高考生物二轮复习专题专练(2) 厘清蛋白质的分选与囊泡运输(含解析)

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名称 高考生物二轮复习专题专练(2) 厘清蛋白质的分选与囊泡运输(含解析)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 生物学
更新时间 2023-04-16 23:07:04

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高考生物二轮复习专题专练
(2) 厘清蛋白质的分选与囊泡运输   
从“高度”上研究高考
[典例] (2021·山东高考)高尔基体膜上的 RS 受体特异性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] 根据题干信息可以得出结论,高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网,即这些蛋白质不应该运输至高尔基体,而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需要运输至高尔基体并发送至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A正确;细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B正确;根据题干信息“RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 的蛋白质”“RS 受体与 RS 的结合能力随 pH 升高而减弱”,如果高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 高,则结合能力减弱,所以可以推测高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 低,C错误;如果RS的功能缺失,则受体不能和错误的蛋白质结合,并运回内质网,因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。
[答案] C
从“深度”上提升知能
(一)图解蛋白质的分选过程
模型图示
模型解读 (1)由游离核糖体合成的蛋白质的去向:细胞质基质、细胞核内、线粒体、叶绿体等; (2)由附着核糖体合成,内质网、高尔基体加工的蛋白质的去向: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
(二)信号识别与囊泡运输
1.核糖体与内质网之间的识别
信号肽假说认为,经典的蛋白分泌可通过内质网—高尔基体途径进行。核糖体—新生肽被引导至内质网后(如图所示),继续合成肽链,结束后其信号肽被切除,核糖体脱落;肽链在内质网中加工后被转运到高尔基体,最后经细胞膜分泌到细胞外。
2.内质网和高尔基体之间的识别
细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡形成囊泡,囊泡被分成披网格蛋白小泡、COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡三种类型。三种囊泡介导不同途径的运输(图1),其中COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡的识别和运输过程如图2所示。
图1
图2
3.受体介导的囊泡运输
囊泡运输是一种高度有组织的定向运输,各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞,主要是因为靶细胞器或靶细胞具有特殊的膜标志蛋白,囊泡通过与特殊的膜标志蛋白相互识别,进行囊泡运输。
从“宽度”上拓展训练
1.囊泡是细胞内各种生物膜结构之间进行物质运输的“通道”,囊泡运输参与细胞多项重要的生命活动。下列叙述错误的是(  )
A.囊泡参与分泌蛋白的运输,该过程中高尔基体起重要的交通枢纽作用
B.神经元中的囊泡与突触前膜融合后释放神经递质,一定会引起突触后膜产生兴奋
C.病原体被吞噬细胞吞噬后经囊泡运输到溶酶体分解,部分产物可被细胞再利用
D.胰岛素的靶细胞中囊泡移向细胞膜释放葡萄糖载体蛋白,有利于降低血糖含量
解析:选B 分泌蛋白的运输过程与内质网、囊泡、高尔基体有关,其中高尔基体起着重要的交通枢纽作用,A正确;神经元中的囊泡与突触前膜融合后释放神经递质,不一定会引起突触后膜产生兴奋,因为引发突触后膜产生兴奋的神经递质必须是兴奋性递质,并且刺激需要达到一定强度,即阈刺激,B错误;吞噬细胞吞噬病原体后经囊泡运输到溶酶体,溶酶体中的水解酶,将抗原消化分解掉,分解后的产物如果对细胞有用,可以再利用,废物则被排出细胞,C正确;胰岛素与靶细胞表面受体结合后,经一系列信号转导过程,促进包裹着葡萄糖载体蛋白的囊泡向细胞膜移动并释放葡萄糖载体蛋白,有利于降低血糖含量,D正确。
2.多肽链进入内质网加工后,有些被运送到细胞其他部位称为运出蛋白,有些留在内质网称为驻留蛋白。驻留蛋白的羧基端有一段特殊的四肽序列(KDEL),如果该蛋白被意外地包装进入转运囊泡,就会从内质网逃逸到高尔基体,高尔基体膜内侧的KDEL受体就会识别并结合KDEL将它们回收到内质网。下列说法错误的是(  )
A.多肽链与核糖体一起转移到内质网上完成合成后加工形成有功能的蛋白
B.驻留蛋白可能参与运出蛋白的折叠与组装
C.高尔基体膜通过转运囊泡转化为内质网膜,依赖于膜的流动性
D.内质网膜、转运囊泡膜、高尔基体膜内侧都含有KDEL受体
解析:选D 多肽链与核糖体一起转移到内质网上完成合成后加工形成有功能的蛋白,A正确;驻留蛋白的羧基端有一段特殊的四肽序列(KDEL),驻留在内质网,可能参与运出蛋白的折叠与组装,B正确;高尔基体膜通过转运囊泡转化为内质网膜,依赖于膜的流动性,实现了膜的融合,C正确;驻留蛋白的羧基端有一段特殊的四肽序列(KDEL),驻留蛋白意外地包装进入转运囊泡,就会从内质网逃逸到高尔基体,高尔基体膜内侧的KDEL受体就会识别并结合KDEL将它们回收到内质网,此过程中的转运囊泡膜内侧没有KDEL受体,D错误。
3.研究发现,游离核糖体能否转变成内质网上的附着核糖体,取决于该游离核糖体最初合成的多肽链上是否含有信号肽(SP)以及信号识别颗粒(SRP)。SRP与SP结合可引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工,经囊泡包裹离开内质网的蛋白质均不含SP,此时的蛋白质一般无活性。下列相关推测不合理的是(  )
A.分泌蛋白基因中有控制SP合成的脱氧核苷酸序列
B.内质网腔内含有能在特定位点催化肽键水解的有机物
C.SP合成缺陷的细胞中,分泌蛋白会聚集在内质网腔
D.经囊泡包裹离开内质网的蛋白质可能需要高尔基体的进一步加工
解析:选C 分泌蛋白基因中有控制信号肽(SP)合成的脱氧核苷酸序列,A正确;经囊泡包裹离开内质网的蛋白质上均不含信号肽,说明在内质网腔内信号肽被切除,进而说明内质网腔内含有能在特定位点催化肽键水解的有机物(酶),B正确;SRP与SP结合可引导新合成的多肽链进入内质网腔进行加工,SP合成缺陷的细胞中,不会合成SP,因此不会进入内质网中,C错误;由题干信息可知,经囊泡包裹离开内质网的蛋白质一般无活性,推测这些蛋白质可能还需要在高尔基体内进一步加工,D正确。
[微课微练·一点一评]
一、选择题
1.蓖麻细胞内游离核糖体的小亚基与mRNA结合后,招募核糖体大亚基开始合成一段信号肽,信号肽被内质网上的受体识别后进入网腔延伸、加工形成蓖麻毒素前体(PRC),核糖体随后解体,PRC经高尔基体加工后继续以囊泡的形式运往液泡并降解部分肽段成为蓖麻毒素。蓖麻毒素常被用来合成免疫毒素破坏靶细胞的核糖体。下列说法错误的是(  )
A.信号肽是核糖体附着在内质网上的关键物质
B.蓖麻毒素是在液泡内加工成熟并进行储存的
C.蛋白质合成过程中核糖体的位置和数量是动态变化的
D.PRC以囊泡形式运往液泡以防止自身核糖体遭到破坏
解析:选D 结合分析可知,游离的核糖体需要借助于信号肽进入内质网,故信号肽是核糖体附着在内质网上的关键物质,A正确;PRC经高尔基体加工后,以囊泡的形式进入液泡,蓖麻毒素是在液泡内加工成熟并进行储存的,B正确;结合分析可知,蛋白质合成过程中游离核糖体会逐渐转变为内质网上附着型核糖体,该过程中核糖体的位置和数量是动态变化的,C正确;PRC是蓖麻毒素的前体物质,其形成蓖麻毒素的过程中核糖体已经解体,结合题意“蓖麻毒素常被用来合成免疫毒素破坏靶细胞的核糖体”可知,能破坏核糖体的物质是蓖麻毒素,故蓖麻毒素在液泡中成熟是防止蓖麻毒素毒害自身核糖体,D错误。
2.如图表示细胞中某些蛋白质从起始合成部位转运到其发挥功能部位的过程。下列叙述错误的是(  )
A.图中含有核糖核酸的无膜细胞器有1种
B.组成胰岛素的肽链在核糖体上完全合成后,再进入内质网腔中进行加工
C.溶酶体中的水解酶在核糖体上合成后,需经内质网和高尔基体加工
D.图中溶酶体的形成和衰老线粒体的清除过程都体现了生物膜的流动性
解析:选B 图中无膜且含有核糖核酸的细胞器只有核糖体,A正确;胰岛素是分泌蛋白,据图可知,分泌蛋白在核糖体上合成一段肽链后,就转移到内质网腔中进行加工,B错误;由题图可知溶酶体中的水解酶化学本质是蛋白质,在核糖体上合成后,需经内质网和高尔基体加工,C正确;溶酶体的形成和衰老线粒体的清除过程都有膜融合过程,体现了生物膜的流动性,D正确。
3.科学家发现在内质网和高尔基体之间存在着一个中间膜区室,称为内质网—高尔基体中间体(ERGIC),大多膜蛋白、分泌蛋白合成过程中途经内质网—高尔基体膜泡运输至细胞不同部位。在这一过程中,如果蛋白质错误分选运输至ERGIC,ERGIC会产生反向运输的膜泡将货物运回至内质网;对于正确分选的蛋白质,ERGIC通过膜泡顺向运输至高尔基体,再输送到特定的区域,下列有关叙述错误的是(  )
A.ERGIC对货物运输方向性选择与膜蛋白的特异性识别有关
B.此过程体现了生物膜系统在信息传递中的重要作用
C.若内质网—高尔基体中间体功能发生紊乱,可能诱发细胞凋亡
D.此过程中,内质网起到了交通枢纽的作用
解析:选D 由题意分析可知,ERGIC对货物运输方向性选择与膜蛋白的特异性识别有关,A正确;根据题干可知,ERGIC会产生不同的膜泡将货物运到不同的地方,体现了生物膜系统在信息传递中的重要作用,B正确;若内质网—高尔基体中间体功能发生紊乱,机体为了维持生物体正常发育,可能诱发细胞凋亡,C正确;根据题干分析可知,此过程中,内质网—高尔基体中间体起到了交通枢纽的作用,D错误。
4.内质网是蛋白质等大分子物质合成加工场所,在粗面内质网中能将多肽链折叠、加工成具有一定空间结构的蛋白质。缺氧时可能会导致内质网腔内出现错误折叠蛋白和未折叠蛋白聚集等现象,被称为内质网应激。肿瘤细胞有保护机制可在内质网中促进未折叠蛋白的正常折叠并转运,以维持肿瘤细胞的存活和转移。下列叙述错误的是(  )
A.粗面内质网是由核糖体和内质网共同组成的复合体
B.内质网可以通过出芽方式,将蛋白质转运到高尔基体
C.蛋白质错误折叠和未折叠蛋白聚集有利于肿瘤细胞转移
D.肿瘤细胞这种保护机制可能使其能耐受缺氧等环境
解析:选C 粗面内质网是由核糖体和内质网共同组成的复合体,A正确;内质网可以通过出芽方式形成囊泡,将蛋白质转运到高尔基体,B正确;蛋白质错误折叠和未折叠蛋白聚集,会激发肿瘤细胞的保护机制,以维持肿瘤细胞的存活和转移,但并不是利于肿瘤细胞转移,C错误;缺氧时会导致内质网腔内出现错误折叠蛋白和未折叠蛋白聚集,肿瘤细胞的保护机制可在内质网中促进未折叠蛋白的正常折叠并转运,以维持肿瘤细胞的存活和转移,所以肿瘤细胞这种保护机制可能使其能耐受缺氧等环境,D正确。
5.线粒体中的部分蛋白质是由核基因编码。先在线粒体外合成前体蛋白,然后在信号序列的引导下,进入线粒体加工为成熟蛋白质。过程如图所示。下列推测正确的是(  )
A.前体蛋白进入线粒体时,空间结构发生了改变
B.前体蛋白在线粒体内加工成熟的过程不需要酶的参与
C.线粒体外的蛋白质分子直径小于转运通道直径,就可进入线粒体
D.前体蛋白信号序列与受体识别的过程体现了生物膜之间的信息交流
解析:选A 前体蛋白进行跨膜运输之前需要解折叠为松散结构,据图可知其空间结构发生了变化,A正确;前体蛋白在线粒体内加工成熟的过程需要相关蛋白酶水解,并切除信号序列,B错误;核基因控制的蛋白质有选择性地进入线粒体中,并不是直径小于转运通道直径,就可进入线粒体,C错误;前体蛋白信号序列与受体识别的过程没有生物膜之间的信息交流,D错误。
二、非选择题
6.高尔基体在细胞内物质的运输中起着重要枢纽作用,分泌蛋白、细胞膜上的膜蛋白以及溶酶体中的酸性水解酶等蛋白质的定向转运过程都是通过高尔基体完成的。如图表示高尔基体定向转运不同蛋白质时的不同机制,其一是激素合成后随即被释放到细胞外,称为组成型分泌途径;其二是激素合成后暂时储存在细胞内,受到细胞外信号刺激时再释放到细胞外,称为可调节型分泌途径。请回答:
(1)分泌蛋白、细胞膜上的膜蛋白以及溶酶体中的酸性水解酶的合成、加工和转运过程,需要________________________和高尔基体等细胞器的参与,这体现了细胞中各种细胞器之间的______________________关系。
(2)溶酶体酶包装时,酸性水解酶先与M6P受体结合,然后高尔基体以出芽的形式形成囊泡。若__________(填“促进”或“抑制”)M6P受体基因的表达,则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累。
(3)为探究胰岛素的分泌途径,某研究小组进行如下实验。请完成下表:(培养液中葡萄糖浓度均为1.5 g/L)
实验处理 预测实验结果 推出结论
甲组:培养液+胰岛B细胞+X物质(蛋白质合成抑制剂,用生理盐水配制) 乙组:培养液+胰岛B细胞+________________________ 一定时间内两组培养液都检测出相同量胰岛素 胰岛素只存在可调节型分泌途径
只在乙组培养液检测出胰岛素 胰岛素只存在组成型分泌途径
____________________________ 胰岛素存在两种分泌途径
解析:(1)分泌蛋白、细胞膜上的膜蛋白以及溶酶体中的酸性水解酶在核糖体合成后,均需要经过内质网与高尔基体的加工、包装与运输,并且需要线粒体提供能量,体现了细胞器之间的分工与合作。(2)溶酶体内部含有多种水解酶,作用是分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。从图中可知,在M6P受体的作用下,来自高尔基体的蛋白质成为溶酶体酶,若要使衰老和损伤的细胞器在细胞内积累,需要减少溶酶体酶的数量,因此可通过抑制M6P受体基因的表达来实现。(3)该实验目的是探究胰岛素的分泌途径,实验的自变量为蛋白质合成抑制剂的有无,甲组加入的是蛋白质合成抑制剂,为实验组,则乙组为对照组,应该加入等量生理盐水。实验因变量是胰岛素的含量,若胰岛素只存在可调节型分泌途径,则一定时间内两组培养液都检测出相同量胰岛素;若胰岛素只存在组成型分泌途径,则只在乙组培养液检测出胰岛素;若胰岛素存在两种分泌途径,则甲组检测到较少胰岛素,乙组检测到较多胰岛素。
答案:(1)核糖体、内质网、线粒体 分工与合作(协调配合) (2)抑制 (3)等量生理盐水 甲组检测到较少胰岛素,乙组检测到较多胰岛素
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