第5讲 细胞器与生物膜系统
【课标要求】 1.阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动。2. 举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。3.活动：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
考点一 主要细胞器的结构和功能
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1．细胞质的组成
细胞质包括细胞质基质和细胞器，前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及物质的转运等。
2．细胞器
(1)分离方法：差速离心法。
[易错提醒] 差速离心法≠密度梯度离心法。
(2)细胞器的结构和功能。
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
3．细胞骨架
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[教材命题点思考]
1．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分和功能的区别是___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：细胞质基质含有多种成分，为生命活动提供了重要的代谢反应场所、所需物质和一定的环境条件；线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第二阶段的场所；叶绿体基质含有与暗反应有关的酶，是植物进行光合作用暗反应阶段的场所
2．虽然液泡和叶绿体都含有色素，但二者功能不同，其不同点是___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：液泡中的色素主要是花青素，与花和果实的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素等，与光合作用有关
3．新屠宰的家畜家禽，如果马上把肉做熟了吃，这时候的肉比较老，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关？________，请利用所学生物学知识解释其原因：___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：溶酶体 细胞死亡后，溶酶体膜破裂，各种水解酶释放出来，分解细胞中的蛋白质等物质，这时畜、禽肉烹饪后更鲜嫩，这个过程需要一定的时间
4．推测哺乳动物成熟的红细胞可成为病毒陷阱细胞的原因。
提示：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，而且寿命短，没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，病毒侵入后无法增殖。
[情境命题点思考]
5．关于真核细胞叶绿体的起源，科学家依据证据提出了一种解释：约十几亿年前，有一种原始真核生物吞噬了原始的蓝细菌，有些未被消化的蓝细菌能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体，演变过程如下图所示。
(1)按照这一推测，叶绿体的外膜、内膜的来源分别是
___________________________________________________。
(2)进一步推测，线粒体的形成过程是
___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：(1)原始真核细胞的细胞膜、蓝细菌的细胞膜 (2)由原始真核生物吞噬需氧细菌形成
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1．线粒体和叶绿体的比较
2．多角度归纳与概括细胞器的结构和功能
(1)
(2)
(3)
(4)
3．细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”
(1)能进行光合作用的生物不一定有叶绿体(如蓝细菌)，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。
(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与，且丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。
(3)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(4)有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。
(5)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
(6)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，真菌、细菌也有细胞壁。
(7)没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
(8)葡萄糖→丙酮酸一定不发生在细胞器中。
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考向1 细胞的结构和功能
1．(2023·湖南选择考)关于细胞的结构与功能，下列叙述错误的是( C )
A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动
B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关
C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所
D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
解析：细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架被破坏会影响上述生命活动的正常进行，A项正确；核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B项正确；有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C项错误；内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，D项正确。
2．(2025·广东部分学校开学考)“细胞的结构和功能相适应”是生物学的基本观点之一。下列有关叙述正确的是( C )
①细胞都能合成蛋白质，但合成场所不一定是核糖体
②小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应
③哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率
④植物根尖成熟区细胞有大液泡，有利于根从土壤中吸收水分
⑤细胞壁是植物细胞系统的边界，具有控制物质进出细胞的功能
A．①②③ B．①③⑤
C．②③④ D．②④⑤
解析：细胞合成蛋白质的场所一定是核糖体，①错误；线粒体是有氧呼吸的主要场所，为生命活动提供能量，所以小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有利于物质运输的能量供应，②正确；哺乳动物成熟的红细胞呈中央微凹的圆饼状，这样使表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率，③正确；植物根尖成熟区细胞有大液泡，内含细胞液，具有一定的渗透压，有利于根从土壤中吸收水分，④正确；植物细胞的系统边界是细胞膜，⑤错误。
考向2 细胞结构的识图分析
3．下图为细胞结构的概念图。下列相关叙述正确的是( C )
A．e为细胞质，是细胞新陈代谢的主要场所
B．c是细胞膜，细胞间进行信息交流一定离不开两细胞的直接接触
C．d的主要成分是纤维素和果胶
D．在绿色植物的所有细胞中一定都含有g和h
解析：e为细胞质基质，是新陈代谢的主要场所，A项错误；c是细胞膜，细胞间进行信息交流的方式中，化学物质的传递(如激素的调节)和高等植物细胞的胞间连丝不需要两细胞直接接触，B项错误；d是植物细胞的细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，C项正确；g是叶绿体，h是线粒体，绿色植物的根部细胞一般不含叶绿体，D项错误。
4．下图代表自然界中处于不同分类地位的5种体现生命现象的单位。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ绘出了各自区别于其他生物的标志结构。请据图判断，下列说法错误的是( D )
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ共同具有的无膜细胞器是⑨
B．可以判断Ⅲ为低等植物，因为它同时具有①和⑥
C．Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ类中都有生物可进行光合作用合成有机物
D．Ⅴ既可营寄生生活，也可以独立生存
解析：原核生物和真核生物共同具有的无膜细胞器是⑨核糖体，A项正确；题图中①⑥分别是中心体、叶绿体，只有低等植物细胞中会出现两者共存的现象，B项正确；由于Ⅱ和Ⅲ中都具有叶绿体，所以能够进行光合作用，而Ⅳ中的蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素以及与光合作用有关的酶，也可以进行光合作用，C项正确；病毒类生物只能营寄生生活，不能独立生存，D项错误。
考点二 细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统
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1．细胞的生物膜系统中各生物膜的联系
(1)成分上的联系。
①相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。
②差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。
(2)结构上的联系。
(3)功能上的联系。
[易错提醒] 溶酶体内的水解酶由核糖体合成，经内质网加工，由高尔基体形成囊泡运入，溶酶体执行功能时伴随其他膜组分的更新。溶酶体正常生理状态下对自身机体的细胞结构有分解作用。
2．生物膜系统
(1)生物膜系统的组成及特点。
[易错提醒] 原核生物不具有生物膜系统，该系统只包括组成细胞的膜，不包括小肠黏膜、脑膜等。
(2)生物膜系统的功能。
[易错提醒] 其他膜包括类囊体膜、囊泡膜等。
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[教材命题点思考]
1．原核细胞具有生物膜，但不能构成生物膜系统，其原因是
___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：原核细胞只有细胞膜，没有核膜及各种细胞器膜
2．溶酶体内的水解酶不属于分泌蛋白，原因是
___________________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________。
提示：分泌蛋白是机体中一类在细胞内产生、分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，而溶酶体内的水解酶是在细胞内发挥作用的
3．生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有催化、物质运输、能量转化、接收和传递信息的功能。下图表示三种生物膜。
图1、图2、图3分别表示哪一种生物膜？
提示：图1表示线粒体内膜；图2表示细胞膜；图3表示叶绿体的类囊体膜。
[情境命题点思考]
4．正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列，没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。科研小组除去内质网蛋白的信号序列后，将信号序列和细胞质基质蛋白重组，重组前和重组后蛋白质在细胞中的分布如下图所示：
(1)真核细胞中，与分泌蛋白合成和加工相关的具膜细胞器有
___________________________________________________。
(2)研究发现，核糖体合成的分泌蛋白有信号序列，而从内质网输出的蛋白质不含信号序列，推测其原因可能是
___________________________________________________。
提示：(1)内质网、高尔基体和线粒体 (2)分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉了
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分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化
分别用直方图和曲线图表示如下：
直方图：
曲线图：
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考向1 分泌蛋白的合成、加工和分泌过程
1．科学家将3H－亮氨酸分别注射到野生型酵母菌、突变体A和突变体B细胞内，通过检测放射性研究酵母菌的分泌蛋白的合成和运输，放射性检测结果如下表所示。Sec12＋、Sec17＋的作用分别是( C )
酵母菌 相关基因 放射性出现顺序
野生型 Sec12＋、Sec17＋ 核糖体→内质网→高尔基体→细胞外
突变体A Sec12－、Sec17＋ 核糖体→内质网
突变体B Sec12＋、Sec17－ 核糖体→内质网→囊泡
注：“－”表示突变的基因，“＋”表示正常的基因。
A．肽键的形成、囊泡的运输
B．肽链的延伸、内质网形成囊泡
C．内质网形成囊泡、囊泡的融合
D．内质网的加工、高尔基体的加工
解析：分析题表信息可知，与野生型酵母菌相比，突变体A(含Sec12－、Sec17＋基因)细胞内放射性出现的顺序为核糖体→内质网，突变体B(含Sec12＋、Sec17－)细胞内放射性出现顺序为核糖体→内质网→囊泡，细胞中内质网和高尔基体间积累大量的未融合囊泡。据此推测，Sec12＋基因编码的蛋白质的功能是参与内质网形成囊泡的过程，Sec17＋基因编码的蛋白质的功能是参与囊泡与高尔基体的融合。C项符合题意。
2．经典的蛋白分泌途径是内质网—高尔基体途径。若分泌蛋白在肽链的氨基端有信号肽序列，则由信号肽序列引导正在合成的多肽进入内质网，多肽合成结束其信号肽也被切除，多肽在内质网中加工完毕后被转运到高尔基体，最后高尔基体产生的分泌小泡与细胞膜融合，蛋白质被分泌到细胞外。但在真核细胞中，有少数蛋白质的分泌需通过非经典分泌途径。这些分泌蛋白合成的初始阶段不含信号肽序列，非经典蛋白分泌途径有四种，如下图所示。下列叙述错误的是( B )
A．核糖体、内质网、高尔基体和线粒体参与经典的蛋白分泌途径
B．据图可知四种非经典分泌途径的完成均没有膜融合过程
C．执行分泌功能的蛋白质中不含有信号肽序列
D．若某分泌蛋白基因中无编码信号肽的序列，则该分泌蛋白需通过非经典途径分泌
解析：经典的蛋白分泌途径是内质网—高尔基体途径，此过程需核糖体、内质网、高尔基体和线粒体参与，A项正确。非经典分泌途径中，a为通过溶酶体与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外；b为直接跨膜运输；c为通过外泌体与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外；d为通过细胞膜出泡方式将蛋白质运出细胞外，a、c、d途径皆存在膜融合过程，B项错误。经典分泌途径中，分泌蛋白的信号肽在内质网中被切除，非经典分泌途径中的蛋白质没有信号肽，C项正确。分泌蛋白初始合成时，信号肽的有无是划分经典分泌途径和非经典分泌途径的重要标志，若某分泌蛋白基因中无编码信号肽的序列，不能引导多肽进入内质网，则该分泌蛋白需通过非经典途径分泌，D项正确。
3．(2021·山东等级考)高尔基体膜上的RS受体特异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( C )
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：由题意可知，如果含有短肽序列RS的蛋白质错误转运到高尔基体，高尔基体通过囊泡运输的方式可将该类蛋白运回内质网，推测正常情况下含有短肽序列RS的蛋白质留在内质网，并不需要进入高尔基体内加工，所以该类蛋白应该属于胞内蛋白，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，A项正确；该类蛋白通过囊泡运输的方式被运回内质网，囊泡运输的过程消耗ATP，B项正确；由于RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱，所以高尔基体膜上的RS受体所在区域的pH比内质网的pH低，C项错误；RS功能缺失会导致高尔基体内该类蛋白不能被RS受体特异性识别并结合，进而使高尔基体不能形成囊泡并将该类蛋白运回内质网，故该类蛋白在高尔基体内的含量可能增加，D项正确。
考向2 生物膜系统的组成及功能
4．(2023·海南选择考)不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见下表。
膜主要成分 生物膜
红细胞的细胞膜 神经鞘细胞的细胞膜 高尔基体膜 内质网膜 线粒体内膜
蛋白质/% 49 18 64 62 78
脂质/% 43 79 26 28 22
糖类/% 8 3 10 10 少
下列有关叙述错误的是( C )
A．蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性
B．高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关
C．哺乳动物红细胞的细胞膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象
D．表内所列的生物膜中，线粒体内膜的功能最复杂，神经鞘细胞的细胞膜的功能最简单
解析：生物膜主要由蛋白质和脂质组成，二者不可或缺，构成生物膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，故生物膜具有流动性，A项正确；生物膜上的糖类常与膜之间的信息交流有关，B项正确；哺乳动物的成熟红细胞没有高尔基体等各种细胞器，C项错误；功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类与数量就越多，故题表中蛋白质含量最多的线粒体内膜功能最复杂，蛋白质含量最少的神经鞘细胞的细胞膜的功能最简单，D项正确。
5．(2025·茂名区域高三联考)生物膜是当前分子生物学和细胞生物学中一个十分活跃的研究领域。生物膜在能量转化、物质运输、信息传递等方面具有重要作用。下列关于生物膜的叙述错误的是( B )
A．细胞膜上的糖被与细胞表面的识别等功能有关
B．蓝细菌的细胞膜是细胞边界，其与核膜及细胞器膜等构成了生物膜系统
C．神经递质与突触后膜上的受体结合体现了细胞膜的信息交流功能
D．光合作用暗反应阶段和有氧呼吸的第一、二阶段均不在生物膜上进行
解析：细胞膜外表面的糖类分子叫作糖被，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，A项正确；蓝细菌是原核生物，细胞膜是其细胞边界，但蓝细菌没有细胞核和各种具膜的细胞器，故没有生物膜系统，B项错误；神经递质与突触后膜上的受体结合，使下一个神经元兴奋或者抑制，体现了细胞膜的信息交流功能，C项正确；光合作用暗反应阶段在叶绿体基质中进行，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，均不在生物膜上进行，D项正确。
考点三 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
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1．制作藓类叶片的临时装片并观察叶绿体的形态和分布
2．制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动
3．实验关键
(1)观察叶绿体，最好选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大、叶片薄的植物细胞。如选择苔藓或黑藻叶片，可直接在显微镜下观察其单层细胞的部位。
(2)用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料的原因：靠近叶下表皮的是栅栏组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为叶片表皮细胞不含叶绿体。
(3)实验过程中的临时装片要始终保持有水的状态。
(4)以运动着的叶绿体作为参照物，才能更好地观察细胞内细胞质的流动情况。
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1．(2021·浙江1月选考)在进行“观察叶绿体”的活动中，先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，然后进行观察。下列叙述正确的是( A )
A．制作临时装片时，实验材料不需要染色
B．黑藻是一种单细胞藻类，制作临时装片时不需切片
C．预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察
D．在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成
解析：叶绿体因含有叶绿素而呈绿色，无需染色即可观察到，A项正确；黑藻是一种高等植物，不属于单细胞藻类，但其叶片薄而小，可直接制片观察，B项错误；预处理可增加黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察，C项错误；叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成，但在电子显微镜下才可观察到，D项错误。
2．(2024·湖南选择考)以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素，实验结果表明新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率不同，且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是( B )
A．该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B．细胞内结合水与自由水的比值越高，细胞质流动速率越快
C．材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D．细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
解析：该实验的目的是探究新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率，因此该实验的自变量包括黑藻叶龄、同一叶片的不同区域，A项正确；细胞质流动速率越快，细胞代谢越旺盛，细胞内结合水与自由水的比值越低，B项错误；选择新鲜的叶片，在适宜的温度和光照强度下进行实验容易取得成功，C项正确；观察细胞质的流动速率时，常以细胞质基质中叶绿体的运动速率作为指标，D项正确。
高考真题体验
1．(2023·广东选择考)下列叙述中，能支持将线粒体用于生物进化研究的是( B )
A．线粒体基因遗传时遵循孟德尔定律
B．线粒体DNA复制时可能发生突变
C．线粒体存在于各地质年代生物细胞中
D．线粒体通过有丝分裂的方式进行增殖
解析： 孟德尔定律适用于能进行有性生殖的真核生物细胞核基因控制的性状的遗传，线粒体基因属于细胞质基因，遗传时不遵循孟德尔定律，A项不符合题意；线粒体DNA在复制过程中可发生基因突变，若该突变基因能遗传给下一代，则可以为生物进化提供原材料，B项符合题意；真核生物出现前，生物细胞中不存在线粒体，C项不符合题意；有丝分裂为真核细胞的分裂方式，线粒体是细胞器，不能进行有丝分裂，D项不符合题意。
2．(2023·山东等级考)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( B )
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
解析：原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A项错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B项正确；mRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子，C项错误；细胞在有丝分裂的中期、后期无核仁，核rDNA无法转录，D项错误。
3．(2024·江西选择考)溶酶体膜稳定性下降，可导致溶酶体中酶类物质外溢，引起机体异常，如类风湿关节炎等。下列有关溶酶体的说法，错误的是( A )
A．溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构
B．溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成
C．从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D．从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低
解析：溶酶体具有单层膜结构，A项错误。溶酶体中的蛋白酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所是核糖体，B项正确。溶酶体内部含有多种水解酶，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。故从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶，C项正确。由于溶酶体内的pH(5.0左右)和细胞质基质的pH(7.0左右)有差异，故大多数酶从溶酶体外溢后活性会降低，D项正确。
4．(2022·浙江1月选考)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是( C )
A．基部成熟叶片是最佳观察材料
B．叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C．叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形
D．不同条件下叶绿体的位置不变
解析：该实验中应选择黑藻新鲜枝上幼嫩的小叶作为实验材料，A项错误；黑藻叶中的叶绿体是围着液泡分布的，B项错误；在光学显微镜下可以看到叶绿体呈扁平的椭球或球形，C项正确；不同条件下叶绿体的分布一般是不同的，D项错误。
5．(2024·安徽选择考)真核细胞的细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是( B )
A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B．水分子主要通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
解析：液泡膜上的一种载体蛋白通常只能转运一种或一类分子或离子，方式可以是主动运输，也可以是协助扩散，A项错误；水分子主要通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B项正确；根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体，在分裂末期重建，C项错误；[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体内膜上，D项错误。
课时跟踪练5
一、选择题
1．(2025·清远高三模拟)黏脂质贮积症是由于溶酶体酶磷酸化不能被转运入溶酶体而导致多种溶酶体酶分泌到细胞外所引起的疾病，患者体内细胞质基质pH为7.2左右，溶酶体内部pH为5左右。下列相关叙述错误的是( A )
A．溶酶体中的酶是在溶酶体中合成的
B．溶酶体酶分泌到细胞质基质后活性发生改变
C．溶酶体内pH的维持需要膜蛋白的协助
D．溶酶体酶的磷酸化会导致酶的空间结构发生改变
解析：溶酶体中的酶的本质为蛋白质，在核糖体上合成，A项错误；溶酶体内的水解酶在pH为5左右时活性最高，但溶酶体周围的细胞质基质的pH为7.2左右，当溶酶体酶分泌到细胞质基质后，酶活性会降低，B项正确；溶酶体内pH的维持需要膜蛋白协助进行物质运输等，从而维持内部的酸性环境，C项正确；磷酸化会使溶酶体酶的空间结构发生改变，D项正确。
2．(2025·广东八校高三联考)蛋白质糖基化是在糖基转移酶的作用下，糖与多肽链中特定氨基酸的侧链基团发生反应的过程。真核细胞中该过程起始于内质网，结束于高尔基体。经糖基化形成的糖蛋白对蛋白酶具有较强的抗性。下列叙述错误的是( B )
A．多肽链中氨基酸的种类和数目会影响糖基化修饰
B．糖基化不会影响蛋白质的结构，但会影响其功能
C．溶酶体膜内侧的蛋白质糖基化修饰程度可能较高
D．内质网的功能障碍可能会影响细胞间的识别作用
解析：根据题意可知，蛋白质糖基化是糖与多肽链中特定氨基酸的侧链基团发生反应的过程，所以多肽链中氨基酸的种类和数目会影响糖基化修饰，A项正确；结构与功能相适应，经糖基化形成的糖蛋白对蛋白酶具有较强的抗性，说明蛋白质的结构发生了变化，B项错误；溶酶体内含有较多的水解酶，但是溶酶体自身的膜蛋白却不会被水解酶水解，推测可能与蛋白质糖基化修饰程度较高有关，C项正确；蛋白质糖基化过程起始于内质网，所以内质网的功能障碍会影响蛋白质糖基化，从而影响细胞间的识别作用，D项正确。
3．马达蛋白是一类利用ATP驱动自身沿细胞骨架定向运动的蛋白。目前普遍认为细胞质流动是由马达蛋白介导的“货物”定向运输引起的。如图为马达蛋白运输叶绿体的示意图。下列叙述错误的是( C )
A．细胞骨架参与细胞内物质或结构的运输
B．观察细胞质的流动可用叶绿体的运动作为参照
C．该细胞中马达蛋白介导叶绿体朝不同的方向运输
D．马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域
解析：细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、物质运输、信息传递等生命活动密切相关，A项正确；活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，观察细胞质的流动可用叶绿体的运动作为参照，B项正确；马达蛋白是一类利用ATP驱动自身沿细胞骨架定向运动的蛋白，不能介导叶绿体朝不同的方向运输，C项错误；马达蛋白是指细胞内在ATP驱动下沿着细胞骨架定向运输“货物”的蛋白，马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域，D项正确。
4．生物膜的存在，不仅作为屏障为细胞的生命活动创造了稳定的内环境，而且还承担了物质运输、信息传递和能量转化等功能。生物膜上常附着某些与其功能相适应的物质或结构。下列相关叙述正确的是( B )
A．内质网和高尔基体膜上附着核糖体，与其加工多肽链的功能相适应
B．细胞膜上附着ATP水解酶，与其主动吸收某些营养物质的功能相适应
C．线粒体内膜上附着与细胞呼吸有关的酶，与其分解丙酮酸的功能相适应
D．叶绿体内膜上附着多种光合色素，与其吸收、传递和转化光能的功能相适应
解析：核糖体不附着在高尔基体上，A项错误；主动运输需要消耗能量，细胞膜上附着ATP水解酶，有利于主动吸收某些营养物质，与其功能相适应，B项正确；在有氧呼吸过程中，丙酮酸的分解发生在线粒体基质中，C项错误；光合色素分布在类囊体薄膜上，D项错误。
5．蓖麻毒素是一种分泌蛋白，它能使真核细胞的核糖体失去活性。细胞在合成和分泌蓖麻毒素的过程中，通过囊泡将其从内质网运到高尔基体，再运输进入液泡，并加工成成熟的蓖麻毒素，最后分泌至细胞外。下列叙述错误的是( A )
A．蓖麻细胞中高尔基体膜和细胞膜、内质网膜直接相连，有利于物质运输
B．蓖麻细胞首先在游离的核糖体上，以氨基酸为原料开始多肽链的合成
C．蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体和液泡的参与
D．蓖麻毒素可通过阻碍癌细胞中蛋白质的合成，用于癌症的治疗
解析：蓖麻细胞中高尔基体膜和细胞膜、内质网膜以囊泡的形式间接相连，有利于物质运输，A项错误；蓖麻毒素是一种分泌蛋白，蓖麻细胞首先在游离的核糖体上，以氨基酸为原料开始多肽链的合成，再转移到粗面内质网上继续合成，B项正确；由题干信息可知，蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体和液泡的参与，C项正确；由题干信息可知，蓖麻毒素能使真核细胞的核糖体失去活性，而核糖体是合成蛋白质的场所，所以蓖麻毒素可通过阻碍癌细胞中蛋白质的合成来治疗癌症，D项正确。
二、非选择题
6．研究发现，细胞可以通过回收机制使细胞器的驻留蛋白质返回到正常驻留部位。图1中，内质网驻留蛋白的羧基端有一段特殊的氨基酸序列称为KDEL序列，如果该序列被意外地包装进入转运膜泡，就会从内质网逃逸到高尔基体，此时高尔基体顺面膜囊区的KDEL受体就会识别并结合KDEL序列将它们回收到内质网。请据图回答下列问题：
(1)图1所示过程体现了生物膜的结构特点是__________________________________________________________，整个生命活动过程中所需要的ATP由__________________产生。
(2)据图1分析，该过程能识别与结合KDEL序列的受体可存在于____________________________________上；KDEL序列和受体的亲和力受pH高低的影响，________(填“高”或“低”)pH能促进KDEL序列与受体蛋白的结合。
(3)据图1分析，附着在内质网上的核糖体参与合成的蛋白质有___________________________________________________。
(4)膜蛋白中的某些氨基酸能够被一定波长的光激发而发出荧光，当胆固醇与这些氨基酸结合，会使荧光强度降低。为研究膜蛋白与胆固醇的结合位点是位于肽段1还是肽段2，设计实验检测不同肽段的荧光强度变化，结果如图2所示。据图分析可得到的结论是
___________________________________________________
___________________________________________________。
答案：(1)具有流动性 细胞质基质和线粒体
(2)COPⅠ膜泡、COPⅡ膜泡和高尔基体顺面膜囊
低 (3)内质网驻留(逃逸)蛋白、膜蛋白、分泌蛋白、溶酶体蛋白 (4)膜蛋白与胆固醇的结合位点位于肽段1中
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第5讲 细胞器与生物膜系统
【课标要求】 1.阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动。2. 举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。3.活动：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
考点一
01
考点一 主要细胞器的结构和功能
1．细胞质的组成
细胞质包括__________和______，前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及物质的转运等。
细胞质基质
细胞器
2．细胞器
(1)分离方法：__________。
[易错提醒] 差速离心法≠密度梯度离心法。
差速离心法
(2)细胞器的结构和功能。
①
②
有氧呼吸
光合作用
能量转换站
③
④
⑤
蛋白质
蛋白质
加工、
分类和包装
蛋白质
⑥
⑦
⑧
多种水解酶
细胞器
植物
有丝分裂
3．细胞骨架
蛋白质纤维
运动、分裂、分化
[教材命题点思考]
1．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分和功能的区别是________________________________________________________________。
提示：细胞质基质含有多种成分，为生命活动提供了重要的代谢反应场所、所需物质和一定的环境条件；线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第二阶段的场所；叶绿体基质含有与暗反应有关的酶，是植物进行光合作用暗反应阶段的场所
2．虽然液泡和叶绿体都含有色素，但二者功能不同，其不同点是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：液泡中的色素主要是花青素，与花和果实的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素等，与光合作用有关
3．新屠宰的家畜家禽，如果马上把肉做熟了吃，这时候的肉比较老，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关？________，请利用所学生物学知识解释其原因：_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：溶酶体 细胞死亡后，溶酶体膜破裂，各种水解酶释放出来，分解细胞中的蛋白质等物质，这时畜、禽肉烹饪后更鲜嫩，这个过程需要一定的时间
4．推测哺乳动物成熟的红细胞可成为病毒陷阱细胞的原因。
提示：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，而且寿命短，没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，病毒侵入后无法增殖。
[情境命题点思考]
5．关于真核细胞叶绿体的起源，科学家依据证据提出了一种解释：约十几亿年前，有一种原始真核生物吞噬了原始的蓝细菌，有些未被消化的蓝细菌能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体，演变过程如下图所示。
(1)按照这一推测，叶绿体的外膜、内膜的来源分别是
________________________________________________________________。
提示：原始真核细胞的细胞膜、蓝细菌的细胞膜
(2)进一步推测，线粒体的形成过程是_______________________________
________________________________________________________________。
提示：由原始真核生物吞噬需氧细菌形成
1．线粒体和叶绿体的比较
2．多角度归纳与概括细胞器的结构和功能
(1)
(2)
(3)
(4)
3．细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”
(1)能进行光合作用的生物不一定有叶绿体(如蓝细菌)，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。
(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与，且丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。
(3)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(4)有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。
(5)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
(6)具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，真菌、细菌也有细胞壁。
(7)没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
(8)葡萄糖→丙酮酸一定不发生在细胞器中。
√
考向1 细胞的结构和功能
1．(2023·湖南选择考)关于细胞的结构与功能，下列叙述错误的是( )
A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动
B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关
C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所
D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
解析：细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架被破坏会影响上述生命活动的正常进行，A项正确；核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B项正确；有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C项错误；内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，D项正确。
√
2．(2025·广东部分学校开学考)“细胞的结构和功能相适应”是生物学的基本观点之一。下列有关叙述正确的是( )
①细胞都能合成蛋白质，但合成场所不一定是核糖体
②小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应
③哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率
④植物根尖成熟区细胞有大液泡，有利于根从土壤中吸收水分
⑤细胞壁是植物细胞系统的边界，具有控制物质进出细胞的功能
A．①②③ B．①③⑤
C．②③④ D．②④⑤
解析：细胞合成蛋白质的场所一定是核糖体，①错误；线粒体是有氧呼吸的主要场所，为生命活动提供能量，所以小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有利于物质运输的能量供应，②正确；哺乳动物成熟的红细胞呈中央微凹的圆饼状，这样使表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率，③正确；植物根尖成熟区细胞有大液泡，内含细胞液，具有一定的渗透压，有利于根从土壤中吸收水分，④正确；植物细胞的系统边界是细胞膜，⑤错误。
√
考向2 细胞结构的识图分析
3．下图为细胞结构的概念图。下列相关叙述正确的是( )
A．e为细胞质，是细胞新陈代谢的主要场所
B．c是细胞膜，细胞间进行信息交流一定离不开两细胞的直接接触
C．d的主要成分是纤维素和果胶
D．在绿色植物的所有细胞中一定都含有g和h
解析：e为细胞质基质，是新陈代谢的主要场所，A项错误；c是细胞膜，细胞间进行信息交流的方式中，化学物质的传递(如激素的调节)和高等植物细胞的胞间连丝不需要两细胞直接接触，B项错误；d是植物细胞的细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，C项正确；g是叶绿体，h是线粒体，绿色植物的根部细胞一般不含叶绿体，D项错误。
√
4．下图代表自然界中处于不同分类地位的5种体现生命现象的单位。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ绘出了各自区别于其他生物的标志结构。请据图判断，下列说法错误的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ共同具有的无膜细胞器是⑨
B．可以判断Ⅲ为低等植物，因为它同时具有①和⑥
C．Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ类中都有生物可进行光合作用合成有机物
D．Ⅴ既可营寄生生活，也可以独立生存
解析：原核生物和真核生物共同具有的无膜细胞器是⑨核糖体，A项正确；题图中①⑥分别是中心体、叶绿体，只有低等植物细胞中会出现两者共存的现象，B项正确；由于Ⅱ和Ⅲ中都具有叶绿体，所以能够进行光合作用，而Ⅳ中的蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素以及与光合作用有关的酶，也可以进行光合作用，C项正确；病毒类生物只能营寄生生活，不能独立生存，D项错误。
考点二
02
考点二 细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统
1．细胞的生物膜系统中各生物膜的联系
(1)成分上的联系。
①相似性：各种生物膜都主要由____________组成。
②差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其______的种类和数量就越多。
脂质和蛋白质
蛋白质
(2)结构上的联系。
内质网膜
细胞膜
囊泡
(3)功能上的联系。
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
[易错提醒] 溶酶体内的水解酶由核糖体合成，经内质网加工，由高尔基体形成囊泡运入，溶酶体执行功能时伴随其他膜组分的更新。溶酶体正常生理状态下对自身机体的细胞结构有分解作用。
2．生物膜系统
(1)生物膜系统的组成及特点。
[易错提醒] 原核生物不具有生物膜系统，该系统只包括组成细胞的膜，不包括小肠黏膜、脑膜等。
核膜
细胞器膜
组成成分
结构
结构
(2)生物膜系统的功能。
[易错提醒] 其他膜包括类囊体膜、囊泡膜等。
物质运输
信息传递
酶
区域化
高效、有序
[教材命题点思考]
1．原核细胞具有生物膜，但不能构成生物膜系统，其原因是
________________________________________________________________。
提示：原核细胞只有细胞膜，没有核膜及各种细胞器膜
2．溶酶体内的水解酶不属于分泌蛋白，原因是
________________________________________________________________。
提示：分泌蛋白是机体中一类在细胞内产生、分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，而溶酶体内的水解酶是在细胞内发挥作用的
3．生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有催化、物质运输、能量转化、接收和传递信息的功能。下图表示三种生物膜。
图1、图2、图3分别表示哪一种生物膜？
提示：图1表示线粒体内膜；图2表示细胞膜；图3表示叶绿体的类囊体膜。
[情境命题点思考]
4．正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列，没有进入内质网的蛋白质不含信号序列。科研小组除去内质网蛋白的信号序列后，将信号序列和细胞质基质蛋白重组，重组前和重组后蛋白质在细胞中的分布如下图所示：
(1)真核细胞中，与分泌蛋白合成和加工相关的具膜细胞器有
________________________________________________________________。
提示：内质网、高尔基体和线粒体
(2)研究发现，核糖体合成的分泌蛋白有信号序列，而从内质网输出的蛋白质不含信号序列，推测其原因可能是_____________________________
________________________________________________________________。
提示：分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉了
分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化
分别用直方图和曲线图表示如下：
直方图：
曲线图：
√
考向1 分泌蛋白的合成、加工和分泌过程
1．科学家将3H－亮氨酸分别注射到野生型酵母菌、突变体A和突变体B细胞内，通过检测放射性研究酵母菌的分泌蛋白的合成和运输，放射性检测结果如下表所示。Sec12＋、Sec17＋的作用分别是( )
注：“－”表示突变的基因，“＋”表示正常的基因。
A．肽键的形成、囊泡的运输 B．肽链的延伸、内质网形成囊泡
C．内质网形成囊泡、囊泡的融合 D．内质网的加工、高尔基体的加工
酵母菌 相关基因 放射性出现顺序
野生型 Sec12＋、Sec17＋ 核糖体→内质网→高尔基体→细胞外
突变体A Sec12－、Sec17＋ 核糖体→内质网
突变体B Sec12＋、Sec17－ 核糖体→内质网→囊泡
解析：分析题表信息可知，与野生型酵母菌相比，突变体A(含Sec12－、Sec17＋基因)细胞内放射性出现的顺序为核糖体→内质网，突变体B(含Sec12＋、Sec17－)细胞内放射性出现顺序为核糖体→内质网→囊泡，细胞中内质网和高尔基体间积累大量的未融合囊泡。据此推测，Sec12＋基因编码的蛋白质的功能是参与内质网形成囊泡的过程，Sec17＋基因编码的蛋白质的功能是参与囊泡与高尔基体的融合。C项符合题意。
√
2．经典的蛋白分泌途径是内质网—高尔基体途径。若分泌蛋白在肽链的氨基端有信号肽序列，则由信号肽序列引导正在合成的多肽进入内质网，多肽合成结束其信号肽也被切除，多肽在内质网中加工完毕后被转运到高尔基体，最后高尔基体产生的分泌小泡与细胞膜融合，蛋白质被分泌到细胞外。但在真核细胞中，有少数蛋白质的分泌需通过非经典分泌途径。这些分泌蛋白合成的初始阶段不含信号肽序列，非经典蛋白分泌途径有四种，如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．核糖体、内质网、高尔基体和线粒体
参与经典的蛋白分泌途径
B．据图可知四种非经典分泌途径的完成均没有膜融合过程
C．执行分泌功能的蛋白质中不含有信号肽序列
D．若某分泌蛋白基因中无编码信号肽的序列，则该分泌蛋白需通过非经典途径分泌
解析：经典的蛋白分泌途径是内质网—高尔基体途径，此过程需核糖体、内质网、高尔基体和线粒体参与，A项正确。非经典分泌途径中，a为通过溶酶体与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外；b为直接跨膜运输；c为通过外泌体与细胞膜融合将蛋白质分泌到细胞外；d为通过细胞膜出泡方式将蛋白质运出细胞外，a、c、d途径皆存在膜融合过程，B项错误。经典分泌途径中，分泌蛋白的信号肽在内质网中被切除，非经典分泌途径中的蛋白质没有信号肽，C项正确。分泌蛋白初始合成时，信号肽的有无是划分经典分泌途径和非经典分泌途径的重要标志，若某分泌蛋白基因中无编码信号肽的序列，不能引导多肽进入内质网，则该分泌蛋白需通过非经典途径分泌，D项正确。
√
3．(2021·山东等级考)高尔基体膜上的RS受体特异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：由题意可知，如果含有短肽序列RS的蛋白质错误转运到高尔基体，高尔基体通过囊泡运输的方式可将该类蛋白运回内质网，推测正常情况下含有短肽序列RS的蛋白质留在内质网，并不需要进入高尔基体内加工，所以该类蛋白应该属于胞内蛋白，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，A项正确；该类蛋白通过囊泡运输的方式被运回内质网，囊泡运输的过程消耗ATP，B项正确；由于RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱，所以高尔基体膜上的RS受体所在区域的pH比内质网的pH低，C项错误；RS功能缺失会导致高尔基体内该类蛋白不能被RS受体特异性识别并结合，进而使高尔基体不能形成囊泡并将该类蛋白运回内质网，故该类蛋白在高尔基体内的含量可能增加，D项正确。
考向2 生物膜系统的组成及功能
4．(2023·海南选择考)不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见下表。
膜主要
成分 生物膜
红细胞
的细胞膜 神经鞘细胞的细胞膜 高尔基
体膜 内质
网膜 线粒体
内膜
蛋白质/% 49 18 64 62 78
脂质/% 43 79 26 28 22
糖类/% 8 3 10 10 少
√
下列有关叙述错误的是( )
A．蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性
B．高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关
C．哺乳动物红细胞的细胞膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象
D．表内所列的生物膜中，线粒体内膜的功能最复杂，神经鞘细胞的细胞膜的功能最简单
解析：生物膜主要由蛋白质和脂质组成，二者不可或缺，构成生物膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，故生物膜具有流动性，A项正确；生物膜上的糖类常与膜之间的信息交流有关，B项正确；哺乳动物的成熟红细胞没有高尔基体等各种细胞器，C项错误；功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类与数量就越多，故题表中蛋白质含量最多的线粒体内膜功能最复杂，蛋白质含量最少的神经鞘细胞的细胞膜的功能最简单，D项正确。
√
5．(2025·茂名区域高三联考)生物膜是当前分子生物学和细胞生物学中一个十分活跃的研究领域。生物膜在能量转化、物质运输、信息传递等方面具有重要作用。下列关于生物膜的叙述错误的是( )
A．细胞膜上的糖被与细胞表面的识别等功能有关
B．蓝细菌的细胞膜是细胞边界，其与核膜及细胞器膜等构成了生物膜系统
C．神经递质与突触后膜上的受体结合体现了细胞膜的信息交流功能
D．光合作用暗反应阶段和有氧呼吸的第一、二阶段均不在生物膜上进行
解析：细胞膜外表面的糖类分子叫作糖被，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，A项正确；蓝细菌是原核生物，细胞膜是其细胞边界，但蓝细菌没有细胞核和各种具膜的细胞器，故没有生物膜系统，B项错误；神经递质与突触后膜上的受体结合，使下一个神经元兴奋或者抑制，体现了细胞膜的信息交流功能，C项正确；光合作用暗反应阶段在叶绿体基质中进行，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，均不在生物膜上进行，D项正确。
考点三
03
考点三 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1．制作藓类叶片的临时装片并观察叶绿体的形态和分布
细胞质
清水
高倍镜
2．制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动
不断流动
水滴
低倍镜
高倍镜
3．实验关键
(1)观察叶绿体，最好选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大、叶片薄的植物细胞。如选择苔藓或黑藻叶片，可直接在显微镜下观察其单层细胞的部位。
(2)用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮作实验材料的原因：靠近叶下表皮的是栅栏组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为叶片表皮细胞不含叶绿体。
(3)实验过程中的临时装片要始终保持有水的状态。
(4)以运动着的叶绿体作为参照物，才能更好地观察细胞内细胞质的流动情况。
√
1．(2021·浙江1月选考)在进行“观察叶绿体”的活动中，先将黑藻放在光照、温度等适宜条件下预处理培养，然后进行观察。下列叙述正确的是
( )
A．制作临时装片时，实验材料不需要染色
B．黑藻是一种单细胞藻类，制作临时装片时不需切片
C．预处理可减少黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察
D．在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成
解析：叶绿体因含有叶绿素而呈绿色，无需染色即可观察到，A项正确；黑藻是一种高等植物，不属于单细胞藻类，但其叶片薄而小，可直接制片观察，B项错误；预处理可增加黑藻细胞中叶绿体的数量，便于观察，C项错误；叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成，但在电子显微镜下才可观察到，D项错误。
√
2．(2024·湖南选择考)以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素，实验结果表明新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率不同，且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是( )
A．该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B．细胞内结合水与自由水的比值越高，细胞质流动速率越快
C．材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D．细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
解析：该实验的目的是探究新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率，因此该实验的自变量包括黑藻叶龄、同一叶片的不同区域，A项正确；细胞质流动速率越快，细胞代谢越旺盛，细胞内结合水与自由水的比值越低，B项错误；选择新鲜的叶片，在适宜的温度和光照强度下进行实验容易取得成功，C项正确；观察细胞质的流动速率时，常以细胞质基质中叶绿体的运动速率作为指标，D项正确。
√
高考真题体验
1．(2023·广东选择考)下列叙述中，能支持将线粒体用于生物进化研究的是( )
A．线粒体基因遗传时遵循孟德尔定律
B．线粒体DNA复制时可能发生突变
C．线粒体存在于各地质年代生物细胞中
D．线粒体通过有丝分裂的方式进行增殖
解析： 孟德尔定律适用于能进行有性生殖的真核生物细胞核基因控制的性状的遗传，线粒体基因属于细胞质基因，遗传时不遵循孟德尔定律，A项不符合题意；线粒体DNA在复制过程中可发生基因突变，若该突变基因能遗传给下一代，则可以为生物进化提供原材料，B项符合题意；真核生物出现前，生物细胞中不存在线粒体，C项不符合题意；有丝分裂为真核细胞的分裂方式，线粒体是细胞器，不能进行有丝分裂，D项不符合题意。
√
2．(2023·山东等级考)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
解析：原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A项错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B项正确；mRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子，C项错误；细胞在有丝分裂的中期、后期无核仁，核rDNA无法转录，D项错误。
√
3．(2024·江西选择考)溶酶体膜稳定性下降，可导致溶酶体中酶类物质外溢，引起机体异常，如类风湿关节炎等。下列有关溶酶体的说法，错误的是
( )
A．溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构
B．溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成
C．从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D．从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低
解析：溶酶体具有单层膜结构，A项错误。溶酶体中的蛋白酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所是核糖体，B项正确。溶酶体内部含有多种水解酶，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。故从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶，C项正确。由于溶酶体内的pH(5.0左右)和细胞质基质的pH(7.0左右)有差异，故大多数酶从溶酶体外溢后活性会降低，D项正确。
√
4．(2022·浙江1月选考)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是( )
A．基部成熟叶片是最佳观察材料
B．叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C．叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形
D．不同条件下叶绿体的位置不变
解析：该实验中应选择黑藻新鲜枝上幼嫩的小叶作为实验材料，A项错误；黑藻叶中的叶绿体是围着液泡分布的，B项错误；在光学显微镜下可以看到叶绿体呈扁平的椭球或球形，C项正确；不同条件下叶绿体的分布一般是不同的，D项错误。
5．(2024·安徽选择考)真核细胞的细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是( )
A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B．水分子主要通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
√
解析：液泡膜上的一种载体蛋白通常只能转运一种或一类分子或离子，方式可以是主动运输，也可以是协助扩散，A项错误；水分子主要通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B项正确；根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体，在分裂末期重建，C项错误；[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体内膜上，D项错误。课时跟踪练5
一、选择题
1．(2025·清远高三模拟)黏脂质贮积症是由于溶酶体酶磷酸化不能被转运入溶酶体而导致多种溶酶体酶分泌到细胞外所引起的疾病，患者体内细胞质基质pH为7.2左右，溶酶体内部pH为5左右。下列相关叙述错误的是( A )
A．溶酶体中的酶是在溶酶体中合成的
B．溶酶体酶分泌到细胞质基质后活性发生改变
C．溶酶体内pH的维持需要膜蛋白的协助
D．溶酶体酶的磷酸化会导致酶的空间结构发生改变
解析：溶酶体中的酶的本质为蛋白质，在核糖体上合成，A项错误；溶酶体内的水解酶在pH为5左右时活性最高，但溶酶体周围的细胞质基质的pH为7.2左右，当溶酶体酶分泌到细胞质基质后，酶活性会降低，B项正确；溶酶体内pH的维持需要膜蛋白协助进行物质运输等，从而维持内部的酸性环境，C项正确；磷酸化会使溶酶体酶的空间结构发生改变，D项正确。
2．(2025·广东八校高三联考)蛋白质糖基化是在糖基转移酶的作用下，糖与多肽链中特定氨基酸的侧链基团发生反应的过程。真核细胞中该过程起始于内质网，结束于高尔基体。经糖基化形成的糖蛋白对蛋白酶具有较强的抗性。下列叙述错误的是( B )
A．多肽链中氨基酸的种类和数目会影响糖基化修饰
B．糖基化不会影响蛋白质的结构，但会影响其功能
C．溶酶体膜内侧的蛋白质糖基化修饰程度可能较高
D．内质网的功能障碍可能会影响细胞间的识别作用
解析：根据题意可知，蛋白质糖基化是糖与多肽链中特定氨基酸的侧链基团发生反应的过程，所以多肽链中氨基酸的种类和数目会影响糖基化修饰，A项正确；结构与功能相适应，经糖基化形成的糖蛋白对蛋白酶具有较强的抗性，说明蛋白质的结构发生了变化，B项错误；溶酶体内含有较多的水解酶，但是溶酶体自身的膜蛋白却不会被水解酶水解，推测可能与蛋白质糖基化修饰程度较高有关，C项正确；蛋白质糖基化过程起始于内质网，所以内质网的功能障碍会影响蛋白质糖基化，从而影响细胞间的识别作用，D项正确。
3．马达蛋白是一类利用ATP驱动自身沿细胞骨架定向运动的蛋白。目前普遍认为细胞质流动是由马达蛋白介导的“货物”定向运输引起的。如图为马达蛋白运输叶绿体的示意图。下列叙述错误的是( C )
A．细胞骨架参与细胞内物质或结构的运输
B．观察细胞质的流动可用叶绿体的运动作为参照
C．该细胞中马达蛋白介导叶绿体朝不同的方向运输
D．马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域
解析：细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、物质运输、信息传递等生命活动密切相关，A项正确；活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，观察细胞质的流动可用叶绿体的运动作为参照，B项正确；马达蛋白是一类利用ATP驱动自身沿细胞骨架定向运动的蛋白，不能介导叶绿体朝不同的方向运输，C项错误；马达蛋白是指细胞内在ATP驱动下沿着细胞骨架定向运输“货物”的蛋白，马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域，D项正确。
4．生物膜的存在，不仅作为屏障为细胞的生命活动创造了稳定的内环境，而且还承担了物质运输、信息传递和能量转化等功能。生物膜上常附着某些与其功能相适应的物质或结构。下列相关叙述正确的是( B )
A．内质网和高尔基体膜上附着核糖体，与其加工多肽链的功能相适应
B．细胞膜上附着ATP水解酶，与其主动吸收某些营养物质的功能相适应
C．线粒体内膜上附着与细胞呼吸有关的酶，与其分解丙酮酸的功能相适应
D．叶绿体内膜上附着多种光合色素，与其吸收、传递和转化光能的功能相适应
解析：核糖体不附着在高尔基体上，A项错误；主动运输需要消耗能量，细胞膜上附着ATP水解酶，有利于主动吸收某些营养物质，与其功能相适应，B项正确；在有氧呼吸过程中，丙酮酸的分解发生在线粒体基质中，C项错误；光合色素分布在类囊体薄膜上，D项错误。
5．蓖麻毒素是一种分泌蛋白，它能使真核细胞的核糖体失去活性。细胞在合成和分泌蓖麻毒素的过程中，通过囊泡将其从内质网运到高尔基体，再运输进入液泡，并加工成成熟的蓖麻毒素，最后分泌至细胞外。下列叙述错误的是( A )
A．蓖麻细胞中高尔基体膜和细胞膜、内质网膜直接相连，有利于物质运输
B．蓖麻细胞首先在游离的核糖体上，以氨基酸为原料开始多肽链的合成
C．蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体和液泡的参与
D．蓖麻毒素可通过阻碍癌细胞中蛋白质的合成，用于癌症的治疗
解析：蓖麻细胞中高尔基体膜和细胞膜、内质网膜以囊泡的形式间接相连，有利于物质运输，A项错误；蓖麻毒素是一种分泌蛋白，蓖麻细胞首先在游离的核糖体上，以氨基酸为原料开始多肽链的合成，再转移到粗面内质网上继续合成，B项正确；由题干信息可知，蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体和液泡的参与，C项正确；由题干信息可知，蓖麻毒素能使真核细胞的核糖体失去活性，而核糖体是合成蛋白质的场所，所以蓖麻毒素可通过阻碍癌细胞中蛋白质的合成来治疗癌症，D项正确。
二、非选择题
6．研究发现，细胞可以通过回收机制使细胞器的驻留蛋白质返回到正常驻留部位。图1中，内质网驻留蛋白的羧基端有一段特殊的氨基酸序列称为KDEL序列，如果该序列被意外地包装进入转运膜泡，就会从内质网逃逸到高尔基体，此时高尔基体顺面膜囊区的KDEL受体就会识别并结合KDEL序列将它们回收到内质网。请据图回答下列问题：
(1)图1所示过程体现了生物膜的结构特点是
__________________________________________________________，整个生命活动过程中所需要的ATP由__________________产生。
(2)据图1分析，该过程能识别与结合KDEL序列的受体可存在于____________________________________上；KDEL序列和受体的亲和力受pH高低的影响，________(填“高”或“低”)pH能促进KDEL序列与受体蛋白的结合。
(3)据图1分析，附着在内质网上的核糖体参与合成的蛋白质有___________________________________________________。
(4)膜蛋白中的某些氨基酸能够被一定波长的光激发而发出荧光，当胆固醇与这些氨基酸结合，会使荧光强度降低。为研究膜蛋白与胆固醇的结合位点是位于肽段1还是肽段2，设计实验检测不同肽段的荧光强度变化，结果如图2所示。据图分析可得到的结论是
___________________________________________________
___________________________________________________。
答案：(1)具有流动性 细胞质基质和线粒体
(2)COPⅠ膜泡、COPⅡ膜泡和高尔基体顺面膜囊
低 (3)内质网驻留(逃逸)蛋白、膜蛋白、分泌蛋白、溶酶体蛋白 (4)膜蛋白与胆固醇的结合位点位于肽段1中
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