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第06 讲 细胞器和生物膜系统
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01 知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
02 考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
▶基础梳理·自主夯基（14 条）
▶重难突破·考点深研
【考点一】 细胞器的结构和功能
【考点二】 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
【考点三】 分泌蛋白的合成和运输
【考点四】 细胞的生物膜系统
03 能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 差速离心法（科学方法）
【专项突破02】 真核细胞蛋白质分选的主要途径（科学思维）
【专项突破03】 分泌蛋白跨膜运输到内质网的化学基础（科学方法）
【专项突破04】 线粒体和叶绿体的起源（开阔眼界）
04 高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
【考向一】 细胞器的结构和功能
【考向二】 观察叶绿体和细胞质的流动
【考向三】 细胞器之间的协调配合
【考向四】 生物膜系统及其功能
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
基础梳理・自主夯基——课前5 分钟核心背默
1.分离细胞器的方法：
2.高等植物细胞区别于动物细胞的结构： ； 动物 、低等植物细胞
区别于高等植物细胞的结构：
3.原核细胞与真核细胞共有的细胞器：
4.细胞内具有双层膜的结构： ； 具有单层膜的结构：
； 不具有膜结构的细胞器：
5.植物细胞中含有色素的细胞器：
6.细胞内含有 DNA 的结构： ；
含有 RNA 的结构：
7.细胞内与能量转换有关的结构：
8.能形成“囊泡 ”的细胞结构：
9.粗面内质网与 有关，光面内质网与 有
关。
10.高尔基体在动物细胞内与 的形成有关， 在植物细胞内与 的形成有
关。
11.核糖体有 层膜， 组成成分是 。
12.真核细胞中有维持细胞形态、锚定并支撑着许多细胞器的 ，其是由
组成的网架结构。
13.用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向， 称为 。
14.分泌蛋白的形成过程
重难突破・考点深研——要点提炼
考点一 细胞器的结构和功能
1.细胞质概述
教材拾遗：源于必修
（1）细胞质组成：细胞质基质和细胞器。
（2）细胞质基质：呈溶胶状，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。其中的细胞骨架支撑着细胞器。
（3）分离细胞器的常用方法：差速离心法。主要是采用逐渐提高离心速率的方
法分离不同大小细胞器。见下图。
（4）高等动植物细胞的亚显微结构
图1 是高等植物细胞，图2 是动物细胞，鉴别两者的关键是观察有无细胞
壁。此外，大部分成熟植物细胞有大液泡，有的有叶绿体；动物细胞无大液泡、
无叶绿体，有中心体。两者共有的结构有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体等
细胞器，以及细胞膜、由⑥⑦⑧⑨⑩构成的细胞核。
2.主要细胞器的结构和功能
（1）双层膜结构的细胞器——线粒体和叶绿体
细胞器
线粒体
叶绿体
模式图
增加膜面
积的方式
内膜向内凹陷形成嵴
囊状结构薄膜叠加形成基粒
结构成分
①呈短棒状、球形、哑铃形；
①呈扁平的椭球形或球形
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，采取逐渐提高
离心速率的方法分离不
同大小的细胞器。
易错辨析：
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。
易错辨析：
并非所有植物细胞都
含有叶绿体，如植物根
细胞，叶的表皮细胞无
叶绿体。
②具有双层膜，外膜光滑，内
膜向内腔折叠形成嵴；
③含有少量的DNA 和RNA 以及与
呼吸作用相关的酶
②具有双层膜，内有基质和基
粒，基质内的一个个类囊体堆
叠成基粒；
③含有少量的DNA 和RNA 以及与
光合作用相关的酶和色素
主要功能
是真核细胞进行有氧呼吸的主
要场所，细胞生命活动所需的
能量约95%来自线粒体，被称为
细胞的“动力车间”
是植物细胞光合作用的场所，
植物细胞的“养料制造车间”
和“能量转换站”
分布
动植物细胞中，代谢旺盛的细
胞和细胞内的功能旺盛区域数
量较多
绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎
的皮层细胞
相同点
①都有双层膜结构。②都含有少量的
DNA
、
RNA
。③都有增大膜
面积的结构。④都与能量转换有关。⑤都是半自主性细胞器。⑥
都含核糖体，可合成少量蛋白质。
（2）单层膜结构的细胞器①——内质网、高尔基体
细胞
器
内质网
高尔基体
模式
图
结构
成分
①由单层膜围成的管状、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，通常内连核膜，外连细
胞膜；
②根据膜上有无核糖体附着，分为粗面
内质网和光面内质网
由单层膜构成的扁平囊泡
状结构
功能
①有效增大细胞内的膜面积；
②是蛋白质等大分子物质的合成、加工
场所和运输通道
①植物细胞中与细胞壁的
形成有关；
②是对来自内质网的蛋白
质进行加工、分类和包装
的“车间”及“发送站
分布
动植物细胞中分布广泛
动植物细胞中，一般位于
核附近
（3）单层膜结构的细胞器②——液泡、溶酶体
细胞
器
液泡
溶酶体
模式
图
结构
成分
①单层膜组成的泡状结构，内
含细胞液；
②细胞液中含有机酸、生物
碱、糖类、氨基酸、无机盐、
花青素等，有一定的浓度
单层膜围成的泡状结构，呈球形
内质网是膜面积最大
的细胞器。光面内质网
参与脂质的合成。
高尔基体是在动植物
细胞中有着不同功能不
的细胞器。
液泡中有各种酸性水
解酶，能分解细胞内的
蛋白质、核酸、脂质及
多糖等物质，类似于动
物细胞中的溶酶体。
教材拾遗：源于必修1
P53“练习·拓展题”
溶酶体膜不被分解
的原因有①溶酶体膜与
其他细胞器膜相比，经
过了特殊的修饰，使其
不能被水解酶水解；②
溶酶体内的酶只有在酸
性条件下才能发挥作
用，而溶酶体膜介于酸
性和中性环境之间且不
断地运动着，分解它们
的酶难以起作用。
核糖体在细胞中可附
着在核膜、粗面内质网
上，少量存在叶绿体、
功能
①调节植物细胞的内环境；
②充盈的液泡可以使植物细胞
保持坚挺
内含多种水解酶，能分解衰老、损
伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞
的病毒或细菌，有“消化车间”之
称
分布
成熟的植物细胞中比较明显
动植物细胞中均有
（4）无膜结构的细胞器——核糖体和中心体
细胞
器
核糖体
中心体
模式
图
结构
由大小亚基组成
含有两个相互垂直的中心粒
及其
周围物质
组成
成分
含有rRNA
和蛋白质
由微管蛋白组成
功能
细胞内氨基酸脱水缩合形成多肽
的场所，是“生产蛋白质的机
器”。游离核糖体主要合成胞内
蛋白；附着核糖体主要合成分泌
蛋白、膜蛋白和溶酶体内的蛋白
与细胞有丝分裂有关——形成纺
锤体，牵引染色体向细胞两极移
动
分布
原核细胞、真核细胞（哺乳动物
成熟红细胞除外）都有
动物细胞和低等植物细胞中
3.多角度比较各种细胞器
线粒体中。
归纳总结
1.动物细胞内的高尔
基体与细胞的分泌功能
有关，起交通“枢纽”
作用。
2.内质网是各种生物膜
的转化中心。
3.溶酶体起源于高尔基
体，含有多种水解酶但
不能合成酶。
4.液泡中的色素是水溶
性色素，与花和果实的
颜色有关；叶绿体中的
色素是脂溶性色素，包
括叶绿素和类胡萝卜
素，与光合作用有关。
4.细胞骨架
（1）组成：由蛋白质纤维(即微丝和微管)组成的网架结构。
（2）功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分
裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
考点二 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椭球或球形，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流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质
基质中的叶绿体的运动作为标志。
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
注意：
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
(2)观察细胞质的流动
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。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）每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。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。
速细胞质流动。
注意：
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。
细胞质环流方向对比：
考点三 分泌蛋白的合成和运输
1.分泌蛋白形成过程
（1）概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
（2）举例：抗体、消化酶和一部分激素（如胰岛素）等。
（3）合成、运输、分泌
①研究方法：同位素标记法
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
易错辨析：
呼吸酶等多数胞内
酶是在游离的核糖体上
合成，在细胞质基质等
养，检测放射性依次出现的部位。
③结果分析：
1）分泌蛋白是在核糖体中合成的；
2）分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞
膜等结构；
3）分泌蛋白合成和分泌的过程中主要由线粒体提供能量
2.分泌蛋白的合成和分泌过程
3.与分泌蛋白分泌相关的坐标图
处加工的，无需内质
网、高尔基体加工，但
一般需要线粒体供能。
注意：
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。
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，高尔基体一方面可接受内质网发来的
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：生物膜具有一定的流动性。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。
考点四 细胞的生物膜系统
1.生物膜系统的概念
真核细胞内细胞膜、核膜以及细胞器膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
2.特点
（1）组成成分和结构相似
①组成成分相似：各种生物膜都主要由蛋白质和脂质组成。
②结构相似：各种生物膜在结构上大致相同，都符合流动镶嵌模型，都具有一定
的流动性。
（2）在结构和功能上紧密联系，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：
易错辨析：
1.生物膜系统是细胞
生物膜的统称，属于细
胞水平的范畴，而生物
体内的有些膜，如视网
膜、肠黏膜等，不属于
生物膜。
2.原核细胞的细胞膜
也属于生物膜，但没有
核膜及细胞器膜，故原
核细胞没有生物膜统。
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内部环境，在细胞与外部环境进行物质运输、能量
转化和信息传递的过程中起决定性作用。
（2）广阔的膜面积提供了酶附着位点，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化学反应，
保证生命活动高效、有序地进行。
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】 差速离心法（科学方法）
1.概念：差速离心法主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
2.原理：起始的离心速率较低，使较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉
淀，改用较高的离心速率离心上清液，使较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。
3.应用：差速离心法是研究细胞器的化学组成理化特性及生理功能的主要方法。
【专项突破02】真核细胞蛋白质分选的主要途径（科学思维）
1.图右侧（1—6）代表非分泌途径
核基因编码的mRNA 在细胞质中游离的核糖体上完成多肽链的合成。途径2 表示合成的蛋白质不含信号
序列，并驻留在细胞质基质中。途径3、4、5 分别表示依据不同的细胞器特异性的靶向序列，首先释放到
细胞质基质，然后通过跨膜运输的方式转运至线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。途径6 表示通过核孔复合
体转运至细胞核。
2.图左侧（7—12）代表蛋白质分泌途径
核基因编码的mRNA 在细胞质中游离的核糖体上起始合成，然后在信号肽及其结合的SRP(信号识别颗
粒)引导下与内质网膜结合并完成蛋白质合成。途径8 表示在粗面内质网完成蛋白质合成，途径9 表示以膜
泡运输的方式转运至高尔基体，途径10、11、12 表示以膜泡运输的方式分选至细胞表面、细胞膜和溶酶
体。
【专项突破03】分泌蛋白跨膜运输到内质网的化学基础（科学方法）
1.信号肽
在新生蛋白质N 端上有一段长度不等的肽段，是蛋白质分泌到细胞外、定位在细胞膜或一些细胞器(包
括内质网、高尔基体和溶酶体等)内的信号。信号肽在成熟的分泌蛋白上会被切除。
2.内质网的转运
引导分泌蛋白跨膜运输到内质网的化学基础是信号肽、信号识别颗粒(SRP)和内质网膜上信号识别颗
粒的受体(又称停泊蛋白，DP)等因子共同协助完成的。
蛋白质首先在细胞质基质游离核糖体上合成，随多肽链合成，内质网信号序列暴露出核糖体并与SRP
结合，导致肽链延伸暂时停止，防止新生肽N 端损伤和成熟前折叠(步骤1 和2),直至SRP 与内质网膜上的
SRP 受体结合(步骤3),信号识别颗粒脱离了信号序列和核糖体，返回细胞质基质中重复使用，肽链又开始
延伸。信号肽穿入内质网膜并引导肽链进入内质网腔中(步骤4)。
【专项突破04】线粒体和叶绿体的起源（开阔眼界）
1.内共生起源学说内容
内共生起源学说认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始的能进行有氧呼吸的细菌和进行光能自养的蓝
细菌。
2.关于线粒体和叶绿体起源的推测
一种厌氧异养真核生物吞入了自由生活的需氧菌，需氧菌没有被消化，两者形成共生关系，需氧菌逐
渐进化为真核细胞的线粒体。叶绿体也通过相同的机制由共生的蓝细菌进化而来。
3.主要证据
①叶绿体和线粒体的基因组与细菌基因组具有明显的相似性，它们均为单条环状双链DNA 分子
②具备独立、完整的年日质合成系统。线粒体和叶绿体的蛋白质合成的机制类似于细菌，有别于真核
生物。
③分裂方式与细菌相似。线粒体和叶绿体均以缢裂的方式分裂增殖，类似于细菌
④膜的特性。线粒体、叶绿体的内膜和外膜存在明显的性质和成分的差异、外膜与真核细胞的内膜系
统具有性质上的相似性，可与内质网和高尔基体膜融合沟通，而内膜则与细菌细胞膜相似。
高考精练·专题实战通关
考向一 细胞器的结构和功能
1．(2025·安徽，1)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
2．(2025·云南，2)生物兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如图。
下列说法错误的是( )
A．缓冲液可以用蒸馏水代替
B．匀浆的目的是释放线粒体
C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开
D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解
3．(2024·安徽，2)变形虫可通过细胞表面形成临时性细胞突起进行移动和摄食。科研人员用特定荧光物
质处理变形虫，发现移动部分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构，并伴有纤维的消长。下列叙述正
确的是( )
A．被荧光标记的网架结构属于细胞骨架，与变形虫的形态变化有关
B．溶酶体中的水解酶进入细胞质基质，将摄入的食物分解为小分子
C．变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要质膜上的蛋白质参与
D．变形虫移动过程中，纤维的消长是由于其构成蛋白的不断组装所致
4．(2023·湖南，2)关于细胞结构与功能，下列叙述错误的是( )
A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动
B．核仁含有DNA、RNA 和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关
C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所
D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
考向二 观察叶绿体和细胞质的流动
5．(2024·湖南，8)以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素，实验结果表明新叶、老叶不同区域的
细胞质流动速率不同，且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是( )
A．该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B．细胞内结合水与自由水的比值越高，细胞质流动速率越快
C．材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D．细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
考向三 细胞器之间的协调配合
6．(2025·陕晋宁青，14)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
胞合成更多地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．合成新的分子伴侣蛋白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
7．(2024·黑吉辽，12)如图表示某抗原呈递细胞(APC)摄取、加工处理和呈递抗原的过程，其中MHC Ⅱ类
分子是呈递抗原的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
A．摄取抗原的过程依赖细胞膜的流动性，与膜蛋白无关
B．直接加工处理抗原的细胞器有①②③
C．抗原加工处理过程体现了生物膜系统结构上的直接联系
D．抗原肽段与MHC Ⅱ类分子结合后，可通过囊泡呈递到细胞表面
考向四 生物膜系统及其功能
8．(2024·安徽，1)真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是( )
A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B．水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D．[H]与氧结合生成水并形成ATP 的过程发生在线粒体基质和内膜上
9.(2023·海南，3)不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表。
生物膜
膜主要成分
红细
胞质膜
神经鞘
细胞质膜
高尔
基体膜
内质
网膜
线粒
体内膜
蛋白质(%)
49
18
64
62
78
脂质(%)
43
79
26
28
22
糖类(%)
8
3
10
10
少
下列有关叙述错误的是( )
A．蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性
B．高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关
C．哺乳动物红细胞的质膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象
D．表内所列的生物膜中，线粒体内膜的功能最复杂，神经鞘细胞质膜的功能最简单
