高中生物《高中全程學(xué)習(xí)方略》2025版第3章第2節(jié)第2課時(shí)細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合和細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)含答案1.生命觀念:通過對(duì)分泌蛋白合成、加工和運(yùn)輸?shù)膶W(xué)習(xí),建立部分與整體的生物學(xué)觀點(diǎn);運(yùn)用普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)分析生物膜之間的聯(lián)系。2.科學(xué)思維:通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和物理模型,加深對(duì)分泌蛋白合成、加工和運(yùn)輸過程及相關(guān)過程的理解。3.科學(xué)探究:結(jié)合分泌蛋白的研究過程,體會(huì)同位素標(biāo)記法在科學(xué)探究中的作用。【思維導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合1.分泌蛋白的概念:在細(xì)胞內(nèi)合成后,分泌到細(xì)胞外起作用的一類蛋白質(zhì),如消化酶、抗體和一部分激素等。2.分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸與分泌過程:(1)研究方法:同位素標(biāo)記法。(2)過程。[④]游離核糖體:氨基酸經(jīng)過脫水縮合形成肽鏈↓[⑤]粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):肽鏈繼續(xù)合成并轉(zhuǎn)移進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)進(jìn)行加工、折疊,形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)↓囊泡[③]高爾基體:對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的修飾加工↓囊泡[①]細(xì)胞膜:將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外(3)提供能量的細(xì)胞器:線粒體。二、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)1.組成:細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu)。2.特點(diǎn):(1)各種生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)很相似。(2)在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系,進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)與配合。3.功能:【生物中的化學(xué)】同位素同位素是同一元素的不同原子,其原子具有相同數(shù)目的質(zhì)子,但中子數(shù)目卻不同。同位素標(biāo)記法是指用物理性質(zhì)特殊的同位素標(biāo)記特定的原子,追蹤化學(xué)反應(yīng)中特定原子的去向。可標(biāo)記特征化合物作為反應(yīng)的原料,檢測(cè)特征元素的去向,從而探究生化反應(yīng)過程。【教材深一度】(P51思考·討論)分泌蛋白合成、加工和運(yùn)輸過程需要能量,而這些能量主要是由線粒體通過有氧呼吸提供的,具體如核糖體在將氨基酸連接成肽鏈的過程中就需要能量,囊泡與細(xì)胞膜融合將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外去的過程也需要消耗能量。【明辨是非】(畫“√”或“×”)(1)分泌蛋白的合成與分泌過程中,依次經(jīng)過的細(xì)胞器是核糖體—內(nèi)質(zhì)網(wǎng)—高爾基體—細(xì)胞膜。(×)分析:細(xì)胞膜不是細(xì)胞器。(2)分泌蛋白的合成與分泌過程中直接參與的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、細(xì)胞膜。(×)分析:線粒體間接參與分泌蛋白的合成與分泌過程,起著供能作用。(3)原核細(xì)胞也有生物膜系統(tǒng)。(×)分析:生物膜系統(tǒng)主要針對(duì)真核細(xì)胞而言,原核細(xì)胞的細(xì)胞膜也屬于生物膜,但是沒有核膜及細(xì)胞器膜,故原核細(xì)胞沒有像真核細(xì)胞那樣復(fù)雜的生物膜系統(tǒng)。(4)豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、囊泡、高爾基體均屬于生物膜系統(tǒng)。(√)關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思任務(wù)一細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合【情境探究】(實(shí)驗(yàn)情境)如圖是用3H標(biāo)記的亮氨酸檢測(cè)豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞分泌蛋白合成過程的實(shí)驗(yàn)過程圖解。探究:(1)下列蛋白質(zhì)屬于分泌蛋白的有②④(填序號(hào))。①血紅蛋白 ②胰蛋白酶③與有氧呼吸有關(guān)的酶 ④抗體(2)分泌蛋白先在游離的核糖體上合成一段肽鏈,然后肽鏈和核糖體一起轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成,原因是分泌蛋白還需要經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工修飾后才有活性。(3)經(jīng)連續(xù)取樣后,測(cè)定標(biāo)記的氨基酸出現(xiàn)在各細(xì)胞器中的情況,結(jié)果如圖所示。則曲線a、b、c依次代表的細(xì)胞器是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體。【歸納提升】分泌蛋白合成及分泌過程中的圖形分析(1)由圖甲可以看出分泌蛋白合成、加工、運(yùn)輸過程如下:核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜。(2)圖乙表示放射性顆粒在不同結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的先后順序,據(jù)圖可判斷分泌蛋白的轉(zhuǎn)移途徑。(3)圖丙和圖丁分別以直方圖和曲線圖的形式表示在分泌蛋白加工和運(yùn)輸過程中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積減小,高爾基體膜面積基本不變,細(xì)胞膜面積相對(duì)增大。【學(xué)以致用】1.(2024·杭州高一期中)科學(xué)家用35S標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)哺乳動(dòng)物的乳腺細(xì)胞,測(cè)量細(xì)胞合成并分泌乳腺蛋白過程中各種膜結(jié)構(gòu)的面積變化,結(jié)果如圖。下列表示a、b、c所代表的膜結(jié)構(gòu)名稱以及放射性標(biāo)記出現(xiàn)的先后順序,正確的是()A.a核糖體→b內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→c高爾基體B.a內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→b高爾基體→c細(xì)胞膜C.a高爾基體→c內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→b細(xì)胞膜D.a內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→c高爾基體→b細(xì)胞膜【解析】選D。分泌蛋白首先在核糖體(無膜結(jié)構(gòu))上合成,然后先后轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上完成加工和修飾,最后交由細(xì)胞膜釋放到膜外。由此可知,細(xì)胞膜融合了由高爾基體形成的囊泡,所以膜面積會(huì)增多,故b所代表的是細(xì)胞膜;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的囊泡與高爾基體融合,所以膜面積會(huì)減少,故a所代表的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng);高爾基體先是融合了囊泡,后又形成囊泡,膜面積會(huì)先增多后減少,所以c代表的是高爾基體。放射性標(biāo)記應(yīng)該與蛋白質(zhì)的合成順序相同,D正確。2.(2024·南陽(yáng)高一期中)圖甲表示分泌蛋白的形成過程,其中a、b、c分別代表不同的細(xì)胞器,圖乙表示該過程中部分結(jié)構(gòu)的膜面積變化。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.圖甲中的a、b、c分別是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體B.圖甲中構(gòu)成分泌蛋白的物質(zhì)X最多有21種,b的產(chǎn)物沒有生物活性C.圖乙說明高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間沒有相互轉(zhuǎn)換D.圖甲、圖乙中發(fā)生的變化都能體現(xiàn)生物膜的流動(dòng)性【解析】選C。分泌蛋白的形成依次經(jīng)過的細(xì)胞器是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,因此圖甲中a、b、c分別代表核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,A項(xiàng)正確;圖甲物質(zhì)X代表氨基酸,是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位,最多有21種,b是內(nèi)質(zhì)網(wǎng),能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)進(jìn)行初步加工,再經(jīng)過高爾基體進(jìn)一步加工的蛋白質(zhì)才具有生物活性,故b的產(chǎn)物沒有生物活性,B項(xiàng)正確;圖乙顯示的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜的膜面積在分泌蛋白的合成和分泌前后的變化,說明該過程中高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間是可以相互轉(zhuǎn)換的,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖甲中的分泌蛋白的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)過程是通過囊泡進(jìn)行的,圖乙所示為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜的膜面積在分泌蛋白的合成和分泌前后的變化,二者都能體現(xiàn)生物膜具有流動(dòng)性,D項(xiàng)正確。3.(2024·濮陽(yáng)高一期中)用同位素標(biāo)記法研究分泌蛋白的合成、分泌過程,下列標(biāo)記處理最合理的是()A.在唾液腺細(xì)胞中注入14C標(biāo)記的氨基酸B.在性腺細(xì)胞中注入14C標(biāo)記的氨基酸C.在胰腺細(xì)胞中注入3H標(biāo)記的脫氧核苷酸D.在口腔上皮細(xì)胞中注入3H標(biāo)記的氨基酸【解析】選A。唾液腺細(xì)胞能合成、分泌唾液淀粉酶,唾液淀粉酶屬于分泌蛋白,合成過程需要氨基酸,A項(xiàng)合理;性腺細(xì)胞合成性激素,不能合成分泌蛋白,B項(xiàng)不合理;脫氧核苷酸是合成DNA的原料,C項(xiàng)不合理;口腔上皮細(xì)胞不能合成分泌蛋白,D項(xiàng)不合理。【補(bǔ)償訓(xùn)練】高爾基體膜上的RS受體特異識(shí)別并結(jié)合含有短肽序列RS的蛋白質(zhì),以出芽的形式形成囊泡,通過囊泡運(yùn)輸?shù)姆绞綄㈠e(cuò)誤轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體的該類蛋白質(zhì)運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并釋放。RS受體與RS的結(jié)合能力隨pH升高而減弱。下列說法錯(cuò)誤的是()A.消化酶和抗體不屬于該類蛋白質(zhì)B.該類蛋白質(zhì)運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程消耗ATPC.高爾基體內(nèi)RS受體所在區(qū)域的pH比內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的pH高D.RS功能的缺失可能會(huì)使高爾基體內(nèi)該類蛋白質(zhì)的含量增加【解析】選C。消化酶和抗體屬于分泌蛋白,需要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,題目中的該類蛋白質(zhì)不能轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體,若錯(cuò)誤轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體,會(huì)運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng),故該類蛋白質(zhì)不是分泌蛋白,A正確;蛋白質(zhì)在細(xì)胞中合成、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中均需要消耗能量,B正確;RS受體與RS的結(jié)合能力隨pH升高而減弱,由題意可知,在高爾基體處RS受體與RS的結(jié)合能力強(qiáng),在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處RS受體與RS的結(jié)合能力減弱,從而可釋放RS,說明高爾基體內(nèi)RS受體所在區(qū)域的pH比內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的pH低,C錯(cuò)誤;RS功能的缺失可能會(huì)使錯(cuò)誤轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體中的蛋白質(zhì)不能運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng),從而堆積在高爾基體內(nèi),D正確。任務(wù)二細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)【情境探究】(材料情境)下表是部分生物膜的化學(xué)組成成分含量。生物膜蛋白質(zhì)/%脂質(zhì)/%糖類/%人紅細(xì)胞膜49438大鼠肝細(xì)胞核膜5938.12.9內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜6733含量很少線粒體外膜5248含量很少線粒體內(nèi)膜7624含量很少探究:(1)從表中數(shù)據(jù)可以看出,各種生物膜的化學(xué)組成和含量各有什么關(guān)系?化學(xué)組成基本相同,含量各不相同。(2)生物膜系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上分別有什么聯(lián)系?提示:在結(jié)構(gòu)上可以相互轉(zhuǎn)化,在功能上協(xié)調(diào)配合,共同完成細(xì)胞內(nèi)的生命活動(dòng)。(3)請(qǐng)用文字和箭頭解釋內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸通道的原因。【歸納提升】1.各種生物膜在化學(xué)組成上的聯(lián)系:(1)相似性:各種生物膜在組成成分的種類上基本相同,都主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成。(2)差異性:各種生物膜在組成成分的含量上有顯著差異,這與不同的生物膜功能的復(fù)雜程度有關(guān)——功能越復(fù)雜的生物膜中,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。2.各種生物膜在結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系:(1)各種生物膜在結(jié)構(gòu)上大致相同,都是由磷脂雙分子層構(gòu)成基本支架,蛋白質(zhì)分子分布其中,都具有一定的流動(dòng)性。(2)在結(jié)構(gòu)上具有一定的連續(xù)性,圖示如下:(3)在功能上的聯(lián)系:在分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸、分泌過程中,各細(xì)胞器之間協(xié)調(diào)配合。【學(xué)以致用】1.(2023·荊州高一期末)下列結(jié)構(gòu)屬于生物膜系統(tǒng)的是()①線粒體膜②囊泡③細(xì)胞壁 ④溶酶體膜⑤核糖體⑥核膜A.②③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.④⑤⑥ D.①②④⑥【解析】選D。生物膜系統(tǒng)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等細(xì)胞器膜和核膜、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。線粒體膜、溶酶體膜和核膜屬于生物膜系統(tǒng);囊泡來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或高爾基體膜,屬于生物膜系統(tǒng);細(xì)胞壁不屬于生物膜系統(tǒng),A、B錯(cuò)誤;核糖體無膜結(jié)構(gòu),C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。2.下列有關(guān)生物膜系統(tǒng)的說法,正確的是()A.細(xì)胞膜、葉綠體的內(nèi)膜與外膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與小腸黏膜等都屬于生物膜系統(tǒng)B.合成蛋白質(zhì)類激素的分泌細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一般比較發(fā)達(dá)C.各種生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)完全一致,在結(jié)構(gòu)和功能上有一定的聯(lián)系D.枯草桿菌也具有生物膜系統(tǒng),否則就不能進(jìn)行正常的生命活動(dòng)【解析】選B。細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng),小腸黏膜不屬于生物膜系統(tǒng),A錯(cuò)誤;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的合成、加工場(chǎng)所和運(yùn)輸通道,所以合成蛋白質(zhì)類激素的分泌細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一般比較發(fā)達(dá),B正確;各種生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)很相似,在結(jié)構(gòu)和功能上有一定的聯(lián)系,C錯(cuò)誤;枯草桿菌為原核生物,沒有細(xì)胞器膜和核膜,因此不具有生物膜系統(tǒng),D錯(cuò)誤。【歸納總結(jié)】3.如圖所示,圖中功能多、聯(lián)系廣的細(xì)胞結(jié)構(gòu)a是指()A.高爾基體膜 B.葉綠體膜C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 D.液泡膜【解題指導(dǎo)】圖示信息:圖中實(shí)線表示結(jié)構(gòu)間能直接聯(lián)系,如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核膜;圖中虛線表示間接聯(lián)系,如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與高爾基體膜通過囊泡實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。圖中關(guān)系:結(jié)構(gòu)a、結(jié)構(gòu)b和細(xì)胞膜三者構(gòu)成三角關(guān)系,即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜和細(xì)胞膜。【解析】選C。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜和核膜相連,在需能旺盛的細(xì)胞中,還與線粒體膜相連,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜形成囊泡,與高爾基體膜間接相連,故a是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,b是高爾基體膜,C項(xiàng)正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】囊泡是真核細(xì)胞內(nèi)的膜性結(jié)構(gòu),可在細(xì)胞內(nèi)不同具膜細(xì)胞器之間進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸,其形成一般包括出芽、錨定和融合等過程。下列相關(guān)敘述正確的是()A.細(xì)胞內(nèi)的囊泡只來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體B.囊泡的膜含有磷脂、蛋白質(zhì)和核酸等成分C.囊泡錨定至特定的細(xì)胞器,需要生物膜蛋白的相互識(shí)別D.囊泡的出芽和融合體現(xiàn)了生物膜的組成成分完全相同【解析】選C。細(xì)胞內(nèi)的囊泡可以來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,也可以來源于細(xì)胞膜,A錯(cuò)誤;囊泡的膜不含核酸,B錯(cuò)誤;囊泡的出芽和融合體現(xiàn)了生物膜具有流動(dòng)性,生物膜的組成成分相似,D錯(cuò)誤。【拓展歸納】學(xué)科素養(yǎng)·創(chuàng)新導(dǎo)練【命題情境】胃中的幽門螺桿菌幽門螺桿菌(Hp)感染是胃癌發(fā)生的主要因素之一。Hp能夠在胃液中生存的原因是其能夠產(chǎn)生脲酶(化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)),該種酶能分解胃液中少量的尿素產(chǎn)生氨,在幽門螺桿菌周圍形成一片“氨云”,中和胃酸,保護(hù)其不被胃酸殺滅。目前醫(yī)院檢測(cè)Hp的途徑主要通過14C或13C呼氣試驗(yàn),它屬于無創(chuàng)檢查,被檢查者只要口服含有14C或13C的尿素,通過機(jī)器可以檢測(cè)出來,這是在臨床應(yīng)用最廣泛的一種幽門螺桿菌檢測(cè)方法。【命題設(shè)計(jì)】(1)考查生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀。幽門螺桿菌(Hp)是否具有生物膜系統(tǒng)?如果沒有,請(qǐng)說明原因:_____________。

答案:(1)否。幽門螺桿菌(Hp)屬于原核生物,有細(xì)胞膜,但無細(xì)胞器膜和核膜,因此無生物膜系統(tǒng)【解析】(1)幽門螺桿菌(Hp)屬于原核生物,有細(xì)胞膜,但無細(xì)胞器膜和核膜,因此無生物膜系統(tǒng)。(2)考查科學(xué)思維中分析問題的能力。脲酶是蛋白質(zhì),且產(chǎn)生后可以釋放到生物體外,即幽門螺桿菌生活的環(huán)境(胃液)中,脲酶產(chǎn)生過程中是否經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工修飾?為什么?____________________________________________________________。

答案:(2)否。因?yàn)橛拈T螺桿菌為原核生物,沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器【解析】(2)作為原核生物,細(xì)胞質(zhì)中無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,因此核糖體上合成的脲酶在釋放到體外過程中沒經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工修飾。案例解碼·思維導(dǎo)引【案例】如圖為溶酶體形成的兩條途徑的局部示意圖。進(jìn)入①中的某些蛋白質(zhì)在S酶的作用下形成M6P標(biāo)志,具有該標(biāo)志的蛋白質(zhì)能被M6P受體識(shí)別引發(fā)如圖所示的過程,請(qǐng)分析回答:(1)與溶酶體酶形成相關(guān)的細(xì)胞器除結(jié)構(gòu)①外還有________________(至少寫出2個(gè))等,溶酶體的形成過程體現(xiàn)了生物膜具有__________特點(diǎn)。

(2)S酶功能喪失的細(xì)胞中,溶酶體酶無法正常轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體中發(fā)揮作用,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致____________________________等在細(xì)胞內(nèi)積累,造成代謝紊亂,引起疾病。

(3)溶酶體酶的多個(gè)位點(diǎn)上都可形成M6P標(biāo)記,從而大大增加了溶酶體酶與____________和____________上的M6P受體的結(jié)合力,這種特異性結(jié)合使溶酶體酶與其他蛋白質(zhì)分離并被局部濃縮,該過程體現(xiàn)了生物膜具有____________功能。

(4)多種蛋白質(zhì)在溶酶體的形成中發(fā)揮重要作用。為了確定蛋白X的作用,研究人員培育出能表達(dá)突變型蛋白X的細(xì)胞株,突變型細(xì)胞與未突變細(xì)胞電鏡照片差異如下:未突變細(xì)胞電鏡照片突變型細(xì)胞電鏡照片正常高爾基體(或細(xì)胞膜內(nèi))具有大量較長(zhǎng)頸部的膜泡芽體據(jù)此分析,蛋白X的功能可能是_____________________。

答案:(1)核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體流動(dòng)性(2)衰老和損傷的細(xì)胞器(3)高爾基體細(xì)胞膜信息交流(4)促使膜泡從供體膜斷裂并釋放先思考再答題【思考】①:圖中的①是哪種細(xì)胞器?溶酶體酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其形成時(shí)參與合成的細(xì)胞器有哪些?它們的作用是什么?【思考點(diǎn)撥】【思考】①:圖中①是高爾基體;參與溶酶體酶合成過程的細(xì)胞器種類及功能如表所示:細(xì)胞器功能核糖體以氨基酸為原料合成多肽鏈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工折疊多肽鏈,形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)高爾基體進(jìn)一步修飾加工蛋白質(zhì)線粒體為蛋白質(zhì)的合成、加工、運(yùn)輸提供能量【思考】②:S酶具有什么作用?S酶功能喪失,對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生什么影響?【思考點(diǎn)撥】【思考】②:進(jìn)入高爾基體中的某些蛋白質(zhì)在S酶的作用下形成M6P標(biāo)志;若S酶功能喪失,會(huì)影響M6P標(biāo)志的形成,進(jìn)而影響溶酶體的形成,導(dǎo)致代謝紊亂,細(xì)胞生命活動(dòng)無法正常進(jìn)行。【思考】③:溶酶體的多個(gè)位點(diǎn)上都可形成M6P標(biāo)記,從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)看,有什么作用?【思考點(diǎn)撥】【思考】③:高爾基體和細(xì)胞膜可包裹溶酶體酶形成溶酶體,說明高爾基體和細(xì)胞膜上具有M6P的受體,M6P標(biāo)記越多,與高爾基體和細(xì)胞膜上受體結(jié)合的概率越高。【思考】④:高爾基體和細(xì)胞膜均能形成膜泡,體現(xiàn)了生物膜具有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?若蛋白X能促進(jìn)膜泡的形成,則體現(xiàn)了生物膜具有什么功能?【思考點(diǎn)撥】【思考】④:流動(dòng)性;信息傳遞。第3節(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.生命觀念:通過分析細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要功能,形成結(jié)構(gòu)與功能觀。2.科學(xué)思維:建構(gòu)模型,理解細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能。3.科學(xué)探究:通過細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)分析,體驗(yàn)設(shè)計(jì)方案并實(shí)施的過程。【思維導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、細(xì)胞核的功能1.細(xì)胞核功能的探究:(1)黑白美西螈核移植實(shí)驗(yàn):(2)蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn):(3)傘藻嫁接與核移植實(shí)驗(yàn):(4)變形蟲切割實(shí)驗(yàn):2.細(xì)胞核的功能:二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)三、細(xì)胞在生命系統(tǒng)中的地位1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧。(2)各組分之間分工合作成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。2.地位:(1)生物體結(jié)構(gòu)的基本單位。(2)生物體代謝和遺傳的基本單位。生物中的模型物理模型物理模型指以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征。物理模型既包括靜態(tài)的結(jié)構(gòu)模型,如真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型等;又包括動(dòng)態(tài)的過程模型,如教材中學(xué)生動(dòng)手構(gòu)建的減數(shù)分裂中染色體變化的模型、血糖平衡調(diào)節(jié)模型。真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型【視野拓一點(diǎn)】核孔①核孔,指細(xì)胞核的內(nèi)外膜在一些位點(diǎn)上融合形成環(huán)狀開口,通常直徑為80~120nm。②核孔是核質(zhì)間物質(zhì)交換和信息交流的重要通道,可以選擇性地轉(zhuǎn)運(yùn)核內(nèi)外的物質(zhì)。③核孔不是一個(gè)簡(jiǎn)單的通道,它包含一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的結(jié)構(gòu)體系,即核孔復(fù)合體,由許多蛋白質(zhì)構(gòu)成,目前認(rèn)為核孔復(fù)合體由100多種蛋白質(zhì)組成,從而保證對(duì)進(jìn)出核孔的物質(zhì)具有嚴(yán)格的調(diào)控作用。【明辨是非】(畫“√”或“×”)(1)在真核細(xì)胞中核仁被破壞,蛋白質(zhì)的合成將不能正常進(jìn)行。(√)(2)拍攝洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的顯微照片就是構(gòu)建了細(xì)胞的物理模型。(×)分析:拍攝洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的顯微照片是實(shí)物照片,不屬于物理模型。(3)細(xì)胞中核糖體的形成一定與核仁有關(guān)。(×)分析:核糖體是真、原核細(xì)胞共有的細(xì)胞器,真核細(xì)胞中核糖體的形成與核仁有關(guān),原核細(xì)胞無核仁,核糖體的形成與核仁無關(guān)。(4)細(xì)胞核是細(xì)胞代謝中心。(×)分析:細(xì)胞核是細(xì)胞代謝的控制中心,細(xì)胞代謝的主要場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(5)核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進(jìn)出。(×)分析:核孔對(duì)進(jìn)出細(xì)胞核的物質(zhì)有選擇性。(6)代謝越旺盛的細(xì)胞,核孔的數(shù)目越多,核仁的體積越大。(√)關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思任務(wù)一細(xì)胞核的功能【情境探究】(實(shí)驗(yàn)情境)如圖是用動(dòng)物受精卵做的實(shí)驗(yàn)。探究:(1)分析實(shí)驗(yàn)1和2,能得出什么結(jié)論?由實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果又能得出什么結(jié)論?提示:實(shí)驗(yàn)1和2分別說明細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)不能單獨(dú)生存。實(shí)驗(yàn)3說明細(xì)胞只有保持完整性才能正常生存和繁殖。(2)如何在實(shí)驗(yàn)中避免或減少隨機(jī)因素的干擾?提示:選取多個(gè)生理狀態(tài)相同的受精卵細(xì)胞。【歸納提升】1.細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的關(guān)系:類型存活時(shí)間原因分析單獨(dú)的細(xì)胞核很快死亡缺乏細(xì)胞質(zhì)提供的營(yíng)養(yǎng)和能量單獨(dú)的細(xì)胞質(zhì)存活一段時(shí)間后死亡細(xì)胞質(zhì)中由細(xì)胞核控制合成的物質(zhì)在一段時(shí)間內(nèi)仍可發(fā)揮作用細(xì)胞核+細(xì)胞質(zhì)正常生活細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)是相互依存的統(tǒng)一整體2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與對(duì)照原則:(1)黑、白美西螈核移植實(shí)驗(yàn)中缺乏對(duì)照實(shí)驗(yàn),可增加“將白色美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到黑色美西螈的去核卵細(xì)胞中”的對(duì)比實(shí)驗(yàn),以增強(qiáng)結(jié)論的說服力(如圖)。(2)蠑螈受精卵的橫縊實(shí)驗(yàn)和變形蟲切割培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)既有相互對(duì)照,又有自身前后對(duì)照(如圖)。(3)傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)中由于傘柄中含有部分細(xì)胞質(zhì),所以該實(shí)驗(yàn)無法排除細(xì)胞質(zhì)的影響,傘藻核移植實(shí)驗(yàn)更加具有說服力。[特別提醒](1)蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn)和變形蟲切割實(shí)驗(yàn)還能夠說明細(xì)胞只有保持完整性,才能完成正常的生命活動(dòng)。(2)細(xì)胞核并不是細(xì)胞代謝的中心,而是細(xì)胞代謝的控制中心,細(xì)胞代謝的主要場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。【學(xué)以致用】1.下列關(guān)于細(xì)胞核實(shí)驗(yàn)的說法,正確的是()A.將受精卵用頭發(fā)橫縊為有核和無核的兩半,兩半都能分裂B.將傘形帽傘藻的假根和菊花形帽傘藻的柄嫁接,將長(zhǎng)成菊花形帽傘藻C.將變形蟲切成兩半,一半有核,一半無核,無核的一半對(duì)外界刺激不再發(fā)生反應(yīng)D.將黑色美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到白色美西螈去核的卵細(xì)胞中,該卵細(xì)胞發(fā)育成白色美西螈【解析】選C。無核的一半不能分裂,A錯(cuò)誤;將傘形帽傘藻的假根和菊花形帽傘藻的柄嫁接,將長(zhǎng)成傘形帽傘藻,B錯(cuò)誤;將黑色美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到白色美西螈的去核卵細(xì)胞中,發(fā)育成的美西螈是黑色的,D錯(cuò)誤。2.如圖甲為用動(dòng)物受精卵所做的實(shí)驗(yàn),圖乙為傘藻嫁接實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,下列說法錯(cuò)誤的是()A.圖甲中實(shí)驗(yàn)1、2、3說明細(xì)胞只有保持完整性才能正常生存和繁殖B.綜合分析圖甲的3個(gè)實(shí)驗(yàn),可以說明細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)具有相互依存的關(guān)系C.圖乙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能說明傘帽的形狀一定是由細(xì)胞核所控制的D.要增強(qiáng)圖乙所示實(shí)驗(yàn)的說服力,還應(yīng)增加一個(gè)核移植的實(shí)驗(yàn)【解析】選C。實(shí)驗(yàn)1、2、3說明細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)都不能單獨(dú)生存,細(xì)胞只有保持完整性才能正常生存和繁殖,A項(xiàng)正確;結(jié)合上述分析可知,細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)具有相互依存的關(guān)系,B項(xiàng)正確;圖乙的單一實(shí)驗(yàn)不能說明細(xì)胞核控制遺傳性狀,還有可能受到細(xì)胞質(zhì)中物質(zhì)控制,因此需增加一個(gè)核移植的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照才能說明細(xì)胞核是細(xì)胞的控制中心,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。任務(wù)二細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)【情境探究】(科學(xué)情境)慕尼黑大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授、馬克斯·普朗克生物化學(xué)研究所(MPIB)分子成像和生物納米技術(shù)小組的負(fù)責(zé)人RalfJungmann與來自MPIB的F.UlrichHartl和MarkHipp在核仁中發(fā)現(xiàn)特殊生物物理?xiàng)l件有助于防止有害的蛋白質(zhì)聚集,相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science》雜志上。圖甲是細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)模式圖,圖乙是核孔結(jié)構(gòu)示意圖。探究:(1)簡(jiǎn)要指出原核細(xì)胞的擬核與圖甲中細(xì)胞核在結(jié)構(gòu)上的差異。提示:原核細(xì)胞的擬核無核膜、核孔、核仁、染色質(zhì)等結(jié)構(gòu),且其DNA是裸露的。(2)代謝越旺盛的細(xì)胞中,蛋白質(zhì)合成量越大,核質(zhì)之間的物質(zhì)交換越頻繁。那么核仁大小、核孔數(shù)量與細(xì)胞代謝程度有什么關(guān)系?提示:代謝旺盛的細(xì)胞往往核仁較大、核孔數(shù)量較多。【歸納提升】1.細(xì)胞核的結(jié)構(gòu):(1)核膜:2.染色質(zhì)和染色體的關(guān)系:(1)染色質(zhì)與染色體的比較。項(xiàng)目染色質(zhì)染色體不同點(diǎn)存在時(shí)期分裂結(jié)束時(shí)分裂時(shí)形態(tài)極細(xì)的絲狀物光學(xué)顯微鏡下能看到呈圓柱狀或桿狀相同點(diǎn)成分主要是DNA和蛋白質(zhì)特性易被堿性染料染成深色功能遺傳物質(zhì)的主要載體(2)染色質(zhì)與染色體的關(guān)系。同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài),兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系:[特別提醒]核仁與核糖體的形成有關(guān),但原核細(xì)胞在無核仁的條件下也能形成核糖體。【學(xué)以致用】1.(2023·遵義高一期末)細(xì)胞核是真核細(xì)胞特有的細(xì)胞結(jié)構(gòu),它是真核細(xì)胞重要的組成部分。下列關(guān)于細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能的敘述,正確的是()A.核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)B.染色質(zhì)和染色體是兩種不同的物質(zhì)C.核孔是DNA、RNA、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的通道,具有選擇性D.核膜是單層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分隔開【解析】選A。核仁在光鏡下呈現(xiàn)均勻的球體結(jié)構(gòu),其與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān),A正確;染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài),主要成分均是DNA和蛋白質(zhì),B錯(cuò)誤;DNA不能通過核孔進(jìn)出細(xì)胞核,RNA只能從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì),蛋白質(zhì)只能從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核,C錯(cuò)誤;核膜是雙層膜,D錯(cuò)誤。【誤區(qū)警示】(1)染色體和染色質(zhì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)差異大,誤認(rèn)是兩種不同的物質(zhì),實(shí)際是同一種物質(zhì)(其主要成分均是蛋白質(zhì)和DNA)在不同時(shí)期的兩種存在形式而已。(2)核孔是核質(zhì)間信息交流和物質(zhì)交換的主要通道,而參與這個(gè)過程的是大分子物質(zhì),RNA、蛋白質(zhì)是大分子,不能隨意進(jìn)出細(xì)胞核,主要是因?yàn)楹丝啄苓x擇性控制進(jìn)出。2.(2024·長(zhǎng)沙高一檢測(cè))如圖為細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模式圖,下列對(duì)其結(jié)構(gòu)及功能的敘述,正確的是()A.①是單層膜,其上有④,允許各種分子進(jìn)出B.②是染色質(zhì),其主要由DNA和蛋白質(zhì)組成C.③是核孔,它是細(xì)胞核行使遺傳功能的結(jié)構(gòu)D.細(xì)胞核是細(xì)胞代謝的主要場(chǎng)所【解析】選B。①為核膜,是雙層膜,其上有④(核孔),是大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的通道,A錯(cuò)誤;②是染色質(zhì),細(xì)胞核功能的主要執(zhí)行者,其主要成分是DNA和蛋白質(zhì),B正確;④是核孔,是某些大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的通道,而細(xì)胞核行使遺傳功能的結(jié)構(gòu)是染色質(zhì),C錯(cuò)誤;細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所,是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心,D錯(cuò)誤。【歸納總結(jié)】(1)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核并非都通過核孔。①核孔是蛋白質(zhì)、RNA等大分子進(jìn)出細(xì)胞核的通道。②小分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核是通過核膜以跨膜運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)的,而不是通過核孔。(2)并不是所有物質(zhì)都能通過核孔。核孔是由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出明顯的選擇性,如細(xì)胞核中的DNA不能通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。3.細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制