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细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统
(20分钟·70分)
一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)
1.下列细胞结构之间,可以通过囊泡联系在一起的是 ( )
①核糖体 ②内质网 ③高尔基体 ④细胞膜
⑤线粒体
A.①和② 、②和③、③和④
B.②和③、 ③和④
C.②和③、 ③和④、④和①
D.②和③、 ①和⑤
【解析】选B。分析可知,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,整个过程还需要线粒体提供能量。因此,通过囊泡联系在一起的细胞结构是②内质网和③高尔基体、③高尔基体和④细胞膜。
2.“生物膜系统在细胞生命活动中的作用极为重要”。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、能量转换等过程中起决定性作用
C.生物膜上有多种酶附着,以确保细胞内所有化学反应均在生物膜上顺利进行
D.不同生物的细胞膜上的糖类均与蛋白质结合形成糖蛋白
【解析】选B。各种生物膜在组成成分和结构上相似,但由于各种膜的功能有差异,不同生物膜上蛋白质的种类和数量不同,A错误;细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用,B正确;细胞内许多重要的化学反应都在生物膜上进行,但并不是细胞内所有化学反应均在生物膜上进行,C错误;细胞膜上的糖类可与蛋白质结合形成糖蛋白,也可与脂质结合形成糖脂,D错误。
3.下列有关生物膜的叙述,不正确的是 ( )
A.生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
B.生物膜包括核糖体、中心体等细胞器膜
C.细胞中囊泡的转移可实现生物膜之间成分的更替
D.生物膜能够相互联系共同完成细胞的生理功能
【解析】选B。蛋白质是生命活动的主要承担者,生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定,A正确;生物膜包括细胞膜、细胞器膜与核膜,但核糖体和中心体都不具有细胞器膜,B错误;分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成后,由内质网进行初步的加工,而后形成囊泡,包裹着加工后的蛋白质运往高尔基体,囊泡膜与高尔基体膜融合,成为高尔基体膜的一部分,高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工,然后形成包裹着蛋白质的囊泡运往细胞膜,囊泡膜与细胞膜融合,将分泌蛋白分泌到细胞外,可见,细胞中囊泡的转移可实现生物膜之间成分的更替,生物膜能够相互联系共同完成细胞的生理功能,C、D正确。
4.科学家将3H标记的亮氨酸注射到豚鼠胰腺腺泡细胞,测量细胞合成并分泌某蛋白过程中各种膜结构的面积变化,结果如图。下列选项表示①②③所代表的膜结构名称以及放射性标记出现的先后顺序,正确的是 ( )
A.①核糖体→②内质网→③高尔基体
B.②内质网→①高尔基体→③细胞膜
C.③高尔基体→①内质网→②细胞膜
D.③内质网→②高尔基体→①细胞膜
【解题导引】解答本题需要注意两点:
(1)明确分泌蛋白合成、分泌过程中内质网、高尔基体和细胞膜三者膜面积的变化特点。
(2)读懂题中前后扇形图的含义。
【解析】选D。分泌蛋白在核糖体上合成后,先进入内质网中进行初步加工,加工后由囊泡包裹着运输进入高尔基体中进一步加工,该过程中由内质网形成的囊泡与高尔基体膜融合,蛋白质在高尔基体中加工完成后同样以囊泡的形式运输,与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外,在囊泡形成和融合的过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积几乎不变,细胞膜面积增大。分析膜面积的变化图,①增大,③减小,②几乎不变,符合分泌蛋白的合成与分泌过程中细胞膜、内质网膜、高尔基体膜面积的变化,因此选项D正确。
5.下面为细胞中某分泌蛋白的加工和运输的部分过程示意图,下列有关分析错误的是 ( )
A.分泌蛋白的运输过程体现了生物膜在功能上的协调配合
B.囊泡与高尔基体的融合不需要消耗细胞代谢产生的能量
C.在化学成分上,内质网膜和高尔基体膜具有相似性
D.分泌蛋白合成越旺盛的细胞,其高尔基体膜成分的更新速度越快
【解析】选B。分泌蛋白在核糖体上合成后,首先在内质网中进行肽链的折叠加工,然后运进高尔基体进行进一步的加工、分类、包装,体现了生物膜在功能上的协调配合,A项正确;囊泡与高尔基体膜融合需要消耗细胞代谢产生的能量,B项错误;在化学成分上,内质网膜和高尔基体膜均主要由脂质和蛋白质构成,C项正确;高尔基体通过囊泡与内质网、细胞膜发生结构上的联系,分泌蛋白合成越旺盛的细胞,其高尔基体膜成分的更新速度越快,D项正确。
6.青蒿素被世界卫生组织称作是“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”,是从黄花蒿茎叶中提取的无色针状晶体,可用有机溶剂(乙醚)进行提取。它的抗疟机理主要在于其活化产生的自由基可与疟原蛋白结合,作用于疟原虫的膜结构,使其生物膜系统遭到破坏。以下说法不正确的是( )
A.青蒿素属于脂溶性物质
B.青蒿素可以破坏疟原虫细胞的完整性
C.青蒿素可破坏疟原虫的细胞膜、核膜和细胞器膜
D.青蒿素的抗疟机理不会破坏疟原虫线粒体的功能
【解析】选D。青蒿素属于脂溶性物质,A正确;青蒿素的作用机理主要在于其活化产生的自由基可与疟原蛋白结合,作用于疟原虫的膜结构,使其生物膜系统(包括细胞膜、核膜和细胞器膜)遭到破坏,因此青蒿素可以破坏疟原虫细胞的完整性,B、C正确;线粒体属于生物膜系统,因此青蒿素的抗疟机理会破坏线粒体的功能,D错误。
7.细胞膜、核膜及细胞器膜统称为生物膜,下列对生物膜叙述不正确的是( )
A.细胞内广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点,为多种化学反应的进行提供条件
B.细胞膜在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换、信息传递的过程中起重要作用
C.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使多种化学反应同时进行,而互不干扰
D.各种细胞器膜在结构上都是完全独立的
【解析】选D。细胞内广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点,为多种化学反应的进行提供条件;细胞膜在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换、信息传递的过程中起重要作用;细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使多种化学反应同时进行,而互不干扰;核膜、内质网膜、高尔基体膜和细胞膜在分泌蛋白的分泌过程中其结构和功能相互联系。
二、非选择题(共2小题,共35分)
8.(15分)如图为发生在生物体细胞中的一系列生理过程示意图,①～⑥表示生理过程或物质,A～E表示细胞结构。请据图回答下列问题:
(1)图中具有双层膜的结构是:______(填字母)。
(2)若该细胞为原核细胞,其与真核细胞最主要的区别在于__________,图中不可能发生的过程是________(填序号)。
(3)科学家用差速离心法能够分离各种细胞结构。分离动物细胞结构时必须首先破坏细胞膜,破坏细胞膜最常用、最简便的方法是 ______________________。
【解析】(1)细胞核、线粒体、叶绿体都具有双层膜。
(2)真核细胞与原核细胞最主要的区别为:是否含有典型的由核膜包被的细胞核。因为原核细胞只有核糖体一种细胞器,图中与B、C、D、E有关的过程,在原核细胞中都不存在。
(3)对于动物细胞来说,破坏细胞膜最常用、最简便的方法是在清水中让细胞吸水涨破。
答案:(1)B、C、D (2)没有核膜 ③④⑤⑥
(3)将动物细胞置于清水中,让细胞吸水涨破
9.(20分)据图回答下列有关细胞的问题。
(1)图1为动物细胞__________(填“显微”或“亚显微”)结构示意图。图2表示分泌蛋白合成、加工和分泌的过程,b、c分别表示细胞器____________、__________。
(2)下面列举了图1和图2中部分结构和其对应的主要成分,对应有误的是__________。
A.结构①:脂质、蛋白质、糖类
B.结构⑤:脱氧核糖核酸、蛋白质
C.结构a:核糖核酸、蛋白质
D.结构c:双层膜结构
(3)图1中,各种生物膜的结构和化学成分相似,但各种膜的功能差别较大的原因是 ________________。
(4)下列物质是由图2所示过程形成的有____(多选)
A.抗体 B.血红蛋白
C.呼吸氧化酶 D.胰岛素
(5)为了研究图2所示生理过程,一般可采用的实验方法是__________。
【解析】(1)细胞中有中心体无细胞壁,能看到线粒体内外两层膜、高尔基体等细微结构,因此图1为动物细胞亚显微结构示意图。分泌蛋白以氨基酸为原料,其首先在核糖体上通过脱水缩合形成肽链,然后进入内质网和高尔基体进行加工,最后由细胞膜分泌到细胞外,图2中a是核糖体,b是内质网,c是高尔基体。
(2)结构①为细胞膜,其主要成分是脂质和蛋白质,此外还有少量的糖类,A正确; 结构⑤为染色质,主要由脱氧核糖核酸、蛋白质构成,B正确;结构a为核糖体,其主要成分是核糖核酸和蛋白质,C正确;结构c为高尔基体,由单层膜组成,D错误。
(3)各种膜的功能差别较大的原因是膜上蛋白质的种类和数量不同。
(4)图2所示过程是分泌蛋白的合成、加工和分泌的过程,胰岛素、抗体都是由细胞产生分泌到细胞外发挥作用的物质,符合图2所示的合成和分泌过程,呼吸氧化酶与血红蛋白是胞内酶,不符合图2所示的合成和分泌过程。故选A、D。
(5)研究分泌蛋白合成与分泌的过程一般采用同位素标记法。
答案:(1)亚显微 内质网 高尔基体 (2)D (3)膜上蛋白质的种类和数量不同 (4)A、D (5)同位素标记法
(10分钟·30分)
1.(6分)从某腺体的细胞中提取一些细胞器,放入含有14C标记氨基酸的培养液中,培养液中含有这些细胞器完成其功能所需的物质和条件,连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量,图中正确的描述曲线是
( )
【解析】选A。腺体细胞能合成与分泌相应的分泌蛋白,而分泌蛋白首先在核糖体上合成,其次由内质网进行初步加工,然后再由高尔基体进行再加工,因此放射性出现的先后顺序是核糖体、内质网、高尔基体,A正确,B错误;中心体不参与分泌蛋白的合成与分泌过程,C错误;分泌蛋白没有进入线粒体中,D错误。
2.(6分)信号肽假说认为,核糖体是通过信号肽的功能而附着到内质网并合成分泌蛋白的,如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.信号肽可以引导新合成的蛋白质穿过内质网膜进入腔内
B.信号肽的存在说明蛋白质合成、加工过程需要识别引导
C.内质网以“出芽”方式将新合成的蛋白质分子运输到高尔基体
D.抗体、激素、血红蛋白等物质的合成都有这样的过程
【解析】选D。由图可知,信号肽可以引导新合成的蛋白质穿过内质网膜进入腔内,A项正确。信号肽在肽链中具有导向性,说明蛋白质的合成、加工必然存在识别过程,B项正确。内质网以“出芽”方式将新合成的蛋白质分子运输到高尔基体,C项正确。信号肽假说针对的是分泌蛋白的合成和加工,有些激素不是蛋白质,如性激素,血红蛋白是在细胞内发挥作用的,是胞内蛋白,D项错误。
【实验·探究】
3.(18分)2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现囊泡运输调控机制的三位科学家。科学家通过研究,获得如图所示的囊泡膜与靶膜的融合过程,图中的物质GTP具有与ATP相似的生理功能。请据图回答问题:
(1)囊泡是由单层膜包裹的膜性结构,囊泡膜的结构特点是__________。囊泡膜与细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成细胞的__________系统。
(2)由图可知,只有当囊泡上的__________与靶膜上的相应受体(T-SNARE蛋白)结合形成稳定的结构后,囊泡和靶膜才能融合,由此说明这样的膜融合过程具有__________性,且需要GTP提供__________。
(3)唾液腺细胞在分泌唾液淀粉酶的过程中,与囊泡运输直接有关且不含核酸的细胞结构依次是__________。
(4)研究表明硒对线粒体膜有稳定作用,当缺硒时下列细胞中最易受损的是__________(填序号)。
①脂肪细胞 ②淋巴细胞
③心肌细胞 ④口腔上皮细胞
【解析】(1)囊泡是由单层膜包裹的膜性结构,囊泡膜与细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成细胞的生物膜系统,其结构特点是具有一定的流动性。(2)由图可知,囊泡上的V-SNARE蛋白和靶膜上的T-SNARE蛋白结合形成稳定的结构后,囊泡和靶膜才能融合,从而将物质准确地运送到相应的位点,这样的膜融合过程具有特异性,需要GTP提供能量。(3)唾液淀粉酶属于分泌蛋白,其合成与分泌过程为:核糖体合成肽链→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,因此唾液腺细胞在分泌唾液淀粉酶的过程中,参与囊泡运输的细胞结构依次是内质网、高尔基体、细胞膜。(4)心肌细胞能够自动地有节律地收缩,耗能多,因此细胞中的线粒体较其他细胞多,硒对线粒体膜有稳定作用,若缺硒,则对心肌细胞的影响最大,故选③。
答案:(1)具有一定的流动性 生物膜
(2)V-SNARE 特异 能量
(3)内质网、高尔基体、细胞膜
(4)③
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