資源簡介

高考生物一輪專題知識梳理
第5講　細(xì)胞器和生物膜系統(tǒng)
課標(biāo)解讀 核心素養(yǎng)
1.闡明主要細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能 2.舉例說明細(xì)胞各部分之間相互聯(lián)系,協(xié)調(diào)一致,共同執(zhí)行細(xì)胞的各項生命活動 3.活動:用顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動;嘗試制作真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)模型 生命觀念 明確各種細(xì)胞器的分工與合作,建立生命部分與整體的觀念
科學(xué)思維 歸納細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能,培養(yǎng)邏輯思維能力、歸納總結(jié)能力和識圖析圖能力
科學(xué)探究 用高倍顯微鏡觀察線粒體與葉綠體
考點一　細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能
1.細(xì)胞質(zhì)的組成。
提醒　差速離心法≠密度梯度離心法。
2.八種常見細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)及功能。
模式圖 主要結(jié)構(gòu)或成分 主要功能
線 粒 體 雙層膜;①內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴,增加膜面積;②在內(nèi)膜上和基質(zhì)中有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶 有氧呼吸的主要場所
雙層膜;①類囊體堆疊形成基粒,增大膜面積;②類囊體薄膜上分布有吸收光能的色素;③在類囊體和基質(zhì)中含有與光合作用有關(guān)的酶 光合作用的場所
由膜構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),分為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):脂質(zhì)合成車間 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)加工場所
扁平囊狀結(jié)構(gòu)和大小囊泡 ①對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”;②在植物細(xì)胞中與細(xì)胞壁的形成有關(guān)
液泡膜及其內(nèi)的細(xì)胞液 調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境,充盈的液泡可以使細(xì)胞保持堅挺
單層膜、內(nèi)含多種水解酶 細(xì)胞內(nèi)的“消化車間”,分解衰老、損傷的細(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌
主要成分是蛋白質(zhì)和rRNA,分為游離核糖體和附著核糖體 游離核糖體:合成分布在細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)蛋白、胞內(nèi)酶等 附著核糖體:合成分泌蛋白
由兩個相互垂直的中心粒及周圍物質(zhì)組成 與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)
3.細(xì)胞骨架。
(1)結(jié)構(gòu):由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
(2)功能:維持著細(xì)胞的形態(tài),錨定并支撐著許多細(xì)胞器,與細(xì)胞運動、分裂、分化以及物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動密切相關(guān)。
提醒　亞顯微結(jié)構(gòu)是指在電子顯微鏡下看到的結(jié)構(gòu)——凡細(xì)胞中顯示出線粒體內(nèi)外膜、葉綠體內(nèi)外膜及類囊體薄膜、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、中心體、核膜等結(jié)構(gòu)均屬于亞顯微結(jié)構(gòu)。
正誤判斷
(1)溶酶體能合成水解酶用于分解衰老的細(xì)胞器。 (×)
(2)中心體在動物細(xì)胞有絲分裂的前期完成倍增。 (×)
(3)小麥細(xì)胞的有絲分裂與中心體有關(guān)。 (×)
(4)分離細(xì)胞器的方法是密度梯度離心法。 (×)
(5)葉綠體中構(gòu)成基粒的類囊體擴展了捕獲光能的膜面積。 (√)
(6)具有雙層膜的細(xì)胞器有線粒體、葉綠體和細(xì)胞核。 (×)
(7)人體細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比值大于外膜。 (√)
(8)人體不同細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的數(shù)量相差不大。 (×)
(9)線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)所含酶的種類相同。 (×)
(10)細(xì)胞骨架與細(xì)胞運動、分裂、分化以及物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動密切相關(guān)。 (√)
教材微點
1.(必修1 P53“概念檢測4”)心肌細(xì)胞比皮膚表皮細(xì)胞有更多的線粒體,原因是什么
提示　心肌細(xì)胞收縮需要大量的能量,線粒體是供應(yīng)能量的“動力車間”,所以心肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量較多。
2.(必修1 P53“拓展應(yīng)用”)溶酶體內(nèi)含有多種水解酶,為什么溶酶體膜不會被這些水解酶分解 嘗試提出一種假說,解釋這種現(xiàn)象。
提示　溶酶體膜的成分可能被修飾,使得酶不能對其發(fā)揮作用;溶酶體膜可能因為所帶電荷或某些特定基團的作用而能使酶遠(yuǎn)離自身;可能因溶酶體膜轉(zhuǎn)運物質(zhì)使得膜周圍的環(huán)境(如pH)不適合酶發(fā)揮作用。
長句突破
1.(科學(xué)思維)線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量比外膜高,請從結(jié)構(gòu)與功能觀角度分析原因:功能復(fù)雜的膜中,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量多。線粒體內(nèi)膜中進(jìn)行著有氧呼吸的第三階段。
2.(科學(xué)思維)溶酶體的功能是分解衰老、損傷的細(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌。
1.線粒體和葉綠體的比較。
2.多角度歸納與概括細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能。
(1)
(2)
(3)
(4)
3.細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能中的“一定”“不一定”與“一定不”。
(1)能進(jìn)行光合作用的生物,不一定有葉綠體(如藍(lán)細(xì)菌),但高等植物細(xì)胞的光合作用一定在葉綠體中進(jìn)行。
(2)能進(jìn)行有氧呼吸的生物不一定有線粒體,但真核生物的有氧呼吸一定有線粒體參與,且丙酮酸徹底氧化分解一定發(fā)生于線粒體中。
(3)一切生物,其蛋白質(zhì)合成場所一定是核糖體。
(4)有中心體的生物不一定為動物,但一定不是高等植物。
(5)高爾基體經(jīng)囊泡分泌的物質(zhì)不一定為分泌蛋白,但分泌蛋白一定經(jīng)高爾基體分泌。
(6)具有細(xì)胞壁的細(xì)胞不一定是植物細(xì)胞,真菌、細(xì)菌(支原體除外)也有細(xì)胞壁。
(7)沒有葉綠體和中央液泡的細(xì)胞不一定是動物細(xì)胞,如根尖分生區(qū)細(xì)胞。
(8)葡萄糖→丙酮酸一定不發(fā)生在細(xì)胞器中。
角度一 圍繞細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能,考查結(jié)構(gòu)與功能觀
1.(2020·浙江7月選考)溶酶體是內(nèi)含多種酸性水解酶的細(xì)胞器。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.高爾基體斷裂后的囊泡結(jié)構(gòu)可形成溶酶體
B.中性粒細(xì)胞吞入的細(xì)菌可被溶酶體中的多種酶降解
C.溶酶體是由磷脂雙分子層構(gòu)成的內(nèi)、外兩層膜包被的小泡
D.大量堿性物質(zhì)進(jìn)入溶酶體可使溶酶體中酶的活性發(fā)生改變
解析　溶酶體是由高爾基體斷裂后的囊泡結(jié)構(gòu)形成的,A項正確;溶酶體中含有多種水解酶,中性粒細(xì)胞吞入的細(xì)菌可被溶酶體中的水解酶降解,B項正確;溶酶體是單層膜結(jié)構(gòu),C項錯誤;溶酶體中含有多種酸性水解酶,大量堿性物質(zhì)進(jìn)入會改變?nèi)苊阁w中的pH,因此其中的酶的活性會受影響,D項正確。
答案　C
2.下列與細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)的說法,正確的是 (　　)
A.硅肺的形成與細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜結(jié)構(gòu)受損有關(guān)
B.在低滲溶液中線粒體的內(nèi)膜先于外膜破裂
C.葉綠體內(nèi)的生物膜結(jié)構(gòu)只包括葉綠體內(nèi)膜和外膜
D.線粒體和葉綠體都是植物根細(xì)胞中與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細(xì)胞器
解析　硅肺是由硅塵破壞溶酶體膜釋放出水解酶,使細(xì)胞死亡,導(dǎo)致肺功能受損引起的,A項正確;在低滲溶液中,線粒體吸水,但由于外膜的膜面積小于內(nèi)膜的膜面積,因此外膜先漲破,B項錯誤;葉綠體內(nèi)的生物膜結(jié)構(gòu)包括葉綠體內(nèi)膜和外膜以及類囊體薄膜,C項錯誤;根細(xì)胞中無葉綠體,因此線粒體是植物根細(xì)胞中與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細(xì)胞器,D項錯誤。
答案　A
角度二 結(jié)合細(xì)胞器的識別及功能分析,考查科學(xué)思維能力
3.(2020·江蘇卷)下列關(guān)于真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的敘述,正確的是 (　　)
A.根據(jù)細(xì)胞代謝需要,線粒體可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中移動和增殖
B.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)所含核酸的種類相同
C.人體未分化的細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)非常發(fā)達(dá),而胰腺外分泌細(xì)胞中則較少
D.高爾基體與分泌蛋白的合成、加工、包裝和膜泡運輸緊密相關(guān)
解析　線粒體在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可移動到需要能量較多的部位,線粒體是半自主性細(xì)胞器,可在細(xì)胞中增殖,A項正確;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有RNA,而線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中含有DNA和RNA,B項錯誤;細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng),由于胰腺外分泌細(xì)胞分泌胰蛋白酶等分泌蛋白較多,所以其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比較發(fā)達(dá),C項錯誤;蛋白質(zhì)是在核糖體上合成的,高爾基體與分泌蛋白的加工、包裝和膜泡運輸?shù)扔嘘P(guān),D項錯誤。
答案　A
4.(不定項)如圖是動植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖,請據(jù)圖判斷下列說法正確的是 (　　)
A.若甲是人的大腿肌肉細(xì)胞,在進(jìn)行長跑的過程中,結(jié)構(gòu)②中產(chǎn)生的乳酸會導(dǎo)致大腿肌肉酸痛
B.若乙是紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞,將其置于適宜濃度的硝酸鉀溶液中進(jìn)行相關(guān)實驗,則實驗全過程只觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象
C.圖中能發(fā)生堿基互補配對的細(xì)胞器有③⑥⑩
D.若甲為胰島B細(xì)胞,則在胰島素合成和分泌過程中,高爾基體膜面積幾乎不變
解析　在進(jìn)行長跑的過程中,人大腿肌肉感到酸痛,是因為此時大腿肌肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生了乳酸,A項正確;將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞置于適宜濃度的硝酸鉀溶液中,由于硝酸鉀溶液中的硝酸根離子和鉀離子能被細(xì)胞吸收,所以細(xì)胞會先發(fā)生質(zhì)壁分離,之后會發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原,另外,若乙為紫色洋蔥鱗片葉片表皮細(xì)胞時,應(yīng)無葉綠體,B項錯誤;圖中能發(fā)生堿基互補配對的細(xì)胞器有③(核糖體,能進(jìn)行翻譯)、⑥(線粒體,含有少量的DNA,能進(jìn)行DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯)、⑩(葉綠體,含有少量的DNA,能進(jìn)行DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯),C項正確;胰島素是分泌蛋白,在胰島素合成和分泌過程中,高爾基體膜面積幾乎不變,D項正確。
答案　ACD
考點二　細(xì)胞器之間的分工合作與生物膜系統(tǒng)
1.細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合——分泌蛋白的合成、加工和運輸。
(1)分泌蛋白:指在細(xì)胞內(nèi)合成后,分泌到細(xì)胞外起作用的蛋白質(zhì),如消化酶、抗體和一部分激素等。
(2)研究手段——放射性同位素標(biāo)記法。
在豚鼠的胰腺腺泡細(xì)胞中注射3H標(biāo)記的亮氨酸,檢測放射性依次出現(xiàn)的部位。
(3)過程。
2.細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。
(1)概念:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等,這些細(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)。
(2)生物膜系統(tǒng)的組成和功能。
提醒　生物膜系統(tǒng)是指細(xì)胞內(nèi)而不是生物體內(nèi)的全部膜結(jié)構(gòu),所以口腔黏膜、胃黏膜等不屬于細(xì)胞內(nèi)的生物膜系統(tǒng);原核生物和病毒等無生物膜系統(tǒng)。
正誤判斷
(1)生物膜系統(tǒng)指生物體內(nèi)的所有膜結(jié)構(gòu)。 (×)
(2)生物膜之間通過囊泡的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)膜成分的更新依賴于生物膜的選擇透過性。 (×)
(3)原核細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)由細(xì)胞膜和核膜組成,病毒只有細(xì)胞膜。 (×)
(4)蛋白質(zhì)類激素經(jīng)囊泡運輸分泌到細(xì)胞外。 (√)
(5)造血干細(xì)胞中合成的細(xì)胞膜蛋白運輸?shù)耐緩娇赡苁歉郀柣w→核糖體→細(xì)胞膜。 (×)
(6)分泌蛋白先經(jīng)過高爾基體再經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌到細(xì)胞外。 (×)
教材微點
1.(必修1 P52“正文信息”)在細(xì)胞內(nèi),許多由膜構(gòu)成的囊泡就像深海中的潛艇,在細(xì)胞中穿梭往來,繁忙地運輸著“貨物”,而高爾基體在其中起著重要的交通樞紐作用。
2.(必修1 P53“與社會的聯(lián)系”)腎功能發(fā)生障礙時,目前常用的治療方法是采用透析型人工腎替代病變的腎行使功能,人工腎利用了細(xì)胞膜的什么特點
提示　細(xì)胞膜的功能特性——選擇透過性。
長句突破
1.(事實概述)[2021·全國甲卷,T29(1)]細(xì)胞外的K+可以跨膜進(jìn)入植物的根細(xì)胞。細(xì)胞膜和核膜等共同構(gòu)成了細(xì)胞的生物膜系統(tǒng),生物膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性。
2.(事實概述)[2020·全國卷Ⅰ,T29(5)]葉綠體的類囊體膜的功能是作為能量轉(zhuǎn)換的場所,例如葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用時,光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程發(fā)生在類囊體膜上。
3.(科學(xué)思維)核糖體上合成的多肽鏈?zhǔn)菦]有生物功能的,原因是蛋白質(zhì)的功能依賴于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),多肽鏈經(jīng)加工具有正確結(jié)構(gòu)后才具備生物學(xué)功能。
1.各種生物膜之間的聯(lián)系。
(1)在成分上的聯(lián)系。
(2)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,大都具有流動性。
②在結(jié)構(gòu)上具有一定的連續(xù)性,如圖所示:
(3)在功能上的聯(lián)系。
在分泌蛋白的合成、加工、運輸過程中,生物膜系統(tǒng)各部分之間協(xié)調(diào)配合如圖所示:
2.分泌蛋白合成和運輸?shù)膶嶒灲Y(jié)果分析。
(1)放射性強度變化情況。
圖1
圖2
放射性首先出現(xiàn)在核糖體中,然后依次出現(xiàn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)上。
(2)膜面積變化情況。
圖3
分別用直方圖和曲線圖表示如下:
圖4 圖5
圖4是以柱形圖的形式顯示分泌蛋白分泌前后相關(guān)結(jié)構(gòu)膜面積的變化,其中①~③依次表示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、細(xì)胞膜。
圖5是以坐標(biāo)圖的形式顯示分泌蛋白分泌過程中相關(guān)結(jié)構(gòu)膜面積的變化,其中a、b、c依次表示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、細(xì)胞膜、高爾基體膜。
角度一 通過考查分泌蛋白的合成、加工和分泌過程,考查生命觀念
1.(2021·海南卷)分泌蛋白在細(xì)胞內(nèi)合成與加工后,經(jīng)囊泡運輸?shù)郊?xì)胞外起作用。下列有關(guān)敘述錯誤的是 (　　)
A.核糖體上合成的肽鏈經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工形成分泌蛋白
B.囊泡在運輸分泌蛋白的過程中會發(fā)生膜成分的交換
C.參與分泌蛋白合成與加工的細(xì)胞器的膜共同構(gòu)成了生物膜系統(tǒng)
D.合成的分泌蛋白通過胞吐排出細(xì)胞
解析　根據(jù)題意可知,該細(xì)胞為真核細(xì)胞,所以核糖體上合成的肽鏈經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工形成分泌蛋白,A項正確;分泌蛋白在合成與加工的過程中會實現(xiàn)膜組分的更新,B項正確;生物膜系統(tǒng)包含細(xì)胞膜、核膜和細(xì)胞器膜,分泌蛋白合成在核糖體上,核糖體是無膜細(xì)胞器,C項錯誤;分泌蛋白排出細(xì)胞的方式為胞吐,D項正確。
答案　C
2.如圖為真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運的示意圖。請回答下列問題:
(1)圖中雙層膜包被的細(xì)胞器有　　　　(填序號)。
(2)若該細(xì)胞為人的漿細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)抗體蛋白的合成和初加工的場所有　　　　(填序號),然后通過　　　　運輸?shù)健　　　?填序號)中進(jìn)一步加工。最終通過　　　　方式運出細(xì)胞,跨膜層數(shù)為　　　　層。
(3)新轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA經(jīng)一系列加工后穿過細(xì)胞核上的　　　　轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)中,該結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)運的物質(zhì)具有　　　　性。
(4)若合成的蛋白質(zhì)為丙酮酸脫氫酶,推測該酶將被轉(zhuǎn)運到　　　　(填序號)發(fā)揮作用。
解析　分析題圖可知,①為核糖體,②為內(nèi)質(zhì)網(wǎng),③為高爾基體,④為線粒體,⑤為葉綠體。(1)圖中雙層膜包被的細(xì)胞器有④線粒體和⑤葉綠體。(2)抗體蛋白屬于分泌蛋白,其合成和初加工的場所有①核糖體(合成肽鏈)和②粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(將肽鏈加工成蛋白質(zhì)),合成后通過囊泡運輸?shù)舰鄹郀柣w中進(jìn)一步加工。最后以胞吐形式分泌到細(xì)胞外,在此過程中共穿過 0層膜。(3)細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA經(jīng)核孔轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)中,核孔對轉(zhuǎn)運的物質(zhì)具有選擇性。(4)丙酮酸的氧化分解發(fā)生在線粒體中,因此丙酮酸脫氫酶將被轉(zhuǎn)運到④線粒體中發(fā)揮作用。
答案　(1)④⑤　(2)①②　囊泡?、邸“隆?
(3)核孔　選擇　(4)④
角度二 圍繞生物膜系統(tǒng),考查科學(xué)思維能力
3.(2020·山東卷)經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體后,S酶會在其中的某些蛋白質(zhì)上形成M6P標(biāo)志。具有該標(biāo)志的蛋白質(zhì)能被高爾基體膜上的M6P受體識別,經(jīng)高爾基體膜包裹形成囊泡,在囊泡逐漸轉(zhuǎn)化為溶酶體的過程中,帶有M6P標(biāo)志的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶酶體酶;不能發(fā)生此識別過程的蛋白質(zhì)經(jīng)囊泡運往細(xì)胞膜。下列說法錯誤的是 (　　)
A.M6P標(biāo)志的形成過程體現(xiàn)了S酶的專一性
B.附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體參與溶酶體酶的合成
C.S酶功能喪失的細(xì)胞中,衰老和損傷的細(xì)胞器會在細(xì)胞內(nèi)積累
D.M6P受體基因缺陷的細(xì)胞中,帶有M6P標(biāo)志的蛋白質(zhì)會聚集在高爾基體內(nèi)
解析　進(jìn)入高爾基體的蛋白質(zhì)不能都被S酶作用帶上M6P標(biāo)志,體現(xiàn)了S酶的專一性,A項正確;在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行加工的蛋白質(zhì)由附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體參與合成,B項正確;溶酶體含有大量的水解酶,可以分解衰老、損傷的細(xì)胞器,S酶功能喪失的細(xì)胞中沒有帶有M6P標(biāo)志的蛋白質(zhì),不能產(chǎn)生溶酶體酶,衰老和損傷的細(xì)胞器會在細(xì)胞內(nèi)積累,C項正確;M6P受體基因缺陷的細(xì)胞中,帶有M6P標(biāo)志的蛋白質(zhì)不會經(jīng)高爾基體膜包裹形成囊泡并在囊泡內(nèi)轉(zhuǎn)化為溶酶體酶,但會經(jīng)囊泡運往細(xì)胞膜,不會聚集在高爾基體內(nèi),D項錯誤。
答案　D
4.(2020·全國卷Ⅰ)真核細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)具有重要功能。請參照表中內(nèi)容完成下表。
結(jié)構(gòu) 名稱 突觸 高爾基體 (1)　　 葉綠體的 類囊體膜
功能 (2)　　　　　 (3)　　　　　 控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞 作為能量轉(zhuǎn)換的場所
膜的主 要成分 (4)　　　　　　　　　
功能 舉例 在縮手反射中參與興奮在神經(jīng)元之間的傳遞 參與豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞分泌蛋白的形成過程 參與K+從土壤進(jìn)入植物根細(xì)胞的過程 (5)　　 　　　 　　　
解析　(1)細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界,具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。(2)突觸由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜構(gòu)成,是一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元或另一細(xì)胞間相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu),可參與信息傳遞過程。(3)高爾基體是具有單層膜的細(xì)胞器,其主要功能是對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類與包裝,然后送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。(4)生物膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。(5)葉綠體的類囊體膜是光合作用光反應(yīng)(將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)的場所,在光反應(yīng)階段,類囊體膜上的色素可以吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能,這些能量可以用于H2O的光解,產(chǎn)生O2和NADPH,也可以用于合成ATP。
答案　(1)細(xì)胞膜　(2)參與信息傳遞　(3)對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工修飾　(4)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)　(5)葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用時,光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程發(fā)生在類囊體膜上
考點三　用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動
1.實驗原理。
2.實驗步驟。
(1)觀察葉綠體。
(2)觀察細(xì)胞質(zhì)的流動。
1.實驗材料分析。
實驗 觀察葉綠體 觀察細(xì)胞質(zhì)的流動
選材 蘚類葉 菠菜葉或番薯葉稍帶些葉肉的下表皮 新鮮的黑藻
原因 葉片很薄,僅有一兩層葉肉細(xì)胞,可以取整個小葉直接制片 ①細(xì)胞排列疏松,易撕取;②含葉綠體數(shù)目少,且個體大 黑藻幼嫩的小葉扁平,只有一層細(xì)胞,存在葉綠體,易觀察
2.實驗的三個注意點。
(1)細(xì)胞質(zhì)流動與新陳代謝有密切關(guān)系,呼吸越旺盛,細(xì)胞質(zhì)流動越快,反之,則越慢。細(xì)胞質(zhì)流動可朝一個方向,也可朝不同的方向,其流動方式為轉(zhuǎn)動式。這時細(xì)胞器隨細(xì)胞質(zhì)(基質(zhì))一起運動,并非只是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的運動。
(2)觀察細(xì)胞質(zhì)流動時,首先要找到葉肉細(xì)胞中的葉綠體,然后以葉綠體作為參照物,在觀察時眼睛注視葉綠體,再觀察細(xì)胞質(zhì)的流動。最后,再仔細(xì)觀察細(xì)胞質(zhì)的流動速度和流動方向。
(3)葉綠體在細(xì)胞內(nèi)可隨細(xì)胞質(zhì)的流動而流動,同時受光照強度的影響。葉綠體在弱光下以最大面積朝向光源,強光下則以側(cè)面或頂面朝向光源,實驗觀察時可適當(dāng)調(diào)整光照強度和方向以便于觀察。若觀察時發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)不流動,或者流動很慢,應(yīng)立即采取措施,加速細(xì)胞質(zhì)流動,可采取的措施是適度照光、適當(dāng)加溫、切傷葉片等。
角度 通過觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動,考查實驗基本過程
1.下列關(guān)于生物學(xué)實驗的敘述,錯誤的是 (　　)
A.觀察活細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)的流動時,可以以葉綠體作為參照物
B.探究人體紅細(xì)胞因失水而發(fā)生的形態(tài)變化時,可用肉眼直接觀察
C.觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動時,應(yīng)先用低倍鏡找到目標(biāo),再換用高倍鏡仔細(xì)觀察
D.用細(xì)胞融合的方法探究細(xì)胞膜流動性時,可用熒光染料標(biāo)記膜蛋白
解析　通過觀察葉綠體隨著細(xì)胞質(zhì)流動的情況,可以推斷細(xì)胞質(zhì)流動的方向和速度,A項正確;探究人體紅細(xì)胞因失水而發(fā)生的形態(tài)變化時,需用顯微鏡觀察,B項錯誤;觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動時,應(yīng)先用低倍鏡找到目標(biāo),再換用高倍鏡仔細(xì)觀察,C項正確;可用熒光染料標(biāo)記膜蛋白,用細(xì)胞融合的方法探究細(xì)胞膜的流動性,D項正確。
答案　B
2.(不定項)(2023·泰州模擬)如圖為某小組在室溫下進(jìn)行“觀察黑藻細(xì)胞質(zhì)環(huán)流”實驗時拍攝的照片,下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　)
A.適當(dāng)調(diào)亮光線更便于觀察細(xì)胞質(zhì)
B.適當(dāng)升高溫度細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的速度會加快
C.同一細(xì)胞中葉綠體的流動方向相同
D.圖示植物細(xì)胞中不存在細(xì)胞核和大液泡
解析　細(xì)胞質(zhì)顏色較淺,調(diào)暗光線更有利于觀察細(xì)胞質(zhì),A項錯誤;適當(dāng)升高溫度(分子熱運動速率增加,酶活性增強,細(xì)胞代謝加快)細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的速度會加快,B項正確;同一細(xì)胞中的不同葉綠體的運動方向是相同和定向的,即葉綠體環(huán)繞中央大液泡向同一個方向旋轉(zhuǎn)式流動著,C項正確;黑藻屬于真核細(xì)胞,含有細(xì)胞核和大液泡,D項錯誤。
答案　AD
1.經(jīng)典重組　判斷正誤
(1)新冠病毒與肺炎鏈球菌均可利用自身的核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成。(2020·全國卷Ⅱ,1B) (×)
(2)細(xì)胞的核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細(xì)胞膜中都含有磷元素。(2018·全國卷Ⅲ,2B、C) (√)
(3)分泌蛋白分泌到細(xì)胞外的過程存在膜脂的流動現(xiàn)象。(全國卷Ⅲ,1C) (√)
(4)大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)有核糖體。(海南卷,2A) (√)
(5)葉綠體、線粒體和核糖體都含有DNA。(全國卷Ⅱ,1D) (×)
2.(2022·廣東卷)酵母菌sec系列基因的突變會影響分泌蛋白的分泌過程,某突變酵母菌菌株的分泌蛋白最終積累在高爾基體中。此外,還可能檢測到分泌蛋白的場所是 (　　)
A.線粒體、囊泡 　B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞外
C.線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 　D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、囊泡
解析　線粒體為分泌蛋白的合成、加工、運輸提供能量,分泌蛋白不會進(jìn)入線粒體,A、C兩項錯誤;根據(jù)題意,分泌蛋白在高爾基體中積累,不會分泌到細(xì)胞外,B項錯誤;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中初步加工的分泌蛋白以囊泡的形式轉(zhuǎn)移到高爾基體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、囊泡中會檢測到分泌蛋白,D項正確。
答案　D
3.(2021·山東卷)高爾基體膜上的RS受體特異識別并結(jié)合含有短肽序列RS的蛋白質(zhì),以出芽的形式形成囊泡,通過囊泡運輸?shù)姆绞綄㈠e誤轉(zhuǎn)運到高爾基體的該類蛋白質(zhì)運回內(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。下列說法錯誤的是 (　　)
A.消化酶和抗體不屬于該類蛋白
B.該類蛋白運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程消耗ATP
C.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功能的缺失可能會使高爾基體內(nèi)該類蛋白的含量增加
解析　消化酶和抗體屬于分泌蛋白,其產(chǎn)生過程需要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工,故不屬于該類蛋白質(zhì),A項正確;該類蛋白經(jīng)囊泡運輸需要消耗能量,B項正確;高爾基體膜上的RS受體與含RS的蛋白質(zhì)結(jié)合能力強,所以pH應(yīng)該低,C項錯誤;RS受體功能缺失會使該類蛋白的回收異常,不能運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng),在高爾基體內(nèi)積累,含量增加,D項正確。
答案　C
4.(2022·浙江1月選考)以黑藻為材料進(jìn)行“觀察葉綠體”活動。下列敘述正確的是 (　　)
A.基部成熟葉片是最佳觀察材料
B.葉綠體均勻分布于葉肉細(xì)胞中心
C.葉綠體形態(tài)呈扁平的橢球形或球形
D.不同條件下葉綠體的位置不變
解析　黑藻基部成熟葉片含有的葉綠體多,不易觀察葉綠體的形態(tài),應(yīng)選用黑藻的幼嫩的小葉,A項錯誤;葉綠體呈扁平的橢球形或球形,圍繞液泡沿細(xì)胞邊緣分布,B項錯誤;觀察到的葉綠體呈扁平的橢球形或球形,C項正確;葉綠體的形態(tài)和分布可隨光照強度和方向的改變而改變,D項錯誤。
答案　C
5.(2020·全國卷Ⅱ)為了研究細(xì)胞器的功能,某同學(xué)將正常葉片置于適量的溶液B中,用組織搗碎機破碎細(xì)胞,再用差速離心法分離細(xì)胞器。回答下列問題:
(1)該實驗所用溶液B應(yīng)滿足的條件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2點即可)。
(2)離心沉淀出細(xì)胞核后,上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解,原因是此上清液中含有　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中,照光后有氧氣釋放;如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光,　　　　(填“有”或“沒有”)氧氣釋放,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)為研究細(xì)胞器的功能,在分離細(xì)胞器時一定要保證細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的完整和功能的正常,因此本實驗所用溶液B的pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同,滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同。(2)離心沉淀出細(xì)胞核后,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體均分布在上清液中,與有氧呼吸有關(guān)的酶在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中,因此在適宜的條件下,上清液能將葡萄糖徹底分解。(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中,照光后有氧氣釋放;如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光,因為類囊體膜是H2O分解釋放O2的場所,葉綠體膜破裂不影響類囊體膜的功能,所以仍有氧氣釋放。
答案　(1)pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同,滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同　(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體　(3)有　類囊體膜是H2O分解釋放O2的場所,葉綠體膜破裂不影響類囊體膜的功能
(二) 假說與模型
1.提出假說。
(1)概念:科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說,再用進(jìn)一步的觀察與實驗對已建立的假說進(jìn)行修正和補充。
(2)特點:假設(shè)是研究者對研究結(jié)果預(yù)先賦予的答案,是一種可能的解釋和說明。一種假說最終被接受或被否定,取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結(jié)果相吻合。提出假設(shè)通常是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié),但不一定是所有的探究所必需的環(huán)節(jié)。
2.建構(gòu)模型。
(1)概念:模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所做的一種概括性的描述。
(2)類型。
①概念模型:是指以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式對事物的規(guī)律和機理進(jìn)行描述、闡明。體現(xiàn)知識的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。通過概念模型的構(gòu)建,有利于對概念知識的理解和聯(lián)系。
②物理模型:以實物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于物理模型,它形象而概括地反映了所有DNA分子結(jié)構(gòu)的共同特征。
③數(shù)學(xué)模型:就是用來定性或定量表述生命活動規(guī)律的計算公式、函數(shù)式、曲線圖以及由實驗數(shù)據(jù)繪制成的柱形圖、餅狀圖等。
1.下列對于生物模型建立的完整過程的認(rèn)識,錯誤的是 (　　)
A.科學(xué)家根據(jù)觀察的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型,用現(xiàn)象和實驗對假說或模型進(jìn)行檢驗、修正和補充
B.一種模型最終能否被普遍接受,取決于它能否與以后的現(xiàn)象和實驗結(jié)果相吻合,能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象
C.生物膜的流動鑲嵌模型完美無缺
D.隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),對膜研究更加細(xì)致入微,有利于更完善地解釋細(xì)胞膜的功能
解析　建構(gòu)模型的一般步驟是提出問題→做出假設(shè)→用數(shù)學(xué)形式表達(dá)→檢驗或修正,A項正確;一種模型最終能否被普遍接受,取決于它能否與以后的現(xiàn)象和實驗結(jié)果相吻合,能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象,B項正確;生物膜的流動鑲嵌模型是否完美無缺,還有待于時間的檢驗,可能還會有所修正和發(fā)展,C項錯誤;隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),對膜研究更加細(xì)致入微,有利于更完善地解釋細(xì)胞膜的功能,D項正確。
答案　C
2.(2023·山西晉中期末)科學(xué)家通過研究種間捕食關(guān)系,構(gòu)建了捕食者—獵物模型,如圖甲所示(圖中箭頭所指方向代表曲線變化趨勢);圖乙為相應(yīng)的種群數(shù)量變化曲線。下列有關(guān)敘述正確的是 (　　)
甲 乙
A.圖甲中橫坐標(biāo)表示的是被捕食者的數(shù)量變化
B.圖乙中的a時間段對應(yīng)的是圖甲中的②區(qū)
C.圖乙中的d時間段對應(yīng)的是圖甲中的③區(qū)
D.捕食者和被捕食者的數(shù)量變化存在著正反饋調(diào)節(jié)
解析　圖甲中的橫坐標(biāo)表示被捕食者的數(shù)量變化,縱坐標(biāo)表示捕食者的數(shù)量變化,A項正確;圖乙中的a時間段捕食者和被捕食者的數(shù)量均增加,所以對應(yīng)的是圖甲中的①區(qū),B項錯誤;圖乙中的d時間段被捕食者數(shù)量增加而捕食者數(shù)量減少,所以對應(yīng)的是圖甲中的④區(qū),C項錯誤;根據(jù)圖甲可知,捕食者和被捕食者的數(shù)量變化存在著負(fù)反饋調(diào)節(jié),D項錯誤。
答案　A
3.科學(xué)家經(jīng)過研究提出了生物膜的“流動鑲嵌模型”。請分析回答下列問題:
(1)在“流動鑲嵌模型”中,構(gòu)成生物膜基本支架的是　　　　　　,由于　　　　　　的分布使生物膜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不對稱性。
(2)用熒光抗體標(biāo)記的人—鼠細(xì)胞融合的實驗過程及結(jié)果如下圖所示。此實驗結(jié)果直接證明了細(xì)胞膜中的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,由此能較好地解釋細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上的　　　　性。
(3)科學(xué)家在研究線粒體結(jié)構(gòu)和功能時發(fā)現(xiàn),其外膜包含很多稱作“孔道蛋白”的整合蛋白,可允許某些離子和小分子順濃度梯度通過,物質(zhì)的這種跨膜方式為　　　　　　　。
(4)如圖為胰島B細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖(局部)。胰島B細(xì)胞通過基因控制合成并分泌胰島素,參與此過程的所有具膜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有　　　　　　　　(用圖中序號表示)。胰島素以胞吐方式分泌出胰島B細(xì)胞后,作用于靶細(xì)胞,促進(jìn)了靶細(xì)胞　　　　　　　　　　　　　　　　而實現(xiàn)降低血糖的作用。
解析　(1)流動鑲嵌模型的結(jié)構(gòu)特點是:磷脂雙分子層構(gòu)成基本支架,具有流動性;蛋白質(zhì)鑲嵌、覆蓋或貫穿在整個磷脂雙分子層中,也具有流動性。由于蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層的分布不均勻,使生物膜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不對稱性。(2)細(xì)胞開始融合時,人和鼠細(xì)胞的表面抗原各自只分布于各自的細(xì)胞表面。但在融合之后,兩種抗原平均地分布在融合細(xì)胞的表面。由此可知,細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)分子可以運動,較好地解釋細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上的流動性。(3)由題意可知,某些離子和小分子可順濃度梯度通過整合蛋白進(jìn)出細(xì)胞,因此為協(xié)助擴散。(4)在細(xì)胞核中,以DNA上的胰島素基因的其中一條鏈為模板,合成mRNA。在核糖體中,以mRNA為模板,合成多肽鏈。多肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行初步加工,然后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜出芽形成分泌小泡,包裹著胰島素運輸?shù)礁郀柣w。經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工的蛋白質(zhì)在高爾基體中進(jìn)一步加工為成熟的蛋白質(zhì),高爾基體膜出芽形成分泌小泡,包裹著胰島素運輸?shù)郊?xì)胞膜,以胞吐方式分泌出胰島B細(xì)胞。線粒體為胰島素的合成和運輸提供能量。因此,參與此過程具有生物膜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞核(①)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(③)、高爾基體(④)、線粒體(⑤)、細(xì)胞膜(⑥)。胰島素作用于靶細(xì)胞,促進(jìn)了靶細(xì)胞對葡萄糖的吸收、利用和轉(zhuǎn)化,從而實現(xiàn)降低血糖的作用。
答案　(1)脂雙層(磷脂雙分子層)　蛋白質(zhì)
(2)蛋白質(zhì)分子可以運動　流動
(3)協(xié)助擴散
(4)①③④⑤⑥　吸收、利用和轉(zhuǎn)化葡萄糖(對葡萄糖的吸收、利用和轉(zhuǎn)化)
(三) 差速離心法與密度梯度離心法 同位素標(biāo)記法與熒光標(biāo)記法
一、差速離心法與密度梯度離心法
1.差速離心法。
(1)概念:差速離心主要是采取逐漸提高離心速率分離不同大小顆粒的方法。
(2)原理:在分離細(xì)胞中的細(xì)胞器時,將細(xì)胞膜破壞后,形成由各種細(xì)胞器和細(xì)胞中其他物質(zhì)組成的勻漿,將勻漿放入離心管中,采取逐漸提高離心速率的方法分離不同大小的細(xì)胞器。
(3)具體操作:起始的離心速率較低,讓較大的顆粒沉降到管底,小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀,改用較高的離心速率離心上清液,將較小的顆粒沉降,以此類推,達(dá)到分離不同大小顆粒的目的。
2.密度梯度離心法。
(1)概念:密度梯度離心法又稱為區(qū)帶離心法,可以同時使樣品中幾個或全部組分分離,具有良好的分辨率。
(2)原理:不同顆粒之間存在沉降系數(shù)差時,在一定離心力作用下,顆粒各自以一定速度沉降,在密度梯度不同區(qū)域上形成區(qū)帶的方法。
(3)操作:離心時先將樣品溶液置于一個由梯度材料形成的密度梯度液體柱中,離心后被分離組分以區(qū)帶層分布于梯度柱中。
3.差速離心法和密度梯度離心法的區(qū)別。
(1)差速離心法是用不同強度的離心力使具有不同質(zhì)量的物質(zhì)分級分離,密度梯度離心中單一樣品組分的分離是借助于混合樣品穿過密度梯度層的沉降或上浮來達(dá)到的。
(2)差速離心用兩個甚至更多的轉(zhuǎn)速,而密度梯度離心只用一個離心轉(zhuǎn)速。
(3)差速離心適用于混合樣品中各沉降系數(shù)差別較大的組分,而密度梯度離心的物質(zhì)密度是有一定差異的。
二、同位素標(biāo)記法與熒光標(biāo)記法
1.同位素標(biāo)記法。
(1)同位素:同一元素中,質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子互為同位素。
常用的同位素有:具有放射性的同位素:14C、32P、3H、35S等;還有不具有放射性的同位素:15N、18O等。
(2)同位素的特點:物理性質(zhì)可能有差異,但組成的化合物化學(xué)性質(zhì)相同。
(3)同位素標(biāo)記法。
①概念: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。
②應(yīng)用方法:標(biāo)記特征化合物作為反應(yīng)的原料,檢測特征元素的去向,從而探究生化反應(yīng)過程。
③教材實例。
穩(wěn)定性同位素標(biāo)記(15N、18O) 放射性同位素標(biāo)記(14C、32P、3H、35S)
①魯賓和卡門利用O的穩(wěn)定性同位素18O,研究發(fā)現(xiàn)光合作用的氧氣來源于水。(必修1 P102) ②利用N的穩(wěn)定性同位素15N,證明了DNA的半保留復(fù)制。(必修2 P54) ①利用放射性同位素3H研究分泌蛋白的合成和運輸。(必修1 P51) ②卡爾文利用放射性同位素14C發(fā)現(xiàn)了光合作用中的卡爾文循環(huán)。(必修1 P104) ③利用放射性同位素32P標(biāo)記DNA,35S標(biāo)記蛋白質(zhì),證明了T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。(必修2 P44)
2.熒光標(biāo)記法。
生物材料熒光標(biāo)記,就是一種生物材料可以發(fā)出熒光,那么就可以用它與另外一種物質(zhì)結(jié)合在一起,因為它可以發(fā)出熒光,可以根據(jù)熒光出現(xiàn)的位置和亮度看另外一種物質(zhì)所在的位置或者那種物質(zhì)有多少。
3.同位素標(biāo)記法與熒光標(biāo)記法的區(qū)別。
同位素標(biāo)記法,標(biāo)記的是元素,可出現(xiàn)在不同化合物中,不會消失;熒光標(biāo)記法一般標(biāo)記的是某種特定生物大分子,該分子分解則無熒光顯現(xiàn);兩者均可用相關(guān)儀器檢測追蹤。
1.“工欲善其事,必先利其器”?？茖W(xué)的研究方法是科研工作順利開展的重要保障,下列研究方法對應(yīng)錯誤的是 (　　)
A.分離細(xì)胞器利用了差速離心法
B.研究分泌蛋白的合成與分泌,利用了同位素標(biāo)記法
C.研究動物細(xì)胞融合,利用了同位素標(biāo)記法
D.證明DNA的半保留復(fù)制,利用了密度梯度離心法和同位素示蹤技術(shù)
解析　用差速離心法能分離不同的細(xì)胞器,A項正確。用3H標(biāo)記的亮氨酸可研究分泌蛋白的合成和分泌過程,該方法為同位素標(biāo)記法,B項正確。研究動物細(xì)胞融合過程中細(xì)胞膜的流動,用的是熒光標(biāo)記技術(shù),C項錯誤?？茖W(xué)家用15N標(biāo)記的15NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌,讓大腸桿菌繁殖幾代,再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的普通培養(yǎng)液中。然后,在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA進(jìn)行密度梯度離心,記錄離心后試管中DNA的位置,證明了DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的,該過程利用了同位素示蹤技術(shù)和密度梯度離心法,D項正確。
答案　C
2.下列經(jīng)典實驗與所用方法的對應(yīng)關(guān)系,錯誤的是 (　　)
A.小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗——熒光標(biāo)記法
B.探究光合作用釋放的O2的物質(zhì)來源——同位素標(biāo)記法
C.研究種群數(shù)量的變化趨勢——模型建構(gòu)法
D.DNA復(fù)制方式的證實——差速離心法
解析　小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗中應(yīng)用了熒光標(biāo)記法,A項正確;魯賓和卡門用18O標(biāo)記水和CO2,證明光合作用所釋放的氧氣全部來自水,B項正確;研究種群數(shù)量的變化趨勢應(yīng)用了模型建構(gòu)法,C項正確;DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制,該結(jié)論是通過密度梯度離心的方法得出的,D項錯誤。
答案　D
3.噬菌體侵染大腸桿菌的實驗中,若甲組用3H標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的大腸桿菌,乙組用14C標(biāo)記的噬菌體侵染32P標(biāo)記的大腸桿菌,有關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.甲組的大腸桿菌由含35S的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)獲得
B.甲組子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼均含3H、35S
C.乙組子代噬菌體的DNA均含14C、32P
D.由甲乙兩組實驗可說明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)
解析　大腸桿菌能在培養(yǎng)基中獨立生活,所以甲組的大腸桿菌由含35S的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)獲得,A項正確;甲組子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不含3H、含35S,子代噬菌體的DNA有少部分含3H,B項錯誤;乙組子代噬菌體的DNA均含32P,只有少部分含14C,C項錯誤;由于H、C兩元素在蛋白質(zhì)和DNA中都含有,所以由甲乙兩組實驗不能說明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì),D項錯誤。
答案　A
4.(不定項)研究人員將含14N DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到15NH4Cl培養(yǎng)液中,培養(yǎng)24 h后提取子代大腸桿菌的DNA,將DNA熱變性處理,形成單鏈。然后進(jìn)行密度梯度離心,管中出現(xiàn)的兩種條帶分別對應(yīng)圖中的兩個波峰,下列敘述中不正確的是 (　　)
A.大腸桿菌增殖一代所需時間為4 h
B.熱變性處理,破壞了DNA分子的氫鍵
C.延長培養(yǎng)時間,兩種條帶對應(yīng)的峰值均會增大
D.若DNA不經(jīng)熱變性處理,直接密度梯度離心,試管中也會出現(xiàn)兩種條帶
解析　根據(jù)分析可知,大腸桿菌增殖了3次用時24 h,故增殖一代所需時間為8 h,A項錯誤;熱變性處理,使DNA形成單鏈,說明破壞了DNA分子的氫鍵,B項正確;延長培養(yǎng)時間,14N的鏈對應(yīng)的峰值將會減小,15N的鏈對應(yīng)的峰值將會增大,C項錯誤;若DNA不經(jīng)熱變性處理,直接密度梯度離心,試管中也會出現(xiàn)中帶(14N/15N)和重帶(15N/15N)兩種條帶,D項正確。
答案　AC
5.(不定項)研究葉肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能時,取勻漿或上清液依次離心將不同的結(jié)構(gòu)分開,其過程和結(jié)果如圖所示,P1~P4表示沉淀物,S1~S4表示上清液。
據(jù)此分析,下列敘述不正確的是 (　　)
A.圖中分離細(xì)胞器的方法為差速離心
B.上圖中包含DNA的是P1、P2和P3
C.P1、P2、P3、P4和S3均能合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)
D.S1、S2、S3和P4中均有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器
解析　據(jù)圖分析各個部分中所含有的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu):P1為細(xì)胞核、細(xì)胞壁碎片,S1為細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);S2為除葉綠體之外的細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),P2為葉綠體;S3為除葉綠體、線粒體之外的細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),P3為線粒體;S4為除葉綠體、線粒體、核糖體之外的細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),P4為核糖體;S1包括S2和P2;S2包括S3和P3;S3包括S4和P4。圖中分離細(xì)胞器的方法為差速離心,A項正確。DNA存在于細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中,因此圖中存在DNA的有S1、P1、S2、P2和P3,B項錯誤。蛋白質(zhì)的合成場所為核糖體,線粒體和葉綠體中也含有核糖體,所以P2、P3、P4、S1、S2和S3均能合成相應(yīng)的蛋白質(zhì),但是P1不能合成蛋白質(zhì),C項錯誤。P4核糖體沒有膜結(jié)構(gòu),D項錯誤。
答案　BCD

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