必修1　第四章　细胞的基本结构与物质输入和输出　单元复习学案（含解析）

第二单元　细胞的基本结构与物质输入和输出
第一讲　细胞膜与细胞核(含生物膜的流动镶嵌模型)
考纲要求
1．细胞膜系统的结构与功能　Ⅱ
2．细胞核的结构和功能　Ⅱ
考点一　细胞膜的成分、结构和功能
　
1．细胞膜的成分
细胞膜
2．细胞膜成分的鉴定
细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果
磷脂 ①脂溶剂处理 细胞膜被溶解
②磷脂酶处理 细胞膜被破坏
③脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 ①双缩脲试剂 呈现紫色
②蛋白酶处理 细胞膜被破坏
3．细胞膜的结构
生物膜结构的探索历程(连线)
4．流动镶嵌模型的基本内容
[特别提醒]
与细胞膜相关的5个易错提醒
(1)组成细胞膜的基本支架：是磷脂双分子层而不是蛋白质。
(2)各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关：功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量越多。
(3)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中则没有。
(4)细胞膜的成分并不是不可变的：如细胞癌变的过程中，细胞膜的成分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。
(5)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。
5．细胞膜的功能
6．植物细胞壁
　　
真题重组，判断正误。
(1)细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行鉴定
(2017·全国卷Ⅰ，2A)(　√　)
(2)动物体内的激素可参与细胞间的信息传递
(2017·全国卷Ⅲ，2A)(　√　)
(3)脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
(2014·全国卷Ⅰ，1A)(　√　)
(4)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用
(2014·全国卷Ⅱ，1A)(　√　)
(5)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关
(2014·全国卷Ⅱ，1B)(　√　)
　　
1．观察下列图示，分析三个图的信息交流类型，并思考：
(1)图1～3分别通过何种方式实现信息交流？
(2)精卵识别、激素调节，分别属于哪种方式？植物细胞间胞间连丝与上述哪类方式吻合？
[提示]图1为通过分泌的化学物质(如激素)传递信息；图2通过细胞膜直接接触(如精子和卵细胞)传递信息；图3通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞的胞间连丝。
2．如图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，请分析：
(1)可作为气味分子的受体并完成信息传递的物质是图甲中的①与②组成的糖蛋白。
(2)下列哪种细胞其生物膜中磷脂分子提取出来并铺展于空气—水界面上时，单分子层面积可为原细胞表面积的2倍？请说明理由。
①大肠杆菌　②蛙的红细胞　③人的口腔上皮细胞　④兔成熟的红细胞　⑤酵母菌
[提示]①④。大肠杆菌与哺乳动物成熟的红细胞中除细胞膜外，再无核膜、细胞器膜等其他生物膜，故其生物膜中磷脂分子提出并铺展于空气—水界面上时，其单分子层面积恰为原细胞表面积的2倍，而②③⑤所述及的细胞除细胞膜外还有其他生物膜，则其磷脂分子铺展后应远大于细胞膜表面积的2倍。
重 难 精 讲
1．细胞膜的三大功能——边界、运输、传递
2．细胞膜的结构特点与功能特性
项目 特点 原因 实例 影响因素
结构 特点 一定的 流动性 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 温度：在一定范围内，细胞膜的流动性随温度升高而增大
功能 特性 选择 透过性 遗传特性 载体种类、数量 选择透过性 植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和Na＋的排出 ①内因：细胞膜上载体的种类和数量；②外因：温度，pH、O2等影响呼吸作用的因素
3．与细胞膜成分、结构、功能相关的实验设计归纳
项目 设计思路
细胞膜磷脂双分子层的鉴定 提取细胞膜结构中的磷脂分子，铺在水面上，测磷脂分子的占有面积，与细胞膜面积对比分析
细胞膜流动性的鉴定 取A、B两种动物细胞，分别用红、绿荧光染料标记两种动物细胞膜上的蛋白质，进行融合实验，观察在细胞融合过程中两种颜色的荧光在细胞膜上的分布情况
细胞膜识别作用探究 将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起，观察精子和卵细胞结合情况
细胞膜控制物质进出细胞探究 可利用细胞液有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后溶液颜色是否发生变化
[易错警示]
(1)细胞膜的组成成分、结构与功能之间的相互关系
(2)细胞识别的物质基础是细胞膜上的糖蛋白(糖被)。细胞膜上糖蛋白能完成细胞间的信息传递功能，主要体现在：
①激素和受体细胞的识别。
②神经递质和突触后膜上受体结合，使下一个神经元兴奋或抑制，或作用于肌肉或腺体细胞，完成反射活动。
③在免疫中，抗原和抗体的识别、效应T细胞和靶细胞的识别。
④受精过程中，精子和卵细胞的识别。糖蛋白是一类物质的统称，也具有专一性，在应用中要注意区分。
精 准 命 题
例1　下列关于膜蛋白的叙述，错误的是(　C　)
A．膜蛋白在免疫过程中可起细胞标志物的作用
B．膜蛋白在膜中的分布与其有水溶性和脂溶性部分有关
C．膜蛋白在膜中较磷脂更易移动
D．膜蛋白在转运离子时形状可发生改变
[解析]　膜蛋白是指细胞膜上的蛋白质，与细胞的物质交换、细胞识别、免疫等有密切的关系。有些膜蛋白是激素或其他化学物质的专一受体，起着细胞标志物的作用，如B淋巴细胞膜表面所具有的与抗原特异结合的受体分子，A项正确；膜蛋白中的亲水基团和疏水基团分别朝向磷脂双分子层(细胞膜)外侧和内侧，即膜蛋白在膜中的分布与其有水溶性和脂溶性部分有关，B项正确；膜蛋白在膜中的流动性较磷脂的弱，C项错误；有些膜蛋白可作为“载体”而将物质转运进出细胞，这些膜蛋白在转运离子时形状可发生改变，D项正确。
技巧点拨
4种常考的“膜蛋白”
(1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白—糖蛋白。
(2)膜载体蛋白：膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。
(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。
(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
〔对应训练〕
1．(2018·湖南长沙高三期末)把一个细胞中的磷脂分子全部提取出来，在水面上将它们铺成单分子层(假定单分子间距离适当且相等)，推测在下列细胞中，水面上磷脂分子层的表面积与原细胞的表面积之比最大的细胞(　B　)
A．酵母菌细胞　 B．浆细胞
C．人成熟红细胞　 D．乳酸菌细胞
[解析]　浆细胞具有分泌功能，生物膜系统发达。
2．(2018·河南省安阳市生物一模)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　D　)
A．细胞膜是植物细胞的边界，也是该细胞最外层的结构
B．组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子均是运动的
C．细胞间的信息交流一定是在细胞膜的参与下完成的
D．细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶
[解析]　细胞膜具有选择透过性，细胞壁具有全透性，细胞膜是植物细胞的边界，细胞壁是植物细胞最外层的结构，A错误；组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，B错误；细胞间的信息交流不一定需要细胞膜参与，如植物的胞间连丝的信息交流功能，C错误；细胞质基质可以进行有氧呼吸的第一阶段，产生ATP，细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶，D正确。
考点二　细胞核的结构与功能
　
1．细胞核的结构
上述结构中
(1)原核细胞不具备的是核膜、核仁、染色质。
(2)在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建的结构是核膜和核仁。
(3)染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态，前者呈细长丝状、后者呈圆柱状或杆状，即：染色质(间期、末期)染色体(前期、中期、后期)。
2．细胞核的功能
(1)是遗传信息库，是遗传物质储存和复制的主要场所。
(2)是细胞代谢和遗传的控制中心。
巧学妙记：细胞核“二·二·四”
两场所
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两中心—细胞代谢和遗传的控制中心
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四结构—核膜、核孔、核仁、染色质
3．细胞核的功能探究
(1)黑白美西螈核移植实验
①实验过程
②实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
(2)蝾螈受精卵横缢实验
①实验过程
②实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
(3)变形虫切割实验
①实验过程
②实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
(4)伞藻嫁接与核移植实验
①伞藻嫁接实验过程
②伞藻核移植实验过程
③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
　　
真题重组，判断正误。
(1)肌细胞在细胞核中可合成mRNA
(2015·北京卷，2B)(　√　)
(2)真核细胞染色体上含有核糖核酸和蛋白质
(2013·北京，1B)(　×　)
(3)细胞核是mRNA合成和加工的场所
(2013·安徽，1A)(　√　)
(4)大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录，在细胞质中翻译
(2012·海南，6D)(　×　)
(5)在细胞核内RNA能够传递和表达遗传信息
(2011·江苏，2A)(　×　)
　　
(教材必修1P56二拓展题改编)从母牛甲的体细胞中取出细胞核，注入到母牛乙去核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，将胚胎植入母牛丙的子宫内。出生小牛的各种性状，大多像母牛甲，极少性状像母牛乙，最不像母牛丙。请说明理由。
[提示]出生小牛的绝大部分性状像母牛甲，极少性状像母牛乙、最不像母牛丙。因为小牛获得的是母牛甲细胞核中的遗传物质，而母牛乙卵细胞细胞质为其提供了少量的DNA，母牛丙则为其提供生长发育的场所。
重 难 精 讲
1．细胞核的结构及其功能
名称 特点 功能
核膜和核孔 核膜 ①核膜是双层膜，是真核细胞特有的结构 ②外膜与内质网相连，且有核糖体附着 ③在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建 ①将细胞核与细胞质分隔开，具有一定的保护作用 ②控制物质进出，小分子、离子通过核膜进出具有一定的选择性
核孔 核膜上的一种孔道结构，细胞类型的不同和细胞生长阶段不同，核孔的数量和大小都有差异，一般代谢旺盛、蛋白质合成较旺盛的细胞中，核孔较多 能选择性地转运核内外物质，是某些大分子物质进出的通道(RNA和蛋白质)，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
核仁 ①折光性强，颜色深，易与其他结构区分 ②在有丝分裂中周期性地消失和重现 参与某种RNA的合成及核糖体的形成
染色质 ①特性：易被碱性染料染成深色 ②成分：主要由DNA和蛋白质组成 ③形态：染色质为丝状物；染色体为棒状小体，二者可以相互转化 染色体(质)是遗传物质DNA的主要载体
2．细胞核与其它知识的整合
(1)物质运输：核孔是大分子物质运输(RNA出核，蛋白质入核)的通道，小分子和离子则可选择性透过核膜。
(2)基因表达：转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质。
(3)有丝分裂：核膜和核仁周期性的消失(前期)和重建(末期)。
(4)细胞衰老：细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。
[易错警示]
有关细胞核的几个警示点
(1)不能混淆细胞代谢的控制中心(细胞核)与细胞代谢的中心(细胞质基质)。
(2)细胞核中行使遗传功能的结构是染色质，因为染色质的主要成分是DNA和蛋白质。
(3)核膜是具有双层膜的结构，但不属于具有双层膜的细胞器。外层核膜与内质网相连，故上面也会附着一些核糖体和多种酶。
(4)凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞(植物的筛管细胞)；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
(5)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。
精 准 命 题
例2　下图表示物质通过核孔复合体的输入和输出过程。有关说法正确的是(　C　)
A．不同类型的细胞中核孔数量都相同
B．离子和小分子物质都不能通过核孔
C．大分子物质进出核孔需要载体蛋白协助
D．蛋白质、核酸都能通过核孔进出细胞核
[解析]　代谢越旺盛的细胞中核孔数量越多；部分离子小分子也能通过核孔；DNA不能通过核孔进出细胞核。
易错提醒
1．物质进出细胞核并非都通过核孔：
①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道；
②小分子物质可通过核膜进出细胞核。
2．并不是所有物质都能进出核孔：
核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。
3．核仁不是遗传物质的储存场所：
核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。
4．核孔的数量和核仁大小是不固定的：
核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。
〔对应训练〕
3．(2018·江西省赣州市高考生物一模)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，下列叙述不正确的是(　A　)
A．通过核孔能够实现核质之间频繁的物质交换，但无法实现核质之间的信息交流
B．胰岛B细胞比口腔上皮细胞的核仁大、核孔数目多
C．染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态
D．核膜是双层膜，其主要由脂质和蛋白质组成
[解析]　细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，通过核孔能够实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，A错误；胰岛B细胞蛋白质合成旺盛，其细胞比口腔上皮细胞的核仁大、核孔数目多，B正确；染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态，C正确；核膜是双层膜，其主要由脂质中的磷脂和蛋白质组成，D正确。
4．(2018·吉林长春外国语学校期末)下图为细胞核结构模式图，下列有关叙述正确的是(　C　)
A．①是由DNA和蛋白质组成的环状结构
B．②是合成核糖体、mRNA和蛋白质的场所
C．核孔对物质的运输具有选择性
D．核膜由两层磷脂分子组成，蛋白质、RNA等生物大分子可以穿过核膜进出细胞核
[解析]　图中①为染色质，由DNA和蛋白质构成，并非环状结构，A错误；②为核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，蛋白质的合成场所是核糖体，B错误；核孔对物质的运输具有选择性，如DNA不能运出细胞核，而RNA可以运出细胞核，C正确；核膜为双层生物膜，由4层磷脂分子组成，一些大分子物质通过核孔可以完成细胞质与细胞核之间的物质交换，D错误。
课末总结
1．〔思维导图〕
2．〔高考必背关键句〕
1. 细胞膜结构和功能的3个“三”
(1)三种成分：脂质、蛋白质、糖类。
(2)三个功能：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。
(3)信息交流的三种形式：分泌化学物质、通过细胞膜的直接接触、通过细胞间的通道。
2. 细胞膜的结构特点及功能特性。
细胞膜的结构特点是：具有一定的流动性；功能特点是：具有选择透过性。
3. 细胞核的功能是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢遗传的控制中心。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2017全国卷Ⅰ，1)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　D　)
A．血液运输，突触传递
B．淋巴运输，突触传递
C．淋巴运输，胞间连丝传递
D．血液运输，细胞间直接接触
[解析]　雌激素由卵巢分泌后，随血液运输到达全身各处，作用于乳腺细胞的受体，将信息传递给乳腺细胞；而精子进入卵细胞的过程要经历精子和卵细胞之间的识别和结合，精子通过与卵细胞的直接接触将信息传递给卵细胞，故选D。
2．(2017·全国卷Ⅰ，2)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　B　)
A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测
B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色
C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色
D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色
[解析]　完整的细胞膜能够控制物质进出细胞，台盼蓝染色剂不能通过完整的细胞膜进入细胞，所以具有完整细胞膜的活细胞不被染色，而不完整的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂可进入细胞内，将细胞染成蓝色，A正确；检测蛋白质时可用双缩脲试剂进行显色，而检测氨基酸时不能用双缩脲试剂，B错误；染色体容易被碱性染料(如醋酸洋红液)染色，在细胞分裂中期，可观察到被染色的染色体的形态和数目，C正确；斐林试剂由0.1g/mL的NaOH溶液和0.05g/mL的CuSO4溶液等量混合制成，其中含有一定量的Cu2＋和OH－，葡萄糖是还原糖，可在50～65℃水浴条件下与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀，D正确。
3．(2017·江苏卷，21)下图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(多选)(　BD　)
A．①②④属于生物膜系统
B．结构③能增大细胞膜的面积
C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性
D．细胞膜不同部位的化学成分和功能有差异
[解析]　①为内质网，②为细胞膜，都属于生物膜系统；④为中心体，无膜结构，不属于细胞的生物膜系统，A项错误。结构③为细胞膜的凸起，增大了细胞膜的表面积，B项正确。⑤为核膜，与其他生物膜一样有选择透过性；⑥为核孔，对大分子物质具有选择性，C项错误。细胞膜不同部位的结构不同，化学成分和功能有差异，D项正确。
4．(2016·全国卷Ⅲ，1)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　C　)
A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的
B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象
D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的
[解析]　细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的，A项错误；细胞膜、线粒体膜和核膜的功能不同，这与各膜中所含不同功能的蛋白质有直接关系，B项错误；分泌蛋白通过胞吐分泌到细胞外，该过程是通过膜的流动性实现的，涉及膜脂的流动，C项正确；膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，D项错误。
第二讲　细胞器与生物膜系统
考纲要求
1．主要细胞器的结构和功能　Ⅱ
2．细胞膜系统的结构和功能　Ⅱ
3．实验：观察线粒体和叶绿体
考点一　细胞器的结构与功能
　
1．细胞质的组成
细胞质包括细胞质基质和细胞器，前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。
2．细胞器之间的分工
(1)线粒体和叶绿体的比较
项目 线粒体 叶绿体
亚显微 结构图
增大膜面 积方式 内膜向内腔折叠形成嵴 由囊状结构的薄膜堆叠成基粒
生理功能 有氧呼吸的主要场所，完成有氧呼吸的第二、三阶段 光合作用的场所，完成光合作用的全过程
酶的种类 和分布 与有氧呼吸有关的酶分布于内膜和基质中 与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中
相同点 ①均具有双层膜；②都含有少量DNA，是半自主性细胞器；③都能产生ATP，与能量转换有关
(2)其他细胞器的功能分析
内质网 蛋白质合成和加工、脂质合成的“车间”
高尔基体 蛋白质加工、分类、包装的“车间”及“发送站”
溶酶体 “消化车间”、“酶仓库”，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死病菌
液泡 调节植物细胞内的环境，使细胞保持坚挺
核糖体 蛋白质的合成场所
中心体 与细胞有丝分裂有关
巧学妙记：
巧记细胞器的“零、一、二”
零层膜 无心糖(中心体、核糖体无膜结构)
一层膜 溶液内高(溶酶体、液泡、内质网、高尔基体)
二层膜 线叶双(线粒体、叶绿体)
　　
真题重组，判断正误。
(1)判断右图是否正确
(2015·广东卷，6C)(　×　)
(2)酵母菌在高尔基体中合成膜蛋白
(2015·北京卷，6A)(　×　)
(3)性激素主要是由内质网上的核糖体合成
(2014·江苏，3A)(　×　)
(4)叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA
(2013·全国卷Ⅱ，1D)(　×　)
(5)溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶
(2013·安徽，1D)(　×　)
　　
1．光学显微镜下能看到细胞内的哪些结构？
[提示]细胞壁、细胞核、叶绿体、液泡、线粒体(需染色)、染色体(需染色)。
2．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分和功能有何不同？
[提示]细胞质基质含有多种成分，为生命活动提供了重要的代谢反应场所及所需的物质和一定的环境条件；线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第二阶段的场所：叶绿体基质含有与暗反应有关的酶类，是植物进行光合作用暗反应的场所。
3．(教材P46“相关信息”改编)“硅肺”是矿工中常见的职业病，该病的形成与某种细胞器有重要关联，你能作具体诠释吗？
[提示]当肺部吸入硅尘(SiO2)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。
重 难 精 讲
1．八种细胞器的分类比较
依据 类型 实例
分布 植物细胞特有的细胞器 叶绿体
动物和低等植物细胞 特有的细胞器 中心体
成分 含DNA的细胞器 线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器 核糖体、线粒体、叶绿体
含色素的细胞器 叶绿体、液泡
结构 不具膜结构的细胞器 核糖体、中心体
具单层膜结构的细胞器 内质网、液泡、 溶酶体、高尔基体
具双层膜结构的细胞器 线粒体、叶绿体
功能 能产生水的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体、 高尔基体、内质网
能产生ATP的细胞器 线粒体、叶绿体
能复制的细胞器 线粒体、叶绿体、中心体
与有丝分裂有关的细胞器 核糖体、线粒体、 高尔基体、中心体
与分泌蛋白合成、分泌有关的细胞器 核糖体、内质网、 高尔基体、线粒体
能发生碱基互补配对的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体
2．与细胞器有关的易错点
(1)液泡中的色素是花青素，与花和果实的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素等，与光合作用有关。
(2)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞。真菌、细菌也都有细胞壁。
(3)高尔基体在植物细胞中与细胞壁的合成有关；而在动物细胞中则与细胞分泌物的形成有关，如分泌蛋白。
(4)没有叶绿体或大液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
(5)没有叶绿体或光合色素不一定不能将无机物转化为有机物，如进行化能合成作用的硝化细菌。
(6)没有线粒体不一定不能进行有氧呼吸，如需氧型的原核生物。
(7)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含的化学成分不同，所具有的生理功能不同。
(8)在不同细胞中，细胞器的含量是不一样的，如需能量较多的细胞含线粒体较多，合成蛋白质比较旺盛的细胞含核糖体较多，即细胞的结构与其功能是相适应的。
精 准 命 题
考向一　细胞器的结构与功能
例1　(2018·河南南阳期中)分离出某动物细胞的甲、乙、丙三种细胞器，测定其中三种有机物的含量结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　B　)
A．采用密度梯度离心法分离细胞器
B．与丙酮酸彻底氧化分解相关的酶存在于甲中
C．乙一定与分泌蛋白的修饰和加工有关
D．核仁参与丙中脱氧核糖核酸的形成
[解析]　A．分离细胞器应采用差速离心法。C.乙不一定是高尔基体。D.核仁与核糖体和某种RNA的形成有关。
归纳总结　慧眼识图
考向二　细胞的结构与功能
例2　(2018·湖南省岳阳市生物一模)下列关于细胞的分子组成、结构和功能的叙述，错误的是(　D　)
A．吞噬细胞与肌肉细胞相比，溶酶体的含量较多
B．肝细胞膜上有胰岛素、胰高血糖素等激素的受体
C．浆细胞属于高度分化的细胞，无增殖能力
D．核糖体、线粒体和叶绿体中都含有核酸和遗传物质
[解析]　吞噬细胞能吞噬和处理病菌，因此与肌肉细胞相比，吞噬细胞含有较多的溶酶体，A正确；胰岛素能够促进肝细胞合成肝糖原，胰高血糖素能够促进肝糖原的分解，因此肝细胞膜上既有胰岛素的受体，也有胰高血糖素的受体，B正确；浆细胞属于高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，无增殖能力，C正确；核糖体、线粒体和叶绿体中都含有核酸，但核糖体不含遗传物质，D错误。
技巧点拨
(1)特殊细胞总结：
①根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，是观察有丝分裂的良好材料，成熟区等根部和其他不见光的部位都无叶绿体。
②叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但表皮细胞不含叶绿体。
③肾小管、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛，线粒体含量多；肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞，核糖体、高尔基体多。
④蛔虫的体细胞和人的成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，原料为葡萄糖，产物为乳酸，且人的成熟红细胞无细胞核，不再进行分裂，是提取细胞膜的首选材料。⑤癌细胞：无限增殖，表面糖蛋白减少，黏着性降低，因不断合成蛋白质，故核糖体多而且代谢旺盛，核仁较大。
⑥原核细胞只有核糖体，无其他细胞器，无核膜和核仁。
(2)依据细胞结构判断细胞的类型：
〔对应训练〕
1．(2018·山东省枣庄市高考一模)2016年诺贝尔生理学或医学奖授予日本分子细胞生物学家大隅良典，以表彰他为“自噬作用”机理发现所作出的贡献。细胞自噬作用的机理如图所示，下列说法错误的是(　C　)
A．分隔膜的基本支架是磷脂双分子层
B．自噬作用的结构基础是生物膜具有一定的流动性
C．自噬溶酶体中生成的小分子穿过两层膜进入细胞质后可再度利用
D．溶酶体中没有分解SiO2的酶导致自噬过程异常，因此硅尘环境下工人易患硅肺
[解析]　分隔膜也属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层，A正确；自噬作用包括分隔膜形成吞噬泡以及膜融合的过程，因此结构基础是生物膜具有一定的流动性，B正确；图中看出，自噬溶酶体中只具有单层膜结构，C错误；溶酶体中没有分解SiO2的酶导致自噬过程异常，因此硅尘环境下工人易患硅肺，D正确。
2．(2018·广东省深圳市高考生物一模)下列与细胞相关的叙述，错误的是(　A　)
A．线粒体和核仁都是含有DNA的细胞器
B．洋葱鳞片叶肉表皮细胞可发生质壁分离
C．硝化细菌可依靠有氧呼吸利用葡萄糖的能量
D．线粒体不能分解葡萄糖但可产生ATP
[解析]　核仁不属于细胞器，A错误；洋葱鳞片叶表皮细胞属于成熟的活的植物细胞，在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞失水，发生质壁分离，B正确；硝化细菌可依靠有氧呼吸分解葡萄糖产生能量，C正确；线粒体是有氧呼吸第二和第三阶段的场所，二者过程中均可产生ATP，而葡萄糖的分解发生在细胞质基质，D正确。
考点二　细胞器之间的协调配合及生物膜系统
　
1．细胞的生物膜系统
〈1〉组成
细胞器膜、细胞膜和核膜等。
〈2〉功能
(1)保证内部环境的相对稳定，对物质运输、能量转换和信息传递的过程起决定性作用。
(2)为多种酶提供附着位点，是许多重要的化学反应进行的场所。
(3)分隔各种细胞器，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
2．生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都均由脂质、蛋白质和少量糖类组成。
(2)差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能复杂程度有关。功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多；具有识别功能的细胞膜中多糖含量较多。
3．细胞器之间的协调配合
以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例：
线粒体
　　
易错整合，判断正误。
(1)分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成(　√　)
(2)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(　×　)
(3)蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外(　√　)
(4)真核生物细胞具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行(　√　)
(5)生物膜之间通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新(　√　)
(6)生物膜之间通过囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量(　×　)
(7)生物膜系统是指生物体内所有膜结构的统称(　×　)
　　
1．各种生物膜在化学组成上是否完全相同？
[提示]各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。但是，不同生物膜的功能不同，其组成成分的含量也有差异，如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)上蛋白质含量高。
2．下列哪些结构与高尔基体膜最相似？
①内质网　②染色体　③拟核　④核膜　⑤中心体
[提示]①④
重 难 精 讲
1．各种生物膜在结构上的联系
(1)内质网膜在各种膜结构的联系中处于中心地位。
(2)直接联系是指不同膜结构之间直接相连。
(3)间接联系是指不同膜结构之间通过囊泡发生膜的变化。
2．细胞器之间的合作(如蛋白质的合成、分泌)
(1)细胞核：基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质。
(2)核糖体：利用氨基酸合成多肽。
(3)内质网：对多肽进行初步加工(如折叠、糖基化等)，再以小泡的方式运送至高尔基体。
(4)高尔基体：再加工成为成熟的蛋白质，并以小泡的方式运输到细胞膜与之融合。
(5)细胞膜：胞吐作用，将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白。
(6)线粒体：为各项过程提供能量。
注意：与分泌蛋白的合成和运输密切相关的六种结构：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、囊泡、细胞膜。
3．生物膜的功能
4．必明生物膜系统的三个功能
(1)维持细胞内部环境的相对稳定，在物质运输、能量转换、信息传递中起决定性作用。
(2)酶附着的支架。
(3)保证生命活动高效、有序地进行。
5．生物膜≠生物膜系统
生物膜系统是内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成的细胞“膜系统”。只有真核细胞才具备这样的生物膜系统，原核细胞只有细胞膜，没有核膜及各种细胞器膜，因而不具备生物膜系统。
[易错警示]
(1)囊泡的功能：内质网形成的囊泡将经内质网加工的蛋白质转移到高尔基体；高尔基体形成的囊泡将分类、加工和包装好的蛋白质通过细胞膜分泌到细胞外。
(2)区分两种核糖体和两种内质网的功能：
①
②
(3)区分与分泌蛋白形成的“有关细胞器”、“有关结构”和“有关膜结构”。
①有关细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。
②有关结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
③有关膜结构：线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。
方法归纳
“三看法”解读分泌蛋白的合成、加工、运输
(注：分泌蛋白包括消化酶、抗体、淋巴因子、蛋白质类激素等)
精 准 命 题
例3　(2018·山东临沂检测)图甲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，图乙表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述中，错误的是(　C　)
A．图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B．图甲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．图乙说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
D．图甲、图乙所示变化都能体现生物膜具有流动性
[解析]　在分泌蛋白合成和分泌过程中，内质网膜以出芽的形式形成囊泡并与高尔基体膜融合，高尔基体膜以出芽的形式形成囊泡并与细胞膜融合，因此该过程中内质网膜面积减少，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜膜面积增加，高尔基体与内质网和细胞膜之间有相互转换，C错误。
技巧点拨
曲线图与直方图的解读
①图甲表示用放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞中的分布情况，图中不仅表示了放射性元素出现的先后顺序，而且还表示了某种结构中放射性元素的含量变化，高尔基体中放射性元素含量下降与分泌小泡形成的对应关系，表示分泌小泡来自高尔基体。
②图乙和图丙都表示膜面积随时间的变化关系，只是图乙表示的是前后两个时间点，而图丙表示的是一定时间段内的变化。在上述过程中细胞膜的成分均实现了更新。
〔对应训练〕
3．(2018·甘肃二诊)关于细胞生物膜系统的叙述，正确的是(　B　)
A．核膜上有核孔，因此核膜不具有选择透过性
B．光合色素吸收转换光能的过程可以发生在生物膜上
C．大肠杆菌的内质网膜上能加工蛋白质
D．线粒体内膜的蛋白质含量较外膜高，与内膜向内折叠形成嵴无关
[解析]　核膜上的核孔具有选择透过性，A错误；大肠杆菌没有内质网，C错误；线粒体内膜的蛋白质含量较外膜高．是因为内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上附着许多酶，为了增大内膜面积以增大酶的附着面积，所以内膜才向内折叠形成嵴，D错误。
4．(2018·黄冈模拟)如图为分泌蛋白从合成到排出细胞外的全过程，下列有关叙述不正确的是(　D　)
A．分泌蛋白是由附着在内质网上的核糖体合成的
B．图中①、②、③分别表示内质网、高尔基体和囊泡
C．④代表的结构是线粒体
D．图中表示的过程在原核细胞中也能进行
[解析]　分泌蛋白是由附着在内质网上的核糖体合成的，故A正确。图中的①、②、③分别表示内质网、高尔基体和囊泡，故B正确。全程供能的是线粒体，故C正确。原核细胞没有内质网、高尔基体、线粒体等，不能进行该过程，故D错误。
5．(2018·北京朝阳期中)核基因编码的蛋白质在细胞内的运输取决于自身的氨基酸序列中是否包含了信号序列以及信号序列的差异，如图所示。回答下列问题：
(1)研究发现，经②过程进入内质网的多肽，在内质网中折叠成为具有一定空间结构的蛋白质，③过程输出的蛋白质并不包含信号序列，推测其原因是信号序列在内质网中被(酶)切除(水解)。经②③过程形成的蛋白质经过④途径，有的送往溶酶体，有的成为膜蛋白或分泌蛋白(或分泌至细胞外)。
(2)在内质网中未折叠或错误折叠的蛋白质，会在内质网中大量堆积，此时细胞通过改变基因表达以减少新蛋白质的合成，或增加识别并降解错误折叠蛋白质的相关分子，进行细胞水平的反馈调节。
(3)线粒体和叶绿体所需的蛋白质部分来自⑥⑦过程，部分在线粒体或叶绿体基因(DNA)的指导下合成。
(4)某些蛋白质经⑧过程进入细胞核需要通过核孔(填结构)，这一过程具有选择性。
(5)除图中⑤以外，送往不同细胞结构的蛋白质具有不同的信号序列，这是细胞内蛋白质定向运输所必需的。
考点三　实验：用高倍镜观察叶绿体和线粒体
　
1．实验原理
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，不需要染色，制片后直接观察。
(2)线粒体呈无色，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等，用健那绿染液染成蓝绿色后制片观察。
2．实验步骤
(1)观察叶绿体
↓
↓
(2)观察线粒体
↓
↓
　　
易错整合，判断正误。
(1)只用菠菜的表皮细胞即可观察到叶绿体(　×　)
(2)用健那绿染完口腔上皮细胞后，上皮细胞即死亡(　×　)
(3)常用藓类小叶作为观察叶绿体的材料，是因为叶片薄、叶绿体多(　×　)
　　
1．选菠菜叶作为观察叶绿体的材料，为什么要撕取带少许叶肉的下表皮？
[提示]叶绿体主要分布在叶肉细胞中，叶表皮处无叶绿体，接近下表皮处为海绵组织，细胞排列疏松，易撕取。
2．观察叶绿体时，临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因是什么？
[提示]保持有水状态以保证叶绿体的正常形态，并能悬浮在细胞质基质中，否则细胞失水收缩，将影响对叶绿体形态的观察。
重 难 精 讲
1．实验材料的选取
实验 观察叶绿体 观察线粒体
选材 藓类叶片 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 人口腔上皮细胞
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下表皮附带的叶肉细胞含叶绿体数目少且个体大 ①没有颜色，便于观察 ②易取材
2．实验拓展应用
根据本实验原理，可以解决以下问题：
(1)观察光照对叶绿体分布的影响。
(2)线粒体数量与细胞功能的关系。
(3)走出叶绿体、线粒体观察实验的“5”个误区
①观察线粒体应选择人体或动物细胞或植物体无色部位细胞，不能选择绿色组织细胞。
②观察线粒体与叶绿体均需保持细胞活性状态。
③观察叶绿体时需保持叶片有水状态，防止失水。
④制作观察线粒体的临时装片时，是滴一滴健那绿染液于载玻片中央用于染色，而不是滴一滴生理盐水。
⑤叶绿体不仅随细胞质的流动而流动，还随光照方向的改变而旋转，一般叶绿体以正面朝向光源，以利于接受更多光照。
精 准 命 题
例4　下列关于高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体 的实验的说法，不正确的是(　B　)
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制作装片时，在载玻片上滴一滴0.9%的NaCl溶液，直接用低倍镜观察到细胞后转换为高倍镜观察到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
C．如果改用植物根尖细胞也能做该实验
D．在电子显微镜下观察可以看到线粒体有两层磷脂双分子层
[解析]　牙签消毒、实验前漱口是为了防止杂质的干扰，保证该实验的准确性，A正确；口腔上皮细胞经健那绿染液染色后才能看到线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，B错误；植物的根尖细胞也含有线粒体，如果改用植物的根尖细胞也能做该实验，C正确；在电子显微镜下观察可以看到线粒体有两层磷脂双分子层，D正确。
〔对应训练〕
6．(2017·山东潍坊三模)下列关于用高倍镜观察叶绿体和线粒体实验的叙述，正确的是(　D　)
A．以黑藻叶为实验材料就可达到实验目的
B．在高倍镜下可观察到叶绿体的类囊体
C．视野中观察到的叶绿体环流方向与实际相反
D．细胞在实验过程中要始终保持活性
[解析]　黑藻叶是绿色的，不易用来观察蓝绿色的线粒体，所以以黑藻叶为实验材料只能观察叶绿体，A错误；叶绿体的类囊体为细胞的亚显微结构，只能借助于电子显微镜，B错误；视野中观察到的叶绿体环流方向与实际相同，C错误；本实验是用高倍镜观察叶绿体和线粒体生活的状态，故细胞在实验过程中要始终保持活性，D正确。
7．(2018·山西太原三校联考)下列有关“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验的叙述中，正确的是(　B　)
A．为简化操作过程，可用同一个材料同时观察线粒体和叶绿体
B．两个实验都必须使实验材料保持有水状态
C．由于二者都具有双层膜结构，因此高倍镜下不易区分
D．甲基绿、吡罗红染色剂可分别将叶绿体、线粒体染成绿色和红色
[解析]　健那绿可将活细胞中的线粒体染为蓝绿色，如果细胞中含有大量的叶绿体，则不易观察到线粒体，A错误；两个实验用的都是活体材料，因此应保持有水状态，B正确；线粒体和叶绿体的形态大小比较接近，但是可根据颜色进行区分，而且高倍镜下看不到双层膜结构，C错误；甲基绿和吡罗红分别是DNA和RNA的染色剂，不能分别将叶绿体、线粒体染成绿色和红色，D错误。
课末总结
1．〔思维导图〕
2．〔高考必背语句〕
1．获取某细胞器时可采用差速离心法。
2．双层膜的细胞器：线粒体、叶绿体，无膜的细胞器：核糖体、中心体，含色素的细胞器：叶绿体、液泡。
3．动植物细胞的区别：动物细胞特有中心体，高等植物细胞特有细胞壁、叶绿体、液泡。
4．分泌蛋白经过细胞膜的运输方式为胞吐，需消耗能量，体现了细胞膜具有流动性的结构特点。
5．生物膜系统的三个功能
①维持细胞内部环境的相对稳定，在物质运输、能量转换、信息传递中起决定性作用；②酶附着的支架；③保证生命活动高效、有序地进行。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2018·全国卷，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(　D　)
A．叶绿体的类囊体膜上存在催化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　　
[解析]　A对：叶绿体的类囊体膜上可进行光反应合成ATP，所以其上存在催化ATP合成的酶。B对：溶酶体中含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜破裂后水解酶释放出来，会破坏部分细胞结构。C对：细胞的核膜是双层膜结构，其上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道。D错：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。
2．(2018·北京理综卷，2)哺乳动物肝细胞的代谢活动十分旺盛，下列细胞结构与对应功能表述有误的是(　C　)
A．细胞核：遗传物质储存与基因转录
B．线粒体：丙酮酸氧化与ATP合成
C．高尔基体：分泌蛋白的合成与加工
D．溶酶体：降解失去功能的细胞组分
[解析]　C错：分泌蛋白的合成是在核糖体上进行的，高尔基体可以对来自内质网的分泌蛋白进行加工、分类和包装。
3．(2017·天津卷，1)下列有关真核生物核糖体的叙述，正确的是(　A　)
A．遗传信息翻译的场所
B．组成成分中含mRNA
C．全部游离在细胞质基质中
D．能识别基因的启动子
[解析]　核糖体是遗传信息翻译的场所，A项正确；核糖体主要由蛋白质和核糖体RNA(rRNA)组成，B项错误；有的核糖体游离在细胞质基质中，有的附着在内质网上，C项错误；能识别基因启动子的是RNA聚合酶，而不是核糖体，D项错误。
4．(2016·海南卷)下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　C　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
[解析]　蛋白质都是在核糖体上合成的；线粒体为分泌蛋白的合成和运输提供能量，分泌蛋白在核糖体上合成后，先通过内质网加工，再通过高尔基体加工，然后分泌到细胞外；分泌蛋白从细胞内排出时，由高尔基体形成的囊泡膜与细胞膜整合，通过胞吐作用排出细胞。
5．(2016·海南卷)下列关于植物细胞中液泡的叙述，错误的是(　C　)
A．植物细胞中的液泡是一种细胞器
B．液泡大小会随细胞的吸水或失水而变化
C．液泡中含有糖和无机盐，不含有蛋白质
D．花瓣细胞液泡中色素种类和含量可影响花色
[解析]　液泡是一种细胞器；细胞吸水时，液泡体积增大，失水时液泡体积减小，液泡中含有多种物质，其中包括蛋白质；花瓣细胞液泡中色素种类和含量会影响花色。
6．(2018·江苏卷，26节选)下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题：
甲
乙
丙
(1)甲的名称为细胞核，处于有丝分裂中期的洋葱根尖细胞具有乙(在甲、乙、丙中选择)。
(2)蛋白质合成活跃的卵母细胞中结构c较大，而蛋白质合成不活跃的肌细胞中结构c很小，这表明结构c与④(填序号)的形成直接有关。
①内质网　②高尔基体　③中心体　④核糖体
(3)许多重要的化学反应在生物膜上进行，乙、丙分别通过e、h(用图中字母填空)扩大了膜面积，从而为这些反应需要的酶提供更多的附着场所。
[解析]　(1)根据甲中有核仁、核孔，可以判断甲为细胞核。洋葱根尖细胞没有丙(叶绿体)，处于有丝分裂中期时也没有细胞核，所以只含有乙(线粒体)。(2)结构c为核仁，它与核糖体的形成有关。核糖体是合成蛋白质的场所，所以蛋白质合成活跃的细胞，核仁较大。(3)乙(线粒体)通过e(内膜)向内腔折叠形成嵴，扩大了膜面积；丙(叶绿体)通过h(类囊体)叠合形成基粒，扩大了膜面积。细胞器中的生物膜为反应需要的酶提供了附着场所。
第三讲　细胞的物质输入和输出
考纲要求
1．物质出入细胞的方式　Ⅱ
2．实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性
(2)观察植物细胞的质壁分离和复原
考点一　渗透作用的原理及应用
　
1．渗透作用
(1)概念：指水分子(或者其他溶剂分子)透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
(2)渗透作用发生的条件
①具有半透膜；
②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
(3)渗透系统
组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。
2．细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于半透膜；浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。
②细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。
③现象
a．外界溶液浓度<细胞质浓度 细胞吸水膨胀。
b．外界溶液浓度>细胞质浓度 细胞失水皱缩。
c．外界溶液浓度＝细胞质浓度 水分进出平衡。
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
①条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。
②原理
③原生质层相当于半透膜；细胞液与外界溶液之间存在浓度差。
④植物细胞吸水和失水的原理如下：
　　
易错整合，判断正误。
(1)在U形管两侧装入等量不同浓度的蔗糖溶液，渗透达到平衡时，两侧溶液浓度是相等的(　×　)
(2)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(　×　)
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用(　×　)
(4)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行(　×　)
(5)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减弱(　×　)
　　
1．对于植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？
[提示]不一定。植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。
2．“U”型管渗透装置中，当达到渗透平衡时，一般两侧溶液浓度不相等，原因是什么？
[提示]因为液面高的一侧形成的静水压会阻止溶剂分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
重 难 精 讲
1．渗透系统的组成分析
项目 渗透作用模型 植物细胞是一个渗透系统
图解
组成条件 半透膜 一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜(如玻璃纸) 原生质层相当于半透膜
浓度差 半透膜两侧的溶液体系(S1，S2) 细胞液(S1)与外界溶液(S2)之间
渗透作用发生 S1S1>S2 漏斗内液面上升 细胞吸水；可发生质壁分离复原
S1＝S2 水分进出平衡，液面不变 细胞既不吸水也不失水
2．验证渗透作用发生的条件
3．渗透作用原理的拓展应用
(1)比较不同溶液浓度大小
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N ②若漏斗内液面不变，则M＝N(无液面差时) ③若漏斗内液面下降，则M(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛 淀粉溶液 漏斗内 盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
[易错警示]
(1)半透膜、选择透过性膜的比较
区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，且永远都是双向的，而不允许大分子物质通过。
(2)生物膜的结构特点——具有一定的流动性，原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大多都是可运动的。
(3)生物膜的功能特性——具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。
(4)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
精 准 命 题
例1　(2018·四川双流中学月考)某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　D　)
A．液面上升的速率先逐渐加快后逐渐减慢最终维持稳定
B．水分子通过半透膜只能从清水向蔗糖溶液扩散，且速率逐渐减慢
C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
[解析]　水分子的跨膜运输属于自由扩散，只与膜两侧的溶液浓度差和液面高度差有关，浓度差越大同时液面高度差越小扩散速率越快，所以刚开始时长颈漏斗内液面上升速率最快，之后逐渐降低，A错误；液面上升时，水分子可以双向扩散，只是由清水→蔗糖溶液的扩散速率大于由蔗糖溶液→清水的扩散速率，B错误；因为半透膜允许水分子通过，而不允许蔗糖分子通过，故半透膜两侧始终存在浓度差，两侧溶液浓度不可能相等，C错误；长颈漏斗内液面的升高其实是半透膜两侧水分子进出速率不相等的结果，当漏斗内液面不再升高时，半透膜两侧的水分子进出速率相等，D正确。
技巧点拨
渗透方向及浓度大小的判断
(1)判断溶剂渗透的总方向
①若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。
②若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。
(2)判断半透膜两侧溶液浓度大小
若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
〔对应训练〕
1．(2018·河北三市联考)如图所示的装置中，A、B、C中均为一定浓度的蔗糖溶液，溶液之间均用半透膜隔开，一段时间后达到渗透平衡形成一定的高度差，如图所示，h1>h2，在达到平衡后，A、B、C中蔗糖溶液的浓度大小关系为(　C　)
A．A＝B＝C　　 B．A>B>C
C．A>C>B　 D．无法确定
[解析]　在达到渗透平衡后，单位时间内，水分子通过半透膜从A到B及从B到A扩散的速率相等，由于影响水分子扩散速率的主要因素有两个，即溶液的浓度和水柱h1形成的静水压，故A中溶液浓度大于B中溶液浓度。同理可知，C中溶液浓度大于B中溶液浓度，但由于水柱h2形成的静水压比水柱h1形成的静水压小，故可推知A中溶液浓度大于C中溶液浓度。因此，A、B、C中蔗糖溶液的浓度大小关系为A>C>B。
考点二　物质进出细胞的方式及影响因素
　
1．物质跨膜运输的其他实例
科学家将番茄和水稻分别放在含Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：
(1)实验结果
图中显示：
①不同植物(每种离子中黑白柱相比)，对同一种无机盐离子的吸收速率不同。
②同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异(三条白柱高低不同，三条黑柱高低也不同)。
(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(3)微生物吸收无机盐离子的特点
①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。
②不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。
2．物质出入细胞的方式
(1)连一连
(2)物质跨膜运输的方式
①填写有关跨膜方式及结构名称
甲：自由扩散；乙：协助扩散；
丙：主动运输；a：载体蛋白。
②写出影响甲、乙、丙三种运输速率的因素
a．制约甲的是膜两侧的浓度差；
b．决定乙的因素之一是a的种类和数量；
c．决定丙的动力是能量(ATP)。
③实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式)
a．水分子进入红细胞是甲；
b．葡萄糖进入红细胞是乙；
c．K＋进入红细胞是丙。
④跨膜运输的方式的判别
a．看是否需要能量：需要消耗ATP供能，则为主动运输。
b．看是否逆浓度梯度：从低浓度到高浓度运输，则为主动运输。
c．看是否依赖载体蛋白：不需要载体蛋白，则为自由扩散。
d．胞吐和胞吞是大分子物质出入细胞的主要方式，为非跨膜运输。
巧学妙记：
物质出入细胞的方式
跨膜运输三类型，自由、协助和主动，自由、协助高到低，主动运输逆着行；胞吞、胞吐非跨膜，不需载体需耗能，大分子颗粒来进出，全靠膜的流动性。
　　
真题重组，判断正误。
(1)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜(2014·全国Ⅰ，1C)(　×　)
(2)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同(2013·全国Ⅰ，3A)(　×　)
(3)植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中(2013·全国Ⅰ，3C)(　√　)
(4)与白色花瓣相比，采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察
(2014·全国卷Ⅰ，4A)(　√　)
(5)紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同(2014·全国卷Ⅰ，4C)(　√　)
　　
1．依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素
(1)填写上述有关物质运输方式及结构的名称：图2：自由扩散；图3：协助扩散；图4：主动运输；a：载体蛋白。图5：胞吞、胞吐。
(2)写出图1～图5中影响物质出入细胞的因素。
①图中仅受“浓度差”制约的为图1、图2。
②加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是图4、图5。
(3)甘油分子跨膜运输遵循图2所示模式，红细胞吸收葡萄糖与图3所示模式一致，多数离子跨膜方式应如图4所示方式。
(4)神经递质的释放应符合图5所示模式，该模式需(填“需”或“不需”)消耗能量，其运输机制与膜的流动性有关。
2．原生质体与原生质层区别在哪？
[提示]原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质组成，原生质体是指去除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。
3．对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？
[提示]不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。
重 难 精 讲
1．离子和小分子的跨膜运输方式的比较
物质出入 细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→ 低浓度 高浓度→ 低浓度 一般为 低浓度→高浓度
是否需 要载体 不需要 需要 需要
是否消 耗能量 不消耗 不消耗 消耗
图例
举例 O2、CO2、H2O 甘油、乙醇、苯等 出入细胞的方式 红细胞吸收 葡萄糖 小肠吸收葡萄 糖、氨基酸、无 机盐等
表示曲线 (一定浓度 范围内)
2．大分子和颗粒性物质的非跨膜运输方式的比较
胞吞 胞吐
条件 细胞摄取或排出大分子和颗粒性物质的方式
原理 生物膜的流动性
特点 物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体
图例
方向 细胞外→内 细胞内→外
实例 变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬细菌等 胰岛B细胞分泌胰岛素
3．影响跨膜运输的因素
(1)物质浓度
(2)O2浓度
(3)温度
[易错警示]
探究物质跨膜运输方式的实验设计
(1)探究是主动运输还是被动运输
精 准 命 题
例2　(2018·东北育才学校月考)图1～4表示物质浓度或O2浓度与物质跨膜运输速度间关系。下列相关叙述不正确的是(　D　)
A．如某物质跨膜运输的速度可用图1与图3表示，则该物质不应为葡萄糖
B．如某物质跨膜运输的速度可用图2与图3表示，则该物质可能是葡萄糖
C．限制图中A、C两点运输速度的主要因素不同，B、D两点限制因素有共同点
D．将图2与图4的曲线补充完整，曲线的起点应从坐标系的原点开始
[解析]　如某物质跨膜运输的速度可用图1与图3表示，说明该物质运输方式是自由扩散，故该物质不应为葡萄糖，A正确；如某物质跨膜运输的速度可用图2与图3表示，说明该物质的运输方式是协助扩散或主动运输(只有无氧呼吸提供能量)，则该物质可能是葡萄糖，B正确；限制图中A、C两点运输速度的主要因素分别是物质浓度和氧气浓度，B、D两点的限制因素都可能是载体的数量，C正确；图4中曲线的起点不能从坐标系的原点开始，因为无氧呼吸也能提供能量，D错误。
技巧点拨
物质出入细胞方式的判断
(1)判断方法
①根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白进行判断
②根据运输方向判断：顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
③根据达到平衡时的浓度判断：若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时内外浓度相等。
(2)不同条件下运输方式的判断
①消耗能量的运输方式有胞吞、胞吐和主动运输。
②需要载体蛋白参与，不消耗能量的运输方式一定是协助扩散。
(3)无机盐离子的运输方式
无机盐离子的运输方式并非都是主动运输，在顺浓度梯度情况下，也可通过被动运输方式进出细胞，如在神经冲动传导过程中Na＋、K＋的运输，在兴奋时Na＋内流和在恢复静息状态时K＋外流都是协助扩散。
〔对应训练〕
2．(2018·江苏启东中学月考)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是(　B　)
A．葡萄糖进出各种细胞的方式相同
B．细胞的胞吞和胞吐过程都需要消耗能量
C．经过糖腌过的番茄可以通过自由扩散选择性进行物质运输
D．只要有载体蛋白的参与，都可以实现逆浓度运输物质
[解析]　红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖属于主动运输，二者的方式不同，A错误；细胞的胞吞和胞吐过程都需要消耗能量，B正确；糖腌过的番茄细胞膜失去活性，不具有选择作用，C错误；有载体蛋白参与的运输方式是主动运输或协助扩散，前者可逆浓度梯度运输物质，后者只能顺浓度梯度运输物质，D错误。
3．(2018·江苏如东高级中学月考)甲、乙、丙为某种离子跨膜运输的示意图。有关叙述正确的是(　B　)
A．图示的离子跨膜运输方式为协助扩散
B．图示离子跨膜的正确顺序是乙→丙→甲
C．磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭
D．离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量
[解析]　根据图示可知，该种离子跨膜运输的方式是主动运输，因为该过程需要载体并消耗能量，A错误。图乙表示该离子与载体结合，图丙表示运输该离子需要消耗能量，图甲表示该离子被转运到膜的另一侧，故该离子正确的跨膜顺序是乙→丙→甲，B正确。图中载体蛋白的运动使离子跨膜的通道开闭，C错误。离子跨膜运输与细胞膜上相应的载体蛋白有关，并不是随机进出细胞的，D错误。
考点三　观察植物细胞的质壁分离及复原
　
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。
2．实验步骤
3．现象与结论
[特别提醒]
(1)本实验存在两组对照实验
(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。
　　
易错整合，判断正误。
(1)观察质壁分离可用0.15 g/mL蔗糖浓度作为试剂(　×　)
(2)必须用高倍镜才能观察到质壁分离现象(　×　)
(3)观察质壁分离时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞(　×　)
　　
1．根据实验过程及原理回答以下问题。
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？
(2)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
(3)上述实验中观察到质壁分离时，为何不宜停留时间过长？
(4)引发质壁分离的内因和外因分别是什么？
[提示](1)不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。
(2)该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
(3)观察到质壁分离时，若停留时间过长，细胞就会因过度失水而死亡，不会再发生质壁分离复原。
(4)外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度；内因是原生质层的伸缩性较大，细胞壁的伸缩性较小。
2．将若干生理状况基本相同，长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g/mL蔗糖溶液，0.3 g/mLKNO3溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。
请思考：
(1)依据图示四条曲线变动趋势，推测a～d依次为哪种溶液？
(2)对照组中萝卜条长度增加较少的原因是什么？
(3)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势，原因是什么？与之相关的细胞器有哪些？
[提示](1)a.清水，b.0.3 g/mLKNO3溶液，c.0.3 g/mL蔗糖溶液，d.0.5 g/mL蔗糖溶液。
(2)细胞壁伸缩性较小，限制细胞胀大。
(3)K＋、NO离子透过原生质层进入细胞液；相关的细胞器有核糖体、线粒体、液泡。
重 难 精 讲
1．质壁分离的分析
(1)原因
(2)表现
2．巧判细胞能否发生质壁分离和复原
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离和复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。
3．植物细胞质壁分离及复原的拓展
(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞
＋
(2)测定细胞液浓度范围
＋
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
＋发生质壁
分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
＋
精 准 命 题
例3　(2018·河北两校联合测试)如图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述错误的是(　D　)
A．若将细胞置于清水中，A仍基本保持不变
B．若该细胞置于40%蔗糖溶液中，B/A值可能将变小
C．B/A值能表示细胞失水的程度
D．A、B分别表示细胞和液泡的长度
[解析]　植物细胞在30%的蔗糖溶液中已经发生质壁分离，B表示原生质体的长度，A表示细胞长度，质壁分离过程中，原生质体逐渐变小，细胞壁伸缩有限，A长度基本不变，B/A值越小，质壁分离程度越大，D错误；将其放入清水中将发生质壁分离复原，但细胞长度A基本不变，A正确；若将其放入40%的蔗糖溶液中，质壁分离可能更加明显，B/A值变小，B正确；B/A值体现质壁分离程度，即细胞失水的程度，C正确。
〔对应训练〕
4．(2018·黑龙江大庆一中月考)为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学研究性学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如表所示：
浓度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3
质壁分离状况 不分离 刚分离 显著 显著
他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液的浓度最可能是(　C　)
A．≥0.2　 B．≤0.2
C．<0.2　 D．0.15<土壤溶液<0.3
[解析]　由表格信息知，该植物细胞液浓度约为0.2 mol/L，该植物要能在乙地生长，则必须保证能正常吸水，即土壤溶液浓度小于细胞液浓度。
5．(2018·贵州清华中学第一次考试)将若干生理状况基本相同，长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如图所示。据图分析，下列叙述正确的是(　C　)
A．实验组中都发生了质壁分离及其复原现象
B．对照组中水分子在前15 min进入细胞，15 min之后不再进入
C．1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO进入了细胞，但进入的方式不同
D．3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会一直缩短
[解析]　据图分析，只有放入尿素溶液和KNO3溶液中的萝卜条发生了质壁分离及其复原现象，A错误；对照组中实验开始15 min后萝卜条长度不变，这是水分子进出细胞达到平衡所致，而不是水分子不再进入，B错误；尿素分子进入细胞的方式为自由扩散，K＋、NO进入细胞的方式是主动运输，C正确；一直增大蔗糖溶液的浓度，该植物细胞会因为过度失水而死亡，细胞死亡后的萝卜条不再缩短，D错误。
课末总结
1．〔思维导图〕
2．〔高考必背语句〕
1．渗透作用的发生必须依赖的条件是：半透膜和膜两侧具有浓度差。
2．原生质层的组成是：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3．成熟植物细胞发生质壁分离的原因是：外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大。
4．自由扩散与协助扩散的共同点是：物质顺浓度梯度扩散且均不需能量。区别是前者不需载体，后者需载体。
5．主动运输的特点是：需载体、需能量，一般逆浓度。
6．胞吞和胞吐的共同点是：运输的多数都是大分子、都需能量、都依赖于膜泡运输。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2018·全国Ⅱ，2)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是(　C　)
A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C．神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输
D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
[解析]　巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞。固醇类激素进入靶细胞的过程属于自由扩散。护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程也是自由扩散。故ABD错。
2．(2017·海南卷，9)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是(　B　)
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
[解析]　具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确。质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞液的浓度，B错误。水分子跨膜的方式是自由扩散，C正确。细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。
3．(2016·全国卷Ⅰ，2)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。下列叙述正确的是(　C　)
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
[解析]　根据题干“离子泵能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子”可知离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，A项错误；根据题干信息可知，离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，主动运输可以逆着浓度梯度进行，B项错误；动物一氧化碳中毒会降低其体内血红细胞运输氧气的能力，导致动物体内细胞有氧呼吸强度降低，供能减少，离子泵跨膜运输离子的速率下降，C项正确；根据题干信息可知离子泵是一种载体蛋白，加入蛋白质变性剂会使载体蛋白变性，降低离子泵跨膜运输离子的速率，D项错误。
4．(2018·北京卷，1)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以(自由)扩散方式通过细胞膜的是(　B　)
A．Na＋　 B．二氧化碳
C．RNA　 D．胰岛素
[解析]　B对：一般情况下，气体(二氧化碳)以自由扩散的方式进出细胞。
5．(2015·全国卷Ⅱ，1)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体 温度(℃) 离子相对吸收量(%)
空气 17 100
氮气 17 10
空气 3 28
下列分析正确的是(　A　)
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
[解析]　由表格信息可知同样温度条件下，空气瓶中离子相对吸收量大，说明有氧条件有利于根对离子的吸收，A正确。同样的空气，不同温度条件下离子的相对吸收量不同，说明温度变化影响根对离子的吸收，B错误。同样的温度条件下，氮气环境中根对离子的相对吸收量少，说明根对离子的吸收需要消耗能量(ATP)，且氮气环境中不利于根对该离子的吸收，C、D错误。
考能提升(一)　细胞的物质基础和结构基础
〔易 错 清 零〕
易错点1　认为细胞内含量最多的元素是碳
点拨：关注元素的“三多”
活细胞中含量最多的元素是“O”；细胞干重含量最多的元素是“C”；活细胞中原子数最多的是“H”。
易错点2　认为自由水的作用比结合水作用大并认为干种子中不再含水
点拨：(1)自由水、结合水的作用都非常大，两种水在不同时期作用各有所侧重。
(2)自由水和结合水的存在形式及其功能的验证
①鲜种子放在阳光下曝晒，重量减轻 主要是自由水散失。
②干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性。
③干种子不浸泡则不萌发 自由水越少，代谢越缓慢。
④干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 失去的主要是结合水。
⑤失去结合水的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性。
易错点3　错将物质鉴定时“无颜色变化”说成“无色”
点拨：无颜色变化≠无色。进行物质鉴定时，有些检测剂本身带有颜色，将其加入到含有某些化合物的试管中，若不呈现特定颜色反应，表明试管中不含被检测物质，但不可说成“试管中无色”，此时试管中可显示试剂本身颜色(如斐林试剂原本为“蓝色”，碘液原本为橙黄色等)。
易错点4　误认为核糖体中合成的物质就具活性
点拨：核糖体是各种蛋白质的“合成场所”，然而，核糖体中合成的仅为“多肽链”，此肽链初步形成后并无生物活性——它必须经过加工后，形成特定的空间结构。
易错点5　进行蛋白质分子量计算时，仅关注脱去的H2O分子数，忽视主链肽键外的其他“键”形成时而脱去的原子数
点拨：蛋白质形成时，常涉及肽链间不同基团的“连接”。此时会涉及原子数量的改变，计算时务必关注：如图①，合成时，2条肽链间又形成了一个“多余”的“—CO—NH—”，而图②所示蛋白质合成时，涉及3个“多余”的二硫键，因此，计算相关分子量时，图①中应再减一个“H2O”即18，图②中应再减2×3＝6。
易错点6　误认为植物细胞“系统的边界”是细胞壁
点拨：植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。
易错点7　错将“细胞代谢的控制中心”与”细胞代谢的中心”混淆
点拨：细胞核是细胞代谢的控制中心，但不是细胞代谢的中心，因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。
易错点8　误认为核孔是随时敞开、大小分子都能进出的通道
点拨：(1)核孔并非是一个简单的通道而是由多种蛋白质组成的一个复杂而精细的结构，对进出核孔的物质具有严格的调控作用。
(2)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是大分子物质出入细胞核的通道。
易错点9　误认为不同细胞的细胞膜成分相同且一成不变
点拨：不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。
易错点10　不明确核糖体分布及类型
点拨：真核细胞中核糖体可存在如下分布类型及归纳如下：
易错点11　误认为高尔基体形成囊泡或“胞吐”一定是形成“分泌蛋白”
点拨：分泌蛋白的形成，固然离不开高尔基体形成囊泡及细胞膜“胞吐”，但其他非蛋白质类分泌物(如非蛋白质类神经递质等)，形成时也必须由高尔基体包装形成膜泡，并经由细胞膜“胞吐”。
易错点12　混淆细胞中具“特异性”或“专一性”的物质
点拨：细胞中的小分子物质(氨基酸、核苷酸、葡萄糖等)均不具备特异性，但蛋白质、核酸等大分子物质却具特异性，归纳如下：
常见的具有专一性或特异性的物质
(1)酶的专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)载体的专一性：协助扩散和主动运输过程中，不同物质需要的载体不同。
(3)激素的专一性：激素的靶细胞的细胞膜表面或细胞内存在特异性的受体。
(4)RNA的专一性：由于tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子间严格的碱基互补配对，所以每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)DNA分子的特异性：每种特定的DNA都有其独特的脱氧核苷酸序列。
(6)抗原的特异性：一种抗原只能与相应的抗体发生特异性结合。
(7)抗体的特异性：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
(8)受体的特异性：细胞膜上激素、神经递质等的受体(糖蛋白)一般具有特异性。
易错点13　误认为所有动物红细胞均无细胞核及核糖体等各种细胞器
点拨：只有哺乳动物成熟红细胞才无细胞核及核糖体等各种细胞器，其他动物(如蛙、鸡)的红细胞均具细胞核及各种细胞器。
易错点14　误认为有生物膜即为有“生物膜系统”
点拨：生物膜系统是内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成的细胞“膜系统”。只有真核细胞才具备这样的生物膜系统，原核细胞只有细胞膜，没有核膜及各种细胞器膜，因而不具备生物膜系统。
易错点15　误认为渗透平衡时“浓度相等”
点拨：右图为一个典型的渗透装置，当S1溶液浓度>S2溶液浓度时，单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2的水分子数，总结果：水由S2溶液流向S1溶液，故S1液面上升，然而当Δh停止上升，S1与S2达到渗透平衡时，S1浓度仍大于S2浓度，如S1为蔗糖溶液，S2为清水时，即使达到渗透平衡，被稀释后的S1中仍存在原有的蔗糖分子，其浓度绝不会与清水(S2)相等。
易错点16　误认为离子通过细胞膜都必须进行主动运输
点拨：实际上，通过细胞膜上的通道蛋白协助进行的运输是被动运输。如静息电位状态下神经纤维膜上“Na＋通道”关闭，“K＋通道”打开，部分K＋外流(由细胞内K＋高浓度向细胞外K＋低浓度运输)，造成膜外正电位，膜内负电位；相反，神经受刺激时动作电位的形成则是“Na＋通道”打开，Na＋快速内流(被动运输)的结果。
〔核 心 强 化〕
1．细胞内有机分子的元素组成、单体构成与合成场所
种类 元素组成 构成单体 合成场所
多糖 仅含C、H、O 葡萄糖 内质网、高尔 基体(纤维素)
脂质 脂肪和固醇：C、H、O 磷脂：C、H、O、N、P 其中脂肪由甘 油、脂肪酸构成 内质网
蛋白质 C、H、O、N等 氨基酸 核糖体
核酸 C、H、O、N、P DNA：脱氧核苷酸 RNA：核糖核苷酸 主要在细胞核
2．不同有机物的消化(水解)产物、氧化分解产物(代谢终产物)不同
物质 消化(水解)产物 氧化分解产物
淀粉 葡萄糖 CO2＋H2O
脂肪 甘油＋脂肪酸 CO2＋H2O
蛋白质 氨基酸 CO2＋H2O＋尿素
DNA酶 氨基酸 CO2＋H2O＋尿素
3．某些特定化学物质的检测方法
物质 试剂 预期实验结果
蛋白质 双缩脲试剂(先加A液，摇匀，再加B液，摇匀) 紫色反应
脂肪 苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液 橘黄色或红色
还原糖 斐林试剂(现用现配，水浴加热) 砖红色沉淀
淀粉 碘液 蓝色
酒精 酸性重铬酸钾溶液 灰绿色
CO2 澄清石灰水 石灰水变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄
DNA 吡罗红、甲基绿染色剂 DNA被甲基 绿染成绿色
RNA RNA被吡罗 红染成红色
4．种子萌发与成熟过程相关物质和生理过程的变化
(1)萌发条件
<1>外部因素：适宜的温度、水分和充足的氧气等。
<2>内部因素：具有活性的胚。
(2)物质变化
<1>水分的变化：种子吸水使自由水增多，代谢增强。
<2>有机物种类的变化
①种子成熟过程中：可溶性糖→淀粉；非蛋白质→蛋白质；糖类→脂肪等。(小分子有机物合成大分子有机物，以便于储存)
②种子萌发过程中：淀粉→葡萄糖；蛋白质→氨基酸；脂肪→脂肪酸＋甘油。
<3>激素的变化：种子形成时，脱落酸增加，赤霉素、生长素逐渐减少；种子萌发时，脱落酸下降，赤霉素、生长素逐渐增加。
(3)种子萌发耗氧量
油料作物种子含脂肪多，脂肪含氢相对多，有氧呼吸脱下来的[H]消耗O2多，所以同样质量的油料作物种子和非油料作物种子相比，前者耗氧量多。
特例　命题人常设“陷阱”
1．有关细胞分子组成的八个“不一定”
不一定 特例(原因)
1 含有还原糖的植物组织不一定能用于还原糖鉴定 西瓜、葡萄等含色素的植物组织不能，因有颜色干扰
2 蛋白质在合成过程中分子量减少的不一定只有形成肽键时脱去水的相对分子量 还可能有肽链间形成二硫键时脱去“H”的相对分子量
3 字母A不一定代表腺嘌呤 在DNA和RNA中可分别代表腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，在ATP中则代表腺苷
4 DNA不一定在细胞核中且不一定和蛋白质结合成染色质(体) 真核细胞线粒体和叶绿体中的DNA及细菌拟核、质粒含的DNA均不属此类
5 DNA不一定呈链状 细菌的质粒为环状DNA
6 糖类不一定都能作能源物质 脱氧核糖、核糖、纤维素属结构糖类
7 糖类不一定都有甜味 纤维素、淀粉
8 激素不一定都是蛋白质 性激素为脂质
2．细胞的功能和组成的七个“不一定”
不一定 特例(原因)
1 某种生物不一定只有一个结构层次 单细胞生物既是个体也是细胞层次，如大肠杆菌
2 带“菌”字的不一定是细菌 霉菌、酵母菌、食用菌属于真菌
3 细菌不一定为异养生物 硝化细菌、硫细菌、铁细菌属于自养生物
4 带“藻”字的不一定为真核生物 蓝藻(念珠菌、颤藻等)为原核生物
5 能进行光合作用的生物不一定有叶绿体 蓝藻含光合色素(叶绿素和藻蓝素)可进行光合作用
6 有叶绿体的不一定为植物 绿眼虫(属原生动物)有叶绿体
7 有细胞壁结构的不一定为植物细胞 原核细胞(细菌、蓝藻)和真菌细胞亦有细胞壁，但成分不同
3．细胞的结构八个“不一定”
不一定 特例(原因)
1 真核细胞不一定只有一个细胞核 草履虫有2个、人的骨骼肌细胞有几百个细胞核
2 无细胞核的细胞不一定是原核细胞 哺乳动物成熟红细胞虽无细胞核但属真核细胞
3 真核细胞不一定有线粒体 蛔虫的体细胞
4 含有核酸的细胞器不一定只有叶绿体和线粒体 还有核糖体(含rRNA)
5 生物膜中的脂质不一定只有磷脂 还含有胆固醇
6 有中心体的细胞不一定为动物细胞 低等植物细胞也有中心体
7 植物细胞不一定含有叶绿体和大液泡 植物根细胞无叶绿体，根尖分生区细胞无大液泡
8 细胞中基质的成分不一定相同 细胞质、线粒体、叶绿体、核基质成分各不相同
4．有关细胞物质输入与输出的六个“不一定”
不一定 特例(原因)
1 能引起植物细胞质壁分离的外界溶液不一定只发生质壁分离现象 还可能发生自动复原，如外界溶液为一定浓度的尿素、KNO3、NaCl等溶液时
2 葡萄糖跨膜运输的方式不一定是主动运输 葡萄糖进入红细胞属协助扩散
3 水跨膜运输不一定是直接穿过磷脂双分子层 还可通过水通道进出细胞
4 主动运输方向不一定是逆浓度梯度 亦可顺浓度梯度
5 消耗能量的物质进出细胞方式不一定是主动运输 胞吞和胞吐
6 物质进出细胞不一定要跨膜运输 蛋白质进出方式为胞吞和胞吐
〔状 元 笔 记〕
规 范 养 成
案例　细胞的结构与功能规范审答案例
批阅答卷——判断对错，查找误区
下列图是细胞模式图和细胞中的部分结构图。请据图回答下列问题：
(1)图甲可能是下列哪种细胞(　B①　)
A．玉米的叶肉细胞　 B．酵母菌
C．蓝藻 　 D．洋葱根尖的分生区细胞
(2)图乙中的3是染色质，其主要成分是DNA②。
(3)图丙中，A的名称是磷脂分子③。动物细胞吸水膨胀时，A的厚度变小，说明细胞膜具有选择透过性④。
(4)若图丁所示细胞参与人体特异性免疫反应，则该细胞的分泌物很可能是分泌蛋白⑤，参与该物质分泌的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体⑥。
评析矫正——辨析误区，规范审答
错因分析 正确答案
① 没有结合乙图识别出叶绿体 A
② 忽视了蛋白质也是染色质的主要成分 DNA和蛋白质
③ 没有看清A所表示的部分 磷脂双分子层
④ 未审清信息：“A厚度变小” 一定的流动性
⑤ 表述范围过宽，不准确 抗体或淋巴因子
⑥ 未区分开“合成”和“分泌”而导致多答 内质网、高尔基体、线粒体
状 元 解 题
案例1　生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链状或环状，从而形成生物大分子。以上事实可以说明(　C　)
①碳元素参与生物体内所有化合物的组成
②地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的
③碳元素是各种大分子物质中数量最多的元素
④碳元素是构成生物体内有机物的最基本元素
A．②③④　　 B．③④
C．②④ 　 D．①③④
[解析]　构成生物大分子的单体以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，所以碳元素是生命的核心元素，碳元素是构成生物体内有机物的最基本元素。不是所有化合物都由碳元素组成，如水。碳元素也不一定是各种大分子化合物中数量最多的元素。
案例2　下图中a和b是两种细胞器，下列叙述中正确的是(　C　)
A．两种细胞器在动植物细胞中的功能相同
B．b细胞器内可进行蛋白质的合成
C．将肝细胞置于含有3H标记的亮氨酸的培养基中培养，放射性先出现在b后出现在a
D．a与合成多糖有关，b与合成脂质无关
[解析]　生物体的结构和功能相适应，从图中看a为高尔基体，b为内质网，高尔基体在植物细胞中参与细胞壁的形成，在动物细胞中与分泌物的形成有关，b与脂质合成有关，蛋白质的合成场所是核糖体；将肝细胞置于含3H标记的亮氨酸的培养基培养，3H标记的亮氨酸先出现在核糖体中进行蛋白质的合成，然后进入内质网b进行加工、运输，再在高尔基体a上进一步加工成熟。
长句应答突破简答题
1．在生物体内，某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中a、b、c代表小分子，甲、乙、丙是生物大分子。据图分析：
(1)甲的功能是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有重要作用。
(2)a和b在化学组成上的区别为五碳糖和含氮碱基(T和U)的不同。
(3)c的共同特点是每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
(4)一个a是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。
(5)丙多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
(6)丙的功能是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等功能。
2．下图为细胞的生物膜系统概念图，据图回答：
(1)请写出a～g各部分名称，并写出推断理由：由c、d生物膜中分别发生水光解和水合成的反应，可推断c为叶绿体的类囊体薄膜，d为线粒体内膜；由e产生囊泡至f，f产生囊泡至g，可推断e为内质网膜，f为高尔基体膜，g为细胞膜，则b为细胞器膜，a为核膜。
(2)c、d所在的细胞器均有很大的膜面积，其增大膜面积的方式分别是叶绿体由类囊体堆叠形成基粒，线粒体内膜向内腔折叠成嵴。
图中e和f在分泌蛋白的加工和运输过程中，膜面积发生的变化分别为e的膜面积变小，f的膜面积先增大后减小，前后基本保持不变。
(3)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病菌。
(4)生物膜使真核细胞区室化，对新陈代谢的意义：减少彼此干扰，保证化学反应高效、有序地进行。
3．结合细胞核的结构分析：
(1)①和②的关系是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
(2)③的结构特点是具有一定的流动性；功能特点是具有选择透过性。
(3)举例说明④具有选择性：细胞核转录出的RNA可以穿过核孔到细胞质中，细胞质中合成的蛋白质可以进入细胞核，但是细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。
(4)⑤的功能是与某种RNA的合成和核糖体的形成有关。
4．请回答与物质进出细胞有关的问题：
(1)植物细胞原生质层的组成是细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
(2)成熟植物细胞发生质壁分离的原因是外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大。
(3)与主动运输有关的细胞器主要是哪两种，并说明其作用：核糖体合成载体蛋白，线粒体为主动运输提供能量。
(4)温度对被动运输和主动运输都有影响，其原因是温度影响磷脂分子和蛋白质分子的运动速率，影响膜的流动性。
(5)从细胞膜组成和结构的角度推测，水分子进入细胞的两条途径分别是通过磷脂双分子层的自由扩散和通过水通道蛋白的协助扩散。
针 对 训 练
〔训练1〕　(2018·丰台区期末)关于高中生物学实验中的试剂和用途，下列叙述正确的是(　C　)
A．用斐林试剂检测西瓜汁中是否含有还原糖
B．用健那绿染色观察黑藻叶绿体的形态和运动
C．用苏丹Ⅲ染色观察花生子叶细胞中的脂肪
D．用溴麝香草酚蓝溶液检测酵母菌培养液中的酒精
[解析]　红色的西瓜汁会对还原糖的鉴定产生颜色干扰，A错误；健那绿染液是专一性的线粒体的活细胞染料，观察叶绿体不需要染色，B错误；脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)鉴定，呈橘黄色(或红色)，C正确；检测酵母菌培养液中的酒精应用酸性重铬酸钾溶液，D错误。
〔训练2〕　(2018·陕西城固一中模拟)下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化曲线，据图分析下列叙述不正确的是(　C　)
A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态
B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减小
C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
[解析]　从图中信息知，种子成熟后期，细胞内水分含量减少，呼吸速率也下降，细胞的代谢较慢；种子成熟过程中，干物质增加，水分减少，鲜重逐渐减小；种子中水分减少的主要原因是水分散失过多；种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反。
〔训练3〕　(2018·山东淄博一中质检)下图所示是组成人体细胞的主要元素及其比例。下列相关叙述错误的是(　B　)
A．图中所示为细胞鲜重中元素的百分比
B．因为O元素含量最多，所以O元素是构成有机物的最基本元素
C．细胞失去大部分水分后，C