2024届人教版高中生物一轮复习细胞器和生物膜系统学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习细胞器和生物膜系统学案（不定项），共40页。
第2讲　细胞器和生物膜系统
课标解读
核心素养
1.阐明主要细胞器的结构和功能
2.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
3.活动:用显微镜观察叶绿体和细胞质的流动;尝试制作真核细胞的结构模型
生命观念
明确各种细胞器的分工与合作,建立生命部分与整体的观念
科学思维
归纳细胞结构与功能,培养逻辑思维能力、归纳总结能力和识图析图能力
科学探究
用高倍显微镜观察线粒体与叶绿体

考点一　细胞器的结构和功能

1.细胞质的组成。

提醒　差速离心法≠密度梯度离心法。
2.八种常见细胞器的结构及功能。

模式图
主要结构或成分
主要功能
线
粒
体

双层膜;①内膜向内腔折叠形成嵴,增加膜面积;②在内膜上和基质中有许多种与有氧呼吸有关的酶
有氧呼吸的主要场所


双层膜;①类囊体堆叠形成基粒,增大膜面积;②类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素;③在类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶
光合作用的场所


由膜构成的网状结构,分为光面内质网和粗面内质网
光面内质网:脂质合成车间
粗面内质网:蛋白质加工场所


扁平囊状结构和大小囊泡
①对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”;②在植物细胞中与细胞壁的形成有关


液泡膜及其内的细胞液
调节细胞内的环境,充盈的液泡可以使细胞保持坚挺


单层膜、内含多种水解酶
细胞内的“消化车间”,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


主要成分是蛋白质和rRNA,分为游离核糖体和附着核糖体
游离核糖体:合成分布在细胞内的结构蛋白、胞内酶等
附着核糖体:合成分泌蛋白


由两个相互垂直的中心粒及周围物质组成
与细胞的有丝分裂有关
3.细胞骨架。

(1)结构:由蛋白质纤维组成的网架结构。
(2)功能:维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
提醒　亚显微结构是指在电子显微镜下看到的结构——凡细胞中显示出线粒体内外膜、叶绿体内外膜及类囊体薄膜、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、核膜等结构均属于亚显微结构。
正误判断
(1)溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。(×)
(2)中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增。(×)
(3)小麦细胞的有丝分裂与中心体有关。(×)
(4)分离细胞器的方法是密度梯度离心法。(×)
(5)叶绿体中构成基粒的类囊体扩展了捕获光能的膜面积。(√)
(6)具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体和细胞核。(×)
(7)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。(√)
(8)人体不同细胞内各种细胞器的数量相差不大。(×)
(9)线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同。(×)
(10)细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。(√)
教材微点
1.(必修1 P53“概念检测4”)心肌细胞比皮肤表皮细胞有更多的线粒体,原因是什么?
提示　心肌细胞收缩需要大量的能量,线粒体是供应能量的“动力车间”,所以心肌细胞中线粒体数量较多。
2.(必修1 P53“拓展应用”)溶酶体内含有多种水解酶,为什么溶酶体膜不会被这些水解酶分解?尝试提出一种假说,解释这种现象。
提示　溶酶体膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用;溶酶体膜可能因为所带电荷或某些特定基团的作用而能使酶远离自身;可能因溶酶体膜转运物质使得膜周围的环境(如pH)不适合酶发挥作用。
长句突破
1.(科学思维)线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高,请从结构与功能观角度分析原因:功能复杂的膜中,蛋白质的种类和数量多。线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段。
2.(科学思维)溶酶体的功能是分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。

1.线粒体和叶绿体的比较。

2.多角度归纳与概括细胞器的结构和功能。
(1)
(2)
(3)
(4)
3.细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”。
(1)能进行光合作用的生物,不一定有叶绿体(如蓝细菌),但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。
(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体,但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与,且丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。
(3)一切生物,其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(4)有中心体的生物不一定为动物,但一定不是高等植物。
(5)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白,但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
(6)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞,真菌、细菌(支原体除外)也有细胞壁。
(7)没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞,如根尖分生区细胞。
(8)葡萄糖→丙酮酸一定不发生在细胞器中。

角度一 围绕细胞器的结构与功能,考查结构与功能观
1.(2020·浙江7月选考)溶酶体是内含多种酸性水解酶的细胞器。下列叙述错误的是(　　)
A.高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体
B.中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的多种酶降解
C.溶酶体是由磷脂双分子层构成的内、外两层膜包被的小泡
D.大量碱性物质进入溶酶体可使溶酶体中酶的活性发生改变
解析　溶酶体是由高尔基体断裂后的囊泡结构形成的,A项正确;溶酶体中含有多种水解酶,中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的水解酶降解,B项正确;溶酶体是单层膜结构,C项错误;溶酶体中含有多种酸性水解酶,大量碱性物质进入会改变溶酶体中的pH,因此其中的酶的活性会受影响,D项正确。
答案　C
2.下列与细胞器的结构和功能有关的说法,正确的是(　　)
A.硅肺的形成与细胞内溶酶体膜结构受损有关
B.在低渗溶液中线粒体的内膜先于外膜破裂
C.叶绿体内的生物膜结构只包括叶绿体内膜和外膜
D.线粒体和叶绿体都是植物根细胞中与能量转换有关的细胞器
解析　硅肺是由硅尘破坏溶酶体膜释放出水解酶,使细胞死亡,导致肺功能受损引起的,A项正确;在低渗溶液中,线粒体吸水,但由于外膜的膜面积小于内膜的膜面积,因此外膜先涨破,B项错误;叶绿体内的生物膜结构包括叶绿体内膜和外膜以及类囊体薄膜,C项错误;根细胞中无叶绿体,因此线粒体是植物根细胞中与能量转换有关的细胞器,D项错误。
答案　A
角度二 结合细胞器的识别及功能分析,考查科学思维能力
3.(2020·江苏卷)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
解析　线粒体在细胞质基质中可移动到需要能量较多的部位,线粒体是半自主性细胞器,可在细胞中增殖,A项正确;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。
答案　A
4.(不定项)如图是动植物细胞亚显微结构模式图,请据图判断下列说法正确的是(　　)

A.若甲是人的大腿肌肉细胞,在进行长跑的过程中,结构②中产生的乳酸会导致大腿肌肉酸痛
B.若乙是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,将其置于适宜浓度的硝酸钾溶液中进行相关实验,则实验全过程只观察到质壁分离现象
C.图中能发生碱基互补配对的细胞器有③⑥⑩
D.若甲为胰岛B细胞,则在胰岛素合成和分泌过程中,高尔基体膜面积几乎不变
解析　在进行长跑的过程中,人大腿肌肉感到酸痛,是因为此时大腿肌肉细胞的细胞质基质中产生了乳酸,A项正确;将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于适宜浓度的硝酸钾溶液中,由于硝酸钾溶液中的硝酸根离子和钾离子能被细胞吸收,所以细胞会先发生质壁分离,之后会发生质壁分离的自动复原,另外,若乙为紫色洋葱鳞片叶片表皮细胞时,应无叶绿体,B项错误;图中能发生碱基互补配对的细胞器有③(核糖体,能进行翻译)、⑥(线粒体,含有少量的DNA,能进行DNA复制、转录和翻译)、⑩(叶绿体,含有少量的DNA,能进行DNA复制、转录和翻译),C项正确;胰岛素是分泌蛋白,在胰岛素合成和分泌过程中,高尔基体膜面积几乎不变,D项正确。
答案　ACD
考点二　细胞器之间的分工合作与生物膜系统

1.细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输。
(1)分泌蛋白:指在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质,如消化酶、抗体和一部分激素等。
(2)研究手段——放射性同位素标记法。
在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,检测放射性依次出现的部位。
(3)过程。

2.细胞的生物膜系统。
(1)概念:内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
(2)生物膜系统的组成和功能。

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。
正误判断
(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)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和核膜组成,病毒只有细胞膜。(×)
(4)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外。(√)
(5)造血干细胞中合成的细胞膜蛋白运输的途径可能是高尔基体→核糖体→细胞膜。(×)
(6)分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外。(×)
教材微点
1.(必修1 P52“正文信息”)在细胞内,许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇,在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”,而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。
2.(必修1 P53“与社会的联系”)肾功能发生障碍时,目前常用的治疗方法是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能,人工肾利用了细胞膜的什么特点?
提示　细胞膜的功能特性——选择透过性。
长句突破
1.(事实概述)[2021·全国甲卷,T29(1)]细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
2.(事实概述)[2020·全国卷Ⅰ,T29(5)]叶绿体的类囊体膜的功能是作为能量转换的场所,例如叶肉细胞进行光合作用时,光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上。
3.(科学思维)核糖体上合成的多肽链是没有生物功能的,原因是蛋白质的功能依赖于蛋白质的结构,多肽链经加工具有正确结构后才具备生物学功能。

1.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。
①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,大都具有流动性。
②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:

2.分泌蛋白合成和运输的实验结果分析。
(1)放射性强度变化情况。

图1

图2
放射性首先出现在核糖体中,然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。
(2)膜面积变化情况。

图3
分别用直方图和曲线图表示如下:

图4 图5
图4是以柱形图的形式显示分泌蛋白分泌前后相关结构膜面积的变化,其中①~③依次表示内质网膜、高尔基体膜、细胞膜。
图5是以坐标图的形式显示分泌蛋白分泌过程中相关结构膜面积的变化,其中a、b、c依次表示内质网膜、细胞膜、高尔基体膜。

角度一 通过考查分泌蛋白的合成、加工和分泌过程,考查生命观念
1.(2021·海南卷)分泌蛋白在细胞内合成与加工后,经囊泡运输到细胞外起作用。下列有关叙述错误的是(　　)
A.核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白
B.囊泡在运输分泌蛋白的过程中会发生膜成分的交换
C.参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统
D.合成的分泌蛋白通过胞吐排出细胞
解析　根据题意可知,该细胞为真核细胞,所以核糖体上合成的肽链经内质网和高尔基体加工形成分泌蛋白,A项正确;分泌蛋白在合成与加工的过程中会实现膜组分的更新,B项正确;生物膜系统包含细胞膜、核膜和细胞器膜,分泌蛋白合成在核糖体上,核糖体是无膜细胞器,C项错误;分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐,D项正确。
答案　C
2.如图为真核细胞结构及细胞内物质转运的示意图。请回答下列问题:

(1)图中双层膜包被的细胞器有　　　　(填序号)。
(2)若该细胞为人的浆细胞,细胞内抗体蛋白的合成和初加工的场所有　　　　(填序号),然后通过　　　　运输到　　　　(填序号)中进一步加工。最终通过　　　　方式运出细胞,跨膜层数为　　　　层。
(3)新转录产生的mRNA经一系列加工后穿过细胞核上的　　　　转运到细胞质中,该结构对转运的物质具有　　　　性。
(4)若合成的蛋白质为丙酮酸脱氢酶,推测该酶将被转运到　　　　(填序号)发挥作用。
解析　分析题图可知,①为核糖体,②为内质网,③为高尔基体,④为线粒体,⑤为叶绿体。(1)图中双层膜包被的细胞器有④线粒体和⑤叶绿体。(2)抗体蛋白属于分泌蛋白,其合成和初加工的场所有①核糖体(合成肽链)和②粗面内质网(将肽链加工成蛋白质),合成后通过囊泡运输到③高尔基体中进一步加工。最后以胞吐形式分泌到细胞外,在此过程中共穿过 0层膜。(3)细胞核中转录产生的mRNA经核孔转运到细胞质中,核孔对转运的物质具有选择性。(4)丙酮酸的氧化分解发生在线粒体中,因此丙酮酸脱氢酶将被转运到④线粒体中发挥作用。
答案　(1)④⑤　(2)①②　囊泡　③　胞吐　0
(3)核孔　选择　(4)④
角度二 围绕生物膜系统,考查科学思维能力
3.(2020·山东卷)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
解析　进入高尔基体的蛋白质不能都被S酶作用带上M6P标志,体现了S酶的专一性,A项正确;在内质网进行加工的蛋白质由附着在内质网上的核糖体参与合成,B项正确;溶酶体含有大量的水解酶,可以分解衰老、损伤的细胞器,S酶功能丧失的细胞中没有带有M6P标志的蛋白质,不能产生溶酶体酶,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累,C项正确;M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质不会经高尔基体膜包裹形成囊泡并在囊泡内转化为溶酶体酶,但会经囊泡运往细胞膜,不会聚集在高尔基体内,D项错误。
答案　D
4.(2020·全国卷Ⅰ)真核细胞的膜结构具有重要功能。请参照表中内容完成下表。
结构
名称
突触
高尔基体
(1)　　 
叶绿体的
类囊体膜
功能
(2)　　　　　 
(3)　　　　　 
控制物质进出细胞
作为能量转换的场所
膜的主
要成分
(4)　　　　　　　　　 
功能
举例
在缩手反射中参与兴奋在神经元之间的传递
参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程
参与K+从土壤进入植物根细胞的过程
(5)　　 
　　　 
　　　 
解析　(1)细胞膜是细胞的边界,具有控制物质进出细胞的功能。(2)突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成,是一个神经元与另一个神经元或另一细胞间相互联系的结构,可参与信息传递过程。(3)高尔基体是具有单层膜的细胞器,其主要功能是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类与包装,然后送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。(4)生物膜主要由脂质和蛋白质组成。(5)叶绿体的类囊体膜是光合作用光反应(将光能转化为化学能)的场所,在光反应阶段,类囊体膜上的色素可以吸收、传递和转化光能,这些能量可以用于H2O的光解,产生O2和NADPH,也可以用于合成ATP。
答案　(1)细胞膜　(2)参与信息传递　(3)对蛋白质进行加工修饰　(4)脂质和蛋白质　(5)叶肉细胞进行光合作用时,光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上
考点三　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

1.实验原理。

2.实验步骤。
(1)观察叶绿体。

(2)观察细胞质的流动。


1.实验材料分析。
实验
观察叶绿体
观察细胞质的流动
选材
藓类叶
菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮
新鲜的黑藻
原因
叶片很薄,仅有一两层叶肉细胞,可以取整个小叶直接制片
①细胞排列疏松,易撕取;②含叶绿体数目少,且个体大
黑藻幼嫩的小叶扁平,只有一层细胞,存在叶绿体,易观察
2.实验的三个注意点。
(1)细胞质流动与新陈代谢有密切关系,呼吸越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞质流动可朝一个方向,也可朝不同的方向,其流动方式为转动式。这时细胞器随细胞质(基质)一起运动,并非只是细胞质基质的运动。
(2)观察细胞质流动时,首先要找到叶肉细胞中的叶绿体,然后以叶绿体作为参照物,在观察时眼睛注视叶绿体,再观察细胞质的流动。最后,再仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。
(3)叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动,同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源,强光下则以侧面或顶面朝向光源,实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察。若观察时发现细胞质不流动,或者流动很慢,应立即采取措施,加速细胞质流动,可采取的措施是适度照光、适当加温、切伤叶片等。

角度 通过观察叶绿体和细胞质的流动,考查实验基本过程
1.下列关于生物学实验的叙述,错误的是(　　)
A.观察活细胞中的细胞质的流动时,可以以叶绿体作为参照物
B.探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,可用肉眼直接观察
C.观察叶绿体和细胞质的流动时,应先用低倍镜找到目标,再换用高倍镜仔细观察
D.用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时,可用荧光染料标记膜蛋白
解析　通过观察叶绿体随着细胞质流动的情况,可以推断细胞质流动的方向和速度,A项正确;探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,需用显微镜观察,B项错误;观察叶绿体和细胞质的流动时,应先用低倍镜找到目标,再换用高倍镜仔细观察,C项正确;可用荧光染料标记膜蛋白,用细胞融合的方法探究细胞膜的流动性,D项正确。
答案　B
2.(不定项)(2023·泰州模拟)如图为某小组在室温下进行“观察黑藻细胞质环流”实验时拍摄的照片,下列有关说法错误的是(　　)

A.适当调亮光线更便于观察细胞质
B.适当升高温度细胞质环流的速度会加快
C.同一细胞中叶绿体的流动方向相同
D.图示植物细胞中不存在细胞核和大液泡
解析　细胞质颜色较浅,调暗光线更有利于观察细胞质,A项错误;适当升高温度(分子热运动速率增加,酶活性增强,细胞代谢加快)细胞质环流的速度会加快,B项正确;同一细胞中的不同叶绿体的运动方向是相同和定向的,即叶绿体环绕中央大液泡向同一个方向旋转式流动着,C项正确;黑藻属于真核细胞,含有细胞核和大液泡,D项错误。
答案　AD

1.经典重组　判断正误
(1)新冠病毒与肺炎链球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成。(2020·全国卷Ⅱ,1B)(×)
(2)细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素。(2018·全国卷Ⅲ,2B、C)(√)
(3)分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象。(全国卷Ⅲ,1C)(√)
(4)大肠杆菌的细胞内有核糖体。(海南卷,2A)(√)
(5)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA。(全国卷Ⅱ,1D)(×)
2.(2022·广东卷)酵母菌sec系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程,某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外,还可能检测到分泌蛋白的场所是(　　)
A.线粒体、囊泡 　B.内质网、细胞外
C.线粒体、细胞质基质 　D.内质网、囊泡
解析　线粒体为分泌蛋白的合成、加工、运输提供能量,分泌蛋白不会进入线粒体,A、C两项错误;根据题意,分泌蛋白在高尔基体中积累,不会分泌到细胞外,B项错误;内质网中初步加工的分泌蛋白以囊泡的形式转移到高尔基体,内质网、囊泡中会检测到分泌蛋白,D项正确。
答案　D
3.(2021·山东卷)高尔基体膜上的RS受体特异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质运回内质网并释放。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ATP
C.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　消化酶和抗体属于分泌蛋白,其产生过程需要经过内质网、高尔基体的加工,故不属于该类蛋白质,A项正确;该类蛋白经囊泡运输需要消耗能量,B项正确;高尔基体膜上的RS受体与含RS的蛋白质结合能力强,所以pH应该低,C项错误;RS受体功能缺失会使该类蛋白的回收异常,不能运回内质网,在高尔基体内积累,含量增加,D项正确。
答案　C
4.(2022·浙江1月选考)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是(　　)
A.基部成熟叶片是最佳观察材料
B.叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C.叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形
D.不同条件下叶绿体的位置不变
解析　黑藻基部成熟叶片含有的叶绿体多,不易观察叶绿体的形态,应选用黑藻的幼嫩的小叶,A项错误;叶绿体呈扁平的椭球形或球形,围绕液泡沿细胞边缘分布,B项错误;观察到的叶绿体呈扁平的椭球形或球形,C项正确;叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变,D项错误。
答案　C
5.(2020·全国卷Ⅱ)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题:
(1)该实验所用溶液B应满足的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。
(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,　　　　(填“有”或“没有”)氧气释放,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)为研究细胞器的功能,在分离细胞器时一定要保证细胞器结构的完整和功能的正常,因此本实验所用溶液B的pH应与细胞质基质的相同,渗透压应与细胞内的相同。(2)离心沉淀出细胞核后,细胞质基质组分和线粒体均分布在上清液中,与有氧呼吸有关的酶在细胞质基质和线粒体中,因此在适宜的条件下,上清液能将葡萄糖彻底分解。(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,因为类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能,所以仍有氧气释放。
答案　(1)pH应与细胞质基质的相同,渗透压应与细胞内的相同　(2)细胞质基质组分和线粒体　(3)有　类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能

(二) 假说与模型

1.提出假说。
(1)概念:科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说,再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
(2)特点:假设是研究者对研究结果预先赋予的答案,是一种可能的解释和说明。一种假说最终被接受或被否定,取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。提出假设通常是科学探究的重要环节,但不一定是所有的探究所必需的环节。
2.建构模型。
(1)概念:模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种概括性的描述。
(2)类型。
①概念模型:是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。体现知识的网络构架。通过概念模型的构建,有利于对概念知识的理解和联系。
②物理模型:以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型,它形象而概括地反映了所有DNA分子结构的共同特征。
③数学模型:就是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。

1.下列对于生物模型建立的完整过程的认识,错误的是(　　)
A.科学家根据观察的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型,用现象和实验对假说或模型进行检验、修正和补充
B.一种模型最终能否被普遍接受,取决于它能否与以后的现象和实验结果相吻合,能否很好地解释相关现象
C.生物膜的流动镶嵌模型完美无缺
D.随着实验技术的不断创新和改进,对膜研究更加细致入微,有利于更完善地解释细胞膜的功能
解析　建构模型的一般步骤是提出问题→做出假设→用数学形式表达→检验或修正,A项正确;一种模型最终能否被普遍接受,取决于它能否与以后的现象和实验结果相吻合,能否很好地解释相关现象,B项正确;生物膜的流动镶嵌模型是否完美无缺,还有待于时间的检验,可能还会有所修正和发展,C项错误;随着实验技术的不断创新和改进,对膜研究更加细致入微,有利于更完善地解释细胞膜的功能,D项正确。
答案　C
2.(2023·山西晋中期末)科学家通过研究种间捕食关系,构建了捕食者—猎物模型,如图甲所示(图中箭头所指方向代表曲线变化趋势);图乙为相应的种群数量变化曲线。下列有关叙述正确的是(　　)

甲 乙
A.图甲中横坐标表示的是被捕食者的数量变化
B.图乙中的a时间段对应的是图甲中的②区
C.图乙中的d时间段对应的是图甲中的③区
D.捕食者和被捕食者的数量变化存在着正反馈调节
解析　图甲中的横坐标表示被捕食者的数量变化,纵坐标表示捕食者的数量变化,A项正确;图乙中的a时间段捕食者和被捕食者的数量均增加,所以对应的是图甲中的①区,B项错误;图乙中的d时间段被捕食者数量增加而捕食者数量减少,所以对应的是图甲中的④区,C项错误;根据图甲可知,捕食者和被捕食者的数量变化存在着负反馈调节,D项错误。
答案　A
3.科学家经过研究提出了生物膜的“流动镶嵌模型”。请分析回答下列问题:
(1)在“流动镶嵌模型”中,构成生物膜基本支架的是　　　　　　,由于　　　　　　的分布使生物膜的结构表现出不对称性。
(2)用荧光抗体标记的人—鼠细胞融合的实验过程及结果如下图所示。此实验结果直接证明了细胞膜中的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,由此能较好地解释细胞膜结构上的　　　　性。

(3)科学家在研究线粒体结构和功能时发现,其外膜包含很多称作“孔道蛋白”的整合蛋白,可允许某些离子和小分子顺浓度梯度通过,物质的这种跨膜方式为　　　　　　　。
(4)如图为胰岛B细胞结构模式图(局部)。胰岛B细胞通过基因控制合成并分泌胰岛素,参与此过程的所有具膜的细胞结构有　　　　　　　　(用图中序号表示)。胰岛素以胞吐方式分泌出胰岛B细胞后,作用于靶细胞,促进了靶细胞　　　　　　　　　　　　　　　　而实现降低血糖的作用。

解析　(1)流动镶嵌模型的结构特点是:磷脂双分子层构成基本支架,具有流动性;蛋白质镶嵌、覆盖或贯穿在整个磷脂双分子层中,也具有流动性。由于蛋白质分子在磷脂双分子层的分布不均匀,使生物膜的结构表现出不对称性。(2)细胞开始融合时,人和鼠细胞的表面抗原各自只分布于各自的细胞表面。但在融合之后,两种抗原平均地分布在融合细胞的表面。由此可知,细胞膜中的蛋白质分子可以运动,较好地解释细胞膜结构上的流动性。(3)由题意可知,某些离子和小分子可顺浓度梯度通过整合蛋白进出细胞,因此为协助扩散。(4)在细胞核中,以DNA上的胰岛素基因的其中一条链为模板,合成mRNA。在核糖体中,以mRNA为模板,合成多肽链。多肽链在内质网中进行初步加工,然后内质网膜出芽形成分泌小泡,包裹着胰岛素运输到高尔基体。经过内质网加工的蛋白质在高尔基体中进一步加工为成熟的蛋白质,高尔基体膜出芽形成分泌小泡,包裹着胰岛素运输到细胞膜,以胞吐方式分泌出胰岛B细胞。线粒体为胰岛素的合成和运输提供能量。因此,参与此过程具有生物膜的细胞结构有细胞核(①)、内质网(③)、高尔基体(④)、线粒体(⑤)、细胞膜(⑥)。胰岛素作用于靶细胞,促进了靶细胞对葡萄糖的吸收、利用和转化,从而实现降低血糖的作用。
答案　(1)脂双层(磷脂双分子层)　蛋白质
(2)蛋白质分子可以运动　流动
(3)协助扩散
(4)①③④⑤⑥　吸收、利用和转化葡萄糖(对葡萄糖的吸收、利用和转化)

(三) 差速离心法与密度梯度离心法 同位素标记法与荧光标记法

一、差速离心法与密度梯度离心法
1.差速离心法。
(1)概念:差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
(2)原理:在分离细胞中的细胞器时,将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆,将匀浆放入离心管中,采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。
(3)具体操作:起始的离心速率较低,让较大的颗粒沉降到管底,小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀,改用较高的离心速率离心上清液,将较小的颗粒沉降,以此类推,达到分离不同大小颗粒的目的。
2.密度梯度离心法。
(1)概念:密度梯度离心法又称为区带离心法,可以同时使样品中几个或全部组分分离,具有良好的分辨率。
(2)原理:不同颗粒之间存在沉降系数差时,在一定离心力作用下,颗粒各自以一定速度沉降,在密度梯度不同区域上形成区带的方法。
(3)操作:离心时先将样品溶液置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中,离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中。
3.差速离心法和密度梯度离心法的区别。
(1)差速离心法是用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离,密度梯度离心中单一样品组分的分离是借助于混合样品穿过密度梯度层的沉降或上浮来达到的。
(2)差速离心用两个甚至更多的转速,而密度梯度离心只用一个离心转速。
(3)差速离心适用于混合样品中各沉降系数差别较大的组分,而密度梯度离心的物质密度是有一定差异的。
二、同位素标记法与荧光标记法
1.同位素标记法。
(1)同位素:同一元素中,质子数相同、中子数不同的原子互为同位素。
常用的同位素有:具有放射性的同位素:14C、32P、3H、35S等;还有不具有放射性的同位素:15N、18O等。
(2)同位素的特点:物理性质可能有差异,但组成的化合物化学性质相同。
(3)同位素标记法。
①概念:用物理性质特殊的同位素标记特定的原子,追踪化学反应中特定原子的去向。
②应用方法:标记特征化合物作为反应的原料,检测特征元素的去向,从而探究生化反应过程。
③教材实例。
稳定性同位素标记(15N、18O)
放射性同位素标记(14C、32P、3H、35S)
①鲁宾和卡门利用O的稳定性同位素18O,研究发现光合作用的氧气来源于水。(必修1 P102)
②利用N的稳定性同位素15N,证明了DNA的半保留复制。(必修2 P54)
①利用放射性同位素3H研究分泌蛋白的合成和运输。(必修1 P51)
②卡尔文利用放射性同位素14C发现了光合作用中的卡尔文循环。(必修1 P104)
③利用放射性同位素32P标记DNA,35S标记蛋白质,证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA。(必修2 P44)
2.荧光标记法。
生物材料荧光标记,就是一种生物材料可以发出荧光,那么就可以用它与另外一种物质结合在一起,因为它可以发出荧光,可以根据荧光出现的位置和亮度看另外一种物质所在的位置或者那种物质有多少。
3.同位素标记法与荧光标记法的区别。
同位素标记法,标记的是元素,可出现在不同化合物中,不会消失;荧光标记法一般标记的是某种特定生物大分子,该分子分解则无荧光显现;两者均可用相关仪器检测追踪。

1.“工欲善其事,必先利其器”。科学的研究方法是科研工作顺利开展的重要保障,下列研究方法对应错误的是(　　)
A.分离细胞器利用了差速离心法
B.研究分泌蛋白的合成与分泌,利用了同位素标记法
C.研究动物细胞融合,利用了同位素标记法
D.证明DNA的半保留复制,利用了密度梯度离心法和同位素示踪技术
解析　用差速离心法能分离不同的细胞器,A项正确。用3H标记的亮氨酸可研究分泌蛋白的合成和分泌过程,该方法为同位素标记法,B项正确。研究动物细胞融合过程中细胞膜的流动,用的是荧光标记技术,C项错误。科学家用15N标记的15NH4Cl培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖几代,再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心,记录离心后试管中DNA的位置,证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的,该过程利用了同位素示踪技术和密度梯度离心法,D项正确。
答案　C
2.下列经典实验与所用方法的对应关系,错误的是(　　)
A.小鼠细胞和人细胞融合实验——荧光标记法
B.探究光合作用释放的O2的物质来源——同位素标记法
C.研究种群数量的变化趋势——模型建构法
D.DNA复制方式的证实——差速离心法
解析　小鼠细胞和人细胞融合实验中应用了荧光标记法,A项正确;鲁宾和卡门用18O标记水和CO2,证明光合作用所释放的氧气全部来自水,B项正确;研究种群数量的变化趋势应用了模型建构法,C项正确;DNA的复制为半保留复制,该结论是通过密度梯度离心的方法得出的,D项错误。
答案　D
3.噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,若甲组用3H标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌,乙组用14C标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌,有关叙述正确的是(　　)
A.甲组的大肠杆菌由含35S的培养基直接培养获得
B.甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含3H、35S
C.乙组子代噬菌体的DNA均含14C、32P
D.由甲乙两组实验可说明DNA是噬菌体的遗传物质
解析　大肠杆菌能在培养基中独立生活,所以甲组的大肠杆菌由含35S的培养基直接培养获得,A项正确;甲组子代噬菌体的蛋白质外壳不含3H、含35S,子代噬菌体的DNA有少部分含3H,B项错误;乙组子代噬菌体的DNA均含32P,只有少部分含14C,C项错误;由于H、C两元素在蛋白质和DNA中都含有,所以由甲乙两组实验不能说明DNA是噬菌体的遗传物质,D项错误。
答案　A
4.(不定项)研究人员将含14N⁃DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中,培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA,将DNA热变性处理,形成单链。然后进行密度梯度离心,管中出现的两种条带分别对应图中的两个波峰,下列叙述中不正确的是(　　)

A.大肠杆菌增殖一代所需时间为4 h
B.热变性处理,破坏了DNA分子的氢键
C.延长培养时间,两种条带对应的峰值均会增大
D.若DNA不经热变性处理,直接密度梯度离心,试管中也会出现两种条带
解析　根据分析可知,大肠杆菌增殖了3次用时24 h,故增殖一代所需时间为8 h,A项错误;热变性处理,使DNA形成单链,说明破坏了DNA分子的氢键,B项正确;延长培养时间,14N的链对应的峰值将会减小,15N的链对应的峰值将会增大,C项错误;若DNA不经热变性处理,直接密度梯度离心,试管中也会出现中带(14N/15N)和重带(15N/15N)两种条带,D项正确。
答案　AC
5.(不定项)研究叶肉细胞的结构和功能时,取匀浆或上清液依次离心将不同的结构分开,其过程和结果如图所示,P1~P4表示沉淀物,S1~S4表示上清液。

据此分析,下列叙述不正确的是(　　)
A.图中分离细胞器的方法为差速离心
B.上图中包含DNA的是P1、P2和P3
C.P1、P2、P3、P4和S3均能合成相应的蛋白质
D.S1、S2、S3和P4中均有膜结构的细胞器
解析　据图分析各个部分中所含有的细胞器或细胞结构:P1为细胞核、细胞壁碎片,S1为细胞器和细胞质基质;S2为除叶绿体之外的细胞器和细胞质基质,P2为叶绿体;S3为除叶绿体、线粒体之外的细胞器和细胞质基质,P3为线粒体;S4为除叶绿体、线粒体、核糖体之外的细胞器和细胞质基质,P4为核糖体;S1包括S2和P2;S2包括S3和P3;S3包括S4和P4。图中分离细胞器的方法为差速离心,A项正确。DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体中,因此图中存在DNA的有S1、P1、S2、P2和P3,B项错误。蛋白质的合成场所为核糖体,线粒体和叶绿体中也含有核糖体,所以P2、P3、P4、S1、S2和S3均能合成相应的蛋白质,但是P1不能合成蛋白质,C项错误。P4核糖体没有膜结构,D项错误。
答案　BCD