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(共36張PPT)
專題一　細胞的物質基礎與結構基礎
熱點歸納：核糖體、內質網、高爾基體和溶酶體在結構、功能以及發生上是彼此相互關聯的動態整體。關系如下：
命題熱點一　蛋白質的分選與囊泡運輸
角度一　核糖體與內質網之間的識別
1．核糖體—新生肽被引導至內質網后(如圖所示)，繼續合成肽鏈，結束后其信號肽被切除，核糖體脫落。
2．肽鏈在內質網中加工后被轉運到高爾基體，最后經細胞膜分泌到細胞外。
角度二　內質網和高爾基體之間的識別
細胞內部產生的蛋白質被包裹于膜泡形成囊泡，囊泡被分成披網格蛋白小泡、COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡三種類型。三種囊泡介導不同途徑的運輸如圖1所示，其中COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡的識別和運輸過程如圖2所示。
角度三　受體介導的囊泡運輸
1.形成囊泡
高爾基體加工后的蛋白質一般具有特殊的分選信號，經高爾基體的分選、包裝后形成不同的囊泡，運往三個不同的部位：一是進入溶酶體，二是分泌到細胞外，三是轉運到細胞膜上。
2.囊泡運輸
各類囊泡能夠被準確地運到靶細胞器或靶細胞，是因為靶細胞器或靶細胞具有特殊的膜標志蛋白，囊泡通過與特殊的膜標志蛋白相互識別，進行囊泡運輸。
1. (2021·山東卷)高爾基體膜上的 RS 受體特異性識別并結合含有短肽序列 RS 的蛋白質，以出芽的形式形成囊泡，通過囊泡運輸的方式將錯誤轉運到高爾基體的該類蛋白運回內質網并釋放。RS 受體與 RS 的結合能力隨 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．該類蛋白運回內質網的過程消耗 ATP
C．高爾基體內 RS 受體所在區域的 pH 比內質網的 pH 高
D．RS功能的缺失可能會使高爾基體內該類蛋白的含量增加
【答案】　C
【解析】　根據題干信息可以得出結論，高爾基體產生的囊泡將錯誤轉運到高爾基體的蛋白質運回內質網，即這些蛋白質不應該運輸至高爾基體，而消化酶和抗體屬于分泌蛋白，需要運輸至高爾基體并運送至細胞外，所以消化酶和抗體不屬于該類蛋白，A正確；細胞通過囊泡運輸需要消耗ATP，B正確；根據題干信息“RS 受體特異性識別并結合含有短肽序列 RS 的蛋白質”及“RS 受體與 RS 的結合能力隨 pH 升高而減弱”，如果高爾基體內 RS 受體所在區域的 pH 比內質網的 pH 高，
則結合能力減弱，可以推測高爾基體內 RS 受體所在區域的 pH 比內質網的 pH 低，C錯誤；通過題干信息“RS 受體特異性識別并結合含有短肽序列 RS 的蛋白質，以出芽的形式形成囊泡，通過囊泡運輸的方式將錯誤轉運到高爾基體的該類蛋白運回內質網并釋放”，可以得出結論，如果RS 功能缺失，則高爾基體不能將錯誤的蛋白質運回內質網，因此會使高爾基體內該類蛋白的含量增加，D正確。
2. (2024·蘇錫一模)細胞內存在逃逸回收機制。內質網駐留蛋白的一端有一段回收信號序列，若其錯誤地被包裝到囊泡并運輸到高爾基體，高爾基體特定區域的受體蛋白會識別這些回收信號序列，利用COPⅠ包被囊泡運輸回內質網。下列敘述錯誤的是(　　)
A．胰島細胞分泌的胰島素、胰高血糖素不屬于該類蛋白
B．內質網駐留蛋白利用COPⅠ包被囊泡運輸回內質網不消耗能量
C．COPⅠ包被囊泡運輸過程需要信號分子的識別及細胞骨架的參與
D．COPⅠ包被囊泡將內質網駐留蛋白運回內質網利用了膜的流動性
【答案】　B
【解析】　利用COPⅠ包被囊泡將駐留蛋白運輸回內質網，胰島細胞分泌的胰島素、胰高血糖素是分泌蛋白，不是駐留蛋白，A正確；內質網駐留蛋白利用COPⅠ包被囊泡運輸回內質網消耗能量，B錯誤；內質網駐留蛋白的一端有一段回收信號序列，高爾基體特定區域的受體蛋白會識別這些回收信號序列，在細胞物質運輸中，各類小泡和細胞器可沿著細胞骨架定向轉運，所以COPⅠ包被囊泡運輸過程需要信號分子的識別及細胞骨架的參與，C正確；COPⅠ包被囊泡將內質網駐留蛋白運回內質網，體現了生物膜的流動性，D正確。
3. (2024·大連一模)在細胞內，不同性質的囊泡介導不同方向的運輸，如圖所示。內質網(ER)內正確折疊組裝的分泌蛋白、膜蛋白被選擇性地捕獲到COPⅡ囊泡中，標志著新合成蛋白進入分泌途徑的開始。COPⅠ囊泡則介導蛋白質的回收，包括逃逸的ER駐留蛋白回收、錯誤折疊的蛋白質回收和ER—高爾基體間連續循環的運輸機器回收。下列敘述錯誤的是(　　)
A．分泌蛋白、膜蛋白是在核糖體上合成的
B．COPⅡ囊泡上可能存在識別分泌蛋白的受體
C．高爾基體能識別出錯誤折疊的蛋白質
D．在囊泡運輸中，內質網起著交通樞紐的作用
【答案】　D
【解析】　核糖體是“生產蛋白質的機器”，分泌蛋白、膜蛋白都是在核糖體上合成的，A正確；結合題干“正確折疊組裝的分泌蛋白、膜蛋白被選擇性地捕獲到COPⅡ囊泡中”可推測，COPⅡ囊泡上可能存在識別分泌蛋白的受體，使得分泌蛋白、膜蛋白能被COPⅡ囊泡包裹，B正確；分析題圖可知，COPⅠ囊泡來自高爾基體，且COPⅠ囊泡介導蛋白質的回收，可推測高爾基體能識別出錯誤折疊的蛋白質，C正確；在囊泡運輸中，高爾基體起著交通樞紐的作用，D錯誤。
4. (2024·連云港模擬)最新研究發現，抗原提呈細胞可以作為端粒供體細胞，通過細胞外囊泡向T細胞轉移端粒。這些端粒被剪切因子TAP切割，然后轉移到EV中形成端粒囊泡。其中還攜帶了幫助端粒與T細胞染色體末端融合的Rad51重組因子。下列說法錯誤的是(　　)
A．TAP剪切因子可能是一種DNA酶
B．可以從血液中獲得端粒囊泡，作為藥物或疫苗的載體
C．該研究發現的新機制，有望在延長人類壽命方面發揮作用
D．Rad51重組因子可以延長T細胞的端粒，減緩T細胞的衰老
【答案】　A
【解析】　TAP剪切因子可能是一種限制酶，能將DNA切成片段，A錯誤；EV作為細胞外囊泡，可以游走在血液中，其中含有端粒，因此可以從血液中獲得端粒囊泡，作為藥物或疫苗的載體，B正確；該研究發現的新機制表明端粒囊泡中還攜帶了幫助端粒與T細胞染色體末端融合的Rad51重組因子，可見有望實現端粒的延長，延緩衰老，在延長人類壽命方面發揮作用，C正確；題中信息表明Rad51重組因子可以延長T細胞的端粒，減緩T細胞的衰老，進而為延緩衰老提供思路，D正確。
5. (2024·衡水模擬)如圖表示細胞通過形成囊泡運輸物質的過程及局部放大示意圖， 其中 X、Y 表示囊泡， ①～⑤表示不同的細胞結構。請回答問題：
(1)已知囊泡 Y 內“貨物”為水解酶， 則結構⑤可能是________。若該細胞為漿細胞， 則乙圖中的細胞“貨物”最可能是________。
(2)乙圖中的囊泡能精確地將細胞“貨物” 運送并分泌到細胞外， 據圖推測其原因是______________________________________________
___，此過程體現了細胞膜具有__________________________________的功能。
(3)Sedlin蛋白是一種轉運復合體蛋白， 研究表明其在甲圖中從③到④的囊泡運輸過程中發揮著重要作用。為驗證 Sedlin蛋白的作用機制， 現用以下材料設計實驗，請完善實驗思路并對結果進行討論。
實驗材料： 正常小鼠漿細胞、生理鹽水、含 Sedlin蛋白抑制劑的溶液、放射性標記的氨基酸、放射性檢測儀、細胞培養液等。
實驗思路： 將正常小鼠的漿細胞隨機均分為兩組， 置于含放射性氨基酸的細胞培養液中， 編號為a、b；a組細胞注射適量生理鹽水，b組細胞注射______________________________；一段時間后， 用放射性檢測儀對③和④處進行放射性檢測。
預期結果：_______________________________________________
__________________。
【答案】　(1)溶酶體　抗體
(2)囊泡上的蛋白質A與細胞膜上的蛋白質B特異性結合　控制物質進出細胞和信息交流(或信息傳遞)
(3)等量含Sedlin蛋白抑制劑的溶液　a組細胞中③的放射性低于b組細胞中③的放射性，且a組細胞中④的放射性高于b組細胞中④的放射性
【解析】　(1)囊泡Y內“貨物”為水解酶，由此推測結構⑤可能是溶酶體。若該細胞為漿細胞，則乙圖中的細胞“貨物”最可能是抗體。(2)乙圖中的囊泡能精確地將細胞“貨物”運送并分泌到細胞外，據圖推測其原因是囊泡上的蛋白A與細胞膜上的蛋白B特異性結合(或識別)；此過程說明了細胞膜具有控制物質進出細胞和信息交流(或信息傳遞)的功能。(3)為驗證Sedlin蛋白的作用機制，a組為對照組，注射適量生理鹽水，b組為實驗組，應該抑制Sedlin蛋白的產生，所以注射等量的含
Sedlin蛋白抑制劑的溶液。因變量為細胞中的放射性，因此應該用放射性檢測儀對細胞中③(內質網)和④(高爾基體)的放射性進行檢測。若a組細胞中③(內質網)的放射性低于b組細胞中③(內質網)的放射性，且a組細胞中④(高爾基體)的放射性高于b組細胞中④(高爾基體)的放射性，則可證明Sedlin 蛋白在③(內質網)到④(高爾基體)的囊泡運輸過程中發揮著重要作用。
主動運輸能量來源的不同方式
主動運輸是由載體蛋白所介導的物質逆電化學梯度或濃度梯度進行跨膜轉運的方式。根據能量來源的不同，可以分為以下三種方式(如圖):
命題新情境一　ATP驅動泵、偶聯協同轉運蛋白、光驅動泵
項目 轉運方向 能量來源 舉例
ATP驅動泵 逆濃度梯度 ATP Na＋－K＋泵、Ca2＋泵、H＋泵等
偶聯轉運蛋白 同時轉運兩種不同溶質。一種離子或分子逆濃度梯度轉運；另外一種或多種不同離子順濃度梯度轉運 利用的能量儲存在其中的一種溶質的電化學梯度中 ①動物細胞的細胞膜上，Na＋是常用的協同轉運離子，它的電化學梯度為另一種分子的主動運輸提供驅動力。
②細菌、酵母菌和動物細胞，絕大多數主動運輸靠H＋的電化學梯度來驅動
光驅動泵 逆濃度梯度 光能 細菌視紫紅質等物質利用光能驅動H＋的轉運
注意：ATP驅動泵式主動運輸又稱原發性主動運輸，電化學梯度驅動偶聯轉運蛋白等的主動運輸又稱繼發性主動運輸。
1. (2024·揚州檢測)研究發現，甘蔗葉肉細胞產生的蔗糖進入伴胞細胞有共質體途徑和質外體途徑，分別如圖中①②所示。下列敘述正確的是(　　)
A．質外體的pH因H＋－ATP酶的運輸作用而逐步降低
B．圖中細胞間可通過途徑①的通道進行信息交流
C．轉運蛋白都含有相應分子或離子的結合部位
D．加入H＋－ATP酶抑制劑不會影響蔗糖的運輸速率
【答案】　B
【解析】　H＋在H＋－ATP酶的作用下運出細胞，但會在蔗糖－H＋同向運輸器的作用下再進入細胞中，故質外體的pH 是相對穩定的狀態，A錯誤；高等植物細胞間可以形成通道，細胞間可通過通道(途徑①)進行信息交流，B正確；載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變，通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，不需要結合，C錯誤；加入H＋－ATP酶抑制劑會影響H＋運出細胞，進而影響細胞對蔗糖的吸收，D錯誤。
2. (2024·日照模擬)細菌視紫紅質(bR)是嗜鹽桿菌細胞膜上一種光能驅動的H＋跨膜運輸蛋白，經由bR形成的H＋濃度梯度用于驅動ATP合成等活動(如圖1所示)，合成的ATP可用于同化CO2。利用破碎的嗜鹽桿菌細胞膜構建囊泡模型并對其進行光誘導，囊泡外溶液pH變化如圖2所示。下列說法正確的是(　　)
A．bR在核糖體上合成后需經內質網、高爾基體加工
B．圖示Na＋、K＋的轉運及H＋在bR處的轉運均為逆濃度梯度運輸
C．嗜鹽桿菌為自養生物，合成ATP所需能量直接來源于光能
D．光照時嗜鹽桿菌細胞質基質內pH上升，停止光照后胞外H＋濃度低于胞內
【答案】　B
【解析】　嗜鹽桿菌是原核生物，無內質網、高爾基體，A錯誤。圖示Na＋、K＋的轉運由H＋濃度梯度驅動、H＋轉運蛋白轉運，為逆濃度梯度的主動運輸；H＋在bR處的轉運由光能驅動，也為逆濃度梯度的主動運輸，B正確。由圖1可知，嗜鹽桿菌細胞膜上的視紫紅質能吸收光能，但ATP的合成是由H＋濃度梯度驅動的，不是直接由光能驅動的，C錯誤。由圖2可知，光照時H＋通過視紫紅質運出質膜，可導致嗜鹽桿菌細胞質基質內H＋濃度降低，pH上升；停止光照后胞外H＋通過協助擴散進入細胞內，胞外H＋濃度降低，但不會低于胞內的H＋濃度，D錯誤。
3. (2024·徐州模擬)質子泵是生物膜上特異性轉運H＋的蛋白質，對維持細胞局部環境以及能量代謝的正常進行起著重要作用。研究發現，耐鹽植物的液泡膜上的H＋－ATPase質子泵和Na＋/H＋反向運輸體系的活性隨鹽度升高而上調。Na＋能夠借助H＋電化學梯度進入液泡，以減少 Na＋對細胞質基質的傷害。如圖是常見的
兩種質子泵。下列說法錯誤的是(　　)
A．兩種質子泵既有運輸功能也有催化功能
B．V型質子泵轉運H＋的方式為主動運輸
C．耐鹽植物通過F型質子泵來維持細胞質基質內的低Na＋水平
D．耐鹽植物根尖細胞中，F型質子泵分布在線粒體內膜上
【答案】　C
【解析】　兩種質子泵既能運輸H＋，還能催化ATP的合成或分解，所以兩種質子泵既有運輸功能也有催化功能，A正確；V型質子泵水解ATP消耗能量將H＋進行逆濃度運輸，則轉運H＋的方式為主動運輸，B正確；耐鹽植物的液泡膜上的H＋－ATPase質子泵和Na＋/H＋反向運輸體系的活性隨鹽度升高而上調。Na＋能夠借助H＋電化學梯度進入液泡，以減少 Na＋對細胞質基質的傷害，所以耐鹽植物通過V型和F型質子泵來維持細胞質基質內的低Na＋水平，C錯誤；耐鹽植物根尖細胞中，F型質子泵分布在線粒體內膜上，催化ATP的合成，D正確。
4. (2024·蚌埠模擬)胃黏膜上皮細胞的細胞膜上存在的H＋－K＋－ATP酶是一種質子泵，它能催化ATP水解，在將細胞外的K＋泵入細胞內的同時，也將細胞內的H＋泵出，從而維持胃液的酸性環境。下列敘述正確的是(　　)
A．該質子泵可同時運輸H＋和K＋，不具有選擇性
B．該質子泵是具有催化和運輸功能的通道蛋白
C．胃酸過量分泌時可用質子泵抑制劑進行調控
D．K＋和H＋進出細胞時質子泵結構不會發生改變
【答案】　C
【解析】　該質子泵可同時運輸H＋和K＋，但不能運輸其他物質，因此具有選擇性，A錯誤；該質子泵能催化ATP水解，也能運輸H＋和
K＋，因此是具有催化和運輸功能的載體蛋白，B錯誤；該質子泵能將細胞內的H＋泵出，使胃酸增加，因此胃酸過量分泌時可用質子泵抑制劑進行調控，C正確；K＋和H＋進出細胞時，會與H＋－K＋－ATP酶結合，導致質子泵結構發生改變，D錯誤。
5. (2024·常州模擬)科學研究發現，細胞進行主動運輸主要與三種膜蛋白密不可分：一是ATP驅動泵，把逆濃度轉運與ATP的水解相偶聯；二是偶聯轉運蛋白，把一種物質穿過膜的轉運與另一種物質的順濃度轉運相偶聯；三是光驅動泵，主要在細菌中發現，能把逆濃度轉運與光能的輸入相偶聯。如圖1所示，圖中a、b、c代表主動運輸的三種類型， 、 、 代表主動運輸的離子或小分子。回答下列問題：
(1)分析圖1所示的細胞膜結構，________(填“P”或“Q”)側為細胞外。
(2)在小腸腔面，細胞膜上的蛋白S有兩種結合位點：一種與Na＋結合，一種與葡萄糖結合。當蛋白S將Na＋順濃度梯度運輸進入上皮細胞時，葡萄糖與Na＋相伴隨也進入細胞。小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式是圖1中________(填“a”“b”或“c”)類型的主動運輸，葡萄糖進入小腸上皮細胞的能量來源是____________________。
(3)小腸基膜上Na＋－K＋泵由α、β兩個亞基組成，α亞基上既有
Na＋、K＋的結合位點，又具有ATP水解酶的活性，據此分析圖2中Na＋－K＋泵的功能是________________________。
【答案】　(1)P　(2)a　細胞膜內外兩側的Na＋濃度差形成的勢能
(3)運輸Na＋、K＋和催化ATP水解
【解析】　(1)根據P側含有糖蛋白可知，P為細胞外側。(2)當蛋白S將Na＋順濃度梯度運輸進入上皮細胞時，葡萄糖伴隨Na＋也進入細胞，葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式為偶聯轉運蛋白參與的主動運輸，類似圖1中的a過程。該過程中，葡萄糖主動運輸所需的能量來自細胞膜內外兩側的Na＋濃度差形成的勢能。(3)根據Na＋－K＋泵的α亞基上既有
Na＋、K＋的結合位點，又具有ATP水解酶的活性可知，Na＋－K＋泵可以參與Na＋、K＋的運輸，也可以催化ATP的水解。

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