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第06 讲细胞器和生物膜系统（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 细胞器的结构和功能★★★☆☆
考点2 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动★★☆☆☆
考点3 分泌蛋白的合成和运输★★★☆☆
考点4 细胞的生物膜系统★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（2 大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
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考点1 细胞器的结构和功能★★★☆☆
1.细胞质概述
（1）细胞质组成：细胞质基质和 。
（2）细胞质基质：呈 状，由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成，是生命
活动的重要场所。其中的 支撑着细胞器。
（3）分离细胞器的常用方法： 法。主要是采用 的方法分离不同大小细胞器。
见下图。
【教材隐性知识】源于必修1P47“科学方法”：用差速离心法分离细胞器
过程：将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取逐
渐 离心速率的方法分离不同大小的细胞器。
（4）高等动植物细胞的亚显微结构
图1 是 细胞，图2 是 细胞，鉴别两者的关键是观察有无 。此外，大部分
成熟植物细胞有大液泡，有的有叶绿体；动物细胞无 、无 ，有 。两者共有的结
构有核糖体、内质网、高尔基体和 等细胞器，以及 、由⑥⑦⑧⑨⑩构成的 。
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2.主要细胞器的结构和功能
分类
名称
示意图
结构和主要功能
双层膜
线粒体
结构：内膜向内腔折叠形成嵴，增大 ；在内膜
上含有许多种与有氧呼吸有关的酶；基质中含有许多种
与有氧呼吸有关的酶、少量DNA 和RNA。
功能：有氧呼吸的主要场所
叶绿体
结构：类囊体堆叠形成基粒，增大膜面积；类囊体薄膜
上分布有吸收光能的 和与光合作用有关的酶；
基质含有与光合作用有关的酶、少量DNA 和RNA。
功能：绿色植物光合作用的场所
单层膜
内质网
结构：由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构，连接形
成一个连续的内腔相通的膜性管道系统，分为光面内质
网和粗面内质网。
功能：蛋白质等大分子物质的 场所和运输通
道
高尔基体
结构：由扁平囊状结构和大小囊泡组成。
功能：对来自内质网的蛋白质进行 的“车
间”及“发送站”；在植物细胞中与 的形成有
关
液泡
结构：液泡膜及其内的 。
功能：调节细胞内的环境，充盈的液泡可以使细胞保持
坚挺
溶酶体
结构：内含多种水解酶的小体。
功能：细胞内的“ ”，分解衰老、损伤的
细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的
无膜
核糖体
成分：主要成分是 和rRNA。分为游离核糖体和
附着核糖体。
功能：“生产蛋白质的机器”
中心体
结构：由 组成。
功能：与细胞有丝分裂有关
3.细胞骨架
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（1）组成：由 组成的网架结构。
（2）功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多 ，与细胞运动、分裂、分化以及
运输、 转化、 传递等生命活动密切相关。
特别提醒
结构与功能中的“一定”与“不一定”
（1）能进行光合作用的生物不一定有叶绿体（如蓝细菌），但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中
进行。
（2）能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与。
（3）所有生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
（4）葡萄糖→丙酮酸一定不发生在细胞器中。
考点2 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动★★☆☆☆
1.实验原理
（1）叶绿体呈绿色、扁平的 或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
（2）活细胞中的细胞质处于不断 的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的
作为标志。
2.选材及原因
实验
观察叶绿体
观察细胞质的流动
选材
藓类叶
菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉
的下表皮
新鲜的黑藻
原因
叶片很薄，仅有一两层叶肉
细胞，叶绿体较大，不需要
加工可直接制片
细胞排列疏松，易撕取；
所含叶绿体数目少，个体大
黑藻幼嫩的小叶扁平，只有
一层细胞，存在叶绿体，易
观察
3.实验步骤
（1）观察叶绿体
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①制作藓类叶片临时装片
1）用镊子取一片藓类的小叶（或取菠菜叶 ）放入盛有清水的培养皿中。
2）在洁净的载玻片中央滴一滴 ，用镊子夹住所取的叶放入水滴中。
3）盖上盖玻片。
②低倍镜下找到叶绿体
③高倍镜下观察叶绿体的形态和分布
（2）观察细胞质的流动
①制作黑藻叶片临时装片
1）黑藻应事先放在光照、室温条件下培养。
2）用镊子取一片黑藻幼嫩的小叶，放在载玻片水滴中。
3）盖上盖玻片。
②低倍镜下找到黑藻叶肉细胞
③高倍镜下观察 流动的情况
4.实验结论
（1）叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动，自身也可转动。
（2）每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。
特别提醒
观察细胞质的流动实验的四个注意点
（1）高等绿色植物的叶绿体呈椭球或球形，在不同的光照条件下，叶绿体可以运动，改变椭球体的方
向。在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤；在
弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源利于接受光照进行光合作用。
（2）实验过程中对装片的要求：做实验时要使临时装片始终保持有水状态，以免影响细胞活性。
（3）植物细胞的细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动的意义是随着细胞质的不断旋
转流动，叶绿体、线粒体等细胞器和无机盐、蛋白质、各种酶等物质遍布整个细胞，有利于细胞进行新陈
代谢等各种生命活动。
（4）在观察细胞质流动时，事先把黑藻放在光照、室温条件下培养，其目的是促进细胞质的流动。若观
察时发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取措施，如适度照光、适当加温、切伤叶片等，加速细
胞质流动。
考点3 分泌蛋白的合成和运输★★★☆☆
1.分泌蛋白形成过程
（1）概念：在 合成后，分泌到 起作用的蛋白质。
（2）举例：抗体、消化酶和一部分 （如胰岛素）等。
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（3）合成、运输、分泌
①研究方法：
②实验过程：将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有³ H 标记的亮氨酸的培养液中培养，检测放射性依次出现的
部位。
③结果分析：
1）分泌蛋白是在 中合成的；
2）分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了 和细胞膜等结构；
3）分泌蛋白合成和分泌的过程中主要由 提供能量
2.与分泌蛋白分泌相关的坐标图
3.“三个角度”透析囊泡类问题
（1）囊泡的来源及去向
①胞吐：内质网可产生囊泡运往 ，高尔基体一方面可接受 发来的囊泡，另一方面可
向细胞膜发送囊泡。
②胞吞：细胞膜可向细胞内发送囊泡。
（2）囊泡形成原理：生物膜具有一定的 。囊泡运输需消耗能量。
（3）以囊泡形式运输（胞吐）的物质举例
①分泌蛋白类：消化酶、细胞因子、抗体等蛋白质。
②神经递质（在突触前膜内合成并释放）。
囊泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞，主要
是因为靶细胞器或靶细胞上具有特殊的膜标志蛋白，囊泡通过与特殊的膜标志蛋白相互识别。
4.有关分泌蛋白合成与分泌的几个注意点
（1）核糖体只是肽链的合成场所，肽链需要经内质网和高尔基体的加工与包装才能形成具有生物活性的
蛋白质，也只有分泌到细胞外才行使一定的功能。
（2）除分泌蛋白外，存在于细胞膜上的蛋白质也要经内质网和高尔基体加工后转移至细胞膜上，如转运
蛋白和受体蛋白等。
（3）分泌蛋白出细胞的方式为胞吐，该过程体现了细胞膜的流动性，并未体现出细胞膜的选择透过性。
特别提醒
1.细胞内各种蛋白质的合成和转运途径
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经内质网、高尔基体加工后的蛋白质，主要有三个去路：通过囊泡分泌到细胞外、成为细胞膜膜蛋白和包
裹在囊泡中形成溶酶体。
2.研究分泌蛋白的合成、运输的方法是同位素标记法。常用的具有放射性的同位素：
14C、
32P、
3H、
35S
等；不具有放射性的稳定同位素：
15N、
18O 等。
考点4 细胞的生物膜系统★★★☆☆
1.生物膜系统的概念
真核细胞内 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
2.特点
（1） 和 相似
①组成成分相似：各种生物膜都主要由 组成。
②结构相似：各种生物膜在结构上大致相同，都符合 模型，都具有一定的 。
（2）在 和 上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构间的协调与配合
①在结构上具有一定的连续性，图示如下：
②在功能上的联系（如分泌蛋白）。
3.生物膜系统的功能
（1）细胞膜保证相对稳定的 ，在细胞与外部环境进行 、 和 的
过程中起决定性作用。
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（2）广阔的膜面积提供了 ，保证化学反应顺利进行。
（3）生物膜把各种细胞器分隔成小的区室，使细胞能同时进行多种 ，保证生命活动高
效、有序地进行。
特别提醒
1.原核细胞具有细胞膜这一种生物膜，但不能构成生物膜系统。
2.生物膜研究的是细胞中的膜结构，所以生物膜不是对生物体内所有膜结构的统称，例如小肠肠系膜是生
物体内的膜，但不是生物膜。
陷阱1 关于细胞器的几点易错点
易错表现
正确理解
认为所有植物细胞都有叶绿体
植物叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但表皮细胞、根部细胞等不含
认为能进行光合作用的生物一定有
叶绿体
能进行光合作用的生物不一定有叶绿体（如蓝细菌），但高等植物
细胞的光合作用一定在叶绿体中进行
认为能进行有氧呼吸的生物一定有
线粒体
能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体（如醋酸菌），但真核生物
的有氧呼吸一定有线粒体参与
认为高倍镜下可观察到叶绿体中的
基粒由类囊体堆叠而成
叶绿体中的基粒和类囊体属于亚显微结构，只有在电子显微镜下才
能观察到，光学显微镜下观察不到
陷阱2 关于生物膜的几点易错点
易错表现
正确理解
认为人体未分化的细胞中内质网非常发达，
而胰腺外分泌细胞中则较少
人体未分化的细胞中内质网不发达，而胰腺外分泌细胞能
产生消化酶，内质网较多
认为内质网上形成的囊泡运输到高尔基体并
融合，所以内质网膜与高尔基体膜的组成成
质网膜与高尔基体膜的组成成分相似，但不完全相同
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分完全相同
认为囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器
核糖体无膜结构，不能形成囊泡
认为高尔基体参与分泌蛋白的合成与加工
分泌蛋白的合成场所是核糖体，高尔基体参与分泌蛋白的
加工
囊泡运输、蛋白质分选
1．信号识别与囊泡运输
（1）核糖体与内质网之间的识别
信号肽假说认为，经典的蛋白分泌可通过内质网—高尔基体途径进行。如图1 所示，新生肽一端的信号肽
与信号识别颗粒（SRP）结合，SRP 通过与内质网上的SRP 受体（DP）结合，将核糖体—新生肽引导至内
质网。新生肽链通过易位子进入内质网腔中进行初步加工之后，SRP 脱离，肽链继续合成，结束后其信号
肽被切除，核糖体脱落。肽链在内质网中加工后被转运到高尔基体，最后经细胞膜分泌到细胞外。
（2）内质网和高尔基体之间的识别
细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡形成囊泡，囊泡被分成披网格蛋白小泡、COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ
被膜小泡三种类型。三种囊泡介导不同途径的运输（图2），其中COPⅠ被膜小泡以及COPⅡ被膜小泡的识
别和运输过程如图3 所示。驻留在内质网的可溶性蛋白的羧基端有KDEL 序列，如果该蛋白被意外地包装
进入转运膜泡，就会从内质网逃逸到高尔基体，此时高尔基体顺面膜囊区的KDEL 受体就会识别并结合
KDEL 序列，将它们回收到内质网。
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（3）受体介导的囊泡运输
囊泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或靶细胞，主要是因
为靶细胞器或靶细胞上具有特殊的膜标志蛋白，囊泡通过与特殊的膜标志蛋白的相互识别，进行囊泡运输。
2．蛋白质的分选
（1）游离的核糖体上合成的蛋白质的去向
①存在于细胞质基质；②进入细胞核；③进入细胞器（如叶绿体、线粒体等）。
（2）经内质网、高尔基体加工后的蛋白质去向
①分泌到细胞外（分泌蛋白）；②进入溶酶体（溶酶体中水解酶）等结构；③整合到细胞膜上（膜蛋白）
等。
考点预测：
1.蛋白质分选的两种途径
（1）共翻译转运：信号肽引导核糖体附着内质网，边合成边转运（如分泌蛋白、膜蛋白）。
（2）后翻译转运：细胞质基质合成后通过导肽进入线粒体、叶绿体等细胞器（需分子伴侣辅助）。
（3）关键机制：信号肽（N 端）、停止转移序列（跨膜蛋白形成）、导肽（线粒体/叶绿体）的作用。
2.囊泡运输的三大类型
（1）COPⅡ囊泡：介导内质网→高尔基体的顺向运输，包裹新合成的分泌蛋白。
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（2）COPⅠ囊泡：负责高尔基体→内质网的逆向运输，回收逃逸的内质网驻留蛋白（如含KDEL 序列的蛋
白）。
（3）网格蛋白囊泡：参与高尔基体→溶酶体/胞内体的运输，以及胞吞过程。
3.荧光标记与追踪
（1）用
3H 标记亮氨酸或GFP 融合蛋白，观察分泌蛋白的运输路径（如内质网→高尔基体→细胞膜）。
（2）超分辨成像：3D-STORM 技术区分GaMTs 与中心体微管，揭示其在细胞迁移中的作用。
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）高温胁迫导致植物细胞中错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中异常积
累，使细胞合成更多的参与蛋白质折叠的分子伴侣蛋白，以恢复内质网中正常的蛋白质合成与加工，此过
程称为“未折叠蛋白质应答反应（UPR）”。下列叙述正确的是（ ）
A．错误折叠或未折叠蛋白质被转运至高尔基体降解
B．合成新的分子伴侣所需能量全部由线粒体提供
C．UPR 过程需要细胞核、核糖体和内质网的协作
D．阻碍UPR 可增强植物对高温胁迫的耐受性
2．（2025·山东·高考真题）在细胞的生命活动中，下列细胞器或结构不会出现核酸分子的是（ ）
A．高尔基体
B．溶酶体
C．核糖体
D．端粒
3．（2025·安徽·高考真题）下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是（ ）
A．高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工
B．核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA 的3'端
C．溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D．叶绿体中的ATP 合成酶，可将光能直接转化为ATP 中的化学能
4．（2025·山东·高考真题）如图是某些细胞器的亚显微结构模式图，相关叙述中错误的是（ ）
A．①是中心体，与洋葱根尖分生区细胞有丝分裂有关
B．②是线粒体，是真核细胞有氧呼吸的主要场所
C．③是叶绿体，是绿色植物叶肉细胞进行光合作用的场所
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D．④是内质网，是细胞内蛋白质加工的“车间”
5．（2025·山东·高考真题）活细胞内的线粒体不断进行着分裂与融合，如图所示。线粒体分裂与融合的动
态平衡与线粒体功能的调节密切相关。下列叙述错误的是（ ）
A．细胞分裂时，线粒体平均分配至两个子代细胞中
B．线粒体数量的动态平衡使线粒体能适应机体对能量的需求
C．正常线粒体与损伤线粒体融合有利于协调损伤线粒体的结构和功能
D．线粒体融合后线粒体嵴的数量增加会提高单个线粒体有氧呼吸的能力
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