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
一、单项选择题
1.下列相关叙述错误的是( )
A.液泡中的色素与光合作用有关
B.神经细胞膜形成大量突起,有利于兴奋的产生和传递
C.动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化的“枢纽”
D.囊泡包裹物有分泌蛋白、神经递质、破损的细胞器、部分激素等,有助于神经递质的释放及信息传递、激素分泌、免疫等
【解析】A 液泡中的色素是花青素,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,A错误。神经细胞膜形成大量突起,有利于兴奋的产生和传递,B正确。动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化的“枢纽”,C正确。囊泡包裹物有分泌蛋白、神经递质、破损的细胞器、部分激素等,有助于神经递质的释放及信息传递、激素分泌、免疫等,D正确。
2.下列关于线粒体和叶绿体的叙述,错误的是( )
A.细胞分化后,不同类型的植物细胞中线粒体和叶绿体的数量可能不同
B.葡萄糖在叶绿体中合成,其分解产物能在线粒体中被彻底氧化分解
C.叶绿体和线粒体中的基因都能转录生成mRNA
D.细胞吸收离子物质所需的能量只能来自线粒体
【解析】D 细胞分化后,不同类型的植物细胞中线粒体和叶绿体的数量可能不同,如根尖细胞不含叶绿体,代谢旺盛的细胞含的线粒体数量较多,A正确;葡萄糖在叶绿体中合成,其初步分解产物是丙酮酸,丙酮酸能在线粒体中被彻底氧化分解产生二氧化碳和水,B正确;叶绿体和线粒体都是半自主性细胞器,叶绿体和线粒体中的基因都能转录生成mRNA,C正确;细胞吸收离子物质所需的直接能源物质是ATP,除线粒体外,细胞质基质也能产生ATP,D错误。
3.经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后,S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别,经高尔基体膜包裹形成囊泡,在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中,带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶;不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是( )
A.M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B.附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C.S酶功能丧失的细胞中,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D.在M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
【解析】D 据题干可知,S酶会在某些蛋白质上形成M6P标志,带有该标志的蛋白质能转化为溶酶体酶,故S酶只作用于形成溶酶体酶所需的部分蛋白质,具有专一性,A正确;溶酶体酶需要在内质网上加工后进入高尔基体进行加工、分类、包装,故由附着在内质网上的核糖体合成,B正确;S酶功能丧失的细胞中不能形成M6P标志,细胞不能形成溶酶体,衰老和损伤的细胞器不能被分解而在细胞内积累,C正确;M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质会被运往细胞膜,不会聚集在高尔基体内,D错误。
4.生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是( )
A.叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶
B.溶酶体大量破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏
C.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道
D.线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用有关的酶
【解析】D 叶绿体是进行光合作用的场所,光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段,其中光反应阶段能合成ATP,而光反应的场所是类囊体膜,因此叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶,A正确;溶酶体中含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,溶酶体大量破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,B正确;细胞核的核膜具有双层膜,核膜上存在核孔,核孔的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,因此核孔是物质进出细胞核的通道,C正确;线粒体DNA位于线粒体的基质中,D错误。
5.迁移体是我国科学家发现的一种新细胞器,是在细胞定向迁移过程中产生的直径为0.5~3.0 μm的单层膜囊泡结构。细胞产生迁移体的过程称为迁移性胞吐。到达细胞外后,迁移体会继续留在原地,直到破裂或被其他细胞吞噬,从而进行细胞间的物质传递。下列相关叙述错误的是( )
A.迁移体属于生物膜系统的范畴
B.迁移体能定向迁移是由基因决定的
C.迁移体被其他细胞吞噬主要与细胞膜的选择透过性和溶酶体有关
D.迁移体可能实现细胞内物质的释放和细胞间信息的传递
【解析】C 迁移体是具有单层膜的囊泡结构,是一种具膜细胞器,而生物膜包括细胞膜、细胞器膜、核膜等,故迁移体属于生物膜系统的范畴,A正确;遗传信息就像生命活动的“蓝图”,细胞依据这个蓝图进行物质合成、能量转化、信息传递等,由此可知迁移体能定向迁移是由基因决定的,B正确;迁移体被其他细胞吞噬属于胞吞,主要与细胞膜的流动性和溶酶体有关,溶酶体中含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入的细菌或病毒,C错误;迁移体将细胞内的物质定向迁移到细胞外,到达细胞外后会继续留在原地,直到破裂或被其他细胞吞噬,从而实现细胞内物质的释放和细胞间信息的传递,D正确。
二、不定项选择题
6.下列有关细胞器的叙述,错误的是( )
A.线粒体具有双层膜结构,内、外膜上所含酶的种类相同
B.溶酶体膜蛋白高度糖基化可能有保护自身不被酶水解的作用
C.叶绿体的类囊体膜上分布着光合色素和蛋白质
D.只有浆细胞才能产生抗体,因为浆细胞中有核糖体、内质网和高尔基体
【解析】AD 线粒体具有双层膜结构,内、外膜功能不同,所含酶的种类和数量也不同,A错误;溶酶体膜蛋白高度糖基化可能有保护自身不被酶水解的作用,B正确;叶绿体的类囊体膜上分布着光合色素和蛋白质(如酶),是光反应的场所,C正确;只有浆细胞才能产生抗体,是因为抗体基因只能在浆细胞中表达,D错误。
7.下列关于观察叶绿体和细胞质流动实验的相关叙述,不正确的是( )
A.观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶,原因是叶片薄而小,叶绿体清晰
B.操作熟练的同学可以直接用高倍镜观察叶绿体的形态
C.细胞质流动的速度跟环境温度和该细胞的新陈代谢的强度无关
D.高倍镜下可看到扁平的椭球或球形的叶绿体,叶绿体的形态有利于接受光照
【解析】BC 必须先用低倍镜观察到叶绿体以后才能用高倍镜观察,B错误;细胞质流动的速度跟环境温度和该细胞的新陈代谢的强度有关,在一定范围内,环境温度越高,新陈代谢越强,细胞质流动的速度越快,C错误。
8.研究显示:囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构,主要负责细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输,称为囊泡运输,一般包括出芽、锚定和融合等过程(如图所示),需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节。下列有关说法错误的是( )
A.囊泡运输需要载体蛋白和ATP
B.出芽和融合体现了细胞膜的功能特性,即具有流动性
C.囊泡能特异性锚定细胞器与其表面具有的糖蛋白有关,这体现了生物膜的信息传递功能
D.囊泡膜的结构支架是磷脂双分子层,细胞中与囊泡结构类似的细胞器有溶酶体、核糖体等
【解析】ABD 囊泡运输不需要载体蛋白,但需要ATP,A错误;“出芽”和“融合”体现了细胞膜的结构特点,即具有一定的流动性,B错误;囊泡能特异性“锚定”细胞器,这样的“锚定”过程具有特异性,从而将物质准确地运送到相应的位点,体现了生物膜具有信息传递功能,生物膜信息传递的功能与生物膜表面具有的糖蛋白有关,C正确;核糖体没有膜结构,所以不含有磷脂双分子层,D错误。
三、非选择题
9.请回答下列有关细胞器的问题:
(1)细胞中普遍存在过氧化物酶体和溶酶体,它们都是由单层膜构成的细胞器,对细胞有重要的保护作用,但是二者的功能存在差异,主要表现在溶酶体是“消化车间”,主要功能是 ,溶酶体内水解酶的合成类似于分泌蛋白,即在核糖体上合成的肽链,需要在 中加工和修饰后,再运输到溶酶体内。而过氧化物酶体的作用主要是将细胞代谢产生的毒性物质——过氧化氢水解,故其标志酶是 ,推测过氧化物酶体在生物进化过程中比核糖体出现的时间要 (填“早”或“晚”)。
(2)在细胞分裂间期,线粒体的数目会增多,其增多的方式有3种假设:①细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成;②细胞利用其他生物膜装配形成;③原来的线粒体分裂增殖形成。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:首先将一种营养缺陷型链孢霉突变株在含有3H标记的胆碱(合成磷脂的原料)培养基中培养,然后转入不含3H标记的胆碱培养基中继续培养,定期取样,并检测细胞中线粒体的放射性。结果如下表:
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
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 。通过上述实验,初步判断上述3种假设中成立的是 (填“①”“②”或“③”)。
【答案】(1)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 内质网和高尔基体 过氧化氢酶 晚
(2)自身不能合成胆碱 ③
【解析】(1)溶酶体内含有多种水解酶,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,其内的水解酶在核糖体上合成,经内质网、高尔基体加工、分类和包装后以出芽方式转移到溶酶体内;过氧化物酶体主要功能是分解过氧化氢,其内主要是过氧化氢酶,由于该酶的本质是蛋白质,而蛋白质合成场所是核糖体,故过氧化物酶体在生物进化过程中比核糖体出现的时间要晚。(2)与野生型相比,实验中所用营养缺陷型链孢霉突变株要加胆碱才能繁殖,说明营养缺陷型链孢霉突变株的代谢特点是自身不能合成胆碱;表格结果显示,随着细胞增殖代数的增加,测得的细胞中线粒体的相对放射性逐代减半,初步判断假设③成立。
10.如图为溶酶体形成的两条途径局部示意图。进入A中的某些蛋白质在S酶的作用下形成M6P标志,具有该标志的蛋白质能被M6P受体识别,引发如图所示的过程,请分析回答:
(1)与溶酶体酶形成相关的细胞器除结构A外还有 (至少写出2个)等。
(2)进入A中的多种蛋白质,只有溶酶体中的酶能形成M6P标志,表明催化M6P标志形成的S酶具有 。S酶功能丧失的细胞中,溶酶体酶无法正常转运到溶酶体中,从而无法发挥细胞内的消化作用,会导致一些 的细胞器等在细胞内积累,造成代谢紊乱,引起疾病。
(3)溶酶体酶的多个位点上都可形成M6P标记,从而大大增加了溶酶体酶与 和 上的M6P受体的结合力,这种特异性结合使溶酶体酶与其他蛋白质分离并被局部浓缩,该过程体现了生物膜具有 功能。
(4)研究发现分泌到细胞外的溶酶体蛋白酶不具有生物学活性,最可能的原因是 。
【答案】(1)核糖体、内质网、线粒体 (2)专一性 衰老和损伤 (3)高尔基体 细胞膜 信息交流 (4)胞外pH不适宜
【解析】溶酶体酶的化学本质是蛋白质,与其形成相关的细胞器除结构A高尔基体外,还有核糖体(蛋白质的合成车间)、内质网(对蛋白质进行加工)和线粒体(提供能量)。由题图可知,高尔基体和细胞膜可包裹溶酶体酶形成溶酶体,说明高尔基体和细胞膜上具有M6P的受体;溶酶体酶和M6P受体特异性结合使溶酶体酶与其他蛋白质分离并被局部浓缩,该过程体现了生物膜具有信息交流功能。酶发挥作用需要适宜的条件,溶酶体内的pH为偏酸性,分泌到细胞外的溶酶体蛋白酶不具有生物学活性最可能的原因是胞外pH不适宜。