高中苏教版 (2019)第二节 细胞——生命活动的基本单位优秀第4课时学案

第4课时　细胞各部分结构分工合作及原核细胞和真核细胞的主要区别

[学习目标]　1.举例说明细胞各部分之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。2.阐述原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞无核膜包被的细胞核。

一、细胞各部分结构分工合作

1．生物膜的概念：在真核细胞中，细胞质膜、细胞器膜和核膜等膜结构，在组成成分和结构上基本相似，它们都称为生物膜。

2．分泌蛋白的运输和释放过程

下图是合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图，完成下图并思考下列问题：

(1)研究方法：同位素标记法。

(2)运输途径

核糖体：氨基酸经过脱水缩合，形成肽链

　↓

内质网：进行初步加工，形成有一定空间结构的蛋白质

　↓囊泡

高尔基体：做进一步的修饰加工

　↓小泡

细胞质膜：将蛋白质分泌到细胞外

(3)提供能量的细胞器：线粒体。

3．细胞器膜的功能

判断正误

(1)生物膜包括生物体内的所有膜结构(　　)

(2)胰岛素和性激素都属于分泌蛋白(　　)

(3)细胞内各种生物膜的成分和结构完全相同(　　)

(4)核糖体、内质网和高尔基体是分泌蛋白的合成场所(　　)

(5)各种生物膜在结构上的联系，是它们在功能上能够相互协调的基础(　　)

(6)细胞内的酶必须附着在膜上，才能发挥催化作用(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×

一、分泌蛋白的合成和运输的过程

资料1　乔治·埃米尔·帕拉德及其同事在探究豚鼠胰腺腺泡细胞合成、运输、分泌蛋白质途径的经典实验：向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射由3H标记的亮氨酸，3 min后被标记的亮氨酸出现在附着有核糖体的内质网中；17 min后出现在高尔基体中；117 min后出现在靠近细胞质膜内侧的小泡中，再后来出现在细胞外的分泌物中。

资料2　信号肽假说认为，首先，在游离的核糖体上合成一段短肽即信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，随机被位于腔表面的信号肽酶水解，由于它的引导，新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内，最终被分泌到胞外。

分析资料回答下列相关问题：

(1)乔治·埃米尔·帕拉德及其同事运用了什么技术方法，通过控制什么来探究3H标记亮氨酸的转移途径？

提示　乔治·埃米尔·帕拉德及其同事用放射性同位素标记法，通过控制时间来探究3H标记亮氨酸的转移途径。

(2)为什么选择亮氨酸作为同位素3H的标记物？

提示　亮氨酸是必需氨基酸，必须从外界环境中获取，不能自身合成。

(3)以下是资料1中实验放射自显影的结果，据此推测分泌蛋白的转移途径？

提示　粗面内质网→高尔基体→分泌颗粒。

(4)综合资料1和资料2，分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构？尝试描述分泌蛋白合成和运输的过程。

提示　分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞质膜等结构。分泌蛋白在核糖体上合成，在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体做进一步的加工，再由小泡运输到细胞质膜，与细胞质膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。

(5)分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量由哪里提供？

提示　需要，如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要能量，小泡与细胞质膜融合将蛋白质分泌到细胞外的过程也需要能量。这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸提供的。

二、分泌蛋白合成和运输过程中膜面积的变化

如图是该过程中内质网、高尔基体和细胞质膜膜面积的变化曲线，依据分泌蛋白合成和运输的过程分析①②③代表的结构分别是什么？

提示　甲中①代表内质网、②代表高尔基体、③代表细胞质膜；乙中①代表内质网、②代表细胞质膜、③代表高尔基体。

1．胞内蛋白和分泌蛋白的比较

2.生物膜在结构上的联系

1．科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述中不正确的是(　　)

A.形成分泌蛋白的多肽最早在核糖体内合成

B．高尔基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞质膜相连

C．高尔基体具有转运分泌蛋白的作用

D．靠近细胞质膜的小泡可由高尔基体形成

答案　B

解析　内质网膜向内与核膜相连，向外与细胞质膜相连，高尔基体膜与内质网膜不直接相连，B错误。

2．(多选)胰岛素分子含有两条肽链。胰岛B细胞合成胰岛素的过程如下：

①在游离的核糖体上合成前胰岛素原的起始肽段→②前胰岛素原中的起始肽段连同核糖体一起转移到粗面内质网→③在其上继续合成肽链并切掉起始肽段、形成具有一定空间结构的胰岛素原并转移到高尔基体→④在高尔基体中切除中间一段肽链，形成由2条肽链组成的胰岛素并分泌到细胞外。下列有关叙述正确的是(　　)

A．游离核糖体与胰岛素的合成有关

B．内质网、高尔基体、细胞质膜之间通过囊泡联系

C．高尔基体对肽链的加工过程消耗了水分子

D．胰岛素分子含有前胰岛素原中的起始肽段

答案　ABC

解析　根据题意，在粗面内质网中切掉了起始肽段，因此胰岛素分子中不含有前胰岛素原中的起始肽段，D错误。

二、原核细胞和真核细胞的主要区别

1．细胞的分类：根据细胞内有无由核膜包被的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞。

2．原核细胞

(1)原核细胞原核生物。

(2)常见类型

(3)原核细胞的主要特点

①结构比较简单，没有由核膜包被的细胞核，有拟核。

②拟核内有环状的DNA分子。

判断正误

(1)真菌和细菌都是原核生物(　　)

(2)原核生物中既有自养生物又有异养生物(　　)

(3)植物细胞、真菌与细菌都有细胞壁，成分主要是纤维素和果胶(　　)

(4)蓝细菌能进行光合作用是因为有叶绿体存在(　　)

答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

比较原核细胞和真核细胞的结构

观察下列七幅图，请思考：

(1)上图中原核生物有哪些？请说出你的判断依据。

提示　原核生物有蓝细菌、细菌、支原体。它们都无核膜包被的细胞核。

(2)支原体与细菌、蓝细菌在结构上有什么区别？

提示　支原体无细胞壁。

(3)带“菌”字的都是细菌吗？

提示　不一定。真菌(如酵母菌、霉菌、食用菌等)为真核生物，球菌、杆菌、螺旋菌都是指细菌(如大肠杆菌、醋酸杆菌、肺炎链球菌、幽门螺旋杆菌、霍乱弧菌等)。

原核细胞与真核细胞的比较

3．(2022·江苏常州高一期中)美国黄石国家公园是当今世界上最大的一个国家公园，其中的热温泉数量位于世界之首。科学家在热温泉中发现了一种罕见的嗜热好氧杆菌，内含大量叶绿素，能与其他细菌争夺阳光来维持生存。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该菌的遗传物质主要存在于染色体上

B．该菌是能进行光合作用的自养生物

C．该菌和蓝细菌都无细胞核和细胞器

D．该菌与口腔上皮细胞的最主要区别是有细胞壁

答案　B

解析　该菌属于原核生物，其遗传物质DNA裸露存在，没有染色体，A错误；该菌和蓝细菌都属于原核生物，无成型的细胞核，但是含有核糖体，C错误；该菌属于原核生物，与真核细胞口腔上皮细胞相比，最主要区别是没有核膜包被的细胞核，D错误。

4．如图是某细胞结构模式图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．图示细胞为某种植物细胞或真菌

B．图示细胞中无核膜包被的细胞核

C．图示细胞含有核糖体、叶绿体等结构

D．图示细胞的遗传物质为RNA

答案　B

解析　图示细胞为原核细胞，而植物细胞和真菌属于真核细胞，A错误；图示细胞只含有核糖体一种细胞器，不含叶绿体，C错误；图示细胞的遗传物质为DNA，D错误。

题组一　细胞各部分结构分工合作

1．用含有3H标记的氨基酸的培养基培养某动物细胞，该细胞能合成并分泌一种含3H的蛋白质。3H在细胞各结构间移动时不经过(　　)

A．核糖体   B．内质网

C．线粒体   D．囊泡

答案　C

解析　分泌蛋白形成时不经过线粒体，线粒体只是为其提供能量。

2．(2022·江苏泰州中学高一期末)下图是某细胞在某项生命活动的前后，几种生物膜面积的变化图。该过程合成的物质最可能是(　　)

A．呼吸酶   B．核酸

C．性激素   D．唾液淀粉酶

答案　D

3．用35S标记一定量的氨基酸，研究胰岛素的合成和分泌过程。测得与之密切相关的三种细胞器上放射性强度的变化曲线如图所示。下列叙述不正确的是(　　)

A．图中a曲线对应的细胞器是核糖体

B．图中b、c曲线对应细胞器的膜属于细胞中的生物膜

C．图中a、b、c曲线对应的细胞器都具有蛋白质加工功能

D．35S进入细胞和排出细胞都要通过细胞质膜来完成

答案　C

解析　在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中，相关的细胞器依次为核糖体→内质网→高尔基体，结合图示分析，a曲线对应细胞器为核糖体，b曲线对应细胞器为内质网，c曲线对应细胞器为高尔基体，内质网、高尔基体的膜属于细胞中的生物膜；核糖体合成蛋白质，内质网和高尔基体参与蛋白质的加工；35S作为标记物跟随氨基酸进入细胞，通过细胞质膜完成，而跟随蛋白质运出细胞，也是通过细胞质膜完成的。

4．(2022·江苏金坛高一期中)科学家用35S标记的氨基酸培养哺乳动物的乳腺细胞，测量细胞合成分泌乳腺蛋白过程中各种膜结构的面积变化，结果如图所示。下列选项中a、b、c所代表的膜结构的名称以及放射性标记出现的先后顺序，正确的是(　　)

A．a核糖体→b内质网→c高尔基体

B．a内质网→b高尔基体→c细胞质膜

C．a高尔基体→c内质网→b细胞质膜

D．a内质网→c高尔基体→b细胞质膜

答案　D

题组二　原核细胞和真核细胞的主要区别

5．下列属于原核生物的一组是(　　)

①发菜　②酵母菌　③草履虫　④小球藻　⑤水绵　⑥青霉菌　⑦乳酸菌　⑧大肠杆菌　 ⑨金黄色葡萄球菌　⑩支原体

A．①⑦⑧⑨⑩   B．①②⑥⑧⑨

C．①③④⑦⑩   D．①②⑥⑦⑧

答案　A

6．(2022·江苏常熟高一期中)绿藻被认为是21世纪人类最理想的健康食品，螺旋蓝细菌(属蓝细菌门，颤蓝细菌科)特有的藻蓝蛋白能提高淋巴细胞活性，增强人体免疫力。下列有关绿藻和螺旋蓝细菌的叙述，正确的是(　　)

A．绿藻和螺旋蓝细菌都是具有叶绿体的自养型生物

B．绿藻和螺旋蓝细菌都有核糖体、中心体、DNA

C．绿藻有核膜、染色体等，螺旋蓝细菌没有核膜但有染色体

D．水体富营养化会引起绿藻和螺旋蓝细菌大量繁殖

答案　D

解析　螺旋蓝细菌属于原核生物，没有叶绿体，A错误；绿藻有核糖体、中心体、DNA ，螺旋蓝细菌有核糖体、DNA，没有中心体，B错误；绿藻属于真核生物，有核膜和染色体，而螺旋蓝细菌属于原核生物，没有核膜和染色体，C错误。

7．关于酵母菌和乳酸菌的叙述，错误的是(　　)

A．酵母菌和乳酸菌都有磷脂成分

B．酵母菌有线粒体，而乳酸菌无线粒体

C．酵母菌具有细胞核，而乳酸菌具有拟核

D．青霉素能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁

答案　D

解析　青霉素能破坏乳酸菌的细胞壁，不能破坏酵母菌的细胞壁，D错误。

8．李斯特氏菌是一种致死食源性细菌，当它侵入人体后，该菌的一种名为INIC的蛋白可通过阻碍人类细胞中的TUBA蛋白的活性，使细胞质膜更易变形而有利于细菌在人类细胞之间快速转移，使人患脑膜炎。下列说法中错误的是(　　)

A．李斯特氏菌的遗传物质是DNA，含核酸的细胞器只有核糖体

B．INIC蛋白质的合成与分泌与内质网、高尔基体有关

C．该菌能在人类细胞之间快速转移与细胞质膜的流动性有关

D．食物通过高温蒸煮可以减少人患脑膜炎的概率

答案　B

解析　李斯特氏菌属于原核生物，其遗传物质是DNA，只含有核糖体一种细胞器，A正确；INIC蛋白是细菌的蛋白质，细菌没有内质网、高尔基体，B错误；食物通过高温蒸煮可以灭菌，可减少人患脑膜炎的概率，D正确。

选择题9～10题为单选题，11～13题为多选题。

9．(2022·江苏常州高级中学高一期中)科学家发现了囊泡运输的调控机制。如图是囊泡膜与靶膜融合过程的示意图，囊泡上有一个特殊的V－SNARE蛋白，它与靶膜上的T－SNARE蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡膜和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点。下列叙述正确的是(　　)

A．囊泡膜不属于生物膜

B．高尔基体、内质网、细胞质膜依次参与胃蛋白酶的分泌过程

C．分泌蛋白的运输过程中高尔基体的膜面积不断增大

D．图中T－SNARE与V－SNARE的结合存在特异性

答案　D

解析　囊泡膜属于生物膜，A错误；胃蛋白酶属于分泌蛋白，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→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→高尔基体突起形成小泡→细胞质膜，整个过程还需要线粒体提供能量。因此，参与囊泡运输的细胞结构依次是内质网、高尔基体、细胞质膜，B错误；分泌蛋白的运输需要囊泡的参与，该过程中高尔基体的膜面积先增大后减小，C错误。

10．某科学兴趣小组研究 M、N、P三种细胞的结构和功能，发现M细胞没有核膜包被的细胞核，但含有核糖体；N细胞含有叶绿体；P细胞能合成糖原。下列叙述正确的是(　　)

A．M细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸

B．N细胞的遗传物质彻底水解得到5种碱基

C．N、P细胞一般均具有DNA和 RNA

D．M、P细胞一定取材于异养型生物

答案　C

解析　M细胞没有核膜包被的细胞核，属于原核生物，其无线粒体，但部分原核细胞含有与有氧呼吸有关的酶，仍能进行有氧呼吸，A错误；N为绿色植物细胞，其遗传物质为DNA，彻底水解的碱基有4种，分别为A、G、C、T，B错误；N、P细胞均为细胞生物，细胞生物一般均具有DNA和 RNA两种核酸，C正确；M是原核生物，绝大多数是异养型，少数是自养型；P细胞是动物细胞，取材于异养型生物，D错误。

11．如图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①、②、③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列有关说法正确的是(　　)

A．①、②、③分别是内质网、高尔基体和线粒体

B．该过程可以说明各种细胞器的结构直接相连

C．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程

D．图解中的全过程在真核细胞和原核细胞中都可发生

答案　AC

解析　由题图可知，①是内质网，②高尔基体，③是线粒体，A正确；该过程可以说明部分细胞器膜和细胞质膜之间可以通过囊泡相互转化，内质网、高尔基体没有直接相连，B错误；分析题图可知，a表示氨基酸的脱水缩合反应，b是内质网对肽链的加工和运输，c是高尔基体对来自内质网的蛋白质进行进一步的加工和运输，C正确；原核细胞内无内质网和高尔基体，因此不能完成图解中的全过程，D错误。

12．将含3H标记的某种氨基酸注射到细胞中，则3H出现的部位如图所示(①→②→③→

④→⑤)。下列针对该过程的分析，错误的是(　　)

A．①→④过程依次出现放射性的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体

B．③可以对来自内质网的蛋白质做进一步修饰加工

C．③→④→⑤体现了生物膜的流动性和生物膜间的相互转化

D．①→②→③→④→⑤过程不需要消耗能量

答案　AD

解析　线粒体并不直接参与蛋白质的合成与加工，只是提供能量，放射性不会出现在线粒体中，A错误；③高尔基体→④囊泡→⑤细胞质膜，该过程涉及膜的融合，体现了生物膜的流动性和生物膜间的相互转化，C正确；①→②→③→④→⑤过程需要消耗能量，D错误。

13．下列关于真核生物和原核生物的说法，错误的是(　　)

A．蓝细菌无线粒体，不能进行有氧呼吸

B．酵母菌的拟核区有一个大型环状DNA分子

C．黑藻进行光合作用的场所是叶绿体

D．真核细胞中，DNA只分布在细胞核中

答案　ABD

解析　蓝细菌是原核生物，虽无线粒体，但含有相关酶，仍能进行有氧呼吸，A错误；酵母菌是真核生物，没有拟核区，B错误；真核细胞中，DNA主要分布于细胞核，少量分布于细胞质中，D错误。

14．如图所示，图1为动物细胞部分结构示意图，图2表示物质Q依次在细胞器甲、乙、丙上合成、加工和形成分泌蛋白的过程。请分析回答：

(1)图1是在____________显微镜下看到的动物细胞亚显微结构，该细胞与乳酸菌相比，最主要的区别在于________________________，它们共有的细胞结构有____________(填标号)。

(2)图2表示分泌蛋白合成、加工和分泌的过程，物质Q的结构通式是____________，甲、乙、丙分别对应图1的________(填标号)，整个合成、加工和分泌过程还需要图1的_________(填标号)供能。为了研究图2所示蛋白质合成、加工和分泌的生理过程，一般采用的研究方法是_______________，图2过程中膜面积基本不变的结构是____________(填“甲”“乙”或“丙”)。

答案　(1)电子　有核膜包被的细胞核　④、⑤

(2)　④、③、⑦　①　 (放射性)同位素标记(同位素示踪)法　丙

15．(2022·徐州市第七中学高一期中)图甲、图乙是两种细胞模式图，请据图回答：

(1)图甲细胞与图乙细胞相比，其结构上的最主要区别是图甲细胞__________________，它们都具有的细胞器的化学成分为__________________。

(2)如果将图乙改为高等植物细胞模式图，则必须去除的结构是________(填序号)。

(3)图乙细胞中②结构中通过__________________的方式增大膜面积，若图乙所示的细胞能分泌胰岛素，则胰岛素从开始合成到分泌出细胞，经过的细胞器顺序依次是________(用序号和箭头回答)。

答案　(1)没有核膜包被的细胞核　蛋白质和RNA

(2)⑦　(3)内膜向腔内折叠形成嵴　⑧→⑤→③