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第4課時　細胞各部分結構分工合作及原核細胞和真核細胞的主要區別
[學習目標]　1.舉例說明細胞各部分之間相互聯系、協調一致，共同執行細胞的各項生命活動。2.闡述原核細胞與真核細胞的最大區別是原核細胞無核膜包被的細胞核。
一、細胞各部分結構分工合作
1．生物膜的概念：在真核細胞中，細胞質膜、細胞器膜和核膜等膜結構，在組成成分和結構上基本相似，它們都稱為生物膜。
2．分泌蛋白的運輸和釋放過程
下圖是合成的分泌蛋白運輸到細胞外的過程示意圖，完成下圖并思考下列問題：
(1)研究方法：同位素標記法。
(2)運輸途徑
核糖體：氨基酸經過脫水縮合，形成肽鏈
　↓
內質網：進行初步加工，形成有一定空間結構的蛋白質
　↓囊泡
高爾基體：做進一步的修飾加工
　↓小泡
細胞質膜：將蛋白質分泌到細胞外
(3)提供能量的細胞器：線粒體。
3．細胞器膜的功能
判斷正誤
(1)生物膜包括生物體內的所有膜結構(　　)
(2)胰島素和性激素都屬于分泌蛋白(　　)
(3)細胞內各種生物膜的成分和結構完全相同(　　)
(4)核糖體、內質網和高爾基體是分泌蛋白的合成場所(　　)
(5)各種生物膜在結構上的聯系，是它們在功能上能夠相互協調的基礎(　　)
(6)細胞內的酶必須附著在膜上，才能發揮催化作用(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
一、分泌蛋白的合成和運輸的過程
資料1　喬治·埃米爾·帕拉德及其同事在探究豚鼠胰腺腺泡細胞合成、運輸、分泌蛋白質途徑的經典實驗：向豚鼠的胰腺腺泡細胞中注射由3H標記的亮氨酸，3 min后被標記的亮氨酸出現在附著有核糖體的內質網中；17 min后出現在高爾基體中；117 min后出現在靠近細胞質膜內側的小泡中，再后來出現在細胞外的分泌物中。
資料2　信號肽假說認為，首先，在游離的核糖體上合成一段短肽即信號肽，它被內質網膜上的受體識別并與之相結合。信號肽經由膜中蛋白質形成的孔道到達內質網內腔，隨機被位于腔表面的信號肽酶水解，由于它的引導，新生的多肽就能夠通過內質網膜進入腔內，最終被分泌到胞外。
分析資料回答下列相關問題：
(1)喬治·埃米爾·帕拉德及其同事運用了什么技術方法，通過控制什么來探究3H標記亮氨酸的轉移途徑？
提示　喬治·埃米爾·帕拉德及其同事用放射性同位素標記法，通過控制時間來探究3H標記亮氨酸的轉移途徑。
(2)為什么選擇亮氨酸作為同位素3H的標記物？
提示　亮氨酸是必需氨基酸，必須從外界環境中獲取，不能自身合成。
(3)以下是資料1中實驗放射自顯影的結果，據此推測分泌蛋白的轉移途徑？
提示　粗面內質網→高爾基體→分泌顆粒。
(4)綜合資料1和資料2，分泌蛋白從合成至分泌到細胞外，經過了哪些細胞器或細胞結構？嘗試描述分泌蛋白合成和運輸的過程。
提示　分泌蛋白從合成至分泌到細胞外，經過了核糖體、內質網、高爾基體和細胞質膜等結構。分泌蛋白在核糖體上合成，在內質網內加工，由囊泡運輸到高爾基體做進一步的加工，再由小泡運輸到細胞質膜，與細胞質膜融合，將蛋白質分泌到細胞外。
(5)分泌蛋白合成和分泌的過程中需要能量嗎？能量由哪里提供？
提示　需要，如核糖體在將氨基酸連接成肽鏈的過程中就需要能量，小泡與細胞質膜融合將蛋白質分泌到細胞外的過程也需要能量。這些能量主要是由線粒體通過有氧呼吸提供的。
二、分泌蛋白合成和運輸過程中膜面積的變化
如圖是該過程中內質網、高爾基體和細胞質膜膜面積的變化曲線，依據分泌蛋白合成和運輸的過程分析①②③代表的結構分別是什么？
提示　甲中①代表內質網、②代表高爾基體、③代表細胞質膜；乙中①代表內質網、②代表細胞質膜、③代表高爾基體。
1．胞內蛋白和分泌蛋白的比較
比較項目 胞內蛋白 分泌蛋白
合成場所 游離核糖體 最先在游離的核糖體上進行，當一段肽鏈合成后，它們轉移到粗面內質網上繼續完成肽鏈合成
作用場所 細胞內 細胞外
實例 血紅蛋白、與有氧呼吸有關的酶 消化酶、抗體、胰島素
2.生物膜在結構上的聯系
1．科學家用含3H標記的亮氨酸的培養液培養豚鼠的胰腺腺泡細胞，下表為在腺泡細胞幾種結構中最早檢測到放射性的時間表。下列敘述中不正確的是(　　)
細胞結構 附有核糖體的內質網 高爾基體 靠近細胞質膜的小泡
時間/min 3 17 117
A.形成分泌蛋白的多肽最早在核糖體內合成
B．高爾基體膜向內與內質網膜相連，向外與細胞質膜相連
C．高爾基體具有轉運分泌蛋白的作用
D．靠近細胞質膜的小泡可由高爾基體形成
答案　B
解析　內質網膜向內與核膜相連，向外與細胞質膜相連，高爾基體膜與內質網膜不直接相連，B錯誤。
2．(多選)胰島素分子含有兩條肽鏈。胰島B細胞合成胰島素的過程如下：
①在游離的核糖體上合成前胰島素原的起始肽段→②前胰島素原中的起始肽段連同核糖體一起轉移到粗面內質網→③在其上繼續合成肽鏈并切掉起始肽段、形成具有一定空間結構的胰島素原并轉移到高爾基體→④在高爾基體中切除中間一段肽鏈，形成由2條肽鏈組成的胰島素并分泌到細胞外。下列有關敘述正確的是(　　)
A．游離核糖體與胰島素的合成有關
B．內質網、高爾基體、細胞質膜之間通過囊泡聯系
C．高爾基體對肽鏈的加工過程消耗了水分子
D．胰島素分子含有前胰島素原中的起始肽段
答案　ABC
解析　根據題意，在粗面內質網中切掉了起始肽段，因此胰島素分子中不含有前胰島素原中的起始肽段，D錯誤。
二、原核細胞和真核細胞的主要區別
1．細胞的分類：根據細胞內有無由核膜包被的細胞核，把細胞分為原核細胞和真核細胞。
2．原核細胞
(1)原核細胞原核生物。
(2)常見類型
(3)原核細胞的主要特點
①結構比較簡單，沒有由核膜包被的細胞核，有擬核。
②擬核內有環狀的DNA分子。
判斷正誤
(1)真菌和細菌都是原核生物(　　)
(2)原核生物中既有自養生物又有異養生物(　　)
(3)植物細胞、真菌與細菌都有細胞壁，成分主要是纖維素和果膠(　　)
(4)藍細菌能進行光合作用是因為有葉綠體存在(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
比較原核細胞和真核細胞的結構
觀察下列七幅圖，請思考：
(1)上圖中原核生物有哪些？請說出你的判斷依據。
提示　原核生物有藍細菌、細菌、支原體。它們都無核膜包被的細胞核。
(2)支原體與細菌、藍細菌在結構上有什么區別？
提示　支原體無細胞壁。
(3)帶“菌”字的都是細菌嗎？
提示　不一定。真菌(如酵母菌、霉菌、食用菌等)為真核生物，球菌、桿菌、螺旋菌都是指細菌(如大腸桿菌、醋酸桿菌、肺炎鏈球菌、幽門螺旋桿菌、霍亂弧菌等)。
原核細胞與真核細胞的比較
比較項目 原核細胞 真核細胞
本質區別 有無核膜包被的細胞核
不同點 大小 較小 較大
細胞壁 有(支原體除外) 植物細胞和真菌細胞有，動物細胞無
細胞器 有核糖體，無其他細胞器 有核糖體、線粒體等復雜的細胞器
細胞核 有擬核，無核膜，無染色體 有核膜，核內有染色體
生物類群 放線菌、藍細菌、細菌、支原體、衣原體、立克次氏體 真菌、動物、植物
統一性 都有細胞質膜、細胞質、核糖體，都以DNA作為遺傳物質
3．(2022·江蘇常州高一期中)美國黃石國家公園是當今世界上最大的一個國家公園，其中的熱溫泉數量位于世界之首。科學家在熱溫泉中發現了一種罕見的嗜熱好氧桿菌，內含大量葉綠素，能與其他細菌爭奪陽光來維持生存。下列有關敘述正確的是(　　)
A．該菌的遺傳物質主要存在于染色體上
B．該菌是能進行光合作用的自養生物
C．該菌和藍細菌都無細胞核和細胞器
D．該菌與口腔上皮細胞的最主要區別是有細胞壁
答案　B
解析　該菌屬于原核生物，其遺傳物質DNA裸露存在，沒有染色體，A錯誤；該菌和藍細菌都屬于原核生物，無成型的細胞核，但是含有核糖體，C錯誤；該菌屬于原核生物，與真核細胞口腔上皮細胞相比，最主要區別是沒有核膜包被的細胞核，D錯誤。
4．如圖是某細胞結構模式圖。下列有關敘述正確的是(　　)
A．圖示細胞為某種植物細胞或真菌
B．圖示細胞中無核膜包被的細胞核
C．圖示細胞含有核糖體、葉綠體等結構
D．圖示細胞的遺傳物質為RNA
答案　B
解析　圖示細胞為原核細胞，而植物細胞和真菌屬于真核細胞，A錯誤；圖示細胞只含有核糖體一種細胞器，不含葉綠體，C錯誤；圖示細胞的遺傳物質為DNA，D錯誤。
題組一　細胞各部分結構分工合作
1．用含有3H標記的氨基酸的培養基培養某動物細胞，該細胞能合成并分泌一種含3H的蛋白質。3H在細胞各結構間移動時不經過(　　)
A．核糖體 B．內質網
C．線粒體 D．囊泡
答案　C
解析　分泌蛋白形成時不經過線粒體，線粒體只是為其提供能量。
2．(2022·江蘇泰州中學高一期末)下圖是某細胞在某項生命活動的前后，幾種生物膜面積的變化圖。該過程合成的物質最可能是(　　)
A．呼吸酶 B．核酸
C．性激素 D．唾液淀粉酶
答案　D
3．用35S標記一定量的氨基酸，研究胰島素的合成和分泌過程。測得與之密切相關的三種細胞器上放射性強度的變化曲線如圖所示。下列敘述不正確的是(　　)
A．圖中a曲線對應的細胞器是核糖體
B．圖中b、c曲線對應細胞器的膜屬于細胞中的生物膜
C．圖中a、b、c曲線對應的細胞器都具有蛋白質加工功能
D．35S進入細胞和排出細胞都要通過細胞質膜來完成
答案　C
解析　在分泌蛋白的合成、加工和運輸過程中，相關的細胞器依次為核糖體→內質網→高爾基體，結合圖示分析，a曲線對應細胞器為核糖體，b曲線對應細胞器為內質網，c曲線對應細胞器為高爾基體，內質網、高爾基體的膜屬于細胞中的生物膜；核糖體合成蛋白質，內質網和高爾基體參與蛋白質的加工；35S作為標記物跟隨氨基酸進入細胞，通過細胞質膜完成，而跟隨蛋白質運出細胞，也是通過細胞質膜完成的。
4．(2022·江蘇金壇高一期中)科學家用35S標記的氨基酸培養哺乳動物的乳腺細胞，測量細胞合成分泌乳腺蛋白過程中各種膜結構的面積變化，結果如圖所示。下列選項中a、b、c所代表的膜結構的名稱以及放射性標記出現的先后順序，正確的是(　　)
A．a核糖體→b內質網→c高爾基體
B．a內質網→b高爾基體→c細胞質膜
C．a高爾基體→c內質網→b細胞質膜
D．a內質網→c高爾基體→b細胞質膜
答案　D
題組二　原核細胞和真核細胞的主要區別
5．下列屬于原核生物的一組是(　　)
①發菜?、诮湍妇、鄄萋南x　④小球藻　⑤水綿?、耷嗝咕、呷樗峋、啻竽c桿菌　 ⑨金黃色葡萄球菌?、庵гw
A．①⑦⑧⑨⑩ B．①②⑥⑧⑨
C．①③④⑦⑩ D．①②⑥⑦⑧
答案　A
6．(2022·江蘇常熟高一期中)綠藻被認為是21世紀人類最理想的健康食品，螺旋藍細菌(屬藍細菌門，顫藍細菌科)特有的藻藍蛋白能提高淋巴細胞活性，增強人體免疫力。下列有關綠藻和螺旋藍細菌的敘述，正確的是(　　)
A．綠藻和螺旋藍細菌都是具有葉綠體的自養型生物
B．綠藻和螺旋藍細菌都有核糖體、中心體、DNA
C．綠藻有核膜、染色體等，螺旋藍細菌沒有核膜但有染色體
D．水體富營養化會引起綠藻和螺旋藍細菌大量繁殖
答案　D
解析　螺旋藍細菌屬于原核生物，沒有葉綠體，A錯誤；綠藻有核糖體、中心體、DNA ，螺旋藍細菌有核糖體、DNA，沒有中心體，B錯誤；綠藻屬于真核生物，有核膜和染色體，而螺旋藍細菌屬于原核生物，沒有核膜和染色體，C錯誤。
7．關于酵母菌和乳酸菌的敘述，錯誤的是(　　)
A．酵母菌和乳酸菌都有磷脂成分
B．酵母菌有線粒體，而乳酸菌無線粒體
C．酵母菌具有細胞核，而乳酸菌具有擬核
D．青霉素能破壞酵母菌和乳酸菌的細胞壁
答案　D
解析　青霉素能破壞乳酸菌的細胞壁，不能破壞酵母菌的細胞壁，D錯誤。
8．李斯特氏菌是一種致死食源性細菌，當它侵入人體后，該菌的一種名為INIC的蛋白可通過阻礙人類細胞中的TUBA蛋白的活性，使細胞質膜更易變形而有利于細菌在人類細胞之間快速轉移，使人患腦膜炎。下列說法中錯誤的是(　　)
A．李斯特氏菌的遺傳物質是DNA，含核酸的細胞器只有核糖體
B．INIC蛋白質的合成與分泌與內質網、高爾基體有關
C．該菌能在人類細胞之間快速轉移與細胞質膜的流動性有關
D．食物通過高溫蒸煮可以減少人患腦膜炎的概率
答案　B
解析　李斯特氏菌屬于原核生物，其遺傳物質是DNA，只含有核糖體一種細胞器，A正確；INIC蛋白是細菌的蛋白質，細菌沒有內質網、高爾基體，B錯誤；食物通過高溫蒸煮可以滅菌，可減少人患腦膜炎的概率，D正確。
選擇題9～10題為單選題，11～13題為多選題。
9．(2022·江蘇常州高級中學高一期中)科學家發現了囊泡運輸的調控機制。如圖是囊泡膜與靶膜融合過程的示意圖，囊泡上有一個特殊的V－SNARE蛋白，它與靶膜上的T－SNARE蛋白結合形成穩定的結構后，囊泡膜和靶膜才能融合，從而將物質準確地運送到相應的位點。下列敘述正確的是(　　)
A．囊泡膜不屬于生物膜
B．高爾基體、內質網、細胞質膜依次參與胃蛋白酶的分泌過程
C．分泌蛋白的運輸過程中高爾基體的膜面積不斷增大
D．圖中T－SNARE與V－SNARE的結合存在特異性
答案　D
解析　囊泡膜屬于生物膜，A錯誤；胃蛋白酶屬于分泌蛋白，其合成與分泌過程為：核糖體合成蛋白質→內質網進行粗加工→內質網“出芽”形成囊泡→高爾基體進行再加工形成成熟的蛋白質→高爾基體突起形成小泡→細胞質膜，整個過程還需要線粒體提供能量。因此，參與囊泡運輸的細胞結構依次是內質網、高爾基體、細胞質膜，B錯誤；分泌蛋白的運輸需要囊泡的參與，該過程中高爾基體的膜面積先增大后減小，C錯誤。
10．某科學興趣小組研究 M、N、P三種細胞的結構和功能，發現M細胞沒有核膜包被的細胞核，但含有核糖體；N細胞含有葉綠體；P細胞能合成糖原。下列敘述正確的是(　　)
A．M細胞無線粒體，不能進行有氧呼吸
B．N細胞的遺傳物質徹底水解得到5種堿基
C．N、P細胞一般均具有DNA和 RNA
D．M、P細胞一定取材于異養型生物
答案　C
解析　M細胞沒有核膜包被的細胞核，屬于原核生物，其無線粒體，但部分原核細胞含有與有氧呼吸有關的酶，仍能進行有氧呼吸，A錯誤；N為綠色植物細胞，其遺傳物質為DNA，徹底水解的堿基有4種，分別為A、G、C、T，B錯誤；N、P細胞均為細胞生物，細胞生物一般均具有DNA和 RNA兩種核酸，C正確；M是原核生物，絕大多數是異養型，少數是自養型；P細胞是動物細胞，取材于異養型生物，D錯誤。
11．如圖表示分泌蛋白的合成、加工和運輸過程，①、②、③表示細胞器，a、b、c表示某些過程。下列有關說法正確的是(　　)
A．①、②、③分別是內質網、高爾基體和線粒體
B．該過程可以說明各種細胞器的結構直接相連
C．a表示脫水縮合過程，b、c表示蛋白質的加工及運輸過程
D．圖解中的全過程在真核細胞和原核細胞中都可發生
答案　AC
解析　由題圖可知，①是內質網，②高爾基體，③是線粒體，A正確；該過程可以說明部分細胞器膜和細胞質膜之間可以通過囊泡相互轉化，內質網、高爾基體沒有直接相連，B錯誤；分析題圖可知，a表示氨基酸的脫水縮合反應，b是內質網對肽鏈的加工和運輸，c是高爾基體對來自內質網的蛋白質進行進一步的加工和運輸，C正確；原核細胞內無內質網和高爾基體，因此不能完成圖解中的全過程，D錯誤。
12．將含3H標記的某種氨基酸注射到細胞中，則3H出現的部位如圖所示(①→②→③→
④→⑤)。下列針對該過程的分析，錯誤的是(　　)
A．①→④過程依次出現放射性的細胞器有核糖體、內質網、高爾基體和線粒體
B．③可以對來自內質網的蛋白質做進一步修飾加工
C．③→④→⑤體現了生物膜的流動性和生物膜間的相互轉化
D．①→②→③→④→⑤過程不需要消耗能量
答案　AD
解析　線粒體并不直接參與蛋白質的合成與加工，只是提供能量，放射性不會出現在線粒體中，A錯誤；③高爾基體→④囊泡→⑤細胞質膜，該過程涉及膜的融合，體現了生物膜的流動性和生物膜間的相互轉化，C正確；①→②→③→④→⑤過程需要消耗能量，D錯誤。
13．下列關于真核生物和原核生物的說法，錯誤的是(　　)
A．藍細菌無線粒體，不能進行有氧呼吸
B．酵母菌的擬核區有一個大型環狀DNA分子
C．黑藻進行光合作用的場所是葉綠體
D．真核細胞中，DNA只分布在細胞核中
答案　ABD
解析　藍細菌是原核生物，雖無線粒體，但含有相關酶，仍能進行有氧呼吸，A錯誤；酵母菌是真核生物，沒有擬核區，B錯誤；真核細胞中，DNA主要分布于細胞核，少量分布于細胞質中，D錯誤。
14．如圖所示，圖1為動物細胞部分結構示意圖，圖2表示物質Q依次在細胞器甲、乙、丙上合成、加工和形成分泌蛋白的過程。請分析回答：
(1)圖1是在____________顯微鏡下看到的動物細胞亞顯微結構，該細胞與乳酸菌相比，最主要的區別在于________________________，它們共有的細胞結構有____________(填標號)。
(2)圖2表示分泌蛋白合成、加工和分泌的過程，物質Q的結構通式是____________，甲、乙、丙分別對應圖1的________(填標號)，整個合成、加工和分泌過程還需要圖1的_________(填標號)供能。為了研究圖2所示蛋白質合成、加工和分泌的生理過程，一般采用的研究方法是_______________，圖2過程中膜面積基本不變的結構是____________(填“甲”“乙”或“丙”)。
答案　(1)電子　有核膜包被的細胞核　④、⑤
(2)?、?、③、⑦?、佟?(放射性)同位素標記(同位素示蹤)法　丙
15．(2022·徐州市第七中學高一期中)圖甲、圖乙是兩種細胞模式圖，請據圖回答：
(1)圖甲細胞與圖乙細胞相比，其結構上的最主要區別是圖甲細胞__________________，它們都具有的細胞器的化學成分為__________________。
(2)如果將圖乙改為高等植物細胞模式圖，則必須去除的結構是________(填序號)。
(3)圖乙細胞中②結構中通過__________________的方式增大膜面積，若圖乙所示的細胞能分泌胰島素，則胰島素從開始合成到分泌出細胞，經過的細胞器順序依次是________(用序號和箭頭回答)。
答案　(1)沒有核膜包被的細胞核　蛋白質和RNA
(2)⑦　(3)內膜向腔內折疊形成嵴?、唷荨?/p>

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