专题突破练2 细胞的结构基础与物质运输一、单项选择题1.(2021山东日照三模)椰酵假单胞杆菌污染食品后,会产生毒性极强的米酵菌酸(C28H38O7),米酵菌酸会抑制人体细胞内线粒体的功能,引发中毒。下列有关叙述错误的是( )A.椰酵假单胞杆菌与人的体细胞的细胞分裂方式不同B.椰酵假单胞杆菌与人体细胞的遗传物质的组成单位相同C.米酵菌酸不是分泌蛋白,但需要高尔基体将其分泌到胞外D.发生米酵菌酸中毒后,机体细胞中的无氧呼吸可能会增强2.(2021山东调研)由COVID-19病毒引发的疾病对人类健康和全球经济、社会发展造成了极大的破坏。COVID-19病毒表面的刺突糖蛋白与人体细胞膜表面的ACE2(血管紧张素转化酶2)有极强的结合力,是病毒锚定侵入细胞的关键。该病毒可以攻击人体的肺泡、心脏、血管、肾及中枢神经等部位,严重影响患者的健康。下列说法错误的是( )A.人体内不同细胞的形态和结构存在差异,但其DNA上都存在编码ACE2的基因B.病毒通过识别ACE2入侵细胞,体现了细胞间可以通过直接接触进行信息交流C.ACE2的合成过程需要核糖体、内质网、高尔基体等结构的参与才能完成D.宿主细胞的溶酶体能够将侵入的COVID-19病毒吞噬、分解,分解产物被排出细胞或再利用3.(2021山东烟台一模)ABC转运体是一类消耗ATP的运输蛋白,广泛分布在多种生物体中(包括细菌)。第一种被鉴定的真核细胞ABC转运体是癌细胞中表达量高的一种多药物抗性运输蛋白(MDR)。下列叙述正确的是( )A.ABC转运体是一种膜蛋白,镶嵌于磷脂双分子层表面B.ABC转运体同时具有ATP水解酶活性和运输物质的活性C.MDR能将外界的药物分子主动吸收到细胞内部,从而使细胞产生耐药性D.在各种细胞中,ABC转运体都需要经内质网、高尔基体加工后运输至细胞膜4.(2021山东滨州模拟)亲核蛋白是在细胞核内发挥作用的一类蛋白质,可通过其中的一段特殊氨基酸序列(NLS)与相应的受体蛋白识别,并结合形成转运复合物。在受体蛋白的介导下,转运复合物与核孔结合后进入细胞核,该过程消耗细胞中的ATP。下列说法错误的是( )A.真核细胞的RNA聚合酶中具有NLS氨基酸序列B.分子大小合适的蛋白质都能通过核孔进入细胞核C.细胞呼吸抑制剂会影响亲核蛋白的入核转运过程D.NLS氨基酸序列功能缺陷的亲核蛋白会在细胞质中积累5.(2021山东济南模拟)变形虫内伸缩泡、小泡、线粒体的分布情况如下图所示。据研究,伸缩泡内液体浓度是细胞质浓度的1/2,但Na+浓度是细胞质的33倍,K+浓度是细胞质的85%。伸缩泡周围的小泡要不断地吸收Na+、排出K+,才能形成比细胞质浓度低的液体,再经融合把液体排入伸缩泡,由伸缩泡排出体外。下列叙述正确的是( )A.伸缩泡类似于植物大液泡,能将胞内多余水分直接排到细胞外B.伸缩泡通过主动运输吸收Na+、排出K+,需要消耗大量能量C.小泡内外溶液中Na+浓度的差异,体现了细胞膜的选择透过性D.小泡周围分布着一层线粒体,体现了细胞结构与功能相适应的观点
6.(2021江苏盐城一模)在无任何相反压力时,渗透吸水会使细胞膨胀,甚至破裂,不同的细胞用不同的机制解决这种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀。据此推断,下列说法正确的是( )A.动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白协助B.植物细胞吸水达到渗透平衡时,细胞内外溶液浓度相等C.若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中,其收缩泡的伸缩频率会升高D.三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜7.(2021山东临沂联考)离子通过细胞膜进出细胞有两种方式,一种是通过离子通道,另一种是借助离子泵搬运。离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放,运输离子时不消耗能量。离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用ATP水解释放的能量跨膜运输离子。下列叙述不合理的是( )A.神经细胞处于静息状态下,钾离子通过离子通道外流B.动物细胞一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率C.离子通道和离子泵转运离子的方式分别属于被动运输和主动运输D.借助离子泵搬运离子的结果是使该种离子在细胞内外的浓度趋于相等8.(2021山东青岛高三期末)ABC转运蛋白是一类广泛存在于生物界的跨膜转运蛋白,参与细胞吸收多种营养物质,每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如下图所示。下列有关叙述错误的是( )A.小分子进入细胞的过程体现了细胞膜的选择透过性B.ABC转运蛋白可协助葡萄糖逆浓度梯度进入细胞C.Na+和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输D.ABC转运蛋白参与运输小分子的过程需要消耗能量二、不定项选择题9.(2020山东菏泽一模)内共生起源学说认为,线粒体起源于原始真核细胞内共生的进行有氧呼吸的细菌。随着人们对线粒体超微结构(如线粒体内含有核糖体)、DNA特征及其编码机制的认识,内共生起源学说的内涵得到了进一步充实。下列说法能支持这一学说的是( )A.线粒体内DNA分子没有结合相应蛋白质形成染色体B.线粒体外膜蛋白质含量远大于内膜C.线粒体具备相对独立的蛋白质合成系统D.线粒体具有独特的半自主性并与细胞核建立了复杂而协调的互作关系10.(2021山东德州二模)细胞迁移过程中会产生迁移小体(如下图所示),释放的迁移小体会被周围细胞吞噬。研究发现,斑马鱼胚胎发育过程中迁移小体出现特定的时空分布,敲除TSPAN4蛋白基因后迁移小体不能形成,影响胚胎的发育。下列有关推测合理的是( )
A.迁移小体的形成、释放与细胞骨架和细胞膜的流动性有关B.通过迁移小体实现细胞间信息交流与线粒体和溶酶体的作用密切相关C.迁移小体中存在生长因子、调节基因等,能调控周围细胞的分化D.抑制癌细胞中TSPAN4蛋白基因的表达可能会抑制癌细胞的转移11.(2021山东章丘二模)物质进入细胞的“载体假说”认为:载体首先与待输送的膜外物质结合成复合体,然后此复合体转向膜内,将输送的物质释放到膜内,载体再恢复原状,继续与新的待运输物质结合,其运输过程如下图所示(图中R为载体蛋白,Mo为膜外物质,MR为载体复合体,Mi为膜内物质)。以下事实不支持该假说的是( )A.植物根系对矿质元素的吸收速率具有饱和效应B.土壤溶液的浓度高于植物根细胞液浓度C.静息电位时K+外流,动作电位时Na+内流D.植物体内阴、阳离子总量之间存在着某种平衡12.(2021江苏连云港模拟)科研人员分别将蛋白C基因和蛋白G(葡萄糖转运蛋白)基因与空质粒连接,构建表达载体。将空质粒和上述两种表达载体分别转入三组蛋白G缺陷细胞,在三种不同浓度的葡萄糖间隔刺激下,测定三组细胞的葡萄糖转运速率,结果如下图所示。下列分析正确的是( )A.由实验结果推测蛋白C与葡萄糖转运过程无关B.Ⅰ组实验的目的是排除空质粒对实验结果的影响C.Ⅱ、Ⅲ组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而减小D.实验结果表明蛋白C的转运功能强于蛋白G三、非选择题13.(2020广东名校联考)细胞自噬是继细胞凋亡后,当前生命科学最热的研究领域。细胞自噬是将细胞内受损、变性、衰老的蛋白质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过程(如下图所示)。回答下列问题。
(1)图中自噬泡的形成与 (填细胞器)有关。自噬泡与含有水解酶的小泡融合的过程体现了生物膜在结构上具有 性。 (2)已知受损、变性、衰老的蛋白质与某种介导分子结合才能进入溶酶体,若不结合很难进入溶酶体,这说明介导分子与溶酶体膜受体之间的结合存在 。受体的化学本质是 。 (3)溶酶体内水解酶的最适pH为5.0左右,但是细胞质基质的pH一般在7.2左右,这种差异能防止溢出的水解酶 。由此也可知细胞质基质中的H+进入溶酶体的运输方式是 。 (4)自噬性溶酶体内的物质被水解后,其产物除排出细胞外,还有的去向是 。由此推测,当细胞养分不足时,细胞“自噬作用”会 (填“增强”“减弱”或“不变”)。 14.(2021北京高三入学考试)研究发现,子房中的胚珠能释放一种多肽L,引导花粉管向胚珠定向生长,完成受精。为探究花粉管感知多肽L的机制,科研人员进行了研究。请回答下列问题。(1)多肽L能与花粉管细胞膜上的受体结合,引发花粉管定向生长,这体现出细胞膜具有 的功能。 (2)科研人员发现,蛋白A是花粉管细胞膜上的受体—蛋白激酶复合体。受体与多肽L结合后会引起蛋白激酶发生磷酸化,进而向花粉管细胞传递信号,引发定向生长。科研人员获得了一种基因型为aa的突变体植株,突变后的蛋白A仅能结合多肽L,而不能发生磷酸化。推测突变的蛋白A发生的结构变化为 。据此推测,该突变体植株的花粉管可能 。 (3)科研人员又发现B、C和D三个与蛋白A类似的受体—蛋白激酶复合体,并分别获得另外三种与A基因改变相似的基因型分别为bb、cc和dd的突变体植株。为研究A、B、C、D是通过同一信号通路还是通过不同的信号通路调控花粉管定向生长,科研人员对双基因突变体和单基因突变体的表型进行了测定,结果如下:①基因型为aabb的植株的花粉管定向生长异常的比例比基因型为aaBB或AAbb的高;②基因型为ccdd的植株的花粉管定向生长异常的比例比基因型为ccDD或CCdd的高;③基因型为aacc的植株的花粉管定向生长异常的比例与基因型为aaCC或AAcc的相近。据上述结果推测: 。 (4)科研人员猜想,蛋白A与C相互作用机制如下图所示。胚珠中的助细胞通过 方式释放多肽L,多肽L分别与花粉管细胞膜上的蛋白A、C相结合,进而导致 。 (5)为验证上述作用机制,科研人员进一步设计了如下研究方案:用多肽L处理花粉管细胞,再提取细胞膜上的A-C-L复合体,利用抗A-C-L复合体的抗体进行鉴定。本实验方案不足以证明上述机制,理由是 。
15.(2021全国甲卷)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题。(1)细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是 。 (2)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由 复合物构成的,其运输的特点是 (答出一点即可)。 (3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是 。 专题突破练2 细胞的结构基础与物质运输1.C 解析:椰酵假单胞杆菌为原核生物,进行二分裂,而人的体细胞为真核细胞,进行有丝分裂,A项正确。椰酵假单胞杆菌与人体细胞的遗传物质都是DNA,组成单位都是脱氧核苷酸,B项正确。椰酵假单胞杆菌为原核生物,不含高尔基体,C项错误。米酵菌酸会抑制人体细胞内线粒体的功能,所以发生米酵菌酸中毒后,机体细胞中的无氧呼吸可能会增强,以产生能量满足机体需要,D项正确。2.B 解析:人体内的不同细胞都由同一个受精卵发育而来,故所含基因相同,DNA上都存在编码ACE2的基因,不同细胞形态和结构存在差异的原因是基因的选择性表达,A项正确。病毒无细胞结构,故病毒通过识别ACE2入侵细胞,不能体现了细胞间的信息交流,B项错误。ACE2为细胞膜表面的蛋白质,其合成过程与分泌蛋白相似,故需要核糖体、内质网、高尔基体等结构的参与才能完成,C项正确。经特异性免疫等过程后,宿主细胞的溶酶体能够将侵入的COVID-19病毒吞噬、分解,溶酶体分解的产物有的对细胞有用,如氨基酸等,不会排出细胞外,而一些代谢废物会排出细胞,D项正确。3.B 解析:ABC转运体是膜上的运输蛋白,贯穿于磷脂双分子层,A项错误。ABC转运体是运输蛋白,又能消耗ATP,故具有ATP水解酶活性和运输物质活性,B项正确。MDR是多药物抗性运输蛋白,即其对许多药物的运输具有抗性,从而使细胞产生耐药性,C项错误。细菌没有内质网、高尔基体,故并非所有的ABC转运体都需要经内质网、高尔基体加工,D项错误。4.B 解析:真核细胞的RNA聚合酶中具有NLS氨基酸序列,因此能与相应的受体蛋白识别,A项正确。核孔具有选择性,分子大小合适的蛋白质不一定都能通过核孔进入细胞核,B项错误。亲核蛋白的入核转运过程消耗ATP,因此细胞呼吸抑制剂会影响亲核蛋白的入核转运过程,C项正确。NLS是一种能够与亲核蛋白结合的特殊短肽,NLS氨基酸序列功能缺陷会导致亲核蛋白在细胞质中积累,D项正确。5.D 解析:伸缩泡类似于植物大液泡,但是并非将水分直接排出细胞外,A项错误。小泡吸收Na+、排出K+的方式是主动运输,而伸缩泡与小泡融合,才能吸收相关物质,B项错误。小泡内外溶液中Na+浓度存在差异,体现了生物膜的选择透过性,而不是细胞膜,C项错误。小泡以主动运输的形式不断地吸收Na+、排出K+,需要消耗能量,小泡周围分布着一层线粒体,可为该过程提供能量,体现了细胞结构与功能相适应的观点,D项正确。
6.A 解析:动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白将离子转运到细胞外,以减小细胞内液的渗透压,防止细胞渗透吸水涨破,A项正确。植物细胞在低浓度溶液中会发生吸水,但是由于细胞壁的支持作用,吸水到一定程度后水分子进出细胞就达到平衡,但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度,B项错误。原生动物生活在低渗溶液中,会通过收缩泡将多余的水排到细胞外,若将原生生物置于高于细胞质浓度的溶液中,其收缩泡的伸缩频率会降低,C项错误。动物细胞和原生生物细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜,而植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜,D项错误。7.D 解析:神经细胞处于静息状态下,钾离子通过离子通道外流,A项正确。动物细胞一氧化碳中毒会导致细胞中ATP的生成产生障碍,从而使离子泵跨膜运输离子的速率下降,B项正确。由题意可知,离子通道和离子泵转运离子的方式分别属于被动运输和主动运输,C项正确。借助离子泵搬运离子是主动运输方式,其结果是使该种离子在细胞膜内外的浓度差增大,D项错误。8.C 解析:题图中小分子跨过细胞膜进入细胞需要ABC转运蛋白(载体蛋白),同时还需要ATP供能,是主动运输过程。选择透过性是指膜只能让一些物质通过,不能让其他物质通过的性质。选择透过性是半透性的一种,小分子进入细胞的过程体现了细胞膜的选择透过性,A项正确。ABC转运蛋白转运物质时需要消耗能量,是主动运输过程,葡萄糖逆浓度梯度进入细胞需要载体蛋白并消耗能量,因此,ABC转运蛋白可协助葡萄糖逆浓度梯度进入细胞,B项正确。由于每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异性,所以Na+和氨基酸依赖不同种ABC转运蛋白跨膜运输,C项错误。ABC转运蛋白转运小分子时需要消耗能量,D项正确。9.ACD 解析:原核生物细胞中DNA不与蛋白质结合形成染色体,故线粒体DNA分子不与蛋白质结合形成染色体的事实支持内共生起源学说。根据内共生起源学说,线粒体外膜成分与细胞的其他内膜系统相似,内膜与细菌细胞膜相似,但是线粒体内膜的蛋白质含量远大于外膜,所以这一说法不支持内共生起源学说。线粒体具有少量的DNA和RNA以及核糖体,因此具备相对独立的蛋白质合成系统,这与原核生物类似,支持内共生起源学说。线粒体具有独特的半自主性,体现了与原核细胞相似,被吞噬后逐渐与细胞核建立了复杂而协调的互作关系,该事实支持内共生起源学说。10.ABD 解析:迁移小体的形成、释放与细胞骨架有关,因为蛋白纤维是细胞骨架的组成成分,迁移小体形成和释放过程依赖于细胞膜具有一定的流动性,A项正确。迁移小体与细胞迁移、细胞信息交流有关,释放后可能会被周围的细胞吞噬利用,迁移小体的释放过程需要消耗线粒体提供的能量,且释放的迁移小体在被周围细胞吞噬和消化的过程中需要溶酶体的参与,B项正确。根据题意无法得知迁移小体存在生长因子、调节基因等,C项错误。结合分析可知,迁移小体的迁移过程与TSPAN4蛋白基因密切相关,因此,抑制TSPAN4蛋白的合成,迁移小体形成受阻,细胞迁移也会受阻,可能会抑制癌细胞扩散,D项正确。11.BCD 解析:植物根系对矿质元素的吸收属于主动运输,当运输的物质达到最大量时,即运输速率达到最大,具有饱和效应,而由“载体假说”可知,运输物质时有ATP的水解,即需要能量,同时植物通过载体运输物质(Mo)时需要先与载体蛋白(R)结合,形成MR复合物,当载体蛋白R无法再结合物质(Mo)时,运输速率达到最大,因此A项支持该假说。土壤溶液的浓度高于植物根细胞液浓度时,植物容易脱水死亡,而水分进出细胞的方式属于自由扩散,不消耗能量,B项不支持该假说。K+外流形成外正内负的静息电位,Na+内流形成外负内正的动作电位,但是两种离子跨膜的方式属于
协助扩散,不消耗能量,因此C项不支持该假说。植物体内阴、阳离子总量之间可以达到某种平衡,但是题干假说描述的跨膜运输方式属于主动运输,主动运输使植物体内细胞内外的阴、阳离子趋于不平衡,因此D项不支持该假说。12.BD 解析:Ⅰ组中转入的是空质粒,Ⅱ组中转入的是蛋白G基因,Ⅲ组中转入的是蛋白C基因,结果Ⅰ组的葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加没有发生改变,而Ⅱ、Ⅲ组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而增加,且Ⅲ组的转运速率大于Ⅱ组。Ⅰ组中转入的是空质粒,其目的是排除空质粒对实验结果的影响;Ⅲ组中转入的是蛋白C基因,对比Ⅰ组与Ⅲ组可知,Ⅲ组葡萄糖转运速率大于Ⅰ组,说明蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白,A项错误,B项正确。Ⅱ、Ⅲ组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而增大,C项错误。Ⅱ组中转入的是蛋白G基因,Ⅲ组中转入的是蛋白C基因,结果Ⅲ组的转运速率大于Ⅱ组,这表明蛋白C的转运功能强于蛋白G,D项正确。13.答案(1)内质网 流动(2)信息传递(或信息交流、特异性识别、识别) 蛋白质(3)对细胞自身结构造成破坏 主动运输(4)被细胞利用 增强解析:(1)题图中自噬泡的形成与内质网有关。自噬泡与含有水解酶的小泡融合的过程体现了生物膜的结构特点,即具有流动性。(2)已知受损、变性、衰老的蛋白质与某种介导分子结合才能进入溶酶体,若不结合很难进入溶酶体,这说明介导分子与溶酶体膜受体之间的结合存在信息传递。受体的化学本质是蛋白质。(3)溶酶体内水解酶的最适pH为5.0左右,但是细胞质基质的pH一般在7.2左右,这种差异能防止溢出的水解酶对细胞自身结构造成破坏。由此也可知细胞质基质中的H+进入溶酶体是逆浓度梯度进行的,其运输方式是主动运输。(4)自噬性溶酶体内的物质被水解后,其产物有的被排出细胞外,有的被细胞利用。由此推测,当细胞养分不足时,细胞“自噬作用”会增强。14.答案(1)信息交流(2)受体结构未改变,蛋白激酶结构发生了改变,无法磷酸化无法向胚珠定向生长(3)A和B为不同信号通路,C和D为不同信号通路,A和C为同一条信号通路(4)胞吐 形成A-C蛋白复合体,并诱导蛋白激酶发生磷酸化(5)不能确定多肽L是与A-C复合体结合,还是先分别与A、C蛋白结合后再形成复合体解析:(1)多肽L能与花粉管细胞膜上的受体结合,引发花粉管定向生长,体现了细胞膜信息交流的功能。(2)据题干信息可知,蛋白A是花粉管细胞膜上的受体—蛋白激酶复合体。受体与多肽L结合后会引起蛋白激酶发生磷酸化,进而向花粉管细胞传递信号,引发定向生长。而基因型为aa的植株为突变体,突变后的蛋白A仅能结合多肽L(受体未受影响),而不能发生磷酸化(蛋白激酶异常),故推测蛋白A可能是受体结构未改变,蛋白激酶结构发生了改变,无法磷酸化,无法向胚珠传递信号,则该突变体植株的花粉管就无法向胚珠定向生长。(3)据实验结果①基因型为aabb的植株的花粉管定向生长异常的比例比基因型为aaBB或AAbb的高,可推知A和B为不同信号通路;根据实验结果②基因型为ccdd的植株的花粉管定向生长异常的比例比基因型为ccDD或CCdd的高,可推知C和D为不同信号通路;根据实验结果③基因型为aacc的植株的花粉管定向生长异常的比例与基因型为aaCC或AAcc的相近,可推知A和C为同一条信号通路。(4)由题图可知,胚珠中的助细胞释放过程中有囊泡的形成和膜融合过程,故为胞吐;多肽L分别与花粉管细胞膜上的蛋白A、
C相结合,进而导致形成A-C蛋白复合体,并诱导蛋白激酶发生磷酸化。(5)该验证实验的自变量为不同物质,故若用多肽L处理花粉管细胞,再提取细胞膜上的A-C-L复合体,则不合理,因为不能确定多肽L是与A-C复合体结合,还是先分别与A、C蛋白结合后再形成复合体。15.答案(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方式镶嵌于磷脂双分子层中(2)蛋白质 一种离子通道只允许一种离子通过(3)K+通过载体蛋白逆浓度梯度运输需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸作用产生的能量减少解析:(1)生物膜的结构特点是磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方式镶嵌于磷脂双分子层中。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,具有特异性。(3)细胞外的K+通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞,属于主动运输,主动运输需要的能量由呼吸作用提供,呼吸抑制剂使细胞呼吸作用产生的能量减少,导致主动运输受到抑制。
