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专题07 分子与细胞相关科学史
科学史一：细胞学说及其建立过程
核心知识回顾
1．建立者：主要是施莱登和施旺。
2．细胞学说的内容要点
(1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
(2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
(3)新细胞是由老细胞分裂产生的。
3．细胞学说的建立过程
比利时科学家维萨里发表《人体构造》,揭示了人体在器官水平的结构
比夏经过对器官的解剖观察，指出器官由低一层次的结构——组织构成
罗伯特·虎克用显微镜观察植物的木栓组织，发现并命名了细胞
列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等
马尔比基用显微镜广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质
德国植物学家施莱登观察各种植物组织，提出了细胞是植物体的基本单位，新细胞从老细胞中产生
德国动物学家施旺观察动物，提出动物体是由细胞构成的，一切动物的个体发育过程，都是从受精卵开始
的
德国的魏尔肖对细胞学说进行补充：“细胞通过分裂产生新细胞”
4．细胞学说的意义
揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
(1)细胞学说使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础。
(2)细胞学说中关于细胞是生命活动基本单位的观点，使生物学的研究进入细胞水平，并为后来进入分子水
实验概览
目录索引
科学史一：细胞学说及其建立过程
科学史二：对细胞膜成分和结构的探索
科学史三：关于酶本质的探索
科学史四：探索光合作用原理的部分实验
科学史五：其他科学史归纳
核心知识回顾
核心知识辨析
深化拓展提能
题组专项训练（高考真题感知+针对训
练）
1
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平打下基础。
(3)细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。
核心知识辨析
1．罗伯特·胡克用自制的显微镜观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等( )
【答案】错
【详解】荷兰著名磨镜技师列文虎克，用自制显微镜，观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等，故错误。
2．细胞学说将动物和植物统一到分子水平，阐明了生物界的统一性( )
【答案】错
【详解】细胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出，阐明了动物和植物细胞结构的统一性，
细胞学说的建立使生物学研究进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。故错误。
3．“细胞初步分为原核细胞和真核细胞”属于细胞学说的内容( )
【答案】错
【详解】细胞学说揭示了细胞结构的统一性，但没有提出原核细胞和真核细胞的分类，即错误的。
4．细胞学说认为生物体都是以细胞作为结构和功能的基本单位( )
【答案】错
【详解】细胞学说认为一切动植物都是以细胞作为结构和功能的基本单位，病毒没有细胞结构。故错误。
5．德国科学家魏尔肖认为“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的”( )
【答案】正确
【详解】“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”是魏尔肖的名言，它与“新细胞都是由原来细胞分裂产
生的”的观点吻合，这是对细胞学说内容的发展。正确。
6．荷兰科学家列文虎克发现并命名了细胞。( )
【答案】错误
【详解】1665 年，英国科学家罗伯特·胡克用显微镜观察植物的木栓组织，发现这些木栓组织由许多规则
的小室组成，他把观察到的图像画了下来，并把“小室”称为细胞。故错误。
高考真题剖析
1．（2011·江苏·高考真题）细胞学说建立于19 世纪，是自然科学史上的一座丰碑。它揭示了（ ）
A．生物体结构的统一性
B．细胞的多样性
C．植物细胞与动物细胞的区别
D．细胞分化的根本原因
【答案】A
【详解】A、细胞学说指出动植物细胞都是由细胞组成，说明了动物和植物的统一性，A 正确；
B、细胞学说揭示了细胞的统一性，没有涉及多样性，B 错误；
C、细胞学说内容中没有涉及植物细胞与动物细胞的区别，C 错误；
D、细胞学说没有说明细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，D 错误。
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．细胞是绝大多数生物体的结构和功能的基本单位，与此说法相符的是（ ）
A．细胞学说使人们认识到真核细胞和原核细胞有着共同的结构基础
B．地球上最早出现的生命形式，是最简单的单细胞生物
2
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C．一切生物体都是由细胞构成的，细胞是最基本生命系统
D．所有的新细胞都由老细胞分裂产生
【答案】B
【详解】A、细胞学说使人们认识到动物细胞和植物细胞有着共同的结构基础，A 错误；
B、单细胞生物是地球上最早的生命形式，也是地球上最简单的生命形式，B 正确；
C、动物和植物都是由细胞构成的，细胞是最基本生命系统，C 错误；
D、所有的新细胞都来源于先前存在的细胞，D 错误。
2．下列关于细胞学说的叙述，正确的是（ ）
A．施莱登和施旺提出“细胞通过分裂产生新细胞”
B．细胞学说内容之一是一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成
C．细胞学说使人们对生命的认识由细胞水平进入到分子水平
D．细胞学说揭示了细胞的统一性和多样性
【答案】B
【详解】A、魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”，A 错误；
B、细胞学说内容之一细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成，B
正确；
C、细胞学说使人们对生命的认识由个体水平进入到细胞水平，并为进入分子水平打下基础，C 错误；
D、细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性，并未揭示细胞的多样性，D 错误。
3．下列关于细胞学说及其建立的叙述，错误的是（ ）
A．归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法，施莱登和施旺建立细胞学说的过程运用了不完全归纳法
B．科学研究中经常运用不完全归纳法，由该方法得出的结论很可能是可信的
C．细胞学说主要是由施莱登和施旺提出并修正
D．列文虎克用自制的显微镜观察到了不同形态的活细胞
【答案】C
【详解】A、施莱登和施旺在研究中均仅观察部分植物细胞和动物细胞，通过推理得出结论，用到了运用
了不完全归纳法，A 正确；
B、科学研究中经常运用不完全归纳法，由该方法得出的结论未必是可信的，还需要进一步的检验，B 正
确；
C、细胞学说主要是由施莱登和施旺提出，而后经过后人的整理和修正，C 错误；
D、列文.虎克用自制的显微镜观察到了不同形态的活细胞，对细胞进行命名的是罗伯特.胡克，D 正确。
4．《钱塘湖春行》是唐代诗人白居易的诗作。阅读其诗句“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥。乱花渐
欲迷人眼，浅草才能没马蹄。”选出下列有关叙述错误的是（ ）
A．早莺、新燕与西湖其他所有的动物，共同构成一个群落
B．乱花属于器官层次，浅草属于个体层次
C．暖树与新燕所具有的生命系统结构层次不完全相同
D．西湖中所有生物和它们所生活的无机环境构成一个生态系统
3
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【答案】A
【详解】A、生物群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，应包含动物、植物和微生
物，A 错误；
B、根、茎、叶、花、果实、种子属于器官层次，草属于个体层次，B 正确；
C、植物不具有系统这个层次，但动物具有，因此暖树与新燕所具有的生命系统结构层次不完全相同，C
对；
D、生物群落及其生活的无机环境构成一个生态系统，西湖中所有生物是群落，西湖中所有生物和它们所
生活的无机环境构成一个生态系统，D 正确。
5．下列说法正确的有几项（ ）
①病毒不能繁殖后代 ②细胞是所有生物体的结构和功能的基本单位 ③稻田里所有的生物属于群落层次
④一个变形虫只对应细胞层次 ⑤乌龟和松树具有完全相同的生命系统结构层次 ⑥细胞是最基本的生命
系统结构层次
A．两项
B．三项
C．四项
D．五项
【答案】A
【详解】①病毒能通过复制繁殖后代，①错误；
②细胞是除病毒外，所有生物体的结构和功能的基本单位，②错误；
③在同一时间内、占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合是群落，故稻田里所
有的生物属于群落层次，③正确；
④一个变形虫是单细胞生物，对应细胞层次和个体层次，④错误；
⑤植物体的结构层次为：细胞→组织→器官→植物体；动物体的结构层次为：细胞→组织→器官→系统→
动物体，故乌龟和松树的生命系统结构层次不完全相同，⑤错误；
⑥细胞是最基本的生命系统结构层次，⑥正确；
③⑥两项正确，A 正确，BCD 错误。
6．细胞学说的建立经历了漫长而曲折的过程，科学家们在不同的水平对生物进行研究。下列关于科学家
研究的说法，错误的是（ ）
A．维萨里和比夏从人体的解剖和观察入手，分别认识到生物体的器官和组织水平
B．罗伯特·胡克和列文虎克用显微镜观察细胞，认识到生物体的细胞水平
C．施莱登和施旺利用科学观察和完全归纳法，形成了细胞学说的理论
D．魏尔肖对细胞学说提出了修正，指出所有的细胞都来源于先前存在的细胞
【答案】C
【详解】A、维萨里和比夏从人体的解剖和观察入手，分别认识到生物体的器官和组织水平，A 正确；
B、罗伯特·胡克和列文虎克用显微镜观察细胞，认识到生物体的细胞水平，B 正确；
C、施莱登和施旺运用不完全归纳法观察动植物组织提出细胞学说，C 错误；
D、魏尔肖提出所有的细胞都来源于先前存在的细胞，是对细胞学说的补充，D 正确。
B 组(选择题为不定项)
1．下图是教材中出现的几种生物，下列关于这几种生物的说法，错误的是（ ）
4
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A．①②③④都属于生命系统的个体层次，⑤不属于生命系统
B．①②的一个细胞就能完成这种生物的各项生命活动
C．①和②在细胞结构上最重要的区别是②有叶绿体而①没有
D．冷箭竹的花和大熊猫的眼都属于生命系统的组织层次
【答案】CD
【详解】A、⑤病毒不属于生命系统，其他都是个体层次，A 正确；
B、①②都是单细胞生物，一个细胞就能完成这种生物的各项生命活动，B 正确；
C、①和②在细胞结构上最重要的区别是②有核膜包被的细胞核，而①没有，C 错误；
D、冷箭竹的花和大熊猫的眼都属于器官层次，D 错误。
2．归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。下列关于归纳法的叙述，错误的是（ ）
A．细胞学说的提出运用了不完全归纳法
B．通过不完全归纳法得出的结论都是正确的
C．通过简单枚举得出某种结论的方法属于完全归纳法
D．“草履虫的运动和分裂说明单细胞生物单个细胞就可完成各种生命活动”运用了“不完全归纳
法”
【答案】BC
【详解】A、细胞学说的提出运用了不完全归纳法，A 正确；
BC、通过不完全归纳法得出的结论未必都是正确的，例如，根据“哺乳动物分为雌性和雄性个体、果蝇分
为雌性和雄性个体”就得出“所有动物都分为雌雄个体”这个结论就运用了不完全归纳法中的简单枚举法，
但得出的结论是错误的（因为某些动物是雌雄同体的），BC 错误；
DD、“草履虫的运动和分裂说明单细胞生物单个细胞就可完成各种生命活动”这一结论，用“运动”和
“分裂”两个例子说明了“单个细胞可以完成各种生命活动”这个结论，运用的是不完全归纳法，D 正确。
3．月季是北京市的市花。下列从细胞水平对月季描述正确的是（ ）
A．可经过有性生殖由一个细胞发育而来B．体内的新细胞是由老细胞分裂产生的
C．月季是由细胞和细胞分泌产物所构成的
D．每个体细胞都能单独完成各项生命活动
【答案】ABC
【详解】A、月季花可进行有性生殖，由受精卵细胞发育而来，A 正确；
B、月季花体内的新细胞是由老细胞分裂产生的，B 正确；
C、月季花是多细胞生物，是由细胞和细胞分泌产物所构成的，C 正确；
D、月季花属于多细胞生物体，需依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动，例如
根尖分生区细胞就无法进行光合作用，D 错误。
4．2002 年科学家宣布人工合成了脊髓灰质炎病毒，2010 年又有科学家宣布人工“合成”（将人工合成的
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染色体转入去核的细胞中）了活细胞。下列相关叙述正确的是（ ）
A．脊髓灰质炎病毒只含有核糖体这一种细胞器
B．病毒是完全寄生的生物，在空气中不会繁殖
C．细胞结构远比病毒结构精细复杂，细胞可以从老细胞中分裂产生
D．人工合成细胞时，将组成细胞的物质精确配比后置于适宜条件即可
【答案】BC
【详解】A、病毒没有细胞结构，不含核糖体，A 错误；
B、病毒完全寄生，只有在宿主细胞内才能繁殖，B 正确；
C、细胞结构精细复杂，根据细胞学说，新细胞可以从老细胞中分裂产生，C 正确；
D、细胞是一个精巧的系统，组成细胞的物质结合在一起形成特定结构，将组成细胞的物质放在一起不会
自动合成细胞，D 错误。
5．细胞学说的建立过程如图所示，回答下列问题：
(1)科学家是如何获得证据来说明动植物体由细胞构成这一结论的？ 。
(2)施莱登和施旺只是观察了部分动植物的组织，却归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”。这一结论
可信吗？为什么？ 。
(3)施旺为什么说“现在，我们已推倒了分隔动植物界的巨大屏障”？试分析原因。 。
(4)“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这是否暗示着你身体的每个细胞都凝聚着漫长的进化史？
。
(5)细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的统一性？ 。
【答案】(1)通过对动植物体的解剖和显微观察获得证据，并通过归纳概括形成结论
(2)可信。因为在细胞学说的建立过程中，科学家不仅运用了不完全归纳法，还揭示了动植物的个体与细胞
的内在规律性联系，这样的科学归纳比一般的不完全归纳法更具可信度
(3)植物学家施莱登提出植物体都是由细胞构成的，施旺通过研究发现，动物体也是由细胞构成的，说明动
物和植物有着共同的结构基础，因此说推倒了分隔动植物界的巨大屏障
(4)新细胞由老细胞产生，老细胞由更老的细胞产生，如此向上追溯，现代生物的细胞都是远古生物细胞的
后代，所以每个细胞都凝聚着漫长的进化史
(5)细胞学说主要阐明了生物界的统一性，因为它揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性
【详解】（1）科学家通过对动植物体解剖和显微观察来获得证据，并通过归纳概括形成动植物体由细胞
构成的结论。
（2）因为在细胞学说的建立过程中，科学家不仅运用了不完全归纳法，还揭示了动植物的个体与细胞的
内在规律性联系，这样的科学归纳比一般的不完全归纳法更具可信度，因此施莱登和施旺利用不完全归纳
法归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”这一结论可信。
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（3）由于植物学家施莱登提出植物体都是由细胞构成的，而施旺通过研究发现，动物体也是由细胞构成
的，这说明动物和植物有着共同的结构基础，因此推倒了分隔动植物界的巨大屏障。
（4）新细胞由老细胞产生，老细胞由更老的细胞产生，如此向上追溯，现代生物的细胞都是远古生物细
胞的后代，小小的细胞内部，凝聚着数十年基因的继承和改变，所以每个细胞都凝聚着漫长的进化史。
（5）细胞学说指出，细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，揭示了生物结构的统一性，
从而阐明了生物界的统一性。
科学史二：对细胞膜成分和结构的探索
核心知识回顾
1．对细胞膜成分的探索
1895 年：欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜—推测：细胞膜是由脂
质组成的
20 世纪初：科学家分离出哺乳动物红细胞的细胞膜，进行化学分析—结论：组成动物细胞膜的脂质有磷脂
和胆固醇，其中磷脂含量最多
1925 年：戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2 倍—推断
：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
1935 年：丹尼利和戴维森发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力—推测：细胞膜除含脂质
分子外，可能还附有蛋白质
2．细胞膜的成分
(1)细胞膜的成分
(2)细胞膜成分与功能的关系：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。
3．对细胞膜结构的探索
1959 年：所有的细胞膜都由蛋白质一脂质—蛋白质三层结构构成，且为静态的统一结构—假说：罗伯特
森在电镜下看到细胞膜清晰的的暗—亮-暗的三层结构
1970 年：科学家用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验—结论：细胞膜具有流动性
1972 年：辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出—细胞膜的流动镶嵌模型
核心知识辨析
1．功能越复杂的细胞膜中磷脂的含量越多，磷脂具有保护、润滑、识别和信息传递的作用( )
【答案】×
【详解】功能越复杂的细胞膜中蛋白质的含量越多，糖蛋白具有识别和信息传递的作用，故题干描述错误。
2．脂质和蛋白质是组成细胞质膜的主要物质，细胞质膜的基本支架是磷脂双分子层( )
【答案】正确
【详解】细胞质膜的主要组成成分是脂质和蛋白质，其中磷脂双分子层构成质膜的基本支架，蛋白质分子
有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。故上
述说法是正确的。
7
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3．提取蛙红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞表面积的两倍(
)
【答案】错误
【详解】蛙的红细胞中除了细胞膜外，还有细胞器膜和核膜，且生物膜的基本骨架是磷脂双分子层。因此，
蛙的红细胞中提取脂质，在空气和水的界面上铺展成单分子层，单分子层面积大于细胞膜表面积的两倍，
该表述错误。
4．罗伯特森在电镜下看到了细胞质膜清晰的“明—暗—明”的三层结构，确认细胞质膜为脂质双分子层
的“单位膜模型”( )
【答案】错误
【详解】1959 年，罗伯特森在电镜下看到了细胞质膜清晰的暗一亮一暗的三层结构，并大胆地提出生物膜
的模型是所有的生物膜都由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构构成，该表述错误。
5．人细胞和鼠细胞的融合实验运用了放射性同位素标记法( )
【答案】×
【详解】人鼠细胞融合实验利用了荧光标记法，原理是细胞膜的流动性，故题干描述错误。
高考真题剖析
1．（2021·浙江·统考高考真题） 质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性
C．物质进出细胞方式中的被动转运过程与膜蛋白无关
D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号
【答案】D
【详解】A、脂双层是指磷脂双分子层，不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，由磷脂分子的物
理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在质膜的外侧，故脂双层是不完全对称的，
A 错误；
B、磷脂的尾部与胆固醇一起存在于脂双层内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，
会限制膜的流动性，B 错误；
C、物质进出细胞方式中的被动转运包括扩散、渗透和易化扩散，其中易化扩散需要载体蛋白，即与膜蛋
白有关，C 错误；
D、有些膜蛋白起着细胞标志物的作用，能识别并接受来自细胞内外的化学信号，D 正确。
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．图中 X、Y、Z 是细胞中的三种有机化合物，X，Y、Z 为构成细胞膜的成分。下列说法正确的是（
）
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A．膜的功能越复杂，Y 的种类和数量就越多
B．胆固醇可优先通过细胞膜进入细胞内，与Y 有关
C．细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Z
D．细胞膜上的 Z 是可以运动的，而 Y 是静止的
【答案】A
【详解】A、Y 的组成元素为C、H、O、N，Y 是蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者，是膜结构的
主要成分，膜的功能越复杂，Y 的种类和数量就越多，A 正确；
B、胆固醇为小分子的脂质，其可优先通过细胞膜进入细胞内，与Z 有关，Z 代表的物质是磷脂，B 错误；
C、酶具有专一性，蛋白酶能破坏细胞膜的结构，说明细胞膜含有Y（蛋白质），C 错误；
D、细胞膜上的 Z 磷脂是可以运动的，而 Y 蛋白质大多数也是可以运动的，因此生物膜具有一定的流动
性，D 错误。
2．去垢剂是一端亲水、一端疏水的小分子，是分离膜蛋白的常用试剂。去垢剂与蛋白质结合时，会破坏
蛋白质中的离子键与氢键。去垢剂的浓度不同会导致其作用方式及膜蛋白的分离效果不同，如下图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．去垢剂可以分离膜蛋白而使细胞膜崩解
B．膜的功能越复杂，分离得到的膜蛋白种类和数量越多
C．为获得纯度和活性较高的膜蛋白，应选用低浓度的去垢剂
D．去垢剂与膜蛋白结合时，非极性端与蛋白质的亲水区相结合
【答案】D
【详解】A、去垢剂是一端亲水、一端疏水的两性小分子，据图可知，去垢剂能与细胞膜上蛋白质结合，
破坏细胞膜结构，使细胞膜崩解，A 正确；
B、膜的功能越复杂，其中含有的膜蛋白种类和数量就越多，因此，分离得到的膜蛋白种类和数量越多，B
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对；
C 、去垢剂与蛋白质结合时，会破坏蛋白质中的离子键与氢键，进而影响蛋白质的空间结构，因此，为获
得纯度和活性较高的膜蛋白，应选用低浓度的去垢剂，因为低浓度除垢剂与蛋白质结合的较少，因而对蛋
白质结构影响较小，C 正确；
D 、据图可知，去垢剂与膜蛋白结合时，非极性端与蛋白质的疏水区相结合，D 错误。
3．下图为细胞膜的流动镶嵌模型，下列叙述中结构与其功能相对应的是（ ）
A．①是蛋白质，与糖类结合形成糖蛋白，可参与水分子的运输
B．②是转运蛋白，转运物质过程中形状可能会发生改变
C．③是磷脂分子的疏水部分，将细胞与水环境分开
D．④是磷脂分子的疏水部分，流动性差以保证脂双层稳固不变
【答案】B
【详解】A、①是蛋白质，与糖类结合形成糖蛋白，具有信息交流作用，不能参与水分子的运输，A 错误；
B、②是转运蛋白，转运蛋白包括载体蛋白，载体蛋白在物质转运过程中形状会发生改变， B 正确；
C、③是磷脂分子的亲水部分，C 错误；
D、④是磷脂分子的脂肪酸链，流动性强，以保证脂双层流动性，D 错误。
4．不同生物细胞的质膜都可以用“流动镶嵌模型”进行描述，当细胞所处温度降低到一定程度，质膜会
发生相变，由流动的液晶态转变为固化的凝胶态。科学家发现质膜中脂肪酸链的不饱和度越高，其相变温
度越低。下列说法正确的是（ ）
A．质膜中的脂肪酸链主要位于磷脂分子中，是磷脂分子的亲水端
B．维持流动的液晶态是实现质膜结构特点的必要前提
C．北方植物比南方植物耐寒，原因之一是质膜中的脂肪酸不饱和度较低
D．当细胞膜处于凝胶态时，对细胞内物质运输、细胞的生长和分裂等无影响
【答案】B
【详解】A、质膜中的脂肪酸链主要位于磷脂分子中，是磷脂分子的疏水水端，A 错误；
B、生物膜结构特点具有一定的流动性，因此维持流动的液晶态是实现质膜结构特点的必要前提，B 正确；
C、细胞膜中脂肪酸链的不饱和程度越高，其相变温度越低，植物耐寒性越强，C 错误；
D、当细胞膜处于凝胶态时，流动性降低，不利于细胞内物质运输、细胞的生长和分裂等生命活动，D 错
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误。
5．将人、鼠两种细胞的膜蛋白分别用不同的荧光染料标记，然后进行融合实验，一段时间后，检测到不
同温度条件下，两种膜蛋白在杂种细胞膜上均匀分布而形成的嵌合体的比例，结果如图所示。据此分析，
不能得到的结论是（ ）
A．实验结果证明了组成细胞膜的蛋白质能够运动
B．在15 ℃以下时，细胞膜的流动性较低
C．图中数据说明融合时间越长，形成的嵌合体越多
D．当温度大于15℃时膜蛋白的运动增强
【答案】C
【详解】A、该实验可直接证明细胞膜上的蛋白质分子是运动的，因为荧光染料和蛋白质结合，染料的运
动意味着蛋白质的运动，A 正确；
B、实验结果显示，在0 到15℃之间，随着温度的升高，形成嵌合体的百分比几乎不变，说明在15 ℃以下
时，细胞膜的流动性较低，B 正确；
C、本实验中图示横坐标是温度，也就是说自变量是温度，所以图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌
合体越多，C 错误；
D、图中看出，在15 到35℃之间，随着温度的升高，形成的嵌合体百分比越来越高，该结果说明当温度大
于15℃时膜蛋白的运动增强，D 正确。
6．下列对生物膜结构的探索历程叙述，错误的是（ ）
A．丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力，因此推测细胞膜除脂质分子
外，可能还附着蛋白质
B．荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展成单分子层，测得单层分
子的面积约为红细胞表面积的2 倍。他们由此得出推断：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
C．欧文顿用500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验，在实验基础上提出：细胞膜
是由脂质组成的
D．最初对细胞膜成分的认识，是通过对膜成分的提取与检测
【答案】D
【详解】A、1935 年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于
油一水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹
尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质，A 正确；
11
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B、1925 年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成
单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2 倍。他们由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列
为连续的两层，B 正确；
C、1895 年，欧文顿用500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验，发现细胞膜对不同物
质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。据此推
测：细胞膜是由脂质组成的，C 正确；
D、最初对细胞膜成分的认识，是通过对植物细胞的通透性进行的实验，D 错误。
B 组(选择题为不定项)
1．下列关于探索细胞膜成分与结构的叙述，正确的是（ ）
A．细胞表面的张力明显低于油一水界面，说明细胞膜含有脂质以外的成分
B．罗伯特森提出细胞膜是静态的统一结构，难以解释细胞的生长等现象
C．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验结果表明细胞膜具有流动性
D．欧文顿通过对膜成分的提取与检测，提出“细胞膜由脂质组成”假说
【答案】ABC
【详解】A、丹尼利和戴维森研究发现细胞表面张力明显低于油—水界面的表面张力；人们已知油脂滴表
面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会将降低，推测细胞膜除了含脂质分子外，可能还附有蛋白质，A 正
确；
B、罗伯特森提出的静态统一结构认为细胞膜是固定不动的，但是细胞生长、变形虫变性运动中细胞膜都
是流动的，该模型无法解释，B 正确；
C、1970 年科学家用两种颜色的荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质分子，诱导两种细胞融合，37℃
一段时间后，两种颜色的荧光均匀分布，说明细胞膜是流动的，C 正确。
D、欧文顿用500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不
一样，推测细胞膜是由脂质组成， D 错误。
2．在人一鼠细胞融合实验基础上，用药物抑制细胞能量转换和蛋白质合成途径，对膜蛋白运动没有影响。
但是当降低温度时，膜蛋白的扩散速率降低至原来的1/20~1/10，下列叙述正确的是（ ）
A．人一鼠细胞融合后红绿色荧光均匀分布，表明细胞膜具有流动性
B．膜蛋白的合成不影响其运动，膜蛋白的运动需要消耗ATP
C．细胞膜的流动性受温度的影响，低温下膜的流动性减慢
D．细胞完成生长、分裂、运动等功能与细胞膜的流动性有关
【答案】ACD
【详解】A、科学家通过人一鼠细胞融合后红绿色荧光均匀分布的实验结果证明了细胞膜具有流动性，A
对；
B、“用药物抑制细胞能量转换、蛋白质合成等代谢途径，对膜蛋白质的运动没有影响”，说明膜蛋白的
合成不影响其运动，膜蛋白的运动不需要消耗能量，B 错误；
C、题中显示，降低温度后膜蛋白扩散速率降低至原来的1/20~1/10，说明温度可能影响膜蛋白的运动，同
时能说明低温下膜的流动性减慢，C 正确；
D、细胞膜的流动性有利于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等生命活动，即细胞完成生长、分裂、
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运动等功能与细胞膜的流动性有关，D 正确。
3．下列关于细胞膜的叙述，正确的是（ ）
A．最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B．在进行细胞间信息交流时，必须依赖细胞膜上的受体蛋白
C．流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
D．蛋白质—脂质—蛋白质结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
【答案】AC
【详解】A、脂溶性物质更易通过细胞膜，说明细胞膜是由脂质组成的，A 正确；
B、在进行细胞间信息交流时，不一定依赖细胞膜上的受体蛋白，也可以直接结合，B 错误；
C、流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动，说明细胞膜具有一定的流动
性，C 正确；
D、三层结构模型认为蛋白质在膜中的分布是均匀的、固定的，而流动镶嵌模型认为蛋白质分子在膜中的
分布是不均匀，D 错误。
4．科学家设计了仅1 纳米宽的分子转子，该转子由紫外光驱动，能以每秒200 万～300 万的转速进行旋转，
从而改变细胞膜中磷脂分子的排列而完成钻孔。当分子转子与特定的靶细胞结合后，就有望将治疗试剂运
送到这些细胞中，或者直接诱导这些细胞死亡。如图为分子转子钻孔过程的示意图，下列有关说法错误的
是（ ）
A．细胞膜中磷脂分子的排列与头部的亲水性和尾部的疏水性有关
B．细胞膜能控制物质进出细胞，环境中的有害物质一定不会进入细胞
C．细胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具有选择透过性
D．通过分子转子得到的细胞膜上的钻孔功能与通道蛋白完全相同
【答案】BCD
【详解】A、磷脂是组成细胞膜的重要成分，磷脂双分子层的排列方式与水有密切的关系，因为磷脂分子
的头是亲水而尾部是疏水的，A 正确；
B、细胞膜能控制物质进出细胞具有相对性，环境中的有害物质在某些情况下可进入细胞，B 错误；
C、细胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具有流动性，C 错误；
D、通过分子转子得到的细胞膜上的钻孔功能与细胞膜具有流动性有关，与通道蛋白的功能无关，D 错误。
5．细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是细胞膜，细胞膜将细胞与外界环境分隔开。下列关于细胞
膜的结构与功能的说法，不正确的是（ ）
A．细胞膜的流动性与磷脂分子的侧向自由移动及大多蛋白质分子的运动有关
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B．构成细胞膜的磷脂具有疏水的尾部，水分子只能通过通道蛋白进出细胞
C．构成细胞膜的蛋白质均结合了糖类分子，与细胞间信息传递功能密切相关
D．细胞膜可控制细胞内外物质的进出，但仍有部分细胞不需要的物质进入细胞
【答案】BC
【详解】A、细胞膜上的磷脂分子和蛋白质分子大多数可以运动，所以细胞膜具有一定的流动性，A 正确；
B、磷脂具有疏水的尾部，但由于磷脂分子的运动可产生间隙，部分水分子可通过间隙自由扩散进出细胞，
B 错误；
C、构成细胞膜的蛋白质有些与糖类结合，有些不与糖类结合，例如转运蛋白等，C 错误；
D、一般来说，细胞膜控制物质进出的能力有限，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要
的物质不容易进入细胞，但仍会有一些对细胞有害的物质可能进入细胞，D 正确。
6．请回答下列有关科学探究的问题：
I 研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质进行处理，使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域，
使其瞬间被“漂白”，即荧光消失。随后，该漂白区域荧光逐渐恢复，如下图。
(1)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复，推测其可能的原因有：①被漂白区域内部标记的荧光染料的
荧光会 ：②被漂白区域内外的细胞膜成分分子 的结果。
(2)研究发现，如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇，膜结构上蛋白质分子停泊的“平台”被拆解，漂白
区域荧光恢复的时间缩短，说明胆固醇对膜中分子运动具有 作用，该结果
（填“支持”或“不支持”)推测②。
(3)此项研究说明细胞膜具有 性。
Ⅱ.研究发现，熊虫对不良环境有极强的抵抗力。当环境恶化时，它们会自行脱掉体内绝大部分的水分，将
身体萎缩成正常情况下的一半，处于一种隐生（假死）状态，此时熊虫的代谢率几乎降到零，甚至能耐
受-273℃冰冻数小时，直到环境改善为止。据研究，熊虫进入隐生状态时，它们的体内会大量合成一种被
称为海藻糖的二糖。有人认为，“熊虫体液中的海藻糖可以保护组织细胞，使组织细胞免受低温造成的损
伤”。请设计实验方案，用于探究该假设的真实性。
(4)为了确保实验的科学性和准确性，从化学组成及生理功能看，实验所用的细胞应具有
的特点。
(5)操作过程：
①取适量某哺乳动物细胞，等分成甲、乙两组；
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②甲组添加含海藻糖的细胞培养液；乙组添加 的细胞培养液；
③甲、乙两组均置于 ；
④观察甲、乙两组细胞生活状况。
(6)预期结果及结论：
若 ，则假设成立。
若 ，则假设不成立。
【答案】(1) 自行恢复 运动
(2) 限制 支持
(3)流动性
(4)自身不含也不能合成海藻糖
(5) 等量的不含海藻糖 -273 ℃（或低温）冰冻数小时（或相同时间）
(6) 甲组细胞不死亡，乙组细胞死亡 甲、乙两组细胞都死亡
【详解】（1）细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复，可能是被漂白区域内部标记的荧光染料的荧光
会自行恢复，也可能是被漂白区域内外的细胞膜成分分子如蛋白质可以流动。
（2）去除细胞膜中的胆固醇，漂白区域荧光恢复的时间缩短，说明胆固醇可以抑制或限制细胞膜上分子
的运动，也可以说明细胞膜上的分子可以运动，即该结果支持推测②。
（3）此项研究说明组成细胞膜的分子能运动，即细胞膜具有一定的流动性。
（4）据题干“海藻糖可以保护组织细胞，使组织细胞免受低温造成的损伤”，为探究该假设的真实性，
应选择自身不含也不能合成海藻糖的细胞做实验材料，再额外添加海藻糖，研究其功能。
（5）②由题干可知，该实验的目的是探究海藻糖是否可以使细胞免受低温造成的损伤，因此自变量为细
胞培养液中是否含有海藻糖，因变量为低温下细胞的生活情况。甲组细胞培养液中添加了海藻糖作为实验
组，乙组作为对照组，应该使用不含海藻糖的细胞培养液。
③由题干信息可知，水熊虫能耐受-273℃冰冻数小时，因此应该将实验组和对照组细胞都置于-273℃环境
中冰冻数小时，然后观察两组细胞的生活状况。
（6） 若甲组（即添加海藻糖的实验组）细胞生长良好，乙组（即未添加海藻糖的对照组）细胞死亡，则
说明假设成立，即海藻糖可以保护组织细胞，使其免受低温造成的损伤。若甲、乙两组细胞都死亡，说明
假设不成立。
科学史三：关于酶本质的探索
核心知识回顾
1．关于酶本质的探索
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2．酶的本质
(1)产生场所：活细胞。
(2)生理作用：催化作用。
(3)化学本质：蛋白质或
RNA
。
核心知识辨析
1．酶的作用机理是降低化学反应的活化能。( )
【答案】正确
【详解】酶的作用实质是降低化学反应的活化能，加快反应速率，故正确。
2．酶能够为化学反应提供能量( )
【答案】错误
【详解】酶能降低化学反应活化能，所以能加快化学反应。
3．酶可以通过食物直接获取( )
【答案】错误
【详解】酶的化学本质大多数是蛋白质，少数是RNA。食物中的酶经过胃蛋白酶等作用将分解为氨基酸，
从而被人体吸收，所以酶不可以通过食物中获的。
4．酶的基本组成单位都是氨基酸( )
【答案】错误
【详解】酶的化学本质是蛋白质或RNA，若为蛋白质，则其基本组成单位为氨基酸；若为RNA，则其基
本组成单位是核糖核苷酸。
5．同无机催化剂相比，酶所提供的活化能更多，因而催化效率更高。( )
【答案】错误
【详解】无机催化剂和酶均能降低化学反应的活化能，但酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
6．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。(必修1 P81)
【答案】√
【详解】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
高考真题剖析
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1．（2023·河北·统考高考真题）关于蛋白质空间结构的叙述，错误的是（ ）
A．淀粉酶在0℃时空间结构会被破坏
B．磷酸化可能引起蛋白质空间结构的变化
C．氨基酸种类的改变可能影响蛋白质空间结构
D．载体蛋白在转运分子时其自身构象会发生改变
【答案】A
【详解】A、低温不会使蛋白质空间结构改变，淀粉酶本质为蛋白质，在0℃时空间结构不会被破坏，A 错；
B、蛋白质分子与磷酸结合后，空间结构发生变化，活性也发生改变，B 正确；
C、氨基酸种类的改变会影响蛋白质中氨基酸的排列顺序，进而可能影响蛋白质空间结构，C 正确；
D、载体蛋白在转运分子时，需要与被转运的分子结合，会发生自身构象的改变，D 正确。
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．由细菌引发的相关疾病和环境污染等问题引起了人们的高度重视，同时随着抗生素的使用，细菌的耐
药性逐渐增强，人们急需开发新型抗菌剂。诸如溶菌酶、髓过氧化物酶等天然酶具有显著的抗菌能力，但
其作为抗菌剂存在保质期短、生产成本高等缺点，很难大规模生产。纳米酶是新一代人工模拟酶，克服了
以上缺点，可作为天然酶的替代，随着研究的深入，其应用研究也拓展到了生物、医学、农业、环境治理、
国防安全等多个领域。如一种新型纳米酶——氮碳纳米酶，可以在不同环境下表现出不同特性，在肿瘤细
胞内的酸性环境中，它能发挥氧化酶和过氧化物酶活性，催化肿瘤特征性的代谢产物，生成高毒性的活性
氧自由基，从而杀伤肿瘤细胞。下列相关叙述错误的是（ ）
A．纳米酶可以具有显著抗菌效果
B．氮碳纳米酶只能在癌细胞内发挥作用
C．纳米酶在促进伤口愈合、龋齿防治和环境防污方面具有良好的应用前景
D．相对于天然酶，纳米酶的稳定性更好、成本更低
【答案】B
【详解】A、根据题意可知，纳米酶可以具有显著抗菌效果，A 正确；
B、氮碳纳米酶可以在不同环境下表现出不同特性，B 错误；
C、纳米酶在促进伤口愈合、瓣齿防治和环境防污方面具有良好的应用前景，C 正确；
D、根据“但其作为抗菌剂存在保质期短、生产成本高等缺点，很难大规模生产。纳米酶是新一代人工模
拟酶，克服了以上缺点”可以推测纳米酶的稳定性更好、成本更低，D 正确。
2．“RNA 世界假说”认为：RNA 很可能是地球上最早出现的生命分子，先于DNA 和蛋白质，它不但可
以储存遗传信息，而且可以催化反应，DNA 和蛋白质则是进化的产物。下列事实不能佐证该观点的是（
）
A．部分病毒的遗传物质是RNA
B．核糖体中rRNA 能催化肽键形成
C．细胞中DNA 可以控制RNA 的合成
D．HIV 病毒RNA 可以控制DNA 的合成
【答案】C
【详解】A、病毒无细胞结构，部分病毒的遗传物质是RNA，说明该病毒不含DNA，故可以作为RNA 很
可能是地球上最早出现的生命分子的证据，A 正确；
B、核糖体中rRNA 能催化肽键形成说明其“可以像蛋白质一样催化反应”，可以作为RNA 很可能是地球
上最早出现的生命分子的证据，B 正确；
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C、细胞中DNA 可以控制RNA 的合成，说明RNA 比DNA 出现的晚，不能支持题干中观点，C 错误；
D、HIV 病毒RNA 可以控制DNA 的合成，说明DNA 比RNA 出现的晚，可以作为RNA 很可能是地球上最
早出现的生命分子的证据，D 正确。
3．下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶是一种对细胞代谢起调节作用的有机物B．酶的活性不会随反应条件的变化而改变
C．能够催化过氧化氢酶水解的酶是蛋白质
D．酶比无机催化剂为反应提供的能量更多
【答案】C
【详解】A、酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其化学本质是蛋白质或RNA，不起调节作用，A
错误；
B、酶的活性会随反应条件的变化而改变，如温度过高会对酶活性有抑制作用，B 错误；
C、能够催化过氧化氢酶水解的酶的化学本质是蛋白质，C 正确；
D、与无机催化剂相比，酶具有高效性，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高，D 错误。
4．催化剂在化学反应中的作用非常重要。如图为酶和无机催化剂加快某化学反应的机理，E1、E2、E3为活
化能，A 曲线表示没有催化剂参与的反应过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．据图可知，该化学反应为放能反应
B．加热提高反应速率的原理与酶的作用机理不同
C．酶降低化学反应活化能的值为E3
D．E1表示加入无机催化剂后反应所需的活化能
【答案】C
【详解】A、据图可知，该化学反应底物的能量大于产物的能量，所以其为放能反应，A 正确；
B、加热提高反应速率的原理是提供能量，酶的作用机理是降低反应的活化能，B 正确；
C、E3 是酶参与下的化学反应所需要的活化能，酶降低化学反应活化能的值为E2-E3，C 错误；
D、E1 是无机催化剂参与下的化学反应所需要的活化能，D 正确。
5．下列有关生物科学史的研究和发现，描述错误的是（ ）
A．施莱登和施旺共同创建了细胞学说
B．毕希纳发现酵母菌的研磨液也能引起发酵现象
C．萨姆纳从刀豆中提取了脲酶的结晶，并发现它是蛋白质
D．罗伯特森发现细胞质膜在电子显微镜下呈现“明-暗-明”三个条带
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【答案】D
【详解】A、细胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出的，A 正确；
B、德国化学家毕希纳用酵母菌的研磨提取液，再加入葡萄糖，发现有酒精产生，是因为酵母菌的研磨提
取液中有将葡萄糖分解成为酒精的酶，B 正确；
C、萨姆纳从刀豆种子中提取了脲酶，后来又证明了脲酶的化学本质是蛋白质，C 正确；
D、罗伯特森在电镜下观察到的细胞膜呈现暗-亮-暗的三层结构，D 错误。
6．下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的叙述，错误的是（ ）
A．肝脏最好是新鲜的，以保证其具有较高的过氧化氢酶活性
B．过氧化氢溶液最好现配现用，以免过氧化氢在常温下分解
C．需设置常温下未做任何处理的过氧化氢溶液，作为对照实验
D．加热、Fe3+和过氧化氢酶均为过氧化氢分解反应提供了能量
【答案】D
【详解】A、新鲜的肝脏细胞中存在较多且活性高的过氧化氢酶，用来作该实验材料非常合适，A 正确；
B、过氧化氢溶液最好现配现用，以免过氧化氢在常温下分解，Ｂ正确；
Ｃ、需设置常温下未做任何处理的过氧化氢溶液，作为对照实验，排除环境因素对实验的影响，C 正确；
Ｄ、Fe3+和过氧化氢酶没有给过氧化氢分解提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应所需的活化能，D 错。
B 组(选择题为不定项)
1．猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示，在
35 ℃水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列对
实验现象的预测正确的是（ ）
A．甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失
B．甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失
C．甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
D．甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
E．只需实验②就可以证明分泌液中含有蛋白酶
【答案】CE
【详解】ABCD、甲中溶液的蛋白酶为蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色，乙中溶液有蛋白质，与双缩脲
试剂反应呈紫色；丙中蛋白块被蛋白酶分解而消失，丁中缺少蛋白酶，蛋白块不消失，ABD 错误，C 正确；
E、加入分泌液如果有蛋白酶会分解蛋白块，所以只需实验②就可以证明分泌液中含有蛋白酶，E 正确。
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2．天然的氧化还原酶(如过氧化氢酶)由蛋白质和辅因子(非蛋白)两部分组成，其催化作用的发挥主要依赖
蛋白质活性位点附近精确排布的氨基酸残基和辅因子相互协作，其中辅因子起重要作用。在升温或pH 波
动时，随着多肽链的解折叠，氨基酸残基的空间排布发生改变，导致辅因子移位、脱落，从而使酶发生不
可逆的失活。下列叙述正确的是（ ）
A．酶发挥催化作用的机理是降低化学反应的活化能
B．天然的氧化还原酶中精确排布的氨基酸残基单独存在时仍具有催化活性
C．辅因子位置改变会导致氧化还原酶失活
D．高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，从而使酶永久失活
【答案】ACD
【详解】A、酶是催化剂，催化作用的发挥是通过降低化学反应的活化能来实现的，A 正确；
B、结合题意可知，酶催化作用的发挥主要依赖蛋白质活性位点附近精确排布的氨基酸残基和辅因子相互
协作，其中辅因子起重要作用，据此可推测天然的氧化还原酶中精确排布的氨基酸残基单独存在时不具有
催化活性，B 错误；
C、根据题意“辅因子移位、脱落，从而使酶发生不可逆的失活”可知，辅因子位置改变会导致氧化还原
酶失活，C 正确；
D、高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，从而使酶永久失活，并且这种破坏是不可逆的，D
对。
3．下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
B．在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞
C．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
D．DNA 连接酶可连接 DNA 双链的氢键，使双链延伸
【答案】BC
【详解】A、酶只能通过降低活化能来提高化学反应速率，A 错误；
B、胰蛋白酶分解动物组织细胞表面蛋白质，从而使细胞分散开，获得单个细胞，B 正确;
C、酶的本质是蛋白质或RNA，故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，C 正确；
D、DNA 连接酶连接DNA 片段，形成磷酸二酯键，D 错误。
4．下图分别表示正常人、乳糖不耐受患者肠道中乳糖的利用过程。当肠道的碱性环境被破 坏时，肠道会
分泌出大量的消化液（主要成分是水、NaHCO3和消化酶）来中和酸性物质，所以容易发生腹胀、腹泻。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
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A．乳糖是一种二糖，是动物细胞特有的糖类
B．乳糖不耐受症的形成原因是患者体内不产生分解乳糖的乳糖酶
C．乳糖不耐受症患者利用自身的其他酶可以将乳糖分解为多种产物导致pH 下降
D．喝牛奶腹胀、腹泻的原因可能是代谢产生了气体以及肠道产生的消化液过多
【答案】ABD
【详解】A、乳糖是一种二糖，是动物细胞特有的糖类，可以水解成半乳糖和葡萄糖，A 正确；
B、患者体内不产生分解乳糖的乳糖酶，因此形成乳糖不耐受症，B 正确；
C、乳糖不耐受症患者利用肠道菌群将乳糖分解为CO2、乳酸、乙酸等导致pH 下降，C 错误；
D、喝牛奶之后，可能是代谢产生了气体以及肠道产生的消化液（主要成分是水、NaHCO3 和消化酶）过
多，导致腹胀、腹泻，D 正确。
5．多酚氧化酶分布在植物细胞质体（具有双层生物膜且有些种类含有色素的细胞器）中，能催化质体外
的多酚类物质形成黑色素或其他色素，从而引起褐变。下列相关叙述错误的有（ ）
A．质体是指分布在植物叶肉细胞中的叶绿体
B．多酚氧化酶可降低多酚类物质合成反应所需的活化能
C．生物膜系统结构的完整性和细胞中物质区域化分布可有效阻止褐变
D．炒茶时利用高温使细胞内的多酚氧化酶失活，有利于增加多酚类物质的含量
【答案】ABD
【详解】A、质体包括白色体和有色体，叶绿体是有色体的一种，A 错误；
B、多酚氧化酶能催化质体外的多酚类物质形成黑色素或其他色素，不是合成反应，B 错误；
C、多酚氧化酶分布在植物细胞质体，生物膜系统结构的完整性和细胞中物质区域化分布可有效阻止多酚
氧化酶的作用，有效阻止褐变，C 正确；
D、多酚氧化酶失活，不会增加多酚类物质的含量，D 错误。
6．细胞在代谢过程中会产生过氧化氢，它对细胞有毒害作用，但细胞内有过氧化氢酶能将过氧化氢分解
成无毒物质。据此回答下列问题：
(1)过氧化氢酶促进过氧化氢分解的作用机理是： 。
(2)“生物体内绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA”。某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是
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RNA，根据实验室提供的以下材料进行实验，请帮他补充完整：
实验材料和试剂：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，蛋白酶，RNA 水解酶。试
管，量筒，滴管，试管架，试管夹等。
实验步骤：
①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，一份用适量蛋白酶处理，另一份用 处理，备用；
②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入 ；
③向A 试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B 试管的处理是 ；C 试管的处理是
。
④观察三支试管中气泡产生的速率。
预期实验结果，得出实验结论：
预期实验结果： 。
实验结论： 。
【答案】(1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能
(2) 等量RNA 水解酶 等量新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 加入等量的用蛋白酶处
理过的过氧化氢酶溶液 加入等量的用RNA 水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 A、C 试管中气泡产
生速率快，B 试管中气泡产生速率慢或无气泡 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA
【详解】（1）酶具有催化作用的机理是降低化学反应的活化能，故过氧化氢酶能促进过氧化氢分解的作
用机理是过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能。
（2）为了验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，可采用酶解法分别分解蛋白质和RNA，看分
解后是否还能起催化作用，若分解后不起作用，可证明过氧化氢酶就是被相应的酶分解了，根据实验的单
一变量原则和等量原则，设计实验如下：
①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，一份用适量蛋白酶处理，另一份用等量RNA 水解酶处理，备用；
②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
③向A 试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，向B 试管加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，C 试管
加入等量的用RNA 水解酶处理的过氧化氢酶溶液；
④观察三支试管中气泡产生的速率。
预期实验结果为A、C 试管气泡产生速率快，B 试管产生气泡速率慢或无气泡，可说明过氧化氢酶的化学
本质是蛋白质而不是RNA。
科学史四：探索光合作用原理的部分实验
核心知识回顾
探索光合作用原理的部分实验
时间/发现者
内容
19 世纪末
科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C 和O 被
分开，O2 被释放，C 与H2O 结合成甲醛，然后甲醛分子
缩合成糖
1928 年
科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过
光合作用转化成糖
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1937 年希尔(英国)
在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液
中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气
1941 年鲁宾、卡门
(美国)
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，
H2
18O＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植
物―→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水
1954、1957 年阿尔
农(美国)
在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光
解相伴随
光合作用过程
(1)光反应阶段
①条件：有光。
②场所：类囊体薄膜。
③物质变化
a．将H2O 分解为氧和
H ＋ ，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。
b．使ADP 和Pi 反应形成ATP。
④能量变化：将光能转化为储存在ATP
和
NADPH
中的化学能。
(2)暗反应阶段
①条件：有没有光都能进行。
②场所：叶绿体基质。
③过程(卡尔文循环)
a．CO2的固定：C5＋CO2――→2C3。
b．C3的还原：2C3―――――→(CH2O)＋C5。
④能量变化：NADPH、ATP 中活跃的化学能变为有机物中稳定的化学能。
(3)光反应与暗反应之间的联系
光反应为暗反应提供NADPH
和
ATP
，暗反应为光反应提供ADP
和
Pi
、
NADP
＋ 。
核心知识辨析
1．光合作用产生的O2来自CO2和H2O 中的O。( )
【答案】错误
【详解】光合作用过程中产生O2 都来自于H2O 的光解，没有来自CO2。
2．恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。(必修1 P101)
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【答案】√
【详解】1880 年，美国科学家恩格尔曼用水绵实验：用极细的光束照射水绵，好氧细菌向叶绿体被光束照
射到的部位集中；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围，由
此直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，这句话是正确的。
3．在空气充足的黑暗环境中，用极细光束照射载有水绵和好氧细菌的临时装片，可证实叶绿体的功能。(
)
【答案】错误
【详解】美国科学家恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的
光束照射水绵，没有照射好氧细菌的临时装片，发现好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；实验证
明：叶绿体是进行光合作用的场所，氧气是由叶绿体释放出来的。故错误。
4．鲁宾、卡门和卡尔文的实验中都运用了放射性同位素示踪法。( )
【答案】【答案】错误
【详解】卡尔文通过放射性同位素示踪法探究暗反应中碳元素的转移途径为CO2→C3→（CH2O），鲁宾
和卡门利用同位素标记法，证明光合作用释放的氧气来自水，而非放射性同位素，故此说法错误。
5．光合作用中光反应必须有光才可以进行，暗反应没有光也可长时间进行。( )
【答案】错误
【详解】暗反应需要光反应提供的NADPH 和ATP，没有光，暗反应不能长时间进行。
高考真题剖析
1．某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等
体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
【答案】B
【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2 对光合作用的影响，自变量为CO2 浓度（NaHCO3 溶液浓度），
温度和光照为无关变量，A 错误；
B、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶
圆片光合作用释放氧气的速率，B 正确；
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C、四组实验中，0.5％NaHCO3 溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C 错误；
D、若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮
所需时长可能均会延长，D 错误。
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．1937 年英国植物学家希尔发现：在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有
，没
有
），在光照条件下发生了水的光解、产生氧气的现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明光合作用产生的氧气中的氧全部来自于
B．该实验说明光合作用的过程中能产生还原剂和
C．希尔反应说明水的光解和糖类的合成不是同一个化学反应
D．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化
【答案】A
【详解】A、希尔反应证明了光合作用产生O2，但不能证明植物光合作用产生的O2 中的氧元素全部来自
H2O，也可能来自于其他有机物，A 错误；
B、希尔反应是在有氧化剂的条件下，同时光照发生了水的光解、产生氧气，因此可以说明光合作用的过
程中能产生还原剂和 O2，B 正确；
C、希尔反应过程中只有O2 的产生，但没有糖类的生成，可以说明水的光解和糖类的合成不是同一个化学
反应，C 正确；
D、希尔反应过程发生了水的光解、产生氧气的现象，模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，D
正确。
2．许多科学家在光合作用过程的探究中做出了重要贡献。下列叙述正确的是（ ）
A．鲁宾和卡门用放射性同位素示踪法证明光合作用产生的O2全部来自水
B．希尔发现离体叶绿体加入氧化剂在光照下可释放出O2，探明光合作用中氧气的来源
C．恩格尔曼利用水绵和厌氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2
D．卡尔文利用
14C 标记的
14CO2探明了碳的转移途径为CO2→C3→糖类、C5
【答案】D
【详解】A、鲁宾和卡门用18O 分别标记H2O 和CO2，证明了光合作用产生的O2 全部都来自水，但18O
不是放射性同位素，A 错误；
B、希尔发现离体叶绿体加入氧化剂在光照下可释放出O2，只能说明水的光解会产生O2，并没有探明光
合作用中氧气的来源，B 错误；
C、恩格尔曼利用水绵和需氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2，即叶绿体是光合
作用的场所，C 错误；
D、卡尔文用放射性同位素（14C）示踪法，探明了CO2 中碳的转移途径为CO2→C3→糖类、C5，D 正确。
3．以小球藻为实验材料进行以下实验：给小球藻悬浮液通入
14CO2，光照一定时间(从1 秒到数分钟)后分
别杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅30 秒的时间，(CO2已经转化为许多种化合物)。下列
相关叙述错误的是（ ）
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A．该实验是通过改变光照时间来探究碳转移途径的
B．各种含
14C 物质出现的顺序可以说明暗反应产物出现的顺序
C．要确定CO2转化成的第一个产物应尽可能延长光照时间
D．该实验用了放射性同位素示踪法
【答案】C
【详解】A、根据题意可知，该实验在不同的时间杀死小球藻，统计碳转移途径，A 正确；
B、碳是有机物最基本的元素，14C 可以标记暗反应产物出现的顺序，B 正确；
C、仅30 秒的时间，CO2 已经转化为许多种化合物，因此，要确定CO2 转化成的第一个产物应尽可能缩短
光照时间，C 错误；
D、该实验用14C 标记CO2 来研究C 的转移途径，运用了放射性同位素标记法，D 正确。
4．在探索叶绿体功能的过程中，恩格尔曼设计并完成了两个实验：①把载有水绵和需氧细菌的临时装片
放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；
如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。②用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大
量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述错误的是（ ）
A．恩格尔曼的实验①直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B．根据恩格尔曼的实验②可以推测光合色素主要吸收红光和蓝紫光
C．恩格尔曼的两个实验之间形成相互对照证明叶绿体是光合作用的场所
D．水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三阶段
【答案】C
【详解】A、恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光
合作用放氧，A 正确；
B、叶绿体中的色素在光合作用中所起的主要作用是吸收可见的太阳光，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B 正确；
C、用极细的光束照射水绵的叶绿体，曝光部位是水绵在自然状态下的生长状态，故为对照组，未曝光的
部位是人为处理后（黑暗）的条件，故应为实验组，可以更加准确地判断产生氧气的部位是叶绿体，从而
得出叶绿体是光合作用的场所的结论，C 错误；
D、有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，所以水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三
阶段，D 正确。
5．某同学利用醋酸杆菌和普通载玻片重复恩格尔曼实验，对装片进行12 小时的暗处理后给予全光照，实
验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
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A．醋酸杆菌对氧气不敏感，需要更换需氧菌进行实验
B．不断增大培养液中醋酸杆菌密度，实验现象越明显
C．为方便观察，最好将普通载玻片换成单凹面载玻片
D．进行本实验时，无需考虑醋酸杆菌培养液的浓度
【答案】C
【详解】A、醋酸杆菌对氧气敏感，属于好氧型微生物，A 错误；
B、适当增大培养液中醋酸杆菌密度，有助于实验现象的观察，但过大，反而效果不理想，B 错误；
C、为方便观察，最好将普通载玻片换成单凹面载玻片，使光线聚集某部位，有利于观察到醋酸杆菌聚集
到照光的部位，C 正确；
D、进行本实验时，需要考虑醋酸杆菌培养液的浓度，否则会影响醋酸杆菌的生长，D 错误。
6．植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2)，在光
照下可以释放出氧气。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的（ ）
A．NADP+
B．ATP
C．NADPH
D．CO2
【答案】A
【详解】光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水
的光解生成NADPH 和氧气，希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光
解、产生氧气的化学反应，加入铁盐或其他氧化剂参加光合作用，铁盐或其他氧化剂相当于氧化剂，所以
相当于光反应中的NADP+，A 符合题意。
B 组(选择题为不定项)
1．根据科学家对光合作用的探索历程部分实验的分析，下列有关叙述错误的是（ ）
A．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中的光反应阶段，说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部
都来自水
B．鲁宾和卡门通过两组对比实验证明了光合作用释放的氧气来自H2O 而不来源于CO2，并检测到了
具有放射性的
18O2
C．阿尔农的实验说明ATP 的合成总是与水的光解相伴随
D．希尔反应中氧化态电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP+与H+结合形成NADH
【答案】ABD
【详解】A、由于缺少加入CO2 的另一组对照实验，故不清楚植物光合作用产生的氧气中的氧元素是否能
来自于CO2，A 错误；
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B、18O 是一种稳定同位素，不属于放射性同位素，B 错误；
C、阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP 总是与水的光解相伴随，C 正确；
D、希尔反应中氧化态电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP+与H+结合形成NADPH，D 错误。
2．为研究光反应中ATP 产生的原理，有科学家进行了如下实验：将叶绿体类囊体置于pH 为4 的琥珀酸溶
液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH 下降为4；然后把悬浮液的pH 迅速调为8，此时类囊体内pH 为
4，类囊体外pH 为8，在有ADP 和Pi 存在时类囊体生成ATP。对实验条件和结论分析错误的是（ ）
A．黑暗中进行，结果表明：H+能通过自由扩散进入类囊体
B．光照下进行，结果支持：合成ATP 的能量直接来自色素吸收的光能
C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H+浓度差，推动ATP 合成
D．光照下进行，结果表明：光反应产生的NADPH 参与暗反应中C3的还原
【答案】ABD
【详解】在光照条件下，类囊体膜上的色素吸收光能，能将光能转化成ATP 中的化学能，干扰实验结果，
故应在黑暗中进行。根据题干中“类囊体内pH 为4，类囊体外pH 为8”，可知H+进入类囊体为逆浓度梯
度，为主动运输。把悬浮液的pH 迅速调为8，此时类囊体内pH 为4，类囊体外pH 为8，在有ADP 和Pi
存在时类囊体生成ATP，说明ATP 的合成与H＋浓度梯度有关，类囊体内外产生H＋浓度差，从而推动
ATP 合成，综上分析，ABD 错误，C 正确。
3．光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的分析及拓展如
图1、2 所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图1 所示实验的目的是探究光合产物中O2的来源，其中乙组为对照组
B．卡尔文探究暗反应的过程与图1 所示的实验均采用了同位素标记法
C．图2 所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位
D．图2 所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中
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【答案】BD
【详解】A、图1 甲组提供H2O 和C18O2，释放的是O2，乙组向植物提供H218O 和CO2，释放的是
18O2，两组形成相互对照，两组都为实验组，A 错误；
B、卡尔文采用同位素标记法探明了CO2 的固定过程中碳元素的转移途径，图1 所示的实验也采用了同位
素标记法，探明了光合作用过程中氧气的来源，B 正确；
C、叶绿体在光的照射下，产生氧气。图2 所示实验中好氧细菌主要分布于叶绿体接受光照的部位，即图2
所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的叶绿体部位，进而证明了叶绿体是产生氧气的部位，C 错误；
D、图2 所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后才能根据好氧
菌的移动监测氧气产生的部位，D 正确。
4．某实验小组将叶绿体和相关化学物质在抽去空气的溶液中进行了如下实验：
组
别
叶绿体类型
加入的物质
条件
溶液中的物质及颜色
甲
组
完整叶绿体
NADP+溶液
适宜温度和光照等条
件
微量O2
乙
组
叶绿体破裂后的匀浆
NADP+溶液
微量O2和NADPH
丙
组
完整叶绿体
DCPIP 溶液
微量O2，溶液为蓝紫色
丁
组
叶绿体破裂后的匀浆
DCPIP 溶液
微量O2，溶液变为无色
注：DCPIP 是一种可以接受氢的化合物，氧化态为蓝紫色，被还原后为无色
关于该实验的分析错误的是（ ）
A．对比丙组和丁组实验，说明DCPIP 不能穿过叶绿体的双层膜
B．该实验说明产生的O2中的氧元素一定来源于H2O，而不来源于CO2
C．向实验后的甲组通入CO2并黑暗处理，可证明光反应和暗反应不是同一个化学反应
D．向实验后的乙组通入CO2并黑暗处理，检测NADPH 的含量可证明其参与暗反应
【答案】BC
【详解】A、实验利用完整的叶绿体进行实验无还原态DCPIP 生成，最可能的原因是DCPIP 不能穿过完整
的叶绿体双层膜参与O2 产生（光反应）的过程，A 正确；
B、该实验在抽去空气的溶液中发生，说明水的光解产生了氧气，但没有直接研究氧元素的路径，无法直
接证明产生的O2 中的氧元素来源于H2O，而不来源于CO2，B 错误；
C、向实验后的甲组通入CO2 并黑暗处理，由于没有NADPH，不发生暗反应，不可证明光反应和暗反应
不是同一个化学反应，C 错误；
D、向实验后的乙组通入CO2 并黑暗处理，检测NADPH 的含量，若因消耗而减少可证明其参与暗反应，
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D 正确。
5．关于光合作用的探索历程，下列叙述正确的是（ ）
A．通过检测
14CO2中
14C 在含碳物质中出现的顺序，探究C 在光合作用中的转移途径
B．鲁宾和卡门以小球藻作为实验材料，运用同位素示踪法探索了光合作用暗反应过程
C．1928 年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，但甲醛可以通过光合作用转化成糖
D．美国科学家阿尔农经研究发现：在光照下，叶绿体中会发生水的光解，并伴随有ATP 的合成
【答案】AD
【详解】A、CO2 是暗反应的原料，检测14CO2 中14C 在暗反应含碳物质中出现的顺序，可以推测C 在光
合作用中的转移途径，A 正确；
B、鲁宾和卡门运用同位素示踪法发现光合作用释放的氧气来自水，B 错误；
C、1928 年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖，C 错误；
D、1954 年，美国科学家阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP，1957 年，他发现该过程总是与水的光
解相伴随，D 正确。
6．生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者
是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述正确的是（
）
A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同
B．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等
C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件
D．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O2释放量作为观测指标
【答案】BCD
【详解】A、探究光照强度对光合作用的影响，自变量应该是光照强度，即定量分析不同光照强度下光合
作用速率的不同，A 错误；
B、光合作用的探究历程，目的就是确定光合作用这一未知的生理过程的条件、原料、产物、场所等，属
于定性分析，B 正确；
C、探究光合作用的最适温度，需要先做预实验，也就是先设计一组梯度比较大的温度梯度进行实验，属
于定量分析，C 正确；
D、探究环境因素对光合作用的影响，自变量是不同的环境因素（光照强度、光质、CO2 浓度、温度等），
但因变量都是光合作用速率，而O2 释放量是净光合速率，可以代表特定条件下光合速率的大小，D 正确。
7．卡尔文与同事利用
14C 探明光合作用中的碳固定途径。他们将小球藻放置在密闭容器中培养，然后将
14CO2注入容器，隔一段时间取部分小球藻浸入热乙醇中杀死，提取溶液中的分子，利用双向纸层析法分离
各种化合物，通过放射自显影分析带有放射性的物质。根据带有放射性物质出现的时间顺序就能知道暗反
应中CO2参与生成的物质顺序。其中隔30s 和隔5s 的层析结果分别如图1、图2 所示（注：图中阴影面积
越大、颜色越深，表示放射性物质越多）。据图分析，回答下列问题：
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(1)CO2固定的场所是 。CO2生成糖类需要光反应产生的 为其提供能量。
(2)根据双向层析结果推测图2 中最先合成的化合物是 。
(3)为了确定光合作用暗反应中固定CO2所形成第一种化合物，应进一步进行的实验处理是 。
(4)卡尔文对C3的分子结构进行分析后发现，形成的C3中只有一个碳原子带有放射性，另外两个碳原子则
不带放射性，这说明C3不是由3 个
14CO2生成的，而是由一个
14CO2和其它物质结合生成的（X 物质
+CO2→C3）。为了进一步探究
14CO2和什么物质结合生成C3，卡尔文在反应中将1%浓度的
14CO2突然降低
到0.003%浓度检测部分物质的含量变化，结果如图2 所示。
据图分析,这个x 物质是 判断依据是
【答案】(1) 叶绿体基质 ATP、NADPH
(2)PGA
(3)缩短小球藻利用14C 同化的时间，
(4) RuBP（C5） 当CO2 浓度突然下降时，RuBP（C5）即刻呈现上升趋势，随后随着C3 含量下
降而下降直到同步稳定
【详解】（1）CO2 固定发生在暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质。CO2 生成糖类需要光反应产生的
ATP 和NADPH 为其提供能量。
（2）14CO2 同化5s 的结果显示，PEPA、PGA 和磷酸糖在水平方向上扩散的距离无明显差异，但在垂直方
向上扩散的距离有明显差异，且PGA 的黑斑最大，故最先合成的化合物是PGA。
（3）为了确定光合作用暗反应中固定CO2 所形成第一种化合物，应进一步进行的实验处理是缩短小球藻
利用14C 同化的时间，直到只出现一种化合物为止。
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（4）由题图可以看出，当CO2 浓度突然下降时，RuBP（C5）即刻呈现上升趋势，随后随着C3 含量下降
而下降直到同步稳定，故这个X 物质是RuBP（C5）。
科学史五：其他科学史归纳
核心知识回顾
一、人工蛋白质的合成
19 世纪中叶：科学家可以合成一些有机物，但不能合成蛋白质。
1886 年：俄国科学家利用氨基酸“装配”蛋白质
1953 年：英国科学家桑格测得牛胰岛素的全部氨基酸排列顺序。
1965 年：我国科学家完成结晶牛胰岛素的合成
二、人类对通道蛋白的探索历程
1950 年：科学家发现水分子通过细胞膜的速率高于通过人工膜，由此推断细胞中存在特殊的输送水分
子的通道。
1976 年：德国科学家内尔和萨克曼创造了研究单个离子通道电生理学特征的膜片钳法，为离子通道的
研究提供了有效的工具。
1988 年：美国科学家阿格雷证实水通道蛋白的存在。
20 世纪80 年代：科学家从蚕豆保卫细胞中检测出钾离子通道。
1998 年：美国科学家麦金农解析了钾离子通道蛋白的立体结构。
核心知识辨析
1．人体活细胞中最多的化合物是蛋白质( )
【答案】错误
【详解】人体活细胞中最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质，本说法错误。
2．沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水( )
【答案】正确
【详解】沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水，正确。
3．一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。( )
【答案】正确
【详解】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子
或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，该说法正确。
4．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白。(必修1 P66)
【答案】√
【详解】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子
或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、
大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，该说法正确。
5．载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机理是一样的( )
【答案】错误
【详解】载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时的作用机理是不一样的，载体蛋白每次转运都会发生自
身构象的改变，而通道蛋白无此改变，错误。
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6．磷脂分子头部是疏水的，尾部是亲水的，磷脂分子在水里能自发地形成双分子层( )
【答案】错误
【详解】磷脂分子有亲水的头部和疏水的尾部，因此磷脂分子在水里，头部朝外、尾部朝内能自发地形成
双分子层。
高考真题剖析
1．（2022·湖北·统考高考真题）哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银（AgNO3）
可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是（ ）
A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
【答案】B
【详解】AB、经AgNO3 处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，
故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A 正确，B 错误；
CD、未经AgNO3 处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其
在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，CD 正确。
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．内质网中钙离子浓度过高时，某种跨膜蛋白T 感知钙离子浓度的变化后形成具有活性的钙离子载体，
将内质网中的钙离子排出，当内质网中钙离子下降至正常水平后，钙离子载体失活。据此推测合理的是（
）
A．内质网中钙离子浓度的调节属于正反馈调节
B．内质网通过跨膜蛋白T 释放Ca2+的过程需要消耗ATP
C．Ca2+作为信号分子调节内质网中跨膜蛋白T 的活性
D．跨膜蛋白T 双向运输Ca2+从而实现内质网中Ca2+的摄取和释放
【答案】C
【详解】A、题意显示，某种跨膜蛋白T 感知钙离子浓度的变化后形成具有活性的钙离子载体，将内质网
中的钙离子排出，当内质网中钙离子下降至正常水平后，可见钙离子浓度的调节属于负反馈调节，A 错误；
B、内质网通过跨膜蛋白T 释放Ca2+的过程是顺浓度梯度进行的，因而不需要消耗ATP，B 错误；
C、题意显示，内质网中钙离子浓度过高时，某种跨膜蛋白T 感知钙离子浓度的变化后形成具有活性的钙
离子载体，将钙离子从内质网中转出，进而使内质网中钙离子浓度下降至正常水平，此后该跨膜蛋白活性
丧失，可见，Ca2+作为信号分子调节内质网中跨膜蛋白T 的活性，C 正确；
D、从题意不能看出跨膜蛋白能T 双向运输Ca2+，D 错误。
2．水通道蛋白是位于细胞膜上的蛋白质，可控制水分子进出细胞。下列相关叙述正确的是（ ）
A．水分子进出细胞不一定需要水通道蛋白的参与
B．水通道蛋白运输水分子过程中需要与水分子结合
C．水分子通过膜上的水通道蛋白需要消耗能量
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D．动物体中不同的细胞膜上水通道蛋白的种类和数量均相同
【答案】A
【详解】A、水分子也可以通过自由扩散进出细胞，不一定需要水通道蛋白的参与，A 正确；
B、水分子通过水通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B 错误；
C、水分子通过膜上的水通道蛋白运输的方式为协助扩散，不需要消耗能量，C 错误；
D、动物体中不同细胞的细胞膜上水通道蛋白的种类和数量不完全相同，D 错误。
3．TRPs 通道是一种离子通道，主要位于神经细胞膜上。细胞内的脂质PIP2可以活化感觉神经元上的TRPs
通道，使其开放后引起Ca2+内流(如下图)。下列相关叙述错误的是（ ）
A．不同神经细胞膜上的TRPs 通道数量和活性相同
B．TRPs 通道的合成需要核糖体和线粒体的参与
C．推测Ca2+通过TRPs 通道跨膜运输的方式属于协助扩散
D．调节PIP2可以降低TRPs 通道的活性
【答案】A
【详解】A、根据题意和图示可知，细胞内的脂质PIP2 可以活化感觉神经元上的TRPs 通道，使其开放后
引起Ca2+内流，因此不同神经细胞参与不同信号的传递，则TRPs 通道的数量和活化程度不同，A 错误；
B、TRPs 通道属于蛋白质，因此其合成的场所是核糖体，合成过程中需要线粒体提供能量，B 正确；
C、由图可知，Ca2+通过TRPs 通道跨膜运输时从高浓度到低浓度，其跨膜运输的方式属于协助扩散，C 对；
D、根据题意，细胞内的脂质PIP2 可以活化感觉神经元上的TRPs 通道，使其开放后引起Ca2+内流，因此
可通过调节PIP2 降低TRPs 通道的活性，D 正确。
4．水通道蛋白对水分子的运输具有专一性，能使水分子顺浓度梯度进出细胞。下列有关说法错误的是（
）
A．一种物质可能有多种跨膜运输方式
B．水通道蛋白也能协助氨基酸进出细胞
C．水分子通过水通道蛋白的过程不消耗能量
D．加入蛋白质抑制剂可能会降低水分子跨膜运输速率
【答案】B
【详解】A、水通道蛋白可运输水分子，水分子也可以通过自由扩散作用穿过生物膜，所以一种物质可能
有多种跨膜运输方式，A 正确；
B、水通道蛋白对水分子的运输具有专一性，不能协助氨基酸进出细胞，B 错误；
C、水分子通过水通道蛋白的过程属于协助扩散，不消耗能量，C 正确；
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D、加入蛋白质抑制剂，则水通道蛋白的功能受到抑制，会降低水分子跨膜运输速率，D 正确。
5．蛋白质是生命活动的主要承担者，下列有关蛋白质及其单体氨基酸的叙述，正确的是（ ）
A．在人体中，只有细胞内才有蛋白质分布，细胞外没有蛋白质分布
B．不同种类的氨基酸在水中的溶解度不同，这种差异主要是因为两者空间结构不同
C．胰岛素和唾液淀粉酶的差异与组成它们的氨基酸数目、种类和连接方式不同有关
D．牛奶煮沸后，其中的蛋白质会发生变性，但不会破坏肽键结构
【答案】D
【详解】A、细胞外也有蛋白质分布，如血浆蛋白，A 错误；
B、不同种类的氨基酸在水中的溶解度不同，这种差异主要是因为两者的R 基不同，B 错误；
C、胰岛素和唾液淀粉酶的差异与组成它们的氨基酸数目、种类和排列顺序不同有关，氨基酸之间的连接
方式均为肽键，C 错误；
D、蛋白质加热变性，构成蛋白质的肽链充分伸展，蛋白质空间结构改变，肽键不被破坏，D 正确。
6．下列关于蛋白质的结构和功能有关说法正确的是（ ）
A．蛋白质彻底水解的产物是氨基酸，氨基酸仅通过脱水缩合就可以形成蛋白质
B．人体内丙酮酸可以转化为丙氨酸，丙氨酸是人体中一种必需氨基酸
C．补充蛋白质含量高的食物可以增加人体内蛋白质的种类
D．蛋白质经盐析、变性，仍然可以与双缩脲试剂产生紫色反应
【答案】D
【详解】A、氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽，多肽盘曲折叠形成蛋白质，A 错误；
B、丙氨酸可以人体内合成，属于非必需氨基酸，B 错误；
C、构成蛋白质的氨基酸大约有21 种，补充蛋白质含量高的食物不能增加人体内蛋白质的种类，C 错误；
D、蛋白质经盐析、变性后肽键都不断裂，仍然可以与双缩脲试剂产生紫色反应，D 正确。
B 组(选择题为不定项)
1．生物体内的功能蛋白大多为水溶性蛋白，该类蛋白在进行盘曲、折叠时，氨基酸侧链亲水基团分布在
分子的外侧，疏水基团分布在分子内侧。该类蛋白质变性后，生物活性丧失，并出现凝聚现象。下列对功
能蛋白的叙述正确的是（ ）
A．加热会导致该类蛋白质的部分肽键发生断裂
B．功能蛋白溶于水与氨基酸侧链基团的分布有关
C．该类蛋白质变性后侧链基团的分布发生了改变
D．变性后的蛋白质与双缩脲试剂不再发生紫色反应
【答案】BC
【详解】A、加热会导致蛋白质变性，蛋白质的变性主要是由于蛋白质分子的空间构象被破坏，是由氢键
和二硫键发生断裂引起的，A 错误；
B、亲水基团能够溶于水，该类蛋白在进行盘曲、折叠时，氨基酸侧链亲水基团分布在分子的外侧，所以
溶于水，B 正确；
C、由题意可知，该类蛋白质变性后，生物活性丧失，出现凝聚现象，不再溶于水，氨基酸侧链的疏水基
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团可能分布在外侧，C 正确；
D、双缩脲试剂主要是与蛋白质的肽键发生反应，蛋白质变性以后，肽键仍然存在，可以发生紫色反应，D
错误。
2．1965 年，上海生物化学研究所首次人工合成结晶牛胰岛素，这也是世界首次合成具有活性的人工蛋白。
如图为牛胰岛素的结构图及其片段的分子式，该胰岛素由51 个氨基酸构成，其中“-S-S-”是由两个氨基酸
R 基中巯基（-SH）脱去两个H 形成的二硫键。下列说法正确的是（ ）
A．该牛胰岛素分子中含有49 个肽键
B．氨基酸形成肽键时，脱去的H 分别来自羧基和氨基
C．该胰岛素分子中至少有3 个游离的氨基和3 个游离的羧基
D．氨基酸分子形成牛胰岛素过程中相对分子质量减少了882
【答案】ABC
【详解】A、肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数，该胰岛素由51 个氨基酸构成，形成两条肽链，因
此脱去51-2=49 个水，形成49 个肽键，A 正确；
B、氨基酸脱水缩合是氨基（-NH2）和羧基（-COOH）发生反应，羧基和氨基都脱去了H，B 正确；
C、该胰岛素分子有两条多肽链，其中至少有3 个游离的氨基和3 个游离的羧基，2 个分别存在于链的两端，
1 个氨基和1 个羧基分别存在于图中的R 基，C 正确；
D、蛋白质的相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18，形成牛胰岛素过程
中脱去49 分子水和6 个氢（3 个二硫键形成脱去6 个氢），因此相对分子质量减少了18×49+1×6=888，D
错误。
3．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离
子通过，转运物质时载体蛋白发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大
小和电荷相适宜的分子或离子通过，下图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的跨膜运输，其中通道介导
的跨膜比载体介导的跨膜运输快得多，下列叙述正确的是（ ）
A．载体蛋白在细胞膜上是运动的，通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
B．载体蛋白在转运物质的过程中空间结构发生变化，甲图跨膜速度比乙图慢
C．甲图的跨膜方式属于主动运输，乙图跨膜方式是协助扩散即易化扩散
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D．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性
【答案】BD
【详解】A、细胞膜上的载体蛋白和通道蛋白都是运动的，A 错误；
B、载体蛋白转运物质时需要与被运输物质结合并发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直
径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，不与被运输的物质结合，因此甲图跨膜速度比乙
图慢，B 正确；
C、甲图和乙图的跨膜方式均是协助扩散即易化扩散，需要转运蛋白，不消耗能量，C 错误；
D、载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性，D 正确。
4．中国科学院动物研究所唐铁山课题组研究发现，内质网上的跨膜蛋白TMCO1 可以感知内质网中过高的
钙浓度并形成具有钙离子通道活性的四聚体，主动地将内质网中过多的钙离子排出，从而消除内质网钙过
载给细胞带来的多种威胁。一旦内质网中的钙浓度恢复到正常水平，钙通道活性随之消失。他们将这种内
质网钙过载激活的钙通道命名为CLAC 通道。TMCO1 基因突变可导致一种常染色体隐性遗传病，患者主
要以痴呆和颅面胸畸形为特征。TMCO1 基因敲除小鼠能够模拟痴呆-颅面胸畸形患者的主要病理特征。下
列说法错误的是（ ）
A．钙离子作为钙信号系统的离子信使，其在胞内的浓度必须被精确地调控
B．TMC01 基因突变会影响形成钙离子通道活性四聚体，造成细胞质基质中钙浓度过高
C．内质网钙浓度过低很可能是导致患者痴呆和颅面胸畸形的直接原因
D．钙离子转运时并不需要与CLAC 通道相结合
【答案】BC
【详解】A、根据题意“内质网上的跨膜蛋白TMCO1 可以感知内质网中过高的钙浓度并形成具有钙离子
通道活性的四聚体，主动地将内质网中过多的钙离子排出，从而消除内质网钙过载给细胞带来的多种威胁。
一旦内质网中的钙浓度恢复到正常水平，钙通道活性随之消失”，因此钙离子作为钙信号系统的离子信使，
其在胞内的浓度必须被精确地调控，A 正确；
B、跨膜蛋白TMCO1 位于内质网膜上，可以感知内质网中过高的钙浓度，并形成具有钙离子通道活性的
四聚体，主动地将内质网中过多的钙离子排出，若TMCO1 基因突变会影响形成钙离子通道活性四聚体，
造成内质网中钙浓度过高，B 错误；
C、TMCO1 基因突变可导致一种常染色体隐性遗传病，患者主要以痴呆和颅面胸畸形为特征。而TMCO1
基因突变会导致内质网内钙浓度过高，因此内质网钙浓度过高很可能是导致患者痴呆和颅面胸畸形的直接
原因，C 错误；
D、通道蛋白运输离子时不需要与离子结合，D 正确。
5．美国科学家阿格雷和麦金农因研究细胞膜中的通道蛋白获得了诺贝尔奖，通道蛋白分为两大类:水通道
蛋白和离子通道蛋白，阿格雷成功分离出了水通道蛋白，麦金农测出了K+通道蛋白的立体结构。下图为肾
小管上皮细胞重吸收水分和K+通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述错误的是
（ ）
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A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中
B．抗利尿激素能促进肾小管上皮细胞利用水通道蛋白重吸收水分
C．K+通道蛋白运输物质的方式为主动运输，需要消耗ATP
D．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过
【答案】CD
【详解】A、通过左侧的图可知，细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子
层中，水分子可借助水通道蛋白运输，A 正确；
B、抗利尿激素可以促进肾小管对水的重吸收（速度加快），因此该过程是通过水通道蛋白实现的，B 正
确；
C、由题图可知，K+可从高浓度到低浓度运输，故K+通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，不需要消耗
ATP，C 错误；
D、通道蛋白运输物质时具有选择性，如水通道蛋白只能运输水分、钾离子通道蛋白只能运输钾离子，D
错。
6．下图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K+通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述正
确的是（ ）
A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中
B．K+通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，需要消耗ATP
C．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过
D．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输
【答案】AD
【详解】A、水通道蛋白位于细胞膜上，往往贯穿于磷脂双分子层中，A 正确；
B、根据以上分析已知，钾离子通道运输钾离子的方式为协助扩散，不消耗能量，B 错误；
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C、通道蛋白运输物质时具有选择性，如水通道蛋白只能运输水分、钾离子通道蛋白只能运输钾离子，C
错；
D、水通道蛋白的数量受核基因调控，据此可推测机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节
物质的运输，D 正确；
7．（2020 下·河北唐山·高二开滦第二中学校考阶段练习）离子通道蛋白有三种，其中，在电压门通道中，
带电的蛋白质结构会随跨膜电位梯度的改变而发生相应的移动，使离子通道开启或关闭，从而使膜电位发
生改变；而在配体门通道中，细胞内外的某些小分子配体（如神经递质、激素等）与通道蛋白结合继而引
起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开启或关闭。下列相关说法正确的是（ ）
A．离子通道蛋白运输物质是顺浓度梯度进行
B．离子通道蛋白受到相应刺激后结构改变会导致离子通道失活
C．当适宜电刺激神经纤维，发现细胞外Na+明显减少，说明神经纤维上存在电压门通道蛋白
D．配体门通道蛋白能体现细胞膜的信息交流功能
【答案】ACD
【详解】A、离子通道蛋白运输物质是从高浓度至低浓度进行的，属于协助扩散，A 正确；
B、离子通道蛋白受到相应刺激后，由关闭状态变为开放状态，但没有失去活性，B 错误；
C、当适宜电刺激神经纤维，发现细胞外Na+明显减少，说明神经纤维上存在电压门通道蛋白，受到跨膜
电位梯度的改变而发生相应的移动，导致Na+进入细胞，C 正确；
D、配体门通道蛋白能体现细胞膜的信息交流功能，D 正确。
8．科学家为了研究蛋白A 的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果
见下表。
实验组
号
在等渗溶液中进行的处理
在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率（cm/
s×10-4）
I
向卵母细胞注入微量水（对照）
27.9
Ⅱ
向卵母细胞注入蛋白A 的mRNA
210.0
Ⅲ
将部分Ⅱ组细胞放入含HgCl2的等渗溶液
80.7
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中
IV
将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M 的等渗溶
液中
188.0
(1)将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经过 方式穿过磷脂分子，进入卵母细胞。
(2)将蛋白A 的mRNA 注入卵母细胞一段时间后，该mRNA 可指导合成蛋白A，并由 （填细胞器）
进行加工、运输至细胞膜中，使细胞在低渗溶液中体积 。
(3)与Ⅱ组细胞相比，Ⅲ组细胞对水的通透性 ，说明HgCl2对蛋白A 的功能有 作用。比较Ⅲ、
Ⅳ组的结果，表明试剂M 能够使蛋白A 的功能 。推测HgCl2没有改变蛋白A 的氨基酸序列，而是破
坏了蛋白A 的 。
(4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的 结合，可促进蛋白A 插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快细胞
对原尿中水分子的重吸收，使尿量 （填“增加、不变、减少”）。
(5)有研究者认为卵母细胞膜上整合蛋白A 后，对水的通透性明显增大，其原因可能是蛋白A 间接提高卵母
细胞膜其他通道蛋白的吸水速率。研究者继而利用双层磷脂分子围成的球型脂质体（不含蛋白质）进行实
验，为“蛋白A 是水通道蛋白”的结论提供了更有力的证据，其中实验组的相应处理及结果应为 。
（选填下列字母）
a．将蛋白A 整合到脂质体上 b．普通的脂质体 c．将相应脂质体放入清水中
c．脂质体体积无明显变化 e．脂质体体积迅速增大
【答案】(1)自由扩散
(2) 内质网、高尔基体 增大
(3) 降低 抑制 部分恢复 空间结构
(4) 受体 减少
(5)ace
【详解】（1）水分子可以通过自由扩散（渗透作用）方式穿过细胞膜的磷脂双分子层，也可以借助膜上
的水通道蛋白以协助扩散方式进入细胞。因此将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经过自由扩散方式
穿过磷脂分子，进入卵母细胞。
（2）mRNA 指导合成蛋白A 的场所是核糖体，合成的蛋白质还需要经过内质网和高尔基体的加工才能形
成成熟的蛋白质，并通过囊泡运输到细胞膜上。从表格数据可知，与Ⅰ组细胞相比，Ⅱ组细胞对水的通透
性增大，因此可知形成的蛋白A 与水的通透性有关，可加速细胞在低渗溶液中对水分的吸收，使细胞在低
渗溶液中体积增大。
（3）将部分II 细胞放入含HgCl2 的等渗溶液中，在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率为80.7，远远低
于实验Ⅱ组的210.0，说明HgCl2 对蛋白A 的功能有抑制作用。Ⅲ和Ⅳ组实验结果中，在低渗溶液中测定
卵细胞的水通透速率Ⅳ大于Ⅲ，但小于II 组结果，说明试剂M 能够使蛋白A 的功能部分恢复，可推测
HgCl2 没有改变蛋白A 的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A 的空间结构，使其功能降低。
（4）抗利尿激素通过与细胞膜上的特异性受体结合，可促进蛋白A 插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快
细胞对原尿中水分子的重吸收，使尿量减少。
（5）根据实验目的为探究“蛋白A 是否能间接提高卵母细胞膜其他通道蛋白的吸水速率”，为了排除
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“其他通道蛋白”可能会吸水的影响，应该将蛋白A 整合到脂质体上，使用只含蛋白A 的脂质体，将该脂
质体放入清水中 ，脂质体体积迅速增大，说明蛋白A 即为水通道蛋白，故选ace。
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