1、1第 3 课时 细胞器之间的协调配合 课标要求 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。细胞的生物膜系统(1)生物膜系统的组成和功能 易错提醒 生物膜系统是指细胞内而不是生物体内的全部膜结构，所以口腔黏膜、胃黏膜等不属于细胞内的生物膜系统；原核生物和病毒等无生物膜系统。(2)各种生物膜之间的联系 在成分上的联系 在结构上的联系 a各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，大都具有流动性。b在结构上具有一定的连续性，如图所示：2 在功能上的联系 在分泌蛋白的合成、加工、运输过程中，生物膜系统各部分之间协调配合如图所示：思考延
2、伸 分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示 图甲表示分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化；图乙表示放射性颗粒在不同结构出现的先后顺序；图丙表示不同细胞器中放射性强度的变化。据图分析，图甲中 A、B、C 三条曲线所指代的膜结构分别是内质网膜、细胞膜、高尔基体膜；图乙中 1、2 所指代的细胞器是内质网、高尔基体；图丙中 a、b、c 所代表的细胞器分别为核糖体、内质网、高尔基体。考向一 分泌蛋白的合成、加工和分泌过程 1(2022天津红桥高三一模)在分泌蛋白的合成过程中，游离核糖体最初合成的一段氨基酸序列作为信号序列，被位于细胞质基质中的信号识别颗粒(SRP)识别，并引导核糖体附着于内质网上
3、，继续蛋白质的合成，这就是信号肽假说(如图所示)。下列有关推测不合理的是()3 A核糖体与内质网的结合依赖于生物膜的流动性 B核糖体的“游离态”与“附着态”是相对的 C信号肽需借助 DP 和 SRP 的识别结合才能转移至内质网膜上 D若在合成新生肽阶段切除信号序列，则不能合成结构正确的分泌蛋白 答案 A 解析 核糖体是无膜细胞器，A 错误。2蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程，可以大体分为两条途径。一是在游离核糖体上完成肽链合成，然后转运至线粒体、叶绿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；二是蛋白质合成在游离核糖体上起始之后
4、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。下列相关分析正确的是()A生长激素、胰岛素、性激素等激素的分泌属于共翻译转运途径 B线粒体、叶绿体以及细胞核中的蛋白质均来自翻译后转运途径 C用3H 标记亮氨酸的羧基可确定某种蛋白质的分选是何种途径 D细胞中转运方向不同的蛋白质的自身信号序列中的氨基酸序列不同 答案 D 解析 性激素属于脂质中的固醇，不属于分泌蛋白，故性激素的分泌不属于共翻译转运途径，A 错误；线粒体、叶绿体为半自主细胞器，有些蛋白质可以自身合成，不是来自翻译后转运途径，B 错误；用3H 标记亮氨酸的羧基，在氨基酸脱水缩合形成蛋白
5、质过程中，会脱掉羧基上的 H，生成水，故无法追踪蛋白质的合成和运输过程，不可确定某种蛋白质的分选是何种途径，C 错误；蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列决定的，构成信号序列的氨基酸组成、数量和排列顺序不同，导致信号序列不同，D 正确。科学思维 (1)与分泌蛋白合成、运输、分泌“有关的细胞器”“有关的结构”和“有关的膜结构”4(2)四类常见的分泌蛋白 消化腺(如唾液腺、胃腺、肠腺等)细胞合成并分泌的消化酶。辅助性 T 细胞合成并分泌的细胞因子。浆细胞合成并分泌的抗体。下丘脑、垂体、胸腺、胰岛等合成的相关激素，如生长激素、胰岛素等。(3)常见的胞内蛋白：呼吸酶、血红蛋白等。考向二 生物膜系统的组成
6、和功能 3(2022辽宁高三模拟预测)生物中除病毒外都具有生物膜，生物膜是一种动态的结构，具有膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。下列关于生物膜的叙述，正确的是()A细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，构成细胞膜的脂质中最丰富的是胆固醇 B性激素随血液到达全身各处，与靶细胞膜表面受体结合，将信息传递给靶细胞 C大肠杆菌的细胞膜是其生物膜系统的组成部分，与动物细胞膜具有相似的结构 D细胞内许多化学反应在生物膜上进行，广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点 答案 D 解析 构成细胞膜的脂质中最丰富的是磷脂，A 错误；性激素属于脂类物质，通过自由扩散进入细胞，其受体在细胞内，B 错误；生物膜系统由细胞膜、细胞器
7、膜和核膜组成。大肠杆菌为原核生物，没有生物膜系统，C 错误。4研究显示：囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构，主要司职细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输，称之为囊泡运输，一般包括出芽、锚定和融合等过程(如图所示)，需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节。下列有关说法正确的是()A囊泡运输需要载体蛋白和 ATP B囊泡能特异性锚定细胞器与其表面具有的糖蛋白有关，这体现了生物膜的信息传递功能 C囊泡膜的结构支架是磷脂双分子层，细胞中与囊泡结构类似的细胞器有溶酶体、核糖体等 D出芽和融合体现了细胞膜的功能特性，即具有流动性 答案 B 解析 囊泡运输不需要载体蛋白，但需要 ATP
8、，A 错误；囊泡能特异性“锚定”细胞器，这样的“锚定”过程具有特异性，从而将物质准确地运送到相应的位点，体现了生物膜具有信息传递功能，生物膜信息传递的功能与生物膜表面具有的糖蛋白有关，B 正确；核糖体没有膜结构，所以不含有磷脂双分子层，C 错误；“出芽”和“融合”体现了细胞膜的结构特点具有流动性，D 错误。5归纳提升 三个角度理解生物膜系统结构和功能的统一性 重温高考 真题演练 1(2021山东，1)高尔基体膜上的 RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS 受体与 RS 的结合能力随 p
9、H 升高而减弱。下列说法错误的是()A消化酶和抗体不属于该类蛋白 B该类蛋白运回内质网的过程消耗 ATP C高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 高 DRS 功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加 答案 C 解析 根据题干信息可知，高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网，即这些蛋白质不应该运输至高尔基体，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，需要运输至高尔基体并分泌到细胞外，所以消化酶和抗体不属于该类蛋白，A 正确；如果高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 高，则结合能力减弱，所以可以推测高尔基体内 RS 受体所在区域的pH 比内质网的
10、pH 低，C 错误；如果 RS 功能缺失，则受体不能和错误的蛋白质结合，并运回内质网，因此可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加，D 正确。2(2020山东，1)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S 酶会在其中的某些蛋白质上形成 M6P 标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的 M6P 受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有 M6P 标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是()AM6P 标志的形成过程体现了 S 酶的专一性 6B附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成 CS 酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞
11、器会在细胞内积累 DM6P 受体基因缺陷的细胞中，带有 M6P 标志的蛋白质会聚集在高尔基体内 答案 D 解析 S 酶仅在某些蛋白质上形成 M6P 标志，体现了 S 酶的专一性，A 项正确；据题干可知，溶酶体酶是经内质网加工后再进入高尔基体转化而来的，由此推测附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成，B 项正确；S 酶功能丧失，影响溶酶体酶的合成，从而影响衰老和损伤的细胞器的分解，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C 项正确；若 M6P 受体基因缺陷，则不能发生识别过程，带有 M6P 标志的蛋白质会经囊泡运往细胞膜，D 项错误。3(2021天津，5)铅可导致神经元线粒体空泡化、内质网结构改变、
12、高尔基体扩张，影响这些细胞器的正常功能。这些改变不会直接影响下列哪些生理过程()A无氧呼吸释放少量能量 B神经元间的兴奋传递 C分泌蛋白合成和加工 DH与 O2结合生成水 答案 A 解析 铅影响线粒体、内质网和高尔基体，而细胞无氧呼吸的场所在细胞质基质，所以这些改变不影响无氧呼吸，A 正确；兴奋在神经元之间传递的方式是胞吐作用，由于铅影响了线粒体和高尔基体的功能，所以会影响该过程，B 错误；分泌蛋白的合成和加工需要内质网、高尔基体和线粒体的参与，因此会影响该过程，C 错误；H与 O2结合生成水是有氧呼吸第三阶段，场所在线粒体，所以会影响该过程，D 错误。4(2020江苏，3)下列关于真核细胞的
13、结构与功能的叙述，正确的是()A根据细胞代谢需要，线粒体可在细胞质基质中移动和增殖 B细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含核酸的种类相同 C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 D高尔基体与分泌蛋白的合成、加工、包装和膜泡运输紧密相关 答案 A 解析 细胞质基质中含有 RNA，而线粒体基质和叶绿体基质中含有 DNA 和 RNA，B 项错误；细胞的结构与功能相适应，由于胰腺外分泌细胞分泌胰蛋白酶等分泌蛋白较多，所以其内质网比较发达，C 项错误；蛋白质是在核糖体上合成的，高尔基体与分泌蛋白的加工、包装和膜泡运输等有关，D 项错误。5(2018全国，1)生物膜的结构与功能存在
14、密切的联系。下列有关叙述错误的是()A叶绿体的类囊体膜上存在催化 ATP 合成的酶 B溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏 7C细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道 D线粒体 DNA 位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶 答案 D 解析 线粒体 DNA 位于线粒体中，而不是线粒体外膜上，可编码参与呼吸作用的酶，D 项错误。一、易错辨析 1生物膜系统指生物体内的所有膜结构()2生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新依赖于生物膜的选择透过性()3CO2的固定、水的光解、蛋白质的加工均在生物膜上进行()4原核细胞的生物膜系统是由细胞膜和细胞器膜组成()5蛋白质类激素经囊泡运
15、输分泌到细胞外()二、填空默写 1(必修 1 P51)分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。2(必修 1 P51)同位素标记法：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，可用于示踪物质的运行和变化规律。3(必修 1 P52)生物膜系统：由细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。4(必修 1 P52)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性作用。课时精练 一、选择题 1真核细胞中的细胞核膜、内质网、高尔基体、线粒体等膜性结构可以通过相互接触而协同发挥相应的生理功能。下列分析错误的
16、是()A内质网是关联细胞器互作网络的重要结构 B膜性结构有利于各项生理活动高效、有序地运行 C线粒体与内质网在结构和生理功能上没有关联 D内质网与高尔基体之间存在以囊泡运输为主的物质交流 答案 C 2细胞的各种膜结构间相互联系和转移的现象称为膜流。下列关于膜流的叙述，正确的是()A膜流可参与细胞不同结构间或细胞内外的物质转运 8B膜流的方向只能是内质网高尔基体细胞膜 C只有具有分泌或胞吞功能的细胞，才有膜流现象 D高尔基体细胞膜的膜流，会使细胞膜面积一直增加 答案 A 解析 胞吐膜流的方向是内质网高尔基体细胞膜，而胞吞膜流的方向则相反，还可以是与溶酶体联系，或者细胞膜到各种细胞器膜，B 错误；
17、细胞内的生物膜有相同的结构，不具有分泌或吞噬能力的细胞也可以实现生物膜之间的转化，产生膜流，C 错误；高尔基体细胞膜的膜流，会使细胞膜面积增加，但细胞膜具有流动性，同时和内质网直接相连，所以细胞膜面积不会一直增加，D 错误。3下图为高等动物胰腺中某种细胞内蛋白质合成、加工及定向转运的主要途径示意图，其中af 表示相应的细胞结构，表示相应的生理过程。下列说法合理的是()A若原料中含有放射性标记的尿嘧啶，则图中具膜结构 a、b、c 都能检测到某些放射性大分子物质 B由图示可知，呼吸酶和解旋酶的形成可能不经过高尔基体 C过程的产物可能是胰岛素、生长激素、抗体或某些消化酶，其分泌过程需要 c 供能 D
18、据图分析，细胞膜上钠钾泵的形成过程依次是 答案 B 解析 a 为核糖体，没有膜结构，A 错误；呼吸酶和解旋酶在细胞内发挥作用，属于滞留细胞内的蛋白质，其形成可能不经过高尔基体，B 正确；胰腺细胞不能合成生长激素、抗体，C错误；钠钾泵存在于细胞膜上，不是分泌蛋白，故其形成过程依次是，D 错误。4LDL(由胆固醇和蛋白质等物质形成的脂蛋白)能在细胞膜上的 LDLR(受体)的协助下进入细胞。LDLR 在合成后通过囊泡沿微管运输，在微管交叉点处 LDLR 在动力蛋白 B 的协助下能克服路障运输，可确保 LDLR 运抵细胞膜，此外还可能发生变向运输或逆向运输。在动力蛋白 B缺失的肝细胞中 LDLR 被逆
19、向运输，继而被溶酶体降解。下列说法错误的是()A运输方向错误可能导致 LDLR 被溶酶体降解 BLDLR 和胰岛素的加工、运输和作用场所可能相同 C克服路障运输过程中可能发生 ATP 的水解 D动力蛋白 B 功能异常可能导致血液中胆固醇偏高 9答案 B 5有研究证据显示，细胞器中的蛋白质是通过一定的机制保留和回收来维持的，其中一种机制是对逃逸蛋白的回收，使之返回它们正常驻留的部位。驻留在内质网中的可溶性蛋白的羧基端有一段特殊的氨基酸序列称为 KDEL 序列，如果该蛋白被意外地包装进入转运膜泡，就会从内质网逃逸到高尔基体，此时高尔基体顺面膜囊区的 KDEL 受体就会识别并结合 KDEL 序列将他
20、们回收到内质网。据图分析，下列相关说法正确的是()A由图可知，高 pH 能促进 KDEL 序列与受体蛋白的结合 B识别与结合 KDEL 信号序列的受体可存在于 COP膜泡上 C附着型核糖体与内质网的结合依赖于其生物膜的流动性 D内质网驻留蛋白的合成、运输都需要核糖体、内质网、高尔基体和线粒体的参与 答案 B 解析 从图中看到，高 pH 的时候，KDEL 序列在内质网中大量分散分布，低 pH 时，高尔基体中的 KDEL 和受体蛋白结合，A 错误；核糖体没有膜结构，C 错误；内质网驻留蛋白的合成、运输需要核糖体、内质网和线粒体的参与，当该蛋白从内质网逃逸到高尔基体，才需要高尔基体的参与，D 错误。
21、6(2022枣庄高三期末)胰岛素是一种含 51 个氨基酸的蛋白质类激素，在糖类代谢中起重要作用。下图表示胰岛 B 细胞中胰岛素的合成与加工过程，下列分析错误的是()场所 核糖体 内质网 高尔基体 合成、加工过程 A.信号肽和 C 肽分别在内质网和高尔基体内被切除与两种细胞器所含酶的种类有关 B前胰岛素原切除信号肽及 C 肽产生一分子胰岛素的过程，至少消耗 3 分子水 C成熟的胰岛素中有 5 个游离的羧基，那么组成胰岛素的氨基酸中有 54 个羧基 D在糖类代谢中，胰岛素具有调节和催化的作用 10答案 D 解析 在糖类代谢中，胰岛素具有促进组织细胞加速摄取、储存和利用葡萄糖，调节和维持血糖浓度的平
22、衡，胰岛素分子无催化作用，D 错误。7利什曼原虫(会引起利什曼病的寄生虫)的亲水性酰化表面蛋白 B(HASPB)是通过细胞质中的游离核糖体合成的一类脂蛋白。利什曼原虫分泌的 HASPB 结合于细胞膜外侧，与宿主细胞的感染密切相关。HASPB 在细胞膜内某个区域积累，当达到一定浓度时，诱导细胞膜外翻、泡化、脱落，从而将包裹在其中的 HASPB 释放到细胞外。下列有关叙述错误的是()AHASPB 的分泌是某些细胞间信息传递的重要环节 BHASPB 的分泌过程中伴随着生物膜之间的转化 CHASPB 的分泌不需要内质网和高尔基体的参与 DHASPB 可能成为开发治疗利什曼原虫药物的靶标 答案 B 解析
23、 HASPB 在细胞膜内某个区域积累，当达到一定浓度时，诱导细胞膜外翻、泡化、脱落，从而将包裹在其中的 HASPB 释放到细胞外，说明 HASPB 的分泌过程仅有细胞膜的脱落，没有伴随着生物膜之间的转化，不需要内质网和高尔基体的参与，B 错误，C 正确。8在生物体中，细胞间的信息传递是细胞生长、增殖、分化、凋亡等生命活动正常进行的条件之一，而蛋白分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。多数分泌蛋白含有信号肽序列，通过内质网高尔基体(ERGolgi)途径分泌到细胞外，称为经典分泌途径；但真核生物中少数分泌蛋白并不依赖 ERGolgi 途径，称为非经典分泌途径(如图)，下列相关叙述错误的是()
24、A经典分泌和非经典分泌的蛋白质都是在核糖体上合成的 B非经典分泌途径分泌的蛋白质的肽链中可能没有信号肽序列 C经典分泌和非经典分泌的过程中都伴随着生物膜的转化 D非经典分泌途径的存在是对经典分泌途径的必要和有益的补充 答案 C 9溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，这对于维持细胞的正常代谢活动及防御微生物的侵染都有重要意义。如图为溶酶体消化作用的 3 种途径，下列分析错误的是()11 A图示中 3 种途径都体现了生物膜结构的流动性 B在消化衰老的线粒体时，溶酶体与线粒体外膜直接融合 C通过细胞自噬消化自身衰老的细胞器属于正常现象 D病原体是通过与细胞膜上的受体蛋白识别后被吞噬的 答案 B 10
25、信号肽假说认为，分泌蛋白首先在细胞质基质的游离核糖体上起始合成，当多肽链延伸至 80 个左右氨基酸残基时，一端的信号肽与信号识别颗粒(SRP)结合，SRP 通过与内质网上的 SRP 受体(DP)结合，将核糖体新生肽引导至内质网。之后，SRP 脱离，信号肽引导肽链进入内质网腔中，肽链继续合成直至结束后，核糖体脱落。在无细胞的培养液中(含核糖体)，进行相关实验结果如下表。下列说法错误的是()实验组别 编码信号肽的mRNA SRP DP 内质网 结果 1 产生含信号肽的完整多肽 2 合成 70100 氨基酸残基后，肽链停止延伸 3 产生含信号肽的完整多肽 4 信号肽切除，多肽链进入内质网 注：“”“
26、”分别代表培养液中存在或不存在该物质或结构。A游离核糖体和附着在内质网上的核糖体可相互转化 BSRP 与信号肽结合后会导致翻译过程停止 C信号肽通过与 DP 的特异性结合将核糖体固定在内质网上 D内质网中具有切除信号肽相关的酶 答案 C 解析 由题意可知，分泌蛋白首先在细胞质基质的游离核糖体上起始合成，然后核糖体新12生肽会附着至内质网，肽链继续合成直至结束后，核糖体脱落，所以游离核糖体和附着在内质网上的核糖体可相互转化，A 正确；对比表格中的实验组 1 和 2，SRP 的存在会使肽链延伸停止，即 SRP 与信号肽结合后会导致翻译过程停止，B 正确；与 DP 特异性结合将核糖体固定在内质网上的
27、是 SRP 而不是信号肽，C 错误；对比表格中的实验组 3 和 4,3 没有内质网，多肽上含信号肽，故内质网可以使信号肽被切除，可推测出内质网中具有切除信号肽相关的酶，D 正确。二、非选择题 11自身信号序列是蛋白质分选的依规。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。而高尔基体的顺面区可接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工，反面区参与蛋白质的分类和包装。下图表示高尔基体的结构及发生在其反面区的 3 条分选途径。(1)根据图示，胰岛素属于_型分泌，该过程体现了细胞膜具有_的功能。(2)进入高尔基体的部分蛋白质会在 S 酶的作用下形成 M6P 标志
28、，与图中所示的高尔基体膜上的 M6P 受体识别，带有 M6P 标志的蛋白质会转化为溶酶体酶。若 S 酶功能丧失，细胞中会出现_ _的现象。(3)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，推测其原因是_ _。(4)核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否有信号序列。为了验证上述结论，请简要写出你的实验思路：_ _ _。答案(1)调节 进行细胞间信息交流(2)衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累(3)分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉(4)除去内质网蛋白的信号序列后，将信号序列和细胞质基质蛋白重组，观察重组的细胞质基质蛋白与重组前相比能否进入内质网 解析(2)S 酶功能丧失的细胞中，某些蛋白质上就不能形成 M6P 标志，此类蛋白质就不能转13化为溶酶体酶，造成衰老和损伤的细胞器不能及时清理而在细胞内积累。(4)要验证核糖体上合成的蛋白质能否进入内质网取决于蛋白质是否有信号序列，则实验的自变量是信号序列的有无，实验思路见答案。