层级二 关键突破提升练
突破点1 蛋白质的加工、分选与囊泡运输
1.秀丽隐杆线虫是一种食细菌的线虫动物,生活在土壤中。浙江大学的研究团队发现该线虫表皮细胞损伤后,高尔基体以及产生的囊泡能在较短的时间内聚集在伤口处,进行膜修复。下列相关叙述正确的是( )
A.高尔基体与蛋白质的合成、加工和运输有关
B.细胞膜和高尔基体膜的成分和结构相似,两者可直接相连
C.高尔基体来源的囊泡参与膜修复的过程体现生物膜的功能特点
D.高尔基体产生的囊泡向细胞膜运输,通常由细胞骨架提供运输轨道
2.细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体,该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后,目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶,调控细胞内α-酮戊二酸的含量,从而促进胚胎干细胞分化。下列说法正确的是( )
A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物以碳链为基本骨架
B.溶酶体中的水解酶不需要内质网和高尔基体的加工
C.复合体与溶酶体膜上的受体L结合,体现了细胞间的信息交流
D.抑制L基因表达可促进胚胎干细胞的分化
3.有学者认为溶酶体是由高尔基体形成的,下图是溶酶体形成的过程,据图分析,下列有关说法错误的是 ( )
A.溶酶体酶的多肽链是在核糖体上形成,在内质网内加工折叠
B.高尔基体依据M6P受体对溶酶体酶进行分类和包装
C.溶酶体酶和分泌蛋白的合成所经历的细胞器种类一致
D.与溶酶体酶分离的M6P受体的去路只能通过囊泡转运到高尔基体中
4.囊泡运输调控机制是指某些分子与物质不能直接穿过细胞膜,而依赖围绕在细胞膜周围的囊泡进行传递运输。在神经细胞指令下,囊泡通过与目标细胞膜融合可精确控制激素、生物酶、神经递质等分子传递的恰当时间与位置。囊泡上有特殊的V-SNARE蛋白,它与靶膜上的T-SNARE蛋白结合形成稳定的结构后,囊泡膜和靶膜才能融合,从而将物质准确地运送到相应的位点,具体机理如图所示(注:图中GTP与ATP的功能类似)。下列叙述错误的是 ( )
A.囊泡与目标细胞膜融合能体现膜的结构特点
B.囊泡调控运输的物质包含生物大分子与小分子物质
C.神经细胞中V-SNARE只存在于突触前膜上
D.细胞膜上的载体蛋白是通过囊泡转运到细胞膜上的
5.定位在内质网腔的可溶性蛋白(如蛋白二硫键异构酶)均具有一段典型的KDEL信号序列,高尔基体膜上的KDEL受体可识别并结合该信号序列,介导这些逃逸到高尔基体的蛋白质再次回到内质网的过程。下列说法错误的是( )
A.抗体、葡萄糖转运蛋白不含有KDEL信号序列
B.蛋白二硫键异构酶可能参与内质网中多肽链的初步加工
C.逃逸的蛋白质在高尔基体中通过出芽产生囊泡,被运回内质网
D.形成溶酶体的囊泡中可以检测到含有KDEL信号序列的蛋白质
突破点2 渗透作用与物质运输方式
6.主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆着电化学梯度或浓度进行跨膜运输的方式,如图1根据能量来源的不同,可将主动运输分为3种类型,其中光驱动泵主要发现于细菌细胞中,图2为小肠上皮细胞吸收和转运葡萄糖的过程图。据图分析,下列叙述错误的是( )
图1 主动运输的能量来源
图2 小肠上皮细胞吸收和转运葡萄糖
A.葡萄糖进入小肠上皮细胞的运输依靠协同转运蛋白
B.直接利用光能的光驱动泵主要位于细菌的类囊体薄膜上
C.主动运输是逆浓度梯度运输物质的
D.ATP驱动泵为转运蛋白,同时具有催化作用
7.植物细胞液泡中的花青素是一种天然酸碱指示剂。钼酸钠属于强碱弱酸盐,遇花青素会发生绿色反应。科研人员以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为实验材料,探究钼酸钠跨膜运输的方式,获得如下实验结果。下列有关实验分析错误的是( )
实验处理 液泡出现绿色的时间/s
甲组:有氧呼吸抑制剂 50
乙组:自然状态下 23
A.钼酸钠进入液泡可改变细胞液的pH
B.甲组中钼酸钠进入液泡不消耗能量
C.钼酸钠进入液泡需要载体蛋白的协助
D.实验中有可能观察到细胞质壁分离及自动复原现象
8.蓝光引起植物气孔开放主要是蓝光激活蓝光受体,驱动保卫细胞质膜上的H+-ATP酶活化,H+释放到细胞外,建立质膜内外的H+浓度梯度。在H+浓度梯度的驱动下K+进入保卫细胞,从而使保卫细胞吸水膨胀导致气孔开放。下列叙述正确的是( )
A.H+-ATP酶跨膜转运H+所需的能量直接由蓝光提供
B.H+-ATP酶既可以运输H+又可以催化ATP的水解不能体现专一性
C.H+浓度梯度的驱动下K+进入保卫细胞属于主动运输
D.在气孔逐渐张开的过程中,保卫细胞的渗透压逐渐升高
9.科学研究发现,某植物细胞利用质子泵①把细胞内的H+泵出,导致细胞外H+浓度较高,形成细胞内外的H+浓度差;“H+-蔗糖载体”②能够依靠H+浓度差把H+和蔗糖分子运入细胞。以上两个过程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.①具有运输功能和催化功能
B.该植物细胞吸收蔗糖分子的速率受温度、H+浓度的影响
C.蔗糖进入细胞的方式是主动运输
D.图中①②的功能有差异,化学本质也不同
10.哺乳动物小肠上皮细胞通过转运蛋白(TRPV6)吸收Ca2+,然后在钙结合蛋白、钠钙交换蛋白(NCX)和钙蛋白(PMCA)等的作用下运出小肠细胞,最后进入血液中。NCX的转运过程依赖于Na+浓度梯度,PMCA则消耗ATP将Ca2+运出细胞。下列说法正确的是( )
A.TRPV6转运Ca2+的方式属于自由扩散
B.PMCA可能具有腺苷三磷酸水解酶功能
C.NCX转运Ca2+和Na+的速率与二者的膜外浓度呈正相关
D.如果血液中Ca2+的含量太低,哺乳动物会出现肌无力的症状
11.(不定项)柽柳是一种耐盐植物,能够通过泌盐、聚盐以及盐转移等生理过程适应高盐胁迫生境。如图是柽柳的相关耐盐机制示意图,已知H+浓度差为SOS1转运Na+提供能量。下列分析正确的是 ( )
A.SOS1与NSCC转运Na+的过程都是顺Na+的浓度梯度进行的
B.表皮细胞分泌H+和Na+的方式属于主动运输,需要消耗能量
C.NHX、SOS1和NSCC转运Na+均有利于提高柽柳对盐的耐受力
D.液泡积累Na+可提高细胞液渗透压,木质部转运Na+可减轻盐胁迫
12.在高盐环境中,植物细胞质中积累过多的Na+会抑制胞质酶的活性,从而导致植物生长受阻,这种现象称为盐胁迫。而耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,提高植物抗盐胁迫的能力,其主要机制如图。下列相关分析正确的是( )
A.Na+可以作为信号分子对细胞传递信息
B.在Ca2+的介导下细胞内积累的Na+增加
C.适当增加细胞内H+浓度可以降低盐胁迫对植物的影响
D.转运蛋白C可能是转运Na+的一种通道蛋白
13.(2025·河北卷)砷可严重影响植物的生长发育。拟南芥对砷胁迫具有一定的耐受性,为探究其机制,研究者进行了相关实验。回答下列问题。
(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,该运输方式属于 。砷的累积可导致细胞内自由基含量升高。自由基造成细胞损伤甚至死亡的原因为 (答出两点即可)。
(2)针对砷吸收相关基因C缺失和过量表达的拟南芥,研究者检测了其根细胞中砷的含量,结果如图。由此推测,蛋白C可 (填“增强”或“减弱”)根对砷的吸收。进一步研究表明,砷激活的蛋白C可使F磷酸化,磷酸化的F诱导细胞膜内陷,形成含有蛋白F的囊泡。由此判断,激活的蛋白C可使细胞膜上转运蛋白F的数量 ,造成根对砷吸收量的改变。囊泡的形成过程体现了细胞膜在结构上具有 的特点。
(3)砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞。推测在砷胁迫下植物对磷的吸收量 (填“增加”或“减少”),结合(2)和(3)的信息,分析其原因: (答出两点即可)。
参考答案
突破点1 蛋白质的加工、分选与囊泡运输
1.D 解析 蛋白质的合成场所是核糖体,高尔基体参与的是蛋白质的加工和运输,A项错误;细胞膜和高尔基体膜的成分和结构相似,两者可通过囊泡相互交换,但不直接相连,B项错误;高尔基体来源的囊泡参与膜修复的过程体现生物膜的结构特点,即生物膜具有一定的流动性,C项错误;细胞骨架与物质运输有关,高尔基体产生的囊泡向细胞膜运输,通常由细胞骨架提供运输轨道,D项正确。
2.A 解析 α-酮戊二酸合成酶(蛋白质)的降解产物是氨基酸,氨基酸是以碳链为基本骨架的,A项正确;溶酶体中的水解酶需要内质网和高尔基体的加工,B项错误;细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体,复合体与溶酶体膜上的受体L结合(发生在细胞内),没有体现细胞间的信息交流,C项错误;根据题干信息“该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶,调控细胞内α-酮戊二酸的含量,从而促进胚胎干细胞分化”,说明α-酮戊二酸的含量降低促进细胞分化,而α-酮戊二酸含量升高会抑制胚胎干细胞的分化。抑制L基因表达,溶酶体膜上的受体L减少,目标蛋白(α-酮戊二酸合成酶)进入溶酶体被降解的量减少,则细胞内的α-酮戊二酸含量升高,从而会抑制胚胎干细胞的分化,D项错误。
3.D 解析 附着核糖体合成溶酶体中的酶、膜蛋白、分泌蛋白,在核糖体上合成后,进入内质网进行加工,进入高尔基体进一步加工,A项正确;结合图示可知,高尔基体依据M6P受体对溶酶体酶进行分类和包装,形成运输小泡→前溶酶体→溶酶体,B项正确;溶酶体酶和分泌蛋白的合成所经历的细胞器种类一致,均为核糖体、内质网、高尔基体,C项正确;与溶酶体酶分离的M6P受体能通过囊泡转运到高尔基体中,也能转移至细胞膜上,D项错误。
4.C 解析 囊泡与目标细胞膜的融合能体现膜的结构特点——流动性,A项正确;囊泡调控运输的物质有生物大分子,如生物酶等,也有小分子,如神经递质,B项正确;神经递质存在于突触小体的突触小泡内,能与突触前膜融合而释放,故V-SNARE存在于突触小泡上,T-SNARE存在于突触前膜上,C项错误;细胞膜上的载体蛋白是在核糖体上合成,通过内质网加工,然后通过囊泡运输到高尔基体,经高尔基体加工完成后再通过囊泡运输到细胞膜上的,D项正确。
5.D 解析 抗体是分泌蛋白,葡萄糖转运蛋白是膜蛋白,均不含有KDEL信号序列,A项正确;蛋白二硫键异构酶是定位在内质网腔的可溶性蛋白,内质网的功能是对多肽链进行初步加工,蛋白二硫键异构酶可能参与内质网中多肽链的初步加工,B项正确;逃逸的蛋白质在高尔基体中通过出芽产生囊泡,被运回内质网,C项正确;定位在内质网腔的可溶性蛋白均具有KDEL信号序列,而溶酶体起源于高尔基体,不含有具有KDEL信号序列的蛋白质,D项错误。
突破点2 渗透作用与物质运输方式
6.B 解析 由图2可知,葡萄糖和Na+是依靠协同转运蛋白的运输进入小肠上皮细胞的,A项正确;细菌没有类囊体,B项错误;主动运输是逆浓度梯度运输物质的,C项正确;由图1可知,ATP驱动泵为转运蛋白,同时可以催化ATP的水解,D项正确。
7.B 解析 钼酸钠属于强碱弱酸盐,钼酸钠进入液泡可改变细胞液的pH,使得花青素发生绿色反应,A项正确;甲组加入有氧呼吸抑制剂,出现绿色的时间变长,说明钼酸钠进入液泡需要能量,B项错误;钼酸钠进入液泡需要能量,且为跨膜运输,即为主动运输,因此需要载体蛋白的协助,C项正确;将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放在浓度较高的钼酸钠溶液中时可能会观察到质壁分离现象,细胞可以通过主动运输吸收钼酸钠,有可能观察到质壁分离自动复原现象,D项正确。
8.C 解析 H+-ATP酶逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量由ATP水解提供,A项错误;H+-ATP酶既可以运输H+又可以催化ATP的水解能体现专一性,B项错误;H+浓度梯度的驱动下K+进入保卫细胞,需要载体蛋白协助,需要消耗能量,属于主动运输,C项正确;在气孔逐渐张开的过程中,保卫细胞吸水,保卫细胞的细胞液的渗透压逐渐降低,D项错误。
9.D 解析 分析题图可知,质子泵①可以催化ATP水解,同时运输H+,所以同时具有运输功能和催化功能,A项正确;由于温度影响酶的活性,因此会影响H+的运输,从而影响膜外H+的浓度,而蔗糖的运输是由“H+-蔗糖载体”依靠H+浓度差完成的,所以该植物细胞吸收蔗糖分子的速率受温度、H+浓度的影响,B项正确;“H+-蔗糖载体”能够依靠H+浓度差(化学势能)把蔗糖分子运入细胞,属于主动运输,C项正确;图中①②的化学本质都是蛋白质,D项错误。
10.B 解析 根据题意和题图可知,小肠上皮细胞通过转运蛋白(TRPV6)顺浓度梯度吸收Ca2+,说明TRPV6转运Ca2+的方式属于协助扩散,A项错误;PMCA消耗ATP将Ca2+运出细胞,说明PMCA可以催化ATP水解,具有腺苷三磷酸水解酶活性,B项正确;NCX的转运过程依赖于Na+浓度梯度,将Na+转入细胞内的同时将Ca2+运出细胞,说明NCX转运Ca2+和Na+的速率取决于膜内外Na+的浓度差,与Ca2+浓度差无关,C项错误;哺乳动物血液中Ca2+含量太低会出现肌肉抽搐等症状,D项错误。
11.BD 解析 由题意可知,H+浓度差为SOS1转运Na+提供能量,故SOS1转运Na+为主动运输,是逆Na+的浓度梯度进行的;由题图可知,NSCC转运Na+是协助扩散,是顺Na+的浓度梯度进行的,A项错误。由图示可知,表皮细胞分泌H+需要消耗ATP,为主动运输;表皮细胞分泌Na+需要H+浓度差提供能量,为主动运输,B项正确。由题图可知,NHX和NSCC是将Na+转运进入液泡或细胞,增大细胞内渗透压,有利于提高柽柳对盐的耐受力,而SOS1是将Na+运出细胞,不利于提高柽柳对盐的耐受力,C项错误。液泡积累Na+使液泡内溶质微粒数目增多,可提高细胞液渗透压,木质部转运Na+可减轻盐胁迫,D项正确。
12.A 解析 分析题图,胞外Na+与受体结合会促进细胞内H2O2增多,故Na+可以作为信号分子对细胞传递信息,A项正确;耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,即通过转运蛋白C利用H+浓度差将Na+运出细胞,同时抑制胞外Na+的转入,从而减少胞内Na+浓度,提高植物抗盐胁迫的能力,B项错误;适当增加细胞内H+浓度不利于将Na+运出细胞,C项错误;Na+通过主动运输的方式运到细胞外,故转运蛋白C可能是转运Na+的一种载体蛋白,D项错误。
13.答案 (1)主动运输 攻击磷脂分子,破坏细胞膜结构;攻击DNA,可能引起基因突变;攻击蛋白质,使蛋白质活性下降等
(2)减弱 减少 流动性
(3)减少 砷与磷竞争结合转运蛋白F,使可与磷结合的转运蛋白F数量减少;砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F的数量减少
解析 (1)砷通过转运蛋白F进入根细胞需要消耗能量,说明该运输方式为主动运输(逆浓度梯度、需要载体和能量)。自由基化学性质活泼,可攻击磷脂分子(破坏细胞膜结构)、DNA(导致基因突变)、蛋白质(使酶活性下降、结构蛋白受损)等,造成细胞损伤甚至死亡。
(2)对比野生型、C缺失突变体、C过量表达植株根细胞中砷的含量可知,基因C缺失时根对砷的吸收增多,基因C过量表达时根对砷的吸收减少,故蛋白C可减弱根对砷的吸收。砷激活的蛋白C使F磷酸化,诱导细胞膜内陷形成含有蛋白F的囊泡,从而使细胞膜上转运蛋白F的数量减少(转运蛋白F被包裹进囊泡,脱离细胞膜)。囊泡的形成体现了细胞膜具有流动性的结构特点。
(3)砷胁迫下,植物对磷的吸收量减少。原因如下:一是砷与磷竞争结合转运蛋白F,使可与磷结合的转运蛋白F数量减少;二是砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F的数量减少。
11层级一 基础夯实自测练
1.(2025·陕晋宁青卷)佝偻病伴发的手足抽搐症状与人体内某种元素缺乏有关。该元素还可以( )
A.参与构成叶绿素
B.用于诱导原生质体融合
C.辅助血红蛋白携氧
D.参与构成甲状腺激素
2.(2025·河北卷)下列对生物体有机物的相关叙述,错误的是( )
A.纤维素、淀粉酶和核酸的组成元素中都有C、H和O
B.糖原、蛋白质和脂肪都是由单体连接成的多聚体
C.多肽链和核酸单链可在链内形成氢键
D.多糖、蛋白质和固醇可参与组成细胞结构
3.(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述,正确的是( )
A.高尔基体膜上分布有相应的酶,可对分泌蛋白进行修饰加工
B.核糖体中有相应的酶,可将氨基酸结合到特定tRNA的3'端
C.溶酶体内含有多种水解酶,仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D.叶绿体中的ATP合成酶,可将光能直接转化为ATP中的化学能
4.细胞膜的各项功能是由其成分和结构决定的。下列关于细胞膜的结构和功能的说法,错误的是( )
A.细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,具有屏障作用
B.精子和卵细胞的识别体现了细胞膜具有信息交流的功能
C.细胞膜的功能由膜上蛋白质的种类和数量决定
D.人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性
5.(2025·黑龙江“六校联盟”联考)黑龙江抚远蔓越莓深受人们喜爱,其果实富含花青素,呈鲜红色,铜、锰等无机盐以及具有抗氧化作用的维生素C含量丰富。下列叙述错误的是( )
A.铜和锰属于微量元素,对维持人体的生命活动有重要作用
B.蔓越莓中的维生素C能减少人体自由基的产生
C.花青素等色素主要存在于果肉细胞的细胞质基质中
D.蔓越莓中的纤维素属于多糖类物质,能促进肠道蠕动
6.组成细胞的分子都有着精巧的结构,下列有关叙述正确的是( )
A.核酸、多糖、脂肪等生物大分子都是以碳链为基本骨架
B.高温可以造成DNA和蛋白质空间结构改变,两者的变化都是不可逆的
C.相较于糖类分子,脂肪分子中氢的含量高,氧的含量低,氧化分解释放出的能量多
D.DNA和蛋白质结构多样性的主要原因是脱氧核苷酸和氨基酸的结构多样性
7.细胞中特定的结构必然有与之相对应的功能存在,且其功能的实现也需要以特定的结构作为基础。下列叙述正确的是( )
A.细胞膜具有选择透过性,有助于完成物质运输、细胞分裂等功能
B.溶酶体合成的多种水解酶,能分解从外界摄入的颗粒和自身衰老、损伤的细胞器
C.细胞质内的蛋白质纤维交错连接构成细胞骨架,有利于维持细胞形态和进行胞内运输
D.细胞核中的核仁是核糖体装配的重要场所,细胞中核糖体的合成离不开核仁
8.某蛋白参与蛋白质的囊泡运输,它们有两种状态:结合GTP的活跃状态和结合GDP的不活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅碱基不同。下列叙述错误的是( )
A.GTP丢失2个磷酸基团后可参与RNA的合成
B.该蛋白由活跃状态转化为不活跃状态需要消耗能量
C.运输蛋白质的囊泡可能来自内质网或高尔基体
D.该蛋白空间结构发生变化后可能导致细胞内运输分泌蛋白的囊泡不能形成
9.骆驼被誉为“沙漠之舟”,具有抗旱、耐寒、嗜盐的特性。其抗旱特性与驼峰中丰富的脂肪以及体内储存的大量水分不开。骆驼血液中存在一种蓄水能力很强的高浓缩蛋白质,骆驼嗜盐,所吃的盐类大约是牛和羊的8倍,但高盐饮食并没有引起高血压等疾病,这与其体内的CYP2J2蛋白有关。下列有关说法错误的是( )
A.脂肪有助于抗旱、耐寒,与同质量的糖类比较,其在机体内储存所占的体积大,氧化生成的水多
B.高浓缩蛋白质主要是以结合水的形式蓄水,在骆驼口渴时可转化为自由水
C.骆驼的细胞外液离子含量高,便于其在干旱环境中饮用高浓度盐水并获取水分
D.高盐饮食并没有引起骆驼患高血压,说明CYP2J2蛋白可能作为载体蛋白参与相关离子的运输
10.线粒体和叶绿体的数量会随细胞代谢强度的变化而变化,在代谢旺盛的细胞中其数量会增多,在代谢减弱的细胞中则减少。下列叙述正确的是 ( )
A.线粒体和叶绿体均有双层膜结构,二者增大膜面积的方式相同
B.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”
C.在代谢旺盛的细胞中,线粒体将葡萄糖分解为水和CO2的速率加快
D.在代谢减弱的细胞中,线粒体和叶绿体较少,使细胞中染色质数目减少
11.(2025·北京卷)“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是( )
图1 清水
图2 蔗糖溶液
A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞
B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞
C.图2,细胞失去的水分子是自由水
D.与图1相比,图2中细胞液浓度小
12.取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断,下列说法错误的是( )
A.甲组水分交换达到平衡时,叶细胞内外溶液浓度相等
B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组小于甲组
13.(不定项)(2024·黑吉辽卷)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
参考答案
1.B 解析 佝偻病、手足抽搐症状与人体Ca2+缺乏有关,而参与构成叶绿素的是镁元素,A项不符合题意。高Ca2+—高pH融合法可用于诱导植物原生质体融合,B项符合题意。辅助血红蛋白携氧的是铁元素,C项不符合题意。参与构成甲状腺激素的是碘元素,D项不符合题意。
2.B 解析 纤维素的组成元素为C、H、O,淀粉酶的化学本质是蛋白质,组成元素为C、H、O、N等,核酸的组成元素为C、H、O、N、P,三者组成元素都有C、H、O,A项正确。多聚体由单体聚合而成,糖原(单体为葡萄糖)、蛋白质(单体为氨基酸)是多聚体,脂肪由甘油和脂肪酸组成,不是多聚体,B项错误。多肽链盘曲折叠时氨基酸间可形成氢键,核酸单链(如tRNA)内部可通过碱基互补配对的方式形成氢键,C项正确。多糖(如纤维素参与植物细胞壁的构成)、蛋白质(如细胞膜蛋白)、固醇(如胆固醇参与动物细胞膜的构成)均可参与组成细胞结构,D项正确。
3.A 解析 高尔基体膜上分布有相应的酶,能够对分泌蛋白进行修饰加工,比如糖基化等过程,A项正确。氨基酸与tRNA结合的化学反应称为氨基酰化,由氨酰tRNA合成酶催化完成,核糖体中的酶催化氨基酸之间的脱水缩合,B项错误。溶酶体内含有多种水解酶,其功能不仅是消化衰老、损伤的细胞组分,还能吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,C项错误。叶绿体中的ATP合成酶发挥作用时,是利用光反应产生的H+电化学势能来合成ATP的,需要先经过一系列转化,光能才能转化为ATP中的化学能,D项错误。
4.C 解析 细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,磷脂双分子层参与控制物质进出细胞,具有屏障作用,A项正确;精子和卵细胞的识别体现了细胞膜具有信息交流的功能,B项正确;细胞膜的功能与膜上蛋白质的种类和数量及磷脂分子有关,但不能说蛋白质的种类和数量决定了细胞膜的功能,C项错误;人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性,体现了细胞膜的结构特点,D项正确。
5.C 解析 铜和锰在细胞中含量较少,属于微量元素,微量元素对维持人体的生命活动有重要作用,A项正确。细胞不断进行各种氧化反应,容易产生自由基,而维生素C具有抗氧化作用,因此蔓越莓中的维生素C能减少人体自由基的产生,B项正确。花青素等色素主要存在于果肉细胞的液泡中,C项错误。蔓越莓中的纤维素属于多糖类物质,不溶于水,在人体内很难被消化,但能促进人体肠道的蠕动,D项正确。
6.C 解析 脂肪不是生物大分子,A项错误;高温会破坏DNA和蛋白质的空间结构,温度下降后,DNA可恢复双螺旋结构,B项错误;相较于糖类分子,脂肪中氢的含量多,氧的含量少,氧化分解释放出的能量多,C项正确;DNA具有多样性的原因是脱氧核苷酸排列顺序的多样性,组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质多样性的原因,D项错误。
7.C 解析 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂等功能都是非常重要的,A项错误;溶酶体内含有多种水解酶,能分解从外界摄入的颗粒和自身衰老、损伤的细胞器,合成水解酶的场所是核糖体,B项错误;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,有利于维持细胞形态和进行胞内运输,C项正确;原核细胞中没有核仁,但含有核糖体,原核细胞的核糖体合成与核仁无关,D项错误。
8.B 解析 GTP和ATP的结构和性质相似,仅碱基不同,说明GTP的结构可以简写成G—P~P~P,GTP丢失2个磷酸基团后剩余的部分为鸟嘌呤核糖核苷酸,可参与RNA的合成,A项正确;该蛋白有两种状态:结合GTP的活跃状态和结合GDP的不活跃状态,该蛋白由活跃状态转化为不活跃状态的过程中不需要消耗能量,GTP会水解为GDP并释放能量,B项错误;内质网和高尔基体均为具有单层膜结构的细胞器,内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道,高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,运输蛋白质的囊泡可能来自内质网或高尔基体,C项正确;每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构(结构决定功能),该蛋白空间结构发生变化后,其功能也可能随之发生改变,可能导致细胞内运输分泌蛋白的囊泡不能形成,D项正确。
9.A 解析 脂肪是非极性化合物,不溶于水,虽然糖原也是动物细胞内的储能物质,但它是极性化合物,溶于水,在机体内储存时所占的体积相当于同质量的脂肪所占体积的4倍左右,A项错误;高浓缩蛋白质由于具有亲水基团,能将水分子吸附于其周围,形成结合水,在骆驼口渴时,结合水可在一定程度上转化为自由水,B项正确;分析题意可知,骆驼嗜盐,故可推测骆驼的细胞外液离子含量较高,有利于其在干旱环境中饮用高浓度盐水并获取水分,C项正确;高盐饮食并没有引起骆驼患高血压等疾病,这与其体内的CYP2J2蛋白有关,故推测CYP2J2蛋白可能作为载体蛋白参与相关离子的运输,D项正确。
10.B 解析 叶绿体通过囊状结构堆叠形成许多基粒增大膜面积,线粒体通过内膜向内腔折叠形成嵴增大膜面积,A项错误;线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”,B项正确;葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体,C项错误;在代谢减弱的细胞中,线粒体和叶绿体数量较少,但细胞中染色质数目不变,D项错误。
11.D 解析 因为成熟的植物细胞原生质层相当于一层半透膜,细胞液与外界溶液一般具有浓度差,符合渗透作用发生的条件,所以植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的,A项正确。图1为在清水中处于稳定状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,此状态下细胞液的浓度(或渗透压)远远高于清水,但细胞壁的保护作用限制了过多的水分子进入细胞而引起细胞体积的进一步膨胀,B项正确。结合水是不能自由流动的水,是细胞的组成成分。自由水具有流动性、溶解性,能进出细胞,C项正确。图2为在0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,此时处于质壁分离状态,其细胞液的渗透压与外界蔗糖溶液的渗透压相等,比图1中细胞的细胞液浓度(渗透压)大,D项错误。
12.A 解析 由题干信息可知,叶细胞与溶液之间无溶质交换,说明甲组中甲糖溶液浓度的升高是甲组叶细胞吸水引起的,因此水分交换达到平衡时,甲组叶细胞内溶液浓度可能大于或等于细胞外溶液浓度,A项错误;若乙糖溶液浓度不变,说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等,叶细胞净吸水量为零,B项正确;若乙糖溶液浓度降低,说明乙组叶细胞失水,叶细胞可能发生了质壁分离,C项正确;若乙糖溶液浓度升高,说明乙糖溶液的初始浓度低于叶细胞的细胞液浓度,乙组叶细胞吸水,而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍(乙糖溶液与细胞液的浓度差更小),因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组,D项正确。
13.BCD 解析 水的吸收以水通道蛋白的协助扩散为主、自由扩散为辅,A项错误。由题图可知,模型组空肠黏膜细胞AQP3的相对表达量比对照组少,说明其对肠腔内水的吸收减少,从而引起腹泻,B项正确。治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量增加,对水的吸收增强,肠腔内水减少,缓解了腹泻,从而减少了致病菌排放,C项正确。治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,使回肠对水的转运增加,D项正确。
8层级三 核心素养突破练
1.(2024·安徽卷)变形虫可通过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,该过程不需要质膜上的蛋白质参与
D.变形虫移动过程中,纤维的消长是由于其构成蛋白的不断组装
2.中国科学院邹承鲁院士说“我发现许多生命科学的问题,都要到细胞中去寻找答案”。下列关于细胞结构与功能的叙述,正确的是( )
A.酵母菌在低渗溶液中保持正常的形态,是因为具有细胞膜的保护
B.细菌没有内质网和高尔基体,因此细菌蛋白质的功能与多肽的空间结构无关
C.人体细胞中的细胞骨架锚定并支撑许多细胞器,并与细胞的运动有关
D.核孔主要是mRNA、DNA、解旋酶、DNA聚合酶等大分子物质进出细胞核的通道
3.(2024·山东卷)某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成,并通过胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下,蛋白P被分生区细胞膜上的受体识别并结合,引起分生区细胞分裂。病原菌侵染使胞外环境成为碱性,导致蛋白P空间结构改变,使其不被受体识别。下列说法正确的是( )
A.蛋白P前体通过囊泡从核糖体转移至内质网
B.蛋白P被排出细胞的过程依赖细胞膜的流动性
C.提取蛋白P过程中为保持其生物活性,所用缓冲体系应为碱性
D.病原菌侵染使蛋白P不被受体识别,不能体现受体识别的专一性
4.(2025·湖北卷)某种昆虫病毒的遗传物质为双链环状DNA。该病毒具有包膜结构,包膜上的蛋白A与宿主细胞膜上的受体结合后,两者的膜发生融合,从而使病毒DNA进入细胞内进行自我复制。回答下列问题。
(1)要清楚观察病毒的形态结构需要使用的显微镜类型是 。
(2)体外培养的梭形昆虫细胞,被上述病毒感染后会转变为圆球形,原因是病毒感染引起了昆虫细胞内 (填细胞结构名称)的改变。
(3)这类病毒的基因组中通常含有抗细胞凋亡的基因,这类基因对病毒的生物学意义是: 。
(4)该病毒DNA能在宿主细胞中自我复制,却无法在大肠杆菌中复制。为解决这一问题,可在该病毒的DNA中插入 序列,以实现利用大肠杆菌扩增该病毒DNA的目的。
(5)用该病毒感染哺乳动物细胞,可以在细胞内检测到该病毒完整的基因组DNA,但无对应的转录产物。推测其无法转录的原因是: 。
(6)采用脂溶剂处理该病毒颗粒可使病毒失去对宿主细胞的感染性,其原因是: 。
参考答案
1.A 解析 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,对细胞形态的维持有重要作用,锚定并支撑着许多细胞器,所以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,A项正确。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项错误。变形虫通过胞吞方式摄取食物,该过程需要质膜上的蛋白质进行识别,C项错误。变形虫移动过程中,纤维的消长是由于其构成蛋白的不断组装与去组装,D项错误。
2.C 解析 酵母菌在低渗溶液中保持正常的形态,是因为具有细胞壁的保护,A项错误;细菌为原核生物,没有内质网和高尔基体,但细菌蛋白质的功能与多肽的空间结构有关,B项错误;细胞骨架维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、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,C项正确;DNA不能通过核孔进出细胞核,D项错误。
3.B 解析 核糖体没有膜结构,不能形成囊泡,在游离核糖体上首先合成出信号肽,信号肽与内质网识别后引导正在合成的蛋白P前体进入内质网,A项错误;蛋白P经胞吐被排出细胞,这个过程需要囊泡与细胞膜融合,依赖细胞膜的流动性,B项正确;碱性条件下蛋白P的空间结构改变,不能保持其生物活性,C项错误;病原菌侵染使胞外环境成为碱性,导致蛋白P的空间结构改变,使其不被受体识别,反映了受体识别的专一性,D项错误。
4.答案 (1)电子显微镜
(2)细胞骨架
(3)抗细胞凋亡的基因能够抑制宿主细胞的凋亡,延长宿主细胞的存活时间,从而有利于病毒的复制和增殖
(4)大肠杆菌复制原点
(5)病毒基因组缺乏真核生物的启动子序列,或者宿主细胞的RNA聚合酶无法识别病毒的DNA并启动转录
(6)包膜上的蛋白A是病毒特异性识别宿主细胞受体的关键成分,脂溶剂破坏了病毒的包膜结构,病毒无法与细胞的受体结合,进而无法通过膜融合感染细胞
解析 (1)要清楚观察病毒的形态结构需要使用电子显微镜。(2)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,与细胞运动、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。(3)抗细胞凋亡的基因能够抑制宿主细胞的凋亡,延长宿主细胞的存活时间,从而有利于病毒的复制和增殖。(4)该病毒DNA能在宿主细胞中自我复制,却无法在大肠杆菌中复制。为解决这一问题,可在该病毒的DNA中插入大肠杆菌复制原点序列,以实现利用大肠杆菌扩增该病毒DNA的目的。(5)检测到该病毒完整的基因组DNA,但无对应的转录产物,可能是病毒基因组缺乏真核生物的启动子序列,或者宿主细胞的RNA聚合酶无法识别病毒的DNA并启动转录。(6)该病毒具有包膜结构,包膜上的蛋白A与宿主细胞膜上的受体结合后,两者的膜发生融合,从而使病毒DNA进入细胞内进行自我复制。采用脂溶剂处理该病毒颗粒可破坏病毒的包膜结构,使病毒不能进入细胞而感染细胞。
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