精讲册第2章　细胞的结构与功能

第2章细胞的结构与功能第1部分分子与细胞目录第1节细胞膜和细胞核的结构和功能

考点清单

即练即清第2节细胞器之间的分工合作

考点清单

即练即清

考法清单第3节原核细胞与病毒

考点清单

即练即清提升第1节细胞膜和细胞核的

结构和功能一、细胞膜的结构和功能制备细胞膜选材:哺乳动物成熟红细胞成分主要成分脂质主要是磷脂,动物细胞膜含一定量的胆固醇(胆固醇对膜的流动性具双重调节作用)蛋白质在膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多糖类与细胞膜中的蛋白质或脂质结合,与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等相关结构流动镶嵌模型

特点具有一定的流动性(原因:磷脂分子和大多数膜蛋白都可以运动)功能(1)将细胞与外界环境分隔开(保障了细胞环境的相对稳定)。(2)控制物质进出细胞(病毒等侵入细胞体现了细胞膜的控制作用是相对的)。(3)进行细胞间的信息交流:①物质传递,如激素、神经递质;②通道传递,如胞间连丝;③接触传递,如精卵识别、结合等特点选择透过性,即被选择的离子、小分子等可以通过,大分子及其他离子、小分子物质不能通过续表小表达A处为脂质体内的水溶液环境,可包裹水溶性物质(如甲),B处为处于两层磷脂分子之间的疏水区,可包裹

物质(如乙)。在脂质体的外表面镶嵌

,可使药物更有效地作用于靶细胞以减少对机体的损伤。脂溶性特异性抗体二、细胞核的结构和功能

[A]核膜(1)双层膜,将核内物质与细胞质分开;(2)具有选择透过性核膜和核仁在有丝分裂和减数分裂过程中会解体和重建[B]核仁是rRNA合成、加工和核糖体装配的重要场所[C]染色质(1)主要由DNA(遗传物质)和蛋白质组成;(2)与染色体的关系:同一物质在细胞不同时期的两种存在状态[D]核孔(1)具有选择透过性,是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道;(2)实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,其数量与细胞代呈正相关[E]核基质以蛋白质为主的网络结构。为细胞核提供支架,为酶提供结合位点,与遗传物质的复制、染色体的装配等生理活动密切相关功能是遗传信息库,遗传物质储存和复制的场所,是细胞代传的控制中心特例真核细胞都有细胞核。大多数细胞只有一个核,少数细胞有多个核,如横纹肌细胞。还有一些细胞在成熟过程中,细胞核退化消失,如哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等续表1.(2024湖南,1)细胞膜上的糖脂可以参与细胞表面识别。

(

)即练即清真题选改判√解析

细胞膜的外表面有糖类分子,其与蛋白质分子结合形成糖蛋白,与脂质结合形成糖脂。这些糖类分子称作糖被,与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关。2.(2022浙江1月选考,8)质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布。

(

)✕解析

蛋白质分子以不同方式镶、嵌或贯穿于磷脂双分子层中,呈不均匀分布。3.(2022浙江6月选考,15)核仁是核内的圆形结构,主要与mRNA的合成有关。

(

)✕解析

核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关。

典例

(2022广东,7,2分)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转

移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于

(

)A.细胞核B.细胞质C.高尔基体D.细胞膜教考衔接解析

HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA从细胞核中转移到细胞质中,若HPR1蛋白功能缺失,则mRNA不能转移出细胞核,故有更多mRNA分布于细胞核,故选A。A链接教材

必修1P51—52核孔复合体

核孔嵌有

,构成一种复杂的结构,称为

。不同类型的细胞,其细胞核的核孔复合体

、

情况也有较大差异。一般来说,代盛的细胞,其核孔复合体的数量就

。核孔复合体可看作是一类特殊的

,一些比核孔孔径小的离子和水等小分子物质可以

细胞核而不消耗能量;

等大分子物质则需要消耗能量通过特殊的转运机制才能进出。蛋白质核孔复合体数量分布越多载体蛋白自由进出蛋白质、RNA第2节细胞器之间的分工

合作 提升一、细胞器之间的分工1.细胞器和细胞骨架细胞器分离方法差速离心法双层膜细胞器

叶绿体具有DNA、RNA、核糖体及与光合作用有关的酶和色素,是绿色植物光合作用的场所

线粒体具有DNA、RNA、核糖体及与需氧呼吸有关的酶,是需氧呼吸的主要场所叶绿体和线粒体的共性均与能量代;均具有核糖体、DNA和RNA,可完成DNA的复制和部分自身所需蛋白质的合成,为半自主性细胞器细胞器

单层膜细胞器

内质网包括光面内质网(是运输蛋白质和合成脂质的场所,肝细胞光面内质网有解毒作用)、粗面内质网(参与蛋白质的加工和运输)

高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和运输;在植物细胞中参与细胞壁的形成;参与溶酶体的形成

溶酶体来自高尔基体,内含多种水解酶,可催化多糖、蛋白质、核酸等物质降解,可分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌

液泡内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和氨基酸等,可调节植物细胞内的环境,使细胞保持坚挺;富含水解酶,能吞噬衰老、损伤的细胞器,因此其作用与溶酶体相似无膜细胞器

核糖体由蛋白质和rRNA组成,是蛋白质的合成场所

中心体分布在动物和低等植物细胞中,可向外发出星射线(微管)形成纺锤体,参与细胞分裂续表细胞骨架

组成由蛋白质纤维交错连接的网络结构,主要包括微丝和微管功能维持细胞的形态,锚定并支撑细胞器,与细胞运动、分裂、分化及物质运输、能量转化、信息传递等密切相关续表知识归纳

细胞器

2.观察叶绿体和细胞质的流动实验材料藓类小叶片、菠菜叶稍带叶肉的下表皮或黑藻叶片(藓类叶片和黑藻叶片一般为单层细胞,便于观察)观察以叶绿体的运动为标志,观察细胞质的流动知识拓展

(1)细胞质流动为细胞内物质运输创造了条件,保障了细胞生命活动的正常进行,如叶绿体在细胞中的分布依光照情况而变化(如图),该变化可使叶肉细胞适应不同强度的光照,如弱光时叶绿体某著名企业到细胞顶面,最大限度地吸收光能,强光时某著名企业到细胞侧面,避免强光对叶片的损害。(2)显微镜下可观察的结构①光学显微镜下观察到的为显微结构,在不染色的情况下可观察到叶绿体、液泡、细

胞壁;染色的情况下可以观察到细胞核及染色体(性染料染色)等。②电子显微镜下可观察亚显微结构,如叶绿体的双层膜、基粒、核糖体、线粒体的嵴等。(3)分离细胞器的方法——差速离心法采取逐渐提高离心速率分离不同大小的细胞器,过程如图(以植物细胞为例):二、细胞器间的协调配合1.实例:同位素示踪法探究分泌蛋白的合成、运输和分泌过程。

2.细胞的生物膜系统组成细胞膜、核膜及各种细胞器膜功能和联系(1)为酶提供附着位点;(2)使细胞区域化,保证反应高效有序进行;(3)物质运输、能量转化、信息传递等

错

同位素示踪法所用的示踪同位素不全具有放射性,如3H、35S、32P、14C具放射性,而2H、13C、15N、18O不具有放射性,因此,示踪结果的检测手段也不同。具放射性的可检测其放射性,不具放射性的则检测其分子量的差异。即练即清真题选改判1.(2024江西,1)溶酶体中酶类物质从溶酶体外溢后,大多数酶的活性会降低。

(

)√2.(2023湖南,2)细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动。

(

)3.(2022广东,8)线粒体DNA分布于线粒体基质。(

)4.(2021海南,2)囊泡在运输分泌蛋白的过程中会发生膜成分的交换。

(

)5.(2021浙江1月选考,6)在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成。

(

)✕解析

叶绿体中的类囊体结构需在电子显微镜下才可观察到。

√√√6.(2020江苏,3)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。(

)✕解析

胰腺外分泌细胞分泌胰液,胰液内含多种消化酶(本质是蛋白质),消化酶形成过程中需要内质网的加工,所以胰腺外分泌细胞中的内质网比未分化细胞中的内质网更发达。7.囊泡运输是细胞内极其重要的运输方式,通过囊泡运输的物质主要有两类:一类是囊

泡膜上的

等,参与

并完成特定的细胞功能;另一类是

的内含物,如一些激素、酶等,这些物质有的被分泌到

,有的参与

等。囊泡与特定部位膜的融合是囊泡定向运输的关键,整个过程非常复杂,需要多种信号分子和

的参与(必修1P55)(2023浙江6月选考,6)。从真题到教材膜蛋白和脂质细胞器的组成囊泡包裹细胞外细胞内大分子物质的降解细胞骨架8.溶酶体几乎存在于所有

细胞中,内含多种

酶,能催化

、

、脂质、

和

等物质的降解。主要功能是进行

消化,它能消化细胞从外界吞入的颗粒、

。细胞从外界吞入物质后形成

,且与

融合而被降解。溶酶体将消化作用局限在特定结构中,这对保证细胞中其他结构的

具有重要意义(必修1P40—P41)(2024浙江6月选考,7)(2023浙江1月选考,3)(2020浙江7月选考,4)(2023山东,2)。动物水解多糖蛋白质DNARNA细胞内自身衰老的细胞器和碎片吞噬泡溶酶体完整性教考衔接典例

(2024,4,3分)某研究团队发现,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被

募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶

酶体内被降解。关于细胞自噬,下列叙述错误的是(

)A.饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量B.当细胞长时间处在饥饿状态时,过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应C解析

溶酶体内的多种水解酶参与了细胞自噬过程,但其不是在溶酶体内合成的,而是在核糖体合成、在内质网和高尔基体中加工的,C错误。细胞自噬是细胞在

的参与下降解细胞

自身物质的过程。细胞中由内质网等结构形成

的膜泡,包裹待降解的细

胞器或其他内含物,然后闭合形成

,进而与溶酶体融合,形成自噬溶酶体,

内含物被消化分解。自噬是细胞的自我保护机制。一方面,细胞通过自噬及时清理一

些代和功能异常的物质,如结构异常的蛋白质、衰老的线粒体等;另一方面,细胞在营养物质缺乏、低氧等特殊环境下,通过自噬降解自身蛋白质或细胞器,为维持生存提供基本原材料和能量;此外,自噬还能使细胞对抗病毒和细菌等病原体的侵染。所以,自噬是细胞内的重要生理机制,对

、

和

等都具有重要的意义(2024浙江6月选考,7)(2023山东,22)(2023江苏,1)。链接教材

必修1P46细胞自噬溶酶体双层膜自噬体细胞抵抗逆境对抗病原体维持细胞内环境稳态蛋白质的分选和运输蛋白质分选真核细胞中,绝大多数蛋白质由核基因编码,在细胞溶胶中的核糖体上合成。

蛋白质合成以后需转运到特定部位才能发挥功能蛋白质分选信号信号序列作为蛋白质分选信号,多位于新合成肽链的N端,引导新生肽定向运

输至特定部位(如内质网、线粒体、叶绿体等)。有些信号序列在完成蛋白

质的定向转移后被切除蛋白质分选的2条途径后翻译转运途径在细胞溶胶中的游离核糖体上完成多肽链的合

成,然后根据分选信号转运至膜围绕的细胞结构,

如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核,或

者成为细胞溶胶的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白

共翻译转运途径蛋白质在游离核糖体上起始合成之后,由信号序

列引导转移至粗面内质网,然后新生肽边合成边

转入粗面内质网腔或定位在内质网膜上,经转运

膜泡运至高尔基体加工、包装再分选至溶酶

体、细胞膜或分泌到细胞外(分泌蛋白)续表蛋白质分选的转运方式或机制核孔运输在细胞溶胶中合成的蛋白质通过核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入或核输出跨膜运输蛋白质通过跨膜通道进入细胞器,如细胞溶胶中合成的肽链进入内质网、叶绿体和线粒体等膜泡运输蛋白质被选择性地包裹在囊泡中,分选转运到细胞的不同部位。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体出芽形成溶酶体、植物细胞内质网向液泡的物质运输等细胞溶胶中的运输上述几种转运类型也涉及蛋白质在细胞溶胶中的运输,这一过程与细胞骨架系统密切相关续表典例

共翻译转运途径

(2024诸暨联考,8)信号肽假说认为,核糖体合成分泌蛋白时,

先合成信号肽,信号肽与信号识别颗粒(SRP)结合,SRP再通过与内质网上的SRP受体结

合,将新生肽引导至内质网。肽链边合成边被转移到内质网腔中加工,肽链合成结束核

糖体发生解聚。如图,下列相关叙述正确的是

(

)A.基因中编码信号肽的序列发生改变,可能导致内质网无法对多肽进行加工B.反密码子与终止密码子的碱基互补配对使得肽链的延伸终止C.过程③在信号肽酶的作用下肽链的信号肽被切除后即为有生物活性的分泌蛋白D.核糖体合成的肽链进入内质网腔的过程体现了生物膜具有一定的流动性答案

A解析

根据题意中的信号肽假说可知,若基因中编码信号肽的序列发生改变,则合成的信号肽可能无法与信号识别颗粒(SRP)结合,进而无法与内质网上的SRP受体结合,多肽链可能无法进入内质网中进行加工,A正确;翻译终止是因为没有反密码子能与终止密码子互补配对,B错误;过程③在信号肽酶的作用下将肽链的信号肽切除后,还需内质网、高尔基体进行加工,才能得到成熟的、具有生物活性的分泌蛋白,C错误;核糖体合成的肽链通过类似通道的结构进入内质网腔,该过程不能体现生物膜的流动性,D错误。变式

同知识不同情境蛋白质分选机制

(2023福建,9,2分)LRRK2是一种内质网膜

上的蛋白质。LRRK2基因在人成纤维细胞中被敲除后,导致细胞内蛋白P在内质网腔大

量积聚,而培养液中的蛋白P含量显著降低。下列相关叙述错误的是 (

)A.蛋白P以边合成边转运的方式由核糖体进入内质网腔B.线粒体通过有氧呼吸参与了蛋白P在细胞内的合成C.LRRK2蛋白的主要功能是维持蛋白P在细胞质内的正常合成D.积累在内质网腔的蛋白P与培养液中的蛋白P结构不同C解析

根据题干信息可以判断蛋白P为分泌蛋白,分泌蛋白首先在游离的核糖体中合成一段肽链后,该肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程,并且边合成边转移到内质网腔内,A正确;蛋白P的合成、加工和转运需要能量,线粒体通过有氧呼吸为之供能,B正确;LRRK2是内质网上的蛋白质,通过敲除LRRK2基因的前后对比,可知LRRK2蛋白与蛋白P在内质网中的加工,运输有关,与蛋白P的合成无关,C错误;积累在内质网腔的蛋白P只是经过了内质网的初步加工,培养液中的蛋白P还经过了高尔基体的再修饰加工,两者结构不同,D正确。第3节原核细胞与病毒比较项目细胞生物非细胞生物真核细胞原核细胞病毒差异性结构细胞壁(1)动物细胞:无细胞壁;(2)植物细胞:主要由纤维素和果胶组成;(3)大多真菌细胞:主要为几丁质(壳多糖)绝大多数均具有细胞壁,细胞壁成分主要为肽聚糖无细胞结构;主要由蛋白质和核酸组成,部分病毒(如HIV、流感病毒等具有包膜的病毒)还含有磷脂等细胞质具有多种复杂的细胞器只具有核糖体一种细胞器细胞核有以核膜为界限的细胞核无细胞核,但具有拟核遗传变异遗传物质及存在形式(1)遗传物质:DNA。(2)存在形式:在细胞核中,DNA与蛋白质等结合为染色质;在细胞质中,可裸露存在于叶绿体、线粒体中(环状DNA)(1)遗传物质:DNA。(2)存在形式:在拟核中为大型环状DNA;在质粒中为小型环状DNADNA或RNA增殖有丝分裂、无丝分裂、减数分裂主要为二分裂复制变异类型基因突变、基因重组、染色体畸变基因突变、基因重组(如转化)基因突变比较项目细胞生物非细胞生物真核细胞原核细胞病毒特点(1)结构:均具有细胞膜、细胞质、核糖体等。(2)代谢:均可进行细胞呼吸;均以ATP等为直接能源物质。(3)遗传:均可进行基因突变和基因重组;均以分裂的方式进行增殖;均以DNA为遗传物质;共用一套遗传密码营寄生生活,繁殖过程可为吸附→侵入→合

成→组装→成熟并释放,复制过程中所需要

的能量、原料、场所等均由宿主细胞提供实例菠菜、衣藻、黑藻、伞藻、小球藻、酵母

菌、霉菌等大肠杆菌、乳酸菌、醋酸

菌、硝化细菌、蓝细菌(色