专题突破练1 细胞的分子基础一、单项选择题1.(2021山东中学联盟大联考)水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引电子对的能力,使氧的一端稍带负电荷,氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引,形成氢键,氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是( )A.带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都易与水结合,因此,水是良好的溶剂B.氢键的存在使水具有较低的比热容(1kg的物质温度上升1℃所需的能量),因此,水能维持生命系统的稳定性C.自由水与结合水的比例处于动态变化中,与细胞的新陈代谢程度有关,有利于生物体适应不同的环境D.结合水与细胞中的蛋白质、多糖相结合,失去流动性和溶解性,无法参与生物化学反应2.为探究不同类型的高盐分(NaCl、混合钠盐和混合氯盐)胁迫下的豌豆幼苗对离子的吸收情况,某研究小组进行了相关实验,结果如下表所示。下列有关说法错误的是( )组别离子吸收量/(mg·g-1)Na+Cl-K+Mg2+对照组0.93.05.03.0高浓度NaCl处理组23.07.038.03.3高浓度混合钠盐处理组87.03.042.03.2高浓度混合氯盐处理组0.98.039.03.3A.高盐分胁迫下,细胞对K+的吸收作用明显增强B.对照组的豌豆幼苗需放在清水中培养C.不同类型的盐分胁迫下,细胞对离子的吸收具有选择性D.高盐分胁迫下,细胞通过增加对离子的吸收量来提高抗盐能力3.(2021全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是( )A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的B.③④⑤都是生物大分子,都以碳链为骨架C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体D.④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质4.(2021山东枣庄调研)科学家从动物的胰中分离到一类低相对分子质量的蛋白质(Ub),能给细胞中的异常蛋白(靶蛋白)贴上“标签”,被贴标签的靶蛋白随即被蛋白酶水解,其过程如下图所示。下列相关说法错误的是( )
注AMP为腺苷一磷酸。A.Ub给靶蛋白贴“标签”的过程需要消耗能量B.靶蛋白水解过程与人消化道内蛋白质水解过程不同C.Ub对维持细胞内部环境的相对稳定有重要作用D.Ub在靶蛋白水解过程中起到催化的作用5.(2021山东潍坊一模)超氧化物歧化酶(SOD)分子含两条或四条肽链,其活性中心都含有金属离子。SOD是一类广泛存在于生物体内各个组织中的重要金属酶,是唯一能够特异性清除自由基的抗氧化酶,可作为药用酶使用。下列叙述错误的是( )A.金属离子存在与否直接影响SOD活性B.从小鼠体内提取的SOD可能会被人体免疫排斥C.SOD易透过细胞膜,能减缓细胞衰老速率D.SOD口服后会被消化道中的蛋白酶水解6.(2021山东烟台测试)海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖,其结构稳定,能帮助酵母菌度过不良环境。在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖。在有生存压力的状态下,转运蛋白将细胞内合成的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护,有效地保护蛋白质分子不变性失活。下列分析正确的是( )A.海藻糖降解产物进入线粒体内彻底氧化分解,释放大量能量B.无压力状态下细胞中海藻糖含量增加有利于能源的储备C.酵母菌代谢速率减慢时,细胞内结合水的比例大于自由水D.干酵母的活化过程中G6P的含量会增多7.(2020山东等级考)人体内一些正常或异常细胞脱落破碎后,其DNA会以游离的形式存在于血液中,称为cfDNA;胚胎在发育过程中也会有细胞脱落破碎,其DNA进入孕妇血液中,称为cffDNA。近几年,结合DNA测序技术,cfDNA和cffDNA在临床上得到了广泛应用。下列说法错误的是( )A.可通过检测cfDNA中的相关基因进行癌症的筛查B.提取cfDNA进行基因修改后直接输回血液可用于治疗遗传病C.孕妇血液中的cffDNA可能来自脱落后破碎的胎盘细胞D.孕妇血液中的cffDNA可以用于某些遗传病的产前诊断二、不定项选择题8.(2021山东烟台模拟)破骨细胞可吞噬并降解骨组织中的羟基磷灰石(HAP),HAP在溶酶体中水解酶的作用下降解释放出Ca2+等离子,从而促进骨组织的发育和重构。下列相关叙述正确的是( )A.破骨细胞的吞噬过程依赖于细胞膜的流动性B.吞噬过程会伴随着ADP的生成,所以细胞内ADP的含量明显增多C.Ca2+等无机盐在细胞中主要以离子形式存在D.处于低温环境中的破骨细胞吞噬并降解骨组织中HAP的速率会减慢9.胰蛋白酶原是胰蛋白酶的前体,由胰合成后在十二指肠黏膜分泌的肠激酶作用下,在6位赖氨酸和7位异亮氨酸之间断裂。该过程如下图所示,活性中心指酶能够直接与底物分子结合,并催化底物化学反应的部位。下列相关叙述正确的是( )
A.图中胰蛋白酶的激活过程说明肠激酶具有专一性B.与胰蛋白酶原相比,胰蛋白酶的空间结构发生了改变C.胰蛋白酶的活性中心通过为底物提供能量而发挥催化作用D.胰蛋白酶原是一种分泌蛋白,以胞吐的方式分泌出来10.(2021山东菏泽高三期中)脂肪酸是由C、H、O三种元素组成的一类化合物,是脂肪、磷脂和糖脂的主要成分,在脂肪酸浓度较低时需要脂肪酸转运蛋白介导的转运系统来实现跨膜运输。下列叙述错误的是( )A.脂肪酸能够直接或间接地参与细胞内各种膜结构的形成B.在脂肪酸浓度较低时,脂肪酸运输到细胞内需要消耗ATPC.在脂肪酸浓度较高时,脂肪酸经协助扩散运输到细胞内D.抑制脂肪酸转运蛋白的活性,可以减少脂肪性肝病的发生11.(2021湖南郴州模拟)FtsZ蛋白是一种广泛存在于细菌细胞质中的骨架蛋白,与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似。在细菌二分裂过程中,FtsZ蛋白先招募其他15种分裂蛋白形成分裂蛋白复合物,再促进细菌完成二分裂。下列说法正确的是( )A.FtsZ蛋白与其他15种分裂蛋白的单体都以碳链为骨架B.研发针对细菌的FtsZ蛋白抑制剂时,应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用C.FtsZ蛋白在细菌中广泛存在,因此可作为抗菌药物研发的新靶标D.细菌没有内质网和高尔基体,因此FtsZ蛋白的功能由氨基酸的种类、数目和排列顺序三方面决定三、非选择题12.(2021北京朝阳高三期末)阿尔茨海默病是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病。此病的重要病理特征之一是β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块。请回答问题。图1(1)Aβ由淀粉样前体蛋白(一种膜蛋白)水解形成,如图1所示。由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过 的催化作用,切断氨基酸之间的 (化学键)而形成Aβ,每经此过程生成1分子Aβ需要 分子水。 (2)Aβ的空间结构如图2所示。许多证据表明,Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。但在遗传因素和环境因素的共同作用下,Aβ产生量过多,可形成不同的Aβ聚集体(图3为含12个Aβ的聚集体),产生神经毒性并最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。图2
图3用结构与功能相适应的观点对上述现象进行解释: 。 (3)综上所述,请你提出治疗阿尔茨海默病的一种思路。 。 13.(2021北京朝阳高三期中)胆固醇是人体内一种重要的脂质,下图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过程。据图回答下列问题。(1)细胞中的胆固醇可以来源于血浆。人体血浆中含有的某种低密度脂蛋白(LDL)的结构如上图所示,其主要功能是将胆固醇转运到肝以外的组织细胞(靶细胞)中,以满足这些细胞对胆固醇的需要。①与构成生物膜的基本支架相比,LDL膜结构的主要不同点是 。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中,与其结构中的 与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关。 ②LDL通过途径① 的方式进入靶细胞,形成网格蛋白包被的囊泡,经过脱包被作用后与胞内体(膜包裹的囊泡结构)融合。由于胞内体内部酸性较强,LDL与受体分离,胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡,通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体通过途径③被转运到 中,被其中的水解酶降解,胆固醇被释放进入细胞质基质中。 (2)细胞将乙酰CoA合成胆固醇的场所是 (细胞器)。 (3)当细胞中的胆固醇含量过高时,会抑制LDL受体基因表达以及 ,从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。 (4)胆固醇是构成动物 的重要成分。下图为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微黏度(与流动性负相关)影响的曲线。
据图分析胆固醇对膜流动性的作用: 。 14.(2021河北石家庄模拟)镉(Cd)是一种常见的有毒重金属,镉污染会造成植物叶绿素含量下降,生长不良。为探究镉对植物生长发育的影响,科研人员利用黑麦草进行实验,结果如下图所示。请回答下列问题。(1)随着镉质量分数的增加,活性氧含量增加,导致叶绿体中的 受到破坏,进而造成叶绿素含量下降。 (2)镉导致叶绿素含量下降的另一个原因是根系对Mg2+的吸收能力下降,叶绿素合成减少。利用下列材料和试剂设计实验,验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力。请写出实验思路。(要求:不破坏植物组织)材料和试剂:CdCl2、完全培养液、黑麦草,其他所需的材料和设备。(3)结合图中数据,分析镉降低根系对Mg2+吸收能力的机理:① ,导致细胞能量供应减少; ② ,导致运输Mg2+的载体减少。 专题突破练1 细胞的分子基础
1.B 解析:水分子是极性分子,易与带正电荷或负电荷的分子或离子结合,因此水是良好的溶剂,A项正确。水分子具有极性,一个水分子的氧端靠近另一水分子的氢端时,它们之间的静电吸引作用形成一种弱的引力,这种弱的引力称为氢键;氢键的存在,使水有较高的比热容,使水的温度不易发生改变,有利于维持生命系统的稳定,B项错误。细胞内自由水和结合水的比例处于动态变化中,与细胞的代谢强度有关,有利于生物体适应不同的环境,C项正确。细胞内结合水与蛋白质、多糖等结合,失去流动性和溶解性,成为细胞结构的重要组成成分,无法参与生物化学反应,D项正确。2.B 解析:由题表中的数据可知,与对照组相比,高盐分胁迫下细胞对K+的吸收作用明显增强,A项正确。本实验的目的是探究不同类型的高盐分胁迫下豌豆幼苗对不同离子的吸收情况,对照组不能在清水中培养,而应该在完全培养液中培养,B项错误。由题表可知,不同类型的高盐分胁迫下,细胞对不同离子的吸收量不同,说明细胞吸收离子具有选择性,C项正确。高盐分胁迫下,细胞可通过吸收离子使细胞的渗透压增加,以提高抗盐能力,D项正确。3.C 解析:酶的化学本质是蛋白质或RNA,所以酶不都是由氨基酸通过肽键连接而成的,激素中的固醇类激素(如性激素)属于脂质,不是由氨基酸通过肽键连接而成的,A项错误。生物大分子又称为单体的多聚体,多糖、蛋白质、核酸都是由各自的单体连接成的多聚体;固醇类激素和脂肪都属于脂质,脂质不是由单体构成的多聚体,所以脂质不属于生物大分子,B项错误。酶的化学本质是蛋白质或RNA,其单体是氨基酸或核苷酸;抗体的化学本质是蛋白质,其单体是氨基酸;核酸的单体是核苷酸,氨基酸和核苷酸都含有氮元素,C项正确。糖原是人和动物细胞内的储能物质,脂肪是细胞内良好的储能物质,核酸是携带遗传信息的物质,D项错误。4.D 解析:Ub与靶蛋白结合的过程需要消耗ATP,A项正确。靶蛋白水解过程需要消耗ATP,人消化道内蛋白质水解过程不需要消耗ATP,B项正确。细胞中的异常蛋白被水解有利于维持细胞内部环境的相对稳定,C项正确。Ub在靶蛋白水解过程中起到“标签”的作用,而不是催化作用,D项错误。5.C 解析:SOD是一类金属酶,其活性中心都含有金属离子,即金属离子是SOD的组成成分,其存在与否直接影响SOD活性,A项正确。蛋白质具有物种特异性,从小鼠体内提取的SOD可能会因受体不同,而被人体免疫排斥,B项正确。SOD是蛋白质,属于大分子物质,其通过细胞膜的方式为胞吞、胞吐,该方式需要消耗能量,C项错误。SOD的本质为蛋白质,口服后会被消化道中的蛋白酶水解,失去活性,D项正确。6.D 解析:海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖,海藻糖不能进入线粒体,线粒体直接利用的是丙酮酸,A项错误。“在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖”,所以无压力条件下,海藻糖含量会降低,B项错误。自由水比例增大时,生物体代谢活跃。酵母菌代谢速率减慢时,细胞内自由水比例降低,结合水比例增加,但不表示结合水含量大于自由水,C项错误。干酵母在温水中活化后没有生存压力,细胞呼吸增强,葡萄糖的代谢产物G6P的含量会增多,D项正确。7.B 解析:癌症的发生是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果,可通过检测cfDNA中的相关基因进行癌症的筛查,A项正确。cfDNA以游离的形式存在于血液中,进行基因修改后直接输回血液无法正常发挥作用,B项错误。胎盘细胞来自胚胎,其DNA可进入孕妇血液中形成cffDNA,可用于某些遗传病的产前诊断,C、D两项正确。8.ACD 解析:破骨细胞的吞噬过程是胞吞过程,依赖的是细胞膜的流动性,A项正确。吞噬过程消耗ATP会伴随着ADP的生成,但是ADP与ATP是可以相互转化的,因此细胞内ADP的含量不会明显增多,B
项错误。细胞中的无机盐大多数是以离子的形式存在的,C项正确。破骨细胞可吞噬并降解骨组织中的羟基磷灰石(HAP),降解HAP过程需要酶的催化,而低温会导致酶的活性降低,因此处于低温环境中的破骨细胞吞噬并降解骨组织中HAP的速率会减慢,D项正确。9.ABD 解析:胰蛋白酶在6位赖氨酸和7位异亮氨酸之间断裂,该激活过程说明肠激酶具有专一性,A项正确。胰蛋白酶原被剪切然后变成胰蛋白酶,该过程涉及肽键的断裂,故结构已经改变,B项正确。酶的作用是催化,其作用机理是降低化学反应的活化能,不提供能量,C项错误。胰蛋白酶原是分泌蛋白,属于大分子物质,大分子物质通过胞吐的方式分泌,D项正确。10.C 解析:脂肪酸是磷脂的主要成分,生物膜的基本支架是磷脂双分子层,所以脂肪酸能直接或间接参与细胞内各种膜结构的形成,A项正确。在脂肪酸浓度较低时,需要脂肪酸转运蛋白介导的转运系统来实现跨膜运输,所以该过程为逆浓度梯度的主动运输过程,需要消耗ATP,B项正确。细胞膜上含有脂质,根据相似相溶原理,在脂肪酸浓度较高时,脂肪酸会通过自由扩散的方式运输到细胞内,C项错误。抑制脂肪酸转运蛋白的活性,可以减少肝细胞吸收脂肪酸,减少肝细胞内脂肪的含量,减少脂肪性肝病的发生,D项正确。11.ABC 解析:生物大分子及其单体都以碳链为骨架,A项正确。FtsZ蛋白与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似,因此在研发针对细菌的FtsZ蛋白抑制剂时,应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用,B项正确。FtsZ蛋白在细菌中广泛存在,因此可作为抗菌药物研发的新靶标,通过抑制该蛋白的合成或破坏其空间结构从而抑制细菌二分裂,C项正确。细菌没有内质网和高尔基体,但其蛋白质也有一定的空间结构,因此FtsZ蛋白的功能由氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽的空间结构决定,D项错误。12.答案(1)β-分泌酶和γ-分泌酶 肽键 2(2)Aβ结构如图2所示时有营养神经作用,如图3所示聚集体中的结构且发生聚集时有神经毒性(3)开发抑制β-分泌酶或γ-分泌酶活性的药物;开发促进Aβ水解或清除的药物;开发抑制Aβ形成错误空间结构的药物;开发抑制Aβ聚集的药物等解析:(1)由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过β-分泌酶和γ-分泌酶的催化作用,切断氨基酸之间的肽键而形成Aβ。每经此过程生成1分子Aβ需要切断2分子肽键,需要2分子水。(2)根据结构决定功能分析,Aβ的空间结构如图2所示时,其在大脑中有营养神经的作用;如图3所示聚集体中的结构且发生聚集时有神经毒性,最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。(3)根据阿尔茨海默病的重要病理特征之一是β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块可知,治疗阿尔茨海默病的思路是防止Aβ聚集,具体思路为:开发抑制β-分泌酶或γ-分泌酶活性的药物;开发促进Aβ水解或清除的药物;开发抑制Aβ形成错误空间结构的药物;开发抑制Aβ聚集的药物等。13.答案(1)只有单层磷脂分子 载脂蛋白B 胞吞 溶酶体(2)内质网(3)抑制乙酰CoA还原酶的活性,促进胆固醇的储存(4)细胞膜 在温度较高时,胆固醇可以降低膜的流动性;在温度较低时,又可以提高膜的流动性。胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定解析:(1)由题图可知,LDL膜只有单层磷脂分子。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中,与其结构中的载脂蛋白B与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关。LDL通过途径①胞吞的方式进入靶细胞,形成网格蛋白包被的囊泡,
经过脱包被作用后与胞内体(膜包裹的囊泡结构)融合。由于胞内体内部酸性较强,LDL与受体分离,胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡,通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体通过途径③被转运到溶酶体中,被其中的水解酶降解,胆固醇被释放进入细胞质基质中。(2)脂质的合成场所是内质网,故细胞将乙酰CoA合成胆固醇的场所是内质网。(3)用机体稳态的观念来解答本题。当细胞中的胆固醇含量过高时,会抑制LDL受体基因表达以及抑制乙酰CoA还原酶的活性,促进胆固醇的储存,从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。(4)胆固醇是构成细胞膜的重要成分。题图是不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微黏度(与流动性负相关)影响的曲线。图中显示胆固醇能抵抗因为温度的改变而导致的细胞膜微黏度的改变,故可总结为在温度较高时,胆固醇可以降低膜的流动性;在温度较低时,又可以提高膜的流动性。胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定。14.答案(1)类囊体薄膜(2)用镉含量不同的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力。(3)活性氧含量增加,引起线粒体膜损伤加剧,从而抑制了呼吸作用的进行(或H+-ATP酶的活性降低,抑制了ATP的分解) 活性氧含量增加,引起细胞膜受损加剧解析:由题图可知,随着镉质量分数的增大,活性氧含量逐渐上升,H+-ATP酶的活性逐渐下降,会导致供能不足,影响矿质离子的吸收等需要消耗能量的过程。(1)随着镉浓度的增加,活性氧含量增加,活性氧会导致叶绿体中的类囊体薄膜受到破坏,进而造成类囊体膜上的叶绿素含量下降,导致其吸收的红光和蓝紫光明显减少,从而引起光合作用强度下降。(2)根系吸收Mg2+的过程是主动运输,需要消耗能量和载体蛋白协助,结合图中数据可知,镉浓度的增加,一方面引起H+-ATP酶活性下降,抑制了ATP的水解,导致细胞能量供应减少,影响了Mg2+的吸收,进而导致叶绿素含量不足;另一方面引起活性氧含量增加,引起细胞膜受损加剧,导致运输Mg2+的载体减少,影响对Mg2+的吸收,导致叶绿素含量不足。(3)要验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力,则自变量为镉的浓度,因变量为根系对Mg2+的吸收能力,因此用镉含量不同的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力。
