专题02细胞的结构和功能一、必备知识1、细胞膜的制备(1)原理:利用渗透作用,把红细胞放入清水中,使红细胞吸水涨破,除去细胞内的其他物质,得到细胞膜。(2)材料:哺乳动物成熟的红细胞。(3)过程①选材:哺乳动物的新鲜的红细胞稀释液。②制片:用滴管吸取少量红细胞稀释液,滴在载玻片上,盖上盖玻片。③观察:先用低倍镜找到要观察的视野,再转到高倍镜下观察细胞的形态。④滴清水:在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水,用吸水纸从另一侧小心吸引。⑤观察:近水的部分红细胞凹陷消失,体积增大,细胞涨破,内容物流出。2、细胞膜的组成成分与功能成分含量功能脂质约占50%①磷脂分子:构成细胞膜的基本骨架；②胆固醇:与磷脂尾部一起存在于磷脂双分子层内部蛋白质约占40%在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞,其细胞膜上蛋白质的种类和数量越多糖类约占2%~10%①与蛋白质结合形成糖蛋白,完成细胞间的信息传递功能等；②部分与脂质结合形成糖脂3.细胞膜的结构——流动镶嵌模型(1)磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架。(2)蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿整个磷脂双分子层。(3)糖类与细胞膜外表面上的某些蛋白质构成糖蛋白,可形成一层糖被,糖蛋白与识别、保护、润滑有关。
4、细胞膜的功能（1）将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。（2）控制物质进出细胞（3）进行细胞间的信息交流。二、通关秘籍1、细胞膜的制备实验中的注意事项（1）选取哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的材料的原因:①动物细胞无细胞壁,细胞易吸水涨破,制备细胞膜更容易;②哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器,可避免其他膜结构的干扰。（2）用适量生理盐水稀释血液的目的:①使红细胞分散开,不易凝集成块;②使红细胞暂时维持原有的形态。（3）纯化细胞膜的方法:细胞破裂后细胞内物质流出,细胞膜和细胞质中的其他结构质量不一样,可以采用离心的方法将细胞膜与其他物质分开,得到较纯的细胞膜。2、细胞膜的组成成分、结构与功能之间的相互关系三、基础知识必备1、主要细胞器的结构和功能项项目ⅠⅡⅢ线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡核糖体中心体 模式图结构特点 双层膜,内膜向内腔折叠双层膜,囊状结构薄膜叠加单层膜,形成囊泡状或管状结构,内有腔不具膜结构
形成嵴,增加膜面积形成基粒,增加膜面积项目ⅠⅡⅢ线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡核糖体中心体主要功能 有氧呼吸的主要场所光合作用的场所与细胞分泌物的形成有关;对蛋白质进行加工和转运;在植物细胞分裂时与细胞壁的形成有关增大细胞内的膜面积;膜上附着有多种酶,为各种生化反应创造有利条件;与细胞内蛋白质的合成和加工,以及脂质的合成有关调节细胞内的环境;充盈的液泡可以使细胞保持坚挺是蛋白质的合成场所与细胞有丝分裂有关有机物→CO2+H2OCO2+H2O→有机物有机物中的化学能→ATP中的化学能和热能光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能主要结构或成分在内膜上和基质中有许多种与有氧呼吸有关的酶基粒上进行光反应,基质中进行暗反应,基粒上含有与光合作用有关的色素扁平囊状结构和大小囊泡由膜构成的网状管道系统液泡膜及其内的细胞液蛋白质、RNA 两个相互垂直的中心粒分布动植物细胞中绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎的皮层细胞等中大多数动植物细胞中大多数动植物细胞中植物细胞中所有细胞中动物细胞和某些低等植物细胞中2、生物膜系统的概念（1）细胞膜、核膜以及细胞器膜在结构和功能上是紧密联系的统一整体,它们所形成的结构体系,叫做生物膜系统。（2）生物膜的组成各种生物膜的化学组成大致相同,都含有磷脂、蛋白质、糖类、胆固醇等,但含量不同,这与各种膜的功能有关。（3）生物膜系统的功能保证细胞内环境的相对稳定,保证细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递；广阔的膜面积为多种酶提供附着位点,是许多重要的化学反应进行的场所；分隔多种细胞器,保证细胞生命活动高效、有序地进行。
四、通关秘籍1、囊泡的种类和功能。内质网形成的囊泡叫做转移小泡,将经内质网加工的蛋白质转移到高尔基体;高尔基体形成的囊泡叫做分泌小泡,将分类、加工和包装好的蛋白质通过细胞膜分泌到细胞外。2、相关结构中物质的转移顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→细胞外(如果说的是细胞器上的转移顺序,需要去掉细胞膜;若为膜结构上的转移顺序,需去掉核糖体)。五、基础知识必备1、细胞核的结构和各部分的功能项目特点功能核膜双层膜,外层核膜与内质网膜相连;核膜是真核细胞所特有的结构,原核细胞没有核膜将核内物质与细胞质分开,具有一定的保护作用核仁折光率较大,颜色深与某种RNA的合成及核糖体的形成有关核孔核膜上的一种孔道结构,在不同类型的细胞中和细胞生长的不同阶段,核孔的数目和大小都有差异能选择性地转运物质,是某些大分子物质(如RNA和蛋白质)进出细胞核的通道;实现核质之间频繁的物质交换和信息交流染色质(体)①易被碱性染料染成深色；②主要由DNA和蛋白质组成；③染色质与染色体的关系；是真核细胞的遗传物质的主要载体2、细胞核的功能细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。六、通关秘籍1、细胞核是细胞代谢的控制中心,但不是细胞代谢的中心,因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。2、并非所有的真核细胞都有细胞核,如高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等没有细胞核。3、细胞核和细胞质相互依存、相互制约。只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡,因为缺少细胞质为细胞核提供营养物质和能量;只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存,短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用,但一段时间后因缺少细胞核,不能控制细胞质中蛋白质的合成等代谢活动,细胞死亡。七、知识网络构建
2、实验总结(1)用高倍显微镜可观察到叶绿体和线粒体的形态和分布,但不能观察到叶绿体和线粒体的亚显微结构。观察叶绿体时不需染色,而观察线粒体时需要染色。(2)实验过程中细胞是活的,临时装片中的叶片要随时保持有水状态,以免影响细胞的活性。(3)实验材料的选择应以取材方便、制片简单、观察效果好为原则。由于藓类植物的叶子薄而小,叶绿体清晰,可取整个小叶制片,作为观察叶绿体的实验材料。含叶绿体的或其他颜色鲜艳的植物细胞,不能用来观察线粒体,因为原有的颜色会遮蔽健那绿染色后的颜色变化,影响观察。观察线粒体的实验材料一般选用人的口腔上皮细胞。一、选择题1.下列有关细胞膜的叙述,正确的是( )A.细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的B.细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同C.分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象D.膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的2.将某植物细胞各部分结构用差速离心法分离后,取其中三种细胞器测定它们有机物的含量如下表所示。下列有关说法错误的是( )蛋白质/%脂质/%核酸/%细胞器A6720微量细胞器B59400细胞器C61039
A.如果细胞器A是线粒体,其中能完成的生理过程是C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量B.细胞器B只含有蛋白质和脂质,说明其具有膜结构C.细胞器C中进行的生理过程有水产生,产生的水中的氢来自羧基和氨基D.蓝藻细胞和该细胞相比较,没有细胞器A、B3.(2019山西太原高考二模)下面是人体胰岛B细胞合成与分泌胰岛素的过程示意图,其中字母表示相关细胞器,箭头表示生理过程。对此理解正确的是( )A.结构a是具有单层生物膜的核糖体,发挥功能时需与mRNA结合B.结构b是含有大量磷脂的内质网,在脂肪细胞中最为发达C.结构c是高尔基体,可对蛋白质进行加工、分类和包装D.结构d是线粒体,存在于进行有氧呼吸的所有细胞中,是细胞的“动力工厂”4.右图为某动物细胞亚显微结构示意图,下列相关叙述正确的是( )A.结构①的内膜向内折叠形成嵴,为葡萄糖的分解提供更多的场所B.结构②能控制物质进出细胞,细胞不需要的物质或颗粒都不能通过C.结构③具有双层膜结构,是遗传信息库,控制细胞的代谢和遗传D.结构④参与细胞生物膜系统的组成,其膜结构能与结构①直接发生交换5.(2019全国Ⅲ理综)下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述,正确的是( )A.三者都存在于蓝藻中B.三者都含有DNAC.三者都是ATP合成的场所D.三者的膜结构中都含有蛋白质6.下图为渗透平衡时的装置(糖类不能通过半透膜),烧杯的液面高度为a,漏斗的液面高度为b,液面差m=b-a。在此基础上继续实验,以渗透平衡时的液面差为观测指标,下列叙述正确的是( )
A.若向漏斗中滴入清水,则平衡时m将增大B.若向漏斗中加入蔗糖分子,则平衡时m不变C.若向漏斗中加入蔗糖酶,则平衡时m不变D.达到新的平衡时,水分子进出半透膜的速率相等7.下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。据图分析下列叙述错误的是( )A.管腔中氨基酸进入上皮细胞的方式为主动运输B.上皮细胞中氨基酸进入组织液既需要载体协助,也需要消耗能量C.Na+进出上皮细胞的方式是不同的D.管腔中Na+进入上皮细胞能体现细胞膜的选择透过性8.(2017全国Ⅱ理综)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如下图所示。下列叙述正确的是( )A.0~4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.0~1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.2~3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.0~1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压9.(2019安徽安庆期末)超级细菌“艰难梭状芽孢杆菌”(CD1)通过分泌两种蛋白毒素TcdA、TcdB感染人类并可威胁生命。下列说法正确的是( )
A.CD1形成TcdA、TcdB的转录和翻译过程不能同时进行B.TcdA和TcdB分泌的“轨迹”是:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜C.TcdA和TcdB的结构差异可能与氨基酸序列及肽链的空间结构有关D.TcdA和TcdB通过主动运输的方式进入人体细胞10.(2019安徽淮北一模)下列有关生物膜系统的叙述,正确的是( )A.激素与靶细胞膜上相应受体的结合可以实现细胞间的信息交流B.真核细胞内遗传信息的转录和翻译过程与生物膜有着直接联系C.分泌蛋白的形成过程只能体现生物膜系统在结构上的紧密联系D.不同生物膜之间都可通过具膜小泡的转移而实现膜成分的更新一、非选择题11.(2018全国Ⅲ理综)回答下列与蛋白质相关的问题。(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是 。在细胞中合成蛋白质时,肽键是在 这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白,如 (填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体,此过程中高尔基体的功能是 。 (2)通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。(3)如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基序列的改变,其原因可能是 。12.囊性纤维病是一种严重的遗传性疾病,患者汗液中氯离子的浓度升高,支气管被异常黏液堵塞。导致这一疾病发生的主要原因是编码CFTR蛋白的基因发生突变,下图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用。(1)图中所示为细胞膜的 模型,其中构成细胞膜的基本支架是 ,氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上 决定的。 (2)在正常细胞内,氯离子在CFTR蛋白的协助下通过
方式转运至细胞外,随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子向膜外扩散的速度 ,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。 (3)人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体,所有带电荷的分子不管它多小,都很难通过脂质体,即使脂质体外离子浓度很高。这是因为磷脂双分子层的内部是疏水的。缬氨霉素是一种十二肽的抗生素,若将它插入到脂质体的脂双层内,可使K+的运输速度提高100000倍,但却不能有效提高Na+的运输速率,由此可以得出:① ; ② 。 (4)主动运输所需的载体蛋白实际上是一些酶蛋白复合体。与被动运输不同,该类膜蛋白都能水解 ,但与普通的酶不同的是,它不能对所转运的分子起催化作用。 13.(2019福建三明期末质检)某同学在“探究植物细胞的吸水与失水”的实验过程中,得到如下图像,回答下列问题。图c(1)图a是发生质壁分离的植物细胞,7中的液体是 ,1的形成与 (填细胞器)有关;原生质层与细胞质共有的结构是 (填编号)。 (2)若将图a细胞置于1mo1/L的KNO3溶液中,先发生质壁分离后复原,与此有关的跨膜运输方式有 。 (3)图b是该同学实验过程中某一时刻拍下的显微照片,此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是 。 (4)将形状、大小相同的萝卜条A和萝卜条B均分成5组,每组10段,记录初始质量数据,然后分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲~戊)的小烧杯中,达到平衡后,取出称重、记录并取平均值,结果如图c所示。①甲~戊蔗糖溶液浓度最大的是 。 ②达到平衡状态后,丁组中萝卜条A的细胞液浓度
(填“大于”“等于”或“小于”)萝卜条B的细胞液浓度,判断的依据是 。 14.囊性纤维病是一种严重的遗传性疾病,患者汗液中氯离子的浓度升高,支气管被异常黏液堵塞。导致这一疾病发生的主要原因是编码CFTR蛋白的基因发生突变,下图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用。(1)图中所示为细胞膜的 模型,其中构成细胞膜的基本支架是 ,氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上 决定的。 (2)在正常细胞内,氯离子在CFTR蛋白的协助下通过 方式转运至细胞外,随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子向膜外扩散的速度 ,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。 (3)人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体,所有带电荷的分子不管它多小,都很难通过脂质体,即使脂质体外离子浓度很高。这是因为磷脂双分子层的内部是疏水的。缬氨霉素是一种十二肽的抗生素,若将它插入到脂质体的脂双层内,可使K+的运输速度提高100000倍,但却不能有效提高Na+的运输速率,由此可以得出:① ； ② 。 (4)主动运输所需的载体蛋白实际上是一些酶蛋白复合体。与被动运输不同,该类膜蛋白都能水解 ,但与普通的酶不同的是,它不能对所转运的分子起催化作用。 15．(2020·安徽模拟)生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。图1～3表示3种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。请回答下列问题：
(1)图1表示的生理过程是，其主要的生理意义在于。(2)图2中存在3种信号分子，但只有1种信号分子能与其受体蛋白结合，这说明；若与受体蛋白结合的是促甲状腺激素释放激素，那么靶器官是。(3)图3中ATP参与的主要生理过程是。(4)叶肉细胞与人体肝脏细胞都具有图(填图序号)中的膜结构。(5)图1～3中生物膜的功能不同，从生物膜的组成成分分析，其主要原因是。(6)图1～3说明生物膜具有的功能有(答出3项)。
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