6P受体识别的信号。溶酶体酶与M6P受体分离，使溶酶体得以浓缩，可见，细胞器B中的M6P受体只分布在某个局部的意义是使溶酶体酶与其他蛋白分离并起到浓缩作用。(3)题图显示：与溶酶体酶脱离的M6P受体可返回细胞器B，也可以送到细胞膜，后者的作用是回收偶尔分泌到细胞外的磷酸化的溶酶体酶。(4) 运输小泡的转运过程涉及膜的融合，体现了生物膜具有一定的流动性。
知识目标
核心素养
1.掌握生物膜的概念和生物膜之间的相互关联性。
2．简述生物膜系统的结构和功能。
3．能够说出分泌蛋白的合成、加工、分泌过程，掌握细胞器之间的相互关联性
1.通过实例分析，认识生物膜系统在结构和功能上的紧密联系，认同细胞的结构和功能的统一性、部分与整体的统一性。
2．体会任何生物都是彼此相关的，彼此不能分开，因而每个人都应当善待生命，保护生命，维系地球
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