【高考冲刺】2014年高考生物三轮复习专题二 细胞严整而有序的结构

第一单元　生命系统的细胞基础
专题二 细胞严整而有序的结构
考点一　有关细胞膜与生物膜系统
1．细胞间生物膜信息交流的方式
方式 内　容 举　例
物质传递 　通过细胞分泌物与靶细胞膜表面的受体结合，把信息传递给靶细胞 　细胞分泌的激素随血液到达全身各处，与靶细胞表面的受体结合，将信息传递给靶细胞
接触传递 　相邻两个细胞膜的接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞 　精子与卵细胞之间的识别和结合
通道传递 　相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞 　高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用
细胞间信息交流的方式可归纳为三种主要方式：
(1)通过体液的作用来完成的间接交流。
如内分泌细胞激素体液靶细胞受体靶细胞，即激素→靶细胞。现总结如下：
①若内分泌细胞是下丘脑细胞，靶细胞可能是垂体细胞，激素是促甲状腺激素释放激素或促性腺激素释放激素等；靶细胞还可能是肾小管、集合管细胞，则激素是抗利尿激素；
②若内分泌细胞是甲状腺细胞，靶细胞可以是各种组织细胞，激素是甲状腺激素；
③若内分泌细胞是垂体细胞，靶细胞可以是甲状腺细胞、性腺细胞或各种组织细胞，激素可能是促甲状腺激素、促性腺激素或生长激素等；
④若内分泌细胞是胰岛A细胞，靶细胞可能是肝细胞，激素是胰高血糖素；
⑤若内分泌细胞是胰岛B细胞，靶细胞可能是肝细胞、肌细胞、各种组织细胞等，激素是胰岛素等。
2.生物膜系统的两个意义
(1)对细胞工程的意义：细胞工程是现代生物学研究的主要课题，细胞融合则是细胞工程的关键步骤。 膜融合是细胞融合(如植物体细胞杂交，高等生物的受精过程，单克隆抗体的制备)的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各自生理功能的同时，又能有效地协调工作，保证细胞生命活动的正常进行。例如分泌蛋白的形成。
(2)研究生物膜的意义：
①理论上：阐明细胞生命活动规律。如蛋白质、糖类和脂质的人工合成和运输。
②工业上：人工模拟生物膜功能。如海水淡化、污水处理。
③农业上：改善作物品质。如抗寒、抗旱、耐盐机理的研究。
④医学上：人工膜代替病变器官。如人工肾中的“血液透析膜”。
特别提示：生物膜与生物膜系统的区别
(1)生物膜泛指由脂质、糖类及蛋白质分子组成的膜结构，在真核细胞这个复杂的膜系统中，各种细胞器的膜和核膜、细胞膜在分子结构上都是一样的，它们统称为生物膜。真核生物膜中最多的是内质网膜，这些“生物膜”的基本组成及结构与细胞膜相同，且结构上均具有“流动性”，功能上均具有“选择透过性”。
(2)细胞膜、核膜及各种由膜组成的细胞器共同组成了细胞的生物膜系统。所有细胞生物均具有“细胞膜”或“生物膜”，但只有真核生物才具“生物膜系统”。
例1下列不属于细胞间信息交流的是(　　)
A．效应T细胞识别靶细胞 B．高等植物细胞间通过胞间连丝连接
C．兴奋在神经纤维上的传导 D．同种生物的精子与卵细胞结合
例2下列关于动物细胞生物膜的叙述中正确的是(　　)
A．构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
B．细胞内产生ATP的过程均在生物膜上进行
C．生物膜的特定功能主要是由相应基因控制的膜蛋白决定的
D．磷脂是生物膜的主要成分，也是线粒体、中心体等有膜结构的主要成分
考点二　生物膜在结构和功能上的联系及有关膜损伤的原因
1．生物膜在结构和功能上的联系
(1)各种生物膜在结构上的联系：
结论：细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。
(2)各种生物膜在功能上的联系：
结论：各种生物膜在功能上既有明确的分工，又有紧密联系。
2．膜损伤的原因
归纳为：缺氧、物理因素、化学物质和药物、生物因素、免疫因素、营养因素等。
(1)生物膜成分的改变：
①膜蛋白的变化，主要表现在膜蛋白(尤其是通道蛋白)性质的改变，使得通道蛋白长期打开或长期关闭，从而使得膜透性增加或下降。
② 膜脂质的变化，主要表现在透性增大，膜流动性增加，或膜透性下降。
(2)体液受酸性物质污染后，pH下降，影响到组织器官的功能和人体细胞的活性，并且使细胞膜上蛋白质合成困难，各种酶活性下降，细胞膜容易受损，细胞容易发生突变或死亡。
(3)当毒素浓度达到一定量时，不仅直接破坏细胞结构，而且可致溶酶体膜及线粒体膜受损，从而出现相应器官的病理改变，分别发生内溶物逸出和产能(或ATP)减少及呼吸降低或丧失。甚至导致线粒体内DNA受损，影响物质的运输。
(4)高温引起催化暗反应的有关酶变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体膜等结构发生变化和受损；高温加剧植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超过氧溶解度的下降，结果利于呼吸作用而不利于光合作用。
(5)破坏内质网膜，对糖类和脂类的合成、解毒、同化作用及运输蛋白质等功能等都有影响。
(6)核膜受损，影响核内的DNA分子结构和物质交换的通道。
(7)非膜结构受损，如核糖体，同样会影响其合成蛋白质功能丧失。
例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：
(1)在“流动镶嵌模型”中，构成生物膜的基本骨架是________，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图1－2－2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的________性。
图1－2－2
(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________，体现了生物膜功能上的________性。若将线粒体的蛋白质提取出来，脱离膜结构的大部分蛋白质无法完成其生理功能，说明______________________是完成生命活动的基础。
(4)图1－2－3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，通过促进靶细胞______________，发挥降低血糖的作用。
(5)以上事实主要体现了生物膜在________上的统一及联系。
图1－2－3
考点三　细胞结构与功能相关知识的归纳
1．线粒体和叶绿体的比较
细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构。细胞中的细胞器主要有：线粒体、内质网、中心体、叶绿体、高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构，使细胞能正常的工作、运转。
2.细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的比较
细胞质基质 线粒体基质 叶绿体基质
存在部位 细胞膜以内，细胞核以外 　线粒体内 　叶绿体内
所含化合物 糖、氨基酸、无机盐等 与有氧呼吸有关的酶等 与暗反应有关的酶等
功能 新陈代谢反应进行的重要场所 有氧呼吸第二阶段进行的场所 进行暗反应的场所
相同点 都呈溶胶状
细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，其为新陈代谢的进行提供所需要的物质和一定的环境条件。例如提供ATP、核苷酸、氨基酸等。
3.植物体、动物体不同部位细胞所具有细胞器的区别
典型细胞 细胞器特点
叶肉细胞 　一般含有全部植物细胞器
根成熟区 　不含叶绿体，但有大液泡
根分生区 　不含叶绿体和大液泡
形成层 　不含中央大液泡
干种子细胞 　不含叶绿体和大液泡
心肌细胞 　线粒体较多
消化腺细胞 　高尔基体和核糖体较多
精子细胞 　主要是线粒体
4.原核细胞和真核细胞结构的比较
原核生物与真核生物都是由细胞构成的，在细胞结构和生命活动等方面存在着许多差异。比较如下：
例4细胞质基质是细胞代谢的重要场所。下列有关细胞质基质的叙述不正确的是(　　)
A．胡萝卜的细胞质基质的成分中不含有胡萝卜素
B．细胞质基质能为细胞核提供ATP、酶、DNA等
C．同一个体不同细胞的细胞质基质的成分有区别
D．哺乳动物受精卵的细胞质基质主要来自于卵细胞
例5下列有关细胞器的叙述中，错误的是(　　)
A．液泡内的细胞液中含有糖类、无机盐等物质 B．性激素的合成与内质网有关
C．溶酶体对自身细胞结构无分解作用 D．线粒体既有核酸又具有双层膜
例5【解析】 C 此题考查的是细胞器，属于考纲识记层次。液泡内的细胞液中含有糖类、无机盐等物质，A对；性激素的化学本质是脂质，内质网与蛋白质的加工和脂质合成有关，B对；溶酶体可以分解自身衰老和损伤的细胞结构，C错；线粒体具有双层膜，既有DNA又有RNA，D对。
【点评】 细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构。细胞中的细胞器主要有：线粒体、内质网、中心体、叶绿体、高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构，使细胞能正常的工作、运转。
考点四　与细胞结构有关的实验
细胞的结构的内容中有许多实验，它们的方法与原理分别是：
特别提示：判定细胞死活的方法
(1)染色排除法：如用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断出细胞的死活。
(2)观察细胞质是否流动：活的细胞由于不断进行代谢，细胞质是流动的，而死细胞的细胞质是不会流动的。
(3)质壁分离与复原的方法：活的成熟的植物细胞由于细胞膜具有选择通透性，会在高浓度溶液中发生质壁分离并在有的低浓度溶液中自动复原，而死的植物细胞不会发生这种现象。
例6下列有关实验的表述正确的是(　　)
①在制备细胞膜实验时，若实验在试管中进行，细胞破裂后常用过滤方法获得较纯的细胞膜　②模型方法就是指借助具体的实物，对认识的对象进行形象化描述　③斯他林和贝利斯获得的科学发现包括了发现促胰液素和另一种调节方式—激素调节　④孟德尔的杂交实验将母本去雄的目的是为了防止自花传粉　⑤探索温度对淀粉酶活性影响的实验，不能用斐林试剂代替碘液　⑥用于观察质壁分离与复原的紫色洋葱表皮细胞同样可用来观察植物细胞有丝分裂
③④⑤　B．①③⑤ C．②④⑥ D．①②③
教师备用习题
备选理由：考查了细胞膜的亚显微结构，与例3补充使用。
1．下图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质。a、b表示物质进出细胞的方式。下列关于细胞膜结构和功能的叙述中，不正确的是 (　　)
A．②和③构成了细胞膜的基本骨架
B．①与细胞间信息传递有关
C．a过程主要与膜内外物质的浓度有关
D．b的运输方式能体现细胞膜的选择透过性
备选理由：考查了生物膜，与例2补充使用。
2．下列有关生物膜的说法正确的是(　　)
A．生物膜的功能主要由膜蛋白实现 B．丙酮酸的分解是在线粒体内膜上进行的
C．细胞内的ATP都是在生物膜上合成的 D．细胞中的囊泡都是由高尔基体形成的
备选理由：考查了有关细胞的结构，与例3补充使用。
3．下列有关细胞结构的叙述，不正确的是(　　)
A．核孔是生物大分子可以选择性进出细胞核的通道
B．质粒和线粒体是既有核酸又有外膜的细胞结构
C．唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
D．内质网膜具有一定的流动性
参考答案
第一单元　生命系统的细胞基础
专题二 细胞严整而有序的结构
例1【解析】 C 此题考查的是细胞间信息交流的方式，属于考纲识记和理解层次。效应T细胞识别靶细胞，高等植物细胞间通过胞间连丝连接和同种生物的精子与卵细胞结合都是细胞间信息交流；兴奋在神经纤维上的传导不需要细胞间信息交流，选C。
【点评】 细胞间信息交流的方式可归纳为三种主要方式：
(1)通过体液的作用来完成的间接交流。
如内分泌细胞激素体液靶细胞受体靶细胞，即激素→靶细胞。现总结如下：
①若内分泌细胞是下丘脑细胞，靶细胞可能是垂体细胞，激素是促甲状腺激素释放激素或促性腺激素释放激素等；靶细胞还可能是肾小管、集合管细胞，则激素是抗利尿激素；
②若内分泌细胞是甲状腺细胞，靶细胞可以是各种组织细胞，激素是甲状腺激素；
③若内分泌细胞是垂体细胞，靶细胞可以是甲状腺细胞、性腺细胞或各种组织细胞，激素可能是促甲状腺激素、促性腺激素或生长激素等；
④若内分泌细胞是胰岛A细胞，靶细胞可能是肝细胞，激素是胰高血糖素；
⑤若内分泌细胞是胰岛B细胞，靶细胞可能是肝细胞、肌细胞、各种组织细胞等，激素是胰岛素等。
特例：①若分泌细胞是浆细胞，靶细胞可能是抗原(如自身的癌细胞等)，“激素”类似物质是抗体；②若分泌细胞是效应T细胞，靶细胞是被病毒或细菌感染的宿主细胞，“激素”类似物质是淋巴因子等。
(2)相邻细胞间直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞，即细胞←→细胞。如精子和卵细胞之间的识别和结合。
(3)相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通，通过携带信息的物质来交流信息。即细胞细胞。如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流。
真核细胞除质膜(又称细胞膜)外，还有分隔各种细胞器的内膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基器膜、叶绿体膜等。生物膜所具有的各种功能，在很大程度上决定于膜内所含的蛋白质；细胞和周围环境之间的物质、能量和信息的交换，大多与细胞膜上的蛋白质有关。细胞膜通过特定的通道或运载体把某种分子(或离子)转运到膜的另一侧去。这种转运有选择性，通道或运载体能识别所需的分子或离子，能对抗浓度梯度，所以是一种耗能过程。核膜对核内外物质的转运有高度选择性，离子和小分子的通透是由核膜调节的，而核酸、蛋白质大分子的通透则是由核孔复合体的选择通透性控制的。
例2【解析】 C　本题主要考查必修1细胞的分子组成与结构中关于动物细胞生物膜的知识，属于考纲理解识记层次。 构成细胞膜的脂质主要是磷脂、蛋白质和少量的糖类及胆固醇，磷脂是生物膜的主要成分，也是线粒体、叶绿体等有膜结构的主要成分，中心体不具有膜结构，生物膜的特定功能主要是由相应基因控制的膜蛋白决定的。细胞内产生ATP的过程不都在生物膜上进行，有一部分在细胞质基质中生成。
【点评】 真核细胞除质膜(又称细胞膜)外，还有分隔各种细胞器的内膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基器膜、叶绿体膜等。生物膜所具有的各种功能，在很大程度上决定于膜内所含的蛋白质；细胞和周围环境之间的物质、能量和信息的交换，大多与细胞膜上的蛋白质有关。细胞膜通过特定的通道或运载体把某种分子(或离子)转运到膜的另一侧去。这种转运有选择性，通道或运载体能识别所需的分子或离子，能对抗浓度梯度，所以是一种耗能过程。核膜对核内外物质的转运有高度选择性，离子和小分子的通透是由核膜调节的，而核酸、蛋白质大分子的通透则是由核孔复合体的选择通透性控制的。
例3【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　选择透过　膜结构的完整性(分子在生物膜上的有序排列)
(4)①③④⑤⑥(不考虑顺序)　吸收、利用和转化葡萄糖(对葡萄糖的吸收、利用和转化)　
(5)结构和功能
【解析】 本题考查生物膜系统的结构及关系，属于理解层次。
(1)构成生物膜的基本骨架是磷脂双分子层。蛋白质分子镶嵌、贯穿分布于磷脂双分子层中，其分布具有不对称性，导致膜结构的不对称性。
(2)用荧光抗体标记的人—鼠细胞融合一段时间后，可见荧光蛋白均匀分布于细胞表面，从而说明膜中的蛋白质能够运动。蛋白质平均分布同时说明了磷脂分子能够运动，从而说明生物膜的流动性。
(3)依据题目信息可知，某些离子和小分子顺浓度梯度运输且需要孔道蛋白协助，故其运输方式是协助扩散。该孔道蛋白可允许部分物质通过，说明膜具有选择透过性。脱离膜结构的蛋白质不能保持膜结构的完整性而不能发挥其功能，说明膜结构的完整性是完成生命活动的基础。
(4)基因在细胞核中经过转录形成信使RNA，信使RNA与核糖体结合后进行蛋白质的合成，由内质网和高尔基体加工分泌，最后由细胞膜通过胞吐方式分泌到细胞外，此过程消耗的能量由线粒体提供，参与胰岛素合成和分泌过程的膜性细胞器是①细胞核、③内质网、④高尔基体、⑤线粒体、⑥细胞膜。胰岛素作用于靶细胞后通过吸收、利用和转化葡萄糖(对葡萄糖的吸收、利用和转化)，降低血糖浓度。
(5)根据上题在蛋白质合成和分泌过程中细胞的不同膜结构既有分工又有联系，从而体现生物膜在结构和功能上的统一与联系性。
【点评】流动镶嵌模型是针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模型中，生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流动脂双层，脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质镶在脂双层表面，有的则部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白可以进行横向扩散。生物膜的流动性是膜脂与膜蛋白处于不断地运动状态，它是保证正常膜功能的重要条件。通道蛋白是带有中央水通道的内在膜蛋白，它可以使大小适合的离子或分子从膜的任一方向穿过膜，是一种协助扩散的转运方式，通过该方式溶质特异地结合于一个转运蛋白上，然后被转运过膜，但转运是沿着浓度梯度下降方向进行的，所以被动转运不需要能量的支持。生物膜是一个具有特殊结构和功能的选择性通透膜，它的主要功能可归纳为：能量转换、物质运送、信息识别与传递。细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。
例4【解析】 B 此题考查的是细胞质的成分和功能，属于理解层次。胡萝卜素分布于叶绿体和有色体中；细胞质基质不能为细胞核提供DNA，可以为细胞核提供合成核酸的原料；同一个体的不同细胞因为基因的选择性表达，因而其成分有区别。
【点评】 细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，其为新陈代谢的进行提供所需要的物质和一定的环境条件。例如提供ATP、核苷酸、氨基酸等。
例5【解析】 C 此题考查的是细胞器，属于考纲识记层次。液泡内的细胞液中含有糖类、无机盐等物质，A对；性激素的化学本质是脂质，内质网与蛋白质的加工和脂质合成有关，B对；溶酶体可以分解自身衰老和损伤的细胞结构，C错；线粒体具有双层膜，既有DNA又有RNA，D对。
【点评】 细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构。细胞中的细胞器主要有：线粒体、内质网、中心体、叶绿体、高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构，使细胞能正常的工作、运转。
例6【解析】 A 本题考查课本相关实验知识，属于考纲实验分析层次。 ①细胞破裂后常用沉淀、过滤的方法获取较纯的细胞膜；②指建构事物模型或图、表的形式；⑥观察植物的有丝分裂应选择具有分生能力的组织，而洋葱的表皮细胞无分裂能力。
【点评】 体验制备细胞膜的方法，通常用哺乳动物的成熟红细胞浸入清水，通过细胞吸水涨破，分离出内部细胞质和细胞器。原理应该是利用细胞膜的流动性和半透性。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。模型实际上是假设的一种特殊形式，也可以说是科学性和假定性的辩证统一。它不仅要在时间中接受检验，而且还要在实践中扩展、补充和修正。如DNA 双螺旋结构的分子模型。
教师备用习题
1．【解析】 A 此题考查的是生物膜的结构与功能特点，属于考纲分析推断层次。 ①～③分别表示的是糖蛋白、磷脂分子、蛋白质，其中磷脂分子呈两层排布构成了细胞膜的基本骨架；糖蛋白与细胞间的信息传递有关；a过程为自由扩散主要与膜内外物质的浓度有关；b的运输方式为主动运输，与能量和载体有关，载体具有专一性体现细胞膜的选择透过性。
2．【解析】 A 此题考查细胞代谢，属于考纲理解层次。生物膜的功能是选择透过性膜，通过载体蛋白完成；丙酮酸的分解是在呼吸第二阶段，在细胞质基质中完成，同时生成少量ATP；内质网在形成分泌蛋白的时候会通过囊泡把不成熟蛋白质送到高尔基体进行深加工。
3．【解析】 B 此题考查的是细胞结构的相关知识，属于考纲分析推断层次。核孔是生物大分子可以选择性进出的通道；质粒是环状DNA分子，无膜结构；唾液腺细胞和胰腺细胞由于要分泌蛋白质，所以其中的高尔基体数量较多；生物膜都具有一定的流动性。