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第5讲细胞器和生物膜系统[考纲要求]1.主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)。2.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)。3.实验：观察线粒体和叶绿体。考点一主要细胞器的结构和功能1．细胞器的分离方法差速离心法：将________破坏后，利用高速离心机，在不同的离心速度下将各种细胞器分离开。细胞膜2．细胞器的结构和功能(连线)1.多角度比较各种细胞器(1)(2)(3)2．细胞器的六点提升(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体，能独立地进行基因表达合成部分蛋白质，但其绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内。因此二者被称为半自主性细胞器。(2)真核细胞中的核糖体有两类：附着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等)；游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。(3)内质网有两类：粗面型内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关；滑面型内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。(4)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中的“枢纽”。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。(5)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。(6)溶酶体起源于高尔基体。[教材对接高考]1．(2018·高考全国卷Ⅰ，T1B)溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏。()探源：必修1P46相关信息。2．(2016·高考全国卷Ⅰ，T1A)核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器。()探源：必修1P46图示及文字信息。√×3．(高考江苏卷，T3A)性激素主要是由内质网上的核糖体合成。()探源：必修1P45图3－5图示及文字信息。4．[必修1P47]细胞骨架有怎样的作用？提示：有维持细胞形态，保持细胞内部结构有序性的作用。×思维探究1．下列为细胞结构图，据图回答问题：(1)上图①～⑧，哪些是具有膜结构的细胞器？提示：①线粒体、②叶绿体、③高尔基体、④内质网、⑤液泡、⑥溶酶体。(2)上图①～⑧中，哪些细胞器能发生碱基互补配对？提示：①线粒体、②叶绿体、⑦核糖体。(3)上图中哪些场所可产生ATP?提示：①线粒体、②叶绿体、细胞质基质。2．[必修1P50“拓展题”改编]尝试提出一种假说，解释溶酶体内的水解酶不能分解自身的溶酶体膜。提示：溶酶体的膜在结构上比较特殊，如经过修饰等，不会被溶酶体内的水解酶水解。题点一主要细胞器的结构与功能分析1．下列有关各种细胞器的描述，错误的是()A．内质网是一种网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”B．液泡和叶绿体都是具有膜结构的细胞器，其内都含有叶绿素、花青素等色素BC．叶绿体产生的O2至少需穿过4层生物膜才能进入线粒体中被利用D．中心体是一种无膜结构的细胞器，是由一对中心粒及周围物质组成的解析：选B。内质网是一种网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”，A正确；液泡和叶绿体都是具有膜结构的细胞器，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中，花青素则存在于液泡中，B错误；叶绿体产生的O2被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的2层膜和线粒体的2层膜，共4层生物膜，C正确；中心体是动物或低等植物细胞中一种重要的无膜结构的细胞器，由一对中心粒及周围物质组成，D正确。2．(2018·山东寿光期末)下列关于细胞器的叙述，正确的是()A．溶酶体内可合成多种水解酶，可吞噬处理细胞内衰老的细胞器B．中心体存在于动物、低等植物细胞中，与细胞的分裂密切相关C．存在碱基互补配对的细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核D．酶、抗体、激素都在核糖体上合成B解析：选B。溶酶体为细胞的酶仓库，内有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，不具有合成水解酶的功能，A错误；中心体存在于动物、低等植物细胞中，与细胞的分裂密切相关，B正确；存在碱基互补配对的细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体，细胞核不是细胞器，C错误；蛋白质在核糖体上合成，少数酶是RNA，有些激素化学成分是脂质，都不在核糖体上合成，D错误。3．下列有关细胞结构的描述，正确的是()A．有溶酶体的细胞一定具有核糖体B．有染色体的细胞一定有核膜核仁C．有线粒体的细胞一定不产生乳酸D．有中心体的细胞一定没有叶绿体A解析：选A。有溶酶体的细胞是真核细胞，真核细胞具有核糖体，A正确；处于有丝分裂中期的细胞有染色体，但没有核膜、核仁，B错误；有线粒体的动物细胞，其无氧呼吸的产物是乳酸，C错误；中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中，可见有中心体的细胞可能有叶绿体，D错误。细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”(1)能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定主要发生在线粒体中(但真核细胞光合作用一定发生于叶绿体、丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体)。(3)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。(4)有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。(5)高尔基体经膜泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。(6)一定不发生于细胞器中的反应为：葡萄糖→丙酮酸。题点二细胞结构与功能相适应的生命观念4．(2018·湖南常德期末)下列关于细胞结构与功能的叙述，正确的是()A．内质网和高尔基体膜上附着核糖体，与其加工多肽链的功能相适应B．口腔上皮细胞比唾液腺细胞的核仁体积大、核孔数量多C．细胞之间的信息交流都与细胞膜表面的糖蛋白有关D．分泌功能越强的细胞，高尔基体膜的更新速度越快D解析：选D。高尔基体膜上没有核糖体附着，A项错误；与唾液腺细胞相比，口腔上皮细胞没有旺盛的蛋白质合成功能，核仁较小，核孔较少，B项错误；植物细胞之间的信息交流可以通过胞间连丝进行，C项错误；内质网、高尔基体、细胞膜之间通过囊泡转移完成分泌过程，分泌功能越强的细胞，高尔基体膜的更新速度越快，D项正确。5．根据细胞器的功能推测，下列叙述错误的是()A．生命活动旺盛的细胞比衰老细胞具有更多的线粒体B．心肌细胞比腹肌细胞具有更多的线粒体C．胰腺细胞比心肌细胞具有更多的高尔基体D．汗腺细胞比肠腺细胞具有更多的附着型核糖体D解析：选D。线粒体是细胞的动力工厂，在生命活动旺盛的细胞中分布较多，A、B正确；动物细胞中高尔基体与分泌物的形成有关，分泌活动旺盛的胰腺细胞中高尔基体较心肌细胞多，C正确；附着型核糖体主要合成分泌蛋白，与汗腺细胞相比，肠腺细胞的蛋白质合成较旺盛，附着型核糖体较多，D错误。考点二细胞器之间的协调配合及生物膜系统1．生物膜的成分(1)概念：内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和______________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。细胞膜、核膜(2)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。(3)差异性：不同生物膜的功能不同，组成成分的含量有差异，如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)蛋白质含量高，与细胞识别有关的细胞膜糖类含量高。2．生物膜之间的协调配合(1)生物膜系统的组成和功能物质运输信息传递酶附着区域化(2)a.生物膜在结构上的联系高尔基体膜细胞膜b．在功能上的联系：在分泌蛋白的合成、加工、运输过程中，生物膜系统各部分之间协调配合如下图所示：细胞核脱水缩合内质网高尔基体1．“图析法”分析分泌蛋白的加工与运输A、B图：二者都是分泌蛋白运输加工过程图示，其中A图是细胞的局部，B图则是完整细胞。A图中①②③④⑤依次表示核膜、核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜；B图中①②③④⑤⑥⑦⑧依次表示核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜、分泌蛋白和线粒体。B图中⑦物质排出细胞的方式是胞吐，该过程体现了细胞膜的流动性。C图：该过程研究手段——放射性同位素标记法，3H标记亮氨酸的放射性最先出现在A图中②或B图中①，然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。2．分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化曲线图(1)图1和图2都表示膜面积随时间的变化，图1表示的是前后两个时间点的变化，图2表示的是一定时间段内的变化。(2)图1和图2分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工和运输过程中，内质网膜面积减小，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积相对增大的现象。[教材对接高考]1．(2016·高考全国卷Ⅲ，T1C)分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象。()探源：必修1P49图3－8。2．(高考全国卷Ⅱ，T30(3))胰岛B细胞分泌的激素是在该细胞的________和__________这两种细胞器中进行加工的。探源：必修1P48文字信息。√内质网高尔基体3．[必修1P48“资料分析”]分泌蛋白能在细胞游离的核糖体上合成吗？与分泌蛋白形成的“有关细胞器”“有关结构”和“有关膜结构”有什么不同？提示：分泌蛋白是由附着在内质网上的核糖体合成的。①有关细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。②有关结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。③有关膜结构：线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。4．[必修1P51]细胞世界探微三例说明了什么？提示：科学研究离不开探索精神、理性思维与技术手段的结合。思维探究1．如图为某激素蛋白的合成与分泌过程示意图(其中物质X代表氨基酸，a、b、c、d、e表示细胞结构)，请分析：(1)图中a、b、c、d、e依次表示__________________________。提示：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体(2)a、b、c分别担负着怎样的功能？提示：a为合成蛋白质，b为初步加工蛋白质，c为蛋白质加工、分类、包装及发送。(3)图中________________(填字母)参与了生物膜系统的构成。提示：b、c、d、e2．在胰岛B细胞中，合成胰岛素的mRNA与游离核糖体结合后开始合成肽链，合成的肽链一端有一信号肽序列，当核糖体结合在内质网上时，信号肽及合成的肽链随之进入内质网，肽链合成继续，合成的多肽链在内质网腔中经过一系列的加工和高尔基体的再加工，最后通过细胞膜向外排出。没有信号肽序列的肽链不能进入内质网。分析相关问题：(1)若信号肽功能缺失，合成的物质没有降低血糖浓度的作用，理由是什么？提示：信号肽功能缺失，肽链不能进入内质网，合成的物质不是具有活性的胰岛素。(2)研究发现进入内质网的肽链有信号肽序列，但从内质网进入高尔基体的肽链没有信号肽序列，推测最可能的原因是什么？提示：进入内质网的信号肽在酶的作用下被切除。题点一细胞器之间的协调与配合1．下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是()A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合C解析：选C。分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞外，在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量，所以C选项错误。2．下图A、B、C、D表示细胞内几种蛋白质的合成和转运过程，图中①②③④⑤⑥⑦代表细胞结构。下列叙述正确的是()BA．在①结构上发生的是转录和翻译的过程B．B物质可能为RNA聚合酶C．有氧呼吸第二阶段的酶、ATP合成酶属于A类物质，胃蛋白酶属于D类物质D．③和④结构可以对蛋白质进行加工，蛋白质每次进出均需要穿过一层生物膜解析：选B。①结构是核糖体，可以发生翻译过程，转录在细胞核中进行，A项错误；B物质从细胞质通过核孔进入细胞核中，可能是细胞核需要的RNA聚合酶，B项正确；有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，故有氧呼吸第二阶段的酶应该属于C类物质，胃蛋白酶是分泌蛋白，属于D类物质，C项错误；内质网和高尔基体对蛋白质进行加工，分泌蛋白的加工和分泌穿过0层生物膜，D项错误。“三个角度”透析囊泡类问题题点二生物膜系统的概念与功能分析3．“生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要”。下列有关叙述正确的是()A．各种生物膜的组成成分和结构完全一致，在结构和功能上有一定的联系B．细胞膜在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换等过程中