主题微课(一) 组成细胞的物质基础
深化点(一) 蛋白质与核酸的结构与功能
1.厘清核酸与蛋白质的三个层次及相互关系
2.常考的“核酸—蛋白质复合体”
3.关注与蛋白质和核酸相关的五个易错点
(1)高温使蛋白质变性不是破坏了肽链上的肽键,而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
(2)低温和盐析未破坏蛋白质的空间结构。
(3)1个tRNA中含有1个反密码子,但不能认为其只含有3个碱基。
(4)rRNA参与核糖体的构成,且具有催化肽键形成的作用。
(5)DNA一般是链状结构,也有环状的,如质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA;RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
[典例] (2024·成都模拟)“蛋白质—核酸复合体”在生物学中扮演着至关重要的角色。近年来,生物学在蛋白质结构预测领域取得了显著成就,对“蛋白质—核酸复合体”的结构研究已经成为当下热门方向。请根据表中已知内容完善下表。
核酸种类 DNA DNA RNA rRNA
蛋白质 种类 ① (答两种) RNA 聚合酶 逆转录酶 某种蛋白质
复合体 反应过程 ② ③ RNA的 逆转录 rRNA某种蛋白质的结合
复合体 作用结果 DNA数目加倍 产生 ④ 产生 ⑤ 形成 ⑥
听课记录:
深化点(二) 组成细胞的其他分子易错点归纳
1.生物学实验中易混淆的“四类水”
2.辨清无机盐与稳态调节的关系
3.关注与糖类和脂质相关的三个易错点
(1)并非所有的糖类都是能源物质,如核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分,纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。
(2)糖类并非只由C、H、O三种元素组成,如几丁质中含有N元素。
(3)脂质不是生物大分子,脂肪是良好的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。
[微课测评作业]
考法(一) 蛋白质和核酸的结构与功能
1.(2024·合肥模拟)下列关于蛋白质和核酸的空间结构与功能的叙述,正确的是 ( )
A.不同种类的蛋白质功能不同,只与其空间结构有关
B.蛋白质结构的多样性与氨基酸的空间结构及脱水缩合方式有关
C.基因的功能不同与其空间结构不同有关
D.不同的mRNA合成的蛋白质不同,与其空间结构无关
2.(2024·武汉模拟)铁蛋白是人体内天然存在的一种蛋白质,其由多条肽链聚集成笼形结构,将铁储存于笼形空腔中。铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,当调节pH为中性时,铁蛋白会恢复成笼形结构,可将小分子药物包埋到笼形空腔中。下列叙述错误的是 ( )
A.铁蛋白运输的铁元素存在于氨基酸的R基中
B.强酸条件下铁蛋白的空间结构发生了变化
C.铁蛋白的笼形结构使其成为理想的药物载体
D.铁蛋白进入细胞需与细胞膜上的蛋白质结合
考法(二) 组成细胞的水和无机盐
3.水中毒是由于身体过度摄入水分或由于身体水调节机制障碍导致过多的水在细胞内积聚的现象。下列有关说法正确的是 ( )
A.患者表现为体重增加,可通过适量补充氯化钠来缓解症状
B.需要注射抗利尿激素,以促进尿液的产生和排出
C.患者肾小管细胞膜上的水通道蛋白一定减少
D.液体在组织间隙中积聚导致的水肿也属于水中毒
4.(2024·洛阳模拟)钙是人体骨骼、牙齿的主要无机成分,也是神经传递、肌肉收缩、血液凝结等所必需的元素。人体中钙含量不足或过剩都会影响生长发育和健康。下列叙述错误的是 ( )
A.细胞中有以离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+通过细胞膜需要转运蛋白的协助
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高易出现抽搐现象
考法(三) 糖类、脂质代谢与人体健康
5.(2024·黄冈模拟)下表为两种降低血液中胆固醇的药物及其作用机理。下列关于胆固醇的叙述正确的是 ( )
药物名称 作用机理
PCSK 9抑制剂 增加肝脏重复利用胆固醇的能力
依折麦布 抑制胆固醇的吸收
A.胆固醇是形成动脉粥样斑块的原料,在血液中含量越少越好
B.增加水的摄入量可增加胆固醇在血液中的溶解度以加快代谢
C.PCSK 9抑制剂可增加胆固醇的利用以降低血液中胆固醇的含量
D.依折麦布主要抑制小肠的功能,降低对营养物质的消化和吸收
6.(2024·石家庄二模)下图为动物体内的部分营养物质代谢示意图,①~④代表生理过程,A、B、C代表物质。有关叙述正确的是 ( )
A.脂肪、蛋白质和糖类物质都是机体的主要能源物质
B.过程③④容易发生在饥饿状态下,物质B经肾脏排出体外
C.胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素都能促进葡萄糖合成物质C
D.偏食可能导致摄入氨基酸种类不足,血浆蛋白减少,机体出现组织水肿
主题微课(二) 细胞的结构与功能
深化点(一) 系统归纳细胞的结构与功能
(一)细胞核与细胞的多样性和统一性
1.归纳细胞核的四个关注点
(1)细胞核的核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)通常代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。
(3)核孔虽然可以允许大分子物质通过,但仍然具有选择性,如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。
(4)核仁不是遗传物质的储存场所,细胞核中的遗传物质分布在染色体(质)上。
2.原核细胞与真核细胞归纳比较
[例1] (2024·北京高考)关于大肠杆菌和水绵的共同点,表述正确的是 ( )
A.都是真核生物 B.能量代谢都发生在细胞器中
C.都能进行光合作用 D.都具有核糖体
听课记录:
(二)细胞的结构与功能相适应
1.细胞结构中的六个“未必”与四个“一定”
2.细胞器的结构与功能相适应的实例
(1)叶绿体类囊体堆叠增大膜面积,有利于吸收光能。
(2)线粒体内膜形成嵴,有利于附着与有氧呼吸有关的酶。
(3)内质网膜面积大,有利于物质运输。
(4)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。
[例2] (2023·湖南高考)关于细胞结构与功能,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
听课记录:
深化点(二) 破译蛋白质的分选与囊泡运输
(一)蛋白质的分选与信号肽假说
1.蛋白质的分选
(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)主要由附着核糖体合成,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合成(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合成(自身的核糖体合成)。
2.信号肽假说(以胰岛素的形成为例)
[例3] (2024·浙江1月选考)浆细胞合成抗体分子时,先合成的一段肽链(信号肽)与细胞质中的信号识别颗粒(SRP)结合,肽链合成暂时停止。待SRP与内质网上SRP受体结合后,核糖体附着到内质网膜上,将已合成的多肽链经由SRP受体内的通道送入内质网腔继续翻译,直至完成整个多肽链的合成并分泌到细胞外。下列叙述正确的是 ( )
A.SRP与信号肽的识别与结合具有特异性
B.SRP受体缺陷的细胞无法合成多肽链
C.核糖体和内质网之间通过囊泡转移多肽链
D.生长激素和性激素均通过此途径合成并分泌
听课记录:
(二)受体介导的囊泡运输
1.与囊泡运输有关的问题归纳
2.囊泡运输与信息交流
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。
3.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(如图1所示),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。
[例4] 高尔基体膜上的KDEL受体特异性识别并结合含有短肽序列KDEL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。KDEL受体与KDEL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KDEL受体所在区域的pH比内质网的pH高
D.KDEL功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 原核细胞与真核细胞的结构与功能
1.(2023·海南高考)衣藻和大肠杆菌都是单细胞生物。下列有关二者的叙述,正确的是 ( )
A.都属于原核生物
B.都以DNA作为遗传物质
C.都具有叶绿体,都能进行光合作用
D.都具有线粒体,都能进行呼吸作用
考法(二) 细胞骨架与细胞的生物膜系统
2.(2024·江苏高考)图中①~④表示人体细胞的不同结构。下列相关叙述错误的是 ( )
A.①~④构成细胞完整的生物膜系统
B.溶酶体能清除衰老或损伤的①②③
C.③的膜具有一定的流动性
D.④转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关
3.细胞骨架主要包括微管(MT)、微丝(MF)及中间纤维(IF)三种结构组分。由细胞骨架组成的结构体系称为细胞骨架系统,其与遗传信息表达系统、生物膜系统并称为“细胞内的三大系统”。研究发现,用秋水仙素处理体外培养的细胞时,细胞内的MT结构会被破坏,从而导致细胞内MT网络解体。下列有关叙述错误的是 ( )
A.某些细胞器可能附着在细胞骨架上,MT、MF、IF的化学本质可能都是蛋白质
B.秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,可能与MT结构被破坏有关
C.分化的细胞具有不同的形态,可能与其细胞骨架的分布模式存在差异有关
D.所有生物的细胞内都含有细胞骨架系统、遗传信息表达系统和生物膜系统
考法(三) 蛋白质分选与囊泡运输
4.(2024·齐鲁名校联考)核糖体合成的蛋白质一般需要特定的氨基酸序列作为靶向序列来引导其运输到相应位置,之后靶向序列被切除。质体蓝素是类囊体膜内表面上的一种蛋白质,在细胞质基质中以前体形式合成后能检测到两段靶向序列,分别记为X、Y。在叶绿体基质中仅能检测到带有靶向序列Y的质体蓝素前体。成熟的质体蓝素中无靶向序列。药物甲可以抑制这两段靶向序列的切除。下列相关叙述正确的是 ( )
A.质体蓝素前体是由核基因和叶绿体基因共同控制合成
B.切除质体蓝素前体靶向序列的酶存在于叶绿体基质中
C.类囊体薄膜上可能存在识别靶向序列Y的特异性受体
D.用甲处理会导致质体蓝素前体在细胞质基质大量积累
5.(2024·南开模拟)大鼠的母鼠乳汁中的抗体进入仔鼠的消化道后,在肠腔酸性环境下,与肠上皮细胞的膜蛋白A结合,引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡。小囊泡包裹抗体运输到细胞位于组织液的一侧后与细胞膜融合,抗体与膜蛋白A分离并被释放到组织液中,进而进入仔鼠血液发挥作用。下列说法正确的是 ( )
A.蛋白A属于转运蛋白,在运输抗体的过程中可反复使用
B.小囊泡在细胞中运输的动力和方向由细胞骨架提供和决定
C.抗体与蛋白A的结合和分离与内环境不同部位的pH不同有关
D.抗体不经消化即被仔鼠吸收的过程需要膜上蛋白质的参与,更离不开膜的流动性
主题微课(三) 破解物质出入细胞方式的三个迷茫点
迷点1 载体蛋白和通道蛋白作用特点
转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,它们的作用特点分析如下:
(1)载体蛋白和通道蛋白对物质的运输都具有选择性。
(2)载体蛋白需要和被转运的物质结合,且会发生自身构象改变;通道蛋白运输时不需要和被转运的物质结合。
(3)载体蛋白既能够介导协助扩散,又能够介导主动运输,而通道蛋白只能介导协助扩散,即通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质。
迷点2 载体蛋白功能——并非只有运输功能
(1)离子泵:属于复合蛋白,既具有酶的催化功能(催化ATP水解),又具有运输离子的功能,通过主动运输的方式对特定离子进行跨膜运输,如Na+-K+泵、Ca2+泵、H+-K+ATP酶(位于胃表皮细胞,分泌胃酸)。以Na+-K+泵为例,图示如下:
(2)质子泵:有的位于溶酶体膜、液泡膜等膜上(如图类型Ⅰ),有的位于线粒体内膜、类囊体膜等膜上(如图类型Ⅱ)。
迷点3 主动运输消耗的能量——不都由ATP直接提供
主动运输的能量来源分为三类(如图):ATP直接提供能量——ATP驱动泵(ATP酶)、势能——协同转运蛋白、光能——光驱动泵。
[典例] (2024·甘肃高考)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+ ATP酶(质子泵)和Na+ H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见下图)。下列叙述错误的是 ( )
A.细胞膜上的H+ ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+ ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+ H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
听课记录:
[微课测评作业]
1.(2024·滨海三模)转运蛋白包含载体蛋白和通道蛋白,两种转运蛋白都属于膜蛋白。下列有关转运蛋白的叙述,错误的是 ( )
A.水分子更多的是通过自由扩散的方式进出细胞的
B.载体蛋白和通道蛋白都有控制特定物质跨膜运输的功能
C.通道蛋白参与协助扩散,载体蛋白参与主动运输和协助扩散
D.分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合
2.(2024·合肥三模)盐碱地中含过量的钠盐,会对植物生存造成威胁,而海水稻可通过调节相关物质的运输来抵抗逆境。下图为海水稻抗逆性相关生理过程的示意图。下列说法错误的是 ( )
注:SOS1和NHX为膜上两种蛋白质。
A.海水稻根尖细胞将多余Na+运出细胞的过程不消耗ATP,属于协助扩散
B.该细胞膜上消耗ATP并将H+跨膜运输到细胞外的蛋白质具有催化功能
C.液泡膜上的NHX运输Na+进入液泡可增强海水稻从外界环境吸收水的能力
D.细胞吸水的速率受到细胞内外渗透压和细胞膜上水通道蛋白数量的共同影响
3.(2024·郸城一高模拟)ABC转运蛋白主要分为TMD(跨膜区)和NBD(ATP结合区)两部分。研究表明,某些ABC转运蛋白能将已经进入肿瘤细胞的化疗药物排出(如图所示)。下列叙述正确的是 ( )
A.TMD的亲水性氨基酸比例比NBD高
B.游离的氨基位于ABC转运蛋白的肽链的两端或R基
C.物质转运过程中ABC转运蛋白空间结构不会发生改变
D.肿瘤细胞合成大量的ABC转运蛋白会使其耐药性增强
课堂抓重难点·讲增分点
主题微课(一)
[典例] 解析:第一列表示DNA的复制,①为解旋酶和DNA聚合酶,②为DNA复制。第二列表示转录,③为转录,④为RNA。第三列表示逆转录,其产物⑤为DNA。第四列表示rRNA和蛋白质结合形成核糖体。
答案:①解旋酶、DNA聚合酶 ②DNA复制 ③转录 ④RNA
⑤DNA ⑥核糖体
微课测评作业
1.选D 不同种类的蛋白质功能不同,与其结构不同有关,而蛋白质的结构不仅取决于蛋白质的空间结构,还与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序有关,但与氨基酸的空间结构及脱水缩合方式无关,A、B错误;基因的功能不同与碱基的数量和排列顺序有关,与其空间结构无关,不同的基因(单链RNA病毒的基因除外)的空间结构几乎都是反向平行的双螺旋结构,C错误;不同的mRNA合成的蛋白质不同,与mRNA上的密码子有关,与mRNA的空间结构无关,D正确。
2.选A 根据题意可知,铁蛋白是人体内天然存在的一种蛋白质,其由多条肽链聚集成笼形结构,将铁储存于笼形空腔中,因此铁不在氨基酸中,即不在氨基酸的R基中,A错误;铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,因此强酸条件下铁蛋白的空间结构发生了变化,B正确;铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,当调节pH为中性时,铁蛋白会恢复成笼形结构,可将小分子药物包埋到笼形空腔中,因此铁蛋白的笼形结构使其成为理想的药物载体,C正确;铁蛋白进入细胞为胞吞,需与细胞膜上的蛋白质结合并被识别,D正确。
3.选A 水在细胞内积累,会导致患者体重增加,补充氯化钠以后使细胞失去部分水分,可使症状缓解,A正确;患者细胞内水分积聚,体内总水分也会比正常情况下多,注射抗利尿激素会促进肾小管和集合管对水的重吸收,会加重水分在体内的积累,不利于尿液的产生和排出,B错误;肾小管细胞膜上的水通道蛋白减少会导致肾小管对水的重吸收减少,不会导致水中毒,C错误;液体在组织间隙中积聚导致的水肿属于组织水肿,水中毒是过多的水在细胞内积聚的现象,D错误。
4.选D 人体血液中钙离子浓度过高易出现肌无力现象,而钙离子浓度过低易出现抽搐现象,D错误。
5.选C 胆固醇是形成动脉粥样斑块的主要原料,但是胆固醇还是组成动物细胞膜的成分并参与血液中脂质的运输,不是在血液中含量越少越好,A错误;胆固醇属于脂质,不溶于水,因此增加水的摄入量不能增加胆固醇在血液中的溶解度,B错误;PCSK-9抑制剂的作用机理是增加肝脏重复利用胆固醇的能力,通过增加胆固醇的利用以降低血液中胆固醇的含量,C正确;依折麦布主要抑制小肠对胆固醇的吸收功能,不影响对其他营养物质的消化和吸收,D错误。
6.选D 脂肪是细胞内良好的储能物质,蛋白质是生命活动的主要承担者,不是机体的主要能源物质,糖类是重要的能源物质,A错误。在饥饿状态下,肝糖原分解形成葡萄糖进入血浆,然后葡萄糖进入组织细胞参与氧化分解,故过程③容易发生在饥饿状态下;糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,即过程④不会发生在饥饿状态下;物质B是尿素,经肾脏或皮肤排出体外,B错误。胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素均可以升血糖;物质C为肝糖原,胰岛素能促进葡萄糖合成物质C,利于降低血糖,C错误。组成人体蛋白质的氨基酸有21种,其中有8种是人体细胞不能合成的,需要从食物中获取;偏食可能导致摄入氨基酸种类不足,血浆蛋白减少,机体出现组织水肿,D正确。
主题微课(二)
[例1] 选D 大肠杆菌是原核生物,水绵是真核生物,A错误;大肠杆菌只具有核糖体,无线粒体等其他细胞器,能量代谢不发生在细胞器中,B错误;大肠杆菌不能进行光合作用,C错误;原核生物和真核生物都具有核糖体这一细胞器,D正确。
[例2] 选C 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到这些生命活动的正常进行,A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正确;有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质,C错误;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,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道,D正确。
[例3] 选A SRP与SRP受体结合前已先合成了一段肽链,B错误;核糖体没有膜,不能产生囊泡转移多肽链,而是通过SRP受体内的通道转移多肽链,C错误;性激素属于固醇,不能通过此途径合成并分泌,D错误。
[例4] 选C 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;细胞通过囊泡进行运输需要消耗ATP,B正确;根据题干信息可知,含有KDEL的蛋白质在高尔基体内与KDEL受体结合,该类蛋白运回内质网后被释放,KDEL受体与KDEL的结合能力随pH升高而减弱,所以可以推测高尔基体内KDEL受体所在区域的pH比内质网的pH低,C错误;如果KDEL的功能缺失,则受体不能和错误转运到高尔基体的蛋白质结合,导致该类蛋白不能被运回内质网,因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。
微课测评作业
1.选B 衣藻属于真核生物,大肠杆菌属于原核生物,二者的遗传物质都是DNA,A错误,B正确;大肠杆菌没有叶绿体,也不含线粒体,C、D错误。
2.选A 题图中①是线粒体,②是内质网,③是高尔基体,④是囊泡。完整的生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜,故①~④不能构成细胞完整的生物膜系统,A错误;溶酶体能够清除衰老、受损的细胞器,所以能够清除衰老或损伤的①②③,B正确;③高尔基体能够产生囊泡,体现出高尔基体膜具有一定的流动性,C正确;细胞骨架与物质运输有关,所以④(囊泡)转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关,D正确。
3.选D 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,所以,某些细胞器可能附着在细胞骨架上,微管(MT)、微丝(MF)及中间纤维(IF)三种结构组分的化学本质可能都是蛋白质,A正确;依据题干信息,用秋水仙素处理体外培养的细胞时,细胞内的MT结构会被破坏,从而导致细胞内MT网络解体,所以可推测秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,可能与MT结构被破坏有关,B正确;分化的细胞具有不同的形态,可能与其细胞骨架的分布模式存在差异有关,C正确;并不是所有生物的细胞都具有细胞骨架系统、遗传信息表达系统和生物膜系统,如原核生物的细胞内没有生物膜系统,D错误。
4.选C 因为质体蓝素前体由细胞质基质中游离的核糖体合成,而不是由叶绿体中的核糖体合成,所以质体蓝素前体是由细胞核中的基因控制合成的,A错误。靶向序列X介导质体蓝素前体跨叶绿体膜运进叶绿体基质中,因在叶绿体基质中只能检测到Y序列,所以X可能在叶绿体膜上被切除;Y序列介导质体蓝素前体进入类囊体后被切除。综上所述,切除X的酶可能在叶绿体膜上,切除Y的酶在类囊体基质中,B错误。在叶绿体基质中仅能检测到带有靶向序列Y的质体蓝素前体,因此类囊体薄膜上可能存在识别靶向序列Y的特异性受体,C正确。药物甲可以抑制这两段靶向序列的切除,会造成质体蓝素无法成熟,但不会导致质体蓝素前体在细胞质基质大量积累,D错误。
5.选D 根据题意可知,蛋白A与抗体的特异性结合,只会引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡进入细胞内部,蛋白A没有让所结合的分子穿越细胞膜,所以蛋白A不属于转运蛋白,而是细胞表面受体,A错误。细胞骨架为囊泡运输提供了精确的路径;ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,线粒体是细胞的“动力车间”,小囊泡在细胞中运输的动力不是由细胞骨架提供的,B错误。抗体与蛋白A的结合与肠腔的酸性环境有关,肠腔与外界环境相通,不属于内环境,所以抗体与蛋白A的结合与内环境pH无关,C错误。抗体进入仔鼠的消化道后,在肠腔酸性环境下,与肠上皮细胞的膜蛋白A结合,引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡进入细胞内部,这种现象是胞吞,该过程需要膜上蛋白质的参与,与膜的流动性有关,D正确。
主题微课(三)
[典例] 选C 细胞膜上的H+-ATP酶介导H+向细胞外转运时为主动运输,H+-ATP酶为载体蛋白,其磷酸化时伴随空间构象的改变,A正确;由题图可知,H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+-ATP酶抑制剂干扰H+的转运,进而影响膜两侧H+浓度差,对Na+的运输同样起到抑制作用,C错误;耐盐植株的Na+-H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正确。
微课测评作业
1.选A 水分子更多的是借助通道蛋白通过协助扩散的方式进出细胞的,A错误。
2.选A 海水稻根尖细胞利用细胞膜两侧的H+浓度差将多余的Na+运出细胞,该过程属于主动运输,A错误;该细胞膜上消耗ATP并将H+跨膜运输到细胞外的蛋白质可以催化ATP水解,B正确;NHX将Na+不断运输到液泡中,增加细胞液渗透压,从而增强细胞的吸水能力,C正确;细胞吸水的速率受到细胞内外渗透压相对大小和细胞膜上水通道蛋白数量的共同影响,D正确。
3.选D 据图可知,TMD(跨膜区)横跨磷脂双分子层(其内部具有疏水性),NBD(ATP结合区)分布在细胞质基质,故TMD亲水性氨基酸比例比NBD低,A错误;游离的氨基位于ABC转运蛋白的肽链末端和R基,B错误;据图可知,在物质转运过程中,ABC转运蛋白空间结构发生改变,C错误;肿瘤细胞膜上ABC转运蛋白数量增多,导致大量化疗药物被排出,会使其耐药性增强,降低药物的疗效,D正确。
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主题微课(一) 组成细胞的物质基础
主题微课(二) 细胞的结构与功能
主题微课(三) 破解物质出入细胞方式的三个迷茫点
01
02
03
01
主题微课(一) 组成细胞的物质基础
深化点(一) 蛋白质与核酸的结构与功能
1.厘清核酸与蛋白质的三个层次及相互关系
2.常考的“核酸—蛋白质复合体”
3.关注与蛋白质和核酸相关的五个易错点
(1)高温使蛋白质变性不是破坏了肽链上的肽键,而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
(2)低温和盐析未破坏蛋白质的空间结构。
(3)1个tRNA中含有1个反密码子,但不能认为其只含有3个碱基。
(4)rRNA参与核糖体的构成,且具有催化肽键形成的作用。
(5)DNA一般是链状结构,也有环状的,如质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA;RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
[典例] (2024·成都模拟)“蛋白质—核酸复合体”在生物学中扮演着至关重要的角色。近年来,生物学在蛋白质结构预测领域取得了显著成就,对“蛋白质—核酸复合体”的结构研究已经成为当下热门方向。请根据表中已知内容完善下表。
核酸 种类 DNA DNA RNA rRNA
蛋白质 种类 ①____________________ (答两种) RNA 聚合酶 逆转录酶 某种蛋白质
解旋酶、DNA聚合酶
复合体 反应过程 ② ③ RNA的 逆转录 rRNA某种蛋白质的结合
复合体 作用结果 DNA数目加倍 产生④ 产生⑤ 形成⑥
DNA复制
转录
RNA
DNA
核糖体
续表
[解析] 第一列表示DNA的复制,①为解旋酶和DNA聚合酶,②为DNA复制。第二列表示转录,③为转录,④为RNA。第三列表示逆转录,其产物⑤为DNA。第四列表示rRNA和蛋白质结合形成核糖体。
深化点(二) 组成细胞的其他分子易错点归纳
1.生物学实验中易混淆的“四类水”
2.辨清无机盐与稳态调节的关系
3.关注与糖类和脂质相关的三个易错点
(1)并非所有的糖类都是能源物质,如核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分,纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。
(2)糖类并非只由C、H、O三种元素组成,如几丁质中含有N元素。
(3)脂质不是生物大分子,脂肪是良好的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。
考法(一) 蛋白质和核酸的结构与功能
1.(2024·合肥模拟)下列关于蛋白质和核酸的空间结构与功能的叙述,正确的是( )
A.不同种类的蛋白质功能不同,只与其空间结构有关
B.蛋白质结构的多样性与氨基酸的空间结构及脱水缩合方式有关
C.基因的功能不同与其空间结构不同有关
D.不同的mRNA合成的蛋白质不同,与其空间结构无关
微 课 测 评 作 业
√
解析：不同种类的蛋白质功能不同,与其结构不同有关,而蛋白质的结构不仅取决于蛋白质的空间结构,还与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序有关,但与氨基酸的空间结构及脱水缩合方式无关,A、B错误;基因的功能不同与碱基的数量和排列顺序有关,与其空间结构无关,不同的基因(单链RNA病毒的基因除外)的空间结构几乎都是反向平行的双螺旋结构,C错误;不同的mRNA合成的蛋白质不同,与mRNA上的密码子有关,与mRNA的空间结构无关,D正确。
2.(2024·武汉模拟)铁蛋白是人体内天然存在的一种蛋白质,其由多条肽链聚集成笼形结构,将铁储存于笼形空腔中。铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,当调节pH为中性时,铁蛋白会恢复成笼形结构,可将小分子药物包埋到笼形空腔中。下列叙述错误的是 ( )
A.铁蛋白运输的铁元素存在于氨基酸的R基中
B.强酸条件下铁蛋白的空间结构发生了变化
C.铁蛋白的笼形结构使其成为理想的药物载体
D.铁蛋白进入细胞需与细胞膜上的蛋白质结合
√
解析:根据题意可知,铁蛋白是人体内天然存在的一种蛋白质,其由多条肽链聚集成笼形结构,将铁储存于笼形空腔中,因此铁不在氨基酸中,即不在氨基酸的R基中,A错误;铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,因此强酸条件下铁蛋白的空间结构发生了变化,B正确;铁蛋白在强酸条件下会发生解聚,当调节pH为中性时,铁蛋白会恢复成笼形结构,可将小分子药物包埋到笼形空腔中,因此铁蛋白的笼形结构使其成为理想的药物载体,C正确;铁蛋白进入细胞为胞吞,需与细胞膜上的蛋白质结合并被识别,D正确。
考法(二) 组成细胞的水和无机盐
3.水中毒是由于身体过度摄入水分或由于身体水调节机制障碍导致过多的水在细胞内积聚的现象。下列有关说法正确的是( )
A.患者表现为体重增加,可通过适量补充氯化钠来缓解症状
B.需要注射抗利尿激素,以促进尿液的产生和排出
C.患者肾小管细胞膜上的水通道蛋白一定减少
D.液体在组织间隙中积聚导致的水肿也属于水中毒
√
解析：水在细胞内积累,会导致患者体重增加,补充氯化钠以后使细胞失去部分水分,可使症状缓解,A正确;患者细胞内水分积聚,体内总水分也会比正常情况下多,注射抗利尿激素会促进肾小管和集合管对水的重吸收,会加重水分在体内的积累,不利于尿液的产生和排出,B错误;肾小管细胞膜上的水通道蛋白减少会导致肾小管对水的重吸收减少,不会导致水中毒,C错误;液体在组织间隙中积聚导致的水肿属于组织水肿,水中毒是过多的水在细胞内积聚的现象,D错误。
4.(2024·洛阳模拟)钙是人体骨骼、牙齿的主要无机成分,也是神经传递、肌肉收缩、血液凝结等所必需的元素。人体中钙含量不足或过剩都会影响生长发育和健康。下列叙述错误的是 ( )
A.细胞中有以离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+通过细胞膜需要转运蛋白的协助
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高易出现抽搐现象
√
解析：人体血液中钙离子浓度过高易出现肌无力现象,而钙离子浓度过低易出现抽搐现象,D错误。
考法(三) 糖类、脂质代谢与人体健康
5.(2024·黄冈模拟)下表为两种降低血液中胆固醇的药物及其作用机理。下列关于胆固醇的叙述正确的是( )
药物名称 作用机理
PCSK 9抑制剂 增加肝脏重复利用胆固醇的能力
依折麦布 抑制胆固醇的吸收
A.胆固醇是形成动脉粥样斑块的原料,在血液中含量越少越好
B.增加水的摄入量可增加胆固醇在血液中的溶解度以加快代谢
C.PCSK 9抑制剂可增加胆固醇的利用以降低血液中胆固醇的含量
D.依折麦布主要抑制小肠的功能,降低对营养物质的消化和吸收
√
解析：胆固醇是形成动脉粥样斑块的主要原料,但是胆固醇还是组成动物细胞膜的成分并参与血液中脂质的运输,不是在血液中含量越少越好,A错误;胆固醇属于脂质,不溶于水,因此增加水的摄入量不能增加胆固醇在血液中的溶解度,B错误;PCSK 9抑制剂的作用机理是增加肝脏重复利用胆固醇的能力,通过增加胆固醇的利用以降低血液中胆固醇的含量,C正确;依折麦布主要抑制小肠对胆固醇的吸收功能,不影响对其他营养物质的消化和吸收,D错误。
6.(2024·石家庄二模)下图为动物体内的部分营养物质代谢示意图,①~④代表生理过程,A、B、C代表物质。有关叙述正确的是 ( )
A.脂肪、蛋白质和糖类物质都是机体的主要能源物质
B.过程③④容易发生在饥饿状态下,物质B经肾脏排出体外
C.胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素都能促进葡萄糖合成物质C
D.偏食可能导致摄入氨基酸种类不足,血浆蛋白减少,机体出现组织水肿
√
解析：脂肪是细胞内良好的储能物质,蛋白质是生命活动的主要承担者,不是机体的主要能源物质,糖类是重要的能源物质,A错误。在饥饿状态下,肝糖原分解形成葡萄糖进入血浆,然后葡萄糖进入组织细胞参与氧化分解,故过程③容易发生在饥饿状态下;糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,即过程④不会发生在饥饿状态下;物质B是尿素,经肾脏或皮肤排出体外,B错误。胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素均可以升血糖;物质C为肝糖原,胰岛素能促进葡萄糖合成物质C,利于降低血糖,C错误。组成人体蛋白质的氨基酸有21种,其中有8种是人体细胞不能合成的,需要从食物中获取;偏食可能导致摄入氨基酸种类不足,血浆蛋白减少,机体出现组织水肿,D正确。
02
主题微课(二) 细胞的结构与功能
深化点(一) 系统归纳细胞的结构与功能
(一)细胞核与细胞的多样性和统一性
1.归纳细胞核的四个关注点
(1)细胞核的核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)通常代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。
(3)核孔虽然可以允许大分子物质通过,但仍然具有选择性,如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。
(4)核仁不是遗传物质的储存场所,细胞核中的遗传物质分布在染色体(质)上。
2.原核细胞与真核细胞归纳比较
[例1] (2024·北京高考)关于大肠杆菌和水绵的共同点,表述正确的是 ( )
A.都是真核生物
B.能量代谢都发生在细胞器中
C.都能进行光合作用
D.都具有核糖体
√
[解析] 大肠杆菌是原核生物,水绵是真核生物,A错误;大肠杆菌只具有核糖体,无线粒体等其他细胞器,能量代谢不发生在细胞器中,B错误;大肠杆菌不能进行光合作用,C错误;原核生物和真核生物都具有核糖体这一细胞器,D正确。
(二)细胞的结构与功能相适应
1.细胞结构中的六个“未必”与四个“一定”
2.细胞器的结构与功能相适应的实例
(1)叶绿体类囊体堆叠增大膜面积,有利于吸收光能。
(2)线粒体内膜形成嵴,有利于附着与有氧呼吸有关的酶。
(3)内质网膜面积大,有利于物质运输。
(4)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。
[例2] (2023·湖南高考)关于细胞结构与功能,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到这些生命活动的正常进行,A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正确;有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质,C错误;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,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道,D正确。
深化点(二) 破译蛋白质的分选与囊泡运输
(一)蛋白质的分选与信号肽假说
1.蛋白质的分选
(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)主要由附着核糖体合成,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合成(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合成(自身的核糖体合成)。
2.信号肽假说(以胰岛素的形成为例)
[例3] (2024·浙江1月选考)浆细胞合成抗体分子时,先合成的一段肽链(信号肽)与细胞质中的信号识别颗粒(SRP)结合,肽链合成暂时停止。待SRP与内质网上SRP受体结合后,核糖体附着到内质网膜上,将已合成的多肽链经由SRP受体内的通道送入内质网腔继续翻译,直至完成整个多肽链的合成并分泌到细胞外。下列叙述正确的是 ( )
A.SRP与信号肽的识别与结合具有特异性
B.SRP受体缺陷的细胞无法合成多肽链
C.核糖体和内质网之间通过囊泡转移多肽链
D.生长激素和性激素均通过此途径合成并分泌
√
[解析] SRP与SRP受体结合前已先合成了一段肽链,B错误;核糖体没有膜,不能产生囊泡转移多肽链,而是通过SRP受体内的通道转移多肽链,C错误;性激素属于固醇,不能通过此途径合成并分泌,D错误。
(二)受体介导的囊泡运输
1.与囊泡运输有关的问题归纳
2.囊泡运输与信息交流
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。
3.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(如图1所示),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。
[例4] 高尔基体膜上的KDEL受体特异性识别并结合含有短肽序列KDEL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。KDEL受体与KDEL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KDEL受体所在区域的pH比内质网的pH高
D.KDEL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;细胞通过囊泡进行运输需要消耗ATP,B正确;
根据题干信息可知,含有KDEL的蛋白质在高尔基体内与KDEL受体结合,该类蛋白运回内质网后被释放,KDEL受体与KDEL的结合能力随pH升高而减弱,所以可以推测高尔基体内KDEL受体所在区域的pH比内质网的pH低,C错误;如果KDEL的功能缺失,则受体不能和错误转运到高尔基体的蛋白质结合,导致该类蛋白不能被运回内质网,因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。
考法(一) 原核细胞与真核细胞的结构与功能
1.(2023·海南高考)衣藻和大肠杆菌都是单细胞生物。下列有关二者的叙述,正确的是( )
A.都属于原核生物
B.都以DNA作为遗传物质
C.都具有叶绿体,都能进行光合作用
D.都具有线粒体,都能进行呼吸作用
微 课 测 评 作 业
√
解析：衣藻属于真核生物,大肠杆菌属于原核生物,二者的遗传物质都是DNA,A错误,B正确;大肠杆菌没有叶绿体,也不含线粒体,C、D错误。
考法(二) 细胞骨架与细胞的生物膜系统
2.(2024·江苏高考)图中①~④表示人体细胞的不同结构。下列相关叙述错误的是( )
A.①~④构成细胞完整的生物膜系统
B.溶酶体能清除衰老或损伤的①②③
C.③的膜具有一定的流动性
D.④转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关
√
解析：题图中①是线粒体,②是内质网,③是高尔基体,④是囊泡。完整的生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜,故①~④不能构成细胞完整的生物膜系统,A错误;溶酶体能够清除衰老、受损的细胞器,所以能够清除衰老或损伤的①②③,B正确;③高尔基体能够产生囊泡,体现出高尔基体膜具有一定的流动性,C正确;细胞骨架与物质运输有关,所以④(囊泡)转运分泌蛋白与细胞骨架密切相关,D正确。
3.细胞骨架主要包括微管(MT)、微丝(MF)及中间纤维(IF)三种结构组分。由细胞骨架组成的结构体系称为细胞骨架系统,其与遗传信息表达系统、生物膜系统并称为“细胞内的三大系统”。研究发现,用秋水仙素处理体外培养的细胞时,细胞内的MT结构会被破坏,从而导致细胞内MT网络解体。下列有关叙述错误的是 ( )
A.某些细胞器可能附着在细胞骨架上,MT、MF、IF的化学本质可能都是蛋白质
B.秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,可能与MT结构被破坏有关
C.分化的细胞具有不同的形态,可能与其细胞骨架的分布模式存在差异有关
D.所有生物的细胞内都含有细胞骨架系统、遗传信息表达系统和生物膜系统
解析：细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,所以,某些细胞器可能附着在细胞骨架上,微管(MT)、微丝(MF)及中间纤维(IF)三种结构组分的化学本质可能都是蛋白质,A正确;
√
依据题干信息,用秋水仙素处理体外培养的细胞时,细胞内的MT结构会被破坏,从而导致细胞内MT网络解体,所以可推测秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,可能与MT结构被破坏有关,B正确;分化的细胞具有不同的形态,可能与其细胞骨架的分布模式存在差异有关,C正确;并不是所有生物的细胞都具有细胞骨架系统、遗传信息表达系统和生物膜系统,如原核生物的细胞内没有生物膜系统,D错误。
考法(三) 蛋白质分选与囊泡运输
4.(2024·齐鲁名校联考)核糖体合成的蛋白质一般需要特定的氨基酸序列作为靶向序列来引导其运输到相应位置,之后靶向序列被切除。质体蓝素是类囊体膜内表面上的一种蛋白质,在细胞质基质中以前体形式合成后能检测到两段靶向序列,分别记为X、Y。在叶绿体基质中仅能检测到带有靶向序列Y的质体蓝素前体。成熟的质体蓝素中无靶向序列。药物甲可以抑制这两段靶向序列的切除。下列相关叙述正确的是( )
A.质体蓝素前体是由核基因和叶绿体基因共同控制合成
B.切除质体蓝素前体靶向序列的酶存在于叶绿体基质中
C.类囊体薄膜上可能存在识别靶向序列Y的特异性受体
D.用甲处理会导致质体蓝素前体在细胞质基质大量积累
解析：因为质体蓝素前体由细胞质基质中游离的核糖体合成,而不是由叶绿体中的核糖体合成,所以质体蓝素前体是由细胞核中的基因控制合成的,A错误。
√
靶向序列X介导质体蓝素前体跨叶绿体膜运进叶绿体基质中,因在叶绿体基质中只能检测到Y序列,所以X可能在叶绿体膜上被切除;Y序列介导质体蓝素前体进入类囊体后被切除。综上所述,切除X的酶可能在叶绿体膜上,切除Y的酶在类囊体基质中,B错误。在叶绿体基质中仅能检测到带有靶向序列Y的质体蓝素前体,因此类囊体薄膜上可能存在识别靶向序列Y的特异性受体,C正确。药物甲可以抑制这两段靶向序列的切除,会造成质体蓝素无法成熟,但不会导致质体蓝素前体在细胞质基质大量积累,D错误。
5.(2024·南开模拟)大鼠的母鼠乳汁中的抗体进入仔鼠的消化道后,在肠腔酸性环境下,与肠上皮细胞的膜蛋白A结合,引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡。小囊泡包裹抗体运输到细胞位于组织液的一侧后与细胞膜融合,抗体与膜蛋白A分离并被释放到组织液中,进而进入仔鼠血液发挥作用。下列说法正确的是 ( )
A.蛋白A属于转运蛋白,在运输抗体的过程中可反复使用
B.小囊泡在细胞中运输的动力和方向由细胞骨架提供和决定
C.抗体与蛋白A的结合和分离与内环境不同部位的pH不同有关
D.抗体不经消化即被仔鼠吸收的过程需要膜上蛋白质的参与,更离不开膜的流动性
√
解析：根据题意可知,蛋白A与抗体的特异性结合,只会引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡进入细胞内部,蛋白A没有让所结合的分子穿越细胞膜,所以蛋白A不属于转运蛋白,而是细胞表面受体,A错误。细胞骨架为囊泡运输提供了精确的路径;ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,线粒体是细胞的“动力车间”,小囊泡在细胞中运输的动力不是由细胞骨架提供的,B错误。抗体与蛋白A的结合与肠腔的酸性环境有关,肠腔与外界环境相通,不属于内环境,所以抗体与蛋白A的结合与内环境pH无关,C错误。
抗体进入仔鼠的消化道后,在肠腔酸性环境下,与肠上皮细胞的膜蛋白A结合,引起这部分细胞膜内陷形成小囊泡进入细胞内部,这种现象是胞吞,该过程需要膜上蛋白质的参与,与膜的流动性有关,D正确。
03
主题微课(三) 破解物质出入细胞
方式的三个迷茫点
迷点1 载体蛋白和通道蛋白作用特点
转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,它们的作用特点分析如下：
(1)载体蛋白和通道蛋白对物质的运输都具有选择性。
(2)载体蛋白需要和被转运的物质结合,且会发生自身构象改变;通道蛋白运输时不需要和被转运的物质结合。
(3)载体蛋白既能够介导协助扩散,又能够介导主动运输,而通道蛋白只能介导协助扩散,即通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质。
迷点2 载体蛋白功能——并非只有运输功能
(1)离子泵：属于复合蛋白,既具有酶的催化功能(催化ATP水解),又具有运输离子的功能,通过主动运输的方式对特定离子进行跨膜运输,如Na+-K+泵、Ca2+泵、H+-K+ATP酶(位于胃表皮细胞,分泌胃酸)。以Na+-K+泵为例,图示如下：
(2)质子泵：有的位于溶酶体膜、液泡膜等膜上(如图类型Ⅰ),有的位于线粒体内膜、类囊体膜等膜上(如图类型Ⅱ)。
迷点3 主动运输消耗的能量——不都由ATP直接提供
主动运输的能量来源分为三类(如图)：ATP直接提供能量——ATP驱动泵(ATP酶)、势能——协同转运蛋白、光能——光驱动泵。
[典例] (2024·甘肃高考)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+ ATP酶(质子泵)和Na+ H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见下图)。下列叙述错误的是 ( )
A.细胞膜上的H+ ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+ ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+ H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
√
[解析] 细胞膜上的H+-ATP酶介导H+向细胞外转运时为主动运输,H+-ATP酶为载体蛋白,其磷酸化时伴随空间构象的改变,A正确;由题图可知,H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+-ATP酶抑制剂干扰H+的转运,进而影响膜两侧H+浓度差,对Na+的运输同样起到抑制作用,C错误;耐盐植株的Na+-H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正确。
1.(2024·滨海三模)转运蛋白包含载体蛋白和通道蛋白,两种转运蛋白都属于膜蛋白。下列有关转运蛋白的叙述,错误的是 ( )
A.水分子更多的是通过自由扩散的方式进出细胞的
B.载体蛋白和通道蛋白都有控制特定物质跨膜运输的功能
C.通道蛋白参与协助扩散,载体蛋白参与主动运输和协助扩散
D.分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合
微 课 测 评 作 业
√
解析：水分子更多的是借助通道蛋白通过协助扩散的方式进出细胞的,A错误。
2.(2024·合肥三模)盐碱地中含过量的钠盐,会对植物生存造成威胁,而海水稻可通过调节相关物质的运输来抵抗逆境。下图为海水稻抗逆性相关生理过程的示意图。下列说法错误的是 ( )
注：SOS1和NHX为膜上两种蛋白质。
A.海水稻根尖细胞将多余Na+运出细胞的过程不消耗ATP,属于协助扩散
B.该细胞膜上消耗ATP并将H+跨膜运输到细胞外的蛋白质具有催化功能
C.液泡膜上的NHX运输Na+进入液泡可增强海水稻从外界环境吸收水的能力
D.细胞吸水的速率受到细胞内外渗透压和细胞膜上水通道蛋白数量的共同影响
√
解析：海水稻根尖细胞利用细胞膜两侧的H+浓度差将多余的Na+运出细胞,该过程属于主动运输,A错误;该细胞膜上消耗ATP并将H+跨膜运输到细胞外的蛋白质可以催化ATP水解,B正确;NHX将Na+不断运输到液泡中,增加细胞液渗透压,从而增强细胞的吸水能力,C正确;细胞吸水的速率受到细胞内外渗透压相对大小和细胞膜上水通道蛋白数量的共同影响,D正确。
3.(2024·郸城一高模拟)ABC转运蛋白主要分为TMD(跨膜区)和NBD(ATP结合区)两部分。研究表明,某些ABC转运蛋白能将已经进入肿瘤细胞的化疗药物排出(如图所示)。下列叙述正确的是 ( )
A.TMD的亲水性氨基酸比例比NBD高
B.游离的氨基位于ABC转运蛋白的肽链的两端或R基
C.物质转运过程中ABC转运蛋白空间结构不会发生改变
D.肿瘤细胞合成大量的ABC转运蛋白会使其耐药性增强
√
解析:据图可知,TMD(跨膜区)横跨磷脂双分子层(其内部具有疏水性),
NBD(ATP结合区)分布在细胞质基质,故TMD亲水性氨基酸比例比NBD低,A错误;游离的氨基位于ABC转运蛋白的肽链末端和R基,B错误;据图可知,在物质转运过程中,ABC转运蛋白空间结构发生改变,C错误;肿瘤细胞膜上ABC转运蛋白数量增多,导致大量化疗药物被排出,会使其耐药性增强,降低药物的疗效,D正确。(共62张PPT)
目 录
01
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
02
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
1
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
1.(2024·漯河模拟)水和无机盐是生物正常生命活动的必需物质。下列相关叙述正确的是( )
A.微量元素Mg和Fe分别参与构成叶绿素和血红素
B.运动型饮料含有多种无机盐,能有效补充人体运动时消耗的能量
C.自由水含量多于结合水时,细胞代谢加强
D.钙等无机盐在细胞中大部分以离子的形式存在
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解析：Mg是大量元素,A错误;无机盐不是能源物质,不能补充人体运动时消耗的能量,B错误;由于自由水在细胞内的含量远远大于结合水,无论代谢强弱,自由水含量都多于结合水,C错误。
2.(2024·重庆模拟)多种元素和化合物共同构成了生物体结构和功能的基本单位——细胞,进而形成多姿多彩的生命世界,下列有关元素和化合物的说法,正确的是 ( )
A.脂肪由三分子甘油和一分子脂肪酸形成, 室温下一般呈固态
B.糖类都由C、H、O构成,多糖被水解成单糖才能被细胞吸收
C.胆固醇可存在于动物细胞膜中,与性激素组成元素相同
D.氨基酸分子和蛋白质分子中均存在氢键
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解析：脂肪由一分子甘油和三分子脂肪酸形成,植物脂肪大多在室温时呈液态,A错误;糖类一般都是由C、H、O构成,但不是所有糖都只含C、H、O,如几丁质含有N元素,B错误;胆固醇可存在于动物细胞膜上, 与性激素组成元素相同,都是C、H、O,C正确;氨基酸分子中不存在氢键,D错误。
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3.蛋白质是生命活动的主要承担者,核酸是遗传信息的携带者,两者都是细胞中具有重要功能的大分子物质。下列说法正确的是 ( )
A.组成蛋白质的单体是氨基酸,组成核酸的单体是脱氧核苷酸
B.有些蛋白质具有催化功能,但是核酸不具有催化功能
C.蛋白质在高温条件下失活,温度降低后活性不能恢复;核酸在高温条件下也会失活,温度降低后活性也不能恢复
D.由单体形成蛋白质和核酸时,都会发生脱水缩合反应,若由1 000个单体分别形成蛋白质和核酸,在此过程中产生的水分子数不一定相等
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解析：组成核酸的单体是核苷酸,A错误。有些RNA具有催化功能,B错误。核酸在高温条件下会失活,当温度降低后活性可以恢复,C错误。由单体形成蛋白质和核酸时,都会发生脱水缩合反应,1 000个氨基酸形成蛋白质时,如果蛋白质由1条链状多肽盘曲、折叠形成,产生的水分子数为999个;1 000个核苷酸形成DNA时,产生的水分子数为998个,形成RNA时,产生的水分子数为999个,D正确。
4.(2024·龙岩模拟)科学界有“RNA世界”的假说,认为在生命进化的过程中,实际上是先有且只有RNA,蛋白质和DNA的世界是在此基础上发展起来的。以下科学事实中不支持该假说的是 ( )
A.RNA既可以充当遗传物质,还可以作为酶催化化学反应
B.mRNA、tRNA、rRNA和DNA都是以核苷酸为单体的大分子
C.研究发现一种只有两个RNA分子构成的二聚体可以催化肽键的形成
D.细胞中是先合成核糖核苷酸,再将核糖核苷酸转变成脱氧核苷酸
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解析：RNA既可以充当遗传物质,还可以作为酶催化化学反应,说明了RNA的重要性,A支持该假说;mRNA、tRNA、rRNA和DNA都是以核苷酸为单体的大分子,并不能说明先有RNA,蛋白质和DNA的世界是在此基础上发展起来的,B不支持该假说;研究发现一种只有两个RNA分子构成的二聚体可以催化肽键的形成,说明蛋白质的合成直接和RNA有关,C支持该假说;细胞中是先合成核糖核苷酸,再将核糖核苷酸转变成脱氧核苷酸,即先合成RNA,再合成DNA,D支持该假说。
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5.(2024·酒泉模拟)下列关于真核细胞与原核细胞特点的叙述,正确的是 ( )
A.细胞中参与构成DNA的五碳糖是脱氧核糖
B.原核生物具有合成蛋白质的核糖体,且都是自养生物
C.真核细胞与原核细胞的根本区别在于是否具细胞结构
D.支原体在分裂过程中可能发生染色体结构的部分缺失
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解析：原核生物具有核糖体,既有自养生物(如蓝细菌),又有异养生物(如大肠杆菌),B错误;真核细胞与原核细胞的根本区别在于是否有核膜包被的细胞核,C错误;支原体是原核生物,不含染色体,D错误。
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6.将黑藻叶片放在一定浓度的外界溶液中,第8分钟时显微镜下观察到黑藻细胞形态与初始状态相近。下列推测不合理的是 ( )
A.第8分钟时可能观察到黑藻细胞的叶绿体运动
B.黑藻细胞原生质层的伸缩性与细胞壁的伸缩性相近
C.外界溶液可能为低浓度的蔗糖溶液,黑藻细胞吸水膨胀
D.外界溶液可能为一定浓度KNO3溶液,黑藻细胞可能发生质壁分离后自动复原
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解析：黑藻叶片含有叶绿体,且叶绿体呈绿色,第8分钟时显微镜下观察到黑藻细胞形态与初始状态相近,说明细胞可能是活的,故在显微镜下可能看到叶绿体运动,A正确;原生质层的伸缩性大于细胞壁,B错误;若外界溶液为低浓度的蔗糖溶液,黑藻细胞细胞液浓度大,发生渗透作用吸水膨胀,但由于细胞壁的限制,第8分钟时细胞形态与初始状态相近,C正确;若外界溶液为一定浓度的KNO3溶液,当KNO3溶液浓度大于黑藻细胞细胞液浓度,则失水发生质壁分离,随着K+、N主动运输进入细胞,细胞液浓度超过外界溶液浓度时,则会发生吸水而自动复原,D正确。
7.(2024·大庆模拟)下列关于细胞内物质运输的叙述,正确的是 ( )
A.肝细胞中内质网合成的磷脂可转移至中心体
B.细菌细胞中DNA指导合成的蛋白质可转移至核仁
C.吞噬细胞中高尔基体加工的蛋白质可转移至溶酶体
D.浆细胞中内质网加工的蛋白质直接转移至细胞膜
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解析：中心体无膜结构,不含磷脂,A错误;细菌细胞属于原核细胞,不含核仁,B错误;溶酶体中富含多种水解酶,吞噬细胞中高尔基体加工的蛋白质可转移至溶酶体,C正确;浆细胞中内质网加工的蛋白质需要运输到高尔基体进行再加工,然后才能转移至细胞膜,D错误。
8.(2024·中山模拟)物质、能量和信息是宇宙的三要素,它们是系统且复杂的。下列叙述正确的是 ( )
A.肌无力的原因是血钙过高,肌肉抽搐的原因是血钙过低
B.细胞中的核酸水解和彻底水解的产物分别是2种和8种
C.某些蛇毒中的碱性蛋白酶能催化膜脂降解,导致细胞溶解
D.ATP水解时断开磷酐键(远离A的特殊化学键)时耗能,但是整个过程却是放能的
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解析：肌无力的原因是多样的,如血钙过高、血钠过低、自身免疫病、突触信息传递障碍等,同理肌肉抽搐的原因也是复杂多样的,并不只是血钙过低,A错误;细胞中核酸包括DNA和RNA两大类,所以水解产物是8种核苷酸(4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸),彻底水解产物也是8种(1种磷酸基团+2种五碳糖+5种含氮碱基),B错误;酶具有专一性,蛋白酶应该破坏膜蛋白,而不是膜脂,C错误;当ATP水解时,它会断裂一个磷酐键,形成ADP和磷酸,这个过程中,断裂磷酐键所需要的能量(即“耗能”)是远远小于断裂后所释放出的能量的,因此,尽管在断裂化学键的瞬间需要一定的能量输入,但整体上,ATP水解是一个放能过程,D正确。
9.细胞之间的连接方式有很多种,主要包括封闭连接、锚定连接和通讯连接。其中,紧密连接是封闭连接的典型,细胞膜之间通过某些物质的特异性结合进行连接;锚定连接包括桥粒与半桥粒,通过其中的中间纤维进行连接;通讯连接则是通过通讯通道等通讯方式进行连接。下列说法正确的是 ( )
A.紧密连接中进行连接的“某些物质”指的是细胞膜表面的磷脂分子
B.锚定连接是上述三种连接方式中最稳定的一种
C.地衣的细胞间的胞间连丝属于通讯连接的结构
D.蓝细菌体内通过紧密连接的方式保证了其内部环境的相对稳定
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解析：糖蛋白分布在细胞膜的外侧,具有识别功能,紧密连接中进行连接的“某些物质”指的是细胞膜表面的糖蛋白,A错误;紧密连接是封闭连接的典型,细胞膜之间通过某些物质的特异性结合进行连接,紧密连接是上述三种连接方式中最稳定的一种,B错误;通讯连接是通过通讯通道等通讯方式进行连接,地衣的细胞间的胞间连丝属于通讯连接的结构,C正确;蓝细菌是单细胞生物,而紧密连接是不同细胞之间的连接方式,蓝细菌体内不存在紧密连接,D错误。
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10.研究发现,RAB7蛋白与HPO 27蛋白共存于溶酶体膜上,当RAB7活性丧失时会抑制HPO 27在溶酶体膜上的富集,导致溶酶体内pH改变,结构异常。HPO 27与溶酶体分裂的关系如图所示,下列说法错误的是 ( )
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A.溶酶体的分裂过程体现膜的流动性
B.RAB7活性丧失会导致管状溶酶体出现
C.增加细胞中HPO 27的表达量会抑制溶酶体的分裂
D.HPO 27功能缺失的巨噬细胞,溶酶体内水解酶活性降低
解析：溶酶体的分裂过程涉及膜的凹陷,体现膜的流动性,A正确;RAB7活性丧失会抑制HPO 27在溶酶体膜上的富集,导致管状溶酶体出现,B正确;HPO 27与溶酶体分裂有关,增加细胞中HPO 27的表达量会促进溶酶体的分裂,C错误;HPO 27功能缺失的巨噬细胞内管状溶酶体出现,溶酶体内pH改变,溶酶体内水解酶活性降低,D正确。
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11.(2024·南阳三模)津液代谢失常可使脏腑功能异常进而出现多种疾病,而中医药在津液代谢失常类疾病的治疗上效果显著。水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道,是机体水代谢的重要环节,在各系统细胞膜上均有表达,可以介导水分子在细胞内外转运,使细胞内外环境稳态得以平衡。下列有关推断正确的是 ( )
A.人参二醇皂苷能减轻肺水肿,其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量
B.人体吸收中药中有效成分时,跟细胞膜上的蛋白质有关而与磷脂分子无关
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C.通道蛋白在介导物质跨膜运输时不与被转运的物质结合,故其构象不需发生改变
D.津液代谢时水分子总是从渗透压低的一侧向高的一侧转运,直到两侧浓度相等
解析：分析题意,水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道,是机体水代谢的重要环节,人参二醇皂苷能减轻肺水肿,其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量,使水分子的运输加快,A正确;
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细胞膜控制物质进出的功能与膜上的蛋白质和磷脂都有关系,人体吸收中药中有效成分时,跟细胞膜上的蛋白质有关,也与磷脂分子(磷脂双分子层构成生物膜基本支架)有关,B错误;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,不与被转运物质结合,但过程也存在通道蛋白构象的变化,C错误;决定水分渗透方向的是半透膜两侧溶液的渗透压,即水分是从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧渗透,津液代谢时水分子从渗透压低的一侧向高的一侧转运,但最终达到的是渗透平衡,不一定浓度相等,D错误。
12.原生质体长度占细胞长度的比例(M)可在一定程度上反映细胞质壁分离程度。常温下处理洋葱鳞片叶细胞所得M约为41%,而4 ℃低温相同处理的洋葱鳞片叶细胞M为80%,常温下和4 ℃低温处理的葫芦藓叶片细胞M分别为40%和87%。下列相关叙述错误的是 ( )
A.M越大说明细胞失水越少,细胞质壁分离程度越小,M与细胞质壁分离程度呈负相关
B.两种细胞在4 ℃低温下处理的细胞质壁分离程度均显著低于常温下的处理
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C.常温下处理的植物细胞失水速率加快,导致细胞质壁分离程度增大,细胞死亡
D.低温下处理植物细胞后,细胞中的自由水大量转化为结合水,使细胞液浓度增大,以适应低温环境
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解析：原生质体相对体积越大,即M越大,细胞吸水或失水越少,质壁分离程度越小,M与质壁分离程度呈负相关,A正确;实验中4 ℃低温下处理的两种细胞M均显著低于常温下处理的细胞,故4 ℃低温下处理的细胞质壁分离程度均显著低于常温下处理的细胞,B正确;常温下处理的植物细胞质壁分离程度较4 ℃低温处理时大,但不一定会导致细胞死亡,C错误;低温下处理植物细胞质壁分离程度降低,可能是细胞中的自由水大量转化为结合水,使细胞液浓度增大,进而适应低温环境,D正确。
13.(2024·长春三模)如图,心肌细胞在静息时,NCX(Na+-Ca2+共转运蛋白)和Ca2+泵会将细胞质基质中过多的Ca2+排出细胞,以维持细胞内外正常的Ca2+浓度梯度。在某些病理条件下,NCX转为Na+-Ca2+“反向”运输模式,导致细胞内Ca2+浓度过高,引起心肌损伤。下列叙述错误的是 ( )
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A.膜外较高的Na+浓度的维持依赖于Na+-K+泵介导的主动运输
B.Ca2+与Ca2+通道蛋白结合后顺浓度梯度进入细胞的方式是协助扩散
C.NCX抑制剂可降低由Na+-Ca2+“反向”运输所导致的心肌损伤的程度
D.Ca2+泵发生磷酸化时伴随着能量的转移和空间结构的变化
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解析：Na+-K+泵通过消耗ATP将Na+运输至膜外,将K+运输至膜内,该过程为主动运输,因此膜外较高的Na+浓度的维持依赖于Na+-K+泵介导的主动运输,A正确;通道蛋白在运输物质时,不会与被运输物质结合,B错误;在某些病理条件下,NCX转为Na+-Ca2+“反向”运输模式,导致细胞内Ca2+浓度过高,引起心肌损伤,NCX抑制剂可降低由Na+-Ca2+“反向”运输所导致的心肌损伤的程度,C正确;Ca2+泵发生磷酸化时伴随着ATP中能量的转移,其空间结构也发生变化,D正确。
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习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
一、基本题点考法训练
1.(14分)(2024·郯城二模)干旱胁迫是由于干旱使植物可利用水分缺乏,而生长明显受到抑制的现象。植物会通过一系列的生理变化抵抗干旱胁迫。回答下列问题:
(1)干旱胁迫下植物细胞中散失的水分主要是 ,举例说明该种形式的水在植物叶肉细胞中参与的一种化学反应及变化:
(写出具体的变化过程)。
自由水
参与光反应,水分解为O2和H+;参与有氧呼吸第二阶段,水和丙
酮酸反应生成CO2和NADH
解析：植物细胞中水的存在形式有自由水和结合水,干旱胁迫下散失的水主要是自由水;自由水在植物叶肉细胞中可参与光反应,被分解为O2和H+,也可参与有氧呼吸第二阶段,水和丙酮酸反应生成CO2和NADH。
(2)植物细胞中的淀粉和可溶性糖可以发生相互转化,干旱胁迫下植物(叶片)可溶性糖的含量显著增加,淀粉含量显著降低,发生该变化的意义是__________________________________________________________。
解析：干旱胁迫下植物(叶片)可溶性糖的含量显著增加,淀粉含量显著降低,淀粉转化为可溶性糖能增大植物细胞的渗透压,从而减少水分散失。
淀粉分解为可溶性糖可以增大细胞的渗透压,以减少水分散失
(3)研究发现植物叶片的保卫细胞产生γ-氨基丁酸(GABA)后能抑制气孔开放而减少水分流失。为探究叶面喷施一定浓度的外源GABA(用蒸馏水配制)是否能缓解植物的干旱胁迫症状,实验设计思路如下：①取____________________________________植物若干,平均分为_____组;②各组的处理方式为________________________________________________
__________________________,并置于_______________环境中继续培养;③观察植物的生长情况,并定期测量植物体内与抗旱性相关的生理指标的变化情况。
经干旱胁迫处理后的长势相同的同种
两
实验组植株的叶片喷施一定浓度的GABA,对照组植株
的叶片喷施等量的蒸馏水
干旱程度相同的
解析：为进一步探究叶面喷施一定浓度的外源GABA是否能缓解植物的干旱胁迫症状。该实验的自变量为是否喷施一定浓度的外源GABA,因变量为植物的生长情况和植物体内与抗旱性相关的生理指标。实验设计思路的完善见答案。
2.(16分)神经胶质细胞分泌的神经营养因子(GDNF)对神经元有保护和修复作用。为研究高尔基体膜分选受体S对GDNF分泌的影响,研究者进行了实验。
(1)分泌蛋白一般通过两种途径被分泌到胞外：一种是不受外界影响持续的组成型分泌,另一种是受到生理刺激后产生的调节型分泌,如图1。
分泌蛋白的分泌过程与膜的_______有关。M作为信号分子的_____,其加工过程发生在____________________。
解析：分泌蛋白的分泌过程涉及内质网膜形成的囊泡和高尔基体膜的融合、高尔基体膜形成的囊泡和细胞膜的融合,这依赖于生物膜的流动性。M作为信号分子的受体,分布在细胞膜外侧,和分泌蛋白一样,其加工过程发生在内质网和高尔基体。
流动性
受体
内质网和高尔基体
(2)研究者将受体S基因与GDNF基因均转入PC12细胞,构建了S基因过量表达的细胞系甲,并和仅转入GDNF基因的PC12细胞系乙进行比较,检测结果如图2。
①据图可知,受体S对GDNF分泌的影响是____________________
___________________________________。
②为验证上述结论,研究者将与S基因序列互补的miRNA(抑制S基因表达)导入到上述细胞系_____中作为实验组,对照组导入_______
____________________________________的RNA。与对照组相比,若实验组细胞的GDNF的调节型分泌量__________,组成型分泌量_____________,则证明上述结论正确。
受体S促进GDNF的
调节型分泌,对组成型分泌无明显影响
甲
与该
RNA碱基数目和种类相同,但序列不同
显著降低
无明显差异
解析：①据图2可知,受体S促进GDNF的调节型分泌,对组成型分泌无明显影响。
②细胞系甲中S基因过量表达,故为验证上述结论,将细胞系甲分成两组,一组将与S基因序列互补的miRNA(抑制S基因表达)导入到上述细胞系甲中作为实验组,另一组作为对照组,对照组导入与miRNA碱基数目和种类相同,但序列不同的RNA。与对照组相比,若实验组细胞的GDNF的调节型分泌量显著降低,组成型分泌量无明显差异,则证明上述结论正确。
3.(15分)(2024·焦作二模)土壤含盐量过高对植物生长造成的危害称为盐胁迫,碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长。图1是碱蓬叶肉细胞结构模式图,图2是碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫有关的示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。
注：SOS1和NHX为膜上两种蛋白质。
(1)图1中细胞与动物细胞相比特有的结构有________(填序号)。盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于____ (填标号)处溶液浓度,植物的根细胞发生质壁分离,此处的“质”指原生质层,由______________________________________三个部分组成。
①⑧⑩
⑧
细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质
解析：题图1所示细胞为高等植物(碱蓬)叶肉细胞,与动物细胞相比,特有的结构为①(细胞壁)、⑧(液泡)、⑩(叶绿体)。盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大于植物根部细胞⑧(液泡)处细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以__________方式大量进入根部细胞,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同,这种差异主要由H+-ATP泵以____
_________方式将H+转运到____________________来维持的,H+的分布特点为________________运输Na+提供了动力。
协助扩散
主
动运输
液泡内和细胞膜外
NHX和SOS1
解析：根据各部分的pH可知,H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力,说明细胞膜外Na+浓度高于细胞质基质,因此Na+以协助扩散的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞;由题图可知,H+-ATP泵运输H+进入液泡时,以及将细胞质基质的H+运输到细胞膜外时均需要消耗ATP,故为主动运输。同时H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。因此H+的分布特点为NHX和SOS1运输Na+提供了动力。
(3)生物膜上转运蛋白的种类、数量、空间结构的变化,对物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是生物膜具有选择透过性的结构基础。转运蛋白功能存在差异的直接原因有_______________________
__________________________________________________________________________。
构成转运蛋白的氨基酸
种类、数量和排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的
空间结构不同
解析：转运蛋白功能存在差异的直接原因有构成转运蛋白的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
二、新情境问题强化训练
4.(15分)阅读下列材料,回答问题。
溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶。研究发现溶酶体还具有参与细胞免疫、清除受损细胞组分等功能。溶酶体损伤是许多疾病的标志,尤其像阿尔茨海默病等神经退行性疾病。为此,科研人员对溶酶体修复机制进行了探索。
溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体自噬。研究者利用生物素标记,通过蛋白质组学方法筛选溶酶体受损后膜表面特异性富集的蛋白质,来研究与溶酶体损伤修复相关的蛋白,并弄清了溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图1)。
一般情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,而当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,并介导PS转移进溶酶体。与此同时,PI4P还可以招募OSBP,将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体,修复溶酶体膜。
研究表明PITT途径的关键酶缺失,会导致严重的神经退行性疾病和早衰,该途径的发现为我们研究与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病提供了新思路。
(1)真核细胞中的膜结构共同构成了_____________。当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有_________的结构特点。
解析：真核细胞中的细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构共同构成了生物膜系统。当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有流动性的结构特点。
生物膜系统
流动性
(2)为筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,将生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,再用物质L引发溶酶体损伤,实验组处理如图2。对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为 (选填选项前的字母)。选择 的蛋白质作为候选蛋白。
a.+生物素 b.+L c.不处理
c、a
注:生物素连接酶T可将临近的蛋白质标记上生物素。
解析：根据题意,该实验的目的是筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,因此实验的自变量是溶酶体是否损伤,根据图2可知,实验组的处理为生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,步骤Ⅰ用物质L引发溶酶体损伤,步骤Ⅱ用生物素(有标记作用)处理,一段时间后收集用生物素标记的蛋白质;因此对照组的步骤Ⅰ不用物质L处理,使溶酶体保持正常,步骤Ⅱ同样用生物素处理(无关变量保持相同),一段时间后收集用生物素标记的蛋白质,对照组与实验组结果进行比较,选择实验组含量显著高于对照组的蛋白质作为候选蛋白,从而筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白。综上所述,对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为c、a。
(3)研究人员利用红色荧光标记溶酶体,利用绿色荧光标记内质网,通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况(图3),根据文中信息预期3、4组荧光的结果(“A”或“B”)填入表格。
分组 材料 处理 结果
1 正常细胞 不处理 A
2 正常细胞 +L B
3 敲除PI4K2A基因细胞 不处理 ①
4 敲除PI4K2A基因细胞 +L ②
A
A
解析：分析表中信息可知,1组正常细胞不用物质L处理,因此溶酶体保持正常,那么1组情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,出现了结果A;2组正常细胞用物质L处理,因此溶酶体被损伤,那么2组情况下,当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,因此出现结果B。3组中材料为敲除PI4K2A基因细胞,但是该组不用物质L处理,因此溶酶体保持正常,故该情况下内质网和溶酶体几乎不接触,因此预期3组荧光的结果与1组相同,即为A;
而4组中敲除PI4K2A基因细胞用物质L处理,那么溶酶体受到损伤,但是由于敲除PI4K2A基因,缺乏PI4K2A激酶,不能在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P,不能招募ORP,因此内质网和溶酶体几乎不接触,因此预期4组荧光的结果与1组相同,即为A。
(4)请根据本文信息完善溶酶体修复的PITT途径。
答案:见下图
解析：据题干信息可完善溶酶体修复的PITT途径,详见答案。习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
(本卷每小题4分,满分52分)
1.(2024·漯河模拟)水和无机盐是生物正常生命活动的必需物质。下列相关叙述正确的是 ( )
A.微量元素Mg和Fe分别参与构成叶绿素和血红素
B.运动型饮料含有多种无机盐,能有效补充人体运动时消耗的能量
C.自由水含量多于结合水时,细胞代谢加强
D.钙等无机盐在细胞中大部分以离子的形式存在
2.(2024·重庆模拟)多种元素和化合物共同构成了生物体结构和功能的基本单位——细胞,进而形成多姿多彩的生命世界,下列有关元素和化合物的说法,正确的是 ( )
A.脂肪由三分子甘油和一分子脂肪酸形成, 室温下一般呈固态
B.糖类都由C、H、O构成,多糖被水解成单糖才能被细胞吸收
C.胆固醇可存在于动物细胞膜中,与性激素组成元素相同
D.氨基酸分子和蛋白质分子中均存在氢键
3.蛋白质是生命活动的主要承担者,核酸是遗传信息的携带者,两者都是细胞中具有重要功能的大分子物质。下列说法正确的是 ( )
A.组成蛋白质的单体是氨基酸,组成核酸的单体是脱氧核苷酸
B.有些蛋白质具有催化功能,但是核酸不具有催化功能
C.蛋白质在高温条件下失活,温度降低后活性不能恢复;核酸在高温条件下也会失活,温度降低后活性也不能恢复
D.由单体形成蛋白质和核酸时,都会发生脱水缩合反应,若由1 000个单体分别形成蛋白质和核酸,在此过程中产生的水分子数不一定相等
4.(2024·龙岩模拟)科学界有“RNA世界”的假说,认为在生命进化的过程中,实际上是先有且只有RNA,蛋白质和DNA的世界是在此基础上发展起来的。以下科学事实中不支持该假说的是 ( )
A.RNA既可以充当遗传物质,还可以作为酶催化化学反应
B.mRNA、tRNA、rRNA和DNA都是以核苷酸为单体的大分子
C.研究发现一种只有两个RNA分子构成的二聚体可以催化肽键的形成
D.细胞中是先合成核糖核苷酸,再将核糖核苷酸转变成脱氧核苷酸
5.(2024·酒泉模拟)下列关于真核细胞与原核细胞特点的叙述,正确的是 ( )
A.细胞中参与构成DNA的五碳糖是脱氧核糖
B.原核生物具有合成蛋白质的核糖体,且都是自养生物
C.真核细胞与原核细胞的根本区别在于是否具细胞结构
D.支原体在分裂过程中可能发生染色体结构的部分缺失
6.将黑藻叶片放在一定浓度的外界溶液中,第8分钟时显微镜下观察到黑藻细胞形态与初始状态相近。下列推测不合理的是 ( )
A.第8分钟时可能观察到黑藻细胞的叶绿体运动
B.黑藻细胞原生质层的伸缩性与细胞壁的伸缩性相近
C.外界溶液可能为低浓度的蔗糖溶液,黑藻细胞吸水膨胀
D.外界溶液可能为一定浓度KNO3溶液,黑藻细胞可能发生质壁分离后自动复原
7.(2024·大庆模拟)下列关于细胞内物质运输的叙述,正确的是 ( )
A.肝细胞中内质网合成的磷脂可转移至中心体
B.细菌细胞中DNA指导合成的蛋白质可转移至核仁
C.吞噬细胞中高尔基体加工的蛋白质可转移至溶酶体
D.浆细胞中内质网加工的蛋白质直接转移至细胞膜
8.(2024·中山模拟)物质、能量和信息是宇宙的三要素,它们是系统且复杂的。下列叙述正确的是 ( )
A.肌无力的原因是血钙过高,肌肉抽搐的原因是血钙过低
B.细胞中的核酸水解和彻底水解的产物分别是2种和8种
C.某些蛇毒中的碱性蛋白酶能催化膜脂降解,导致细胞溶解
D.ATP水解时断开磷酐键(远离A的特殊化学键)时耗能,但是整个过程却是放能的
9.细胞之间的连接方式有很多种,主要包括封闭连接、锚定连接和通讯连接。其中,紧密连接是封闭连接的典型,细胞膜之间通过某些物质的特异性结合进行连接;锚定连接包括桥粒与半桥粒,通过其中的中间纤维进行连接;通讯连接则是通过通讯通道等通讯方式进行连接。下列说法正确的是 ( )
A.紧密连接中进行连接的“某些物质”指的是细胞膜表面的磷脂分子
B.锚定连接是上述三种连接方式中最稳定的一种
C.地衣的细胞间的胞间连丝属于通讯连接的结构
D.蓝细菌体内通过紧密连接的方式保证了其内部环境的相对稳定
10.研究发现,RAB7蛋白与HPO 27蛋白共存于溶酶体膜上,当RAB7活性丧失时会抑制HPO 27在溶酶体膜上的富集,导致溶酶体内pH改变,结构异常。HPO 27与溶酶体分裂的关系如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.溶酶体的分裂过程体现膜的流动性
B.RAB7活性丧失会导致管状溶酶体出现
C.增加细胞中HPO 27的表达量会抑制溶酶体的分裂
D.HPO 27功能缺失的巨噬细胞,溶酶体内水解酶活性降低
11.(2024·南阳三模)津液代谢失常可使脏腑功能异常进而出现多种疾病,而中医药在津液代谢失常类疾病的治疗上效果显著。水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道,是机体水代谢的重要环节,在各系统细胞膜上均有表达,可以介导水分子在细胞内外转运,使细胞内外环境稳态得以平衡。下列有关推断正确的是 ( )
A.人参二醇皂苷能减轻肺水肿,其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量
B.人体吸收中药中有效成分时,跟细胞膜上的蛋白质有关而与磷脂分子无关
C.通道蛋白在介导物质跨膜运输时不与被转运的物质结合,故其构象不需发生改变
D.津液代谢时水分子总是从渗透压低的一侧向高的一侧转运,直到两侧浓度相等
12.原生质体长度占细胞长度的比例(M)可在一定程度上反映细胞质壁分离程度。常温下处理洋葱鳞片叶细胞所得M约为41%,而4 ℃低温相同处理的洋葱鳞片叶细胞M为80%,常温下和4 ℃低温处理的葫芦藓叶片细胞M分别为40%和87%。下列相关叙述错误的是 ( )
A.M越大说明细胞失水越少,细胞质壁分离程度越小,M与细胞质壁分离程度呈负相关
B.两种细胞在4 ℃低温下处理的细胞质壁分离程度均显著低于常温下的处理
C.常温下处理的植物细胞失水速率加快,导致细胞质壁分离程度增大,细胞死亡
D.低温下处理植物细胞后,细胞中的自由水大量转化为结合水,使细胞液浓度增大,以适应低温环境
13.(2024·长春三模)如图,心肌细胞在静息时,NCX(Na+-Ca2+共转运蛋白)和Ca2+泵会将细胞质基质中过多的Ca2+排出细胞,以维持细胞内外正常的Ca2+浓度梯度。在某些病理条件下,NCX转为Na+-Ca2+“反向”运输模式,导致细胞内Ca2+浓度过高,引起心肌损伤。下列叙述错误的是 ( )
A.膜外较高的Na+浓度的维持依赖于Na+-K+泵介导的主动运输
B.Ca2+与Ca2+通道蛋白结合后顺浓度梯度进入细胞的方式是协助扩散
C.NCX抑制剂可降低由Na+-Ca2+“反向”运输所导致的心肌损伤的程度
D.Ca2+泵发生磷酸化时伴随着能量的转移和空间结构的变化
习题讲评课Ⅰ
1.选D Mg是大量元素,A错误;无机盐不是能源物质,不能补充人体运动时消耗的能量,B错误;由于自由水在细胞内的含量远远大于结合水,无论代谢强弱,自由水含量都多于结合水,C错误。
2.选C 脂肪由一分子甘油和三分子脂肪酸形成,植物脂肪大多在室温时呈液态,A错误;糖类一般都是由C、H、O构成,但不是所有糖都只含C、H、O,如几丁质含有N元素,B错误;胆固醇可存在于动物细胞膜上, 与性激素组成元素相同,都是C、H、O,C正确;氨基酸分子中不存在氢键,D错误。
3.选D 组成核酸的单体是核苷酸,A错误。有些RNA具有催化功能,B错误。核酸在高温条件下会失活,当温度降低后活性可以恢复,C错误。由单体形成蛋白质和核酸时,都会发生脱水缩合反应,1 000个氨基酸形成蛋白质时,如果蛋白质由1条链状多肽盘曲、折叠形成,产生的水分子数为999个;1 000个核苷酸形成DNA时,产生的水分子数为998个,形成RNA时,产生的水分子数为999个,D正确。
4.选B RNA既可以充当遗传物质,还可以作为酶催化化学反应,说明了RNA的重要性,A支持该假说;mRNA、tRNA、rRNA和DNA都是以核苷酸为单体的大分子,并不能说明先有RNA,蛋白质和DNA的世界是在此基础上发展起来的,B不支持该假说;研究发现一种只有两个RNA分子构成的二聚体可以催化肽键的形成,说明蛋白质的合成直接和RNA有关,C支持该假说;细胞中是先合成核糖核苷酸,再将核糖核苷酸转变成脱氧核苷酸,即先合成RNA,再合成DNA,D支持该假说。
5.选A 原核生物具有核糖体,既有自养生物(如蓝细菌),又有异养生物(如大肠杆菌),B错误;真核细胞与原核细胞的根本区别在于是否有核膜包被的细胞核,C错误;支原体是原核生物,不含染色体,D错误。
6.选B 黑藻叶片含有叶绿体,且叶绿体呈绿色,第8分钟时显微镜下观察到黑藻细胞形态与初始状态相近,说明细胞可能是活的,故在显微镜下可能看到叶绿体运动,A正确;原生质层的伸缩性大于细胞壁,B错误;若外界溶液为低浓度的蔗糖溶液,黑藻细胞细胞液浓度大,发生渗透作用吸水膨胀,但由于细胞壁的限制,第8分钟时细胞形态与初始状态相近,C正确;若外界溶液为一定浓度的KNO3溶液,当KNO3溶液浓度大于黑藻细胞细胞液浓度,则失水发生质壁分离,随着K+、N主动运输进入细胞,细胞液浓度超过外界溶液浓度时,则会发生吸水而自动复原,D正确。
7.选C 中心体无膜结构,不含磷脂,A错误;细菌细胞属于原核细胞,不含核仁,B错误;溶酶体中富含多种水解酶,吞噬细胞中高尔基体加工的蛋白质可转移至溶酶体,C正确;浆细胞中内质网加工的蛋白质需要运输到高尔基体进行再加工,然后才能转移至细胞膜,D错误。
8.选D 肌无力的原因是多样的,如血钙过高、血钠过低、自身免疫病、突触信息传递障碍等,同理肌肉抽搐的原因也是复杂多样的,并不只是血钙过低,A错误;细胞中核酸包括DNA和RNA两大类,所以水解产物是8种核苷酸(4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸),彻底水解产物也是8种(1种磷酸基团+2种五碳糖+5种含氮碱基),B错误;酶具有专一性,蛋白酶应该破坏膜蛋白,而不是膜脂,C错误;当ATP水解时,它会断裂一个磷酐键,形成ADP和磷酸,这个过程中,断裂磷酐键所需要的能量(即“耗能”)是远远小于断裂后所释放出的能量的,因此,尽管在断裂化学键的瞬间需要一定的能量输入,但整体上,ATP水解是一个放能过程,D正确。
9.选C 糖蛋白分布在细胞膜的外侧,具有识别功能,紧密连接中进行连接的“某些物质”指的是细胞膜表面的糖蛋白,A错误;紧密连接是封闭连接的典型,细胞膜之间通过某些物质的特异性结合进行连接,紧密连接是上述三种连接方式中最稳定的一种,B错误;通讯连接是通过通讯通道等通讯方式进行连接,地衣的细胞间的胞间连丝属于通讯连接的结构,C正确;蓝细菌是单细胞生物,而紧密连接是不同细胞之间的连接方式,蓝细菌体内不存在紧密连接,D错误。10.选C 溶酶体的分裂过程涉及膜的凹陷,体现膜的流动性,A正确;RAB7活性丧失会抑制HPO-27在溶酶体膜上的富集,导致管状溶酶体出现,B正确;HPO-27与溶酶体分裂有关,增加细胞中HPO-27的表达量会促进溶酶体的分裂,C错误;HPO-27功能缺失的巨噬细胞内管状溶酶体出现,溶酶体内pH改变,溶酶体内水解酶活性降低,D正确。
11.选A 分析题意,水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道,是机体水代谢的重要环节,人参二醇皂苷能减轻肺水肿,其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量,使水分子的运输加快,A正确;细胞膜控制物质进出的功能与膜上的蛋白质和磷脂都有关系,人体吸收中药中有效成分时,跟细胞膜上的蛋白质有关,也与磷脂分子(磷脂双分子层构成生物膜基本支架)有关,B错误;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,不与被转运物质结合,但过程也存在通道蛋白构象的变化,C错误;决定水分渗透方向的是半透膜两侧溶液的渗透压,即水分是从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧渗透,津液代谢时水分子从渗透压低的一侧向高的一侧转运,但最终达到的是渗透平衡,不一定浓度相等,D错误。
12.选C 原生质体相对体积越大,即M越大,细胞吸水或失水越少,质壁分离程度越小,M与质壁分离程度呈负相关,A正确;实验中4 ℃低温下处理的两种细胞M均显著低于常温下处理的细胞,故4 ℃低温下处理的细胞质壁分离程度均显著低于常温下处理的细胞,B正确;常温下处理的植物细胞质壁分离程度较4 ℃低温处理时大,但不一定会导致细胞死亡,C错误;低温下处理植物细胞质壁分离程度降低,可能是细胞中的自由水大量转化为结合水,使细胞液浓度增大,进而适应低温环境,D正确。
13.选B Na+-K+泵通过消耗ATP将Na+运输至膜外,将K+运输至膜内,该过程为主动运输,因此膜外较高的Na+浓度的维持依赖于Na+-K+泵介导的主动运输,A正确;通道蛋白在运输物质时,不会与被运输物质结合,B错误;在某些病理条件下,NCX转为Na+-Ca2+“反向”运输模式,导致细胞内Ca2+浓度过高,引起心肌损伤,NCX抑制剂可降低由Na+-Ca2+“反向”运输所导致的心肌损伤的程度,C正确;Ca2+泵发生磷酸化时伴随着ATP中能量的转移,其空间结构也发生变化,D正确。
3 / 3习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
(本卷共4题,满分60分)
一、基本题点考法训练
1.(14分)(2024·郯城二模)干旱胁迫是由于干旱使植物可利用水分缺乏,而生长明显受到抑制的现象。植物会通过一系列的生理变化抵抗干旱胁迫。回答下列问题:
(1)干旱胁迫下植物细胞中散失的水分主要是 ,举例说明该种形式的水在植物叶肉细胞中参与的一种化学反应及变化:
(写出具体的变化过程)。
(2)植物细胞中的淀粉和可溶性糖可以发生相互转化,干旱胁迫下植物(叶片)可溶性糖的含量显著增加,淀粉含量显著降低,发生该变化的意义是
。
(3)研究发现植物叶片的保卫细胞产生γ 氨基丁酸(GABA)后能抑制气孔开放而减少水分流失。为探究叶面喷施一定浓度的外源GABA(用蒸馏水配制)是否能缓解植物的干旱胁迫症状,实验设计思路如下:①取 植物若干,平均分为 组;②各组的处理方式为 ,并置于 环境中继续培养;③观察植物的生长情况,并定期测量植物体内与抗旱性相关的生理指标的变化情况。
2.(16分)神经胶质细胞分泌的神经营养因子(GDNF)对神经元有保护和修复作用。为研究高尔基体膜分选受体S对GDNF分泌的影响,研究者进行了实验。
(1)分泌蛋白一般通过两种途径被分泌到胞外:一种是不受外界影响持续的组成型分泌,另一种是受到生理刺激后产生的调节型分泌,如图1。
分泌蛋白的分泌过程与膜的 有关。M作为信号分子的 ,其加工过程发生在 。
(2)研究者将受体S基因与GDNF基因均转入PC12细胞,构建了S基因过量表达的细胞系甲,并和仅转入GDNF基因的PC12细胞系乙进行比较,检测结果如图2。
①据图可知,受体S对GDNF分泌的影响是
。
②为验证上述结论,研究者将与S基因序列互补的miRNA(抑制S基因表达)导入到上述细胞系 中作为实验组,对照组导入 的RNA。与对照组相比,若实验组细胞的GDNF的调节型分泌量 ,组成型分泌量 ,则证明上述结论正确。
3.(15分)(2024·焦作二模)土壤含盐量过高对植物生长造成的危害称为盐胁迫,碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长。图1是碱蓬叶肉细胞结构模式图,图2是碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫有关的示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。
注:SOS1和NHX为膜上两种蛋白质。
(1)图1中细胞与动物细胞相比特有的结构有 (填序号)。盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 (填标号)处溶液浓度,植物的根细胞发生质壁分离,此处的“质”指原生质层,由 三个部分组成。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 方式大量进入根部细胞,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同,这种差异主要由H+-ATP泵以 方式将H+转运到 来维持的,H+的分布特点为 运输Na+提供了动力。
(3)生物膜上转运蛋白的种类、数量、空间结构的变化,对物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是生物膜具有选择透过性的结构基础。转运蛋白功能存在差异的直接原因有
。
二、新情境问题强化训练
4.(15分)阅读下列材料,回答问题。
溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶。研究发现溶酶体还具有参与细胞免疫、清除受损细胞组分等功能。溶酶体损伤是许多疾病的标志,尤其像阿尔茨海默病等神经退行性疾病。为此,科研人员对溶酶体修复机制进行了探索。
溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体自噬。研究者利用生物素标记,通过蛋白质组学方法筛选溶酶体受损后膜
表面特异性富集的蛋白质,来研究与溶酶体损伤修复相关的蛋白,并弄清了溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图1)。
一般情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,而当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,并介导PS转移进溶酶体。与此同时,PI4P还可以招募OSBP,将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体,修复溶酶体膜。
研究表明PITT途径的关键酶缺失,会导致严重的神经退行性疾病和早衰,该途径的发现为我们研究与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病提供了新思路。
(1)真核细胞中的膜结构共同构成了 。当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有 的结构特点。
(2)为筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,将生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,再用物质L引发溶酶体损伤,实验组处理如图2。对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为 (选填选项前的字母)。选择 的蛋白质作为候选蛋白。
a.+生物素 b.+L c.不处理
注:生物素连接酶T可将临近的蛋白质标记上生物素。
(3)
研究人员利用红色荧光标记溶酶体,利用绿色荧光标记内质网,通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况(图3),根据文中信息预期3、4组荧光的结果(“A”或“B”)填入表格。
分组 材料 处理 结果
1 正常细胞 不处理 A
2 正常细胞 +L B
3 敲除PI4K2A 基因细胞 不处理 ①
4 敲除PI4K2A 基因细胞 +L ②
(4)请根据本文信息完善溶酶体修复的PITT途径。
习题讲评课Ⅱ
1.解析:(1)植物细胞中水的存在形式有自由水和结合水,干旱胁迫下散失的水主要是自由水;自由水在植物叶肉细胞中可参与光反应,被分解为O2和H+,也可参与有氧呼吸第二阶段,水和丙酮酸反应生成CO2和NADH。
(2)干旱胁迫下植物(叶片)可溶性糖的含量显著增加,淀粉含量显著降低,淀粉转化为可溶性糖能增大植物细胞的渗透压,从而减少水分散失。
(3)为进一步探究叶面喷施一定浓度的外源GABA是否能缓解植物的干旱胁迫症状。该实验的自变量为是否喷施一定浓度的外源GABA,因变量为植物的生长情况和植物体内与抗旱性相关的生理指标。实验设计思路的完善见答案。
答案:(1)自由水 参与光反应,水分解为O2和H+;参与有氧呼吸第二阶段,水和丙酮酸反应生成CO2和NADH (2)淀粉分解为可溶性糖可以增大细胞的渗透压,以减少水分散失 (3)①经干旱胁迫处理后的长势相同的同种 两 ②实验组植株的叶片喷施一定浓度的GABA,对照组植株的叶片喷施等量的蒸馏水 干旱程度相同的
2.解析:(1)分泌蛋白的分泌过程涉及内质网膜形成的囊泡和高尔基体膜的融合、高尔基体膜形成的囊泡和细胞膜的融合,这依赖于生物膜的流动性。M作为信号分子的受体,分布在细胞膜外侧,和分泌蛋白一样,其加工过程发生在内质网和高尔基体。
(2)①据图2可知,受体S促进GDNF的调节型分泌,对组成型分泌无明显影响。
②细胞系甲中S基因过量表达,故为验证上述结论,将细胞系甲分成两组,一组将与S基因序列互补的miRNA(抑制S基因表达)导入到上述细胞系甲中作为实验组,另一组作为对照组,对照组导入与miRNA碱基数目和种类相同,但序列不同的RNA。与对照组相比,若实验组细胞的GDNF的调节型分泌量显著降低,组成型分泌量无明显差异,则证明上述结论正确。
答案:(1)流动性 受体 内质网和高尔基体 (2)①受体S促进GDNF的调节型分泌,对组成型分泌无明显影响 ②甲 与该RNA碱基数目和种类相同,但序列不同 显著降低 无明显差异
3.解析:(1)题图1所示细胞为高等植物(碱蓬)叶肉细胞,与动物细胞相比,特有的结构为①(细胞壁)、⑧(液泡)、⑩(叶绿体)。盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大于植物根部细胞⑧(液泡)处细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
(2)根据各部分的pH可知,H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力,说明细胞膜外Na+浓度高于细胞质基质,因此Na+以协助扩散的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞;由题图可知,H+-ATP泵运输H+进入液泡时,以及将细胞质基质的H+运输到细胞膜外时均需要消耗ATP,故为主动运输。同时H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。因此H+的分布特点为NHX和SOS1运输Na+提供了动力。
(3)转运蛋白功能存在差异的直接原因有构成转运蛋白的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
答案:(1)①⑧⑩ ⑧ 细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质
(2)协助扩散 主动运输 液泡内和细胞膜外 NHX和SOS1
(3)构成转运蛋白的氨基酸种类、数量和排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
4.解析:(1)真核细胞中的细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构共同构成了生物膜系统。当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有流动性的结构特点。
(2)根据题意,该实验的目的是筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,因此实验的自变量是溶酶体是否损伤,根据图2可知,实验组的处理为生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,步骤Ⅰ用物质L引发溶酶体损伤,步骤Ⅱ用生物素(有标记作用)处理,一段时间后收集用生物素标记的蛋白质;因此对照组的步骤Ⅰ不用物质L处理,使溶酶体保持正常,步骤Ⅱ同样用生物素处理(无关变量保持相同),一段时间后收集用生物素标记的蛋白质,对照组与实验组结果进行比较,选择实验组含量显著高于对照组的蛋白质作为候选蛋白,从而筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白。综上所述,对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为c、a。
(3)分析表中信息可知,1组正常细胞不用物质L处理,因此溶酶体保持正常,那么1组情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,出现了结果A;2组正常细胞用物质L处理,因此溶酶体被损伤,那么2组情况下,当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,因此出现结果B。3组中材料为敲除PI4K2A基因细胞,但是该组不用物质L处理,因此溶酶体保持正常,故该情况下内质网和溶酶体几乎不接触,因此预期3组荧光的结果与1组相同,即为A;而4组中敲除PI4K2A基因细胞用物质L处理,那么溶酶体受到损伤,但是由于敲除PI4K2A基因,缺乏PI4K2A激酶,不能在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P,不能招募ORP,因此内质网和溶酶体几乎不接触,因此预期4组荧光的结果与1组相同,即为A。
(4)据题干信息可完善溶酶体修复的PITT途径,详见答案。
答案:(1)生物膜系统 流动性 (2)c、a 实验组含量显著高于对照组
(3)①A ②A (4)见下图
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