高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座-专题二-三-生命的机构基础和细胞代谢的基础

“高中生物颖韬工作室”整理 高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题二 生命的结构基础竞赛要求1细胞是生命活动的基本单位 2细胞膜：理化性质、分子结构与物质运输等 3细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的结构与功能 4线粒体结构、功能 5质体的类型和叶绿体的结构功能 6核糖体 7过氧化氢体、过氧化物酶体的结构功能 8细胞核（核膜、染色体、核仁、核 基质）和核功能 9细胞壁成分与结构 10细胞骨架系统（包括：微丝、微管、中等纤维、微梁）的功能 11原核细胞与真核细胞 12动物细胞与植物细胞的比较 13细胞分化和组织形成 知识梳理一、细胞的发现与细胞学说1细胞的发现1665年英国物理学家罗伯特虎克首次观察到细胞，是植物细胞死亡后留下死细胞的细胞壁。1667年，列文虎克首次观察到了活细胞。2细胞学说的建立德国植物学家施莱登于1838年提出了细胞学说的主要论点，1939年德国动物学家施旺加以充实，最终创立了细胞学说。细胞学说的主要内容是：细胞是动、植物有机体的基本结构单位，也是生命活动的基本单位。二、细胞的形态与大小1细胞的形状游离细胞常呈球形或近于球形。动物的卵细胞、植物的花粉母细胞是球状或近于球状的细胞，人的红细胞呈扁圆状，某些细菌呈螺旋状，精子和许多原生动物具有鞭毛或纤毛，变形虫和白血球等为不定形细胞。2细胞的大小细胞的直径多在10m100m之间。有的很小，如枝原体，其直径为0.1m0.2m，是最小的细胞。细菌的直径一般只有1m2m。有的细胞较大，如番茄、西瓜的果肉细胞直径可达1mm；棉花纤维细胞长约1cm5cm；最大的细胞是鸟类的卵（鸟类的蛋只有其中的蛋黄才是它的细胞，卵白是供发育用的营养物质，不屑于细胞部分），如鸵鸟蛋卵黄的直径可达5cm。细胞的大小受细胞核所能控制的范围制约，较小的细胞有相对较大的表面积，较大的细胞则相反。三、原核细胞和真核细胞构成生物体的细胞可以分成两类：原核细胞和真核细胞。原核细胞如细菌、蓝藻、放线菌、枝原体等是由原核细胞构成的。真核细胞结构复杂，大多数生物都是由真核细胞所构成。1原核细胞原核细胞壁的化学组成主要由是蛋白多糖（肽聚糖）所组成，少数原核细胞的壁还含有其他多糖和类脂，有的原核细胞壁外还有胶质层。藻细胞模式图11DNA 2核糖体 3细胞壁 4细胞膜原核细胞内有一个含DNA的区域，称类核或拟核。类核外面没有核膜，只由一条DNA构成。这种DNA不与蛋白质结合形成核蛋白。原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质体等，但有核糖体和中间体。核糖体分散在原生质中，是蛋白质合成的场所。中间体是质膜内陷形成的复杂的褶叠构造，其中有小泡和细管样结构。有些原核细胞含有类囊体等结构。类囊体具有光合作用功能。在原核细胞中还有糖原颗粒、脂肪滴和蛋白颗粒等内含物。 2真核细胞真核细胞中，动物细胞和植物细胞也有重要区别。动物细胞质膜外无细胞壁，无明显的液泡。此外，在细胞核的附近有中心粒，在细胞有丝分裂时，发出星状细丝，称为星体。植物细胞和动物细胞的主要区别是：植物细胞具有质体；其次，植物细胞的质膜外被细胞壁，相邻细胞间有一层胶状物粘合作用，称中层或胞间层。在两个相邻细胞间的壁上，有原生质丝相连，称胞间连丝，使细胞间互相沟通。最后在植物的分化细胞中往往有大液泡。原核细胞和真核细胞的主要区别比较如下：原核细胞与真核细胞结构的主要区别原核细胞真核细胞细胞大小很小（110微米）较大（10100微米）细胞核无膜（称“类核”）有膜遗传系统DNA不与蛋白质结合一个细胞只有一条DNA核内的DNA与蛋白质结合，形成染色质（染色体）一个细胞有两条以上染色体细胞质无内质网无高尔基体无溶酶体无线粒体仅有功能上相近的中间体无叶绿体，但有的原核细胞有类囊体一般无微管、无微丝无中心粒有内质网有高尔基体有溶酸体有线粒体有叶绿体（植物细胞）有微管、微丝在中心粒（动物细胞）细胞壁主要由胞壁质组成主要由纤维素组成四、真核细胞的亚显微结构光镜下看到的结构称为细胞的显微结构。电子显微镜下看到的结构，一般称为亚显微结构。亚显微结构水平能将分辨率提高到甚至几个埃，放大倍数可达到几十万倍。1细胞膜（1）质膜的化学组成细胞膜主要由脂类和蛋白质组成，蛋白质约占膜干重的20%70%，脂类约占30%80%，此外还有少量的糖类。（2）质膜的分子结构模型 “流动镶嵌模型”主要特点：一是强调了膜的流动性，二是显示了膜脂和膜蛋白分布的不对称性。多糖只分布于膜和外侧，表现出不对称性。脂质在膜中的分布也是不完全对称的。流动镶嵌模型认为质膜的结构成分不是静止的，而是可以流动的。一般认为膜脂所含脂肪酸的碳链愈长或不饱和度愈高，流动性愈大。环境温度下降膜脂的流动性减弱，相反，在一定限度内温度升高则脂质的流动性增加。（3）物质通过质膜进出细胞物质进出细胞必须通过质膜，质膜对物质的通透有高度选择性。通透过程可分5种类型：自由扩散、促进扩散、伴随运送、主动运输和内吞外排作用（见下图）。通过细胞膜物质运输的五种形式（1）简单扩散；（2）促进扩散；（3）伴随运送；（4）主动运输；（5）内吞外排作用自由扩散：顺浓度梯度直接穿过脂双层进行运输。既不需要细胞提供能量也不需要膜蛋白协助。一般来说，影响物质进行自由扩散速度的因素主要是物质本身分子大小、物质极性大小、膜两侧物质的浓度差及环境温度等。协助扩散：顺浓度梯度的运输，但扩散是通过镶嵌在质膜上的蛋白质的协助来进行的。如葡萄糖过红细胞膜进入细胞的过程。但葡萄糖通过膜进入细胞的过程，特别是在小肠上皮细胞，往往是以主动运输方式进行的。主动运输：一般逆浓度梯度进行的物质运输。主动运输过程中，需要细胞提供能量及细胞膜上的载体蛋白协助。如钠-钾泵。伴随运输（又叫协同运输）：逆浓度梯度进入细胞。在此过程中物质运动并不直接需要ATP，而是借助其他物质的浓度梯度为动力进行的。后一种物质是通过载体和前一种物质相伴随运动的。比如动物细胞对氨基酸和葡萄糖的主动运输，就是伴随Na的协同运输。内吞作用和外排作用：大分子物质要以形成小泡的方式才能进入细胞。它们先与膜上某种蛋白质进行特异性结合，然后这部分质膜内陷形成小囊，将该物质包在里面。随后从质膜上分离下来形成小泡，进入细胞内部。这个过程称作内吞作用。内吞的物质为固体者称为吞噬作用，若为液体则称为胞饮作用。与内吞作用相反，有些物质通过形成小泡从细胞内部逐步移到细胞表面，与质膜融合而把物质向外排出。这种运送方式称为外排作用。内吞作用和外排作用与其他主动运输一样也需要能量供应。（4）细胞膜与细胞的识别细胞识别的功能是和细胞膜分不开的。因为细胞膜是细胞的外表面，自然对外界因素的识别过程发生在细胞膜。如哺乳动物和人类的细胞识别：当外来物质（例如大分子、细菌或病毒，在免疫学上称它们为抗原）进入动物和人体，免疫系统以两种方式发生反应，一是制造抗体，一是产生敏感细胞。抗体和敏感细胞与抗原相结合，通过一系列反摧毁抗原，把抗原从体内消除掉。抗原与抗体的识别，主要取决于细胞膜上表面的某些受体。2细胞质（1）细胞质的基质细胞质基质其中包含了许多物质，如小分子的水、无机离子，中等分子的脂类、氨基酸、核苷酸，大分子的蛋白质、核酸、脂蛋白、多糖。（2）细胞器线粒体 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP提供的，因此有细胞的“动力工厂”之称。叶绿体叶绿体是质体的一种，是绿色植物进行光合作用的场所。质体是植物细胞所特有的。它可分为具色素的叶绿体、有色体和不具色素的白色体。兰藻和光合细菌等原核生物没有叶绿体。兰藻的类囊体是分布在细胞内，特别是分散在细胞的周边部位。光合细菌的光合作用是在含有光合色素的细胞内膜进行的。这种内膜呈小泡状或扁囊状，分布于细胞周围，称为载色体。内质网内质网是细胞质中由膜围成的管状或扁乎囊状的结构，互相连通成网，构成细胞质中的扁平囊状系统。内质网根据不同的形态结构，可分为两种类型：一种是粗面内质网，其结构特点是由扁平囊状结构组成，膜的外侧有核糖体附着。现在有大量实验证明，各种分泌蛋白质（如血浆蛋白、血浆清蛋白、免疫球蛋白、胰岛素等）都主要是在粗面内质网的结合核糖体上合成的。还有种内质网是滑面内质网，多由小管与小囊构成不规则的网状结构，膜表面光滑，无核糖体颗粒附着。主要存在于类固醇合成旺盛的细胞中。内质网的功能包括以下几点：蛋白质的合成与转运（粗面内质网）；蛋白质的加工（如糖基化）；脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）；解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）。核糖体核糖体是无膜的细胞器，主要成分是蛋白质与RNA。核糖体的RNA称为rRNA，约占60%，蛋白质约占40%，蛋白质分子主要分布在核糖体的表面，而rRNA则位于内部，二者靠非共价键结合在一起。核糖体附有附着核糖体和游离核糖体两种类型，附着核糖体与内质同形成复合细胞器，即粗面内质网。附着在内质网膜上的核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，但核糖体的结构与化学组成是完全相同的。核糖体由大、小两个亚单位组成。由于沉降系数不同，核糖体又分为70S型和80S型。70S型核糖体主要存在于原核细胞及叶绿体、线粒体基质中，其小亚单位为30S，大亚单位为50S；80S型核糖体主要存在于真核细胞质中，其小亚单位为40S，大亚单位60S。核糖体是蛋白质合成的场所。因此核糖体是细胞不可缺少的基本结构，存在于所有细胞中。核糖体往往并不是单个独立地执行功能，而是由多个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽键的合成。这种具有特殊功能与形态的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。高尔基复合体，高尔基体是由滑面膜围成的扁囊状和泡状结构组成的。典型的高尔基体表现一定的极性，凸面称形成面，凹面称成熟面。形成面的膜较薄，与内质网膜相似，成熟面的膜较厚，与质膜相似。高尔基器的第一个主要功能是为细胞提供一个内部的运输系统，它把由内质网合成并转运来的分泌蛋白质加工浓缩，通过高尔基小泡运出细胞，这与动物分泌物形成有关。高尔基体对脂质的运输也起一定的作用。高尔基体的第二个重要功能是能合成和运输多糖，这可能与植物细胞壁的形成有关。第三个方面就是糖基化作用，即高尔基体中含有多种精基转移酶，能进一步加工、修饰蛋白质和脂类物质。溶酶体溶酶体是由一个单位膜围成的球状体。主要化学成分为脂类和蛋白质。溶酶体内富含水解酶，由于这些酶的最适pH值为酸性，因而称为酸性水解酶。其中酸性磷酸酶为溶酶体的标志酶。溶酶体可分成两种类型：一是初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它本质上是分泌泡的一种，其中含有各种水解酶，各种酶还没有开始消化作用，处于潜伏状态。二是次级溶酶体，它是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在进行或已经进行消化作用的液泡。有时亦称消化泡。溶酶体第一方面的功能是参与细胞内的正常消化作用。第二个方面的作用是自体吞噬作用。溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器，其降解的产物重新被细胞利用。第三个作用是自溶作用。如无尾两栖类尾巴的消失等。圆球体和糊粉粒植物细胞有具水解酶活性的结构，如圆球体。它们都是由一个单位膜围成的球状体。圆球体具有消化作用及贮存脂肪功能；糊粉粒也具消化作用，并且为蛋白质的贮存场所。微体微体也是一种由单位膜围成的细胞器。根据酶活性的差别可分为两种类型：过氧物体和乙醛酸循环体。过氧化物酶体：是具有过氧化氢酶活性的小体，内含许多氧化酶、过氧化氢酶，能将对细胞有害的H2O2转化为H2O和O2。在植物叶肉细胞中，过氧化物酶体执行光呼吸的功能。乙醛酸循环体：除含过氧化物酶体有关的酶系外，还含有乙醛酸循环有关的酶系，如异柠檬酸裂合酶、苹果酸合成酶等。乙醛酸循环体除了具有分解过氧化物的作用，还参与糖异生作用等过程液泡与液泡系在植物细胞中有大小不同的液泡。成熟的植物细胞有一个很大的中央液泡，可能占细胞体积的90%，它是由许多小液泡合并成的。动物细胞中的液泡较小，差别也不显著。液泡由一层单位膜围成。其中主要成分是水。不同种类细胞的液泡中含有不同的物质，如无机盐、糖类、脂类、蛋白质、酶、树胶、丹宁、生物碱等。液泡的功能是多方面的，强维持细胞的紧张度是它所起的明显作用。其次是贮藏各种物质，例如甜菜中的蔗糖就是贮藏在液泡中，而许多种花的颜色就是由于色素在花瓣细胞的液泡中浓缩的结果。第三，液泡中含有水解酶，它可以吞噬消化细胞内破坏的成分。最后，液泡在植物细胞的自溶中也起一定的作用。 3细胞核真核细胞具有细胞核。除了哺乳动物成熟红细胞及高等植物的筛管细胞等少数几种细胞能在无核状态下进行生命活动外，多数真核细胞都具有细胞核。细胞核是遗传信息的贮存场所，对于细胞结构及生命活动具有重要的调控作用。（1）核膜在电镜下真核细胞的核主要包括核膜、染色质、核仁和核基质四部分。真核细胞具有核膜，核膜亦称核被膜，使遗传物质DNA与细胞质分开。原核生物，如细菌、兰藻等不具核膜，即DNA和细胞质之间没有膜隔开。核膜由内外两层膜组成。内膜平滑，外膜靠细胞质的一侧有时附着有核糖体，并且常可看到外膜与粗面内质网是连续的，所以内外膜之间的核周腔经过内质网似乎可能和细胞处相通。内外两膜在很多地方愈合形成小孔，称为核膜孔。离子、比较小的分子可以通透核膜。但像球蛋白、清蛋白等高分子则不能原样通过核膜。高分子的进出核要由核膜孔通过。（2）染色质染色质是间期细胞核中易被碱性染料染色的物质，由DNA与蛋白质为主组成的复合结构，是遗传物质的存在形式。染色体与染色质是化学组成一致、而在细胞周期的不同时期出现的两种不同构型结构。在真核细胞中，核小体是构成染色质的基本单位，核小体是DNA与组蛋白结合形成的。另外，染色质的成分还包括少量的RNA和非组蛋白。在间期核中，染色质的形态不均匀。根据其形态及染色特点可分为常染色质和异染色质两种类型。常染色质折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性染料染色时着色浅，具有转录活性的染色质一般为常染色质。异染色质折叠压缩程度高，处于凝集状态，经碱性染料染色着色深，其DNA中重复序列多，复制较常染色质晚。（3）核仁光学显微镜下观察，真核细胞的间期核中可见到1个或多个球状小体称为核仁。核仁是核糖体RNA（rRNA）合成及核糖体亚单位前体组装的场所，与核糖体的生物发生密切相关。核糖体RNA是在核仁合成的。如组成80S型核糖体的rRNA共有四种：5S、5.8S、18S、28S，其中后三种是在核仁中合成的。（4）核基质间期核内非染色或染色很淡的基质称核内基质。染色质和核仁悬浮于其中，它含有蛋白质、RNA、酶等。核内基质亦称核液。 4细胞骨架细胞骨架普遍存在于真核细胞中，蛋白质纤维构成的网架体系。主要包括细胞膜骨架、细胞质骨架和细胞核骨架三部分。细胞骨架对于细胞形态的维持、细胞运动、物质运输、细胞增殖及分化等具有重要作用。（1）细胞膜骨架指细胞膜下由蛋白质纤维组成的网架结构，称为细胞膜骨架。膜骨架一方面直接与膜蛋白结合，另一方面又能与细胞质骨架相连，主要参与维持细胞质膜的形态，并协助细胞膜完成某些生理功能。（2）细胞质骨架要指存在于细胞质中的三类成分：微管、微丝和中间纤维。它们都是与细胞运动有关的结构。微管：它是中空的圆筒状结构，直径为18nm25nm，长度变化很大，可达数微米以上。构成微管的主要成分是微管蛋白。另外，纤毛、鞭毛、中心粒等基本上也是由许多微管聚集而成，细胞分裂时出现的纺锤丝也是由微管组成。组成纤毛、鞭毛的微管主要与运动有关，而神经细胞中的微管可能与支持和神经递质的运输有关。微管经低温、高压、秋水仙素和长春花碱等处理后就会破坏，使细胞变形，也不能运动。微丝：微丝是原生质中一种细小的纤丝，直径约为50 60 ，常呈网状排列在细胞膜之下。微丝的成分是肌动蛋白和肌球蛋白，这是肌纤维的运动蛋白。细胞质的流动、变形运动等都和微丝的活动有关。动物细胞在进行分裂时，细胞中央发生横缢，将细胞分成两个，也必须由微丝收缩而产生。有的微丝主要起支架作用，与维持细胞的形状有关。中间纤维：其粗细介于微管和微丝之间，也是由蛋白质组成。不同组织中，中间纤维的蛋白质成分有明显的差异。中间纤维与微管、微丝一起形成一个完整的骨架体系，细胞起支撑作用。同时参与桥粒的形成。它外连细胞膜，内与核内的核纤层相通，它在细胞内信息传递过程中可能起重要作用。（3）细胞核骨架真核细胞核中也存在着一个以蛋白质为主要结构成分的网架体系，称为核骨架。狭义地讲，核骨架就是指核基质，广义地讲，核骨架则包括了核基质、核纤层和核孔复合体等。核基质为DNA复制提供空间支架，对DNA超螺旋化的稳定起重要作用。核纤层为核被膜及染色质提供结构支架。（5）鞭毛和纤毛鞭毛和纤毛是动物细胞及某些低等植物细胞表面的特化结构，具有运动功能。纤毛与鞭毛结构基本相同，包括两部分：鞭杆、基体。鞭杆轴心是由“92”排列的一束微管构成（包括一对平行单管微管的组成的中央微管及围绕中央微管外周的9个二联体微管）。基体则无中央微管，外周由9个三联体微管组成，呈“90”结构。这与中心粒的相同。五、细胞分化细胞分化，简单说是在个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。1细胞分化的原理（1）细胞核的全能性受精卵具有分化出各种组织和细胞，并建立一个完整个体的潜在能力，称为全能细胞。囊胚细胞和原肠胚细胞具有分化出多种组织的可能，但却不能发育成完整的个体，为多能细胞。成体中储存着保持增殖能力的细胞，它们产生的细胞后代有的可能分化为多种组织，有的可能只分化出一种细胞。只能分化出一种细胞的类型叫做单能细胞。随着动物细胞分化程度提高，细胞分化潜能越来越窄，但它们的细胞核仍保持着全能性。高度分化的植物组织具有发育成完整植物的潜能，保持着发育的全能性。（2）基因的选择表达细胞分化与基因选择表达有关。细胞的编码基因分为两类：管家基因和奢侈基因。管家基因是维持细胞生存必需的一类基因，在各类细胞中都处于活动状态。奢侈基因是在不同组织细胞中选择表达的基因，与分化细胞的特殊性状直接相关。目前一般认为，细胞分化主要是奢侈基因中某些特定基因有选择地表达的结果。2细胞质、细胞核及外界环境对细胞分化的影响（1）细胞质在细胞分化中的决定作用受精卵的分裂称卵裂。卵裂过程的每次分裂，从核物质的角度看都是均匀分配到子细胞中，但是细胞质中物质的分布是不均匀的。也许正是因为胞质分裂时的不均等分配，在一定程度上决定了细胞的早期分化。（2）细胞核在细胞分化中的作用细胞核是真核细胞遗传信息的贮存场所。因此，在细胞分化过程中，细胞核对于细胞分化也肯定有重要的影响，它可能通过控制细胞质的生理代谢活动从而控制分化。（3）外界环境对细胞分化的影响细胞对邻近细胞的形态发生会产生影响，并决定其分化方向。另外，在多细胞生物幼体发育过程中，环境中的激素作用能引发和促进细胞分化。3癌细胞不受调节的恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。（1）癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性下降；细胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要量降低等方面。（2）致癌因子及癌基因学说凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化学致癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。一些学者对细胞癌变的机理提出了“癌基因学说”：认为病毒对细胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常细胞中存在的癌基因是在早期进化过程中通过病毒感染而从病毒基因组中获得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；在各种致癌因子作用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。 典型例题例1原核生物： A具有细胞器，但不具有细胞核 B能产生ATP，能独立进行生命过程C细胞壁含几丁质 D大多具有环状DNA E都是厌氧生物解析：原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质体等，但有核糖体和中间体。细胞壁成分主要为肽聚糖，拟核内遗传物质为环状DNA分子。能独立代谢，但有需氧型的，也有厌氧型的。答案BD。例2癌细胞的特征有（多选）： A可以远端转移 B仅在人类和灵长类发现 C其所有的癌基因表达上升 D不存在细胞凋亡解析：癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性下降；细胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要量降低等方面。答案：AD。 例3以下哪个有关核仁的说法是错误的： A核仁在有丝分裂中消失 BrRNA合成在核仁进行CtRNA合成在核仁进行 D小核仁可融合成大核仁解析：核仁是核糖体RNA（rRNA）合成及核糖体亚单位前体组装的场所，与核糖体的生物发生密切相关。核仁可融合形成大核仁。答案：C例4鞭毛摆动和细胞分裂收缩环的作用主要分别涉及细胞骨架：A微管与微丝 B中间纤维与微管 C中间纤维与微丝 D都是微管解析：组成纤毛、鞭毛的微管主要与运动有关；动物细胞在进行分裂时，细胞中央发生横缢，将细胞分成两个，也必须由微丝收缩而产生。答案：A。例5：自然界最小的细胞是 A病毒 B支原体 C血小板 D细菌 解析：最小的细胞是支原体。病毒无细胞结构，血小板无细胞核，不能算作真正的生命体。答案：B。例6：在下列关于细胞基本共性的描述中，哪一项是错误的：A所有细胞表面均具有脂蛋白体系构成的细胞膜B所有的细胞都有两种核酸（DNA与RNA）作为遗传信息复制与转录的载体C所有的细胞都有线粒体，作为产能细胞器D所有的细胞都具有核糖体作为蛋白质合成的机器 解析：凡细胞结构（包括原核细胞和真核细胞）均具有质膜，质膜的均以磷脂双分子层为基本支架，蛋白质为运输载体。细胞中均具有两种核酸。但细胞中不均具有细胞器，厌氧呼吸的细胞中均无线粒体。细胞中均具核糖体，用于蛋白质的合成。答案：C。例7：细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子分布在：A. 仅在内表面 B仅在两层之间C仅在内表面与外表面 D两层之间、内表面与外表面都有 解析：根据细胞膜的流体镶嵌模型，镶嵌蛋白质分子分布在两层之间、内表面与外表面。答案：D。例8：甜菜肉质贮藏根液泡中的花青素使块根呈红色，将此根切成小块，放入蒸馏水中，水的颜色无明显变化；若先用盐酸处理此根，再放入蒸馏水中，则水变为红色，原因是： A盐酸破坏了细胞壁 B盐酸破坏了细胞膜C盐酸破坏了原生质层 D花青素溶于盐酸而不溶于水 解析：盐酸破坏了原生质层，即细胞膜、细胞质及液泡膜，使细胞的选择透过性被破坏，细胞液外流。答案：C。例9：造成动植物细胞营养类型不同的主要原因是动物细胞：A无细胞壁 B无中央液泡 C无质体 D无中心体解析：动植物细胞代谢类型不同，植物一般为自养型，动物一般为异养型，主要原因是动物细胞无质体，而植物细胞有。质体中的叶绿体可进行光合作用，制造有机物。例10：下列结构中，必需用电子显微镜才能看得到的结构是：A液泡和叶绿体 B基粒和核孔 C细胞核和染色体 D细胞壁和细胞膜解析：光镜下可见的结构为显微结构，如细胞壁、细胞核、核仁、染色体、纺锤体、叶绿体等；电镜下分辨率达0.25um以下的结构为亚显微结构，如基粒和核孔。智能训练1下列生物中属于原核生物的一组是：（ ）A蓝藻和酵母菌 B蓝藻和硝化细菌 C绿藻和根瘤菌 D水绵和紫菜2下列各种特征中，属于细菌共有的是 原核细胞 坚硬的细胞壁和肽葡聚糖 真核细菌 裂殖繁殖 具有纤维素的坚硬细胞壁A B C D3细菌的芽孢是：（ ）A休眠体 B营养繁殖体 C孢子 D营养体4根据内共生起源学说，线粒体和叶绿体分别起源于：（ ） 原细菌 原始真核细胞内细菌状共生体 紫色硫细菌 反硝化细菌 原始真核细胞内蓝藻状共生体A B C D5动物细胞在细胞膜外缺少坚硬的细胞壁，但许多细胞仍然保持细胞的非球体状态，其原因是：（ ）A细胞膜上的蛋白质分子可以流动 B微管起着支持作用C基质充满细胞维持着形态 D磷脂双分子层的骨架作用6是细菌具有的结构和重要的生理活动的是：（ ） 自养 异养 不能运动 有叶绿体 有线粒体 有细胞核 没细胞核 有细胞膜 有细胞壁 可以运动A B C D7下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是：（ ）A维生素D和性激素 B水和尿素 C氨基酸和葡萄糖 D酶和胰岛素8关于细胞核膜上的核孔，以下叙述不正确的是：（ ）A核孔在核膜上均匀分布 B核孔由内、外核膜融合而成C核孔数目多少与细胞核体积大小正相关 D核孔是某些大分子物质的运输孔道9在某一类型的血细胞中，一种中性物质的浓度比周围血浆中的浓度高得多，然而此物质仍能继续不断地进入细胞。该物质进入细胞的这一方式是：（ ）A渗透作用 B简单扩散作用C易化扩散，即进行得较快的扩散作用 D主动运输10真核细胞细胞质中的核糖体：（ ）A与细菌的核糖体大小、组成相同 B较细菌的核糖体大，但组成相似C较细菌的核糖体小，组成不同 D与细菌核糖体大小相同，但组成完全不同11在真核细胞中，产生初级溶酶体的是：（ ）A细胞质液 B细胞核 C高尔基体 D内质网12粗面内质网上合成的蛋白质需经下列哪种结构加工处理后才具有生物活性？（ ）A溶酶体 B线粒体 C质体 D高尔基体13睾丸间质细胞合成的雄性激素，是在下列哪种细胞器中合成的？（ ）A高尔基体 B细胞质 C核糖体 D滑面内质网14用某种影响细胞骨架的药水处理体外培养的细胞，群体中出现双核细胞，最可能的原因是：（ ）A微丝破坏 B微管破坏 C染色体畸变 D细胞发生融合15下列四对名词中，合适的是：（ ）A叶绿体一酶的贮藏处 B过氧化（酶）体一细胞中的转运作用C核仁一核糖体亚基的组装部位 D溶酶体一细胞中的发电站16如果以下的说法对叶绿体和线粒体来说都正确，在括号上标“”，如果不正确则标“”A含有蛋白质（ ） B含有可结合氢离子的辅酶（ ）C含有钾离子（ ） D缺少DNA（ ）E能产生ATP（ ） F能产生氧气（ ）17请参考下面资料，回答以下两个问题：直径25nm；直径810nm；直径7nm；管状；由各种蛋白质组成；由45条原丝组成的管；由微管蛋白组成，是一种蛋白质；主要由肌动蛋白组成；死亡细胞形成角质保护层；构成中心粒、纺锤体、纤毛的基本单位。（1）真核细胞含有微管和微丝结构，这些结构称为细胞骨架。正确描述微管的是：（ ）A B C D（2）能描述微丝特点的是：（ ）A B C D18高等植物细胞和动物细胞之间，在细胞分裂的机制上的不同点是：（ ） 着丝点分裂 细胞质分裂 纺锤丝的功能 中心粒存在A B C D19“一些细菌的单个细胞可能包括不同数量的质粒分子。”这句话：（ ）A不对，每个细胞中只有一个质粒分子 B对，但仅当细菌菌株不同时C对，但只是当细菌在不同条件下培养时 D对，因为大多数质粒的复制并不是严格控制的20核糖体RNA的基因位于染色体上的位置是：（ ）A端粒 B主隘痕 C着丝粒 D副隘痕21决定核糖体与内质网之间的联系的是：（ ）A碳水化合物 B蛋白质氨基末端序列C蛋白质羧基末端序列 D脂肪22支持叶绿体的内共生起源假说的特征是：（ ） 它为单层膜的细胞器 它为双层膜的细胞器 它具有自己独立的遗传系统，包括环状DNA 它没有自己的遗传系统 它具有与细胞质核糖体不同的核糖体 它具有与细胞质核糖体相同的核糖体A B C D23一个分子自叶绿体类囊体内到达线粒体基质必须穿过的层膜数是：（ ）A3 B5 C7 D924下图中说明了物质和离子通过细胞膜的转运，下列陈述中正确的是：（ ）A所有图中均有主动运输 B在图和图中有主动转运，在图和图中有被动转运C在图、和中有渗透作用D在图中有主动转运，而在图、中有被动转运25高等植物细胞之间的物质交换和通讯主要通过的途径是：（ ）A胞隙连结 B吞噬 C外排 D胞间连丝26白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象有关的是：（ ）A主动运输 B协助扩散 C自由扩散 D胞膜一定的流动性27溶酶体内腔液：（ ）A较细胞质更具酸性 B较细胞质更为碱性C同细胞质的pH一样 D时而更酸，时而更碱28下列对克隆羊叙述正确的是（多选）：（ ）A克隆羊是无性生殖产生的 B克隆绵羊“多莉”采用的是母体乳腺上皮细胞C克隆绵羊“多莉”的产生过程利用了三只绵羊 D克隆“多莉”用的是16细胞“胚”植入代孕母羊29病毒的特点是（多选）：（ ）A可采用光学显微镜观察病毒的形态特征 B病毒不能产生ATP，不能独立进行各种生命过程C病毒毒粒内含有DNA和RNA D病毒能通过细菌滤器 E没有细胞结构30对法囊藻（一种海藻）的细胞中各种离子浓度的分析表明，细胞液的成分与海水的成分很不相同（见右图）。（1）K和Cl的细胞内积累，而Na、Ca2等在细胞液中的含量低于海水中的含量。这表明 。（2）K和Cl进入细胞的转运方向是 ，这种吸收方式叫做 ，这种吸收方式需要的两个基本条件是 ， 。（3）Na和Ca2进入细胞的转运方向是 ，它们的吸收方式属于 。（4）法囊藻细胞液中的各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是 。31右下图是某种生物的细胞亚显微结构示意图，试据图回答：（1）与图中的形成有关的结构是 。（2）与细胞渗透吸水能力直接有关的结构是 。（3）对细胞各种生理活动起催化作用的物质是在 处会成。（4）图中能将水分解的场所是 。（5）CO2主要由图中的 释放，所释放的CO2在充足的光照条件下扩散到 处被利用。（6）非生物界的能量通过图中结构 的生理活动后，才能进入生物界。（7）既是细胞营养物质贮藏器，又是细胞废物的排泄器是图中的 。32右图为某动物细胞结构示意图，如果在一定时间内，让该细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸。请回答问题：（1）部位的物质（图上方的黑点），首先是附着在（ ） 上的（ ） 合成的 物质。（2）它是由（ ） 。加工后形成的。（3）此动物细胞对该物质还具有 功能。33阅读下文，并回答以下各问题：把菠菜叶放进适当的溶液中，进行研磨。将研磨液用纱布过滤后，除去未磨碎的组织，得到一种绿色的液体。把其倒入离心管中，进行适当强度的离心分离，得到沉淀（沉淀A）。将此沉淀用电子显微镜进行观察时，可发现细胞壁的碎片和（甲）膜上具有许多小孔的球状结构。将其上清液的绿色部分进行较强力的离心分离时，绿色部分几乎全部沉淀（沉淀B）。用电子显微镜观察此沉淀，发现有许多（乙）直径为几微米的细胞器。又把几乎透明的上清液，用更强的离心力进行分离时，可得沉淀（沉淀C）。用电子显微镜观察此沉淀，则发现（丙）许多直径约0.5um的球状或短棒状，内外包着两层膜且向内折叠的细胞器。如继续进行强力离心时，可使上部的澄清部分中的小微粒都沉淀，此沉淀（沉淀D）其中含有许多（丁）直径约0.02um的致密小颗粒和（戊）由该颗粒所附着的膜构成的细胞器。（1）：上述文章中划线处（甲）（戊）所示的细胞结构名称分别是 甲 乙 丙 丁 戊A 细胞核叶绿体线粒体内质网核糖体B 线粒体叶绿体细胞核内质网核糖体C 细胞核叶绿体线粒体核糖体内质网D 线粒体叶绿体细胞核核糖体内质网（2）：下文是对上述沉淀AD所含有关细胞器的叙述。请从中找出正确答案填入各自的括号内。沉淀A（ ），沉淀B（ ），沉淀（ ），沉淀D（ ）。 与CO2的产生和ATP的生成有关 具有全透的性质，对植物细胞的形态具有维持作用 是蛋白质合成的主要场所 含有大量的DNA 含有与糖酵解有关的酶 与氧的产生和ATP的生成有关 含有与三羧酸循环和电子传递系统有关的酶 含有CO2合成葡萄糖或淀粉有关的酶 是合成某些专供输送到细胞外的蛋白质的细胞器【参考答案】1B 2A 3A 4D 5B 6D 7D 8C 9D 10B 11C 12D 13D 14D 15C 16 17（1）A（2）D 18C 19D 20D 21B 22D 23B 24D 25D 26D 27A 28ABC 29BDE 30（1）此海藻对矿质离子的吸收具有选择性 （2）从低浓度到高浓度 主动运输 载体和能量（3）高浓度到低浓度 主动运输（4）细胞膜上不同离子的载体数量不同 31（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 32（1）内质网 核糖体 蛋白质 （2）高尔基体 （3）分泌 33（1）C （2）A B C D 高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题三 细胞代谢的基础竞赛要求1细胞代谢与能量 2ATP（三磷酸腺苷）结构和功能2酶的功能 3细胞膜：理化性质、分子结构与物质运输等 知识梳理一、细胞代谢与能量1细胞代谢与能量生物的新陈代谢，或称代谢，是生物体内所进行的全部物质和能量变化的总称，它是最基本的生命活动过程。生活的细胞通过代谢活动，不断从环境中取得各种必需的物质，来维持自身高度复杂的有序结构，并保证细胞生长、发育和分裂等活动的正常进行。细胞中能的转换类型是多种多样的。由于细胞成分中的蛋白质、核酸等分子相当脆弱，遇到高温就要变性失活，所以细胞内不能利用热能来做功。在细胞和生物体的能量转换中起重要作用的是化学能。三磷酸腺苷（ATP）常常充当各种类型的能量相互转换的媒介物。许多放能反应总是和ATP的合成相耦联，将放出的能贮存在ATP中；许多需能反应总是和ATP分解相耦联，从ATP中获得自由能（在压力和温度都恒定的条件下能够做功的能称为自由能）。 2三磷酸腺苷（ATP）(1) ATP的结构特性三磷酸腺苷（ATP）也叫做腺苷三磷酸、是高能磷酸化合物的典型代表。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为 、磷酸基团。ATP的结构式是：ATP分子中的磷酸基团水解时（有关酶的催化下），能释放30.5 kJ/mol的能量。ATP分子既可以水解一个磷酸基团（磷酸基团），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi）；也可以同时水解两个磷酸基团（磷酸基团和磷酸基团），而形成一磷酸腺苷（AMP）和焦磷酸（PPi）。后一种水解方式在某些生物合成中具有特殊意义。AMP可以在腺苷酸激酶的作用下，由ATP提供一个磷酸基团而形成ADP，ADP又可以迅速地接受另外的磷酸基团而形成ATP。(2) ATP系统的动态平衡ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在着，但是ATP在细胞内的含量是很少的。ATP与ADP在细胞内的相互转化却是十分迅速的。在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。(3) ATP的生成动物和人等：呼吸作用绿色植物：光合作用；呼吸作用(4) ATP的利用ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。机械能：细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。电能：大脑的思考神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。光能：目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。热能：有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发，其中一小部分热能作用于体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物的体温的提升和维持。(4) 其他高能磷酸化合物除ATP外，由其他有机碱构成的核苷酸也有重要的生物学功能，如三磷酸鸟苷（GTP）是蛋白质合成过程所需要的，三磷酸尿苷（UTP）参与糖原的合成，三磷酸胞苷（CTP）是脂肪和磷脂合成所必需的。在动物和人体细胞（特别是肌细胞）内，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸（可用CP代表）。磷酸肌酸的结构式是：当动物和人体细胞由于能量大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下，磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸（可用C代表）；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用下，