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大专题一
专题2 细胞的结构和功能
分子与细胞
知能融通
1．细胞膜是动物细胞的边界，植物细胞和原核生物的边界是不同成分组成的细胞壁。 ( )
提示：细胞壁的作用是支持和保护细胞，并不能阻止物质的进出，细胞膜是植物细胞和原核生物真正的边界。
2．细胞膜上的受体不是细胞间信息交流所必需的结构。 ( )
提示：细胞间的信息交流的方式：通过化学物质来传递信息；通过细胞膜直接接触来传递信息；通过细胞通道来传递信息，如高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息，所以细胞间的信息交流不一定需要细胞膜上的受体参与。
辨 易 错
×
√
3．生物膜系统使细胞内部区域化，保证了细胞生命活动高效有序进行。
( )
4．成熟的筛管细胞是高等植物运输有机物的细胞，该细胞内部保留了线粒体，线粒体可以为有机物的运输提供能量。 ( )
5．植物液泡中含有花青素、蛋白质、糖类等物质，可维持细胞的渗透压。
( )
√
√
√
6．核仁与某种RNA的合成有关，无核仁的细胞也可能是真核细胞。 ( )
提示：核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。除高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核，因此无核仁的细胞也可能是真核细胞。
7．胰蛋白酶的合成与分泌涉及的结构都属于生物膜系统。 ( )
提示：胰蛋白酶的合成与分泌涉及的结构依次是核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜，线粒体提供能量，其中核糖体没有膜结构，不属于生物膜系统。
√
×
8．膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响自由扩散和协助扩散的运输速率。
( )
9．载体蛋白只能把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。 ( )
提示：有的载体蛋白运输物质时消耗能量，有的载体蛋白运输物质时不消耗能量，也就是既可能逆浓度梯度运输物质，也可能顺浓度梯度运输物质。
√
×
10．温度会影响酶的活性，进而影响ATP的合成，从而影响主动运输的速率，但温度不会影响被动运输。 ( )
提示：温度会影响组成生物膜的分子的运动速率和载体蛋白的活性，所以温度对自由扩散、协助扩散和主动运输的运输速率均有影响。
11．小麦细胞核中转录产生的mRNA通过胞吐进入细胞质。 ( )
提示：小麦细胞核中转录产生的mRNA通过核孔进入细胞质，不是通过胞吐。
12．神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性。
( )
×
×
√
1．蛋白质的合成、加工、分选及运输
核糖体、内质网、高尔基体和溶酶体在结构、功能以及发生上是彼此相互关联的动态整体。关系如右：
破 重 难
突破1 细胞的结构和功能
特 别 提 醒
(1)蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的生物学活性。
(2)蛋白质分选是主要依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。
2．受体介导的囊泡运输
(1)形成囊泡
高尔基体加工后的蛋白质一般具有特殊的分选信号，经高尔基体的分选、包装后形成不同的囊泡，运往三个不同的部位：一是进入溶酶体，二是分泌到细胞外，三是转运到细胞膜上。
(2)囊泡运输
各类囊泡能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞，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．细胞的结构与功能的适应性
(1)细胞膜的结构与功能相适应
易 错 提 醒
(1)高等植物细胞间可通过胞间连丝的方式进行信息交流。
(2)细胞膜与物质运输的关系不仅与膜上蛋白质有关，也与磷脂成分有关，如甘油、脂肪酸等物质优先穿过膜(相似相溶原理)。
(2)细胞器的结构与功能相适应
①叶绿体类囊体堆叠使膜面积增大，有利于吸收光能。
②线粒体内膜向内折叠形成嵴，有利于附着与有氧呼吸相关的酶。
③内质网膜面积大，有利于物质运输。
④溶酶体内含大量水解酶，有利于细胞内“消化”。
1．常见的转运蛋白
转运蛋白包括通道蛋白(离子通道、水通道)和载体蛋白。如神经调节中Na＋通道、K＋通道均属于离子通道，介导协助扩散。而钠钾泵是一种具有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。
突破2 物质出入细胞的方式
(1)载体蛋白既能够执行协助扩散，又能够执行主动运输，而通道蛋白只能执行协助扩散，即通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质。
(2)载体蛋白和通道蛋白对物质的运输都具有选择性。
(3)载体蛋白需要和被转运的物质结合，且会发生自身构象的改变；通道蛋白运输时不需要和被转运物质结合。
(4)载体蛋白发挥作用时往往伴随着磷酸化(ATP中远离腺苷的磷酸基团挟能量结合载体蛋白)和去磷酸化。
2．主动运输的类型
(1)主动运输的能量来源分为三类(见图1)：ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。
(2)协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输，其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运，该过程消耗的能量来自离子电化学梯度(如图2)。
图1 主动运输的能量来源
图2 小肠上皮细胞吸收和运转葡萄糖
特 别 提 醒
电化学梯度包含电的梯度和浓度梯度，也就是跨膜电压和溶质的浓度梯度。驱动带电荷溶质跨膜的净驱动力由这两种力组成。这种净驱动力就叫该溶质的电化学梯度。两个梯度可能是同向的，也可能是反向的，同向加和，反向抵消。最终势能的方向是电学和化学梯度的综合表现。
考能提升
1．(2025·广东卷)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础，下列叙述正确的是 ( )
A．呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B．心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合
C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D．集合管中Na＋与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
溯 考 情
A
解析：O2从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散，速率由O2浓度差决定，A正确；心肌细胞主动运输Ca2+时，载体蛋白需结合Ca2+并催化ATP水解，还需结合磷酸基团从而磷酸化，B错误；葡萄糖进入红细胞为协助扩散，速率受浓度差和载体数量影响，该过程虽不需要红细胞代谢供能，但代谢活动能维持细胞内葡萄糖的低浓度，从而保持浓度差，因此该速率与细胞代谢有关，C错误；集合管中Na＋重吸收主要通过主动运输(如钠钾泵)，需载体蛋白且消耗能量，D错误。
解析：由题干信息可知，采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以生成ATP和NADPH，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中。
2．(2024·广东卷)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是 ( )
A．ATP B．NADP＋
C．NADH D．DNA
D
3．(2022·广东卷)将正常线粒体各部分分离，结果如图所示。含有线粒体DNA的是 ( )
A．①
B．②
C．③
D．④
解析：①是指线粒体外膜和内膜的间隙，②是线粒体内膜，④是线粒体外膜。线粒体DNA分布在③线粒体基质中。
C
4．(2022·广东卷)酵母菌sec 系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程，某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外，还可能检测到分泌蛋白的场所是 ( )
A．线粒体、囊泡 B．内质网、细胞外
C．线粒体、细胞质基质 D．内质网、囊泡
解析：线粒体只为蛋白质分泌过程提供能量，分泌蛋白不会进入线粒体；根据题意，分泌蛋白在高尔基体中积累，不会分泌到细胞外；内质网中初步加工的分泌蛋白以囊泡的形式转移到高尔基体，内质网、囊泡中会检测到分泌蛋白。
D
考向1 膜结构与生物膜系统
1．(2025·湛江一调)下列关于生物膜结构与功能的叙述，正确的是 ( )
A．内质网巨大的膜结构有利于进行细胞中的物质运输
B．温度会影响细胞膜的流动性，但不会影响其选择透过性
C．只有分泌蛋白才需要生物膜系统的加工
D．囊泡膜、类囊体薄膜不属于生物膜
提 考 能
A
解析：内质网是细胞中膜面积最大的细胞器，有利于进行细胞中的物质运输，A正确；物质的跨膜运输需要磷脂分子、膜蛋白的参与，温度会影响细胞膜的流动性，也会影响选择透过性，B错误；对于真核细胞，分泌蛋白合成后往往需要内质网和高尔基体等生物膜系统的加工，部分胞内蛋白如溶酶体中的水解酶及膜蛋白也需要生物膜系统的加工，C错误；生物膜系统是由细胞膜、各种细胞器膜和核膜等结构组成的，因此囊泡、类囊体的膜属于生物膜，D错误。
2．(2025·陕晋宁青卷)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累，使细胞合成更多地参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白，以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工，此过程称为“未折叠蛋白质应答反应(UPR)”。下列叙述正确的是 ( )
A．错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B．合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C．UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D．阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性
C
解析：由题干可知，错误折叠或未折叠蛋白质会在内质网中异常积累，通过UPR恢复内质网功能，A错误；合成分子伴侣所需的能量由细胞质基质和线粒体共同提供(ATP来自细胞呼吸)，B错误；UPR过程中，分子伴侣蛋白的合成需细胞核控制基因表达(转录)、核糖体合成蛋白质、内质网进行加工，三者协作完成，C正确；阻碍UPR会导致内质网功能无法恢复，加剧高温胁迫对细胞的损伤，降低耐受性，D错误。
考向2 (重点)结合其他知识考查细胞的结构和功能
3．(2024·安徽卷)变形虫可通过在细胞表面形成临时性细胞突起进行移动和摄食。科研人员用特定荧光物质处理变形虫，发现移动部分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构，并伴有纤维的消长。下列叙述正确的是 ( )
A．被荧光标记的网架结构属于细胞骨架，与变形虫的形态变化有关
B．溶酶体中的水解酶进入细胞质基质，将摄入的食物分解为小分子
C．变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要细胞(质)膜上的蛋白质参与
D．变形虫移动过程中，纤维的消长是其构成蛋白的不断组装所致
A
解析：摄入的食物进入溶酶体中，被溶酶体中的水解酶分解为小分子，B错误；变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程需要细胞(质)膜上的蛋白质进行识别，C错误；变形虫移动过程中，纤维的消长是其构成蛋白的不断组装与去组装所致，D错误。
4．(2025·云南卷)生物兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如下图。下列说法错误的是 ( )
A．缓冲液可以用蒸馏水代替
B．匀浆的目的是释放线粒体
C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开
D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解
A
解析：缓冲液的作用是维持溶液的pH，保持线粒体的正常结构和功能，蒸馏水会破坏线粒体的渗透压平衡，导致线粒体吸水涨破，所以缓冲液不可以用蒸馏水代替，A错误；匀浆是通过机械等手段破坏橘子果肉细胞的结构，使细胞破裂，从而将细胞内的线粒体等细胞器释放出来，B正确；差速离心法是根据不同颗粒的质量、大小等差异，在不同转速下进行离心，从而将不同大小的颗粒分开，C正确；线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，丙酮酸的氧化分解发生在线粒体中，所以该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解，D正确。
考向3 生物膜的特点与物质跨膜运输
5．(2025·四川卷)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2，相关物质的跨膜运输过程如图。下列叙述正确的是 ( )
A．转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞
B．胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量
C．转运蛋白W能同时转运两种物质，故不具有
特异性
D．CO2分子经自由扩散，只能从胞内运输到胞外
B
解析：从图中看出，转运蛋白W可协助组氨酸顺浓度梯度进入细胞，该过程属于协助扩散，A错误；胞内产生的组胺跨膜运输至膜外是从低浓度至高浓度，属于主动运输，需要消耗能量，能量由组氨酸浓度梯度提供，B正确；转运蛋白W能同时转运组氨酸和组胺两种物质，不能转运其他物质，也具有特异性，C错误；CO2分子经自由扩散，可以从胞内运输至胞外，也可以从胞外运输至胞内，例如从血浆进入肺部细胞，D错误。
6．(2025·山东卷)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol·L-1的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na＋，但细胞质基质中Na＋浓度超过30 mmol·L-1会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质中Na＋浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na＋排出细胞。下列说法错误的是
( )
A．Na＋在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B．蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变
C．通过蛋白W外排Na＋的过程不需要细胞提供能量
D．Na＋通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
C
解析：Na＋在液泡中积累，细胞液浓度增加，从而有利于酵母细胞吸水，A正确；液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，作为载体蛋白，蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变，B正确；蛋白W可将Na＋排出细胞，外排Na＋是主动运输，需要细胞提供能量，C错误；通过离子通道转运物质时，该物质不需要与通道蛋白结合，D正确。
热练
1．(2025·重庆卷)用磷脂分子特异性染料处理上皮组织切片，不能被标记的细胞器是 ( )
A．溶酶体 B．核糖体
C．内质网 D．高尔基体
解析：核糖体是无膜结构的细胞器，不含磷脂分子，不能被磷脂分子特异性染料标记。
B
2．(2025·潮州二模)叶绿体和线粒体都能完成物质与能量的转化，关于菠菜中这两种细胞器的叙述，正确的是 ( )
A．都能产生还原剂，但不是同一种物质
B．都能产生ATP，且都发生在内膜上
C．叶绿体在白天和夜晚都能进行暗反应
D．线粒体在有氧或无氧条件下都能产生CO2
解析：叶绿体在光反应中产生NADPH，线粒体在有氧呼吸中产生NADH，两者均为还原剂，A正确；叶绿体的ATP在类囊体膜产生，线粒体的ATP在基质和内膜产生，B错误；暗反应依赖光反应提供的ATP和NADPH，夜晚无法进行暗反应，C错误；线粒体通过有氧呼吸第二阶段(基质)产生CO2，线粒体不参与无氧呼吸，D错误。
A
3．(2025·茂名二模)科学家在海洋微藻中发现了一种结构类似于线粒体的新型细胞器——“硝质体”。DNA研究表明，这种新发现的细胞器大约在1亿年前由海藻和固氮蓝细菌共生产生。下列关于“硝质体”的推论，最可能错误的是 ( )
A．可进行分裂传递给子细胞
B．结构内存在固氮相关的酶
C．可以合成自身全部蛋白质
D．有助设计新的固氮的作物
解析：“硝质体”结构类似于线粒体，线粒体是半自主性细胞器，可以合成自身的一部分蛋白质，故推测“硝质体”只能合成自身的一部分蛋白质，C错误。
C
4．(2025·广州二模)硝基体起源于一种基因组高度简化的固氮蓝细菌。该结构缺乏光合作用和细胞呼吸的一些关键基因，但保留了完整的固氮基因，生存上依赖于贝氏布拉藻提供的有机物，具备细胞器的核心特征。下列叙述错误的是 ( )
A．硝基体无法独立进行光合作用和细胞呼吸
B．硝基体与线粒体都含有相对独立的环状DNA分子
C．硝基体与硝化细菌一样可以将空气中的氮气转化为有机氮
D．硝基体的发现对理解细胞器演化、真核生物的氮代谢有重要意义
解析：硝基体保留固氮基因，可将氮气转化为氨(固氮作用)，而硝化细菌可将氨氧化为硝酸盐(化能合成作用)，两者功能不同，C错误。
C
5．(2025·大湾区一模)线粒体不仅能为细胞提供能量，也能参与制造细胞的结构部件。研究发现在资源有限时，细胞内会出现两种结构不同的线粒体(见图)，分别独立完成以上两种功能。下列说法错误的是 ( )
A．线粒体a参与制造细胞的结构部件
B．线粒体b含有较多的ATP合酶
C．两种线粒体都可以彻底氧化分解有机物
D．两种线粒体的形成有利于细胞应对压力环境
C
解析：分析题意可知，线粒体不仅能为细胞提供能量，也能参与制造细胞的结构部件，结合图示可知，线粒体b内膜向内折叠成嵴，是有氧呼吸的主要场所，含有较多的ATP合酶，能够合成ATP，而线粒体a结构相对简单，可能参与制造细胞的结构部件，不能将有机物彻底氧化分解，A、B正确，C错误；生物的结构决定功能，且与环境相适应，据此推测两种线粒体的形成有利于细胞应对压力环境，D正确。
6．(2024·安徽卷)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能转运一种或一类分子或离子，A错误；水分子主要以协助扩散方式通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B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错误。
B
7．(2025·深圳二模)某兴趣小组将植物叶片表皮细胞依次置于甲、乙、丙三种浓度的蔗糖溶液中，一段时间后进行观察，整个实验过程植物细胞都有活性，实验结果如下图。下列分析正确的是 ( )
A．甲溶液中植物细胞的失水速率逐渐加快
B．转移到乙溶液中的植物细胞会发生吸水过程
C．转移到丙溶液中的植物细胞细胞液浓度与丙浓度相等
D．该实验无法确定甲、乙、丙起始浓度的相对大小
B
解析：在甲溶液中，植物细胞发生质壁分离，随着细胞失水，细胞液浓度逐渐增大，与外界溶液浓度差逐渐减小，所以植物细胞的失水速率应逐渐减慢，A错误；从甲溶液转移到乙溶液中，植物细胞少部分处于质壁分离状态，说明有部分细胞从失水状态转变为吸水或水分进出平衡状态，整体上细胞会发生吸水过程，B正确；转移到丙溶液中的植物细胞未发生质壁分离，此时细胞液浓度大于或等于丙溶液浓度，C错误；根据植物细胞在三种溶液中的质壁分离情况，可确定蔗糖溶液起始浓度甲＞乙＞丙，D错误。
8．(2025·大湾区二模)细胞是一个开放的系统，需要不断与环境进行物质交换。下列叙述错误的是 ( )
A．水分子更多以协助扩散的方式进出细胞
B．通道蛋白既参与协助扩散，也参与主动运输
C．维持细胞内外的离子浓度差需要消耗能量
D．可通过胞吐作用将小分子物质排出细胞
解析：通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。
B
9．(2025·肇庆二模)生长在海边的红树会从含盐量高的泥滩中吸收盐分，又会通过其叶表面的盐腺主动将盐分排出体外。下列有关红树的叙述，正确的是
( )
A．根细胞通过被动运输的方式从泥滩中吸收盐分
B．根细胞通过主动运输的方式从泥滩中吸收水分
C．叶表面的盐腺通过主动运输的方式将盐分排出体外
D．盐分不参与维持红树植株和细胞的生命活动
C
解析：红树在含盐量高的泥滩中生存，为防止细胞失水，植物体会通过主动运输的方式吸收盐分，使细胞液中的盐含量高于外界，从而有利于水分通过被动运输的方式进入根细胞，A、B错误；为了维持体内的水盐平衡，红树会将多余的盐分通过叶表面的盐腺主动排出体外，因此运输方式属于主动运输，C正确；盐分参与维持红树植株和细胞的生命活动，D错误。
10．(2025·湖南卷)蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关。蛋白R是肝细胞膜上的受体，参与去唾液酸糖蛋白的胞吞和降解，从而调节胆固醇代谢。下列叙述错误的是 ( )
A．去唾液酸糖蛋白的胞吞过程需要消耗能量
B．去唾液酸糖蛋白的胞吞离不开膜脂的流动
C．抑制蛋白R合成能增加血液胆固醇含量
D．去唾液酸糖蛋白可以在溶酶体中被降解
解析：已知蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关，抑制蛋白R合成，会使蛋白R减少，可能导致血液中胆固醇水平降低，C错误。
C
11．(2025·重庆卷)骨关节炎是一种难以治愈的常见疾病，研究发现患者软骨细胞膜上的Na＋通道蛋白明显多于正常人，从而影响NCX载体蛋白对Ca2+的运输，据图分析，下列叙述错误的是 ( )
A．Na＋通道运输Na＋不需要消耗ATP
B．运输Na＋时，Na＋通道和NCX载体均需与Na＋
结合
C．患者软骨细胞的Ca2+内流增多
D．与NCX载体相比，Na＋通道更适合作为研究
药物的靶点
解析：Na＋通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B错误。
B
12．(2025·梅州2月质检)茶树有较强的富集氟(F－)的能力，根系细胞富集F－需要细胞膜上ABC转运蛋白的参与。用2，4-DNP阻断ATP的合成或施加Cl－，都会显著降低茶树根系细胞对F－的转运吸收。下列说法错误的是 ( )
A．给茶树松土有利于根系从土壤中吸收F－
B．Cl－可能与F－竞争ABC转运蛋白的结合位点
C．根系细胞吸收F－时ABC转运蛋白结构稳定不变
D．根系细胞的ABC转运蛋白合成后需要通过囊泡运输至细胞膜
解析：用2，4-DNP阻断ATP合成会降低对F－的吸收，说明吸收F－为主动运输，主动运输需要载体蛋白，载体蛋白转运相关物质时都会发生自身构象的改变，根系细胞吸收F－时，ABC转运蛋白结构会发生改变，C错误。
C
13．(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是
( )
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动
运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体
产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少，
甚至停止
D
解析：载体蛋白通常需要与底物结合后才能转运该物质，NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时需要结合底物，A错误；黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP，此时进入叶绿体基质的ATP来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi，此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致基质中ADP浓度降低，由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从基质到细胞质基质)，当基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少，甚至停止，D正确。专题2 细胞的结构和功能
辨 易 错
1．细胞膜是动物细胞的边界，植物细胞和原核生物的边界是不同成分组成的细胞壁。( × )
提示：细胞壁的作用是支持和保护细胞，并不能阻止物质的进出，细胞膜是植物细胞和原核生物真正的边界。
2．细胞膜上的受体不是细胞间信息交流所必需的结构。( √ )
提示：细胞间的信息交流的方式：通过化学物质来传递信息；通过细胞膜直接接触来传递信息；通过细胞通道来传递信息，如高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息，所以细胞间的信息交流不一定需要细胞膜上的受体参与。
3．生物膜系统使细胞内部区域化，保证了细胞生命活动高效有序进行。( √ )
4．成熟的筛管细胞是高等植物运输有机物的细胞，该细胞内部保留了线粒体，线粒体可以为有机物的运输提供能量。( √ )
5．植物液泡中含有花青素、蛋白质、糖类等物质，可维持细胞的渗透压。( √ )
6．核仁与某种RNA的合成有关，无核仁的细胞也可能是真核细胞。( √ )
提示：核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。除高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核，因此无核仁的细胞也可能是真核细胞。
7．胰蛋白酶的合成与分泌涉及的结构都属于生物膜系统。( × )
提示：胰蛋白酶的合成与分泌涉及的结构依次是核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜，线粒体提供能量，其中核糖体没有膜结构，不属于生物膜系统。
8．膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响自由扩散和协助扩散的运输速率。( √ )
9．载体蛋白只能把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。( × )
提示：有的载体蛋白运输物质时消耗能量，有的载体蛋白运输物质时不消耗能量，也就是既可能逆浓度梯度运输物质，也可能顺浓度梯度运输物质。
10．温度会影响酶的活性，进而影响ATP的合成，从而影响主动运输的速率，但温度不会影响被动运输。( × )
提示：温度会影响组成生物膜的分子的运动速率和载体蛋白的活性，所以温度对自由扩散、协助扩散和主动运输的运输速率均有影响。
11．小麦细胞核中转录产生的mRNA通过胞吐进入细胞质。( × )
提示：小麦细胞核中转录产生的mRNA通过核孔进入细胞质，不是通过胞吐。
12．神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性。( √ )
破 重 难
突破1 细胞的结构和功能
1．蛋白质的合成、加工、分选及运输
核糖体、内质网、高尔基体和溶酶体在结构、功能以及发生上是彼此相互关联的动态整体。关系如下：
特别提醒
(1)蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的生物学活性。
(2)蛋白质分选是主要依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。
2．受体介导的囊泡运输
(1)形成囊泡
高尔基体加工后的蛋白质一般具有特殊的分选信号，经高尔基体的分选、包装后形成不同的囊泡，运往三个不同的部位：一是进入溶酶体，二是分泌到细胞外，三是转运到细胞膜上。
(2)囊泡运输
各类囊泡能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞，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．细胞的结构与功能的适应性
(1)细胞膜的结构与功能相适应
易错提醒
(1)高等植物细胞间可通过胞间连丝的方式进行信息交流。
(2)细胞膜与物质运输的关系不仅与膜上蛋白质有关，也与磷脂成分有关，如甘油、脂肪酸等物质优先穿过膜(相似相溶原理)。
(2)细胞器的结构与功能相适应
①叶绿体类囊体堆叠使膜面积增大，有利于吸收光能。
②线粒体内膜向内折叠形成嵴，有利于附着与有氧呼吸相关的酶。
③内质网膜面积大，有利于物质运输。
④溶酶体内含大量水解酶，有利于细胞内“消化”。
(3)生物膜系统结构和功能上的联系
①生物膜系统的各种膜结构在组成成分和结构上很相似，在功能上紧密联系、协调配合。如分泌蛋白的合成和分泌过程就体现了生物膜在结构和功能上具有一定的连续性。
②生物膜系统还为酶提供了附着位点，是许多重要反应的场所，如线粒体内膜能进行[H]＋O2H2O，并且产生大量能量，其中一部分能量暂时储存在ATP中，此反应为有氧呼吸第三阶段；叶绿体的类囊体薄膜是光反应的场所。
(4)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。另外，代谢旺盛的细胞中核仁也较大。
突破2 物质出入细胞的方式
1．常见的转运蛋白
转运蛋白包括通道蛋白(离子通道、水通道)和载体蛋白。如神经调节中Na＋通道、K＋通道均属于离子通道，介导协助扩散。而钠钾泵是一种具有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。
(1)载体蛋白既能够执行协助扩散，又能够执行主动运输，而通道蛋白只能执行协助扩散，即通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质。
(2)载体蛋白和通道蛋白对物质的运输都具有选择性。
(3)载体蛋白需要和被转运的物质结合，且会发生自身构象的改变；通道蛋白运输时不需要和被转运物质结合。
(4)载体蛋白发挥作用时往往伴随着磷酸化(ATP中远离腺苷的磷酸基团挟能量结合载体蛋白)和去磷酸化。
2．主动运输的类型
(1)主动运输的能量来源分为三类(见图1)：ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。
(2)协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输，其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运，该过程消耗的能量来自离子电化学梯度(如图2)。
图1 主动运输的能量来源
图2 小肠上皮细胞吸收和运转葡萄糖
特别提醒
电化学梯度包含电的梯度和浓度梯度，也就是跨膜电压和溶质的浓度梯度。驱动带电荷溶质跨膜的净驱动力由这两种力组成。这种净驱动力就叫该溶质的电化学梯度。两个梯度可能是同向的，也可能是反向的，同向加和，反向抵消。最终势能的方向是电学和化学梯度的综合表现。
溯 考 情
1．(2025·广东卷)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础，下列叙述正确的是( A )
A．呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B．心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合
C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D．集合管中Na＋与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
解析：O2从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散，速率由O2浓度差决定，A正确；心肌细胞主动运输Ca2+时，载体蛋白需结合Ca2+并催化ATP水解，还需结合磷酸基团从而磷酸化，B错误；葡萄糖进入红细胞为协助扩散，速率受浓度差和载体数量影响，该过程虽不需要红细胞代谢供能，但代谢活动能维持细胞内葡萄糖的低浓度，从而保持浓度差，因此该速率与细胞代谢有关，C错误；集合管中Na＋重吸收主要通过主动运输(如钠钾泵)，需载体蛋白且消耗能量，D错误。
2．(2024·广东卷)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是( D )
A．ATP B．NADP＋
C．NADH D．DNA
解析：由题干信息可知，采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以生成ATP和NADPH，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中。
3．(2022·广东卷)将正常线粒体各部分分离，结果如图所示。含有线粒体DNA的是( C )
A．① B．②
C．③ D．④
解析：①是指线粒体外膜和内膜的间隙，②是线粒体内膜，④是线粒体外膜。线粒体DNA分布在③线粒体基质中。
4．(2022·广东卷)酵母菌sec 系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程，某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外，还可能检测到分泌蛋白的场所是( D )
A．线粒体、囊泡
B．内质网、细胞外
C．线粒体、细胞质基质
D．内质网、囊泡
解析：线粒体只为蛋白质分泌过程提供能量，分泌蛋白不会进入线粒体；根据题意，分泌蛋白在高尔基体中积累，不会分泌到细胞外；内质网中初步加工的分泌蛋白以囊泡的形式转移到高尔基体，内质网、囊泡中会检测到分泌蛋白。
提 考 能
考向1 膜结构与生物膜系统
1．(2025·湛江一调)下列关于生物膜结构与功能的叙述，正确的是( A )
A．内质网巨大的膜结构有利于进行细胞中的物质运输
B．温度会影响细胞膜的流动性，但不会影响其选择透过性
C．只有分泌蛋白才需要生物膜系统的加工
D．囊泡膜、类囊体薄膜不属于生物膜
解析：内质网是细胞中膜面积最大的细胞器，有利于进行细胞中的物质运输，A正确；物质的跨膜运输需要磷脂分子、膜蛋白的参与，温度会影响细胞膜的流动性，也会影响选择透过性，B错误；对于真核细胞，分泌蛋白合成后往往需要内质网和高尔基体等生物膜系统的加工，部分胞内蛋白如溶酶体中的水解酶及膜蛋白也需要生物膜系统的加工，C错误；生物膜系统是由细胞膜、各种细胞器膜和核膜等结构组成的，因此囊泡、类囊体的膜属于生物膜，D错误。
2．(2025·陕晋宁青卷)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累，使细胞合成更多地参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白，以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工，此过程称为“未折叠蛋白质应答反应(UPR)”。下列叙述正确的是( C )
A．错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B．合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C．UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D．阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性
解析：由题干可知，错误折叠或未折叠蛋白质会在内质网中异常积累，通过UPR恢复内质网功能，A错误；合成分子伴侣所需的能量由细胞质基质和线粒体共同提供(ATP来自细胞呼吸)，B错误；UPR过程中，分子伴侣蛋白的合成需细胞核控制基因表达(转录)、核糖体合成蛋白质、内质网进行加工，三者协作完成，C正确；阻碍UPR会导致内质网功能无法恢复，加剧高温胁迫对细胞的损伤，降低耐受性，D错误。
考向2 (重点)结合其他知识考查细胞的结构和功能
3．(2024·安徽卷)变形虫可通过在细胞表面形成临时性细胞突起进行移动和摄食。科研人员用特定荧光物质处理变形虫，发现移动部分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构，并伴有纤维的消长。下列叙述正确的是( A )
A．被荧光标记的网架结构属于细胞骨架，与变形虫的形态变化有关
B．溶酶体中的水解酶进入细胞质基质，将摄入的食物分解为小分子
C．变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要细胞(质)膜上的蛋白质参与
D．变形虫移动过程中，纤维的消长是其构成蛋白的不断组装所致
解析：摄入的食物进入溶酶体中，被溶酶体中的水解酶分解为小分子，B错误；变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程需要细胞(质)膜上的蛋白质进行识别，C错误；变形虫移动过程中，纤维的消长是其构成蛋白的不断组装与去组装所致，D错误。
4．(2025·云南卷)生物兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如下图。下列说法错误的是( A )
A．缓冲液可以用蒸馏水代替
B．匀浆的目的是释放线粒体
C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开
D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解
解析：缓冲液的作用是维持溶液的pH，保持线粒体的正常结构和功能，蒸馏水会破坏线粒体的渗透压平衡，导致线粒体吸水涨破，所以缓冲液不可以用蒸馏水代替，A错误；匀浆是通过机械等手段破坏橘子果肉细胞的结构，使细胞破裂，从而将细胞内的线粒体等细胞器释放出来，B正确；差速离心法是根据不同颗粒的质量、大小等差异，在不同转速下进行离心，从而将不同大小的颗粒分开，C正确；线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，丙酮酸的氧化分解发生在线粒体中，所以该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解，D正确。
考向3 生物膜的特点与物质跨膜运输
5．(2025·四川卷)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2，相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是( B )
A．转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞
B．胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量
C．转运蛋白W能同时转运两种物质，故不具有特异性
D．CO2分子经自由扩散，只能从胞内运输到胞外
解析：从图中看出，转运蛋白W可协助组氨酸顺浓度梯度进入细胞，该过程属于协助扩散，A错误；胞内产生的组胺跨膜运输至膜外是从低浓度至高浓度，属于主动运输，需要消耗能量，能量由组氨酸浓度梯度提供，B正确；转运蛋白W能同时转运组氨酸和组胺两种物质，不能转运其他物质，也具有特异性，C错误；CO2分子经自由扩散，可以从胞内运输至胞外，也可以从胞外运输至胞内，例如从血浆进入肺部细胞，D错误。
6．(2025·山东卷)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol·L-1的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na＋，但细胞质基质中Na＋浓度超过30 mmol·L-1会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质中Na＋浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na＋排出细胞。下列说法错误的是( C )
A．Na＋在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B．蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变
C．通过蛋白W外排Na＋的过程不需要细胞提供能量
D．Na＋通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
解析：Na＋在液泡中积累，细胞液浓度增加，从而有利于酵母细胞吸水，A正确；液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，作为载体蛋白，蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变，B正确；蛋白W可将Na＋排出细胞，外排Na＋是主动运输，需要细胞提供能量，C错误；通过离子通道转运物质时，该物质不需要与通道蛋白结合，D正确。
配 套 热 练
1．(2025·重庆卷)用磷脂分子特异性染料处理上皮组织切片，不能被标记的细胞器是( B )
A．溶酶体
B．核糖体
C．内质网
D．高尔基体
解析：核糖体是无膜结构的细胞器，不含磷脂分子，不能被磷脂分子特异性染料标记。
2．(2025·潮州二模)叶绿体和线粒体都能完成物质与能量的转化，关于菠菜中这两种细胞器的叙述，正确的是( A )
A．都能产生还原剂，但不是同一种物质
B．都能产生ATP，且都发生在内膜上
C．叶绿体在白天和夜晚都能进行暗反应
D．线粒体在有氧或无氧条件下都能产生CO2
解析：叶绿体在光反应中产生NADPH，线粒体在有氧呼吸中产生NADH，两者均为还原剂，A正确；叶绿体的ATP在类囊体膜产生，线粒体的ATP在基质和内膜产生，B错误；暗反应依赖光反应提供的ATP和NADPH，夜晚无法进行暗反应，C错误；线粒体通过有氧呼吸第二阶段(基质)产生CO2，线粒体不参与无氧呼吸，D错误。
3．(2025·茂名二模)科学家在海洋微藻中发现了一种结构类似于线粒体的新型细胞器——“硝质体”。DNA研究表明，这种新发现的细胞器大约在1亿年前由海藻和固氮蓝细菌共生产生。下列关于“硝质体”的推论，最可能错误的是( C )
A．可进行分裂传递给子细胞
B．结构内存在固氮相关的酶
C．可以合成自身全部蛋白质
D．有助设计新的固氮的作物
解析：“硝质体”结构类似于线粒体，线粒体是半自主性细胞器，可以合成自身的一部分蛋白质，故推测“硝质体”只能合成自身的一部分蛋白质，C错误。
4．(2025·广州二模)硝基体起源于一种基因组高度简化的固氮蓝细菌。该结构缺乏光合作用和细胞呼吸的一些关键基因，但保留了完整的固氮基因，生存上依赖于贝氏布拉藻提供的有机物，具备细胞器的核心特征。下列叙述错误的是( C )
A．硝基体无法独立进行光合作用和细胞呼吸
B．硝基体与线粒体都含有相对独立的环状DNA分子
C．硝基体与硝化细菌一样可以将空气中的氮气转化为有机氮
D．硝基体的发现对理解细胞器演化、真核生物的氮代谢有重要意义
解析：硝基体保留固氮基因，可将氮气转化为氨(固氮作用)，而硝化细菌可将氨氧化为硝酸盐(化能合成作用)，两者功能不同，C错误。
5．(2025·大湾区一模)线粒体不仅能为细胞提供能量，也能参与制造细胞的结构部件。研究发现在资源有限时，细胞内会出现两种结构不同的线粒体(见图)，分别独立完成以上两种功能。下列说法错误的是( C )
A．线粒体a参与制造细胞的结构部件
B．线粒体b含有较多的ATP合酶
C．两种线粒体都可以彻底氧化分解有机物
D．两种线粒体的形成有利于细胞应对压力环境
解析：分析题意可知，线粒体不仅能为细胞提供能量，也能参与制造细胞的结构部件，结合图示可知，线粒体b内膜向内折叠成嵴，是有氧呼吸的主要场所，含有较多的ATP合酶，能够合成ATP，而线粒体a结构相对简单，可能参与制造细胞的结构部件，不能将有机物彻底氧化分解，A、B正确，C错误；生物的结构决定功能，且与环境相适应，据此推测两种线粒体的形成有利于细胞应对压力环境，D正确。
6．(2024·安徽卷)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能转运一种或一类分子或离子，A错误；水分子主要以协助扩散方式通过细胞膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B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错误。
7．(2025·深圳二模)某兴趣小组将植物叶片表皮细胞依次置于甲、乙、丙三种浓度的蔗糖溶液中，一段时间后进行观察，整个实验过程植物细胞都有活性，实验结果如下图。下列分析正确的是( B )
A．甲溶液中植物细胞的失水速率逐渐加快
B．转移到乙溶液中的植物细胞会发生吸水过程
C．转移到丙溶液中的植物细胞细胞液浓度与丙浓度相等
D．该实验无法确定甲、乙、丙起始浓度的相对大小
解析：在甲溶液中，植物细胞发生质壁分离，随着细胞失水，细胞液浓度逐渐增大，与外界溶液浓度差逐渐减小，所以植物细胞的失水速率应逐渐减慢，A错误；从甲溶液转移到乙溶液中，植物细胞少部分处于质壁分离状态，说明有部分细胞从失水状态转变为吸水或水分进出平衡状态，整体上细胞会发生吸水过程，B正确；转移到丙溶液中的植物细胞未发生质壁分离，此时细胞液浓度大于或等于丙溶液浓度，C错误；根据植物细胞在三种溶液中的质壁分离情况，可确定蔗糖溶液起始浓度甲＞乙＞丙，D错误。
8．(2025·大湾区二模)细胞是一个开放的系统，需要不断与环境进行物质交换。下列叙述错误的是( B )
A．水分子更多以协助扩散的方式进出细胞
B．通道蛋白既参与协助扩散，也参与主动运输
C．维持细胞内外的离子浓度差需要消耗能量
D．可通过胞吐作用将小分子物质排出细胞
解析：通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。
9．(2025·肇庆二模)生长在海边的红树会从含盐量高的泥滩中吸收盐分，又会通过其叶表面的盐腺主动将盐分排出体外。下列有关红树的叙述，正确的是( C )
A．根细胞通过被动运输的方式从泥滩中吸收盐分
B．根细胞通过主动运输的方式从泥滩中吸收水分
C．叶表面的盐腺通过主动运输的方式将盐分排出体外
D．盐分不参与维持红树植株和细胞的生命活动
解析：红树在含盐量高的泥滩中生存，为防止细胞失水，植物体会通过主动运输的方式吸收盐分，使细胞液中的盐含量高于外界，从而有利于水分通过被动运输的方式进入根细胞，A、B错误；为了维持体内的水盐平衡，红树会将多余的盐分通过叶表面的盐腺主动排出体外，因此运输方式属于主动运输，C正确；盐分参与维持红树植株和细胞的生命活动，D错误。
10．(2025·湖南卷)蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关。蛋白R是肝细胞膜上的受体，参与去唾液酸糖蛋白的胞吞和降解，从而调节胆固醇代谢。下列叙述错误的是( C )
A．去唾液酸糖蛋白的胞吞过程需要消耗能量
B．去唾液酸糖蛋白的胞吞离不开膜脂的流动
C．抑制蛋白R合成能增加血液胆固醇含量
D．去唾液酸糖蛋白可以在溶酶体中被降解
解析：已知蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关，抑制蛋白R合成，会使蛋白R减少，可能导致血液中胆固醇水平降低，C错误。
11．(2025·重庆卷)骨关节炎是一种难以治愈的常见疾病，研究发现患者软骨细胞膜上的Na＋通道蛋白明显多于正常人，从而影响NCX载体蛋白对Ca2+的运输，据图分析，下列叙述错误的是( B )
A．Na＋通道运输Na＋不需要消耗ATP
B．运输Na＋时，Na＋通道和NCX载体均需与Na＋结合
C．患者软骨细胞的Ca2+内流增多
D．与NCX载体相比，Na＋通道更适合作为研究药物的靶点
解析：Na＋通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B错误。
12．(2025·梅州2月质检)茶树有较强的富集氟(F－)的能力，根系细胞富集F－需要细胞膜上ABC转运蛋白的参与。用2，4-DNP阻断ATP的合成或施加Cl－，都会显著降低茶树根系细胞对F－的转运吸收。下列说法错误的是( C )
A．给茶树松土有利于根系从土壤中吸收F－
B．Cl－可能与F－竞争ABC转运蛋白的结合位点
C．根系细胞吸收F－时ABC转运蛋白结构稳定不变
D．根系细胞的ABC转运蛋白合成后需要通过囊泡运输至细胞膜
解析：用2，4-DNP阻断ATP合成会降低对F－的吸收，说明吸收F－为主动运输，主动运输需要载体蛋白，载体蛋白转运相关物质时都会发生自身构象的改变，根系细胞吸收F－时，ABC转运蛋白结构会发生改变，C错误。
13．(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是( D )
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少，甚至停止
解析：载体蛋白通常需要与底物结合后才能转运该物质，NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时需要结合底物，A错误；黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP，此时进入叶绿体基质的ATP来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi，此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致基质中ADP浓度降低，由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从基质到细胞质基质)，当基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少，甚至停止，D正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题2 细胞的结构和功能
辨 易 错
1．细胞膜是动物细胞的边界，植物细胞和原核生物的边界是不同成分组成的细胞壁。（）
2．细胞膜上的受体不是细胞间信息交流所必需的结构。（）
3．生物膜系统使细胞内部区域化，保证了细胞生命活动高效有序进行。（）
4．成熟的筛管细胞是高等植物运输有机物的细胞，该细胞内部保留了线粒体，线粒体可以为有机物的运输提供能量。（）
5．植物液泡中含有花青素、蛋白质、糖类等物质，可维持细胞的渗透压。（）
6．核仁与某种RNA的合成有关，无核仁的细胞也可能是真核细胞。（）
7．胰蛋白酶的合成与分泌涉及的结构都属于生物膜系统。（）
8．膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响自由扩散和协助扩散的运输速率。（）
9．载体蛋白只能把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。（）
10．温度会影响酶的活性，进而影响ATP的合成，从而影响主动运输的速率，但温度不会影响被动运输。（）
11．小麦细胞核中转录产生的mRNA通过胞吐进入细胞质。（）
12．神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性。（）
破 重 难
突破1 细胞的结构和功能
1．蛋白质的合成、加工、分选及运输
核糖体、内质网、高尔基体和溶酶体在结构、功能以及发生上是彼此相互关联的动态整体。关系如下：
特别提醒
(1)蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的生物学活性。
(2)蛋白质分选是主要依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。
2．受体介导的囊泡运输
(1)形成囊泡
高尔基体加工后的蛋白质一般具有特殊的分选信号，经高尔基体的分选、包装后形成不同的囊泡，运往三个不同的部位：一是进入溶酶体，二是分泌到细胞外，三是转运到细胞膜上。
(2)囊泡运输
各类囊泡能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞，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．细胞的结构与功能的适应性
(1)细胞膜的结构与功能相适应
易错提醒
(1)高等植物细胞间可通过胞间连丝的方式进行信息交流。
(2)细胞膜与物质运输的关系不仅与膜上蛋白质有关，也与磷脂成分有关，如甘油、脂肪酸等物质优先穿过膜(相似相溶原理)。
(2)细胞器的结构与功能相适应
①叶绿体类囊体堆叠使膜面积增大，有利于吸收光能。
②线粒体内膜向内折叠形成嵴，有利于附着与有氧呼吸相关的酶。
③内质网膜面积大，有利于物质运输。
④溶酶体内含大量水解酶，有利于细胞内“消化”。
(3)生物膜系统结构和功能上的联系
①生物膜系统的各种膜结构在组成成分和结构上很相似，在功能上紧密联系、协调配合。如分泌蛋白的合成和分泌过程就体现了生物膜在结构和功能上具有一定的连续性。
②生物膜系统还为酶提供了附着位点，是许多重要反应的场所，如线粒体内膜能进行[H]＋O2H2O，并且产生大量能量，其中一部分能量暂时储存在ATP中，此反应为有氧呼吸第三阶段；叶绿体的类囊体薄膜是光反应的场所。
(4)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。另外，代谢旺盛的细胞中核仁也较大。
突破2 物质出入细胞的方式
1．常见的转运蛋白
转运蛋白包括通道蛋白(离子通道、水通道)和载体蛋白。如神经调节中Na＋通道、K＋通道均属于离子通道，介导协助扩散。而钠钾泵是一种具有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。
(1)载体蛋白既能够执行协助扩散，又能够执行主动运输，而通道蛋白只能执行协助扩散，即通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质。
(2)载体蛋白和通道蛋白对物质的运输都具有选择性。
(3)载体蛋白需要和被转运的物质结合，且会发生自身构象的改变；通道蛋白运输时不需要和被转运物质结合。
(4)载体蛋白发挥作用时往往伴随着磷酸化(ATP中远离腺苷的磷酸基团挟能量结合载体蛋白)和去磷酸化。
2．主动运输的类型
(1)主动运输的能量来源分为三类(见图1)：ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。
(2)协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输，其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运，该过程消耗的能量来自离子电化学梯度(如图2)。
图1 主动运输的能量来源
图2 小肠上皮细胞吸收和运转葡萄糖
特别提醒
电化学梯度包含电的梯度和浓度梯度，也就是跨膜电压和溶质的浓度梯度。驱动带电荷溶质跨膜的净驱动力由这两种力组成。这种净驱动力就叫该溶质的电化学梯度。两个梯度可能是同向的，也可能是反向的，同向加和，反向抵消。最终势能的方向是电学和化学梯度的综合表现。
溯 考 情
1．(2025·广东卷)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础，下列叙述正确的是（）
A．呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B．心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合
C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D．集合管中Na＋与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
2．(2024·广东卷)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是（）
A．ATP B．NADP＋
C．NADH D．DNA
3．(2022·广东卷)将正常线粒体各部分分离，结果如图所示。含有线粒体DNA的是（）
A．① B．②
C．③ D．④
4．(2022·广东卷)酵母菌sec 系列基因的突变会影响分泌蛋白的分泌过程，某突变酵母菌菌株的分泌蛋白最终积累在高尔基体中。此外，还可能检测到分泌蛋白的场所是（）
A．线粒体、囊泡
B．内质网、细胞外
C．线粒体、细胞质基质
D．内质网、囊泡
提 考 能
考向1 膜结构与生物膜系统
1．(2025·湛江一调)下列关于生物膜结构与功能的叙述，正确的是（）
A．内质网巨大的膜结构有利于进行细胞中的物质运输
B．温度会影响细胞膜的流动性，但不会影响其选择透过性
C．只有分泌蛋白才需要生物膜系统的加工
D．囊泡膜、类囊体薄膜不属于生物膜
2．(2025·陕晋宁青卷)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累，使细胞合成更多地参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白，以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工，此过程称为“未折叠蛋白质应答反应（UPR）”。下列叙述正确的是（）
A．错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B．合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C．UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D．阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性
考向2 (重点)结合其他知识考查细胞的结构和功能
3．(2024·安徽卷)变形虫可通过在细胞表面形成临时性细胞突起进行移动和摄食。科研人员用特定荧光物质处理变形虫，发现移动部分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构，并伴有纤维的消长。下列叙述正确的是（）
A．被荧光标记的网架结构属于细胞骨架，与变形虫的形态变化有关
B．溶酶体中的水解酶进入细胞质基质，将摄入的食物分解为小分子
C．变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要细胞(质)膜上的蛋白质参与
D．变形虫移动过程中，纤维的消长是其构成蛋白的不断组装所致
4．(2025·云南卷)生物兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如下图。下列说法错误的是（）
A．缓冲液可以用蒸馏水代替
B．匀浆的目的是释放线粒体
C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开
D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解
考向3 生物膜的特点与物质跨膜运输
5．(2025·四川卷)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2，相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是（）
A．转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞
B．胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量
C．转运蛋白W能同时转运两种物质，故不具有特异性
D．CO2分子经自由扩散，只能从胞内运输到胞外
6．(2025·山东卷)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol·L-1的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na＋，但细胞质基质中Na＋浓度超过30 mmol·L-1会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质中Na＋浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na＋排出细胞。下列说法错误的是（）
A．Na＋在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B．蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变
C．通过蛋白W外排Na＋的过程不需要细胞提供能量
D．Na＋通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
配 套 热 练
1．(2025·重庆卷)用磷脂分子特异性染料处理上皮组织切片，不能被标记的细胞器是（）
A．溶酶体
B．核糖体
C．内质网
D．高尔基体
2．(2025·潮州二模)叶绿体和线粒体都能完成物质与能量的转化，关于菠菜中这两种细胞器的叙述，正确的是（）
A．都能产生还原剂，但不是同一种物质
B．都能产生ATP，且都发生在内膜上
C．叶绿体在白天和夜晚都能进行暗反应
D．线粒体在有氧或无氧条件下都能产生CO2
3．(2025·茂名二模)科学家在海洋微藻中发现了一种结构类似于线粒体的新型细胞器——“硝质体”。DNA研究表明，这种新发现的细胞器大约在1亿年前由海藻和固氮蓝细菌共生产生。下列关于“硝质体”的推论，最可能错误的是（）
A．可进行分裂传递给子细胞
B．结构内存在固氮相关的酶
C．可以合成自身全部蛋白质
D．有助设计新的固氮的作物
4．(2025·广州二模)硝基体起源于一种基因组高度简化的固氮蓝细菌。该结构缺乏光合作用和细胞呼吸的一些关键基因，但保留了完整的固氮基因，生存上依赖于贝氏布拉藻提供的有机物，具备细胞器的核心特征。下列叙述错误的是（）
A．硝基体无法独立进行光合作用和细胞呼吸
B．硝基体与线粒体都含有相对独立的环状DNA分子
C．硝基体与硝化细菌一样可以将空气中的氮气转化为有机氮
D．硝基体的发现对理解细胞器演化、真核生物的氮代谢有重要意义
5．(2025·大湾区一模)线粒体不仅能为细胞提供能量，也能参与制造细胞的结构部件。研究发现在资源有限时，细胞内会出现两种结构不同的线粒体(见图)，分别独立完成以上两种功能。下列说法错误的是（）
A．线粒体a参与制造细胞的结构部件
B．线粒体b含有较多的ATP合酶
C．两种线粒体都可以彻底氧化分解有机物
D．两种线粒体的形成有利于细胞应对压力环境
6．(2024·安徽卷)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
7．(2025·深圳二模)某兴趣小组将植物叶片表皮细胞依次置于甲、乙、丙三种浓度的蔗糖溶液中，一段时间后进行观察，整个实验过程植物细胞都有活性，实验结果如下图。下列分析正确的是（）
A．甲溶液中植物细胞的失水速率逐渐加快
B．转移到乙溶液中的植物细胞会发生吸水过程
C．转移到丙溶液中的植物细胞细胞液浓度与丙浓度相等
D．该实验无法确定甲、乙、丙起始浓度的相对大小
8．(2025·大湾区二模)细胞是一个开放的系统，需要不断与环境进行物质交换。下列叙述错误的是（）
A．水分子更多以协助扩散的方式进出细胞
B．通道蛋白既参与协助扩散，也参与主动运输
C．维持细胞内外的离子浓度差需要消耗能量
D．可通过胞吐作用将小分子物质排出细胞
9．(2025·肇庆二模)生长在海边的红树会从含盐量高的泥滩中吸收盐分，又会通过其叶表面的盐腺主动将盐分排出体外。下列有关红树的叙述，正确的是（）
A．根细胞通过被动运输的方式从泥滩中吸收盐分
B．根细胞通过主动运输的方式从泥滩中吸收水分
C．叶表面的盐腺通过主动运输的方式将盐分排出体外
D．盐分不参与维持红树植株和细胞的生命活动
10．(2025·湖南卷)蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关。蛋白R是肝细胞膜上的受体，参与去唾液酸糖蛋白的胞吞和降解，从而调节胆固醇代谢。下列叙述错误的是（）
A．去唾液酸糖蛋白的胞吞过程需要消耗能量
B．去唾液酸糖蛋白的胞吞离不开膜脂的流动
C．抑制蛋白R合成能增加血液胆固醇含量
D．去唾液酸糖蛋白可以在溶酶体中被降解
11．(2025·重庆卷)骨关节炎是一种难以治愈的常见疾病，研究发现患者软骨细胞膜上的Na＋通道蛋白明显多于正常人，从而影响NCX载体蛋白对Ca2+的运输，据图分析，下列叙述错误的是（）
A．Na＋通道运输Na＋不需要消耗ATP
B．运输Na＋时，Na＋通道和NCX载体均需与Na＋结合
C．患者软骨细胞的Ca2+内流增多
D．与NCX载体相比，Na＋通道更适合作为研究药物的靶点
12．(2025·梅州2月质检)茶树有较强的富集氟（F—）的能力，根系细胞富集F－需要细胞膜上ABC转运蛋白的参与。用2，4-DNP阻断ATP的合成或施加Cl－，都会显著降低茶树根系细胞对F－的转运吸收。下列说法错误的是（）
A．给茶树松土有利于根系从土壤中吸收F－
B．Cl－可能与F－竞争ABC转运蛋白的结合位点
C．根系细胞吸收F－时ABC转运蛋白结构稳定不变
D．根系细胞的ABC转运蛋白合成后需要通过囊泡运输至细胞膜
13．(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是（）
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少，甚至停止
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