高考生物二轮专题1基本的生命系统—细胞：第1讲 细胞的基本组成和物质运输（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 高考生物二轮专题1基本的生命系统—细胞：第1讲 细胞的基本组成和物质运输（Word版含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-12 21:23:52 | ||
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文档简介
高考生物二轮专题1：基本的生命系统—细胞
第1讲 细胞的基本组成和物质运输
1.根据细胞分子组成的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2的运输。(2018·全国卷Ⅱ,T1) ( × )
分析:蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2的运输。
(2)细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分。(2018·全国卷Ⅱ,T1) ( √ )
(3)核酸和蛋白质的组成元素相同。(2019·江苏卷,T1) ( × )
分析:核酸的组成元素是C、H、O、N、P,而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N。
(4)高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键。(2019·江苏卷,T1) ( × )
分析:高温会破坏蛋白质分子的空间结构,但是不会破坏肽键,且核酸分子中不含肽键。
(5)磷脂主要参与生命活动的调节。(2019·浙江卷,T7) ( × )
分析:磷脂是细胞内各种生物膜结构的重要成分,生物膜的基本骨架为脂双层,由磷脂参与构成。
(6)细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关,与糖链无关。(2018·江苏卷,T1) ( × )
分析:细胞识别与细胞膜外侧的糖蛋白有关,而糖蛋白是由蛋白质和糖类组成的。
(7)糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物。(2018·江苏卷,T1) ( √ )
(8)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中,氢来自氨基和羧基。 ( √ )
(9)蛋白质中的氮主要存在于氨基中。 ( × )
分析:蛋白质中的氮主要存在于肽键中。
(10)蛋白质变性是由肽键的断裂造成的。( × )
分析:蛋白质变性是由蛋白质的空间结构被破坏造成的。
(11)氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同空间结构的蛋白质。 ( √ )
(12)RNA具有传递遗传信息、转运和催化等功能。 ( √ )
(13)等质量的脂肪和糖相比,脂肪中氢含量高,氧含量低。 ( √ )
(14)细胞膜中的磷脂分子由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成。 ( × )
分析:磷脂分子由甘油、脂肪酸和磷酸组成。
(15)细胞内结合水/自由水的比值,种子萌发时比休眠时高。 ( × )
分析:种子萌发时,细胞内结合水/自由水的比值低。
(16)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物,通过在液泡中储存大量的Na+而促进细胞吸收水分,该现象说明液泡内的Na+参与调节渗透压。 ( √ )
【易混对对碰】
易混1 A:蛋白质的水解都需要核酸的直接参与。 (×)
B:核酸的水解需要蛋白质的直接参与。 (√)
易混2 A:蛋白质具有多样性的主要原因是氨基酸的排列顺序和蛋白质的空间结构不同。 (√)
B:DNA具有多样性的主要原因是碱基排列顺序和空间结构不同。 (×)
易混3 A:葡萄糖在水浴加热条件下,可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。 (√)
B:蔗糖在水浴加热条件下,可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。 (×)
易错4 A:水不仅是细胞代谢所需的原料,也是细胞代谢的产物。 (√)
B:蛋白质合成过程中需要水,水解过程中产生水。 (×)
2.根据细胞结构的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。(2019·全国卷Ⅲ,T2) ( × )
分析:真核细胞中,转录主要发生在细胞核中,而翻译发生在细胞质中的核糖体上。
(2)细胞核内遗传物质的合成需要能量。(2019·全国卷Ⅲ,T2) ( √ )
(3)溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。(2018·全国卷Ⅰ,T1) ( √ )
(4)线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶。(2018·全国卷Ⅰ,T1) ( × )
分析:线粒体DNA位于线粒体的基质中。
(5)光面内质网是合成蛋白质的主要场所。(2019·浙江卷,T13) ( × )
分析:合成蛋白质的主要场所是核糖体。
(6)叶绿体内膜向内折叠若干层利于色素附着。(2019·浙江卷,T13) ( × )
分析:叶绿体是通过类囊体的堆积形成基粒,从而有利于色素附着。
(7)与家兔肌肉细胞相比,菠菜叶肉细胞不具有的结构是中心体。(2018·浙江卷,T1) ( √ )
(8)溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁。(2018·海南卷,T2) ( × )
分析:溶菌酶只能破坏乳酸菌等细菌的细胞壁。
(9)真核生物核糖体的组成成分中含mRNA。 ( × )
分析:核糖体的组成成分主要是rRNA和蛋白质。
(10)细胞膜不同部位的化学成分和功能没有差异。 ( × )
分析:细胞膜具有不对称性,则不同部位的化学成分有差异,功能也有差异。
(11)分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象。 ( √ )
(12)细胞质中合成的光合作用相关蛋白需通过内质网输入叶绿体。 ( × )
分析:细胞质中合成的光合作用相关蛋白属于胞内蛋白,直接进入叶绿体,不需经过内质网。
(13)叶绿体内膜上含有光合酶,线粒体内膜上含有呼吸酶。 ( × )
分析:叶绿体内膜不是光合作用的场所,所以其上不含光合酶。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,所以其上含有呼吸酶。
(14)性激素主要由内质网上的核糖体合成。 ( × )
分析:性激素属于脂质,主要在内质网中合成。
(15)细胞膜的选择透过性是指小分子物质可以透过而大分子物质不能透过。 ( × )
分析:不被细胞选择吸收的小分子物质,不能透过细胞膜。
【易混对对碰】
易混1 A:核糖体的形成都与核仁有关。 (×)
B:细胞核中的核仁与核糖体的形成有关。 (√)
易混2 A:蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程。 (×)
B:蓝藻细胞进行光合作用的场所不是叶绿体。 (√)
易混3 A:细胞的核膜是单层膜结构。 (×)
B:核孔是大分子物质进出细胞核的通道。 (√)
易错4 A:细胞核是细胞代谢中心和遗传的控制中心。 (×)
B:细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。 (√)
易错5 A:溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶。 (×)
B:溶酶体内含有多种酸性水解酶。 (√)
3.根据物质跨膜运输的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和N。(2018·全国卷Ⅰ,T3) ( × )
分析:植物根细胞能从土壤中吸收无机盐,但无机盐需以离子形成存在,所以N2不能被直接吸收利用。
(2)给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象。(2018·全国卷Ⅰ,T3) ( √ )
(3)巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:病原体属于颗粒性物质,颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐,因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞。
(4)固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:固醇类激素的化学本质是脂质,脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞。
(5)护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:甘油是脂溶性小分子物质,以自由扩散的方式进入细胞。
(6)神经细胞处于静息状态时,细胞内外K+和Na+的分布特征是细胞外K+浓度高于细胞内,Na+相反。(2018·全国卷Ⅲ,T3) ( × )
分析:由于神经细胞处于静息状态时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,但细胞内K+浓度仍然高于细胞外,而Na+浓度则是细胞外高于细胞内。
(7)在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离。(2019·浙江卷,T9) ( × )
分析:在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但红细胞无细胞壁结构,故不会发生质壁分离。
(8)用黑藻叶片进行观察植物细胞质壁分离与复原实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。 ( × )
分析:黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色,叶绿体的存在使原生质层呈绿色,有利于实验现象的观察。
(9)将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂的原因是低温时红细胞的细胞膜流动性增大。 ( × )
分析:将红细胞放在蒸馏水中,由于外界浓度低于细胞内浓度,导致吸水涨破。
(10)水盐调节过程中,肾小管上皮细胞对水的重吸收不依赖膜蛋白。 ( × )
分析:肾小管上皮细胞对水的重吸收是依赖水分子通道蛋白参与的协助扩散。
(11)如果半透膜两侧分别放有体积与质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液,则单位时间内两个方向通过半透膜的水分子数目相等。 ( × )
分析:由于葡萄糖的相对分子质量比蔗糖小,等体积且质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比,葡萄糖溶液中溶质多,吸水能力强。
(12)植物细胞发生质壁分离的原因除了细胞失水外,还有原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 ( √ )
(13)正常情况下,氧气浓度影响主动运输,但不影响自由扩散和协助扩散。 ( √ )
【易混对对碰】
易混1 A:大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞,并且消耗能量。 (×)
B:大分子有机物通过胞吞的方式进入细胞,并且消耗能量。 (√)
易混2 A:在一定范围内,随着植物细胞的失水,细胞的吸水能力逐渐减小。 (×)
B:在一定范围内,细胞液渗透压越大,植物细胞的失水能力越弱。 (√)
易混3 A:观察植物细胞质壁分离程度只能用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞。 (×)
B:用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位细胞观察到的质壁分离程度可能不同。 (√)
高频考点一 细胞的分子组成
【核心精讲】
1.图解蛋白质和核酸的相互关系:
【特别提醒】
(1)ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸。
(2)DNA分子两条链之间的碱基、单链上相邻碱基之间和单链上单体之间分别通过氢键、“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”和磷酸二酯键相连。
(3)同一个体的不同细胞中核DNA相同,mRNA和蛋白质不完全相同。
(4)1个tRNA中含有1个反密码子,但不能认为其只含有3个碱基。
(5)蛋白质多样性的根本原因是基因(遗传物质)多样性。
2.“三看法”推断细胞内的有机物:
【特别提醒】
糖类和脂质的五个易失分点
(1)并非所有糖类都是能源物质,如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解提供能量。
(2)并非所有糖类都是还原糖,如葡萄糖、麦芽糖、果糖、乳糖、半乳糖都是还原糖,而淀粉、蔗糖和糖原都是非还原糖。
(3)并非所有糖类都能水解,如二糖和多糖能水解,而单糖不能水解。
(4)等质量的脂肪和糖类相比,脂肪中“H”含量高,“O”的含量低,故脂肪氧化分解释放的能量多,需要的O2多,产生的H2O多。
(5)脂肪不参与构成膜结构,磷脂是构成细胞膜的重要成分,胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。
3.厘清水和细胞代谢的关系:
【特别提醒】
(1)不同种类的生物、同一生物的不同器官及不同的生长发育时期,细胞的含水量不同。
(2)自由水与结合水的比值与新陈代谢、生物抗逆性有关,比值越大,生物新陈代谢越旺盛,但其抗逆性较弱;反之,生物新陈代谢缓慢,但抗逆性较强。
(3)衰老细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢速率减慢。
4.归纳识记物质合成的场所:
5.细胞中的无机盐:
(1)存在形式及作用:
(2)对照法验证无机盐的生理功能:
①对照组:正常植物+完全培养液→正常生长。
②实验组:
【典例精研】
【典例】(2021·全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是 ( )
A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的
B.③④⑤都是生物大分子,都以碳链为骨架
C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体
D.④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
由氨基酸通过肽键连接而成 氨基酸通过肽键连接形成蛋白质(多肽),而有的酶和激素不是蛋白质
由含氮的单体连接成的多聚体 含氮的单体可以是氨基酸,也可以是核苷酸
人体细胞内的主要能源物质 人体细胞内的主要能源物质是糖类
【解析】选C。本题主要考查细胞内各种有机物的组成元素和功能。 绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,抗体的化学本质都是蛋白质,激素有的是蛋白质,有的是脂质,有的是氨基酸的衍生物等,因此,这三种物质并不都是由氨基酸组成的,A错误;激素不都是生物大分子,如性激素是小分子,B错误;氨基酸含有N,核苷酸也含有N,①②⑥的单体是氨基酸或核苷酸,C正确;人体细胞内的主要能源物质是糖类,D错误。
【母题变式与长句特训】
女性皮下脂肪厚,在没有食物和水的条件下,女性的生存时间会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析出现上述现象的原因:脂肪是良好的储能物质,其含氢量高,氧化分解时释放能量多,产生的水多。
【题组精练】
1.(2021·蚌埠模拟)科研人员将某油料作物种子置于条件适宜的环境中培养,定期检测种子萌发过程中(含幼苗)的脂肪含量和干重,结果如图所示。以下叙述正确的是 ( )
A.c点幼苗开始进行光合作用
B.导致ab段种子干重增加的主要元素是C
C.ab段种子干重增加说明光合速率一定大于呼吸速率
D.在种子萌发初期,脂肪转化为糖类可导致有机物的总量增加
【解析】选D。油料作物种子含有较多的脂肪,种子萌发初期脂肪转变为糖类,糖类与脂肪相比,含有较多的O,使得有机物的总量增加,导致ab段种子干重增加的主要元素是O;糖类经过呼吸作用,氧化分解,释放能量,导致种子干重减少,c点之后种子干重再次增加,说明光合速率大于呼吸速率,而不是幼苗开始进行光合作用。
【知识拓展】种子形成和萌发过程中的物质变化
项目 种子形成过程 种子萌发过程
有机物种类 可溶性糖→淀粉等;非蛋白质→蛋白质;糖类→脂肪 淀粉→葡萄糖;蛋白质→氨基酸;脂肪→甘油+脂肪酸
干重 增加 减少(油料作物先增加后减少)
水 自由水比例减少 自由水比例增加
激素变化 脱落酸增加,赤霉素、生长素逐渐减少 脱落酸减少,赤霉素、生长素逐渐增加
2.(新情境挑战题)钙是植物的必需元素,以Ca2+的形式被吸收,植物缺钙会造成顶芽和根系的顶端不发育。如图是植物细胞Ca2+跨膜运输系统示意图,据图分析不合理的是 ( )
A.细胞质基质中Ca2+浓度较细胞外低
B.Ca2+跨膜运输与膜蛋白有关
C.Ca2+跨膜运输的量只与浓度有关
D.液泡可能有富集Ca2+的作用
【解析】选C。由图可知,Ca2+跨膜运输的方式有主动运输和协助扩散两种,通过钙离子通道的运输方式是协助扩散,通过钙离子泵的运输方式是主动运输。胞外环境中Ca2+浓度大于细胞质基质中的,液泡或内质网中Ca2+浓度也大于细胞质基质中的,A项正确;不管是主动运输还是协助扩散,都是需要载体蛋白协助的,它们是生物膜上的蛋白质,且主动运输还需要消耗能量,其中钙离子通道的开闭程度也影响扩散速率,B项正确、C项错误;由图可知,从外界环境吸收的Ca2+可以通过主动运输进入液泡中,因此可以把液泡看作一个“钙库”,暂时储存多余的Ca2+,保持细胞质基质中Ca2+浓度的稳定,D项正确。
【加固训练】
(2021·宝鸡模拟)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是 ( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物
B.真核细胞的细胞核中有DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
【解析】选B。原核细胞的拟核含一个裸露的环状DNA分子,该DNA的复制及转录都需要酶催化,故拟核中存在由DNA和酶构成的DNA—蛋白质复合物。
高频考点二 细胞的结构组成
【核心精讲】
1.原核生物与真核生物的比较:
(1)相同点:
①两者共有的细胞器是核糖体;
②遗传物质都是DNA;
③都能产生的变异类型是基因突变;
④都以ATP作为直接能源物质;
⑤真核细胞的细胞核中和原核细胞的拟核中都有DNA—蛋白质复合物(真核细胞的细胞核中存在由DNA和蛋白质组成的染色体;拟核中存在由DNA和酶构成的DNA—蛋白质复合物)。
(2)不同点:
①原核细胞的遗传物质没有与蛋白质结合,基因表达时转录和翻译同时进行;
②原核细胞通常进行二分裂,不能进行有丝分裂、无丝分裂和减数分裂;
③原核生物蓝藻虽无线粒体和叶绿体,但仍能进行光合作用和有氧呼吸。
2.图解细胞膜的结构与功能:
(1)“3”大功能:
①将细胞与外界环境分隔开。
②控制物质进出细胞。
③进行细胞间的信息交流。
(2)“2”大特性:
①结构特性:流动性。
②功能特性:选择透过性。
3.生物膜组成、结构与功能上的统一性:
(1)生物膜结构上统一性:
(2)生物膜功能上统一性:
(3)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
(4)衰老细胞膜的通透性改变,物质运输功能降低。
4.细胞中蛋白质的合成和去向:
(1)游离核糖体合成的蛋白质去向:细胞质基质、细胞核内、线粒体、叶绿体等。
(2)附着核糖体合成,内质网、高尔基体加工的蛋白质去向:分泌到细胞外、细胞膜上、溶酶体中。
(3)线粒体和叶绿体中的蛋白质一部分由核基因控制、细胞质中游离核糖体合成后转入其中,还有一部分由线粒体、叶绿体自身的基因控制、自身的核糖体合成而来。
5.分泌蛋白的合成、加工和运输过程:
【特别提醒】
(1)核糖体只是分泌蛋白肽链的合成场所,肽链需要经内质网和高尔基体的加工与包装才能形成具有生物活性的蛋白质,也只有分泌到细胞外才行使一定的功能。
(2)核糖体、中心体不属于生物膜系统,生物膜系统是真核生物特有的结构体系,原核生物有生物膜(细胞膜),无生物膜系统。
(3)分泌蛋白分泌出细胞的方式为胞吐,该过程体现了细胞膜的流动性,并未体现出细胞膜的选择透过性,并且该过程中共穿过“0”层膜。
【典例精研】
【典例】(2021·河北选择考)下列关于细胞核的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂过程中,核膜和核仁周期性地消失和重现
B.蛋白质合成活跃的细胞,核仁代谢活动旺盛
C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成,经核孔进入细胞核
D.细胞质中的RNA均在细胞核合成,经核孔输出
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
细胞核的核膜、核仁 核膜为双层膜,把核内物质与细胞质分开;核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关
细胞核的核孔 核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
细胞核的功能 细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
【解析】选D。本题主要考查细胞核的有关知识。有丝分裂的前期核膜、核仁消失,末期核膜、核仁重建,A正确;核糖体的主要成分是蛋白质和rRNA,核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关,故蛋白质合成活跃的细胞,核糖体的数量多,核仁代谢活动旺盛,B正确;基因表达包括转录和翻译两个阶段,转录主要在细胞核中进行,而蛋白质合成的场所在细胞质,故对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质中合成后,经核孔进入细胞核,C正确;细胞质中含有叶绿体和线粒体,其内含有RNA,合成的场所是叶绿体和线粒体,D错误。
【母题变式与长句特训】
若真核细胞细胞核内的核仁被破坏,蛋白质合成将不能正常进行,原因是核仁与核糖体的形成有关,核仁被破坏,导致核糖体形成受阻,进而导致蛋白质的合成不能正常进行。
【题组精练】
1.(2020·全国卷Ⅱ改编)下列关于生物学实验的叙述,错误的是 ( )
A.观察活细胞中的线粒体时,可以用双缩脲染液进行染色
B.探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,不能用肉眼直接观察
C.观察细胞中RNA和DNA的分布时,可用吡罗红甲基绿染色剂染色
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】选A。本题主要考查了教材实验中的染色剂、操作方法及结果观察。健那绿染液是将活细胞中的线粒体染色的专一性染料,A项错误;人体红细胞失水皱缩,需要借助光学显微镜观察,B项正确;吡罗红和甲基绿两种染色剂对RNA和DNA的亲和力不同,可用其混合染色剂对RNA和DNA染色,C项正确;用两种荧光染料分别标记小鼠细胞和人细胞的膜蛋白,进行细胞融合,一段时间后两种荧光均匀分布,这表明细胞膜具有流动性,D项正确。
2.(2020·浙江7月选考改编)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.构成溶酶体膜的基本支架是磷脂双分子层
D.大量碱性物质进入溶酶体不会改变溶酶体中酶的活性
【解析】选D。溶酶体是由高尔基体断裂后形成的单层膜包被的小泡,A项正确;溶酶体中贮存大量酸性水解酶,可以降解被吞入细胞的细菌,B项正确;磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架,C项正确;酶的活性受pH的影响,大量碱性物质进入溶酶体会使其中的酶活性发生改变,D项错误。
3.(2021·蚌埠模拟)某种致病性大肠杆菌能黏附在肠上皮细胞上,引起肠细胞内吞。在肠细胞的细胞质基质内,该菌增殖并分泌释放类毒素,导致肠细胞死亡。下列关于该致病菌的叙述,正确的是( )
A.侵染过程依赖肠细胞膜的流动性
B.在肠细胞内通过有丝分裂进行增殖
C.增殖需要的物质和能量直接来自肠细胞
D.核糖体、内质网和高尔基体参与类毒素的合成与分泌
【解析】选A。由题干信息可知,大肠杆菌侵染肠细胞,通过胞吞方式进入肠细胞,依赖于细胞膜的流动性,A正确;大肠杆菌属于原核生物,其细胞只能通过二分裂方式增殖,B错误;大肠杆菌增殖需要的能量直接来自自身ATP水解释放的能量,C错误;大肠杆菌是原核生物,细胞器只有核糖体,没有内质网和高尔基体,D错误。
【加固训练】
(2021·黄山模拟) 黑藻是多年生沉水草本,属于高等绿色植物,有关黑藻的叙述不合理的是 ( )
A.叶片很薄,可以直接剪取并制作临时装片,观察活叶肉细胞的叶绿体
B.观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时,能看到大部分细胞具有细胞核
C.叶肉细胞含有大液泡和许多叶绿体,是观察质壁分离现象的理想材料
D.黑藻属于高等植物,其茎尖分生区细胞进行有丝分裂时不出现纺锤体
【解析】选D。黑藻叶片比较薄,叶肉细胞内有较大而清晰的叶绿体,可直接剪取或用镊子直接从黑藻新鲜枝上取下幼嫩小叶制成临时装片,观察活叶肉细胞的叶绿体,A正确;观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时,由于细胞周期的大部分时间处于分裂间期,能看到大部分细胞处于分裂间期,具有细胞核,B正确;黑藻叶肉细胞含有大液泡和许多叶绿体,能进行明显的渗透吸水和失水,且叶绿体呈绿色便于实验现象的观察,是观察质壁分离现象的理想材料,C正确;黑藻茎尖分生区细胞进行有丝分裂时,在前期会由两极发出纺锤丝形成纺锤体,D错误。
高频考点三 物质跨膜运输
【核心精讲】
1.区分物质跨膜运输的5个曲线图:
(1)图1至图5分别表示的物质出入细胞的方式为自由扩散、协助扩散、自由扩散或协助扩散、主动运输、主动运输。
(2)图2、图4和图5中P点的限制因素分别是膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量或供能不足。
(3)在图5坐标系中绘出葡萄糖进入哺乳动物红细胞过程的变化曲线,如图所示:
2.辨明物质出入细胞的方式:
(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白和能量进行判断:
(2)根据运输方向进行判断:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
3.关于植物细胞质壁分离与复原的4点提醒:
(1)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,总结果是单向的。在植物细胞失水达到平衡状态时,细胞液浓度和外界溶液浓度相等;吸水达到平衡状态时,细胞液浓度大于外界溶液浓度。
(2)植物细胞质壁分离与复原的条件:
①原生质层相当于半透膜;
②细胞液与外界溶液存在浓度差。
(3)质壁分离的外因是细胞液浓度小于外界溶液浓度,内因是原生质层和细胞壁的伸缩性不同。
(4)测定细胞液浓度范围的实验设计思路:
【典例精研】
【典例】(2021·湖南选择考)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.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
质壁分离的原因 外因:外界溶液浓度>细胞液浓度;内因:原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层
质壁分离的实验现象 液泡由大变小,细胞液颜色由浅变深,原生质层与细胞壁分离
溶液渗透压的大小的影响因素 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,溶质微粒越多,渗透压越高,反之,越低
【解析】选D。施肥过多会导致植物根部细胞的细胞液浓度小于外界溶液浓度引起细胞失水即造成“烧苗”,A正确;质壁分离指原生质层(细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质)和细胞壁的分离,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;质壁分离复原过程中,细胞不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,故吸水能力降低,C正确;溶液渗透压指单位体积溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液中溶质微粒数目不同,故渗透压大小不同,D错误。
【母题变式与长句特训】
若用显微镜观察上述过程中某个植物细胞状态,如图所示,则此时,细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度。
【题组精练】
1.(2021·大同模拟)下面是人体某组织细胞吸收葡萄糖的示意图。据图分析葡萄糖跨膜运输的机制,下列叙述正确的是 ( )
A.Na+进出该组织细胞的速率均不受氧气浓度的影响
B.同一载体运输的物质可能不止一种,说明某些载体蛋白不具有专一性
C.某些Na+、K+的转运蛋白具有催化ATP水解的功能,持续运输的过程中会导致ADP的大量积累
D.该组织细胞吸收葡萄糖的过程属于主动运输,但驱动葡萄糖进入细胞的动力不直接来自ATP
【解析】选D。Na+通过钠钾泵运出该细胞为主动运输,需要细胞呼吸提供能量,其速率受氧气浓度的影响,A错误;图中钠钾泵的载体同时运输K+和Na+,但也具有专一性,B错误;图中Na+、K+的转运蛋白能催化ATP水解生成ADP,但ADP会继续参与反应,不会大量积累,C错误;该细胞吸收葡萄糖属于主动运输,但葡萄糖进入细胞的动力来自Na+的驱动,D正确。
2.(2021·开封模拟)科学家将番茄和水稻幼苗分别放在完全营养液中培养,在二者的吸水速率几乎相同的情况下,实验前后的培养液中离子浓度之比如图,下列分析错误的是 ( )
A.两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输
B.实验结束时,培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少
C.两种植物吸收离子的选择性只取决于细胞膜上载体的种类
D.番茄幼苗吸收的培养液中的Mg2+比水稻幼苗多
【解析】选C。两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输,需要能量和相应的载体,A正确;实验结束时,培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少,但Ca2+的浓度增加,B正确;两种植物选择性吸收离子是由细胞膜上载体的种类和数量决定的,C错误;番茄组Mg2+纵坐标比值大于1,说明实验后培养液中Mg2+浓度减少,而水稻组实验后培养液中Mg2+浓度增加,两者吸水速率相同,则番茄吸收的培养液中的Mg2+多于水稻幼苗,D正确。
3.(新情境挑战题)如图是小肠上皮细胞吸收铁离子的示意图,下列相关叙述错误的是 ( )
A.蛋白1运输亚铁血红素的动力是浓度差
B.蛋白2能降低化学反应的活化能
C.蛋白3运输Fe2+的方式属于主动运输
D.蛋白4运输Fe2+需要消耗能量
【解析】选D。由题图可知,蛋白1运输亚铁血红素是协助扩散,依靠膜内外离子的浓度差,A项正确;蛋白2能把Fe3+变为Fe2+,是一种酶,能降低化学反应的活化能,B项正确;蛋白3运输Fe2+是由低
浓度向高浓度,属于主动运输,C项正确;蛋白4运输Fe2+为协助扩散,不需要消耗能量,D项错误。
【加固训练】
(2021·桂林模拟)如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.蔗糖在不同细胞间的运输方式为协助扩散
C.蔗糖从伴胞到筛管发生了信息传递
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
【解析】选A。分析图解可知,位于筛管的蔗糖水解后,使得此处的蔗糖浓度降低,有利于蔗糖顺浓度梯度由伴胞向筛管运输,A正确;在伴胞到筛管细胞的运输过程中,是通过胞间连丝运输的,不需要载体,不属于协助扩散,B错误;蔗糖从伴胞到筛管进行了物质交换,没有信息分子的作用,没有信息交流,并未进行信息传递,C错误;载体具有专一性,运输单糖的载体不能运输蔗糖,D错误。
热考题型 细胞自噬
【核心精讲】
细胞自噬是真核生物进化中保守地对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。
1.细胞的吞噬作用:指生物体内的某些特定细胞识别异物并将其吞入和消灭的功能,是生物的基本防卫机制。
2.细胞的自噬作用:指依赖溶酶体途径对细胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程。
3.细胞自噬的意义:
(1)处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量;
(2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬,可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。
(3)有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。
研究表明,人类许多疾病的发生,可能与细胞自噬发生障碍有关,因此,细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
【题组精练】
1.溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用,作用途径如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.具有吞噬作用的细胞才具有自噬作用
B.清除衰老、损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
C.溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性不变
D.营养物质缺乏时,细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存
【解析】选D。由图可知,细胞吞噬作用、细胞自噬都与溶酶体有关,自噬作用可以发生在多处真核细胞中,而吞噬作用只能发生在具有吞噬作用的细胞中,A错误;清除衰老、损伤的细胞通过吞噬作用完成,清除衰老、损伤的细胞器可通过自噬作用完成,B错误;酶的活性与pH有关,细胞质基质中pH与溶酶体中不同,故溶酶体中水解酶进入细胞质基质后,其活性会发生改变,C错误;细胞通过自噬作用降解非必需物质并重新回收利用,可以维持细胞在营养缺乏状态下的生命活动,D正确。
2.(2021·江南十校联考)细胞自噬是依赖溶酶体对细胞内受损、异常的蛋白质和衰老的细胞器进行降解的过程。被溶酶体降解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外(部分过程如图)。回答下列问题:
(1)细胞内衰老的线粒体可在自噬体内被降解,该过程利用了溶酶体中的
酶。若利用同位素标记法验证“自噬体中的酶来自高尔基体”,则实验现象应为 。
(2)研究表明,若抑制肝癌发展期大鼠的细胞自噬,其肿瘤的体积和数量都比没有抑制细胞自噬的对照组小,说明在肝癌发展期,细胞自噬会 (填“促进”或“抑制”)肿瘤的发生,结合图中自噬过程,推测其原因可能是 。
【解析】(1)溶酶体内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器。若利用同位素标记法验证“自噬体中的酶来自高尔基体”,可先用放射性同位素标记氨基酸,追踪放射性的移动途径,可发现被放射性标记的氨基酸依次出现在高尔基体、溶酶体、自噬体中。(2)分析题干,结合图中信息可知,细胞自噬过程中被溶酶体降解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,满足细胞代谢的需要,特别是对于癌细胞这样代谢旺盛的细胞,细胞自噬对其增殖和生长是有利的,自噬过程的降解产物可以作为癌细胞代谢的原料,所以在肝癌发展期,细胞自噬会促进肿瘤的发生。
答案:(1)水解 被放射性标记的氨基酸(物质)依次出现在高尔基体、溶酶体、自噬体中
(2)促进 癌细胞可利用自噬过程的降解产物作为自身细胞代谢的原料,以满足其持续增殖和生长的需要
【加固训练】
(2021·泸州模拟)细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时, 可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。图1、图2表示酵母细胞自噬的信号调控过程,其中AKT和mTor是抑制酵母细胞凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题:
(1)据图1所示,当营养物质充足时,胰岛素与特异性受体结合,激活AKT来抑制凋亡,激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞,并且进一步促进 ,另一方面可激活mTor,从而抑制 。
(2)细胞凋亡是指 。
(3)据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会启动细胞自噬过程,其意义是 ;
如果上述过程无法满足细胞代谢需要,酵母细胞则启动细胞凋亡程序。
(4)总结细胞自噬和细胞凋亡的共同点:
(答出两点即可)。
【解析】(1)分析图1可知:当营养物质充足时,胰岛素与特异性受体结合,激活AKT来抑制凋亡,激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞,并且进一步促进葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP,另一方面可激活mTor,从而抑制细胞自噬的发生。(2)细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。(3)据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会启动细胞自噬过程,为细胞生命活动提供能量。(4)细胞自噬和细胞凋亡的共同点是都受基因控制;都贯穿于正常细胞生长发育的全过程;都在细胞生命活动过程中发挥积极作用。
答案:(1)葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP 细胞自噬的发生 (2)由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 (3)为细胞生命活动提供ATP(能量) (4)都受基因控制;都贯穿于正常细胞生长发育的全过程;都在细胞生命活动过程中发挥积极作用
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第1讲 细胞的基本组成和物质运输
1.根据细胞分子组成的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2的运输。(2018·全国卷Ⅱ,T1) ( × )
分析:蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2的运输。
(2)细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分。(2018·全国卷Ⅱ,T1) ( √ )
(3)核酸和蛋白质的组成元素相同。(2019·江苏卷,T1) ( × )
分析:核酸的组成元素是C、H、O、N、P,而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N。
(4)高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键。(2019·江苏卷,T1) ( × )
分析:高温会破坏蛋白质分子的空间结构,但是不会破坏肽键,且核酸分子中不含肽键。
(5)磷脂主要参与生命活动的调节。(2019·浙江卷,T7) ( × )
分析:磷脂是细胞内各种生物膜结构的重要成分,生物膜的基本骨架为脂双层,由磷脂参与构成。
(6)细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关,与糖链无关。(2018·江苏卷,T1) ( × )
分析:细胞识别与细胞膜外侧的糖蛋白有关,而糖蛋白是由蛋白质和糖类组成的。
(7)糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物。(2018·江苏卷,T1) ( √ )
(8)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中,氢来自氨基和羧基。 ( √ )
(9)蛋白质中的氮主要存在于氨基中。 ( × )
分析:蛋白质中的氮主要存在于肽键中。
(10)蛋白质变性是由肽键的断裂造成的。( × )
分析:蛋白质变性是由蛋白质的空间结构被破坏造成的。
(11)氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同空间结构的蛋白质。 ( √ )
(12)RNA具有传递遗传信息、转运和催化等功能。 ( √ )
(13)等质量的脂肪和糖相比,脂肪中氢含量高,氧含量低。 ( √ )
(14)细胞膜中的磷脂分子由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成。 ( × )
分析:磷脂分子由甘油、脂肪酸和磷酸组成。
(15)细胞内结合水/自由水的比值,种子萌发时比休眠时高。 ( × )
分析:种子萌发时,细胞内结合水/自由水的比值低。
(16)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物,通过在液泡中储存大量的Na+而促进细胞吸收水分,该现象说明液泡内的Na+参与调节渗透压。 ( √ )
【易混对对碰】
易混1 A:蛋白质的水解都需要核酸的直接参与。 (×)
B:核酸的水解需要蛋白质的直接参与。 (√)
易混2 A:蛋白质具有多样性的主要原因是氨基酸的排列顺序和蛋白质的空间结构不同。 (√)
B:DNA具有多样性的主要原因是碱基排列顺序和空间结构不同。 (×)
易混3 A:葡萄糖在水浴加热条件下,可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。 (√)
B:蔗糖在水浴加热条件下,可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。 (×)
易错4 A:水不仅是细胞代谢所需的原料,也是细胞代谢的产物。 (√)
B:蛋白质合成过程中需要水,水解过程中产生水。 (×)
2.根据细胞结构的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。(2019·全国卷Ⅲ,T2) ( × )
分析:真核细胞中,转录主要发生在细胞核中,而翻译发生在细胞质中的核糖体上。
(2)细胞核内遗传物质的合成需要能量。(2019·全国卷Ⅲ,T2) ( √ )
(3)溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。(2018·全国卷Ⅰ,T1) ( √ )
(4)线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶。(2018·全国卷Ⅰ,T1) ( × )
分析:线粒体DNA位于线粒体的基质中。
(5)光面内质网是合成蛋白质的主要场所。(2019·浙江卷,T13) ( × )
分析:合成蛋白质的主要场所是核糖体。
(6)叶绿体内膜向内折叠若干层利于色素附着。(2019·浙江卷,T13) ( × )
分析:叶绿体是通过类囊体的堆积形成基粒,从而有利于色素附着。
(7)与家兔肌肉细胞相比,菠菜叶肉细胞不具有的结构是中心体。(2018·浙江卷,T1) ( √ )
(8)溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁。(2018·海南卷,T2) ( × )
分析:溶菌酶只能破坏乳酸菌等细菌的细胞壁。
(9)真核生物核糖体的组成成分中含mRNA。 ( × )
分析:核糖体的组成成分主要是rRNA和蛋白质。
(10)细胞膜不同部位的化学成分和功能没有差异。 ( × )
分析:细胞膜具有不对称性,则不同部位的化学成分有差异,功能也有差异。
(11)分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象。 ( √ )
(12)细胞质中合成的光合作用相关蛋白需通过内质网输入叶绿体。 ( × )
分析:细胞质中合成的光合作用相关蛋白属于胞内蛋白,直接进入叶绿体,不需经过内质网。
(13)叶绿体内膜上含有光合酶,线粒体内膜上含有呼吸酶。 ( × )
分析:叶绿体内膜不是光合作用的场所,所以其上不含光合酶。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,所以其上含有呼吸酶。
(14)性激素主要由内质网上的核糖体合成。 ( × )
分析:性激素属于脂质,主要在内质网中合成。
(15)细胞膜的选择透过性是指小分子物质可以透过而大分子物质不能透过。 ( × )
分析:不被细胞选择吸收的小分子物质,不能透过细胞膜。
【易混对对碰】
易混1 A:核糖体的形成都与核仁有关。 (×)
B:细胞核中的核仁与核糖体的形成有关。 (√)
易混2 A:蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程。 (×)
B:蓝藻细胞进行光合作用的场所不是叶绿体。 (√)
易混3 A:细胞的核膜是单层膜结构。 (×)
B:核孔是大分子物质进出细胞核的通道。 (√)
易错4 A:细胞核是细胞代谢中心和遗传的控制中心。 (×)
B:细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。 (√)
易错5 A:溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶。 (×)
B:溶酶体内含有多种酸性水解酶。 (√)
3.根据物质跨膜运输的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和N。(2018·全国卷Ⅰ,T3) ( × )
分析:植物根细胞能从土壤中吸收无机盐,但无机盐需以离子形成存在,所以N2不能被直接吸收利用。
(2)给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象。(2018·全国卷Ⅰ,T3) ( √ )
(3)巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:病原体属于颗粒性物质,颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐,因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞。
(4)固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:固醇类激素的化学本质是脂质,脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞。
(5)护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) ( × )
分析:甘油是脂溶性小分子物质,以自由扩散的方式进入细胞。
(6)神经细胞处于静息状态时,细胞内外K+和Na+的分布特征是细胞外K+浓度高于细胞内,Na+相反。(2018·全国卷Ⅲ,T3) ( × )
分析:由于神经细胞处于静息状态时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,但细胞内K+浓度仍然高于细胞外,而Na+浓度则是细胞外高于细胞内。
(7)在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离。(2019·浙江卷,T9) ( × )
分析:在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但红细胞无细胞壁结构,故不会发生质壁分离。
(8)用黑藻叶片进行观察植物细胞质壁分离与复原实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。 ( × )
分析:黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色,叶绿体的存在使原生质层呈绿色,有利于实验现象的观察。
(9)将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂的原因是低温时红细胞的细胞膜流动性增大。 ( × )
分析:将红细胞放在蒸馏水中,由于外界浓度低于细胞内浓度,导致吸水涨破。
(10)水盐调节过程中,肾小管上皮细胞对水的重吸收不依赖膜蛋白。 ( × )
分析:肾小管上皮细胞对水的重吸收是依赖水分子通道蛋白参与的协助扩散。
(11)如果半透膜两侧分别放有体积与质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液,则单位时间内两个方向通过半透膜的水分子数目相等。 ( × )
分析:由于葡萄糖的相对分子质量比蔗糖小,等体积且质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比,葡萄糖溶液中溶质多,吸水能力强。
(12)植物细胞发生质壁分离的原因除了细胞失水外,还有原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 ( √ )
(13)正常情况下,氧气浓度影响主动运输,但不影响自由扩散和协助扩散。 ( √ )
【易混对对碰】
易混1 A:大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞,并且消耗能量。 (×)
B:大分子有机物通过胞吞的方式进入细胞,并且消耗能量。 (√)
易混2 A:在一定范围内,随着植物细胞的失水,细胞的吸水能力逐渐减小。 (×)
B:在一定范围内,细胞液渗透压越大,植物细胞的失水能力越弱。 (√)
易混3 A:观察植物细胞质壁分离程度只能用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞。 (×)
B:用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位细胞观察到的质壁分离程度可能不同。 (√)
高频考点一 细胞的分子组成
【核心精讲】
1.图解蛋白质和核酸的相互关系:
【特别提醒】
(1)ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸。
(2)DNA分子两条链之间的碱基、单链上相邻碱基之间和单链上单体之间分别通过氢键、“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”和磷酸二酯键相连。
(3)同一个体的不同细胞中核DNA相同,mRNA和蛋白质不完全相同。
(4)1个tRNA中含有1个反密码子,但不能认为其只含有3个碱基。
(5)蛋白质多样性的根本原因是基因(遗传物质)多样性。
2.“三看法”推断细胞内的有机物:
【特别提醒】
糖类和脂质的五个易失分点
(1)并非所有糖类都是能源物质,如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解提供能量。
(2)并非所有糖类都是还原糖,如葡萄糖、麦芽糖、果糖、乳糖、半乳糖都是还原糖,而淀粉、蔗糖和糖原都是非还原糖。
(3)并非所有糖类都能水解,如二糖和多糖能水解,而单糖不能水解。
(4)等质量的脂肪和糖类相比,脂肪中“H”含量高,“O”的含量低,故脂肪氧化分解释放的能量多,需要的O2多,产生的H2O多。
(5)脂肪不参与构成膜结构,磷脂是构成细胞膜的重要成分,胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。
3.厘清水和细胞代谢的关系:
【特别提醒】
(1)不同种类的生物、同一生物的不同器官及不同的生长发育时期,细胞的含水量不同。
(2)自由水与结合水的比值与新陈代谢、生物抗逆性有关,比值越大,生物新陈代谢越旺盛,但其抗逆性较弱;反之,生物新陈代谢缓慢,但抗逆性较强。
(3)衰老细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢速率减慢。
4.归纳识记物质合成的场所:
5.细胞中的无机盐:
(1)存在形式及作用:
(2)对照法验证无机盐的生理功能:
①对照组:正常植物+完全培养液→正常生长。
②实验组:
【典例精研】
【典例】(2021·全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是 ( )
A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的
B.③④⑤都是生物大分子,都以碳链为骨架
C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体
D.④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
由氨基酸通过肽键连接而成 氨基酸通过肽键连接形成蛋白质(多肽),而有的酶和激素不是蛋白质
由含氮的单体连接成的多聚体 含氮的单体可以是氨基酸,也可以是核苷酸
人体细胞内的主要能源物质 人体细胞内的主要能源物质是糖类
【解析】选C。本题主要考查细胞内各种有机物的组成元素和功能。 绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,抗体的化学本质都是蛋白质,激素有的是蛋白质,有的是脂质,有的是氨基酸的衍生物等,因此,这三种物质并不都是由氨基酸组成的,A错误;激素不都是生物大分子,如性激素是小分子,B错误;氨基酸含有N,核苷酸也含有N,①②⑥的单体是氨基酸或核苷酸,C正确;人体细胞内的主要能源物质是糖类,D错误。
【母题变式与长句特训】
女性皮下脂肪厚,在没有食物和水的条件下,女性的生存时间会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析出现上述现象的原因:脂肪是良好的储能物质,其含氢量高,氧化分解时释放能量多,产生的水多。
【题组精练】
1.(2021·蚌埠模拟)科研人员将某油料作物种子置于条件适宜的环境中培养,定期检测种子萌发过程中(含幼苗)的脂肪含量和干重,结果如图所示。以下叙述正确的是 ( )
A.c点幼苗开始进行光合作用
B.导致ab段种子干重增加的主要元素是C
C.ab段种子干重增加说明光合速率一定大于呼吸速率
D.在种子萌发初期,脂肪转化为糖类可导致有机物的总量增加
【解析】选D。油料作物种子含有较多的脂肪,种子萌发初期脂肪转变为糖类,糖类与脂肪相比,含有较多的O,使得有机物的总量增加,导致ab段种子干重增加的主要元素是O;糖类经过呼吸作用,氧化分解,释放能量,导致种子干重减少,c点之后种子干重再次增加,说明光合速率大于呼吸速率,而不是幼苗开始进行光合作用。
【知识拓展】种子形成和萌发过程中的物质变化
项目 种子形成过程 种子萌发过程
有机物种类 可溶性糖→淀粉等;非蛋白质→蛋白质;糖类→脂肪 淀粉→葡萄糖;蛋白质→氨基酸;脂肪→甘油+脂肪酸
干重 增加 减少(油料作物先增加后减少)
水 自由水比例减少 自由水比例增加
激素变化 脱落酸增加,赤霉素、生长素逐渐减少 脱落酸减少,赤霉素、生长素逐渐增加
2.(新情境挑战题)钙是植物的必需元素,以Ca2+的形式被吸收,植物缺钙会造成顶芽和根系的顶端不发育。如图是植物细胞Ca2+跨膜运输系统示意图,据图分析不合理的是 ( )
A.细胞质基质中Ca2+浓度较细胞外低
B.Ca2+跨膜运输与膜蛋白有关
C.Ca2+跨膜运输的量只与浓度有关
D.液泡可能有富集Ca2+的作用
【解析】选C。由图可知,Ca2+跨膜运输的方式有主动运输和协助扩散两种,通过钙离子通道的运输方式是协助扩散,通过钙离子泵的运输方式是主动运输。胞外环境中Ca2+浓度大于细胞质基质中的,液泡或内质网中Ca2+浓度也大于细胞质基质中的,A项正确;不管是主动运输还是协助扩散,都是需要载体蛋白协助的,它们是生物膜上的蛋白质,且主动运输还需要消耗能量,其中钙离子通道的开闭程度也影响扩散速率,B项正确、C项错误;由图可知,从外界环境吸收的Ca2+可以通过主动运输进入液泡中,因此可以把液泡看作一个“钙库”,暂时储存多余的Ca2+,保持细胞质基质中Ca2+浓度的稳定,D项正确。
【加固训练】
(2021·宝鸡模拟)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是 ( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物
B.真核细胞的细胞核中有DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
【解析】选B。原核细胞的拟核含一个裸露的环状DNA分子,该DNA的复制及转录都需要酶催化,故拟核中存在由DNA和酶构成的DNA—蛋白质复合物。
高频考点二 细胞的结构组成
【核心精讲】
1.原核生物与真核生物的比较:
(1)相同点:
①两者共有的细胞器是核糖体;
②遗传物质都是DNA;
③都能产生的变异类型是基因突变;
④都以ATP作为直接能源物质;
⑤真核细胞的细胞核中和原核细胞的拟核中都有DNA—蛋白质复合物(真核细胞的细胞核中存在由DNA和蛋白质组成的染色体;拟核中存在由DNA和酶构成的DNA—蛋白质复合物)。
(2)不同点:
①原核细胞的遗传物质没有与蛋白质结合,基因表达时转录和翻译同时进行;
②原核细胞通常进行二分裂,不能进行有丝分裂、无丝分裂和减数分裂;
③原核生物蓝藻虽无线粒体和叶绿体,但仍能进行光合作用和有氧呼吸。
2.图解细胞膜的结构与功能:
(1)“3”大功能:
①将细胞与外界环境分隔开。
②控制物质进出细胞。
③进行细胞间的信息交流。
(2)“2”大特性:
①结构特性:流动性。
②功能特性:选择透过性。
3.生物膜组成、结构与功能上的统一性:
(1)生物膜结构上统一性:
(2)生物膜功能上统一性:
(3)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
(4)衰老细胞膜的通透性改变,物质运输功能降低。
4.细胞中蛋白质的合成和去向:
(1)游离核糖体合成的蛋白质去向:细胞质基质、细胞核内、线粒体、叶绿体等。
(2)附着核糖体合成,内质网、高尔基体加工的蛋白质去向:分泌到细胞外、细胞膜上、溶酶体中。
(3)线粒体和叶绿体中的蛋白质一部分由核基因控制、细胞质中游离核糖体合成后转入其中,还有一部分由线粒体、叶绿体自身的基因控制、自身的核糖体合成而来。
5.分泌蛋白的合成、加工和运输过程:
【特别提醒】
(1)核糖体只是分泌蛋白肽链的合成场所,肽链需要经内质网和高尔基体的加工与包装才能形成具有生物活性的蛋白质,也只有分泌到细胞外才行使一定的功能。
(2)核糖体、中心体不属于生物膜系统,生物膜系统是真核生物特有的结构体系,原核生物有生物膜(细胞膜),无生物膜系统。
(3)分泌蛋白分泌出细胞的方式为胞吐,该过程体现了细胞膜的流动性,并未体现出细胞膜的选择透过性,并且该过程中共穿过“0”层膜。
【典例精研】
【典例】(2021·河北选择考)下列关于细胞核的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂过程中,核膜和核仁周期性地消失和重现
B.蛋白质合成活跃的细胞,核仁代谢活动旺盛
C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成,经核孔进入细胞核
D.细胞质中的RNA均在细胞核合成,经核孔输出
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
细胞核的核膜、核仁 核膜为双层膜,把核内物质与细胞质分开;核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关
细胞核的核孔 核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
细胞核的功能 细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
【解析】选D。本题主要考查细胞核的有关知识。有丝分裂的前期核膜、核仁消失,末期核膜、核仁重建,A正确;核糖体的主要成分是蛋白质和rRNA,核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关,故蛋白质合成活跃的细胞,核糖体的数量多,核仁代谢活动旺盛,B正确;基因表达包括转录和翻译两个阶段,转录主要在细胞核中进行,而蛋白质合成的场所在细胞质,故对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质中合成后,经核孔进入细胞核,C正确;细胞质中含有叶绿体和线粒体,其内含有RNA,合成的场所是叶绿体和线粒体,D错误。
【母题变式与长句特训】
若真核细胞细胞核内的核仁被破坏,蛋白质合成将不能正常进行,原因是核仁与核糖体的形成有关,核仁被破坏,导致核糖体形成受阻,进而导致蛋白质的合成不能正常进行。
【题组精练】
1.(2020·全国卷Ⅱ改编)下列关于生物学实验的叙述,错误的是 ( )
A.观察活细胞中的线粒体时,可以用双缩脲染液进行染色
B.探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,不能用肉眼直接观察
C.观察细胞中RNA和DNA的分布时,可用吡罗红甲基绿染色剂染色
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】选A。本题主要考查了教材实验中的染色剂、操作方法及结果观察。健那绿染液是将活细胞中的线粒体染色的专一性染料,A项错误;人体红细胞失水皱缩,需要借助光学显微镜观察,B项正确;吡罗红和甲基绿两种染色剂对RNA和DNA的亲和力不同,可用其混合染色剂对RNA和DNA染色,C项正确;用两种荧光染料分别标记小鼠细胞和人细胞的膜蛋白,进行细胞融合,一段时间后两种荧光均匀分布,这表明细胞膜具有流动性,D项正确。
2.(2020·浙江7月选考改编)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.构成溶酶体膜的基本支架是磷脂双分子层
D.大量碱性物质进入溶酶体不会改变溶酶体中酶的活性
【解析】选D。溶酶体是由高尔基体断裂后形成的单层膜包被的小泡,A项正确;溶酶体中贮存大量酸性水解酶,可以降解被吞入细胞的细菌,B项正确;磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架,C项正确;酶的活性受pH的影响,大量碱性物质进入溶酶体会使其中的酶活性发生改变,D项错误。
3.(2021·蚌埠模拟)某种致病性大肠杆菌能黏附在肠上皮细胞上,引起肠细胞内吞。在肠细胞的细胞质基质内,该菌增殖并分泌释放类毒素,导致肠细胞死亡。下列关于该致病菌的叙述,正确的是( )
A.侵染过程依赖肠细胞膜的流动性
B.在肠细胞内通过有丝分裂进行增殖
C.增殖需要的物质和能量直接来自肠细胞
D.核糖体、内质网和高尔基体参与类毒素的合成与分泌
【解析】选A。由题干信息可知,大肠杆菌侵染肠细胞,通过胞吞方式进入肠细胞,依赖于细胞膜的流动性,A正确;大肠杆菌属于原核生物,其细胞只能通过二分裂方式增殖,B错误;大肠杆菌增殖需要的能量直接来自自身ATP水解释放的能量,C错误;大肠杆菌是原核生物,细胞器只有核糖体,没有内质网和高尔基体,D错误。
【加固训练】
(2021·黄山模拟) 黑藻是多年生沉水草本,属于高等绿色植物,有关黑藻的叙述不合理的是 ( )
A.叶片很薄,可以直接剪取并制作临时装片,观察活叶肉细胞的叶绿体
B.观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时,能看到大部分细胞具有细胞核
C.叶肉细胞含有大液泡和许多叶绿体,是观察质壁分离现象的理想材料
D.黑藻属于高等植物,其茎尖分生区细胞进行有丝分裂时不出现纺锤体
【解析】选D。黑藻叶片比较薄,叶肉细胞内有较大而清晰的叶绿体,可直接剪取或用镊子直接从黑藻新鲜枝上取下幼嫩小叶制成临时装片,观察活叶肉细胞的叶绿体,A正确;观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时,由于细胞周期的大部分时间处于分裂间期,能看到大部分细胞处于分裂间期,具有细胞核,B正确;黑藻叶肉细胞含有大液泡和许多叶绿体,能进行明显的渗透吸水和失水,且叶绿体呈绿色便于实验现象的观察,是观察质壁分离现象的理想材料,C正确;黑藻茎尖分生区细胞进行有丝分裂时,在前期会由两极发出纺锤丝形成纺锤体,D错误。
高频考点三 物质跨膜运输
【核心精讲】
1.区分物质跨膜运输的5个曲线图:
(1)图1至图5分别表示的物质出入细胞的方式为自由扩散、协助扩散、自由扩散或协助扩散、主动运输、主动运输。
(2)图2、图4和图5中P点的限制因素分别是膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量或供能不足。
(3)在图5坐标系中绘出葡萄糖进入哺乳动物红细胞过程的变化曲线,如图所示:
2.辨明物质出入细胞的方式:
(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白和能量进行判断:
(2)根据运输方向进行判断:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
3.关于植物细胞质壁分离与复原的4点提醒:
(1)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,总结果是单向的。在植物细胞失水达到平衡状态时,细胞液浓度和外界溶液浓度相等;吸水达到平衡状态时,细胞液浓度大于外界溶液浓度。
(2)植物细胞质壁分离与复原的条件:
①原生质层相当于半透膜;
②细胞液与外界溶液存在浓度差。
(3)质壁分离的外因是细胞液浓度小于外界溶液浓度,内因是原生质层和细胞壁的伸缩性不同。
(4)测定细胞液浓度范围的实验设计思路:
【典例精研】
【典例】(2021·湖南选择考)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.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
【情境信息提取与转化】
关键信息 转化成解题突破口
质壁分离的原因 外因:外界溶液浓度>细胞液浓度;内因:原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层
质壁分离的实验现象 液泡由大变小,细胞液颜色由浅变深,原生质层与细胞壁分离
溶液渗透压的大小的影响因素 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,溶质微粒越多,渗透压越高,反之,越低
【解析】选D。施肥过多会导致植物根部细胞的细胞液浓度小于外界溶液浓度引起细胞失水即造成“烧苗”,A正确;质壁分离指原生质层(细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质)和细胞壁的分离,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;质壁分离复原过程中,细胞不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,故吸水能力降低,C正确;溶液渗透压指单位体积溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液中溶质微粒数目不同,故渗透压大小不同,D错误。
【母题变式与长句特训】
若用显微镜观察上述过程中某个植物细胞状态,如图所示,则此时,细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度。
【题组精练】
1.(2021·大同模拟)下面是人体某组织细胞吸收葡萄糖的示意图。据图分析葡萄糖跨膜运输的机制,下列叙述正确的是 ( )
A.Na+进出该组织细胞的速率均不受氧气浓度的影响
B.同一载体运输的物质可能不止一种,说明某些载体蛋白不具有专一性
C.某些Na+、K+的转运蛋白具有催化ATP水解的功能,持续运输的过程中会导致ADP的大量积累
D.该组织细胞吸收葡萄糖的过程属于主动运输,但驱动葡萄糖进入细胞的动力不直接来自ATP
【解析】选D。Na+通过钠钾泵运出该细胞为主动运输,需要细胞呼吸提供能量,其速率受氧气浓度的影响,A错误;图中钠钾泵的载体同时运输K+和Na+,但也具有专一性,B错误;图中Na+、K+的转运蛋白能催化ATP水解生成ADP,但ADP会继续参与反应,不会大量积累,C错误;该细胞吸收葡萄糖属于主动运输,但葡萄糖进入细胞的动力来自Na+的驱动,D正确。
2.(2021·开封模拟)科学家将番茄和水稻幼苗分别放在完全营养液中培养,在二者的吸水速率几乎相同的情况下,实验前后的培养液中离子浓度之比如图,下列分析错误的是 ( )
A.两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输
B.实验结束时,培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少
C.两种植物吸收离子的选择性只取决于细胞膜上载体的种类
D.番茄幼苗吸收的培养液中的Mg2+比水稻幼苗多
【解析】选C。两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输,需要能量和相应的载体,A正确;实验结束时,培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少,但Ca2+的浓度增加,B正确;两种植物选择性吸收离子是由细胞膜上载体的种类和数量决定的,C错误;番茄组Mg2+纵坐标比值大于1,说明实验后培养液中Mg2+浓度减少,而水稻组实验后培养液中Mg2+浓度增加,两者吸水速率相同,则番茄吸收的培养液中的Mg2+多于水稻幼苗,D正确。
3.(新情境挑战题)如图是小肠上皮细胞吸收铁离子的示意图,下列相关叙述错误的是 ( )
A.蛋白1运输亚铁血红素的动力是浓度差
B.蛋白2能降低化学反应的活化能
C.蛋白3运输Fe2+的方式属于主动运输
D.蛋白4运输Fe2+需要消耗能量
【解析】选D。由题图可知,蛋白1运输亚铁血红素是协助扩散,依靠膜内外离子的浓度差,A项正确;蛋白2能把Fe3+变为Fe2+,是一种酶,能降低化学反应的活化能,B项正确;蛋白3运输Fe2+是由低
浓度向高浓度,属于主动运输,C项正确;蛋白4运输Fe2+为协助扩散,不需要消耗能量,D项错误。
【加固训练】
(2021·桂林模拟)如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.蔗糖在不同细胞间的运输方式为协助扩散
C.蔗糖从伴胞到筛管发生了信息传递
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
【解析】选A。分析图解可知,位于筛管的蔗糖水解后,使得此处的蔗糖浓度降低,有利于蔗糖顺浓度梯度由伴胞向筛管运输,A正确;在伴胞到筛管细胞的运输过程中,是通过胞间连丝运输的,不需要载体,不属于协助扩散,B错误;蔗糖从伴胞到筛管进行了物质交换,没有信息分子的作用,没有信息交流,并未进行信息传递,C错误;载体具有专一性,运输单糖的载体不能运输蔗糖,D错误。
热考题型 细胞自噬
【核心精讲】
细胞自噬是真核生物进化中保守地对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。
1.细胞的吞噬作用:指生物体内的某些特定细胞识别异物并将其吞入和消灭的功能,是生物的基本防卫机制。
2.细胞的自噬作用:指依赖溶酶体途径对细胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程。
3.细胞自噬的意义:
(1)处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量;
(2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬,可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。
(3)有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。
研究表明,人类许多疾病的发生,可能与细胞自噬发生障碍有关,因此,细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
【题组精练】
1.溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用,作用途径如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.具有吞噬作用的细胞才具有自噬作用
B.清除衰老、损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
C.溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性不变
D.营养物质缺乏时,细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存
【解析】选D。由图可知,细胞吞噬作用、细胞自噬都与溶酶体有关,自噬作用可以发生在多处真核细胞中,而吞噬作用只能发生在具有吞噬作用的细胞中,A错误;清除衰老、损伤的细胞通过吞噬作用完成,清除衰老、损伤的细胞器可通过自噬作用完成,B错误;酶的活性与pH有关,细胞质基质中pH与溶酶体中不同,故溶酶体中水解酶进入细胞质基质后,其活性会发生改变,C错误;细胞通过自噬作用降解非必需物质并重新回收利用,可以维持细胞在营养缺乏状态下的生命活动,D正确。
2.(2021·江南十校联考)细胞自噬是依赖溶酶体对细胞内受损、异常的蛋白质和衰老的细胞器进行降解的过程。被溶酶体降解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外(部分过程如图)。回答下列问题:
(1)细胞内衰老的线粒体可在自噬体内被降解,该过程利用了溶酶体中的
酶。若利用同位素标记法验证“自噬体中的酶来自高尔基体”,则实验现象应为 。
(2)研究表明,若抑制肝癌发展期大鼠的细胞自噬,其肿瘤的体积和数量都比没有抑制细胞自噬的对照组小,说明在肝癌发展期,细胞自噬会 (填“促进”或“抑制”)肿瘤的发生,结合图中自噬过程,推测其原因可能是 。
【解析】(1)溶酶体内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器。若利用同位素标记法验证“自噬体中的酶来自高尔基体”,可先用放射性同位素标记氨基酸,追踪放射性的移动途径,可发现被放射性标记的氨基酸依次出现在高尔基体、溶酶体、自噬体中。(2)分析题干,结合图中信息可知,细胞自噬过程中被溶酶体降解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,满足细胞代谢的需要,特别是对于癌细胞这样代谢旺盛的细胞,细胞自噬对其增殖和生长是有利的,自噬过程的降解产物可以作为癌细胞代谢的原料,所以在肝癌发展期,细胞自噬会促进肿瘤的发生。
答案:(1)水解 被放射性标记的氨基酸(物质)依次出现在高尔基体、溶酶体、自噬体中
(2)促进 癌细胞可利用自噬过程的降解产物作为自身细胞代谢的原料,以满足其持续增殖和生长的需要
【加固训练】
(2021·泸州模拟)细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时, 可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。图1、图2表示酵母细胞自噬的信号调控过程,其中AKT和mTor是抑制酵母细胞凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题:
(1)据图1所示,当营养物质充足时,胰岛素与特异性受体结合,激活AKT来抑制凋亡,激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞,并且进一步促进 ,另一方面可激活mTor,从而抑制 。
(2)细胞凋亡是指 。
(3)据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会启动细胞自噬过程,其意义是 ;
如果上述过程无法满足细胞代谢需要,酵母细胞则启动细胞凋亡程序。
(4)总结细胞自噬和细胞凋亡的共同点:
(答出两点即可)。
【解析】(1)分析图1可知:当营养物质充足时,胰岛素与特异性受体结合,激活AKT来抑制凋亡,激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞,并且进一步促进葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP,另一方面可激活mTor,从而抑制细胞自噬的发生。(2)细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。(3)据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞会启动细胞自噬过程,为细胞生命活动提供能量。(4)细胞自噬和细胞凋亡的共同点是都受基因控制;都贯穿于正常细胞生长发育的全过程;都在细胞生命活动过程中发挥积极作用。
答案:(1)葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP 细胞自噬的发生 (2)由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 (3)为细胞生命活动提供ATP(能量) (4)都受基因控制;都贯穿于正常细胞生长发育的全过程;都在细胞生命活动过程中发挥积极作用
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