高考生物二轮复习限时集训：第2讲 细胞的结构和功能（解析版）

高考生物二轮复习限时集训
第2讲 细胞的结构和功能、物质出入细胞的方式
1.相邻动物细胞膜上的通道蛋白彼此对齐可形成细胞间信息交流的通道,下列信息交流方式与之最为相似的是 (　A　)
A.植物细胞间的胞间连丝
B.动物神经元之间的突触
C.精子与卵细胞的识别
D.T细胞对B细胞的作用
[解析] 结合题意可知,“相邻动物细胞膜上的通道蛋白彼此对齐可形成细胞间信息交流的通道”,本质是相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道从一个细胞进入另一个细胞,与该方式相似的是高等植物细胞间的胞间连丝相互连接,形成通道,交流信息,A正确;动物神经元之间的突触是通过神经递质发挥作用传递信息的,与题意不符,B错误;精子与卵细胞的识别是相邻细胞通过直接接触交流信息,与题意不符,C错误;T细胞对B细胞的作用是通过T细胞分泌的淋巴因子发挥的,与题意不符,D错误。
2.下列有关生物膜的叙述,错误的是 (　B　)
A.各种生物膜的化学组成和结构相似
B.线粒体内膜上分布着催化丙酮酸分解的酶
C.生物膜的选择透过性与载体蛋白的种类密切相关
D.叶绿体类囊体膜上分布着催化NADPH合成的酶
[解析] 各种生物膜的化学组成和结构相似,A正确;丙酮酸分解发生在线粒体基质,故催化丙酮酸分解的酶分布在线粒体基质中,B错误;载体蛋白具有特异性,生物膜的选择透过性与载体蛋白的种类密切相关,C正确;叶绿体中,NADPH的生成发生在光反应阶段,场所是类囊体膜,故叶绿体类囊体膜上分布着催化NADPH合成的酶,D正确。
3.下列有关人体线粒体与细胞核的叙述,错误的是 (　B　)
A.都具有双层膜结构,都含有DNA、RNA和蛋白质
B.都能进行遗传物质的复制、转录和翻译
C.经过染色等处理后,都能在光学显微镜下观察到
D.有些细胞既没有线粒体,也没有细胞核
[解析] 线粒体和细胞核均为具有双层膜的细胞结构,都含有DNA和RNA,且都含有蛋白质(如细胞核中含有主要由DNA和蛋白质组成的染色体、线粒体中含有多种化学本质为蛋白质的酶),A正确;细胞核中不进行翻译过程,翻译的场所是细胞质中的核糖体,B错误;线粒体经健那绿染色,细胞核中的DNA经甲基绿等染色后,都能在光学显微镜下观察到,C正确;有些细胞既没有线粒体,也没有细胞核,如哺乳动物成熟的红细胞,D正确。
4.下列关于棉花叶肉细胞和蓝藻细胞的叙述,正确的是 (　A　)
A.蓝藻与棉花都是能进行光合作用的自养生物,细胞中都含有叶绿素
B.只有蓝藻细胞才有多个核糖体结合在同一信使RNA上相继翻译的现象
C.这两类细胞都具有核糖体,是“生产蛋白质的机器”,其核糖体的形成都与核仁有关
D.棉花叶肉细胞有线粒体,可在有氧条件下将葡萄糖分解成二氧化碳和水
[解析] 蓝藻是原核生物,没有叶绿体,但含有叶绿素与藻蓝素,棉花为植物,有叶绿体,二者都能通过光合作用制造有机物,属于自养生物,A正确;真核细胞一条信使RNA也可同时结合多个核糖体相继翻译,B错误;蓝藻细胞是原核细胞,原核细胞没有核仁,其细胞中核糖体的形成与核仁无关,C错误;葡萄糖不能进入线粒体,线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解成二氧化碳和水,D错误。
5.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。下列有关说法不正确的是 (　C　)
A.该实验所用溶液B的pH和渗透压应与细胞内的相同
B.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
C.将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,将外表的双层膜破裂后再照光,则无氧气释放
D.硅肺主要是由于吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶而导致的
[解析] 为了在实验操作过程中保持各种细胞器正常的形态结构,该实验所用溶液B的pH和渗透压应与细胞内的相同,A正确;如果离心沉淀出细胞核,则上清液中含有细胞质基质和线粒体,在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,B正确;叶绿体中进行光反应产生氧气的场所是类囊体薄膜,叶绿体的双层膜被破坏后,置于适宜的溶液中仍可以进行光反应产生氧气,C错误;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,导致肺功能受损,D正确。
6.人类至今也未实现人工组装细胞,这说明细胞不是其组分的简单堆砌,而是密切联系形成的一个统一整体。下列对细胞结构、功能及其联系的叙述不正确的是 (　A　)
A.线粒体可以为溶酶体合成酸性水解酶提供能量
B.动物细胞有丝分裂前期,中心粒发出星射线,形成了纺锤体
C.植物细胞有丝分裂末期,高尔基体参与了细胞壁的形成
D.细胞核内转录出来的mRNA为核糖体上进行的翻译过程提供了模板
[解析] 酸性水解酶在核糖体上合成,溶酶体不能合成酸性水解酶,A错误。
7.某实验小组从成熟的叶肉细胞中提取出多种细胞器,并分析了各种细胞器的组成成分。下列有关叙述正确的是 (　A　)
A.若某细胞器含有DNA分子,则该细胞器能合成RNA分子
B.若某细胞器含有色素,则该细胞器能吸收、传递和转化光能
C.若某细胞器含有磷元素,则该细胞器一定能参与细胞内囊泡的形成
D.若某细胞器含有ATP合成酶,则该细胞器能分解葡萄糖
[解析] 若某细胞器含有DNA分子,则该细胞器为线粒体或叶绿体,该细胞器能转录合成RNA分子,A正确;若某细胞器含有色素,则该细胞器为液泡或叶绿体,叶绿体能吸收、传递和转化光能,液泡不行,B错误;参与细胞内囊泡形成的细胞器为内质网和高尔基体,无膜的核糖体中含有RNA,含有磷元素,不参与细胞内囊泡的形成,C错误;若某细胞器含有ATP合成酶,则该细胞器为线粒体或叶绿体,线粒体内没有分解葡萄糖的酶,不能分解葡萄糖,只能分解丙酮酸,叶绿体不能分解葡萄糖,可以生成葡萄糖,D错误。
8.下列过程或现象与物质跨膜运输无直接关系的是 (　C　)
A.机体内环境渗透压维持相对稳定
B.神经细胞电位维持与产生
C.胰岛B细胞中胰岛素基因的转录
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离
[解析] 机体内环境渗透压维持相对稳定,与水分子、离子等进出细胞有关;神经细胞电位的维持与产生,与钾离子、钠离子进出细胞有关;胰岛B细胞中胰岛素基因的转录发生在细胞核中,以DNA为模板,合成RNA,与物质跨膜运输无直接关系;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,是因为细胞液浓度小于细胞外溶液,细胞失水,只有C符合题意。
9.图Z2-1为某动物细胞内分泌蛋白合成及转运的示意图,据图分析下列有关叙述错误的是 (　B　)
图Z2-1
A.高尔基体加工后的各种蛋白质会被转运到不同部位,胞内、胞外、细胞膜上均有分布
B.除囊泡外,细胞膜、核膜和细胞器膜共同构成了细胞的生物膜系统
C.内质网膜可以转化为高尔基体膜,说明这两种膜在结构成分上比较接近
D.细胞膜上出现的糖蛋白与内质网和高尔基体有关
[解析] 看图可知,高尔基体对其加工的蛋白质先进行分类再转运至细胞的不同部位,A正确;囊泡可与细胞器膜、细胞膜相互转化,也属于生物膜系统的一部分,B错误;内质网膜可以转化为高尔基体膜,说明这两种膜在结构成分上比较接近,C正确;看图可知,细胞膜上糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工,D正确。
10.所谓“膜流”,是指由于膜泡运输,真核细胞生物膜在各个膜性细胞器及细胞膜之间的常态性转移。下列有关叙述正确的是 (　D　)
A.质壁分离和复原现象可作为“膜流”现象的例证
B.mRNA由细胞核进入细胞质的过程发生“膜流”现象
C.神经递质多是小分子,其释放过程不发生“膜流”现象
D.蛋白质类激素合成和运输过程中,高尔基体是“膜流”的枢纽
[解析] 由题干知,“膜流”指“真核细胞生物膜在各个膜性细胞器及细胞膜之间的常态性转移”,质壁分离和复原现象没有涉及各种膜结构之间的联系和转移,A错误;mRNA由细胞核进入细胞质的过程,没有“膜泡运输”,B错误;神经递质多是小分子,其释放过程是突触小泡与细胞膜融合,通过胞吐把神经递质释放到细胞外,有“膜流”现象,C错误;蛋白质类激素是分泌蛋白,其合成和运输过程中涉及内质网膜形成的囊泡转移到高尔基体,高尔基体又形成囊泡转移至细胞膜,高尔基体是“膜流”的枢纽,D正确。
11.植物根系细胞从土壤溶液中吸收Mg2+和K+时都会伴随着ATP的水解,向土壤溶液中加入某种药物后,根系细胞对Mg2+的吸收速率不变,对K+的吸收速率显著下降。下列相关叙述错误的是 (　C　)
A.根系细胞细胞膜上运输Mg2+和K+的载体蛋白不同
B.根系细胞吸收K+和吸收Mg2+的跨膜运输方式相同
C.K+的吸收速率下降是由于药物抑制了细胞呼吸
D.根系细胞吸收的Mg2+可用于合成叶绿素
[解析] 据题干可知,吸收钾离子和镁离子都要消耗能量,故可知根系细胞吸收K+和吸收Mg2+的跨膜运输方式都是主动运输;“向土壤溶液中加入某种药物后,根系细胞对Mg2+的吸收速率不变,对K+的吸收速率显著下降”,说明药物没有抑制细胞呼吸,而是影响了K+转运蛋白的活性,C错误。
12.肌细胞中Ca2+储存在肌细胞特殊内质网——肌浆网中。肌细胞膜特定电位变化引起肌浆网上钙离子通道打开,大量钙离子进入细胞质,引起肌肉收缩后,肌浆网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质中的Ca2+运回肌浆网。下列相关叙述不正确的是(　D　)
A.钙离子通过钙离子通道进入细胞质的方式属于协助扩散
B.Ca2+-ATP酶以主动运输方式将细胞质中的Ca2+运回肌浆网
C.Ca2+-ATP酶在运输钙离子的过程中会发生空间结构的变化
D.肌细胞中钙离子进出肌浆网的过程体现了肌浆网膜的流动性
[解析] 钙离子通过钙离子通道进入细胞质不需要消耗能量,该运输方式属于协助扩散,A正确;Ca2+-ATP酶可以水解ATP释放能量,并驱动载体将Ca2+运回肌浆网,故运输方式属于主动运输,B正确;载体蛋白在运输物质过程中会发生空间结构的变化,C正确;肌细胞中钙离子进出肌浆网的过程需要载体蛋白的转运,体现膜的选择透过性,D错误。
13.离子通过细胞膜进出细胞有两种方式,一种是通过离子通道,另一种是借助离子泵搬运。离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放,不消耗能量运输离子。离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用ATP水解释放的能量跨膜运输离子。下列叙述不合理的是 (　D　)
A.离子通道运输离子具有特异性
B.动物细胞一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
C.离子通道和离子泵转运离子的方式分别属于被动运输和主动运输
D.借助离子泵搬运离子的结果是使该种离子在细胞内外的浓度趋于相等
[解析] 由题干可知,离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,说明离子通道运输离子具有特异性,A正确。动物细胞一氧化碳中毒会导致细胞中ATP的产生出现障碍,从而使离子泵跨膜运输离子的速率下降,B正确。据题意可知,离子通道运输离子时不消耗能量,需要转运蛋白,为协助扩散;离子泵转运离子时需要载体蛋白,消耗能量,运输方式为主动运输,C正确。借助离子泵搬运离子是主动运输方式,逆浓度梯度进行,故其结果是使该种离子在细胞膜内外的浓度差增大,D错误。
14.由受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用,主要用于摄取特殊的生物大分子,其过程如图Z2-2所示。下列有关叙述不正确的是 (　C　)
图Z2-2
A.该过程以膜的流动性为基础
B.由受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能
C.Na+、K+等无机盐离子也可通过此方式运输
D.该过程体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
[解析] 由题图可知,胞吞过程中细胞膜的形态发生变化,这依赖于细胞膜的流动性这一结构特点,A正确;由受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要消耗细胞呼吸产生的能量,体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,B、D正确;Na+、K+等无机盐离子的运输属于主动运输或协助扩散,不是胞吞(胞吐),C错误。
15.溶酶体是细胞中一种重要的细胞器。回答下列问题:
(1)分离出细胞内的溶酶体常用的方法是　差速离心法　。
(2)溶酶体膜上存在一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白——质子泵,有助于维持溶酶体内酸性环境(pH约为5.0),据此分析,质子泵的具体作用是　催化ATP水解,将细胞质中的H+(质子)运入溶酶体内　。
(3)溶酶体内含有多种水解酶。台萨氏病是一种隐性遗传病,患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂(GM2),从而造成精神呆滞。从溶酶体的功能分析,该病的致病机理是　该患者溶酶体内缺少水解GM2的酶(或水解GM2的酶活性较低),导致GM2不能被水解而积累在溶酶体中　。
(4)研究发现,饥饿状态时,细胞中溶酶体的活动会增强。对此现象的合理解释是　分解自身物质,为生命活动提供必要的物质和能量　。
[解析] (1)常采用差速离心法分离各种细胞器。
(2)溶酶体膜上存在一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白——质子泵,有助于维持溶酶体内酸性环境(pH约为5.0),由此可见,质子的运输属于主动运输,而主动运输需要载体蛋白的协助和消耗能量,因此质子泵的具体作用是催化ATP水解,将细胞质中的H+ (质子)运入溶酶体内。
(3)溶酶体内含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。台萨氏病患者神经细胞的溶酶体中积累了大量的神经节苷脂(GM2),致病机理是该患者溶酶体内缺少水解GM2的酶,导致GM2不能被水解而积累在溶酶体中。
(4)研究发现,细胞不能获得足够的养分时其溶酶体的活动会增强,从而分解自身物质,为生命活动提供必要的物质和能量,以维持细胞的存活。
16.葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白,广泛存在于体内各种组织细胞中。它分为两类:一类是钠依赖的葡萄糖转运体(SGLT),逆浓度梯度转运葡萄糖;另一类是非钠依赖的葡萄糖转运体(GLUT),顺浓度梯度转运葡萄糖,其转运过程不消耗能量。SGLT和GLUT均有多种类型,其中SGLT1主要存在于小肠上皮细胞的纹状缘,吸收肠腔中葡萄糖的同时伴有Na+的转运,具体过程如图Z2-3所示。
图Z2-3
(1)正常情况下,血糖的来源是食物中糖类的消化吸收、　肝糖原的分解和脂肪等非糖物质的转化　。小肠上皮细胞膜上的SGLT1逆浓度梯度转运葡萄糖时没有直接消耗ATP,其转运葡萄糖时需要的动力来自　细胞内外Na+的浓度差　。非钠依赖的葡萄糖转运体(GLUT)顺浓度梯度转运葡萄糖的运输方式属于　协助扩散　。
(2)目前发现GLUT共有14种,不同的组织细胞所具有的GLUT有明显的差异,产生这种差异的根本原因是　基因的选择性表达　。GLUT2主要分布于能释放葡萄糖入血的细胞膜上,据此推测除小肠上皮细胞外,　肝脏和肾小管　细胞也具有该载体。
(3)对胰岛素敏感的GLUT4广泛存在于靶细胞(脂肪细胞、骨骼肌细胞等)细胞质中的囊泡膜上,若胰岛素分泌增加,GLUT4可以促进靶细胞加速摄取葡萄糖。研究者认为胰岛素调节细胞吸收葡萄糖速率是通过调节GLUT4在细胞中的分布来实现的。现有经过改造的脂肪细胞,其表达出的GLUT4带有绿色荧光。请以胰岛素和改造的脂肪细胞为材料,设计实验来验证上述结论。(要求简要写出实验思路和预期结果)
[答案] 实验思路:改造的脂肪细胞经一定浓度的胰岛素处理后,持续检测脂肪细胞内绿色荧光的分布情况。
预期结果:绿色荧光的分布逐渐由细胞质中的囊泡膜转移至细胞膜上。
[解析] (1)正常情况下,血糖的来源是食物中糖类的消化吸收、肝糖原的分解和脂肪等非糖物质的转化。看图可知:小肠上皮细胞膜上的SGLT1逆浓度梯度转运葡萄糖时没有直接消耗ATP,其转运葡萄糖时需要的动力来自细胞内外Na+的浓度差。非钠依赖的葡萄糖转运体(GLUT)顺浓度梯度转运葡萄糖时,需要载体,不需要能量,转运方式为协助扩散。
(2)不同的组织细胞所具有的GLUT有明显的差异,产生这种差异的根本原因是基因的选择性表达。GLUT2主要分布于能释放葡萄糖入血的细胞膜上,除小肠上皮细胞外,肝脏能向细胞外释放葡萄糖,肾小管细胞能从肾小管腔中吸收葡萄糖,故肝脏和肾小管细胞也含有该载体。
(3)验证胰岛素调节细胞吸收葡萄糖速率是通过调节GLUT4在细胞中的分布来实现的,可将改造的脂肪细胞经一定浓度的胰岛素处理后,持续检测脂肪细胞内绿色荧光的分布情况。预期结果:绿色荧光的分布逐渐由细胞质中的囊泡膜转移至细胞膜上。