专题突破练1 细胞的分子基础
一、单项选择题
1.(2022浙江卷)生物体中的有机物具有重要作用。下列叙述正确的是( )
A.油脂对植物细胞起保护作用
B.鸟类的羽毛主要由角蛋白组成
C.糖原是马铃薯细胞中重要的储能物质
D.纤维素是细胞膜的重要组成成分
2.水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引电子对的能力,使氧的一端稍带负电荷,氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引,形成氢键,氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是( )
A.带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都易与水结合,因此,水是良好的溶剂
B.氢键的存在使水具有较低的比热容(1 kg的物质温度上升1 ℃所需的能量),因此,水能维持生命系统的稳定性
C.自由水与结合水的比例处于动态变化中,与细胞的新陈代谢程度有关,有利于生物体适应不同的环境
D.结合水与细胞中的蛋白质、多糖相结合,失去流动性和溶解性,无法参与生物化学反应
3.为探究不同类型的高盐分(NaCl、混合钠盐和混合氯盐)胁迫下的豌豆幼苗对离子的吸收情况,某研究小组进行了相关实验,结果如右上表所示。下列有关说法错误的是 ( )
组别 离子吸收量/(mg·g-1)
Na+ Cl- K+ Mg2+
对照组 0.9 3.0 5.0 3.0
高浓度NaCl处理组 23.0 7.0 38.0 3.3
高浓度混合钠盐处理组 87.0 3.0 42.0 3.2
高浓度混合氯盐处理组 0.9 8.0 39.0 3.3
A.高盐分胁迫下,细胞对K+的吸收作用明显增强
B.对照组的豌豆幼苗需放在清水中培养
C.不同类型的盐分胁迫下,细胞对离子的吸收具有选择性
D.高盐分胁迫下,细胞通过增加对离子的吸收量来提高抗盐能力
4.(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
5.科学家从动物的胰中分离到一类低相对分子质量的蛋白质(Ub),能给细胞中的异常蛋白(靶蛋白)贴上“标签”,被贴标签的靶蛋白随即被蛋白酶水解,其过程如下图所示。下列相关说法错误的是( )
注AMP为腺苷一磷酸。
A.Ub给靶蛋白贴“标签”的过程需要消耗能量
B.靶蛋白水解过程与人消化道内蛋白质水解过程不同
C.Ub对维持细胞内部环境的相对稳定有重要作用
D.Ub在靶蛋白水解过程中起到催化的作用
6.(2023湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )
A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松
B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育
C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降
D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
7.(2022山东卷)某种干细胞中,进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白,诱导这些蛋白发生自噬性降解,影响异染色质上的基因的表达,促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是( )
A.细胞核中的APOE可改变细胞核的形态
B.敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老
C.异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解
D.异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用
8.海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖,其结构稳定,能帮助酵母菌度过不良环境。在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖。在有生存压力的状态下,转运蛋白将细胞内合成的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护,有效地保护蛋白质分子不变性失活。下列分析正确的是( )
A.海藻糖降解产物进入线粒体内彻底氧化分解,释放大量能量
B.无生存压力状态下,细胞中海藻糖含量增加有利于能源的储备
C.酵母菌代谢速率减慢时,细胞内结合水的比例大于自由水
D.干酵母的活化过程中G6P的含量会增多
9.人体内一些正常或异常细胞脱落破碎后,其DNA会以游离的形式存在于血液中,称为cfDNA;胚胎在发育过程中也会有细胞脱落破碎,其DNA进入孕妇血液中,称为cffDNA。近几年,结合DNA测序技术,cfDNA和cffDNA在临床上得到了广泛应用。下列说法错误的是( )
A.可通过检测cfDNA中的相关基因进行癌症的筛查
B.提取cfDNA进行基因修改后直接输回血液可用于治疗遗传病
C.孕妇血液中的cffDNA可能来自脱落后破碎的胎盘细胞
D.孕妇血液中的cffDNA可以用于某些遗传病的产前诊断
二、不定项选择题
10.破骨细胞可吞噬并降解骨组织中的羟基磷灰石(HAP),HAP在溶酶体中水解酶的作用下降解释放出Ca2+等离子,从而促进骨组织的发育和重构。下列相关叙述正确的是( )
A.破骨细胞的吞噬过程依赖于细胞膜的流动性
B.吞噬过程会伴随着ADP的生成,所以细胞内ADP的含量明显增多
C.Ca2+等无机盐在细胞中主要以离子形式存在
D.处于低温环境中的破骨细胞吞噬并降解骨组织中HAP的速率会减慢
11.胰蛋白酶原是胰蛋白酶的前体,由胰合成后在十二指肠黏膜分泌的肠激酶作用下,在第6位赖氨酸和第7位异亮氨酸之间断裂。该过程如下图所示,活性中心指酶能够直接与底物分子结合,并催化底物化学反应的部位。下列相关叙述正确的是( )
A.图中胰蛋白酶的激活过程说明肠激酶具有专一性
B.与胰蛋白酶原相比,胰蛋白酶的空间结构发生了改变
C.胰蛋白酶的活性中心通过为底物提供能量而发挥催化作用
D.胰蛋白酶原是一种分泌蛋白,以胞吐的方式分泌出来
12.脂肪酸是由C、H、O三种元素组成的一类化合物,是脂肪、磷脂和糖脂的主要成分,在脂肪酸浓度较低时需要脂肪酸转运蛋白介导的转运系统来实现跨膜运输。下列叙述错误的是( )
A.脂肪酸能够直接或间接地参与细胞内各种膜结构的形成
B.在脂肪酸浓度较低时,脂肪酸运输到细胞内需要消耗ATP
C.在脂肪酸浓度较高时,脂肪酸经协助扩散运输到细胞内
D.抑制脂肪酸转运蛋白的活性,可以减少脂肪性肝病的发生
13.FtsZ蛋白是一种广泛存在于细菌细胞质中的骨架蛋白,与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似。在细菌二分裂过程中,FtsZ蛋白先招募其他15种分裂蛋白形成分裂蛋白复合物,再促进细菌完成二分裂。下列说法正确的是( )
A.FtsZ蛋白与其他15种分裂蛋白的单体都以碳链为骨架
B.研发针对细菌的FtsZ蛋白抑制剂时,应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用
C.FtsZ蛋白在细菌中广泛存在,因此可作为抗菌药物研发的新靶标
D.细菌没有内质网和高尔基体,因此FtsZ蛋白的功能由氨基酸的种类、数目和排列顺序三方面决定
三、非选择题
14.阿尔茨海默病是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病。此病的重要病理特征之一是β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块。请回答下列问题。
图1
(1)Aβ由淀粉样前体蛋白(一种膜蛋白)水解形成,如图1所示。由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过 的催化作用,切断氨基酸之间的 (化学键)而形成Aβ,每经此过程生成1分子Aβ需要 分子水。
(2)Aβ的空间结构如图2所示。许多证据表明,Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。但在遗传因素和环境因素的共同作用下,Aβ产生量过多,可形成不同的Aβ聚集体(图3为含12个Aβ的聚集体),产生神经毒性并最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。
图2
图3
用结构与功能相适应的观点对上述现象进行解释: 。
(3)综上所述,请你提出治疗阿尔茨海默病的一种思路。 。
15.胆固醇是人体内一种重要的脂质,右上图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过程。据图回答下列问题。
(1)细胞中的胆固醇可以来源于血浆。人体血浆中含有的某种低密度脂蛋白(LDL)的结构如上图所示,其主要功能是将胆固醇转运到肝以外的组织细胞(靶细胞)中,以满足这些细胞对胆固醇的需要。
①与构成生物膜的基本支架相比,LDL膜结构的主要不同点是 。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中,与其结构中的 与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关。
②LDL通过途径① 的方式进入靶细胞,形成网格蛋白包被的囊泡,经过脱包被作用后与胞内体(膜包裹的囊泡结构)融合。由于胞内体内部酸性较强,LDL与受体分离,胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡,通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体通过途径③被转运到 中,被其中的水解酶降解,胆固醇被释放进入细胞质基质中。
(2)细胞内将乙酰CoA合成胆固醇的场所是 (细胞器)。
(3)当细胞中的胆固醇含量过高时,会抑制LDL受体基因表达以及 ,从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。
(4)胆固醇是构成动物 的重要成分。下图为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微黏度(与流动性负相关)影响的曲线。
据图分析胆固醇对膜流动性的作用: 。
16.镉(Cd)是一种常见的有毒重金属,镉污染会造成植物叶绿素含量下降,生长不良。为探究镉对植物生长发育的影响,科研人员利用黑麦草进行实验,结果如下图所示。请回答下列问题。
(1)随着镉质量分数的增加,活性氧含量增加,导致叶绿体中的 受到破坏,进而造成叶绿素含量下降。
(2)镉导致叶绿素含量下降的另一个原因是根系对Mg2+的吸收能力下降,叶绿素合成减少。利用下列材料和试剂设计实验,验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力。请写出实验思路。(要求:不破坏植物组织)
材料和试剂:CdCl2、完全培养液、黑麦草,其他所需的材料和设备。
(3)结合图中数据,分析镉降低根系对Mg2+吸收能力的机理:
① ,导致细胞能量供应减少;
② ,导致运输Mg2+的载体减少。
专题突破练1 细胞的分子基础
1.B 解析: 人和动物体内的脂肪、植物体中的油统称为油脂,油脂对植物细胞没有保护作用,A项错误。鸟类的羽毛主要由角蛋白组成,B项正确。糖原是动物细胞特有的储能物质,淀粉是马铃薯细胞中重要的储能物质,C项错误。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质,D项错误。
2.B 解析: 水分子是极性分子,易与带正电荷或负电荷的分子(或离子)结合,因此水是良好的溶剂,A项正确。水分子具有极性,一个水分子的氧端靠近另一水分子的氢端时,它们之间的静电吸引作用形成一种弱的引力,这种弱的引力称为氢键;氢键的存在,使水有较高的比热容,水的温度不易发生改变,有利于维持生命系统的稳定,B项错误。细胞内自由水和结合水的比例处于动态变化中,与细胞的代谢强度有关,有利于生物体适应不同的环境,C项正确。细胞内结合水与蛋白质、多糖等结合,失去流动性和溶解性,成为细胞结构的重要组成成分,无法参与生物化学反应,D项正确。
3.B 解析: 由题表中的数据可知,与对照组相比,高盐分胁迫下细胞对K+的吸收作用明显增强,A项正确。本实验的目的是探究不同类型的高盐分胁迫下豌豆幼苗对不同离子的吸收情况,对照组不能在清水中培养,而应该在完全培养液中培养,B项错误。由题表可知,不同类型的高盐分胁迫下,细胞对不同离子的吸收量不同,说明细胞吸收离子具有选择性,C项正确。高盐分胁迫下,细胞可通过吸收离子使细胞的渗透压增加,以提高抗盐能力,D项正确。
4.C 解析: 酶的化学本质是蛋白质或RNA,所以酶不都是由氨基酸通过肽键连接而成的,激素中的固醇类激素(如性激素)属于脂质,不是由氨基酸通过肽键连接而成的,A项错误。生物大分子又称为单体的多聚体,多糖、蛋白质、核酸都是由各自的单体连接成的多聚体;部分激素和脂肪不是生物大分子,B项错误。酶的化学本质是蛋白质或RNA,其单体是氨基酸或核苷酸;抗体的化学本质是蛋白质,其单体是氨基酸;核酸的单体是核苷酸,氨基酸和核苷酸都含有氮元素,C项正确。糖原是人和动物细胞内的储能物质,脂肪是细胞内良好的储能物质,核酸是携带遗传信息的物质,D项错误。
5.D 解析: Ub与靶蛋白结合的过程需要消耗ATP,A项正确。靶蛋白水解过程需要消耗ATP,人消化道内蛋白质水解过程不需要消耗ATP,B项正确。细胞中的异常蛋白被水解有利于维持细胞内部环境的相对稳定,C项正确。Ub在靶蛋白水解过程中起到“标签”的作用,而不是催化作用,D项错误。
6.C 解析 肾合成和释放的羟化酶在维生素D3的活化过程中起重要作用,如果肾功能下降,羟化酶的活性可能受到影响,导致维生素D3无法充分活化,从而影响钙的吸收和骨骼健康,进而导致机体骨质疏松的发生,A项正确。户外活动可以使部分皮肤暴露于阳光中,刺激皮肤合成维生素D3,进而促进机体对钙的吸收和骨骼发育,适度的户外活动可以为机体提供维生素D3的来源,有助于维持骨骼健康,B项正确。小肠吸收钙减少不会导致细胞外液渗透压明显下降,细胞外液的渗透压主要受到钠离子浓度和蛋白质等溶质的影响,而与钙的吸收关系较小,C项错误。在肾功能障碍的情况下,即使补充维生素D3,由于肾功能受损,维生素D3的活化和钙的代谢可能依旧会受到影响,导致血钙浓度下降,而补充维生素D3并不能有效缓解这种情况,D项正确。
7.C 解析: 由题干信息可知,进入细胞核的蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老,衰老细胞的细胞核体积增大,核膜内折,A项正确。由APOE基因控制合成的APOE蛋白能促进该种干细胞的衰老,故敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老,B项正确。细胞自噬发生在溶酶体内,降解后的产物可能被细胞利用,也可能排出细胞外,C项错误,D项正确。
8.D 解析: 由题意可知,海藻糖的降解产物是葡萄糖,葡萄糖不能进入线粒体,线粒体直接利用的是丙酮酸,A项错误。“在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖”,所以无生存压力状态下,细胞中海藻糖含量会降低,B项错误。酵母菌代谢速率减慢时,细胞内自由水比例降低,结合水比例增加,但不表示结合水比例大于自由水,C项错误。干酵母在温水中活化后没有生存压力,细胞呼吸增强,葡萄糖的代谢产物G6P的含量会增多,D项正确。
9.B 解析: 癌症的发生是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果,可通过检测cfDNA中的相关基因进行癌症的筛查,A项正确。cfDNA以游离的形式存在于血液中,进行基因修改后直接输回血液无法正常发挥作用,B项错误。胎盘细胞来自胚胎,其DNA可进入孕妇血液中形成cffDNA,可用于某些遗传病的产前诊断,C、D两项正确。
10.ACD 解析: 破骨细胞的吞噬过程是胞吞过程,依赖的是细胞膜的流动性,A项正确。吞噬过程消耗ATP会伴随着ADP的生成,但是ADP与ATP是可以相互转化的,因此细胞内ADP的含量不会明显增多,B项错误。细胞中的无机盐大多数是以离子的形式存在的,C项正确。破骨细胞可通过胞吞作用吞噬骨组织中的羟基磷灰石(HAP),降解HAP过程需要酶的催化,而低温会影响细胞膜的流动性,且导致酶的活性降低,因此处于低温环境中的破骨细胞吞噬并降解骨组织中HAP的速率会减慢,D项正确。
11.ABD 解析: 胰蛋白酶原在肠激酶的作用下,在第6位赖氨酸和第7位异亮氨酸之间断裂成为胰蛋白酶,该激活过程说明肠激酶具有专一性,A项正确。胰蛋白酶原被剪切然后变成胰蛋白酶,该过程涉及肽键的断裂,故胰蛋白酶的空间结构已经改变,B项正确。酶的作用是催化化学反应,其作用机理是降低化学反应的活化能,不提供能量,C项错误。胰蛋白酶原是分泌蛋白,属于大分子物质,大分子物质通过胞吐的方式分泌,D项正确。
12.C 解析: 脂肪酸是磷脂的主要成分,生物膜的基本支架是磷脂双分子层,所以脂肪酸能直接或间接参与细胞内各种膜结构的形成,A项正确。在脂肪酸浓度较低时,需要脂肪酸转运蛋白介导的转运系统来实现跨膜运输,所以该过程为逆浓度梯度的主动运输过程,需要消耗ATP,B项正确。细胞膜上含有脂质,根据相似相溶原理,在脂肪酸浓度较高时,脂肪酸会通过自由扩散的方式运输到细胞内,C项错误。抑制脂肪酸转运蛋白的活性,可以减少肝细胞吸收脂肪酸,减少肝细胞内脂肪的含量,减少脂肪性肝病的发生,D项正确。
13.ABC 解析: 生物大分子及其单体都以碳链为骨架,A项正确。FtsZ蛋白与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似,因此在研发针对细菌的FtsZ蛋白抑制剂时,应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用,B项正确。FtsZ蛋白在细菌中广泛存在,因此可作为抗菌药物研发的新靶标,通过抑制该蛋白的合成或破坏其空间结构从而抑制细菌二分裂,C项正确。细菌没有内质网和高尔基体,但其蛋白质也有一定的空间结构,因此FtsZ蛋白的功能由氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽的空间结构决定,D项错误。
14.答案: (1)β-分泌酶和γ-分泌酶 肽键 2
(2)Aβ结构如图2所示时有营养神经作用,如图3所示且发生聚集时能产生神经毒性
(3)开发抑制β-分泌酶或γ-分泌酶活性的药物;开发促进Aβ水解或清除的药物;开发抑制Aβ形成错误空间结构的药物;开发抑制Aβ聚集的药物等
解析: (1)由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过β-分泌酶和γ-分泌酶的催化作用,切断氨基酸之间的肽键而形成Aβ。每经此过程生成1分子Aβ需要切断2分子肽键,需要2分子水。(2)根据结构决定功能分析,Aβ的空间结构如图2所示时,其在大脑中有营养神经的作用;如图3所示且发生聚集时能产生神经毒性,最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。(3)根据阿尔茨海默病的重要病理特征之一是β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块可知,治疗阿尔茨海默病的思路是防止Aβ聚集,具体思路为:开发抑制β-分泌酶或γ-分泌酶活性的药物;开发促进Aβ水解或清除的药物;开发抑制Aβ形成错误空间结构的药物;开发抑制Aβ聚集的药物等。
15.答案: (1)只有单层磷脂分子 载脂蛋白B 胞吞 溶酶体
(2)内质网
(3)抑制乙酰CoA还原酶的活性,促进胆固醇的储存
(4)细胞膜 在温度较高时,胆固醇可以降低膜的流动性;在温度较低时,又可以提高膜的流动性。胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定
解析: (1)由题图可知,LDL膜只有单层磷脂分子。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中,与其结构中的载脂蛋白B与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关。LDL通过途径①胞吞的方式进入靶细胞,形成网格蛋白包被的囊泡,经过脱包被作用后与胞内体(膜包裹的囊泡结构)融合。由于胞内体内部酸性较强,LDL与受体分离,胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡,通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体通过途径③被转运到溶酶体中,被其中的水解酶降解,胆固醇被释放进入细胞质基质中。(2)脂质的合成场所是内质网,故细胞将乙酰CoA合成胆固醇的场所是内质网。(3)当细胞中的胆固醇含量过高时,会抑制LDL受体基因表达以及抑制乙酰CoA还原酶的活性,促进胆固醇的储存,从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。(4)胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。题图是不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微黏度(与流动性负相关)影响的曲线。图中显示胆固醇能抵抗因为温度的改变而导致的细胞膜微黏度的改变,故可总结为在温度较高时,胆固醇可以降低膜的流动性;在温度较低时,又可以提高膜的流动性。胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定。
16.答案: (1)类囊体薄膜
(2)用镉含量不同的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力。
(3)活性氧含量增加,引起H+-ATP酶的活性降低,抑制了ATP的分解(或线粒体膜损伤加剧,从而抑制了呼吸作用的进行) 活性氧含量增加,引起细胞膜受损加剧
解析: 由题图可知,随着镉质量分数的增大,活性氧含量逐渐上升,H+-ATP酶的活性逐渐下降,会导致供能不足,影响矿质离子的吸收等需要消耗能量的过程。(1)随着镉浓度的增加,活性氧含量增加,活性氧会导致叶绿体中的类囊体薄膜受到破坏,进而造成类囊体薄膜上的叶绿素含量下降,导致其吸收的红光和蓝紫光明显减少,从而引起光合作用强度下降。(2)要验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力,则自变量为镉的浓度,因变量为根系对Mg2+的吸收能力,因此用镉含量不同的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力。(3)根系吸收Mg2+的过程是主动运输,需要消耗能量和载体蛋白协助,结合图中数据可知,镉浓度的增加,一方面引起H+-ATP酶活性下降,抑制了ATP的水解,导致细胞能量供应减少,影响了Mg2+的吸收,进而导致叶绿素含量不足;另一方面引起活性氧含量增加,引起细胞膜受损加剧,导致运输Mg2+的载体减少,影响对Mg2+的吸收,导致叶绿素含量不足。(共76张PPT)
第1讲 细胞的分子基础
网络构建 知识串联
差异性
维持生命活动
液体环境
主要的能源物质
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
细胞内良好的储能物质
催化、运输、
调节、免疫
遗传信息
长句表达 思维训练
1.人体缺Fe会导致贫血,植物缺N、Mg等元素时,叶片会发黄,请分析原因。
提示 人体内血红蛋白和红细胞减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构中不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍,从而引起贫血。N、Mg是构成叶绿素的重要元素,植物缺乏N、Mg会导致叶绿素合成受阻,进而使叶片发黄。
2.患急性肠胃炎的人和大量出汗的人都需要补充水和适量的无机盐,请分析原因。
提示 患急性肠胃炎的人和大量出汗的人会排出过多的水分和无机盐,导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调,因此应补充水和适量的无机盐。
3.下丘脑的“刺激”来自细胞外液中渗透压的变化,“刺激”增强时,人会产生 ,尿量也将减少,尿量减少的原因是什么
提示 渴觉(渴感) 细胞外液渗透压升高导致抗利尿激素释放增多,肾小管和集合管对水的重吸收增强。
4.从物质循环的角度分析,农田生态系统中要不断施加氮肥的主要原因是什么
提示 农田中的氮元素随农产品的输出而大量输出,故农田生态系统中需要不断地补充氮肥。
5.为了探究长期高钾饮食是否会造成高钾血症,将血钾正常的小鼠随机分为两组,分别接受高钾饮食和正常饮食。该探究实验要考虑的无关变量有哪些 (至少答出三点)
提示 小鼠的年龄、性别、运动量、饮水量、血钾测量时间,高钾饮食组的给钾量等(合理即可)。
6.长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病,请分析原因。
提示 赖氨酸是人体的必需氨基酸,在人体内不能合成,必须从食物中获得,而玉米等谷类食物中赖氨酸含量较低。
7.人和牛、羊等动物的蛋白质结构不同,但人却可以通过摄食牛肉和羊肉中的蛋白质合成自身的蛋白质,请分析原因。
提示 组成人体和牛、羊等动物的蛋白质的氨基酸种类大体相同,人摄食牛肉和羊肉中的蛋白质后可消化为氨基酸并吸收,人体细胞以此为原料合成自身的蛋白质。
8.吃熟鸡蛋更容易消化的原因是什么
提示 高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
9.中国科学家率先用人工方法合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。科学家发现,将组成胰岛素的两条肽链分开,胰岛素失去活性,将人工合成的两条肽链在适宜条件下混合,能形成具有活性的胰岛素,这说明了什么
提示 两条肽链结合形成特定的空间结构,胰岛素分子才具有生物活性。
10.呼吸商是指单位时间内物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值,糖类的呼吸商等于1,而脂肪的呼吸商却小于1。请从糖类和脂肪的元素组成方面分析脂肪的呼吸商小于糖类的原因。
提示 脂肪分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量却比糖类高,因此脂肪的呼吸商小于糖类。
11.膳食中为什么要限制高胆固醇类食物的过量摄入
提示 饮食中如果摄入过多的胆固醇,胆固醇就会在血管壁上形成沉积,造成血管堵塞。
考点1
细胞中的水、无机盐
1.水在细胞和生物体中的作用及其稳态
(1)水的存在形式、运输方式及调节
自由水
浓度差
自由扩散
(2)水的产生、消耗、散失与吸收
第三
光反应
第二
体温
肾小管、集合管
(3)关注生物学实验中的四类“水”
2.无机盐及其在稳态中的作用
离子
主动运输
血红素
甲状腺激素
无机盐、蛋白质
Na+
Cl-
7.35~7.45
K+
Na+
点拨 Na+、Cl-主要维持细胞外液的渗透压,K+主要维持细胞内液的渗透压。
对点训练
题组一 精典对练——拿高分
题型一 结合水和无机盐的存在形式及功能,考查生命观念
1.(2021山东卷,不定项选择题)关于细胞中的 H2O 和 O2,下列说法正确的是( )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有 H2O 产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗 H2O
C.植物细胞产生的 O2只能来自光合作用
D.光合作用产生的 O2中的氧元素只能来自 H2O
答案 ABD
解析 葡萄糖是单糖,通过脱水缩合形成多糖的过程中有水产生,A项正确。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H],所以一定消耗 H2O,B项正确。有些植物细胞含有过氧化氢酶(例如土豆),可以分解过氧化氢生成O2,因此植物细胞产生的 O2 不一定只来自光合作用,C项错误。光反应阶段H2O分解产生O2,故光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自H2O,D项正确。
2.(2022全国甲卷)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长,预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是( )
A.细胞中有以无机离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D.人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
答案 B
解析 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在,细胞中有以无机离子形式存在的钙,也有以化合物形式存在的钙,A项正确。人体内Ca2+不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层,需要载体蛋白协助,B项错误。维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收,C项正确。钙离子能降低神经肌肉的兴奋性,人体血液中钙离子浓度过低,神经肌肉的兴奋性增强,易出现抽搐现象,D项正确。
题后归纳水在生产实际中的应用
生活中的现象 对相关现象的解释
储藏种子时需将种子晒干 减少自由水含量,降低种子的代谢,延长种子储藏时间
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
低温环境下减少给花卉浇水的量 提高花卉对低温的抗性
将鲜种子放在阳光下曝晒,质量减轻,不能萌发 自由水散失,代谢减弱
将干种子放在试管中,用酒精灯加热,试管壁上有水珠 种子晒干后,仍含有结合水,用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性
题型二 借助无机盐相关探究实验,考查科学探究能力
3.为验证铁元素是植物生长发育所必需的元素,某生物兴趣小组的成员将大豆幼苗放在相应的营养液中进行培养。下列与实验设计有关的叙述,正确的是( )
A.本实验必须设置对照组,对照组的培养液为溶有适量铁离子的蒸馏水
B.为保证根系对铁离子的吸收,应尽量提高培养液中铁离子的浓度
C.实验过程中需定期补充培养液,定期通入空气增加培养液中的溶解氧
D.如果缺铁一组出现了叶片变黄的现象,则说明铁元素是叶绿素的重要组成成分
答案 C
解析 实验目的是“验证铁元素是植物生长发育所必需的元素”,则自变量为是否含有铁离子,因变量是植物的生长发育状况。为排除无关变量对实验结果的影响,实验设计应遵循单一变量原则,故对照组的培养液为溶有适量铁离子的营养液,A项错误。溶液中铁离子浓度过大会导致植物细胞失水,故培养液中铁离子的浓度应适宜,B项错误。为保证幼苗正常生长,实验过程中需定期补充培养液,定期通入空气增加培养液中的溶解氧,C项正确。如果缺铁一组出现了叶片变黄的现象,则还需要进一步实验,即在缺铁组加入铁离子,若叶片重新变绿,则说明铁元素缺乏是叶片变黄的原因, D项错误。
4.科研人员探究外源NO对盐胁迫下玉米生长的作用。下表所示为外源NO对盐胁迫下玉米幼苗细胞内无机盐离子含量(单位:mmol/g)及K+/Na+的值(其越大,对玉米生长越有利)的影响,其中SNP可提供NO。下列相关分析正确的是( )
组别 对照 NaCl NaCl+SNP
根 Na+ 0.9 2.54 2.31
K+ 2.47 0.32 0.65
K+/Na+ 2.74 0.13 0.28
茎 Na+ 0.05 2.12 2.01
K+ 1.55 1.48 1.92
K+/Na+ 31 0.70 0.96
叶 Na+ 0.05 1.38 1.22
K+ 1.89 1.37 1.57
K+/Na+ 37.8 0.99 1.29
A.本实验设计需遵循等量原则和对照原则,有无NO供体为本实验的自变量之一
B.外源NO降低了盐胁迫下玉米幼苗各部位中Na+含量,提高了K+含量和Na+/K+的值
C.根据植株体内K+/Na+的值,推测外源NO可有效缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的促进作用
D.为了减小误差,进行正式实验前必须通过多次预实验摸索条件
答案 A
解析 本实验中,有无NO供体、玉米的不同部位(根、茎、叶)均为实验的自变量,A项正确。外源NO降低了盐胁迫下玉米幼苗各部位中Na+的含量,提高了K+的含量和K+/Na+的值,B项错误。根据植株体内K+/Na+的值推测,外源NO可缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用,而不是促进作用,C项错误。进行多次实验取平均值,可减小误差,使实验结果更可靠;进行预实验的目的是避免实验设计不周,造成人力、物力和财力的浪费,D项错误。
题组二 易错防范——不失分
1.水是“生命之源”。水在生物体内是一种良好的溶剂,是多种化学反应的介质,在代谢中有重要作用。判断下列有关生物体中水的叙述是否正确。
(1)自由水是生化反应的介质,不直接参与生化反应。( )
(2)叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水。( )
(3)细胞内结合水/自由水的值,种子萌发时比休眠时高。( )
(4)在基本的生命系统中,水有自由水和结合水两种存在形式。( )
(5)水影响光合作用强度的原因之一是水影响气孔的开闭。( )
×
×
×
√
√
2.无机盐必须从外界获取。无机盐不能为生物体提供能量,但在调节各种生理功能方面有重要意义。判断下列有关无机盐在生物体中的作用的叙述是否正确。
(1)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡,不参与有机物的合成( )
(2)根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中。( )
(3)矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞。( )
×
√
√
(4)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。( )
(5)根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式储存在液泡中。( )
(6)N是组成细胞内各种有机化合物的必需元素。( )
×
√
√
3.适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。判断下列有关施用氮肥的叙述是否正确。
(1)施用氮肥的目的是给植物的生长提供物质和能量。( )
(2)根细胞吸收的氮可用于合成蛋白质和淀粉等物质。( )
(3)氮肥施用过多可能会使植物根细胞失水,导致植株萎蔫。( )
(4)土壤缺氧时,植物根细胞不能主动吸收含氮的无机盐。( )
×
×
×
√
4.下列有关水的说法,错误的是( )
A.只有成熟的植物细胞才可以通过渗透作用吸水,而动物细胞则不能
B.给黑暗中的植物浇灌含18O的水,最先出现18O的物质是CO2
C.人由30 ℃的环境走进10 ℃的环境后,排尿量会增加
D.越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降,利于越冬
答案 A
解析 未成熟的植物细胞、动物细胞均可与外界溶液组成渗透系统,通过渗透作用吸水,A项错误。有氧呼吸第二阶段, H2O与丙酮酸结合生成CO2,故给黑暗中的植物浇灌含18O的水,最先出现18O的物质是CO2,B项正确。人由30 ℃的环境走进10 ℃的环境后,代谢加快,代谢产物增多,排汗量减少,排尿量增加,C项正确。越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降,利于越冬,D项正确。
易错点拨三种细胞内水与细胞代谢的关系
考点2
细胞中的有机物
1.“五看法”理解糖类的分类、功能及分布
麦芽糖
乳糖
纤维素
糖原
C、H、O
斐林
葡萄糖
糖原
特别提醒关注以下含糖物质:糖脂、糖蛋白、肽聚糖、多糖荚膜、ATP、RNA(含核糖)、DNA(含脱氧核糖)。
2.归纳脂质的种类与功能
胆固醇
性激素
维生素D
生物膜
储能
自由扩散
浅
储能
3.蛋白质归纳
氨基酸
协助扩散
细胞因子
抗体
双缩脲
紫
知识拓展蛋白质的一级结构与空间结构
4.核酸归纳
脱氧核糖
尿嘧啶“U”
核糖
RNA病毒
点拨RNA中也有氢键,如tRNA的“三叶草”结构中局部有氢键。
对点训练
题组一 精典对练——拿高分
题型一 结合糖类和脂质的相关知识,考查生命观念、科学思维
1.(2023新课标Ⅱ卷)葡萄糖是人体所需的一种单糖。下列关于人体内葡萄糖的叙述,错误的是( )
A.葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,其含量受激素的调节
B.葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜
C.血液中的葡萄糖进入肝细胞可被氧化分解或转化为肝糖原
D.血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯
答案 B
解析 葡萄糖在人体内通过血液运输,是人体血浆的重要组成成分,其含量受胰岛素和胰高血糖素等激素的调节,A项正确。葡萄糖以主动运输或协助扩散的方式通过细胞膜,不能以自由扩散的方式通过细胞膜,B项错误。血液中的葡萄糖进入肝细胞后,可以被肝细胞氧化分解,当血糖浓度较高时还可以转化为肝糖原储存起来,C项正确。葡萄糖在人体脂肪组织细胞中可转变为甘油三酯等非糖物质,D项正确。切关系,细胞识别作用主要与糖蛋白中的糖被有关,D项错误。
2.低密度脂蛋白(LDL)是一种转运胆固醇进入全身组织的脂蛋白颗粒,家族性高胆固醇患者中LDL的数值异常增高。下图为LDL的结构示意图,下列分析正确的是( )
A.胆固醇到达全身组织后,在全身组织中可用于合成脂质类激素
B.LDL表面蛋白与细胞受体识别并结合后才能完成胆固醇的运输
C.将LDL膜平铺于空气—水界面时其表面积是LDL球面积的两倍
D.组成LDL的各种物质都属于以碳链为基本骨架的大分子物质
答案 B
解析 激素是由专门的内分泌腺或内分泌细胞产生的,据此可推测,胆固醇到达全身组织后,不会在全身组织中都用于合成脂质类激素,A项错误。LDL是一种脂蛋白,属于大分子物质,其进入细胞的方式为胞吞,在该过程中,LDL表面蛋白与细胞受体识别并结合后才能完成胆固醇的运输,B项正确。LDL表面是磷脂单分子层,因此,将LDL膜平铺于空气—水界面时其表面积不会是LDL球面积的两倍,而应该与LDL球面积差不多,C项错误。组成LDL的物质为蛋白质、磷脂和胆固醇,其中蛋白质属于以碳链为基本骨架的大分子物质,而磷脂和胆固醇不是生物大分子,D项错误。
题型二 结合蛋白质、核酸的结构和功能,考查生命观念、科学思维
3.动物血液的颜色由血色蛋白所结合的金属元素决定。含铜的血色蛋白是血蓝蛋白,呈蓝色或青色;含钒的血色蛋白是血绿蛋白,呈绿色;含铁的血色蛋白是血红蛋白,呈红色。蚯蚓、河蚌、蜘蛛的血色蛋白溶于血浆中,而脊椎动物的血色蛋白位于血细胞中。下列相关叙述错误的是( )
A.不同生物血色蛋白的空间结构都相同
B.人体的血液因部分血细胞中含有血红蛋白而呈红色
C.哺乳动物成熟的红细胞中不能合成血红蛋白
D.无机盐可参与构成细胞中的化合物并影响它们的性质
答案 A
解析 有的血色蛋白含铜,有的血色蛋白含钒,有的血色蛋白含铁,故不同生物血色蛋白的空间结构不同,A项错误。人体的血液因部分血细胞(红细胞)中含有血红蛋白而呈红色,B项正确。哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和核糖体,不能合成血红蛋白,C项正确。无机盐可参与构成细胞中的化合物,如无机盐参与构成血色蛋白,并影响它们的性质,D项正确。
4.(2023湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( )
A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂
B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇
C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质
D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏
答案 A
解析 蛋白质变性过程中,空间结构改变,但是肽键不会断裂,A项错误。大多数球状蛋白具有较强的水溶性,但是很难在乙醇中溶解,B项正确。高温会破坏蛋白质的结构,使其失去原有的结构和生物活性,一旦蛋白质发生加热变性,通常很难恢复其原有的结构和性质,C项正确。蛋白质的生物活性往往依赖于其特定的空间结构,当蛋白质发生变性时,其原有的空间结构被破坏,从而丧失生物活性,D项正确。
5.(2021山东卷)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是( )
A.“引子”的彻底水解产物有两种
B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
C.设计“引子”前不需要知道古人类DNA序列
D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
答案 C
解析 “引子”是一段DNA序列,彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基,共6种,A项错误。线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的 DNA 序列信息还可以来自线粒体DNA,B项错误。“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的‘引子’”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的 DNA 序列,C项正确。土壤沉积物中的古人类双链 DNA 需要经过提取,且在体外经过加热解旋后,才能与“引子”结合,而不能直接与“引子”结合,D项错误。
题型三 结合中心法则,考查蛋白质、核酸的关系及有机物推断
6.DNA和蛋白质在细胞生命活动过程中起着重要的作用。下列有关叙述正确的是( )
A.DNA的合成需要蛋白质参与,蛋白质的合成需要DNA参与
B.DNA和蛋白质以碳链为骨架,均是由4种单体构成的多聚体
C.DNA中氮元素存在于碱基中,蛋白质中氮元素主要存在于氨基中
D.DNA行使功能大多需要与蛋白质结合,蛋白质行使功能大多需要与DNA结合
答案 A
解析 DNA的合成需要酶的催化,其中催化DNA合成的酶的本质为蛋白质,蛋白质的合成过程包括转录和翻译,其中转录时以DNA作为模板,A项正确。DNA和蛋白质均为生物大分子,都以碳链为基本骨架,蛋白质的基本单位为氨基酸,氨基酸有21种,B项错误。蛋白质中的氮元素主要存在于—CO—NH—中,C项错误。蛋白质具有免疫、催化、运输、调节、构成生物体结构等功能,其功能的行使大多不需要与DNA结合,D项错误。
7.下图表示在某细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程,其中A、B、C、D分别表示生物大分子,D是细胞内的储能物质,b、c、d表示组成对应大分子的单体。下列叙述错误的是( )
A.大分子A和B的元素组成一定相同,B和C的元素组成一般不同
B.B、C具有多样性是因为b、c种类多样
C.在植物细胞内和在动物细胞内D代表不同物质,
但d代表同一物质
D.b、c、d合成B、C、D的过程都会产生水,
而B、C、D水解成b、c、d的过程都会消耗水
答案 B
解析 由题图和题意可知,A表示DNA,B表示RNA,组成元素为C、H、O、N、P;C表示蛋白质,组成元素为C、H、O、N,有些还含有S,A项正确。RNA具有多样性的原因是构成RNA的核糖核苷酸的数目和排列顺序不同,蛋白质具有多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同以及肽链盘曲折叠形成的空间结构不同,B项错误。在植物细胞内和在动物细胞内D代表不同物质,前者是淀粉,后者是糖原,但d都代表葡萄糖,C项正确。b、c、d分别合成B、C、D的过程会发生脱水缩合,所以都会产生水,而B、C、D分别水解成b、c、d的过程都会消耗水,D项正确。
题后归纳通过“四看”法巧判细胞内的有机物或结构
题组二 易错防范——不失分
1.生物大分子以碳链为基本骨架,通过一定的方式形成特定的空间结构,进而实现相应的生物学功能。
(1)判断下列有关蛋白质的叙述是否正确。
①蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2的运输。( )
②氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构。( )
③盐析作用下析出的蛋白质发生了变性,蛋白质变性是由肽键的断裂造成的,变性的蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应。( )
④高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键。( )
⑤由氨基酸连接成的具有一定空间结构的大分子是生命活动的主要承担者。( )
√
×
×
×
√
(2)判断下列有关核酸和糖类的叙述是否正确。
①酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸。( )
②T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成。( )
③双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。( )
④由脱氧核苷酸连接成的多聚体是一切生物的遗传物质。( )
⑤由葡萄糖连接成的多聚体都是植物细胞壁的主要成分。( )
√
×
√
×
×
2.某兴趣小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液,过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.①②所依据的原理不同,过程②破坏了蛋白质的空间结构和肽键
B.③④所依据的原理不同,过程③破坏了蛋白质的空间结构和肽键
C.在溶解后产生的溶液中分别加入双缩脲试剂,都会变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可以用③的方法进行溶解
答案 C
解析 过程①属于蛋白质的盐析,过程②属于蛋白质的热变性,二者原理不同,过程②使蛋白质的空间结构发生了改变,但没有破坏肽键,A项错误。过程③是蛋白质的溶解,不会破坏蛋白质的空间结构和肽键,B项错误。蛋白质在蛋白酶的作用下产生多肽,多肽中仍有肽键存在,且蛋白酶的化学本质也是蛋白质,因此向过程③④溶解后的溶液中加入双缩脲试剂,溶液都会呈紫色,C项正确。过程②产生的蛋白块不能用③的方法进行溶解,D项错误。
3.下图中甲是组成乙或丙的基本单位。下列相关叙述错误的是( )
A.若甲中的m是U,则甲可能是某种酶分子的单体之一
B.丙物质在发挥生理功能时有碱基互补配对现象
C.甲物质聚合成的大分子物质乙可以分布于线粒体和叶绿体中
D.若甲中的a是核糖,则甲聚合成的大分子物质中相邻碱基之间都通过氢键相连
答案 D
解析 题图中甲代表核苷酸,乙代表DNA,丙代表tRNA。若甲中的m是U,则甲是核糖核苷酸,是RNA的单体之一,少数酶的化学本质是RNA,故甲可能是某种酶分子的单体之一,A项正确。丙是tRNA,其中有三个特定的碱基为反密码子,通过碱基互补配对保证蛋白质翻译的正确性,B项正确。甲物质聚合成的大分子物质乙是DNA,主要分布在细胞核中,也可以分布在线粒体和叶绿体中,C项正确。若甲中的a是核糖,则甲聚合成的大分子物质是RNA,其相邻碱基一般不通过氢键相连,D项错误。
4.(2023湖南卷)南极雌帝企鹅产蛋后,由雄帝企鹅负责孵蛋,孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是( )
A.帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素
B.帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生
C.帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化
D.雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能
答案 A
解析 蛋白质中N元素的质量分数低于C元素,A项错误。核酸、多糖和蛋白质都是大分子物质,都是由单体经过脱水缩合形成的,脱水缩合过程中都有水的产生,B项正确。帝企鹅蛋孵化过程中一些基因要进行选择性表达,所以细胞中会有mRNA和蛋白质种类的变化,C项正确。由于雄帝企鹅在孵蛋过程中不进食,所以孵蛋期间主要消耗体内的脂肪供能,D项正确。
易错点拨蛋白质的盐析、变性和水解
专项模块 素能培优
热点突破1种子与果实
微网建构
考向探析
种子与果实虽然不是高中教科书中的重要内容,但往往作为高考命题的重要切入点或载体,考查内容涉及种子的形成、萌发、衰老过程中有机物的变化及检测、种子萌发或休眠时细胞呼吸的变化、植物激素调节状况及变化,种子储存条件的控制及原理分析等,而对于果实的考查则涉及植物激素与果实发育、成熟、脱落等的关系,并涉及有子果实与无子果实的形成及原理分析等。
典题感悟
1.(2023新课标Ⅱ卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理 ⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施,下列说法合理的是( )
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
答案 A
解析 ①果实、蔬菜低温下存放可降低呼吸强度,减少有机物的氧化分解;②春化处理反映了低温对作物开花的影响;③风干处理降低了种子中水的含量,抑制种子的细胞呼吸,还能抑制微生物的生长和繁殖,延长储藏时间;④光周期处理反映了光周期对作物开花的影响;⑤合理密植可以充分利用光照,提高作物的光合效率;⑥间作种植可以合理充分利用光照、空间等资源。根据以上分析可知A项合理。
2.某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。为探究该植物种子萌发过程中脂肪含量及干重的变化,某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养,定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重。结果表明:脂肪含量逐渐减少,到第11天时减少了90%,干重变化如左图所示。
回答下列问题。
(1)为了观察胚乳中的脂肪,常用 染液对种子胚乳切片染色,然后在显微镜下观察,可见 色的脂肪颗粒。
(2)实验过程中,导致萌发种子干重增加的主要元素是 (填“C”“N”或“O”)。
(3)实验第11天后,如果要使萌发种子(含幼苗)的干重增加,必须提供的条件是 和 。
答案 (1)苏丹Ⅲ 橘黄
(2)O
(3)光照 所需的矿质元素离子
解析 (1)苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色可以用于脂肪的鉴定。(2)种子萌发初期,脂肪转化为糖类,与脂肪相比,糖类含O更多,故种子干重增加。(3)实验第11天后,种子萌发长成幼苗,此时必须提供矿质元素和光照,幼苗才能进行光合作用,干重才能增加。(共92张PPT)
第2讲 细胞的结构基础与物质运输
网络构建 知识串联
寄生
消费者
核膜
纤维素和果胶
磷脂双分子层
流动性
信息交流
协助扩散
选择透过性
细胞质基质
生物
膜系统
核糖体
核糖体
长句表达 思维训练
1.科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。请分析“台盼蓝染色法”的原理。
提示 用台盼蓝染色法鉴别死细胞和活细胞,只有死细胞会被染成蓝色,主要原因是死细胞的细胞膜丧失了选择透过性。
2.细胞膜和其他生物膜都具有流动性和选择透过性,其结构基础分别是什么
提示 流动性的结构基础是组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的;选择透过性的结构基础主要与膜上转运蛋白的种类和数量有关。
3.低温会影响物质的跨膜运输吗 为什么
提示 低温会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率,影响化学反应的速率,因此,组成细胞膜的分子的流动性会相应降低,细胞呼吸释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。
4.请解释“脂质体靶向给药系统”的原理。
提示 脂质体靶向给药系统:利用生物膜的特性将磷脂小球包裹的药物运输到患病部位,通过小球膜和细胞膜的融合,将药物送入细胞,体现了细胞膜的流动性。
5.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高,请用结构与功能观分析其原因。
提示 线粒体内膜功能较外膜复杂,功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量越多。
6.请解释“硅肺”形成的原因。
提示 当肺部吸入硅尘后,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。
7.新宰的畜、禽,如果马上把肉做熟了吃,肉老而口味不好,放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关
提示 鲜肉立即做熟,肉会很老,鲜肉放置一段时间再煮,肉反而鲜嫩,这主要与细胞内的溶酶体有关,溶酶体能把一些大分子物质水解。
8.载体蛋白和通道蛋白都是细胞膜上具有运输作用的蛋白质,两者参与的物质运输方式有哪些不同点
提示 ①载体蛋白参与的物质运输方式可能消耗能量,可能不消耗能量;通道蛋白参与的物质运输方式都不消耗能量。②通道蛋白参与的物质运输方式的速率比载体蛋白参与的物质运输方式的速率快。
9.若植物幼苗所处的土壤环境中盐浓度过高,会造成“烧苗”现象,原因是什么
提示 土壤环境中盐浓度过高使植物细胞渗透失水过多,从而使植物萎蔫甚至死亡。
10.某科学家构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型,由膜外壳和填入物构成。若将该模型置于一定浓度的K+溶液中一段时间,检测发现,K+不能进入其中。若你是科学家,将如何改造这个结构,使其能吸收K+ 所依据的原理是什么
提示 在其膜外壳中加入K+的载体蛋白。K+的跨膜运输需要相应载体蛋白的协助。
11.胞吞、胞吐有哪些特点
提示 ①可运输大分子物质;②通过囊泡运输;③消耗细胞内的能量;④需要膜上蛋白质的参与。
考点1
细胞的结构和功能
1.比较原核细胞与真核细胞
核糖体
细胞器
基因突变
无丝
有丝
基因重组
生产者
分解者
分解者
消费者
腐生型
特别提醒有关原核细胞的三个易错点
2.细胞结构与功能适应性的实例
(1)细胞膜
降低
蛋白质
分散和转移
(2)细胞器
(3)细胞核:核膜上的核孔数目多→ 等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
吸收光能
水解酶
RNA、蛋白质
3.八种主要细胞器的分类
中心体、核糖体
叶绿体、线粒体
高尔基体、内质网、
液泡、溶酶体
叶绿体
核糖体
叶绿体
点拨①用差速离心的方法分离细胞器。
②线粒体、叶绿体因含有DNA,故称为“半自主性细胞器”,含有核糖体,可进行DNA复制,转录和翻译。
4.细胞的生物膜系统
通道蛋白
核膜
同位素标记
点拨①哺乳动物成熟的红细胞不具备除细胞膜之外的其他生物膜。
②生物膜系统的组成还包括囊泡膜、类囊体膜等。
能量转换
酶
5.细胞核的两大功能
遗传信息
代谢
特别提醒有关核孔的四点注意事项
对点训练
题组一 精典对练——拿高分
题型一 结合细胞器的结构和功能,考查生命观念
1.鲑生粘孢虫是目前地球上已知的唯一不会呼吸的多细胞动物,它的孢子可以植入鲑鱼体内,营专性寄生生活,其细胞中存在类似线粒体的细胞器(MRO),但没有线粒体基因。据此推测,下列有关鲑生粘孢虫细胞的叙述,正确的是( )
A.DNA分子全部存在于拟核中
B.MRO具有独立的基因表达系统
C.细胞内含有ATP合成与水解的酶
D.光镜下可观察到MRO的双层膜结构
答案 C
解析 鲑生粘孢虫是一种多细胞动物,属于真核生物,DNA主要存在于细胞核中,A项错误。MRO类似于线粒体,但没有线粒体基因,因此MRO不具有独立的基因表达系统,B项错误。鲑生粘孢虫是多细胞生物,体内会发生ATP的合成与水解,故其细胞内含有ATP合成与水解的酶,C项正确。MRO是类似于线粒体的细胞器,需要在电子显微镜下才能观察到MRO的双层膜结构,D项错误。
2.(2023山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )
A.原核细胞无核仁,不能合成rRNA
B.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
答案 B
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA,A项错误。核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确。密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误。细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
3.(2021山东卷)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
答案 C
解析 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项正确。细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B项正确。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项错误。由题意可知,如果RS功能缺失,则受体不能与错误转运到高尔基体的蛋白质结合并将其运回内质网,因此RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D项正确。
题后归纳生命观念之结构与功能观——细胞的亚显微结构与功能的关系
题型二 借助细胞的结构和功能,考查科学思维
4.在起始密码子后,有一段RNA可编码疏水性氨基酸序列,该序列被称为信号肽。信号肽一般位于分泌蛋白的N端(肽链游离的氨基端),通常由15~30个氨基酸组成。它负责将蛋白质引导到具膜结构的细胞器内,过程如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.信号肽可指引核糖体由细胞质基质移向内质网
B.信号肽是转录的产物,发挥完作用即被信号肽酶剪切
C.信号肽能被相关细胞器膜上的受体识别并与之相结合
D.核糖体在细胞内可循环使用,以保证蛋白质供应
答案 B
解析 由题图可知,信号肽负责把蛋白质从核糖体引导到具膜结构的细胞器(内质网)内,A项正确。信号肽是起始密码子后一段RNA编码的疏水性氨基酸序列,是翻译的产物,B项错误。信号肽能被内质网上的受体识别,C项正确。核糖体可以在细胞内循环使用,D项正确。
5.法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病。患者因溶酶体中α-半乳糖苷酶缺乏,体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)不能被水解,而在溶酶体中储积。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的酶,使患者症状得以缓解。下列叙述正确的是( )
A.溶酶体是由脂双层构成的内、外两层膜包被的小泡
B.α-半乳糖苷酶是在细胞的溶酶体内合成的一种水解酶
C.男性法布里病患者的母亲和女儿也都是该病的患者
D.酶替代疗法在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积
答案 D
解析 溶酶体是由脂双层构成的单层膜包被的小泡,A项错误。α-半乳糖苷酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体,B项错误。法布里病是一种罕见的伴X染色体隐性遗传病,因此女性法布里病患者的父亲和儿子都是该病的患者,男性法布里病患者的母亲和女儿不一定是该病的患者,C项错误。酶替代疗法可特异性地补充患者体内缺乏的α-半乳糖苷酶,因此可以使体内代谢产物三己糖酰基鞘脂醇(GL3)被水解,在一定程度上能减少患者细胞内GL3的沉积,使患者症状得以缓解,D项正确。
题型三 借助生物膜的组成和膜蛋白的功能,考查科学思维
6.细胞膜上有许多种蛋白质,而这些膜蛋白具有运输、信号检测、细胞通讯以及催化等功能,下列相关叙述错误的有( )
①水分子进入肾小管细胞时,均需要膜蛋白的协助 ②信号分子发挥作用时,均离不开膜蛋白的信号检测功能 ③相邻植物细胞间的胞间连丝可用于细胞间的通讯 ④细胞膜功能的复杂程度与膜蛋白的种类和数量呈正相关 ⑤细胞膜上的蛋白质不可能具有降低化学反应活化能的作用
A.两项 B.三项 C.四项 D.五项
答案 B
解析 水分子进入肾小管细胞时,既可从磷脂分子的缝隙进入,也可通过水通道蛋白进入,①错误;信号分子的受体不全在细胞膜上,有些受体在细胞质中或细胞核内,②错误;相邻植物细胞间的胞间连丝是细胞间进行信息交流的方式之一,即胞间连丝可用于细胞间的通讯,③正确;功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多,④正确;有些膜蛋白具有催化功能,而催化功能的机制就是降低化学反应的活化能,⑤错误。
7.内质网上的跨膜蛋白TMCO1可以“感知”内质网中Ca2+浓度的变化。当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。下列分析错误的是( )
A.内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成
B.TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构
C.Ca2+以协助扩散的方式由内质网释放到细胞质基质中
D.敲除TMCO1的基因会导致内质网中Ca2+浓度下降
答案 D
解析 内质网是脂质合成车间,所以内质网中Ca2+浓度失衡可能会影响脂质的合成,A项正确。“当内质网中Ca2+浓度过高时,TMCO1会形成四聚体离子通道转运出Ca2+,当内质网与细胞质基质中Ca2+浓度接近时,四聚体离子通道解体失去转运活性。”由此可知,TMCO1蛋白感知到Ca2+浓度变化后会改变自身的空间结构,B项正确。内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+通过四聚体离子通道释放到细胞质基质中,该过程顺浓度梯度进行,需要通道蛋白,不需要能量,属于协助扩散,C项正确。敲除TMCO1的基因,当内质网中Ca2+浓度过高时,Ca2+不能运出内质网,会导致内质网中Ca2+浓度上升,D项错误。
题后归纳常考的四种“膜蛋白”
题组二 易错防范——不失分
1.细胞是生物体结构和功能的基本单位,有了细胞就如同将有机体进行功能区分,不同类型的细胞执行不同的功能。而细胞器又借助生物膜进一步将细胞细分为不同功能亚区。功能分区使得生命活动能够有序地进行,失去了这种有序性,生命就将完结。
(1)判断下列关于细胞质的说法是否正确。
①细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同。( )
②高尔基体、线粒体和叶绿体三者都存在于蓝细菌中。( )
×
×
③溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。( )
④人体未分化的细胞中内质网非常发达,而胰腺外分泌细胞中则较少。
( )
√
×
(2)判断下列关于细胞膜、细胞核的说法是否正确。
①两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。( )
②细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测。( )
③细胞膜不同部位的化学成分和功能有差异。( )
④细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。( )
⑤细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道。( )
√
√
√
√
√
⑥细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分。( )
⑦细胞核是遗传物质储存与基因转录的场所。( )
√
√
2.下列关于细胞的成分、结构及功能的叙述,正确的有( )
①有核糖体的细胞一定能合成分泌蛋白 ②没有线粒体的细胞一定是原核细胞 ③能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体 ④植物细胞内的色素均能参与光合作用 ⑤叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质 ⑥核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出 ⑦与其他细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体 ⑧在高倍显微镜下可看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴
A.一项 B.两项 C.三项 D.四项
答案 A
解析 有核糖体的细胞不一定能合成分泌蛋白,①错误;没有线粒体的细胞不一定是原核细胞,如蛔虫细胞没有线粒体,却属于真核细胞,②错误;蓝细菌的细胞是原核细胞,不含叶绿体,但含有藻蓝素和叶绿素,能进行光合作用,③错误;植物细胞内叶绿体中的色素能参与光合作用,而液泡中的色素不能参与光合作用,④错误;叶绿体、线粒体和核糖体中都含有RNA和蛋白质,⑤正确;核孔具有选择性,核膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道,但不能自由进出,⑥错误;与高等植物细胞相比,动物细胞特有的细胞器是中心体,低等植物细胞也含有中心体,⑦错误;在电子显微镜下才能看到线粒体外膜、内膜及内膜向内折叠形成的嵴,⑧错误。
3.多数分泌蛋白的肽链氨基端含有信号肽序列,依赖于经典分泌途径通过内质网—高尔基体分泌到细胞外,但此途径中发生的翻译后的修饰会使分泌出的有些蛋白质不具有生物活性。研究表明,真核细胞中有少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,而依赖于直接跨膜到细胞外等非经典分泌途径。下列叙述正确的是( )
A.两种分泌途径分泌的蛋白质均在核糖体上合成,全部蛋白质都有信号肽序列
B.信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这与细胞间的信息交流有关
C.非经典分泌途径存在于真核细胞,经典分泌途径存在于原核细胞
D.非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质保持生物活性
答案 D
解析 核糖体是细胞内合成蛋白质的场所,经典分泌途径和非经典分泌途径分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的,少数蛋白质的分泌不能通过经典分泌途径,是由于没有信号肽序列,A项错误。信号肽序列可引导多肽进入内质网加工、修饰,这是细胞内的活动,B项错误。经典分泌途径需要内质网和高尔基体参与,而原核细胞没有内质网和高尔基体,C项错误。非经典分泌途径的存在,能够使一些特殊结构的蛋白质易于分泌,是对经典分泌途径的必要和有益的补充,D项正确。
易错点拨细胞结构与功能中的“一定”与“不一定”
考点2
物质出入细胞的方式
1.厘清动植物细胞的吸水和失水
多
少
选择透过性
特别提醒 人工膜不等同于细胞膜
2.物质出入细胞方式的判断
3.影响物质跨膜运输的两大因素——物质浓度、O2浓度
(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
自由扩散
协助扩散或主动运输
(2)O2浓度
点拨温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性,来影响物质运输的速率。
自由扩散、协助扩散
主动运输
对点训练
题组一 精典对练——拿高分
题型一 结合物质运输方式,考查科学思维
1.(2021河北卷)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如下图所示,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案 D
解析 血液流经肌肉组织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确。①②是自由扩散,④从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体蛋白,属于协助扩散,⑤是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确。③是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为主动运输供能,C项正确。人体成熟红细胞无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。
2.右上图表示细胞膜上普遍存在的钠—钾泵的结构。下列说法正确的是
( )
A.该ATP酶的形状变化为ATP的水解提供能量
B.钠—钾泵可同时转运Na+和K+,所以该载体蛋白不具有特异性
C.神经细胞中Na+排出的方式和K+外流的方式不同
D.低温、低氧不会影响钠—钾泵运输Na+和K+
答案 C
解析ATP酶具有催化作用,可以降低化学反应的活化能,但是不能为ATP的水解提供能量,A项错误。由题图可知,在吸钾排钠的过程中,钠—钾泵结合Na+和K+的部位不同,因此该载体蛋白具有特异性,B项错误。神经细胞中Na+排出的方式是主动运输,而K+外流的方式是协助扩散,C项正确。钠—钾泵运输Na+、K+属于主动运输,需消耗ATP,而低温、低氧会影响细胞呼吸,影响ATP的生成,所以低温、低氧都会影响钠—钾泵运输Na+和K+,D项错误。
题后归纳归纳物质跨膜运输的特殊情况
(1)大多数神经递质虽是小分子,但以胞吐的方式由突触前膜释放至突触间隙。
(2)同一物质进出细胞的方式不一定相同,举例如下。
题型二 围绕物质跨膜运输相关的实验设计,考查科学探究
3.(2021湖南卷)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.物质的量浓度为1 mol/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压大小相等
答案 D
解析 施肥过多使外界溶液浓度高于细胞液的浓度,细胞会失水而发生质壁分离,甚至死亡,即“烧苗”现象,A项正确。发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层,而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质,质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部与细胞壁分开,B项正确。植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,C项正确。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,物质的量浓度为1 mol/L的NaCl溶液和物质的量浓度为1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压不相同,NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液,D项错误。
4.(2021广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A. 用蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度大于用蔗糖溶液①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加蔗糖溶液③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A
解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此用蔗糖溶液③处理后保卫细胞细胞液浓度小于用蔗糖溶液①处理后,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,气孔开度变小,说明细胞失水,可在视野中观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故3种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
5.(2022全国乙卷)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以 的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收 的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断 进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收 速率不再增加,推测其原因是 。
(3)作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是 。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对 的吸收利用,可以采取的措施是 (答出一点即可)。
答案 (1)O2浓度小于a时,根细胞对 的吸收速率与O2浓度呈正相关,说明根细胞吸收 需要细胞呼吸提供能量
(2)受根细胞膜上 载体蛋白数量的限制
(3)达到 最大吸收速率时,作物甲所需O2浓度大,消耗的O2多
(4)定期松土
解析 (1)根据曲线可知,O2浓度小于a时,随O2浓度的增大, 根细胞对 的吸收速率逐渐增大,说明根细胞对 的吸收需要细胞呼吸提供能量, 进入根细胞的运输方式是主动运输。
(2)主动运输需要载体蛋白和能量,O2浓度大于a时作物乙吸收 的速率不再增加,说明能量不再是限制因素,原因是受载体蛋白数量的限制。
(3)根据曲线可知,作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时,作物甲需要的O2浓度大于作物乙,说明作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。
(4)定期松土可提高土壤中的O2浓度,提高根细胞的呼吸速率,促进农作物对 的吸收利用。
题型三 借助主动运输的多种供能方式,考查科学思维能力
6.植物叶肉细胞光合作用合成的有机物以蔗糖的形式经筛管不断运出。蔗糖分子利用H+形成的浓度差提供的能量借助蔗糖载体与H+同向跨膜运输,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.植物体缺K+会影响光合作用产物的运输
B.ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解
C.叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持离不开ATP酶
D.蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,属于协助扩散
答案 D
解析 K+与植物有机物的运输有关,植物体缺K+会影响光合作用产物的运输,A项正确。ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解,B项正确。叶肉细胞与筛管间H+浓度差的维持依赖主动运输,离不开ATP酶催化ATP水解为其提供能量,C项正确。蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,但依赖H+浓度差提供的能量,依然属于主动运输,D项错误。
7.(2021山东卷)液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器,液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+,建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输,从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )
A.Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散
B.Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入 H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢
D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A
解析 Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动运输,所需要的能量由H+的浓度梯度产生的势能提供,A项错误。Ca2+通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度,有利于植物细胞保持坚挺,B项正确。加入H+焦磷酸酶抑制剂,则液泡中的H+浓度降低,液泡膜两侧的H+浓度梯度减小,为Ca2+通过CAX的运输提供的能量减少,C项正确。H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输需要水解无机焦磷酸来提供能量,故该过程,为主动运输,D项正确。
题组二 易错防范——不失分
1.物质跨膜运输主要是细胞与环境间的物质交换,包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取、代谢废物的排出及产物的分泌,是细胞维持正常生命活动的基础之一。判断下列有关物质跨膜运输的叙述是否正确。
(1)取某植物成熟叶的叶圆片放入甲糖(甲糖不能通过细胞膜)溶液中,一段时间后发现甲糖溶液浓度升高,是因为叶圆片细胞吸收了甲糖溶液中的水。
( )
(2)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )
(3)在不染色的条件下,最适合观察细胞质壁分离现象的是紫色洋葱根尖分生区细胞。( )
√
×
×
(4)二氧化碳能通过自由扩散的方式通过细胞膜。( )
(5)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。离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的。( )
(6)mRNA从细胞核转移到细胞质的过程属于胞吐。( )
√
×
×
2.钠—葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)是治疗2型糖尿病的口服降糖新药。钠—葡萄糖协同转运蛋白(SGLT)是一类分布广泛的膜蛋白,已被发现的有6种,其中SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管上皮细胞主动重吸收90%的葡萄糖,新药通过与SGLT2结合降低肾重吸收葡萄糖的能力,进而促进尿糖排泄,达到降糖作用。下列相关分析错误的是( )
A.人成熟红细胞的细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2
B.SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能
C.SGLT1与SGLT2转运葡萄糖时都需要消耗能量
D.SGLT1与SGLT2的空间结构相同,只是表达的器官有差异
答案 D
解析 人的成熟红细胞通过协助扩散转运葡萄糖,因此其细胞膜上可能不存在SGLT1与SGLT2,A项正确。SGLT2i与SGLT2结合后能降低肾重吸收葡萄糖的能力,推测SGLT2i与SGLT2结合后会改变SGLT2的功能,B项正确。SGLT1能将肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度转入血液,SGLT2负责肾小管重吸收90%的葡萄糖,可见SGLT1和SGLT2转运葡萄糖的过程都是需要消耗能量的主动运输,C项正确。SGLT1与SGLT2是不同的蛋白质,因此其空间结构有差异,D项错误。
3.Na+-K+泵是一种特殊的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解,又能促进Na+和K+的转运。已知每消耗1 mmol的ATP能将3 mmol的Na+泵出细胞,并将2 mmol的K+泵入细胞,具体过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A.Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程属于协助扩散
B.Na+-K+泵持续运输Na+和K+的过程中会导致ADP大量积累
C.Na+-K+泵运输Na+和K+的过程会引起细胞膜内外电位的变化
D.加入蛋白质变性剂会提高Na+-K+泵跨膜运输离子的速率
答案 C
解析 Na+泵出细胞和K+泵入细胞的过程均消耗ATP,都是逆浓度梯度运输,所以属于主动运输,A项错误。该运输过程持续进行会加快ATP与ADP的相互转化,不会导致细胞内积累大量的ADP,B项错误。Na+-K+泵运输Na+和K+的过程每消耗1 mmol ATP,就逆浓度梯度将3 mmol的Na+泵出细胞外,将2 mmol K+泵入细胞内,会引起细胞膜内外电位的变化,C项正确。加入蛋白质变性剂会降低Na+-K+泵跨膜运输离子的速率,D项错误。
易错点拨载体蛋白在行使物质运输功能时,与被运输分子结合,空间结构发生变化(没有变性失活)。被运输分子到达膜另一侧后,脱离载体蛋白,载体蛋白恢复原空间结构。
专项模块 素能培优
热点突破2病毒
微网建构
考向探析
“病毒”相关内容在教科书中所占篇幅很少,仅提及病毒生活与细胞的关系、噬菌体侵染细菌实验、病毒遗传物质探索及病毒作为基因工程载体、动物细胞融合促融剂等。然而,近年高考越来越注重与生产、生活实际及人体疾病、健康相结合。高考对病毒的考查无论从频次上,还是涉及的考查内容的深度、广度上,都彰显出了其突出地位,未来高考可能会对病毒的结构、类型判定、与人类疾病健康的关系及预防或疫苗制备等进行考查。
典题感悟
1.新型冠状病毒感染警示人们要养成良好的生活习惯,提高公共卫生安全意识。下列相关叙述错误的是( )
A.戴口罩可以减少病原微生物通过飞沫在人与人之间的传播
B.病毒能够在餐具上增殖,用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖
C.高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体
D.生活中接触的物体表面可能存在病原微生物,勤洗手可降低感染风险
答案 B
解析 预防传染病的措施包括控制传染源、切断传播途径、保护易感人群,戴口罩、勤洗手属于切断传播途径,A、D两项正确。病毒只能在活的宿主细胞中增殖,在餐具上不能增殖,B项错误。高温能够使病原体的蛋白质变性失活,因此煮沸处理餐具可杀死病原体,C项正确。
2.新型冠状病毒是一种RNA病毒。新型冠状病毒感染给人们的生活带来了巨大影响。下列与新型冠状病毒感染相关的叙述,错误的是( )
A.新型冠状病毒含有核酸和蛋白质,通过核酸检测可排查新型冠状病毒感染者
B.教室经常开窗通风可以促进空气流动,降低室内病原微生物的密度
C.通常新型冠状病毒感染患者的症状之一是发热,因此可以通过体温测量初步排查
D.每天适量饮酒可以预防新型冠状病毒感染,因为酒精可以使细胞内的病毒蛋白变性
答案 D
解析 由题意可知,新型冠状病毒中的核酸是RNA,可通过检测人体中是否含有该种RNA来排查新型冠状病毒感染者,A项正确。教室开窗通风可以促进室内外的空气交换,从而降低室内病原微生物的密度,B项正确。感染新型冠状病毒后,患者的体温会升高,出现发热症状,因此可以通过测量体温初步进行排查,C项正确。饮酒后,酒精分子被人体吸收,主要在肝中进行分解代谢,无法使细胞内新型冠状病毒的蛋白质变性,D项错误。
3.根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。
(1)简要写出实验思路。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
(2)预期实验结果及结论。
答案 (1)实验思路
甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)预期实验结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性,乙组无放射性,则该病毒为RNA病毒;反之为DNA病毒。
解析 DNA与RNA在结构上的区别体现在碱基的种类、五碳糖的种类以及空间结构的不同。本题应通过测定新病毒所含碱基的种类确定其类型。DNA特有的碱基为胸腺嘧啶,RNA特有的碱基为尿嘧啶,故应分别用含有放射性标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养宿主细胞,之后接种新病毒,培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。根据收集到的病毒的放射性可知其所含碱基的种类,进而判断出其类型。
