(共22张PPT)
第五节 细胞在结构和功能上是一个统一整体
一
二
一、生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起
1.生物膜系统组成: 和包括 在内的多种细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统。?
2.特点
(1) 是生物膜中面积最大的结构,与 、脂质和 的加工、合成有关。?
(2)生物膜具有一定的 性,各组分之间可以通过 相互转化。?
细胞膜
核膜
内质网
蛋白质
糖类
流动
囊泡
一
二
预习反馈
1.判断正误。
(1)各种膜的结构基础都是磷脂双分子层。( )
(2)不同膜中蛋白质的种类相同,体现了生物膜的结构和功能的统一。( )
(3)膜的组成成分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜。( )
√
×
√
一
二
2.组成生物膜系统的生物膜是指( )
A.在结构上直接相连的膜结构
B.细胞内所有的膜结构
C.具有膜结构的细胞器
D.细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质
B
解析:线粒体膜与叶绿体膜没有直接相连,A项错误;生物膜系统是由细胞膜和包括核膜在内多种细胞器膜共同构成的,是细胞内所有的膜结构,B项正确,C项错误;细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成了原生质层,D项错误。
一
二
二、细胞内各结构协调配合,共同执行生命活动
1.分泌蛋白的形成(以胰蛋白酶的合成和分泌为例)
氨基酸→粗面内质网上的 →多肽→内质网加工和运输→ →高尔基体→囊泡→ →细胞外?
2.生物膜系统进行物质运输的意义
(1)生物膜系统大大提高细胞内物质运输的效率,加强各组分间的交流。
(2)由生物膜形成的各区室使细胞具有相对独立的空间,保证了细胞各项生命活动 、 地进行。?
(3)细胞内广阔的膜面积为 提供了附着位点,为多种化学反应顺利进行提供了有利条件。?
核糖体
囊泡
细胞膜
高效
有序
多种酶
一
二
预习反馈
1.判断正误。
(1)细胞内不同细胞器之间不存在联系,独立发挥作用。( )
(2)因为动物细胞中不存在叶绿体,因此线粒体和叶绿体是完全没有联系的两个细胞器。( )
(3)细胞内不同膜结构的存在,使细胞内部区域化,保证反应高效、有序地进行。( )
×
×
√
一
二
2.下图为分泌蛋白质合成及分泌过程,其分泌过程顺序正确的是( )
A.内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜外
B.囊泡→内质网→高尔基体→囊泡→细胞膜外
C.囊泡→高尔基体→内质网→囊泡→细胞膜外
D.高尔基体→囊泡→内质网→囊泡→细胞膜外
A
一
二
解析:分泌蛋白合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜外,整个过程还需要线粒体提供能量。因此正确顺序为内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜外。
探究点一
探究点二
生物膜系统把细胞各部分结构联系在一起
问题情境
下图为细胞中生物膜系统的概念图,A~F为结构名称(C、D均为双层膜),①②代表分泌蛋白的转移途径。
探究点一
探究点二
思考并回答以下问题。
1.A、B结构的名称分别是什么?未能在图中表示出来的具膜细胞器有哪些?
2.磷脂、性激素等脂质合成的场所是图示中的哪种结构?
3.①②过程的膜融合体现了生物膜的什么特点?科学家研究分泌蛋白的合成和分泌过程,常采用什么实验方法?
提示:A结构表示细胞膜,B结构表示核膜。未能在图中表示出来的具膜细胞器有液泡和溶酶体等。
提示:分析图示可知,E表示内质网,磷脂、性激素在内质网上合成。
提示:①②表示囊泡运输过程,体现了生物膜具有流动性的特点。科学家研究分泌蛋白的合成和分泌过程常用的实验方法是同位素示踪法。
探究点一
探究点二
典例剖析
人体细胞内存在一套复杂的膜系统。下列叙述错误的是( )
A.由单层膜包被的溶酶体含多种水解酶
B.高尔基体主要进行蛋白质的分类和转运
C.肝脏细胞的光面内质网有解毒功能
D.核膜与质膜的相连可通过线粒体来实现
D
解析:溶酶体是含有60多种水解酶单层膜细胞器,A项正确;高尔基体主要进行蛋白质的分类和转运,B项正确;肝脏细胞的光面内质网有解毒功能,C项正确;内质网向内与细胞核膜相连,向外与质膜相连,D项错误。
探究点一
探究点二
归纳提升
各种生物膜之间的联系
(1)在化学组成上的联系。
①相似性:各种生物膜在组成成分基本相同,都主要由蛋白质和脂质组成。
②差异性:各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异,这与不同的生物膜功能的复杂程度有关。功能越复杂的生物膜中,蛋白质的种类和数量就越多;具有识别功能的膜中多糖含量多。
探究点一
探究点二
(2)在结构上的联系。
(3)在功能上的联系:分泌蛋白合成、加工、运输过程,体现了各种细胞器之间的协调配合。
探究点一
探究点二
活学活练
(2020东阳中学高一期中)下列关于细胞结构和功能的叙述,错误的是( )
A.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构
B.囊泡可以由内质网向高尔基体转运
C.分泌蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关
D.内质网既参与物质合成,也参与物质运输
A
解析:受体可能存在于细胞膜上,也可能存在于细胞内,A项错误;由分析可知,囊泡可以由内质网运输到高尔基体,B项正确;由分析可知,分泌蛋白形成与核糖体、内质网、高尔基体有关,C项正确;内质网是运输蛋白质和合成脂质的重要场所,D项正确。
探究点一
探究点二
细胞内各结构协调配合,共同执行生命活动
问题情境
下图所示某动物细胞生物膜系统各结构之间的紧密联系,图中数字表示细胞器或其他细胞结构。
探究点一
探究点二
思考并回答以下问题。
1.细胞内不同结构之间协调配合,共同完成生命活动,图示中展示了哪些结构之间的联系?
2.在各细胞器发挥功能作用时,需要消耗能量,图示中未呈现的与能量供应相关的细胞器是哪个?
提示:②表示内质网膜,其向内连接核膜,向外连接细胞膜。③表示细胞核膜,①表示高尔基体膜。
提示:线粒体。
探究点一
探究点二
3.蛋白质在细胞内的运输取决于自身的氨基酸序列中是否包含了信号序列以及信号序列的差异。研究发现,进入②结构的多肽,在②中折叠成为具有一定空间结构的蛋白质,输出的蛋白质并不包含信号序列,推测其原因。
提示:信号序列在内质网中被酶切除(水解)。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2020东阳中学高一期中)下图中野生型是分泌正常的酵母菌,甲、乙型突变体是部分细胞器膜结构异常、分泌过程出现障碍的酵母菌,另有丙型突变体是线粒体缺陷型酵母菌。图中分泌蛋白需经内质网和高尔基体加工成熟。下列说法错误的是( )
A.野生型酵母菌的分泌蛋白由附着在粗面内质网上的核糖体合成
B.甲型突变体在内质网中积累大量具有活性的蛋白质
C.乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大
D.丙型突变体仍能进行分泌蛋白的合成和分泌
B
探究点一
探究点二
解析:野生型酵母菌的分泌蛋白由附着在粗面内质网上的核糖体合成,A项正确;根据题干中“分泌蛋白需经内质网和高尔基体加工成熟”,在内质网中积累大量的蛋白质不具有活性,B项错误;乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大,C项正确;丙型突变体是线粒体缺陷型酵母菌,由于酵母菌厌氧呼吸能合成ATP,因此丙型突变体仍能进行分泌蛋白的合成和分泌,D项正确。
探究点一
探究点二
活学活练
下图表示细胞通过“自噬作用”及时清除受损线粒体及其释放的信号蛋白的过程。下列选项错误的是( )
A.溶酶体执行功能时伴随着膜组分的更新
B.溶酶体是动物、真菌和某些植物细胞消化细胞内衰老细胞器和碎片的重要场所
C.溶酶体中有多种水解酶,这些酶原来在高尔基体中合成
D.溶酶体膜上的蛋白质可能通过修饰从而不被其中的水解酶水解
C
探究点一
探究点二
解析:分析图解可知,溶酶体执行功能时,自噬体和溶酶体膜的融合,因此伴随着膜组分的更新,A项正确;溶酶体是动物、真菌和某些植物细胞消化细胞内衰老细胞器和碎片的重要场所,B项正确;溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的,C项错误;溶酶体膜上的蛋白质可能通过修饰从而不被其中的水解酶水解,D项正确。第五节 细胞在结构和功能上是一个统一整体
基础巩固
1.下列关于生物膜的叙述,错误的是( )
A.生物膜一定含有C、H、O、N、P
B.生物膜为酶提供了大量的附着位点
C.生物膜都具有一定的流动性
D.所有的生物膜成分及物质含量均相同
2.在胰岛B细胞合成、分泌胰岛素的过程中,具有降血糖作用的胰岛素最可能出现在( )
A.内质网腔中
B.内质网产生的囊泡中
C.高尔基体腔中
D.高尔基体产生的囊泡中
3.一种细胞器的部分生物膜转移到另一细胞器的方式是( )
A.随着细胞质的流动到达特定部位
B.从高尔基体到内质网
C.从内质网直接到达细胞膜
D.通过形成具有膜的囊泡而转移
4.科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞,下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述中正确的是( )
细胞结构
附有核糖体的内质网
高尔基体
靠近细胞膜的囊泡
时间/min
3
17
117
A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成
B.高尔基体膜向内与内质网膜相连,向外与细胞膜相连
C.高尔基体具有转运分泌蛋白的作用
D.分泌蛋白的合成、加工需要能量,运输过程不需要能量
5.下列关于生物膜转化的叙述,正确的是( )
A.相互转化的小泡都来源于高尔基体
B.在细胞内的具膜结构中,膜的转化是不可逆的
C.一种结构的膜成为另一种结构膜的一部分与膜的流动性有关
D.生物膜的选择透过性是膜之间转化的前提条件
6.下列有关生物膜的叙述,错误的是( )
A.生物膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的
B.原核细胞和真核细胞都具有生物膜,但只有真核细胞具有生物膜系统
C.植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁
D.核膜能保持核内遗传信息的复制不受细胞质的影响
7.(2018浙江6月学考,17)高等动物细胞的部分结构模式图如下,其中①~④代表不同结构,②代表溶酶体。下列途述正确的是( )
A.①是遗传物质贮存和复制的场所
B.②解体后才能降解被细胞吞噬的颗粒
C.③与质膜直接相连构成了物质转运的通道
D.④由一系列双层膜构成的膜囊和管状的腔组成
8.如下图所示,图中功能多、联系广的细胞结构甲、乙分别是指( )
A.高尔基体膜、内质网膜
B.内质网膜、液泡膜
C.内质网膜、高尔基体膜
D.液泡膜、分泌小泡膜
9.下图是组成细胞膜的物质合成和定位过程,请回答下列问题。
(1)生物膜的基本骨架是 。?
(2)跨膜蛋白是在 合成的。由图分析,跨膜蛋白的修饰发生在 ,修饰后的跨膜蛋白、分泌蛋白及糖脂通过 (结构)被运输至细胞膜,其中 通过胞吐分泌至细胞外,其余成分排列在细胞膜上。该过程体现了生物膜具有一定 。?
(3)还有一些由高尔基体断裂形成的小泡,留在细胞质内成为 ,行使细胞内的消化功能。?
能力提升
10.(2020诸暨中学高一期中)罗斯曼等3位科学家关于“细胞内部囊泡运输调控机制”的研究成果荣获2013年诺贝尔生理学或医学奖。下列与囊泡运输无关的是( )
A.白细胞吞噬病菌
B.RNA由核孔运输到细胞质
C.胰岛素的运输和分泌
D.高尔基体中的水解酶向溶酶体的转运
11.对酵母菌进行诱变、筛选,得到分别由于基因1、基因2突变所形成的突变体1、2(基因的本质为DNA)。突变体1的分泌蛋白沉积在内质网无法到达高尔基体;突变体2的分泌蛋白沉积在高尔基体,无法分泌到细胞外。下列叙述正确的是( )
A.基因1位于内质网中,基因2位于高尔基体中
B.可在培养基中加入14C标记的葡萄糖,以研究分泌蛋白的合成和分泌过程
C.正常细胞中能进行生物膜成分的更新,这两种突变体细胞中不能进行膜成分更新
D.正常细胞中分泌蛋白从合成到分泌经过了核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜
12.有实验表明细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中具有一些相同的蛋白质,而且这类蛋白质在细胞膜中含量较少,在内质网中含量较多,在高尔基体中含量介于两者之间。根据这一结果并结合相关知识进行判断,正确的是( )
A.这类蛋白质的分布说明细胞膜是由内质网膜直接转化而来
B.这类蛋白质的分布说明同一细胞中不同生物膜的成分、结构相同
C.这类蛋白质在内质网中完成了加工过程
D.这类蛋白质的分布说明生物膜在结构上既相似又具有差异性
13.下图为某动物细胞内部分蛋白质合成及转运的示意图,据图分析下列有关叙述错误的是( )
A.高尔基体可对其加工的蛋白质进行分类和包装后再转运至细胞膜
B.核糖体合成的多肽通过囊泡运输到内质网加工
C.分泌蛋白经细胞膜分泌到细胞外体现了生物膜的结构特点
D.高尔基体在细胞内物质运输中起重要的交通枢纽作用
14.细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工,又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图,分析回答下列问题。
(1)b是刚形成的溶酶体,它起源于细胞器a;e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡,而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断:a是 ,c是 。f表示b与e正在融合,融合后衰老细胞器d被溶酶体中的水解酶消化分解。?
(2)细胞器膜、 和 等结构,共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用前景,例如透析性人工肾中起关键作用的血液透析膜模拟了生物膜的 功能。?
(3)下列有关生物膜的叙述,不正确的是 。?
A.膜的组成成分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜
B.各种生物膜的化学组成和结构相同
C.生物膜为多种酶提供了大量的附着位点
D.生物膜既各司其职,又相互协作,共同完成细胞的生理功能
参考答案
第五节 细胞在结构和功能上
是一个统一整体
基础巩固
1.D 解析
生物膜的组成成分含有磷脂和蛋白质,故一定含有C、H、O、N、P,A项正确;生物膜为酶提供了大量的附着位点,B项正确;生物膜都具有一定的流动性,C项正确;组成生物膜的成分及含量不完全相同,如功能越复杂的细胞,细胞膜上蛋白质的含量和种类越多,D项错误。
2.D 解析
内质网腔中对肽链进行一些加工,才能成为比较成熟的蛋白质,A项错误;内质网产生的囊泡中是比较成熟的蛋白质,还没有生物活性,B项错误;高尔基体腔中对比较成熟的蛋白质做进一步的加工,C项错误;高尔基体产生的囊泡中是成熟的蛋白质,已经具有生物活性,胰岛素能降低血糖,D项正确。
3.D 解析
不同细胞器膜的转化不是随细胞质的流动到达特定部位,而是通过形成具有膜的囊泡,转移到另一细胞器,完成细胞器膜之间的相互转化,A项错误,D项正确;内质网膜可以以具膜小泡的形式转化为高尔基体膜,B项错误;内质网膜向外与细胞膜连接,但是细胞膜不是细胞器,C项错误。
4.C 解析
据表格分析,含3H标记的亮氨酸出现先后顺序:核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜,则蛋白质在核糖体合成,A项错误;高尔基体膜通过囊泡与内质网膜间接联系,内质网膜向内与核膜相连,向外与细胞膜相连,B项错误;蛋白质在内质网加工后通过出芽的形式形成囊泡,由囊泡运输到达高尔基体进一步加工,再以同样方式到达细胞膜,C项正确;分泌蛋白的合成、加工和运输过程均需要能量,D项错误。
5.C 解析
相互转化的小泡来源于高尔基体、内质网和细胞膜,A项错误;在细胞内的具膜结构中,膜的转化是可逆的,B项错误;一种结构的膜成为另一种结构膜的一部分与膜的流动性有关,C项正确;生物膜的流动性是膜之间转化的前提条件,D项错误。
6.D 解析
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,是生物膜的主要成分,A项正确;生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜组成,原核生物有细胞膜,没有细胞器膜和核膜,没有生物膜系统,真核细胞具有细胞膜、细胞器膜和核膜,具有生物膜系统,B项正确;植物细胞壁具有全透性,细胞膜具有选择透过性,植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁,C项正确;核内遗传信息的复制受细胞质的影响,因为该过程需要细胞质提供能量、原料等,D项错误。
7.A 解析
①是细胞核,是遗传物质贮存和复制的场所,A项正确;②是溶酶体,借助膜的融合实现被细胞吞噬颗粒的降解,B项错误;③是高尔基体,并不与质膜直接相连,C项错误;④是内质网,由一系列单层膜构成的膜囊和管状的腔组成,D项错误。
8.C 解析
内质网向内连接外层核膜,向外连接细胞膜;在需能旺盛的细胞中,还与线粒体膜相连;内质网膜形成囊泡,与高尔基体膜间接联系,则甲是内质网膜,乙是高尔基体膜。
9.解析
(1)生物膜的基本骨架是磷脂双分子层。
(2)跨膜蛋白的合成场所是核糖体。由图可知,跨膜蛋白的修饰发生在内质网和高尔基体,修饰后的跨膜蛋白、分泌蛋白及糖脂通过囊泡被运输至细胞膜,其中分泌蛋白通过胞吐分泌至细胞外,其余成分排列在细胞膜上。该过程体现了生物膜具有一定流动性。
(3)还有一些由高尔基体断裂形成的小泡,留在细胞质内成为溶酶体,行使细胞内的消化功能。
答案
(1)磷脂双分子层
(2)核糖体 内质网和高尔基体 囊泡 分泌蛋白
流动性
(3)溶酶体
能力提升
10.B 解析
白细胞吞噬病菌属于内吞,形成囊泡,A项正确;RNA直接通过核孔出细胞核,与囊泡无关,B项错误;胰岛素为分泌蛋白,其运输、加工和分泌都要以囊泡形式在内质网、高尔基体、细胞膜之间运输转化,C项正确;水解酶为蛋白质,经过高尔基体加工后以囊泡的形式运输到溶酶体,D项正确。
11.D 解析
内质网和高尔基体中都不含基因(DNA),A项错误;葡萄糖不是合成分泌蛋白的原料,可在培养基中加入3H标记的氨基酸,以研究分泌蛋白的合成和分泌过程,B项错误;正常细胞中能进行生物膜成分的更新,突变体1的分泌蛋白沉积在内质网无法到达高尔基体,这种突变体不能进行膜成分的更新,突变体2的分泌蛋白沉积在高尔基体无法分泌到细胞外,这种突变体细胞中能进行高尔基体膜的更新,C项错误;由以上分析可知,正常细胞中分泌蛋白从合成到分泌经过了核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜,D项正确。
12.D 解析
这类蛋白质的分布说明细胞膜是由内质网经高尔基体间接转化而来,A项错误;这类蛋白质的分布只能说明膜之间的转化,不能说明不同生物膜的成分、结构相同,B项错误;蛋白质在内质网和高尔基体中完成加工,C项错误;根据题意可知,内质网和高尔基体、细胞膜都有这种蛋白质,说明生物膜在结构上具有相似性,但在不同膜中的含量不同,说明生物膜具有差异性,D项正确。
13.B 解析
由图可知,高尔基体对其加工的蛋白质先进行分类和包装后再转运至细胞外或细胞的不同部位,A项正确;附着核糖体合成的多肽是在信号肽的引导下进入内质网腔进行粗加工(这一过程没有囊泡运输),内质网将该蛋白通过囊泡运输到高尔基体进行再加工的,B项错误;分泌蛋白经细胞膜分泌到细胞外属于胞吐作用,体现了生物膜具有一定的流动性的结构特点,C项正确;高尔基体在细胞内物质运输中起重要的交通枢纽作用,D项正确。
14.解析
(1)分析题图细胞器的形态可知,a由一个个单膜结构组成的囊状结构垛叠而成,是高尔基体,c由单膜连接而成的网状结构是内质网。(2)细胞的生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜组成;生物膜系统的各种膜在组成、结构上相似,在结构和功能上联系。(3)膜的组成成分可以从内质网膜转移到高尔基体膜,再转移到细胞膜,A项正确;各种生物膜的化学组成和结构相似,而不是完全相同,B项错误;生物膜为多种酶提供了大量的附着位点,C项正确;生物膜既各司其职,又相互协作,共同完成细胞的生理功能,D项正确。
答案
(1)高尔基体 内质网
(2)细胞膜 核膜 选择透过性
(3)B
