2027届高三生物一轮复习课件：第2单元　第5讲　细胞器与生物膜系统

第5讲细胞器与生物膜系统课标要求1.阐明细胞内具有多个相对独立的结构,担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动2.活动:观察叶绿体和细胞质的流动3.举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致,共同执行细胞的各项生命活动命题趋势1.细胞器的结构与功能:重基础、辨异同——高考题常通过具体情境考查细胞器在特定生命活动中的作用2.细胞器的协调配合与生物膜系统:强整合、析过程——分泌蛋白的合成与运输(经典考查模型)、生物膜系统的功能联系与囊泡运输(需理解囊泡的形成、运输与融合)、细胞对异常状态的应激反应(新趋势)3.观察叶绿体和细胞质流动的实验:重操作、析原理——高考主要考查实验材料的选择、操作细节、结果分析及影响因素考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点三考点一细胞器的结构和功能必备知识•精读教材1.细胞质组成

细胞质基质

2.细胞器(1)细胞器的分离方法——差速离心法①将细胞膜破坏,形成由

组成的匀浆。

②将匀浆放入离心管中,采取

的方法分离不同大小的细胞器。

各种细胞器和细胞中其他物质逐渐提高离心速率(2)常见细胞器的结构及功能

名称示意图结构特点功能分布线粒体①内膜(含有氧呼吸第三阶段的酶)的蛋白质含量和面积均大于外膜②基质:含有许多种与有氧呼吸有关的酶、少量DNA和RNA细胞进行

的主要场所,是细胞的“动力车间”

几乎所有真核细胞有氧呼吸名称示意图结构特点功能分布叶绿体①内、外双层膜②基粒:a.类囊体堆叠形成基粒,增大膜面积;b.类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素和与光合作用有关的酶③基质:含有与光合作用有关的酶;少量DNA和RNA绿色植物细胞进行________

的场所,被称为细胞的“养料制造车间”和“

”

绿色植物能进行光合作用的细胞光合作用能量转换站名称示意图结构特点功能分布内质网单层膜,膜性管道系统,膜面积最大

等大分子物质的合成、加工场所和运输通道

几乎所有真核细胞高尔基体单层膜,扁平囊状结构和大小囊泡对来自内质网的_________

进行

的“车间”及“发送站”,在植物细胞中与细胞壁的合成有关

几乎所有真核细胞蛋白质蛋白质加工、分类和包装名称示意图结构特点功能分布核糖体由蛋白质和rRNA(具有酶功能)构成,无膜结构是“生产

的机器”,原核细胞中唯一的细胞器

几乎所有细胞溶酶体单层膜,起源于高尔基体是细胞的“消化车间”,内部含有

,能分解衰老、损伤的

,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌

主要分布在动物细胞蛋白质多种水解酶细胞器名称示意图结构特点功能分布液泡体积最大,储存物质丰富,内含色素(花青素),但不可用于光合作用可以调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺主要存在于植物细胞中心体由__________________________________

组成,无膜结构

与细胞的有丝分裂有关动物和低等植物细胞两个互相垂直排列的中心粒及周围物质(3)多角度比较各种细胞器

中心体核糖体中心体线粒体、叶绿体内质网、液泡线粒体、叶绿体、核糖体液泡核糖体线粒体、中心体、高尔基体线粒体、叶绿体叶绿体、核糖体、高尔基体3.细胞骨架(1)结构:由

组成的网架结构。

(2)功能:维持着

,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、

以及物质运输、

、信息传递等生命活动密切相关。

蛋白质纤维细胞的形态分裂、分化能量转化教材深挖1.(必修1

P47科学方法)根据你对细胞器大小和结构的认识,在细胞膜被破坏后,将细胞匀浆放入离心管中,逐渐提高离心速率,判断线粒体、叶绿体和核糖体沉降的先后顺序:

。

2.(必修1

P53概念检测4改编)心肌细胞比腹肌细胞有更多的线粒体,原因是

。

提示

最先沉降的是叶绿体,随后是线粒体,最后是核糖体

提示

心肌细胞收缩需要大量的能量,线粒体是供应能量的“动力车间”,所以心肌细胞中线粒体数量较多易错排查(1)溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成。(2024·江西卷)(

)(2)细胞骨架具备物质运输功能。(2024·河北卷)(

)(3)内质网是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道。(2023·湖南卷)(

)(4)受损细胞器的蛋白质、核酸可被溶酶体降解。(2022·河北卷)(

)(5)叶绿体是绿色植物所有细胞含有的细胞器。(

)(6)大肠杆菌中,核糖体有的附着在内质网上,有的游离分布在细胞质中。(

)(7)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。(

)(8)溶酶体能够参与细胞自噬是因为它可以合成大量水解酶。(

)(9)细胞骨架与细胞壁都有支撑作用,组成成分都是纤维素。(

)√√√√×××××科学思维•教考衔接溶酶体的产生和作用人体细胞内的溶酶体是一种含有多种水解酶的细胞器,其内部的pH为5左右。溶酶体的作用存在胞吞和自噬两种途径,如图表示吞噬细胞内溶酶体的产生和作用过程。结合图示思考、回答下列问题。1.从图中可以看出,与溶酶体产生直接相关的细胞器是

,与水解酶合成和加工有关的细胞器有__________________________________

(至少答3种)。

2.已知酶在不同pH下的催化活性不同,研究表明,少量的溶酶体内的水解酶泄漏到细胞质基质中不会引起细胞损伤,其主要原因可能是

。

3.衰老的线粒体功能逐渐退化,会直接影响有氧呼吸的第

阶段。其在自噬溶酶体内被水解后,其产物的去向是

。由此推测,在环境中营养物质缺乏时,癌细胞仍能存活的原因可能是

。

高尔基体

核糖体、内质网、高尔基体、线粒体细胞质基质中的pH与溶酶体内的不同,导致酶活性降低或丧失

二、三排出细胞或在细胞内被利用癌细胞中自噬作用强,可获得更多的能量和物质4.据图分析,与溶酶体相比,自噬体在结构上的主要特征是具有

。溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器,溶酶体膜不被分解的原因可能是什么?5.新屠宰的畜、禽,如果马上把肉做熟了吃,这时候的肉比较老,过一段时间再煮,肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关?请利用所学生物学知识解释其原因。双层膜溶酶体膜的成分可能被修饰,使得酶不能对其发挥作用。可能与肌细胞内溶酶体的作用有关。细胞死亡后,溶酶体膜破裂,各种水解酶释放出来,分解细胞中的蛋白质等物质,这使畜、禽肉烹饪后更鲜嫩,这个过程需要一定的时间。关键能力•练透考法命题角度一

细胞器的结构与功能1.(2025·山东卷)在细胞的生命活动中,下列细胞器或结构不会出现核酸分子的是(

)A.高尔基体

B.溶酶体C.核糖体

D.端粒A解析

高尔基体由扁平膜囊、大囊泡、小囊泡组成,属于单层膜细胞器,其主要功能是加工、分类和包装蛋白质,其组成成分中不含核酸分子,A项符合题意。溶酶体是单层膜包被的细胞器,内部含有多种水解酶,其主要功能是分解衰老、损伤的细胞器及吞噬病原体,可能存在核酸分子,B项不符合题意。核糖体由rRNA和蛋白质组成,rRNA属于核酸,C项不符合题意。端粒是真核细胞染色体末端的DNA—蛋白质复合体,其中DNA属于核酸,端粒与染色体稳定性和细胞衰老相关,D项不符合题意。2.(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述,正确的是(

)A.高尔基体膜上分布有相应的酶,可对分泌蛋白进行修饰加工B.核糖体中有相应的酶,可将氨基酸结合到特定tRNA的3'端C.溶酶体内含有多种水解酶,仅能消化衰老、损伤的细胞组分D.叶绿体中的ATP合成酶,可将光能直接转化为ATP中的化学能A解析

高尔基体膜上分布有相应的酶,能够对分泌蛋白进行修饰加工,比如糖基化等过程,A项正确。氨基酸与tRNA结合的化学反应称为氨基酰化,由氨酰tRNA合成酶催化完成,核糖体中的酶催化氨基酸之间的脱水缩合,B项错误。溶酶体内含有多种水解酶,其功能不仅是消化衰老、损伤的细胞组分,还能吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,C项错误。叶绿体中的ATP合成酶发挥作用时,是利用光反应产生的H+电化学势能来合成ATP的,需要先经过一系列转化,光能才能转化为ATP中的化学能,D项错误。命题角度二

细胞骨架的组成及功能3.(2026·福建龙岩模拟)细胞骨架与细胞运动、分裂等生命活动密切相关,为研究胞质环流与细胞骨架的关系,科研人员用不同浓度的APM(植物微管解聚剂)处理紫露草雄蕊毛细胞后,测定胞质环流的速率,结果如图。下列叙述错误的是(

)A.观察紫露草雄蕊毛细胞细胞质中叶绿体的运动可判断胞质环流的方向和速率B.一定范围内APM浓度越大对胞质环流的抑制作用越明显C.APM能使植物细胞中微管解聚从而破坏细胞骨架D.实验中除APM浓度外,温度、光照等需保持一致A解析

紫露草雄蕊毛细胞无叶绿体,A项错误。由图中数据可知,一定范围内APM浓度越大对胞质环流的抑制作用越明显,B项正确。APM是植物微管解聚剂,微管是构成细胞骨架的重要成分,APM可使植物细胞中微管解聚从而破坏细胞骨架,C项正确。温度、光照等属于无关变量,实验中除APM浓度外,温度、光照等需保持一致,D项正确。考点二实验:用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动必备知识•精读教材1.实验原理

叶绿体2.实验选材及原因

实验观察叶绿体观察细胞质的流动选材藓类叶菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮新鲜的黑藻原因叶片很

,仅有一两层叶肉细胞,叶绿体较

,无需加工即可制片观察

细胞

,易撕取;含叶绿体数目

,且个体

黑藻幼嫩的小叶扁平,只有一层细胞,存在叶绿体,易观察薄大排列疏松少大3.实验步骤(1)观察叶绿体

清水形态和分布情况(2)观察细胞质流动

4.实验结论:叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形,随细胞质流动,自身也可转动。

易错排查(1)在高倍显微镜下,可看到藓类叶肉细胞中呈绿色、扁平的椭球或球形的叶绿体。(

)(2)常用藓类叶作为观察叶绿体的材料,是因为叶片薄、叶绿体多。(

)(3)在高倍镜下可以观察到叶绿体基质中由类囊体堆叠形成的基粒。(

)(4)黑藻叶绿体的分布不随光照强度和方向的改变而改变。(

)(5)黑藻是一种单细胞藻类,制作临时装片时不需切片处理。(

)√××××关键能力•练透考法1.(2025·云南昭通期末)如图关于“观察叶绿体和细胞质流动”活动的叙述,正确的是(

)A.利用黑藻叶片作为本实验材料不需要染色可直接观察B.细胞代谢弱的细胞其胞质环流相对较快C.细胞骨架完全固定,不参与胞质环流D.图中叶绿体实际上位于液泡的左侧,细胞质实际流动方向为顺时针A解析

由于黑藻叶片的叶绿体呈绿色,而细胞质是无色,能形成颜色对比,故利用黑藻叶片作为本实验材料不需要染色可直接观察,A项正确。胞质环流为细胞内物质的运输创造了条件,保障了细胞生命活动的正常进行,代谢活跃的细胞其胞质环流相对较快,B项错误。细胞骨架并非完全固定,它参与胞质环流,为胞质环流提供结构基础和动力支持,C项错误。显微镜下看到的是倒立的虚像,上下颠倒,左右相反,图中显示叶绿体位于液泡的右侧,细胞质逆时针方向流动,则实际上叶绿体应位于液泡的左侧,细胞质实际流动方向仍为逆时针,D项错误。2.(2025·河南二模)NaClO溶液是组织培养中常用的消毒剂。某实验小组以黑藻为研究对象,通过观察黑藻叶片细胞质流动来判定NaClO溶液对黑藻的伤害程度。下列有关说法错误的是(

)A.该实验可以用单位时间内叶绿体运动的圈数作观测指标B.临时装片需随时保持有水状态,以维持黑藻细胞的活力C.该实验应在低倍镜下找到叶肉细胞并观察叶绿体的流动D.实验结果表明,NaClO溶液会降低黑藻的细胞代谢水平C解析

叶绿体随着细胞质流动而运动,该实验可以用单位时间内叶绿体运动的圈数作为观测指标,A项正确。临时装片需随时保持有水状态,以维持黑藻细胞的活力,保证细胞质的流动,B项正确。该实验应先在低倍镜下找到叶肉细胞,再换高倍镜观察叶绿体的流动,C项错误。由实验结果可知,随着NaClO溶液处理时间的延长,细胞质流动逐渐减慢,表明NaClO溶液会降低黑藻的细胞代谢水平,D项正确。考点三细胞器之间的协调配合与生物膜系统必备知识•精读教材1.分泌蛋白的合成和运输(1)分泌蛋白:指在细胞内合成后,分泌到

起作用的蛋白质,如

等。

(2)研究手段——放射性同位素标记法将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有

的培养液中培养,检测放射性依次出现的部位。

细胞外消化酶、抗体和一部分激素3H标记的亮氨酸

(3)过程

流程图解读。①

(真核细胞):基因的转录,将遗传信息从细胞核传递到细胞质。

②

:通过翻译将氨基酸合成多肽。

③

:对多肽进行初步加工(如盘曲、折叠、糖基化等),形成较成熟的蛋白质,再以囊泡的形式运送至高尔基体。

④

:将较成熟蛋白质加工为成熟的蛋白质,并以囊泡的方式运输到细胞膜。

⑤

:通过胞吐作用,将蛋白质分泌到细胞外。

⑥

:提供能量。

细胞核核糖体内质网高尔基体细胞膜线粒体2.细胞的生物膜系统(1)生物膜系统的组成和功能

(2)各种生物膜之间在成分上的联系

脂质和蛋白质蛋白质教材深挖1.(必修1

P51科学方法)常用的具有放射性的同位素:

等;不具有放射性的稳定同位素:

等。

2.(必修1

P53与社会的联系)当肾功能发生障碍时,目前常用的治疗方法是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能,人工肾利用了细胞膜的

。

14C、32P、3H、35S15N、18O选择透过性

易错排查(1)液泡和溶酶体形成过程中,内质网的膜以囊泡的形式转移到高尔基体。(2024·海南卷)(

)(2)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象。(2023·海南卷)(

)(3)参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统。(2021·海南卷)(

)(4)分泌蛋白的合成与分泌过程中经过的细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜。(

)√×××科学思维•教考衔接分泌蛋白的合成和运输相关模型分析图甲表示某哺乳动物乳腺细胞内各种蛋白质的合成和转运过程,图中①~⑦代表细胞结构,A~E代表物质。用35S标记一定量的氨基酸来培养该乳腺细胞,测得内质网、核糖体、高尔基体上放射性强度的变化曲线如图乙所示,在此过程中高尔基体膜、细胞膜、内质网膜面积的变化曲线如图丙所示。正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列,没有进入内质网的蛋白质不含信号序列,科研小组除去内质网蛋白质的信号序列后,将信号序列和细胞质基质蛋白重组,重组前和重组后蛋白质在细胞中的分布如图丁所示。1.图甲中不含有磷脂分子的细胞器是

(填序号),分离出各种细胞器的方法是

。

2.图甲中A、B、C、D代表细胞内合成的各种蛋白质,其中下列物质中属于A物质的是

。

①呼吸酶②胰岛素③ATP合酶④线粒体膜的组成蛋白⑤抗体⑥RNA聚合酶3.D物质从合成到运输到细胞外的过程中一共穿过

层磷脂双分子层,能够大大增加细胞内膜面积的细胞器是

(填序号)。

4.E是合成D物质的原料,则E物质从细胞外进入细胞形成D物质并排出细胞外,需要经过的膜结构依次是

(用“→”和序号表示)。

①②

差速离心法

①③

0③

⑦→③→④→⑦

5.图乙中b属于

(填细胞器),而图丙中f属于

(填细胞结构)。图丙中f曲线的变化能说明_____________________________

。

6.研究发现,核糖体合成的分泌蛋白有信号序列,而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,推测其原因可能是

。

内质网高尔基体高尔基体在分泌蛋白形成前后膜面积基本保持不变,但膜的成分实现了更新分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉了关键能力•练透考法命题角度一

细胞器之间的协调配合1.(2026·安徽模拟)科学家研究大鼠的胰岛素合成、分泌过程时,进行如下实验:步骤①将获取的胰岛B细胞置于含3H标记的亮氨酸的37℃培养液中培养5min;步骤②再将细胞转入不含3H标记的亮氨酸的基本培养液,继续培养15min、30min、60min;步骤③破碎细胞,分离粗面内质网、高尔基体、分泌颗粒,检测各结构的放射性(结果如表)。结构3H标记期(5

min)追踪期(15

min)追踪期(30

min)追踪期(60

min)粗面内质网78.7%36.6%33.3%25.8%高尔基体4.5%41.7%37.4%12.8%分泌颗粒(囊泡)5.2%5.1%12.8%44.3%下列分析错误的是(

)A.该实验采用了放射性同位素标记法B.该实验可体现细胞器的分工协作C.放射性强弱的变化与生物膜的转移有关D.步骤①的时间长短,不影响实验结果D解析

实验使用放射性同位素3H标记的亮氨酸追踪胰岛素合成路径,属于放射性同位素标记法,A项正确。表中数据显示,放射性依次出现在粗面内质网、高尔基体、分泌颗粒(囊泡)中,说明三者协作完成分泌过程,B项正确。放射性转移通过囊泡运输实现,而囊泡形成与膜结构转移相关,因此放射性强弱变化与生物膜转移有关,C项正确。步骤①为“脉冲标记”,若时间过长,标记的蛋白质可能已转运至后续结构,导致初始数据偏差,影响追踪结果,因此步骤①时间会影响实验结果,D项错误。2.(2025·陕晋宁青卷)高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积累,使细胞合成更多的参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白,以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工,此过程称为“未折叠蛋白质应答反应(UPR)”。下列叙述正确的是(

)A.错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解B.合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供C.UPR过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作D.阻碍UPR可增强植物对高温胁迫的耐受性C解析

高尔基体无降解功能,错误折叠或未折叠蛋白质可能被转运至溶酶体降解,A项错误。合成新的分子伴侣所需能量不是全部由线粒体提供,细胞呼吸的第一阶段(在细胞质基质中)也可以产生少量ATP,为此过程提供能量,B项错误。在UPR过程中,细胞合成了更多的分子伴侣蛋白,这个过程需要细胞核、核糖体的参与,而分子伴侣蛋白需要在内质网中发挥作用,还需要内质网的协作,C项正确。UPR能恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工,增强植物对高温胁迫的耐受性,若阻碍UPR则不利于增强植物对高温胁迫的耐受性,D项错误。命题角度二

生物膜系统及其功能3.(2025·吉林长春模拟)分泌细胞可通过产生微囊泡和外泌体将蛋白质、RNA等大分子传递到受体细胞,如下图所示。微囊泡是通过出芽方式产生;外泌体由溶酶体膜内陷形成多囊泡体,再与细胞膜融合释放。下列关于微囊泡和外泌体的叙述,错误的是(

)A.微囊泡和外泌体都会导致受体细胞的细胞膜面积增大B.外泌体和微囊泡形成过程体现了生物膜的结构特点C.分泌细胞的RNA可能会影响受体细胞的生命活动D.利用外泌体和微囊泡可运输药物到受体细胞A解析

微囊泡与受体细胞融合后,其膜融入受体细胞膜,外泌体通过胞吞进入受体细胞,导致受体细胞的细胞膜面积减小,A项错误。外泌体和微囊泡形成过程体现了生物膜的结构特点,即生物膜具有流动性,B项正确。分泌细胞可通过产生微囊泡和外泌体将蛋白质、RNA等大分子传递到受体细胞,而分泌细胞的RNA可能会影响受体细胞的生命活动,C项正确。外泌体和溶酶体可运输大分子物质等,有望利