新教材2024届高考生物二轮复习1课时4结构与功能观蛋白质分选与囊泡运输特殊跨膜运输课件

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蛋白质的分选与囊泡运输
提醒　①叶绿体类囊体堆叠增大膜面积，利于吸收光能。②线粒体内膜向内折叠形成嵴，利于附着与有氧呼吸有关的酶。③内质网膜面积大，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。核糖体合成
1.细胞结构与功能相适应的六个实例
2.细胞结构与功能中的五个“一定”与四个“不一定”
3.从三个角度理解生物膜结构与功能的统一性
1.(2022·全国甲卷，4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
解析　有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，第二、三阶段的场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的直接参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2.(2021·重庆卷，4)人体细胞溶酶体内较高的H＋浓度(pH为5.0左右)保证了溶酶体的正常功能。下列叙述正确的是(　　)A.溶酶体可合成自身所需的蛋白质B.溶酶体酶泄漏到细胞质基质后活性不变C.细胞不能利用被溶酶体分解后产生的物质D.溶酶体内pH的维持需要膜蛋白协助
解析　蛋白质的合成场所是核糖体，A错误；溶酶体中的pH为5.0左右，是溶酶体内水解酶最适pH，其pH比细胞质基质的pH小，故水解酶泄漏到细胞质基质后，其活性降低，B错误；被溶酶体分解后的产物可被细胞重新利用或者排出细胞外，C错误；溶酶体膜两侧H＋浓度差的维持依赖于主动运输，需要溶酶体膜上载体蛋白的参与，D正确。
3.(2020·江苏卷，3改编)下列关于真核细胞的结构与功能的叙述，正确的是(　　)A.根据细胞代谢需要，线粒体可在细胞质基质中移动和增殖B.细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同C.人体未分化的细胞中内质网非常发达，而胰腺外分泌细胞中则较少D.高尔基体与分泌蛋白的合成、加工、包装和囊泡运输紧密相关
解析　细胞内线粒体的分布和数量与其功能有关，线粒体可在细胞质基质中移动和增殖，A正确；细胞质基质中含有RNA，不含DNA，线粒体基质和叶绿体基质中含有DNA和RNA，B错误；人体未分化的细胞中内质网不发达，胰腺外分泌细胞能分泌多种消化酶，内质网较发达，C错误；高尔基体与分泌蛋白的加工、包装和囊泡运输紧密相关，分泌蛋白的合成部位是核糖体，D错误。
1.(2023·广东惠州市调研)细胞的结构与功能是相适应的。下列相关叙述错误的是(　　)A.将破坏了细胞壁的植物细胞浸泡在清水中，可能会导致细胞吸水涨破B.心肌细胞中的线粒体数量多于腹肌细胞中的线粒体数量C.间期时染色体处于高度螺旋化状态与该时期进行DNA的复制功能相适应D.单细胞动物变形虫的细胞膜流动性较强，与其摄取食物的功能相适应
解析　植物细胞的细胞壁具有支持和保护细胞的作用，将破坏了细胞壁的植物细胞浸泡在清水中，可能会导致细胞吸水涨破，A正确；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”，代谢旺盛的细胞，其中的线粒体数量一般较多，心肌细胞比腹肌细胞的代谢旺盛，B正确；在分裂间期，染色质呈细丝状，有利于DNA解螺旋，有利于DNA的复制和基因的表达，C错误。
2.(2023·华师一附中模拟)结构与功能相适应是生命科学的基本观点之一。如有氧呼吸最后一个阶段需要在生物膜上进行，溶酶体内含有多种酸性水解酶，可以分解侵入的病原体和自身衰老或受损的细胞器等。下列有关叙述，错误的是(　　)A.溶酶体膜上具有主动运输H＋的载体蛋白B.叶绿体内膜上分布着与光合作用有关的酶C.好氧细菌的细胞膜上可能含有与有氧呼吸有关的酶D.细胞骨架能维持细胞形态和细胞内部结构的有序性
解析　溶酶体内含有多种酸性水解酶，H＋的浓度较高，H＋通过主动运输的方式进入溶酶体内，不仅需要消耗能量，还需要溶酶体膜上能特异性转运H＋的载体蛋白，A正确；叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中分布着与光合作用有关的酶，B错误；好氧细菌没有线粒体，但能进行有氧呼吸，可能与细胞膜上含有有氧呼吸的酶有关，C正确；细胞骨架是指真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构，能维持细胞形态，保持细胞内部结构有序性，D正确。
3.(2023·江苏盐城调研)结构和功能相适应是生物学核心素养中“生命观念”的基本观点之一。下列不能体现“结构与功能相适应”的是(　　)A.细胞核的核孔有利于各种物质出入，核仁是装配核糖体的场所B.细胞内的生物膜把细胞区室化，保证了生命活动高效有序地进行C.细胞质中存在大面积的内质网，便于其与细胞核和细胞膜之间建立联系及酶的附着D.哺乳动物红细胞成熟过程中，细胞核退化并排出是为血红蛋白腾出空间，有利于氧的运输
解析　核孔是核质之间进行物质交换和信息交流的通道，具有选择性，不会允许各种物质出入，核仁是核糖体大小亚基的形成场所，核糖体装配在细胞质，A错误；细胞内的生物膜把细胞区室化，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，保证了生命活动高效有序地进行，B正确；内质网内连核膜，外连细胞膜，是细胞内膜面积最大的细胞器，有利于酶的附着，也有利于建立细胞核和细胞膜之间的联系，C正确；哺乳动物成熟的红细胞细胞核、线粒体等均退化，为血红蛋白运输氧气腾出空间，有利于红细胞发挥运输氧气的功能，D正确。
焦点2　蛋白质的分选与囊泡运输
1.图解蛋白质的合成与分选
提醒　线粒体和叶绿体中的蛋白质一部分由核基因控制、细胞质中游离核糖体合成后转入其中，还有一部分由线粒体、叶绿体自身的基因控制、自身的核糖体合成。
1.(2022·广东卷，9)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　线粒体为分泌蛋白的合成、加工、运输提供能量，分泌蛋白不会进入线粒体，A、C错误；根据题意可知，分泌蛋白在高尔基体中积累，不会分泌到细胞外，B错误；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、囊泡中可检测到分泌蛋白，D正确。
2.(2023·浙江6月选考，6)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行，细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是(　　)A.囊泡的运输依赖于细胞骨架B.囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器C.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性D.囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体
解析　囊泡在细胞内的运输依赖于细胞骨架，A正确；核糖体无膜结构，不能形成囊泡，B错误；囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性，C错误；细胞内的核糖体和中心体无膜结构，囊泡不能将细胞内所有结构形成统一的整体，D错误。
3.(2021·山东卷，1)高尔基体膜上的RS受体特异识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白质运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是(　　)A.消化酶和抗体不属于该类蛋白B.该类蛋白运回内质网的过程消耗ATPC.高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高D.RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
解析　消化酶和抗体属于分泌蛋白，其产生过程需要经过内质网、高尔基体的加工，故不属于该类蛋白质，A正确；该类蛋白经囊泡运输需要消耗能量，B正确；高尔基体膜上的RS受体与含RS的蛋白质结合能力强，所以pH应该低，C错误；RS功能缺失会使该类蛋白的回收异常，不能运回内质网，在高尔基体内积累，含量增加，D正确。
(2023·石家庄二中调研)囊泡是细胞内各种生物膜结构之间进行物质运输的“通道”，囊泡运输参与细胞多项重要的生命活动。下列叙述错误的是(　　)A.囊泡参与分泌蛋白的运输，该过程中高尔基体起重要的交通枢纽作用B.神经元中的囊泡与突触前膜融合后释放神经递质，一定会引起突触后膜产生兴奋C.病原体被吞噬细胞吞噬后经囊泡运输到溶酶体分解，部分产物可被细胞再利用D.胰岛素的靶细胞中囊泡移向细胞膜释放葡萄糖载体蛋白，有利于降低血糖含量
解析　分泌蛋白的运输过程与内质网、囊泡、高尔基体有关，其中高尔基体起着重要的交通枢纽作用，A正确；神经元中的囊泡与突触前膜融合后释放神经递质，不一定会引起突触后膜产生兴奋，因为引发突触后膜产生兴奋的神经递质必须是兴奋性递质，并且刺激需要达到一定强度，即阈刺激，B错误；吞噬细胞吞噬病原体后经囊泡运输到溶酶体，溶酶体中的水解酶将抗原消化分解掉，分解后的产物如果对细胞有用，可以再利用，废物则被排出细胞，C正确；胰岛素与靶细胞表面受体结合后，经一系列信号转导过程，促进包裹着葡萄糖载体蛋白的囊泡向细胞膜移动并释放葡萄糖载体蛋白，有利于血糖的摄取，以降低血糖含量，D正确。
1.主动运输消耗的能量并不都由ATP直接提供
2.与物质出入细胞有关的几种热图解读(1)Na＋－K＋泵
(3)协同运输 包括同向协同和反向协同两种方式
2.(2021·山东卷，2)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　)A.Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢D.H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
解析　Ca2＋主要储存在液泡中，而Ca2＋在载体蛋白CAX的作用下可以进入液泡，判断为逆浓度梯度运输，所以为消耗能量的主动运输，A错误；Ca2＋通过CAX进入液泡维持细胞液的渗透压有利于细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则无机焦磷酸水解释放的能量减少，H＋的跨膜运输受抑制，进而影响Ca2＋的跨膜运输，C正确；液泡膜两侧的H＋浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存，说明H＋是从液泡内顺浓度梯度进入细胞质基质的，故H＋从细胞质基质转运到液泡是逆浓度梯度的主动运输，D正确。
3.(2019·全国卷 Ⅱ，3)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是(　　)A.H＋－ATPase位于保卫细胞膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外B.蓝光通过保卫细胞膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输C.H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供D.溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞
解析　用蓝光照射后，含有保卫细胞的溶液的pH下降，可推测细胞内的H＋被转运到了细胞外，再结合题干信息可推测H＋－ATPase位于保卫细胞膜上，A不符合题意；细胞内pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，用蓝光照射后，溶液的pH明显降低，即溶液中的H＋增多，推测蓝光可通过保卫细胞膜上的H＋－ATPase发挥作用使细胞内的H＋逆浓度梯度转运到细胞外，B不符合题意；H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量来自ATP水解，不是由蓝光直接提供，C符合题意；溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞，D不符合题意。
1.(2023·广东深圳市调研)如图是钾离子通道模式图，它由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”。下列叙述错误的是(　　)
A.K＋通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合B.此通道蛋白对通过的离子具有选择性C.此通道的运输速率受到K＋浓度差的影响D.此通道蛋白对K＋的运输可以双向进行
解析　通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，K＋通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A正确；此通道蛋白对通过的离子具有选择性，例如，水分子和Na＋不能借助K＋通道蛋白进出细胞，B正确；结合题意可知，K＋可通过通道蛋白进出细胞，则其方式是协助扩散，膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响协助扩散速率，在一定范围内浓度差越大，扩散速率越快，C正确；钾离子通道由四个相同的亚基形成一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”，故此通道蛋白对K＋的运输只能单向进行，D错误。
2.(2023·广东深圳一调)嗜盐菌能将光能转化成ATP中活跃的化学能，原理是嗜盐菌细胞膜上有光驱动的视紫红质(由菌视蛋白和类胡萝卜素按1∶1结合组成)，该物质能将H＋逆浓度梯度运输到膜外，然后H＋顺浓度梯度穿过ATP合成酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列相关叙述错误的是(　　)A.视紫红质具有吸收和转化光能的作用B.H＋经视紫红质的跨膜运输属于主动运输C.嗜盐菌细胞膜上的ATP合成酶具有运输功能D.在黑暗条件下，嗜盐菌细胞内不能合成ATP
解析　嗜盐菌的视紫红质能被光驱动以逆浓度梯度运输H＋，该过程消耗能量，属于主动运输，由此说明视紫红质具有吸收和转化光能的作用，A、B正确；ATP合成酶具有顺浓度梯度运输H＋的功能，即嗜盐菌细胞膜上的ATP合成酶具有运输功能，C正确；在黑暗条件下，嗜盐菌细胞可通过细胞呼吸合成ATP，D错误。
3.(2023·南京师大附中等T8联考)主动运输的能量除来自ATP外，还可依赖顺浓度差提供能量(协同运输)。图1为动物细胞物质跨膜运输示意图。图2为植物细胞液泡膜上离子跨膜运输机制示意图。下列说法错误的是(　　)
A.动物CO中毒会降低钠钾泵跨膜运输离子的速率B.图1中载体蛋白甲和钠钾泵均没有专一性C.图2中Ca2＋顺浓度梯度从细胞液进入细胞质基质D.H＋进出液泡的机制可维持液泡内外pH差
解析　由图1分析可知，钠钾泵参与运输物质的方式为主动运输，需要能量，CO中毒导致供氧不足，会降低机体细胞呼吸强度，从而影响能量供应，A正确；图1中载体蛋白甲和钠钾泵均具有专一性，只能运输相关物质，B错误；观察图2，Ca2＋进入液泡为主动运输，液泡内的Ca2＋浓度高于细胞质基质，因此Ca2＋从细胞液进入细胞质基质为协助扩散，C正确；H＋进出液泡的机制可使液泡内外pH不同，D正确。
4.(2023·重庆市一诊)植物细胞的细胞膜上有“蔗糖－H＋共运输载体”(SU载体)，SU载体与H＋泵相伴存在。胞内H＋通过H＋泵运输到细胞外，在细胞外形成较高的H＋浓度，SU载体将H＋和蔗糖同向转运进细胞中，如图所示，下列分析错误的是(　　)
A.SU载体是贯穿在细胞膜上只能转运某些物质的蛋白质B.H＋泵运输H＋的过程中蛋白质的空间结构会发生变化C.蔗糖通过SU载体的跨膜运输方式属于协助扩散D.SU载体的转运作用与细胞膜的选择透过性有关