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专题 2
细胞的基本结构与物质输入和输出
第2讲 细胞器和生物
膜系统
1.(2024·九省联考安徽适应卷)细胞各部分结构既分工又合作,共同执行细胞的各项生命活动。下列相关叙述正确的是( )
A.内质网是一个内腔不相通的膜性管道系统,与蛋白质等大分子物质的合
成有关
B.细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞分裂、分化等生命活
动密切相关
C.生物膜系统由细胞器膜、细胞膜和核膜等构成,具有相同的组成成分、
结构和功能
D.细胞核具有核膜、核仁等结构,核膜上的核孔是大分子物质被动运输进
出细胞核的通道
一、单项选择题
B
【解析】B 内质网是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统,A错误;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞的运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关,B正确;生物膜的组成成分和结构很相似,在结构和功能上紧密联系,C错误;核膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道,不是被动运输,被动运输是跨膜运输方式,D错误。
2.如图为某同学绘制的洋葱根尖分生区细胞处于分裂间期时的模式图,根据此图得出的结论,不正确的是( )
A.图中出现了三处明显的错误,体现在结构2、4和细胞形态上
B.图中所示2、3、4、6四种结构中均可以发生A—U配对现象
C.在细胞分裂末期,7的活动会增强,合成组成细胞壁的物质
D.如果用一定手段破坏7所示的结构,细胞可能会出现多个结构9
答案:B
【解析】B 此图是洋葱根尖分生区细胞,此处细胞不成熟,无2液泡、4叶绿体,同时此处细胞呈正方形,A正确;A—U的碱基互补配对发生在转录或翻译过程中,3线粒体和4叶绿体中能发生转录和翻译过程,6核糖体中能发生翻译过程,但在2液泡中不能发生转录或翻译过程,B错误;在植物细胞分裂末期,在赤道板的位置形成细胞板,逐渐形成细胞壁,此时7高尔基体活动旺盛,C正确;7高尔基体被破坏,在细胞分裂末期不能产生细胞壁,细胞不能分裂,可能会造成在同一个细胞中有多个细胞核,D正确。
3.(2024·新疆阶段考)“结构和功能相适应”是生物学的基本观点之一。下列有关叙述错误的是( )
A.叶绿体中基粒类囊体结构可扩大生物膜面积,有利于提高光合作用的速率
B.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,有利于细胞生命活动的高效进行
C.根尖成熟区的细胞具有中央大液泡,有利于根吸收水分
D.内质网膜与高尔基体膜、细胞膜直接相连,有利于细胞内物质的运输
D
【解析】D 内质网膜与高尔基体膜之间通过囊泡间接相连,D错误。
4.(2024·安徽联考改编)细胞是一个开放的系统,时刻与外界进行物质和能量的交换,同样在细胞内也存在物质运输和能量转化,而囊泡运输就是真核细胞常见的一种运输方式。下列关于囊泡的叙述,正确的是( )
A.囊泡运输的交通枢纽是内质网
B.囊泡运输的物质不一定是生物大分子
C.囊泡可来自内质网、高尔基体和细胞膜等细胞器
D.囊泡运输通常离不开转运蛋白的参与和能量的供应
B
【解析】B 囊泡运输的交通枢纽是高尔基体,A错误;囊泡运输的物质不一定是生物大分子,也可能是一些小分子物质,如神经递质,B正确;细胞膜不属于细胞器,C错误;转运蛋白是细胞膜上的蛋白质,运输的一般是离子和小分子,囊泡的运输不需要转运蛋白的参与,D错误。
5.(2023·山东联考卷)研究叶肉细胞的结构和功能时,取匀浆或上清液依次离心,将不同的结构分开,其过程和结果如图所示,P1~P4表示沉淀物,S1~S4表示上清液。据此分析,下列叙述正确的是( )
A.ATP仅在P2和P3中产生
B.DNA仅存在于P1、P2和P3中
C.P2、P3、P4和S3均能合成相应的蛋白质
D.S1、S2、S3和P4中均有膜结构的细胞器
答案:C
【解析】C ATP可以在细胞质基质、线粒体和叶绿体中产生,即在P2、P3、上清液中均可产生,A错误;DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体中,即S1、P1、S2、P2和P3中,B错误;蛋白质的合成场所为核糖体,线粒体和叶绿体中也含有核糖体,所以P2、P3、P4和S3均能合成相应的蛋白质,C正确;P4中核糖体没有膜结构,D错误。
6.(2024·湖南长沙市一中二模)蛋白质的合成和运输过程可以分为两条途径。途径一是共翻译转运:在游离核糖体上合成出一段肽链(信号肽)后,信号肽会引导核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成,再经一系列加工后转运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。途径二是翻译后转运:在游离核糖体上完成肽链合成,然后转运至线粒体、叶绿体、细胞核或细胞质基质等处。下列分析正确的是( )
A.用3H标记亮氨酸的羧基可确定某种蛋白质的转运是何种途径
B.细胞内蛋白质的合成都起始于细胞质中的游离核糖体
C.构成细胞骨架的蛋白质的合成和运输需经过共翻译转运途径
D.生长激素、胰岛素、性激素等激素的分泌需经过共翻译转运途径
答案:B
【解析】B 氨基酸脱水缩合过程中,氨基酸的羧基中的H会脱去,失去放射性标记,故用3H标记亮氨酸的羧基不能确定转运途径,A错误;根据题意,两种途径都是先在游离的核糖体中合成,B正确;细胞骨架蛋白是翻译后转运途径,C错误;生长激素、胰岛素属于共翻译转运途径,性激素的化学本质是固醇,不是蛋白质,不经过共翻译转运途径,D错误。
7.关于“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验,下列相关说法正确的是( )
A.可以选用叶片薄的颤藻为材料
B.用黑藻作为实验材料,不同部位细胞质的环流速度一样
C.细胞质流动与细胞骨架的相互作用有关,通过细胞质流动能够不断地分
配各种营养物质和代谢废物
D.选择稍带些叶肉的菠菜下表皮作为实验材料,因为表皮细胞和叶肉细胞
都富含叶绿体
C
【解析】C 颤藻(颤蓝细菌)属于原核生物,其细胞中不含叶绿体,A错误;用黑藻作为实验材料,可以发现不同部位细胞质的环流速度不一样,一般靠近叶脉处胞质环流速度快,B错误;细胞质流动与细胞骨架的相互作用有关,通过细胞质流动能够不断地分配各种营养物质和代谢废物,C正确;表皮细胞的功能主要是保护作用,通常不含叶绿体,叶绿体主要存在于叶肉细胞中,D错误。
二、不定项选择题
8.(2025·湖北十堰阶段考)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。下列说法正确的是( )
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
ABD
【解析】ABD 根据题意可知,该类蛋白若错误地运输到高尔基体,会被运回内质网并释放,故这类蛋白不应该运输至高尔基体。而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需经过高尔基体的加工,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A正确。囊泡运输过程需要消耗能量,消耗ATP,B正确。RS受体与RS可以在高尔基体结合,结合能力应该比较强,而RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱,所以高尔基体内的pH应该较低,C错误。RS功能缺失后,不应进入高尔基体的该类蛋白能够进入高尔基体,导致高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。
9.(2024·湖南九校联考)内共生学说认为线粒体、叶绿体极有可能是由真核生物吞噬蓝细菌形成的,内质网和高尔基体是真核细胞适应环境逐渐进化出来的,而溶酶体则是由高尔基体演化而来的,下图是细胞中溶酶体的形成过程,分析下列有关说法正确的是( )
A.溶酶体酶的糖链在内质网中形成,M6P标志的形成在高尔基体中
B.溶酶体酶的合成过程与分泌蛋白合成过程经历的细胞器种类一致
C.错误运往细胞外的溶酶体酶能通过M6P受体介导的胞吞作用回收到前溶
酶体中
D.M6P受体与溶酶体分离后,其去向是由囊泡包裹着运往细胞膜,成为细
胞膜蛋白
答案:ABC
【解析】ABC 据图分析,溶酶体中的酶是在核糖体上合成的,经过内质网加工形成糖链,在高尔基体中形成M6P标志,A正确;分泌蛋白合成、加工和分泌过程经历的细胞器有:核糖体、内质网、高尔基体,由图可知,溶酶体酶的合成也经历了这些细胞器,与分泌蛋白合成过程经历的细胞器种类一致,B正确;由图可知,错误运往细胞外的溶酶体酶,通过与细胞膜上的M6P受体结合,通过胞吞作用回收到细胞内,与前溶酶体融合进入前溶酶体中,C正确;M6P受体与溶酶体分离后,一部分由囊泡包裹着运往细胞膜,成为细胞膜蛋白;一部分由囊泡包裹着运往高尔基体重新被利用,D错误。
10.(2024·山东期中)随着光照强度的变化,叶绿体在细胞中的分布和位置也会发生相应改变,该过程称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白(构成细胞骨架中微丝蛋白的重要成分)相结合,用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验,观察到在不同光照强度下叶肉细胞中叶绿体的分布情况如图。下列叙述错误的是( )
A.叶绿体随光照强弱发生的定位改变,有利于叶肉细胞更充分地吸收光能
B.若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常,可推测叶绿体是沿着微丝蛋白
移动的
C.实验表明,CHUP1蛋白和光照强度在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定
位中起重要作用
D.推测CHUP1蛋白位于叶绿体的外膜上,该蛋白锚定在微丝蛋白上完成叶
绿体的移动
答案:A
【解析】A 据左图可知,弱光条件下,叶绿体会汇集到细胞顶面,能最大限度地吸收光能,保证高效率的光合作用,而强光条件下,叶绿体移动到细胞两侧,以避免强光的伤害,A错误。
三、非选择题
11.(2024·江苏联考改编)真核细胞的核DNA控制合成的蛋白质在细胞内的运输和空间定位取决于其自身氨基酸序列中是否包含了信号序列以及信号序列的差异,下图是细胞中蛋白质定向发送到不同细胞结构的主要途径,其中①~⑨表示过程,A~G表示细胞结构,请回答下列问题:
(1)图中由双层膜包被的结构有 (填字母)。科学家常采用________法分离图中不同的细胞器,用 法研究分泌蛋白的合成和运输。
(2)①~④过程中高尔基体所起的作用是____________________________________________。某些蛋白质经⑧过程进入细胞核需要通过 (填结构名称)。
(3)“?”处的物质可经⑨过程分泌到细胞外,这样的物质有多种,请举一例:________________________________。
D、E、F
差速离心
同位素标记
对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装
核孔
抗体、胰岛素、胃蛋白酶等
(4)研究发现,经②过程进入内质网的多肽在③过程输出时已经没有了信号序列,推测其原因是_________________________________________。
(5)若把溶酶体酶相关基因导入细菌内,也指导合成了相应的蛋白质,但此蛋白质不具备正常的功能,可能的原因是:__________________________________________________________________________________________________(从两类细胞含有细胞器的差异角度分析)。
信号序列在内质网中被(酶)切除(水解)
细菌不含内质网和高尔基体,此蛋白质由核糖体合成后,无法由内质网和高尔基体加工成有相应功能的蛋白质
12.下图为真核细胞中3种结构的示意图,请回答下列问题:
(1)处于有丝分裂中期的洋葱根尖细胞具有 (填“甲”“乙”或“丙”)。 ______________________________等结构共同构成细胞的生物膜系统。
(2)蛋白质合成活跃的卵母细胞中结构c较大,而蛋白质合成不活跃的肌细胞中结构c很小,这表明结构c与 的形成直接有关。
(3)许多重要的化学反应在生物膜上进行,乙、丙分别通过 (填图中字母)扩大了膜面积,从而为这些反应需要的 提供更多的附着场所。
乙
细胞器膜、细胞膜和核膜
核糖体
e、h
酶
(4)在细胞分裂间期,结构乙的数目增多,其增多的方式有3种假设:Ⅰ.细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成;Ⅱ.细胞利用其他生物膜装配形成;Ⅲ.结构乙分裂增殖形成。
有人通过放射性同位素标记实验,对上述假设进行了探究,方法如下:首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株在加有3H标记的胆碱(磷脂的前体)培养基中培养,然后转入另一种培养基中继续培养,定期取样,检测细胞中结构乙的放射性。结果如下:
标记后细胞增殖的代数 1 2 3 4
测得的相对放射性 2.00 1.00 0.50 0.25
①与野生型相比,实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是___________________。
②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是__________________________________________________。
③通过上述实验,初步判断3种假设中成立的是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
自身不能合成胆碱
成分与前一步骤的培养基相同,只是胆碱没有3H标记
Ⅲ
【解析】(4)①链孢霉营养缺陷型突变株在加有3H标记的胆碱的培养基中培养,这就要求其自身不能合成胆碱,从而全部来源于环境。②另一种培养基成分应该与前一步骤中的培养基相同,只是胆碱没有3H标记,这样能排除由于培养基成分的不同带来的影响,又能检测放射性的变化。观察新合成的磷脂上的放射性的变化,有助于判断线粒体增多的方式。③根据表中数据分析,测得的相对放射性每一代是上一代的一半,分裂增殖最有可能导致这种情况,即假设Ⅲ成立。