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- 2021-05-13 发布
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2020-2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题2-2 细胞器
【考情分析】
1.主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)。
2.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)。
3.实验:观察线粒体和叶绿体。
通过对各种细胞器进行比较和分析,能按照不同的标准进行分类和归纳。用科学的方法观察细胞中的线粒体和叶绿体。
【核心素养分析】
生命观念:各种细胞器的结构与功能相适应;细胞器之间的协调配合;
科学思维:对各种细胞器进行比较和分析,按照不同的标准进行分类和归纳;
科学探究:用科学的方法观察细胞中的线粒体和叶绿体。
【重点知识梳理】
知识点一 主要细胞器的结构和功能
1.细胞质的组成
细胞质包括细胞质基质和细胞器,前者为代谢提供场所、物质和一定的环境条件,影响细胞的形态、分裂、运动及细胞器的转运等。
2.细胞器之间的分工
(1)线粒体和叶绿体的比较
项目
线粒体
叶绿体
结构模式图
增大膜面积方式
内膜向内腔折叠形成嵴
由囊状结构的薄膜堆叠形成基粒
生理功能
有氧呼吸的主要场所,完成有氧呼吸的第二、三阶段
光合作用的场所,完成光合作用的全过程
酶的种类和分布
与有氧呼吸有关的酶主要分布于内膜和基质中
与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中
相同点
①均具有双层膜;②都含有少量DNA,是半自主性细胞器;③都
能产生ATP,与能量转换有关
(2)其他细胞器的功能分析
内质网
蛋白质合成和加工、脂质合成的“车间”
高尔基体
蛋白质加工、分类和包装的“车间”及“发送站”
溶酶体
“消化车间”“酶仓库”,分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
液泡
调节植物细胞内的环境,使细胞保持坚挺
核糖体
蛋白质的合成场所
中心体
与细胞的有丝分裂有关
【重点突破】
(1)线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,能独立地进行基因表达合成部分蛋白质,但其绝大多数蛋白质由核基因编码,在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内。因此二者被称为半自主性细胞器。
(2)真核细胞中的核糖体有两类:附着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等);游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。
(3)内质网有两类:粗面型内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关;滑面型内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
(4)动物细胞内的高尔基体与分泌物的形成有关,是各种膜成分相互转化中的“枢纽”。植物细胞内的高尔基体与细胞壁的形成有关。
(5)液泡中的色素是花青素,与花和果实的颜色有关;叶绿体中的色素是叶绿素等,与光合作用有关。
(6)溶酶体起源于高尔基体。
3.细胞器的不同分类
知识点二 细胞器之间的协调配合及生物膜系统
1.各种生物膜之间的联系
(1)在成分上的联系
①相似性:各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。
②差异性:每种成分所占的比例不同,功能越复杂的生物膜,其蛋白质的种类和数量就越多。
(2)在结构上的联系
①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,都具有一定的流动性。
②在结构上具有一定的连续性,图示如下:
(3)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例)
①过程
②图解
分泌蛋白依次经过图中①②③④⑤⑥⑦,依次表示核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜、细胞外,⑧是线粒体,为该过程提供能量。
2.细胞的生物膜系统
(1)组成:细胞膜、细胞器膜和核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
(2)功能
②其他膜—
【重点突破】
1.分泌蛋白合成和运输的实验分析
(1)研究手段——放射性同位素标记法
在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,检测放射性依次出现的部位。
(2)实验结果
放射性最先出现在附着在内质网上的核糖体中,然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。
2.分泌蛋白的加工和运输过程中膜面积变化曲线图
分泌蛋白加工和运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大。
知识点三 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1.实验原理
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形,不需要染色,制片后直接观察。
(2)线粒体呈无色,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等,用健那绿染液将活细胞中线粒体染成蓝绿色后制片观察。
2.实验步骤
(1)观察叶绿体
(2)观察线粒体
【典型题分析】
高频考点一 主要细胞器的结构和功能
例1.(2020·浙江卷)溶酶体是内含多种酸性水解酶的细胞器。下列叙述错误的是( )
A. 高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体
B. 中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的多种酶降解
C. 溶酶体是由脂双层构成的内、外两层膜包被的小泡
D. 大量碱性物质进入溶酶体可使溶酶体中酶的活性发生改变
【答案】C
【解析】在动物、真菌和某些植物细胞中,含有一些由单位膜包被的小泡,称为溶酶体,是高尔基体断裂后形成,其中含有60种以上的水解酶,能催化多糖、蛋白质、脂质、DNA和RNA等的降解。溶酶体是由高尔基体断裂后的囊泡结构形成,其内包裹着多种水解酶,A正确;溶酶体的功能是消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣,因此中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的多种水解酶降解,B正确;溶酶体是由脂双层构成的单层膜包被的小泡,C错误;酶的活性会受到pH的影响,大量碱性物质进入溶酶体会使其中的酶活性发生改变,D正确。故选C。
【举一反三】(2019·江苏卷)下图为高等动物细胞结构示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.结构①的数量倍增发生于分裂前期的细胞中
B.具有双层生物膜的结构②与细胞的分泌活动有关
C.RNA和RNA聚合酶穿过结构③的方向相同
D.④⑤处的核糖体均由RNA和蛋白质组成
【答案】D
【解析】结构①为中心体,主要成分为蛋白质,蛋白质的合成主要在细胞分裂间期完成,因此结构①的数量倍增发生于细胞分裂间期,A错误;结构②是高尔基体,具有单层生物膜结构,与细胞分泌蛋白的加工和运输有关,B错误;结构③是核孔,RNA通过核孔出细胞核,进入到细胞质可参与翻译过程,RNA聚合酶通过核孔进入细胞核参与RNA的合成过程,因此二者穿过结构③的方向不同,C错误;无论是附着在内质网上的核糖体还是游离的核糖体,均主要由rRNA和蛋白质组成,D正确。
【举一反三】(2019·浙江选考)细胞质中有细胞溶胶和多种细胞器。下列叙述正确的是( )
A.液泡在有丝分裂末期时分泌囊泡
B.光面内质网是合成蛋白质的主要场所
C.叶绿体内膜向内折叠若干层利于色素附着
D.细胞溶胶中有与细胞呼吸糖酵解有关的酶
【答案】D
【解析】植物细胞有丝分裂末期细胞板周围会聚集许多小囊泡,产生这些囊泡的结构是高尔基体,与液泡无关,A选项错误;合成蛋白质的主要场所是粗面内质网,光面内质网主要作用是合成脂质,B选项错误;叶绿体膜是通过基粒的堆积形成类囊体,从而有利于色素附着,C选项错误;细胞呼吸糖酵解的场所是细胞溶胶,故细胞溶胶中含有相关的酶,D选项正确。
【变式探究】(2019·新课标卷III)下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述,正确的是
A.三者都存在于蓝藻中
B.三者都含有DNA
C.三者都是ATP合成的场所
D.三者的膜结构中都含有蛋白质
【答案】D
【解析】蓝藻是原核生物,细胞中只有核糖体一种细胞器,没有高尔基体、叶绿体和线粒体,A错误;线粒体和叶绿体含有少量的DNA,而高尔基体不含DNA,B错误;线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,叶绿体是进行光合作用的场所,线粒体和叶绿体的类囊体薄膜都可以合成ATP,高尔基体参与植物细胞壁、动物分泌物的形成,消耗ATP,C错误;高尔基体、线粒体和叶绿体都是具有膜结构的细胞器,而膜的主要成分中有蛋白质,D正确。故选D。
高频考点二 考查分泌蛋白的合成、加工和分泌过程
例2.(2020·山东卷)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( )
A. M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B. 附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C. S酶功能丧失的细胞中,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D. M6P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】酶具有专一性的特点,S酶在某些蛋白质上形成M6P标志,体现了S酶的专一性,A正确;部分经内质网加工的蛋白质,在S酶的作用下会转变为溶酶体酶,该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的,B正确;在S酶的作用下形成溶酶体酶,而S酶功能丧失的细胞中,溶酶体的合成会受阻,则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累,C正确;M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质不能被识别,最终会被分泌到细胞外,D错误。故选D。
【举一反三】(2020·山东潍坊模拟)如图表示细胞中某种生物大分子的合成及运输路线。下列相关叙述正确的是( )
A.该生物大分子可能是抗体或神经递质
B.①可能是核糖体也可能是中心体
C.该物质经“②→③→④”的运输过程需要囊泡
D.该物质运输过程体现了生物膜具有选择透过性
【答案】C
【解析】神经递质不是生物大分子,不是蛋白质,也不在核糖体上合成,A项错误;①是核糖体,不可能是中心体,B项错误;该物质经“②→③→④”的运输过程需要囊泡,C项正确;该物质运输过程体现了生物膜具有流动性,不能体现选择透过性,D项错误。
【变式探究】(2020·湖北重点中学联考)某科学家将3H标记的氨基酸注射到浆细胞中,以研究分泌蛋白的合成和分泌过程。
(1)要检测细胞器的放射性强度,可以用____________法将这些细胞器分离出来,在分离出来的各种细胞器中,首先出现放射性的是______________。
(2)在分泌蛋白合成和分泌的过程中,膜面积先增加后下降的细胞器是________________,原因是_____________________________________________________________________________。
膜面积的变化体现了生物膜的结构特点是_________________________________________________。
【答案】(1)差速离心 核糖体 (2)高尔基体 内质网产生的囊泡与高尔基体融合,使其膜面积增大;高尔基体产生的囊泡与之脱离,又使其膜面积减小 具有一定的流动性
【解析】(1)分离细胞器,常采用差速离心法。分泌蛋白的合成和分泌依次通过的细胞结构是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜,因此在分离出来的各种细胞器中,首先出现放射性的是核糖体。
(2)在分泌蛋白合成和分泌的过程中,内质网产生的囊泡与高尔基体融合,使其膜面积增大;高尔基体产生的囊泡与之脱离,又使其膜面积减小,所以膜面积先增加后下降的细胞器是高尔基体。膜面积的变化体现了生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
高频考点三 考查生物膜系统的组成和功能
例3.(2018·高考全国卷Ⅰ)生物膜的结构与功能存在密切的联系。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
C.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】叶绿体的类囊体膜是光反应进行的场所,光反应可产生ATP,ATP合成需要相关酶的参与,因此类囊体膜上存在催化ATP合成的酶,A正确;溶酶体内部含有多种水解酶,某些情况下,溶酶体膜破裂,释放出的酶会造成细胞结构的破坏,B正确;细胞的核膜是双层膜结构,核孔的存在实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流,C正确;线粒体DNA位于线粒体基质中,它能参与编码有氧呼吸第二、三阶段的酶,D错误。
【变式探究】(2020·山东潍坊市一模)下列有关生物膜的叙述,错误的是( )
A.膜中的磷脂分子由甘油、脂肪酸和磷酸组成
B.细胞膜上的受体是细胞间进行信息交流的必备结构
C.植物细胞的质壁分离过程可体现膜的流动性和选择透过性
D.生物膜可保证真核细胞内的代谢反应高效、有序地进行
【答案】B
【解析】膜中的磷脂分子由甘油、脂肪酸和磷酸组成,A项正确;植物细胞之间的信息交流可以通过胞间连丝进行,不通过细胞膜上的受体,B项错误;植物细胞的质壁分离过程中水分子能通过细胞膜,溶质分子不能通过细胞膜,体现了膜的选择透过性,原生质层的收缩,体现了膜的流动性,C项正确;真核细胞中生物膜把细胞内分成很多小区室,使细胞内的化学反应不相互干扰,保证真核细胞内的代谢反应高效、有序地进行,D项正确。
高频考点四 细胞器之间的协调配合
例4.(2020·山西运城中学模拟)下图中a、b、c、d为细胞器,3H亮氨酸参与图示过程合成3HX,且细胞器c为该过程提供能量。据图分析,下列说法错误的是( )
A.图示中,膜面积会发生变化的细胞器有a、b、d
B.3HX分泌到细胞外与膜的流动性有关
C.图中含有RNA结构的细胞器是a、c
D.细胞器c中含有与有氧呼吸有关的酶
【答案】A
【解析】图示过程表示的是分泌蛋白的合成以及分泌过程,图中a、b、c、d分别表示核糖体、内质网、线粒体、高尔基体,其中在该过程中会发生膜面积变化的细胞器主要是内质网(b),核糖体没有生物膜,A错误;3HX以胞吐的方式分泌到细胞外,这与细胞膜的流动性有关,B正确;图中核糖体(a)含有rRNA,线粒体(c)中含有少量的DNA和RNA,C正确;细胞器c(线粒体)是有氧呼吸的主要场所,含有多种与有氧呼吸有关的酶,D正确。
【变式探究】(2020·黑龙江鹤岗一中模拟)下图甲表示分泌蛋白的形成过程,其中a、b、c分别代表不同的细胞器,图乙表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B.图乙说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
C.图甲中构成分泌蛋白的物质X约有20种,b的产物没有生物活性
D.图甲、图乙所示变化都能体现生物膜具有流动性
【答案】B
【解析】图甲表示分泌蛋白的形成与分泌过程,物质X为氨基酸,a是核糖体,b是内质网,c是高尔基体,A正确;蛋白质的合成与分泌过程中,内质网、高尔基体和细胞膜之间可通过囊泡实现膜成分的相互转换,这也体现了生物膜的流动性,B错误,D正确;构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种,内质网中形成的蛋白质还不具有生物活性,还需要高尔基体的进一步加工,C正确。
高频考点五 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体(实验)
例5.(2020·湖北黄冈中学模拟)下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的实验说法,不正确的是 ( )
A.健那绿染液是一种活细胞染料,几乎不损伤细胞
B.选用含叶绿体少而大的细胞来观察
C.高倍镜下,可看到叶绿体内部有许多基粒
D.藓类叶片可直接放在载玻片上观察叶绿体
【答案】C
【解析】健那绿染液是活细胞染料,可将线粒体染成蓝绿色,而细胞质则几乎为无色;藓类叶片很薄,可直接用于制作临时装片;叶绿体少而大的细胞更易观察清楚;叶绿体的基粒在电子显微镜下才能看到。
【归纳总结】
①观察叶绿体,最好选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大且叶片薄的植物组织,如选择苔藓或黑藻叶片,可直接在显微镜下观察。若用菠菜等高等植物叶片,撕取的下表皮上一定要稍带些叶肉细胞。
②实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。
③健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料,可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。观察线粒体要选择无色的细胞,如人的口腔上皮细胞。
④观察线粒体时,要漱净口腔,防止杂质对显微观察造成干扰。
【变式探究】(2020·湖南株洲一中三模)下列关于用高倍镜观察叶绿体和线粒体实验的叙述,正确的是( )
A.以黑藻叶为实验材料就可达到实验目的
B.在高倍镜下可观察到叶绿体的类囊体
C.视野中观察到的叶绿体环流方向与实际相反
D.细胞在实验过程中要始终保持活性
【答案】D
【解析】以黑藻叶为实验材料可观察叶绿体,不能观察线粒体,A项错误;叶绿体的类囊体只能在电子显微镜下才能看到,B项错误;虽然显微镜下呈倒像,但叶绿体环流方向与实际方向是相同的,C项错误;观察叶绿体和线粒体的实验过程中,细胞始终保持活性,D项正确。