2027届高三生物一轮复习课件：第2单元　情境突破课1　蛋白质分选与细胞自噬

情境突破课1蛋白质分选与细胞自噬一蛋白质的分选与膜泡运输二细胞自噬目录索引

一蛋白质的分选与膜泡运输情境拓展学习1.概念(1)蛋白质分选:依靠信号肽、信号识别颗粒(SRP)、信号识别颗粒的受体等,使蛋白质转运至细胞特定部位的过程。(2)膜泡运输又叫小泡运输,是指由膜包围形成膜囊泡,通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成转运过程。2.蛋白质分选的基本途径

3.蛋白质分选的转运类型(1)跨膜转运:指在细胞质基质合成的蛋白质转运至内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的过程。(2)膜泡运输:蛋白质通过不同类型的转运小泡从其粗面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞的不同部位。(3)选择性的门控转运:指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输入或从细胞核返回细胞质。(4)细胞质基质中的蛋白质转运:与细胞骨架系统密切相关。4.分泌蛋白形成过程的信号识别及膜泡运输(1)核糖体与内质网之间的识别信号肽假说认为,经典的蛋白质的分泌可通过内质网—高尔基体途径进行。核糖体—新生肽被引导至内质网后(如图所示),继续合成肽链,结束后其信号肽被切除,核糖体脱落;肽链在内质网中加工后被转运到高尔基体,最后经细胞膜分泌到细胞外。(2)内质网和高尔基体之间的识别细胞产生的蛋白质被包裹于膜泡中形成囊泡,囊泡被分成披网格蛋白小泡、COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡三种类型。三种囊泡介导不同途径的运输(如图1所示),其中COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡的识别和运输过程如图2所示。图1图2图中三种囊泡的功能:①COPⅠ被膜小泡的运输方向:高尔基体反面网状结构→高尔基体顺面网状结构→内质网。运输对象:内质网逃逸蛋白。②COPⅡ被膜小泡介导细胞内顺向运输:负责从内质网到高尔基体的运输。③披网格蛋白小泡介导的蛋白质分选途径:从高尔基体反面网状结构向胞内体或向溶酶体、黑素体、血小板囊泡和液泡的运输。在受体介导的胞吞途径中负责将物质从细胞表面运往胞内体转而到溶酶体的运输。(3)囊泡运输与信息交流囊泡运输是一种高度有组织的定向运输,各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞,主要是因为靶细胞器或靶细胞具有特殊的膜标志蛋白,囊泡通过与特殊的膜标志蛋白相互识别,锚定、融合并进行囊泡运输。命题角度设计真核细胞合成的多种蛋白质进行准确分选和运输的机制如图1所示。COPⅠ与COPⅡ是2种被膜小泡,在细胞内蛋白质的转运过程中发挥的作用如图2所示。请回答下列问题。图1图2(1)图1中各种生物膜的结构和组成成分相似,但各种膜的功能差别较大,直接原因是

的种类和数量不同。

(2)图1中,

是细胞内蛋白质定向运输所必需的标识,能引导蛋白质准确地到达目的地,其合成场所是

。经过①②过程形成的蛋白质再由③途径形成溶酶体、成为膜蛋白或分泌蛋白等,这是细胞内蛋白质分选和运输体系的一部分,不同的运输途径决定了蛋白质的最终去向。某些蛋白质经⑦过程进入细胞核需要通过

(填结构),该结构的作用是

。

膜蛋白信号序列核糖体核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流(3)据图2可知,溶酶体起源于

(填细胞器名称),除图2中所示的功能外,溶酶体还能够

。

(4)图2中,细胞器乙产生的囊泡能将物质精确投送到细胞的不同位置。假如定位在细胞器甲中的某些蛋白质偶然进入乙中,则图中的被膜小泡

(填“COPⅠ”或“COPⅡ”)可以帮助这些蛋白质完成回收。

(5)图2中的乙结构靠近细胞核的一面称为形成面,面向细胞膜的一面称为成熟面。请从膜的化学成分的角度分析,乙结构的形成面和成熟面与内质网和细胞膜的相似性:

。

高尔基体吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌COPⅠ内质网形成的囊泡可与高尔基体的形成面融合,高尔基体成熟面形成的囊泡可与细胞膜融合,因此形成面膜的厚度和化学成分可能与内质网膜相似,而成熟面可能与细胞膜相似解析

(1)图1中各种生物膜的结构和组成成分相似,但各种膜的功能差别较大,直接原因是膜蛋白的种类和数量不同。(2)图1中,信号序列是细胞内蛋白质定向运输所必需的标识,其合成场所是核糖体。某些蛋白质经⑦过程进入细胞核需要通过核孔,核孔的作用是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(3)图2中的溶酶体起源于高尔基体,溶酶体是由高尔基体突起产生的,溶酶体内含有各种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器、吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。(4)若定位在细胞器甲(内质网)中的某些蛋白质偶然进入乙(高尔基体)中,则图中的被膜小泡COPⅠ可以帮助这些蛋白质完成回收。因为COPⅠ被膜小泡负责从高尔基体向内质网运输物质,从而实现对误运蛋白质的回收。(5)内质网形成的囊泡可与高尔基体的形成面融合,高尔基体成熟面形成的囊泡可与细胞膜融合,因此形成面膜的厚度和化学成分可能与内质网膜相似,而成熟面可能与细胞膜相似。情境突破训练1.(2025·四川德阳三模)蛋白质的分选包括两条途径。途径一是共翻译转运:在游离核糖体上合成一段肽链(信号肽)后,信号肽会引导核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成,再经一系列加工后转运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。途径二是翻译后转运:在游离核糖体上完成肽链合成,然后转运至线粒体、叶绿体、细胞核或细胞质基质等处。下列分析正确的是(

)

A.可利用放射性同位素3H标记亮氨酸的羧基确定某种蛋白质的转运途径B.蛋白质分选需由细胞质提供信息分子调控,与细胞核无关C.生长激素、胰岛素、性激素的合成和运输途径是共翻译转运D.细胞内蛋白质的合成都起始于游离核糖体D解析

不能用3H标记氨基酸的羧基,因为氨基酸在脱水缩合过程中,羧基中的氢会参与生成水,A项错误。蛋白质分选过程由细胞核中的DNA调控,B项错误。性激素的本质是脂质,不是蛋白质,C项错误。细胞内蛋白质的合成都起始于细胞质基质中的游离核糖体,D项正确。2.(2026·湖北模拟)蛋白质分选需要依靠自身的信号序列,一是部分蛋白质在游离核糖体上合成并经细胞质基质加工后,转运至线粒体及细胞核,或成为细胞质基质和细胞骨架的成分,称为翻译后转运途径;其次,也有蛋白质在游离核糖体上合成一段肽链后由信号肽引导,边合成边转入内质网中,再经一系列加工运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外,即共翻译转运途径。下列叙述错误的是(

)A.线粒体中的部分蛋白质来自翻译后转运途径B.真核细胞细胞质中的囊泡可来自内质网、高尔基体和细胞膜等细胞器C.细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、物质运输等活动有关D.内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道B解析

线粒体中的蛋白质大部分由核基因编码,在游离核糖体合成后通过翻译后转运途径进入线粒体,A项正确。细胞膜不属于细胞器,B项错误。细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,参与细胞运动、物质运输等,C项正确。内质网是蛋白质合成(粗面内质网)、加工场所及运输通道,D项正确。二细胞自噬情境拓展学习1.细胞自噬的概念在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用。2.细胞自噬的类型与过程图解(1)巨自噬:由内质网来源的膜性结构通过扩展包裹待降解物形成自噬体,然后与溶酶体融合并降解其内容物,是最主要的自噬形式。巨自噬常发生在营养缺乏条件下培养的细胞中、植物的免疫反应过程中、叶片衰老及环境胁迫应答过程中。(2)微自噬:指溶酶体或者液泡膜直接内陷底物包裹并降解的过程。微自噬多在种子成熟时储藏蛋白的沉积或种子萌发时储藏蛋白的降解中起作用。(3)分子伴侣介导自噬:胞质内蛋白与分子伴侣结合,然后转运到溶酶体腔中被酶消化。在动物细胞衰老反应过程中,往往发生分子伴侣介导的自噬过程,保存必需的组成细胞结构的蛋白和其他材料。3.细胞自噬的意义(1)处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。(2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。(3)有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。命题角度设计真核细胞中线粒体的数目与其代谢强度成正比。当线粒体受损和蛋白质折叠错误时,细胞可通过自噬作用进行降解,过程如图1所示;线粒体数量减少时,可通过分裂增加其数目,分裂过程如图2所示。请回答下列问题。图1图2(1)溶酶体是由单层膜构成的囊泡,其膜的主要成分为

,溶酶体内水解酶合成的场所是

。

(2)由图1可知,损伤的线粒体被

标记,被标记的线粒体与________

结合,然后被

包裹进膜内,最终与溶酶体融合。溶酶体膜与吞噬泡膜能融合体现了生物膜

的特点。

(3)细胞通过图1过程对蛋白质和细胞器的质量进行精密调控,其意义有________________________________________________________________________________________________,以维持细胞内环境的动态平衡。

(4)由图2可知,马达蛋白牵引着线粒体沿着

运输,

形成细管状结构缠绕线粒体,使线粒体局部收缩,同时募集细胞质中游离的

,在收缩部位形成蛋白复合物,不断收缩使线粒体断开。

脂质(磷脂)和蛋白质核糖体泛素自噬受体吞噬泡具有流动性降解产物可被细胞重新利用,可节约物质与能量;减少细胞内功能异常的蛋白质和细胞器对细胞生命活动的干扰细胞骨架内质网D蛋白和M蛋白解析

(1)生物膜的主要成分是脂质(以磷脂为主)和蛋白质,溶酶体膜也不例外;溶酶体内的水解酶属于蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体。(2)由图1可知,细胞中损伤的线粒体被泛素标记,以便被细胞识别;被标记的线粒体先与自噬受体结合,随后被吞噬泡包裹形成双层膜结构;生物膜的融合依赖于其具有流动性的特点。(3)自噬作用可降解受损细胞器和错误折叠的蛋白质,将降解产物(如氨基酸、核苷酸等)回收利用,实现物质和能量的循环,从而维持细胞内环境稳定;另外可减少细胞内功能异常的蛋白质和细胞器对细胞生命活动的干扰。(4)由图2可知,马达蛋白牵引着线粒体沿着细胞骨架运输到内质网,内质网形成细管状结构缠绕线粒体,使线粒体局部收缩,同时募集细胞质中游离的M蛋白与D蛋白,在收缩部位形成蛋白复合物,不断收缩使线粒体断开。情境突破训练3.(2025·四川卷)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是(

)

A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定D解析

溶酶体内含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器等,可作为“消化车间”为细胞自噬提供水解酶,A项正确。线粒体是有氧呼吸的主要