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新高考新教材2024届高考生物二轮总复习专题一细胞的分子结构基础及物质运输第2讲细胞的结构基础与物质运输课件
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这是一份新高考新教材2024届高考生物二轮总复习专题一细胞的分子结构基础及物质运输第2讲细胞的结构基础与物质运输课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，网络构建知识串联，长句表达思维训练，专项模块•素能培优，2细胞器，蛋白质，对点训练，答案B，答案C，答案D等内容，欢迎下载使用。
1.科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。请分析“台盼蓝染色法”的原理。
提示 用台盼蓝染色法鉴别死细胞和活细胞,只有死细胞会被染成蓝色,主要原因是死细胞的细胞膜丧失了选择透过性。
2.细胞膜和其他生物膜都具有流动性和选择透过性,其结构基础分别是什么?
提示 流动性的结构基础是组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的;选择透过性的结构基础主要与膜上转运蛋白的种类和数量有关。
3.低温会影响物质的跨膜运输吗?为什么?
提示 低温会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率,影响化学反应的速率,因此,组成细胞膜的分子的流动性会相应降低,细胞呼吸释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。
4.请解释“脂质体靶向给药系统”的原理。
提示 脂质体靶向给药系统:利用生物膜的特性将磷脂小球包裹的药物运输到患病部位,通过小球膜和细胞膜的融合,将药物送入细胞,体现了细胞膜的流动性。
5.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高,请用结构与功能观分析其原因。
提示 线粒体内膜功能较外膜复杂,功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量越多。
6.请解释“硅肺”形成的原因。
提示 当肺部吸入硅尘后,硅尘被吞噬细胞吞噬,吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶,而硅尘却能破坏溶酶体膜,使其中的水解酶释放出来,破坏细胞结构,使细胞死亡,最终导致肺的功能受损。
7.新宰的畜、禽,如果马上把肉做熟了吃,肉老而口味不好,放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关?
提示 鲜肉立即做熟,肉会很老,鲜肉放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩,这主要与细胞内的溶酶体有关,溶酶体能把一些大分子物质水解。
8.载体蛋白和通道蛋白都是细胞膜上具有运输作用的蛋白质,两者参与的物质运输方式有哪些不同点?
提示 ①载体蛋白参与的物质运输方式可能消耗能量,可能不消耗能量;通道蛋白参与的物质运输方式都不消耗能量。②通道蛋白参与的物质运输方式的速率比载体蛋白参与的物质运输方式的速率快。
9.若植物幼苗所处的土壤环境中盐浓度过高,会造成“烧苗”现象,原因是什么?
提示 土壤环境中盐浓度过高使植物细胞渗透失水过多,从而使植物萎蔫甚至死亡。
10.某科学家构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型,由膜外壳和填入物构成。若将该模型置于一定浓度的K+溶液中一段时间,检测发现,K+不能进入其中。若你是科学家,将如何改造这个结构,使其能吸收K+?所依据的原理是什么?
提示 在其膜外壳中加入K+的载体蛋白。K+的跨膜运输需要相应载体蛋白的协助。
11.胞吞、胞吐有哪些特点?
提示 ①可运输大分子物质;②通过囊泡运输;③消耗细胞内的能量;④需要膜上蛋白质的参与。
1.比较原核细胞与真核细胞
特别提醒有关原核细胞的三个易错点
2.细胞结构与功能适应性的实例(1)细胞膜
(3)细胞核:核膜上的核孔数目多→ 等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
3.八种主要细胞器的分类
高尔基体、内质网、液泡、溶酶体
点拨①用差速离心的方法分离细胞器。②线粒体、叶绿体因含有DNA,故称为“半自主性细胞器”,含有核糖体,可进行DNA复制,转录和翻译。
4.细胞的生物膜系统
点拨①哺乳动物成熟的红细胞不具备除细胞膜之外的其他生物膜。②生物膜系统的组成还包括囊泡膜、类囊体膜等。
5.细胞核的两大功能
特别提醒有关核孔的四点注意事项
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合细胞器的结构和功能,考查生命观念1.鲑生粘孢虫是目前地球上已知的唯一不会呼吸的多细胞动物,它的孢子可以植入鲑鱼体内,营专性寄生生活,其细胞中存在类似线粒体的细胞器(MRO),但没有线粒体基因。据此推测,下列有关鲑生粘孢虫细胞的叙述,正确的是( )A.DNA分子全部存在于拟核中B.MRO具有独立的基因表达系统C.细胞内含有ATP合成与水解的酶D.光镜下可观察到MRO的双层膜结构
答案 C 解析 鲑生粘孢虫是一种多细胞动物,属于真核生物,DNA主要存在于细胞核中,A项错误。MRO类似于线粒体,但没有线粒体基因,因此MRO不具有独立的基因表达系统,B项错误。鲑生粘孢虫是多细胞生物,体内会发生ATP的合成与水解,故其细胞内含有ATP合成与水解的酶,C项正确。MRO是类似于线粒体的细胞器,需要在电子显微镜下才能观察到MRO的双层膜结构,D项错误。
2.(2023山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA,A项错误。核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确。密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误。细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
3.(2021山东卷)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
解析 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发送至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A项正确。细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B项正确。RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱,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项错误。由题意可知,如果RS功能缺失,则受体不能与错误转运到高尔基体的蛋白质结合并将其运回内质网,因此RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D项正确。
题后归纳生命观念之结构与功能观——细胞的亚显微结构与功能的关系
▶题型二 借助细胞的结构和功能,考查科学思维4.在起始密码子后,有一段RNA可编码疏水性氨基酸序列,该序列被称为信号肽。信号肽一般位于分泌蛋白的N端(肽链游离的氨基端),通常由15~30个氨基酸组成。它负责将蛋白质引导到具膜结构的细胞器内,过程如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.信号肽可指引核糖体由细胞质基质移向内质网B.信号肽是转录的产物,发挥完作用即被信号肽酶剪切C.信号肽能被相关细胞器膜上的受体识别并与之相结合D.核糖体在细胞内可循环使用,以保证蛋白质供应
答案 B 解析 由题图可知,信号肽负责把蛋白质从核糖体引导到具膜结构的细胞器(内质网)内,A项正确。信号肽是起始密码子后一段RNA编码的疏水性氨基酸序列,是翻译的产物,B项错误。信号肽能被内质网上的受体识别,C项正确。核糖体可以在细胞内循环使用,D项正确。
5.法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病。患者因溶酶体中α-半乳糖苷酶缺乏,体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)不能被水解,而在溶酶体中储积。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的酶,使患者症状得以缓解。下列叙述正确的是( )A.溶酶体是由脂双层构成的内、外两层膜包被的小泡B.α-半乳糖苷酶是在细胞的溶酶体内合成的一种水解酶C.男性法布里病患者的母亲和女儿也都是该病的患者D.酶替代疗法在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积
答案 D 解析 溶酶体是由脂双层构成的单层膜包被的小泡,A项错误。α-半乳糖苷酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体,B项错误。法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病,因此女性法布里病患者的父亲和儿子都是该病的患者,男性法布里病患者的母亲和女儿不一定是该病的患者,C项错误。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的α-半乳糖苷酶,因此可以使体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)被水解,在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积,使患者症状得以缓解,D项正确。
▶题型三 借助生物膜的组成和膜蛋白的功能,考查科学思维6.细胞膜上有许多种蛋白质,而这些膜蛋白具有运输、信号检测、细胞通讯以及催化等功能,下列相关叙述错误的有( )①水分子进入肾小管细胞时,均需要膜蛋白的协助 ②信号分子发挥作用时,均离不开膜蛋白的信号检测功能 ③相邻植物细胞间的胞间连丝可用于细胞间的通讯 ④细胞膜功能的复杂程度与膜蛋白的种类和数量呈正相关 ⑤细胞膜上的蛋白质不可能具有降低化学反应活化能的作用A.两项B.三项C.四项D.五项
答案 B 解析 水分子进入肾小管细胞时,既可从磷脂分子的缝隙进入,也可通过水通道蛋白进入,①错误;信号分子的受体不全在细胞膜上,有些受体在细胞质中或细胞核内,②错误;相邻植物细胞间的胞间连丝是细胞间进行信息交流的方式之一,即胞间连丝可用于细胞间的通讯,③正确;功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多,④正确;有些膜蛋白具有催化功能,而催化功能的机制就是降低化学反应的活化能,⑤错误。
7.内质网上的跨膜蛋白TMCO1可以“感知”内质网中Ca2+浓度的变化。当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。下列分析错误的是( )A.内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成B.TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构C.Ca2+以协助扩散的方式由内质网释放到细胞质基质中D.敲除TMCO1的基因会导致内质网中Ca2+浓度下降
解析 内质网是脂质合成车间,所以内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成,A项正确。“当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。”由此可知,TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构,B项正确。内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+通过四聚体离子通道释放到细胞质基质中,该过程顺浓度梯度进行,需要通道蛋白,不需要能量,属于协助扩散,C项正确。敲除TMCO1的基因,当内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+不能运出内质网,会导致内质网中Ca2+浓度上升,D项错误。
题后归纳常考的四种“膜蛋白”
题组二 易错防范——不失分1.细胞是生物体结构和功能的基本单位,有了细胞就如同将有机体进行功能区分,不同类型的细胞执行不同的功能。而细胞器又借助生物膜进一步将细胞细分为不同功能亚区。功能分区使得生命活动能够有序地进行,失去了这种有序性,生命就将完结。(1)判断下列关于细胞质的说法是否正确。①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。( )②高尔基体、线粒体和叶绿体三者都存在于蓝细菌中。( )
③溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。( )④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。( )
(2)判断下列关于细胞膜、细胞核的说法是否正确。①两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。( )②细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测。( )③细胞膜不同部位的化学成分和功能有差异。( )④细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。( )⑤细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道。( )
⑥细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分。( )⑦细胞核是遗传物质储存与基因转录的场所。( )
2.下列关于细胞的成分、结构及功能的叙述,正确的有( )①有核糖体的细胞一定能合成分泌蛋白 ②没有线粒体的细胞一定是原核细胞 ③能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体 ④植物细胞内的色素均能参与光合作用 ⑤叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质 ⑥核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出 ⑦与其他细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体 ⑧在高倍显微镜下可看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴A.一项B.两项C.三项D.四项
解析 有核糖体的细胞不一定能合成分泌蛋白,①错误;没有线粒体的细胞不一定是原核细胞,如蛔虫细胞没有线粒体,却属于真核细胞,②错误;蓝细菌的细胞是原核细胞,不含叶绿体,但含有藻蓝素和叶绿素,能进行光合作用,③错误;植物细胞内叶绿体中的色素能参与光合作用,而液泡中的色素不能参与光合作用,④错误;叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质,⑤正确;核孔具有选择性,核膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道,但不能自由进出,⑥错误;与高等植物细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体,低等植物细胞也含有中心体,⑦错误;在电子显微镜下才能看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴,⑧错误。
3.多数分泌蛋白的肽链氨基端含有信号肽序列,依赖于经典分泌途径通过内质网—高尔基体分泌到细胞外,但此途径中发生的翻译后的修饰会使分泌出的有些蛋白质不具有生物活性。研究表明,真核细胞中有少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,而依赖于直接跨膜到细胞外等非经典分泌途径。下列叙述正确的是( )A.两种分泌途径分泌的蛋白质均在核糖体上合成,全部蛋白质都有信号肽序列B.信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这与细胞间的信息交流有关C.非经典分泌途径存在于真核细胞,经典分泌途径存在于原核细胞D.非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质保持生物活性
解析 核糖体是细胞内合成蛋白质的场所,经典分泌途径和非经典分泌途径分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的,少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,是由于没有信号肽序列,A项错误。信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这是细胞内的活动,B项错误。经典分泌途径需要内质网和高尔基体参与,而原核细胞没有内质网和高尔基体,C项错误。非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质易于分泌,是对经典分泌途径的必要和有益的补充,D项正确。
易错点拨细胞结构与功能中的“一定”与“不一定”
1.厘清动植物细胞的吸水和失水
特别提醒 人工膜不等同于细胞膜
2.物质出入细胞方式的判断
3.影响物质跨膜运输的两大因素——物质浓度、O2浓度(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
点拨温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性,来影响物质运输的速率。
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合物质运输方式,考查科学思维1.(2021河北卷)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如下图所示,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案 D 解析 血液流经肌肉组织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确。①②是自由扩散,④从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体蛋白,属于协助扩散,⑤是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确。③是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为主动运输供能,C项正确。人体成熟红细胞无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。
2.右上图表示细胞膜上普遍存在的钠—钾泵的结构。下列说法正确的是( )
A.该ATP酶的形状变化为ATP的水解提供能量B.钠—钾泵可同时转运Na+和K+,所以该载体蛋白不具有特异性C.神经细胞中Na+排出的方式和K+外流的方式不同D.低温、低氧不会影响钠—钾泵运输Na+和K+
解析ATP酶具有催化作用,可以降低化学反应的活化能,但是不能为ATP的水解提供能量,A项错误。由题图可知,在吸钾排钠的过程中,钠—钾泵结合Na+和K+的部位不同,因此该载体蛋白具有特异性,B项错误。神经细胞中Na+排出的方式是主动运输,而K+外流的方式是协助扩散,C项正确。钠—钾泵运输Na+、K+属于主动运输,需消耗ATP,而低温、低氧会影响细胞呼吸,影响ATP的生成,所以低温、低氧都会影响钠—钾泵运输Na+和K+,D项错误。
题后归纳归纳物质跨膜运输的特殊情况
(1)大多数神经递质虽是小分子,但以胞吐的方式由突触前膜释放至突触间隙。(2)同一物质进出细胞的方式不一定相同,举例如下。
▶题型二 围绕物质跨膜运输相关的实验设计,考查科学探究3.(2021湖南卷)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.物质的量浓度为1 ml/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 ml/L的蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析 施肥过多使外界溶液浓度高于细胞液的浓度,细胞会失水而发生质壁分离,甚至死亡,即“烧苗”现象,A项正确。发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层,而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质,质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部与细胞壁分开,B项正确。植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,C项正确。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,物质的量浓度为1 ml/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 ml/L的蔗糖溶液的渗透压不相同,NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液,D项错误。
4.(2021广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A. 用蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度大于用蔗糖溶液①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加蔗糖溶液③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A 解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此用蔗糖溶液③处理后保卫细胞细胞液浓度小于用蔗糖溶液①处理后,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,气孔开度变小,说明细胞失水,可在视野中观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故3种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
5.(2022全国乙卷)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以 的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收 的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断 进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收 速率不再增加,推测其原因是 。 (3)作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是 。 (4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对 的吸收利用,可以采取的措施是 (答出一点即可)。
答案 (1)O2浓度小于a时,根细胞对 的吸收速率与O2浓度呈正相关,说明根细胞吸收 需要细胞呼吸提供能量(2)受根细胞膜上 载体蛋白数量的限制(3)达到 最大吸收速率时,作物甲所需O2浓度大,消耗的O2多(4)定期松土
解析 (1)根据曲线可知,O2浓度小于a时,随O2浓度的增大, 根细胞对 的吸收速率逐渐增大,说明根细胞对 的吸收需要细胞呼吸提供能量, 进入根细胞的运输方式是主动运输。(2)主动运输需要载体蛋白和能量,O2浓度大于a时作物乙吸收 的速率不再增加,说明能量不再是限制因素,原因是受载体蛋白数量的限制。(3)根据曲线可知,作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲需要的O2浓度大于作物乙,说明作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)定期松土可提高土壤中的O2浓度,提高根细胞的呼吸速率,促进农作物对 的吸收利用。
▶题型三 借助主动运输的多种供能方式,考查科学思维能力6.植物叶肉细胞光合作用合成的有机物以蔗糖的形式经筛管不断运出。蔗糖分子利用H+形成的浓度差提供的能量借助蔗糖载体与H+同向跨膜运输,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.植物体缺K+会影响光合作用产物的运输B.ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解C.叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持离不开ATP酶D.蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,属于协助扩散
答案 D 解析 K+与植物有机物的运输有关,植物体缺K+会影响光合作用产物的运输,A项正确。ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解,B项正确。叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持依赖主动运输,离不开ATP酶催化ATP水解为其提供能量,C项正确。蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,但依赖H+浓度差提供的能量,依然属于主动运输,D项错误。
7.(2021山东卷)液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器,液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+,建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输,从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A.Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入 H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A 解析 Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动运输,所需要的能量由H+的浓度梯度产生的势能提供,A项错误。Ca2+通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度,有利于植物细胞保持坚挺,B项正确。加入H+焦磷酸酶抑制剂,则液泡中的H+浓度降低,液泡膜两侧的H+浓度梯度减小,为Ca2+通过CAX的运输提供的能量减少,C项正确。H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输需要水解无机焦磷酸来提供能量,故该过程,为主动运输,D项正确。
题组二 易错防范——不失分1.物质跨膜运输主要是细胞与环境间的物质交换,包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取、代谢废物的排出及产物的分泌,是细胞维持正常生命活动的基础之一。判断下列有关物质跨膜运输的叙述是否正确。(1)取某植物成熟叶的叶圆片放入甲糖(甲糖不能通过细胞膜)溶液中,一段时间后发现甲糖溶液浓度升高,是因为叶圆片细胞吸收了甲糖溶液中的水。( )(2)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )(3)在不染色的条件下,最适合观察细胞质壁分离现象的是紫色洋葱根尖分生区细胞。( )
(4)二氧化碳能通过自由扩散的方式通过细胞膜。( )(5)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的。( )(6)mRNA从细胞核转移到细胞质的过程属于胞吐。( )
2.钠—葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)是治疗2型糖尿病的口服降糖新药。钠—葡萄糖协同转运蛋白(SGLT)是一类分布广泛的膜蛋白,已被发现的有6种,其中SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管上皮细胞主动重吸收90%的葡萄糖,新药通过与SGLT2结合降低肾重吸收葡萄糖的能力,进而促进尿糖排泄,达到降糖作用。下列相关分析错误的是( )A.人成熟红细胞的细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2B.SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能C.SGLT1与SGLT2转运葡萄糖时都需要消耗能量D.SGLT1与SGLT2的空间结构相同,只是表达的器官有差异
答案 D 解析 人的成熟红细胞通过协助扩散转运葡萄糖,因此其细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2,A项正确。SGLT2i与SGLT2结合后能降低肾重吸收葡萄糖的能力,推测SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能,B项正确。SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管重吸收90%的葡萄糖,可见SGLT1和SGLT2转运葡萄糖的过程都是需要消耗能量的主动运输,C项正确。SGLT1与SGLT2是不同的蛋白质,因此其空间结构有差异,D项错误。
3.Na+-K+泵是一种特殊的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解,又能促进Na+和K+的转运。已知每消耗1 mml的ATP能将3 mml的Na+泵出细胞,并将2 mml的K+泵入细胞,具体过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A.Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程属于协助扩散B.Na+-K+泵持续运输Na+和K+的过程中会导致ADP大量积累C.Na+-K+泵运输Na+和K+的过程会引起细胞膜内外电位的变化D.加入蛋白质变性剂会提高Na+-K+泵跨膜运输离子的速率
答案 C 解析 Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程均消耗ATP,都是逆浓度梯度运输,所以属于主动运输,A项错误。该运输过程持续进行会加快ATP与ADP的相互转化,不会导致细胞内积累大量的ADP,B项错误。Na+-K+泵运输Na+和K+的过程每消耗1 mml ATP,就逆浓度梯度将3 mml的Na+泵出细胞外,将2 mml K+泵入细胞内,会引起细胞膜内外电位的变化,C项正确。加入蛋白质变性剂会降低Na+-K+泵跨膜运输离子的速率,D项错误。
易错点拨载体蛋白在行使物质运输功能时,与被运输分子结合,空间结构发生变化(没有变性失活)。被运输分子到达膜另一侧后,脱离载体蛋白,载体蛋白恢复原空间结构。
“病毒”相关内容在教科书中所占篇幅很少,仅提及病毒生活与细胞的关系、噬菌体侵染细菌实验、病毒遗传物质探索及病毒作为基因工程载体、动物细胞融合促融剂等。然而,近年高考越来越注重与生产、生活实际及人体疾病、健康相结合。高考对病毒的考查无论从频次上,还是涉及的考查内容的深度、广度上,都彰显出了其突出地位,未来高考可能会对病毒的结构、类型判定、与人类疾病健康的关系及预防或疫苗制备等进行考查。
1.新型冠状病毒感染警示人们要养成良好的生活习惯,提高公共卫生安全意识。下列相关叙述错误的是( )A.戴口罩可以减少病原微生物通过飞沫在人与人之间的传播B.病毒能够在餐具上增殖,用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖C.高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体D.生活中接触的物体表面可能存在病原微生物,勤洗手可降低感染风险
答案 B 解析 预防传染病的措施包括控制传染源、切断传播途径、保护易感人群,戴口罩、勤洗手属于切断传播途径,A、D两项正确。病毒只能在活的宿主细胞中增殖,在餐具上不能增殖,B项错误。高温能够使病原体的蛋白质变性失活,因此煮沸处理餐具可杀死病原体,C项正确。
2.新型冠状病毒是一种RNA病毒。新型冠状病毒感染给人们的生活带来了巨大影响。下列与新型冠状病毒感染相关的叙述,错误的是( )A.新型冠状病毒含有核酸和蛋白质,通过核酸检测可排查新型冠状病毒感染者B.教室经常开窗通风可以促进空气流动,降低室内病原微生物的密度C.通常新型冠状病毒感染患者的症状之一是发热,因此可以通过体温测量初步排查D.每天适量饮酒可以预防新型冠状病毒感染,因为酒精可以使细胞内的病毒蛋白变性
解析 由题意可知,新型冠状病毒中的核酸是RNA,可通过检测人体中是否含有该种RNA来排查新型冠状病毒感染者,A项正确。教室开窗通风可以促进室内外的空气交换,从而降低室内病原微生物的密度,B项正确。感染新型冠状病毒后,患者的体温会升高,出现发热症状,因此可以通过测量体温初步进行排查,C项正确。饮酒后,酒精分子被人体吸收,主要在肝中进行分解代谢,无法使细胞内新型冠状病毒的蛋白质变性,D项错误。
3.根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。(1)简要写出实验思路。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)(2)预期实验结果及结论。
答案 (1)实验思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)预期实验结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无放射性,则该病毒为RNA病毒;反之为DNA病毒。
1.科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。请分析“台盼蓝染色法”的原理。
提示 用台盼蓝染色法鉴别死细胞和活细胞,只有死细胞会被染成蓝色,主要原因是死细胞的细胞膜丧失了选择透过性。
2.细胞膜和其他生物膜都具有流动性和选择透过性,其结构基础分别是什么?
提示 流动性的结构基础是组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的;选择透过性的结构基础主要与膜上转运蛋白的种类和数量有关。
3.低温会影响物质的跨膜运输吗?为什么?
提示 低温会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率,影响化学反应的速率,因此,组成细胞膜的分子的流动性会相应降低,细胞呼吸释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。
4.请解释“脂质体靶向给药系统”的原理。
提示 脂质体靶向给药系统:利用生物膜的特性将磷脂小球包裹的药物运输到患病部位,通过小球膜和细胞膜的融合,将药物送入细胞,体现了细胞膜的流动性。
5.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高,请用结构与功能观分析其原因。
提示 线粒体内膜功能较外膜复杂,功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量越多。
6.请解释“硅肺”形成的原因。
提示 当肺部吸入硅尘后,硅尘被吞噬细胞吞噬,吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶,而硅尘却能破坏溶酶体膜,使其中的水解酶释放出来,破坏细胞结构,使细胞死亡,最终导致肺的功能受损。
7.新宰的畜、禽,如果马上把肉做熟了吃,肉老而口味不好,放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关?
提示 鲜肉立即做熟,肉会很老,鲜肉放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩,这主要与细胞内的溶酶体有关,溶酶体能把一些大分子物质水解。
8.载体蛋白和通道蛋白都是细胞膜上具有运输作用的蛋白质,两者参与的物质运输方式有哪些不同点?
提示 ①载体蛋白参与的物质运输方式可能消耗能量,可能不消耗能量;通道蛋白参与的物质运输方式都不消耗能量。②通道蛋白参与的物质运输方式的速率比载体蛋白参与的物质运输方式的速率快。
9.若植物幼苗所处的土壤环境中盐浓度过高,会造成“烧苗”现象,原因是什么?
提示 土壤环境中盐浓度过高使植物细胞渗透失水过多,从而使植物萎蔫甚至死亡。
10.某科学家构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型,由膜外壳和填入物构成。若将该模型置于一定浓度的K+溶液中一段时间,检测发现,K+不能进入其中。若你是科学家,将如何改造这个结构,使其能吸收K+?所依据的原理是什么?
提示 在其膜外壳中加入K+的载体蛋白。K+的跨膜运输需要相应载体蛋白的协助。
11.胞吞、胞吐有哪些特点?
提示 ①可运输大分子物质;②通过囊泡运输;③消耗细胞内的能量;④需要膜上蛋白质的参与。
1.比较原核细胞与真核细胞
特别提醒有关原核细胞的三个易错点
2.细胞结构与功能适应性的实例(1)细胞膜
(3)细胞核:核膜上的核孔数目多→ 等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
3.八种主要细胞器的分类
高尔基体、内质网、液泡、溶酶体
点拨①用差速离心的方法分离细胞器。②线粒体、叶绿体因含有DNA,故称为“半自主性细胞器”,含有核糖体,可进行DNA复制,转录和翻译。
4.细胞的生物膜系统
点拨①哺乳动物成熟的红细胞不具备除细胞膜之外的其他生物膜。②生物膜系统的组成还包括囊泡膜、类囊体膜等。
5.细胞核的两大功能
特别提醒有关核孔的四点注意事项
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合细胞器的结构和功能,考查生命观念1.鲑生粘孢虫是目前地球上已知的唯一不会呼吸的多细胞动物,它的孢子可以植入鲑鱼体内,营专性寄生生活,其细胞中存在类似线粒体的细胞器(MRO),但没有线粒体基因。据此推测,下列有关鲑生粘孢虫细胞的叙述,正确的是( )A.DNA分子全部存在于拟核中B.MRO具有独立的基因表达系统C.细胞内含有ATP合成与水解的酶D.光镜下可观察到MRO的双层膜结构
答案 C 解析 鲑生粘孢虫是一种多细胞动物,属于真核生物,DNA主要存在于细胞核中,A项错误。MRO类似于线粒体,但没有线粒体基因,因此MRO不具有独立的基因表达系统,B项错误。鲑生粘孢虫是多细胞生物,体内会发生ATP的合成与水解,故其细胞内含有ATP合成与水解的酶,C项正确。MRO是类似于线粒体的细胞器,需要在电子显微镜下才能观察到MRO的双层膜结构,D项错误。
2.(2023山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA,A项错误。核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确。密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误。细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
3.(2021山东卷)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
解析 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发送至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A项正确。细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B项正确。RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质,RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱,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项错误。由题意可知,如果RS功能缺失,则受体不能与错误转运到高尔基体的蛋白质结合并将其运回内质网,因此RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D项正确。
题后归纳生命观念之结构与功能观——细胞的亚显微结构与功能的关系
▶题型二 借助细胞的结构和功能,考查科学思维4.在起始密码子后,有一段RNA可编码疏水性氨基酸序列,该序列被称为信号肽。信号肽一般位于分泌蛋白的N端(肽链游离的氨基端),通常由15~30个氨基酸组成。它负责将蛋白质引导到具膜结构的细胞器内,过程如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.信号肽可指引核糖体由细胞质基质移向内质网B.信号肽是转录的产物,发挥完作用即被信号肽酶剪切C.信号肽能被相关细胞器膜上的受体识别并与之相结合D.核糖体在细胞内可循环使用,以保证蛋白质供应
答案 B 解析 由题图可知,信号肽负责把蛋白质从核糖体引导到具膜结构的细胞器(内质网)内,A项正确。信号肽是起始密码子后一段RNA编码的疏水性氨基酸序列,是翻译的产物,B项错误。信号肽能被内质网上的受体识别,C项正确。核糖体可以在细胞内循环使用,D项正确。
5.法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病。患者因溶酶体中α-半乳糖苷酶缺乏,体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)不能被水解,而在溶酶体中储积。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的酶,使患者症状得以缓解。下列叙述正确的是( )A.溶酶体是由脂双层构成的内、外两层膜包被的小泡B.α-半乳糖苷酶是在细胞的溶酶体内合成的一种水解酶C.男性法布里病患者的母亲和女儿也都是该病的患者D.酶替代疗法在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积
答案 D 解析 溶酶体是由脂双层构成的单层膜包被的小泡,A项错误。α-半乳糖苷酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体,B项错误。法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病,因此女性法布里病患者的父亲和儿子都是该病的患者,男性法布里病患者的母亲和女儿不一定是该病的患者,C项错误。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的α-半乳糖苷酶,因此可以使体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)被水解,在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积,使患者症状得以缓解,D项正确。
▶题型三 借助生物膜的组成和膜蛋白的功能,考查科学思维6.细胞膜上有许多种蛋白质,而这些膜蛋白具有运输、信号检测、细胞通讯以及催化等功能,下列相关叙述错误的有( )①水分子进入肾小管细胞时,均需要膜蛋白的协助 ②信号分子发挥作用时,均离不开膜蛋白的信号检测功能 ③相邻植物细胞间的胞间连丝可用于细胞间的通讯 ④细胞膜功能的复杂程度与膜蛋白的种类和数量呈正相关 ⑤细胞膜上的蛋白质不可能具有降低化学反应活化能的作用A.两项B.三项C.四项D.五项
答案 B 解析 水分子进入肾小管细胞时,既可从磷脂分子的缝隙进入,也可通过水通道蛋白进入,①错误;信号分子的受体不全在细胞膜上,有些受体在细胞质中或细胞核内,②错误;相邻植物细胞间的胞间连丝是细胞间进行信息交流的方式之一,即胞间连丝可用于细胞间的通讯,③正确;功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多,④正确;有些膜蛋白具有催化功能,而催化功能的机制就是降低化学反应的活化能,⑤错误。
7.内质网上的跨膜蛋白TMCO1可以“感知”内质网中Ca2+浓度的变化。当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。下列分析错误的是( )A.内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成B.TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构C.Ca2+以协助扩散的方式由内质网释放到细胞质基质中D.敲除TMCO1的基因会导致内质网中Ca2+浓度下降
解析 内质网是脂质合成车间,所以内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成,A项正确。“当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。”由此可知,TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构,B项正确。内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+通过四聚体离子通道释放到细胞质基质中,该过程顺浓度梯度进行,需要通道蛋白,不需要能量,属于协助扩散,C项正确。敲除TMCO1的基因,当内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+不能运出内质网,会导致内质网中Ca2+浓度上升,D项错误。
题后归纳常考的四种“膜蛋白”
题组二 易错防范——不失分1.细胞是生物体结构和功能的基本单位,有了细胞就如同将有机体进行功能区分,不同类型的细胞执行不同的功能。而细胞器又借助生物膜进一步将细胞细分为不同功能亚区。功能分区使得生命活动能够有序地进行,失去了这种有序性,生命就将完结。(1)判断下列关于细胞质的说法是否正确。①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。( )②高尔基体、线粒体和叶绿体三者都存在于蓝细菌中。( )
③溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。( )④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。( )
(2)判断下列关于细胞膜、细胞核的说法是否正确。①两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。( )②细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测。( )③细胞膜不同部位的化学成分和功能有差异。( )④细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。( )⑤细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道。( )
⑥细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分。( )⑦细胞核是遗传物质储存与基因转录的场所。( )
2.下列关于细胞的成分、结构及功能的叙述,正确的有( )①有核糖体的细胞一定能合成分泌蛋白 ②没有线粒体的细胞一定是原核细胞 ③能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体 ④植物细胞内的色素均能参与光合作用 ⑤叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质 ⑥核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出 ⑦与其他细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体 ⑧在高倍显微镜下可看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴A.一项B.两项C.三项D.四项
解析 有核糖体的细胞不一定能合成分泌蛋白,①错误;没有线粒体的细胞不一定是原核细胞,如蛔虫细胞没有线粒体,却属于真核细胞,②错误;蓝细菌的细胞是原核细胞,不含叶绿体,但含有藻蓝素和叶绿素,能进行光合作用,③错误;植物细胞内叶绿体中的色素能参与光合作用,而液泡中的色素不能参与光合作用,④错误;叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质,⑤正确;核孔具有选择性,核膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道,但不能自由进出,⑥错误;与高等植物细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体,低等植物细胞也含有中心体,⑦错误;在电子显微镜下才能看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴,⑧错误。
3.多数分泌蛋白的肽链氨基端含有信号肽序列,依赖于经典分泌途径通过内质网—高尔基体分泌到细胞外,但此途径中发生的翻译后的修饰会使分泌出的有些蛋白质不具有生物活性。研究表明,真核细胞中有少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,而依赖于直接跨膜到细胞外等非经典分泌途径。下列叙述正确的是( )A.两种分泌途径分泌的蛋白质均在核糖体上合成,全部蛋白质都有信号肽序列B.信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这与细胞间的信息交流有关C.非经典分泌途径存在于真核细胞,经典分泌途径存在于原核细胞D.非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质保持生物活性
解析 核糖体是细胞内合成蛋白质的场所,经典分泌途径和非经典分泌途径分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的,少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,是由于没有信号肽序列,A项错误。信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这是细胞内的活动,B项错误。经典分泌途径需要内质网和高尔基体参与,而原核细胞没有内质网和高尔基体,C项错误。非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质易于分泌,是对经典分泌途径的必要和有益的补充,D项正确。
易错点拨细胞结构与功能中的“一定”与“不一定”
1.厘清动植物细胞的吸水和失水
特别提醒 人工膜不等同于细胞膜
2.物质出入细胞方式的判断
3.影响物质跨膜运输的两大因素——物质浓度、O2浓度(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
点拨温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性,来影响物质运输的速率。
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合物质运输方式,考查科学思维1.(2021河北卷)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如下图所示,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案 D 解析 血液流经肌肉组织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确。①②是自由扩散,④从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体蛋白,属于协助扩散,⑤是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确。③是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为主动运输供能,C项正确。人体成熟红细胞无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。
2.右上图表示细胞膜上普遍存在的钠—钾泵的结构。下列说法正确的是( )
A.该ATP酶的形状变化为ATP的水解提供能量B.钠—钾泵可同时转运Na+和K+,所以该载体蛋白不具有特异性C.神经细胞中Na+排出的方式和K+外流的方式不同D.低温、低氧不会影响钠—钾泵运输Na+和K+
解析ATP酶具有催化作用,可以降低化学反应的活化能,但是不能为ATP的水解提供能量,A项错误。由题图可知,在吸钾排钠的过程中,钠—钾泵结合Na+和K+的部位不同,因此该载体蛋白具有特异性,B项错误。神经细胞中Na+排出的方式是主动运输,而K+外流的方式是协助扩散,C项正确。钠—钾泵运输Na+、K+属于主动运输,需消耗ATP,而低温、低氧会影响细胞呼吸,影响ATP的生成,所以低温、低氧都会影响钠—钾泵运输Na+和K+,D项错误。
题后归纳归纳物质跨膜运输的特殊情况
(1)大多数神经递质虽是小分子,但以胞吐的方式由突触前膜释放至突触间隙。(2)同一物质进出细胞的方式不一定相同,举例如下。
▶题型二 围绕物质跨膜运输相关的实验设计,考查科学探究3.(2021湖南卷)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.物质的量浓度为1 ml/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 ml/L的蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析 施肥过多使外界溶液浓度高于细胞液的浓度,细胞会失水而发生质壁分离,甚至死亡,即“烧苗”现象,A项正确。发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层,而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质,质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部与细胞壁分开,B项正确。植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,C项正确。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,物质的量浓度为1 ml/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 ml/L的蔗糖溶液的渗透压不相同,NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液,D项错误。
4.(2021广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A. 用蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度大于用蔗糖溶液①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加蔗糖溶液③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A 解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此用蔗糖溶液③处理后保卫细胞细胞液浓度小于用蔗糖溶液①处理后,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,气孔开度变小,说明细胞失水,可在视野中观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故3种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
5.(2022全国乙卷)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以 的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收 的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断 进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收 速率不再增加,推测其原因是 。 (3)作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是 。 (4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对 的吸收利用,可以采取的措施是 (答出一点即可)。
答案 (1)O2浓度小于a时,根细胞对 的吸收速率与O2浓度呈正相关,说明根细胞吸收 需要细胞呼吸提供能量(2)受根细胞膜上 载体蛋白数量的限制(3)达到 最大吸收速率时,作物甲所需O2浓度大,消耗的O2多(4)定期松土
解析 (1)根据曲线可知,O2浓度小于a时,随O2浓度的增大, 根细胞对 的吸收速率逐渐增大,说明根细胞对 的吸收需要细胞呼吸提供能量, 进入根细胞的运输方式是主动运输。(2)主动运输需要载体蛋白和能量,O2浓度大于a时作物乙吸收 的速率不再增加,说明能量不再是限制因素,原因是受载体蛋白数量的限制。(3)根据曲线可知,作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲需要的O2浓度大于作物乙,说明作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)定期松土可提高土壤中的O2浓度,提高根细胞的呼吸速率,促进农作物对 的吸收利用。
▶题型三 借助主动运输的多种供能方式,考查科学思维能力6.植物叶肉细胞光合作用合成的有机物以蔗糖的形式经筛管不断运出。蔗糖分子利用H+形成的浓度差提供的能量借助蔗糖载体与H+同向跨膜运输,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.植物体缺K+会影响光合作用产物的运输B.ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解C.叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持离不开ATP酶D.蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,属于协助扩散
答案 D 解析 K+与植物有机物的运输有关,植物体缺K+会影响光合作用产物的运输,A项正确。ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解,B项正确。叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持依赖主动运输,离不开ATP酶催化ATP水解为其提供能量,C项正确。蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,但依赖H+浓度差提供的能量,依然属于主动运输,D项错误。
7.(2021山东卷)液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器,液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+,建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输,从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A.Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入 H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A 解析 Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动运输,所需要的能量由H+的浓度梯度产生的势能提供,A项错误。Ca2+通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度,有利于植物细胞保持坚挺,B项正确。加入H+焦磷酸酶抑制剂,则液泡中的H+浓度降低,液泡膜两侧的H+浓度梯度减小,为Ca2+通过CAX的运输提供的能量减少,C项正确。H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输需要水解无机焦磷酸来提供能量,故该过程,为主动运输,D项正确。
题组二 易错防范——不失分1.物质跨膜运输主要是细胞与环境间的物质交换,包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取、代谢废物的排出及产物的分泌,是细胞维持正常生命活动的基础之一。判断下列有关物质跨膜运输的叙述是否正确。(1)取某植物成熟叶的叶圆片放入甲糖(甲糖不能通过细胞膜)溶液中,一段时间后发现甲糖溶液浓度升高,是因为叶圆片细胞吸收了甲糖溶液中的水。( )(2)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )(3)在不染色的条件下,最适合观察细胞质壁分离现象的是紫色洋葱根尖分生区细胞。( )
(4)二氧化碳能通过自由扩散的方式通过细胞膜。( )(5)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的。( )(6)mRNA从细胞核转移到细胞质的过程属于胞吐。( )
2.钠—葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)是治疗2型糖尿病的口服降糖新药。钠—葡萄糖协同转运蛋白(SGLT)是一类分布广泛的膜蛋白,已被发现的有6种,其中SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管上皮细胞主动重吸收90%的葡萄糖,新药通过与SGLT2结合降低肾重吸收葡萄糖的能力,进而促进尿糖排泄,达到降糖作用。下列相关分析错误的是( )A.人成熟红细胞的细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2B.SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能C.SGLT1与SGLT2转运葡萄糖时都需要消耗能量D.SGLT1与SGLT2的空间结构相同,只是表达的器官有差异
答案 D 解析 人的成熟红细胞通过协助扩散转运葡萄糖,因此其细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2,A项正确。SGLT2i与SGLT2结合后能降低肾重吸收葡萄糖的能力,推测SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能,B项正确。SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管重吸收90%的葡萄糖,可见SGLT1和SGLT2转运葡萄糖的过程都是需要消耗能量的主动运输,C项正确。SGLT1与SGLT2是不同的蛋白质,因此其空间结构有差异,D项错误。
3.Na+-K+泵是一种特殊的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解,又能促进Na+和K+的转运。已知每消耗1 mml的ATP能将3 mml的Na+泵出细胞,并将2 mml的K+泵入细胞,具体过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A.Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程属于协助扩散B.Na+-K+泵持续运输Na+和K+的过程中会导致ADP大量积累C.Na+-K+泵运输Na+和K+的过程会引起细胞膜内外电位的变化D.加入蛋白质变性剂会提高Na+-K+泵跨膜运输离子的速率
答案 C 解析 Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程均消耗ATP,都是逆浓度梯度运输,所以属于主动运输,A项错误。该运输过程持续进行会加快ATP与ADP的相互转化,不会导致细胞内积累大量的ADP,B项错误。Na+-K+泵运输Na+和K+的过程每消耗1 mml ATP,就逆浓度梯度将3 mml的Na+泵出细胞外,将2 mml K+泵入细胞内,会引起细胞膜内外电位的变化,C项正确。加入蛋白质变性剂会降低Na+-K+泵跨膜运输离子的速率,D项错误。
易错点拨载体蛋白在行使物质运输功能时,与被运输分子结合,空间结构发生变化(没有变性失活)。被运输分子到达膜另一侧后,脱离载体蛋白,载体蛋白恢复原空间结构。
“病毒”相关内容在教科书中所占篇幅很少,仅提及病毒生活与细胞的关系、噬菌体侵染细菌实验、病毒遗传物质探索及病毒作为基因工程载体、动物细胞融合促融剂等。然而,近年高考越来越注重与生产、生活实际及人体疾病、健康相结合。高考对病毒的考查无论从频次上,还是涉及的考查内容的深度、广度上,都彰显出了其突出地位,未来高考可能会对病毒的结构、类型判定、与人类疾病健康的关系及预防或疫苗制备等进行考查。
1.新型冠状病毒感染警示人们要养成良好的生活习惯,提高公共卫生安全意识。下列相关叙述错误的是( )A.戴口罩可以减少病原微生物通过飞沫在人与人之间的传播B.病毒能够在餐具上增殖,用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖C.高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体D.生活中接触的物体表面可能存在病原微生物,勤洗手可降低感染风险
答案 B 解析 预防传染病的措施包括控制传染源、切断传播途径、保护易感人群,戴口罩、勤洗手属于切断传播途径,A、D两项正确。病毒只能在活的宿主细胞中增殖,在餐具上不能增殖,B项错误。高温能够使病原体的蛋白质变性失活,因此煮沸处理餐具可杀死病原体,C项正确。
2.新型冠状病毒是一种RNA病毒。新型冠状病毒感染给人们的生活带来了巨大影响。下列与新型冠状病毒感染相关的叙述,错误的是( )A.新型冠状病毒含有核酸和蛋白质,通过核酸检测可排查新型冠状病毒感染者B.教室经常开窗通风可以促进空气流动,降低室内病原微生物的密度C.通常新型冠状病毒感染患者的症状之一是发热,因此可以通过体温测量初步排查D.每天适量饮酒可以预防新型冠状病毒感染,因为酒精可以使细胞内的病毒蛋白变性
解析 由题意可知,新型冠状病毒中的核酸是RNA,可通过检测人体中是否含有该种RNA来排查新型冠状病毒感染者,A项正确。教室开窗通风可以促进室内外的空气交换,从而降低室内病原微生物的密度,B项正确。感染新型冠状病毒后,患者的体温会升高,出现发热症状,因此可以通过测量体温初步进行排查,C项正确。饮酒后,酒精分子被人体吸收,主要在肝中进行分解代谢,无法使细胞内新型冠状病毒的蛋白质变性,D项错误。
3.根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。(1)简要写出实验思路。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)(2)预期实验结果及结论。
答案 (1)实验思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)预期实验结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无放射性,则该病毒为RNA病毒;反之为DNA病毒。
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