高三生物二輪復習新情境微專題1

溶酶體與細胞自噬、ATP驅動泵、偶聯協同轉運、光驅動泵

一、溶酶體與細胞自噬

【典例剖析】

例：（2022.臨沂二模）細胞自噬是細胞在自噬相關基因的調控下利用溶酶體降解自

身受損的細胞器和大分子物質①的過程,是真核細胞中廣泛存在的自穩機制。如圖

是細胞自噬機制的示意圖,自噬體內的物質被水解后,其產物的去向是排出細胞或

在細胞內被利用②。下列敘述錯誤的是（）

衰老的線粒體

A.內質網、線粒體和溶酶體等生物膜的組成成分和結構相似

B.異噬溶酶體和自噬溶酶體的形成體現了生物膜具有流動性

C.正常生理狀態下,溶酶體對機體自身的細胞結構無分解作用

D.營養缺乏條件下,細胞通過自噬獲得維持生存所需的物質和能量

［思維流程］

問題一一?思維落點情境掃描——信息解碼

生物膜流動性的含義

B選項題圖生物膜發生融合

與體現

C選項細胞自噬的底物①可以是自身成分

D選項細胞自噬的意義②產物可被再利用

【解析】選C。內質網（含有單層膜）、線粒體（含有雙層膜）和溶酶體（含有單層膜）

等生物膜的組成成分和結構相似,結構和功能上緊密聯系,A正確;異噬溶酶體和

自噬溶酶體的形成體現了生物膜的結構特點:具有一定的流動性,B正確;正常生理

狀態下,溶酶體也能分解衰老損傷的細胞器C錯誤;處于營養缺乏條件下的細胞，

通過細胞自噬可獲得維持生存所需的物質和能量,D正確。

【情境原理】

1.細胞自噬的概念:

在一定條件下,細胞會將受損或功能退化的細胞結構等,通過溶酶體降解后再利用,

這就是細胞自噬。

2.細胞自噬的類型與過程圖解:

（1）巨自噬:

⑵微自噬:

溶酶體內陷

⑶分子伴侶介導自噬:

分子隼侶復合物溶酶體

■一

底物

3.細胞自噬的意義:

（1）處于營養缺乏條件下的細胞,通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能

量。

⑵在細胞受到損傷、微生物入侵或細胞衰老時,通過細胞自噬可以清除受損或衰

老的細胞器,以及感染的微生物和毒素,從而維持細胞內部環境的穩定。

⑶有些激烈的細胞自噬,可能誘導細胞凋亡。

【強化練習】

L細胞自噬是將細胞內受損、變性的蛋白質或細胞器運輸到溶酶體內并降解的過

程。下圖是酵母菌中分子伴侶（熱激蛋白）介導的自噬過程圖解,下列相關敘述錯誤

的是（）

受損蛋白質飛f熱激蛋白

X"J

水解酶＜;°°

O

A.酵母菌饑餓時生存所需能量可來自細胞自噬

B.熱激蛋白復合物與溶酶體表面的受體結合并進入其中,使受損蛋白質水解

C.自噬過度或自噬不足都會引發細胞代謝紊亂,甚至導致細胞死亡

D.細胞自噬只發生在細胞衰老、凋亡的過程中

【解析】選Do酵母菌在饑餓時能生存,說明細胞可通過自噬將自身物質或結構

降解后作為細胞呼吸過程的原料為生命活動提供能量,A正確據圖分析可知:細

胞內受損蛋白質可與熱激蛋白形成復合物,與溶酶體膜上的受體結合,并轉入溶酶

體腔,使受損蛋白質水解,B正確寸居題干信息可知小細胞自噬是將細胞內受損、變

性的蛋白質或細胞器運輸到溶酶體內并降解的過程”,故自噬過度可能會損傷正

常結構,自噬不足可能會造成受損、變性的物質和結構增多,兩者都會引發細胞代

謝紊亂,甚至導致細胞死亡C正確;細胞自噬是將細胞內受損、變性、衰老的蛋白

質或細胞器運輸到溶酶體內并降解的過程,故細胞自噬貫穿于正常細胞生長、分

化、衰老和死亡等全過程,D錯誤。

2.處于營養缺乏條件的細胞通過細胞自噬可獲得維持生存所需的物質和能量,如

圖所示,據此判斷下列敘述錯誤的是（）

饑餓生長因子缺乏

胞夕l?養營案吸

物質缺乏收障礙

?1H≡?

胞內營養物質缺乏r

營養率受器蛋白質合成JfP

信其轉導I三毓諭出

自體吞噬

燒髓溶施2、QL,

?溶酶體

CT?一后一卷f內物質

前自噬隔離膜自噬體自噬溶酶體

體結構

A.溶酶體中的水解酶來自細胞質,其PH低于細胞質基質中PH

B.圖中顯示,通過細胞自噬可保持細胞所處內環境的穩態平衡

C.溶酶體與自噬體的融合體現了生物膜的結構特點

D.細胞自噬不會發生在大腸桿菌體內

【解析】選Bo由圖示可知溶酶體中的水解酶來自細胞質,溶酶體內的PH為5左

右,細胞質基質中PH為7.2左右,A正確;圖中顯示,通過細胞自噬可獲得維持生存

所需的物質和能量,該圖并沒有說明通過細胞自噬可保持細胞所處內環境的穩態

平衡,B錯誤;溶酶體與自噬體的膜融合體現了生物膜的結構特點具有一定的

流動性,C正確;大腸桿菌是原核生物,沒有溶酶體,因此細胞自噬不會發生在大腸

桿菌體內,D正確。

3細胞自噬是指細胞通過降解自身結構或物質使細胞存活的自我保護機制。細胞

面臨代謝壓力時,可通過降解自身大分子物質或細胞器為生存提供能量。圖1、圖

2表示酵母細胞自噬的信號調控過程,其中AKT和mTor是抑制酵母細胞凋亡和

自噬的兩種關鍵蛋白激酶。請回答下列問題：

OO細胞外

呼)葡萄糖

/倜亡------IAKT^<<,C

(抑制蕾活y“產物］

?I目噬卜ImTorl<

?.IATPl予

細胞外

、號萄糖

罕失活

P

(1)與細胞自噬有關的細胞器主要是O

⑵據圖1所示,當營養物質充足時,胰島素與特異性受體結合,激活AKT來抑制凋

亡,激活的該酶一方面可促進,另一方面可促進

并且進一步激活了mTor,從而抑制o

（3）據圖2所示,當環境中營養物質或胰島素缺乏時,mTor失活,酵母細胞會啟動細

胞自噬過程,其意義是:如果上述過程無

法滿足細胞代謝需要,酵母細胞則啟動細胞凋亡程序。

【解析】（1）與細胞自噬有關的細胞器是溶酶體,其含有大量的水解酶,能夠分解衰

老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。（2）當營養物質充足時,激

活的AKT可促進葡萄糖進入細胞,并促進葡萄糖分解成的丙酮酸和［H］進入線粒

體產生大量ATP,并且進一步激活了mTor,從而抑制細胞自噬的發生。（3）當環境

中營養物質或胰島素缺乏時,mTor失活,酵母細胞會通過啟動細胞自噬過程為細

胞生命活動提供ATP（能量）。

答案：（1）溶酶體

（2）葡萄糖進入細胞葡萄糖分解成的丙酮酸和［印進入線粒體產生大量ATP細

胞自噬的發生

⑶為細胞生命活動提供ATP（能量）

二、ATP驅動泵、偶聯轉運蛋白、光驅動泵

例：科學研究發現,細胞進行主動運輸主要與三種膜蛋白密不可分:一是ATP驅動

泵:把逆濃度轉運與ATP的水解相偶聯。二是偶聯轉運蛋白把一種物質穿過膜的

轉運與另一種物質的順濃度轉運相偶聯①。三是光驅動泵:主要在細菌中發現,能把

逆濃度轉運與光能的輸入相偶聯（如圖1所示,圖中a、b、C代表主動運輸的三種

類型,?、"。代表運輸的離子或小分子）。回答下列問題:

圖1

⑴分析圖1所示的細胞膜結構,(填“P”或"Q")側為細胞外。

(2)在小腸腔面,細胞膜上的蛋白S有兩種結合位點:一種與Na+結合,一種與葡萄糖

結合。當蛋白S將Na+順濃度梯度運輸2進入上皮細胞時,葡萄糖與Na+相伴隨也

進入細胞③。小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式是圖1中(填“a”“b”

或“c”)類型的主動運輸,葡萄糖進入小腸上皮細胞的能量來源是o

(3)小腸基膜上Na+K泵由a、β兩個亞基組成,α亞基上既有Na+、K?的結合位點,

又具有ATP.水解酸的活性：據此分析圖中Na+K泵的功能o

［思維流程］

問題-----第維落點一博境掃描-----信息解碼

⑵題不同類型主動運①+③+圖2葡萄糖的轉運與Na+

第1空輸的特點的順濃度轉運相偶聯

⑵題主動運輸的能量膜內外離子濃度差具

②

第2空來源備勢能

Na+-K+泵參與離子的

⑶題蛋白質的功能圖2+④運輸、Na+-K+泵具有

ATP水解酶活性

【解析】⑴根據P側含有糖蛋白可知,P為細胞外側。（2）當蛋白S將Na+順濃度

梯度運輸進入上皮細胞時,葡萄糖與Na+相伴隨也進入細胞,葡萄糖進入小腸上皮

細胞的方式為偶聯轉運蛋白參與的主動運輸,類似于圖1中的a過程。該過程中,

葡萄糖主動運輸所需的能量來自細胞膜內外兩側的Na+濃度差形成的勢能。（3）

根據Na+-K+泵的a亞基上既有Na+、K+的結合位點,又具有ATP水解酶的活性可

知,Na+K泵可以參與Na+、K*的運輸,也可以催化ATP的水解。

答案:（1）P（2）a細胞膜內外兩側的Na+濃度差形成的勢能（3）運輸Na'K+和

催化ATP水解

【情境原理】

參與主動運輸的三種載體蛋白的比較

項目轉運方向能量來源舉例

ATP驅動泵逆濃度ATPNa+-K+泵、Ca?+泵、

梯度H+泵等

同時轉運

兩種不同①動物細胞的細胞膜

溶質。一種上,Na+是常用的協同

離子或分利用的能量轉運離子,它的電化

子逆濃度儲存在其中學梯度為一種分子的

偶聯轉運蛋

梯度轉運；的一種溶質主動運輸提供驅動力

白

另外一種的電化學梯②細菌、酵母菌和動

或多種不度中物細胞,絕大多數主

同離子順動運輸靠的是H+的

濃度梯度電化學梯度來驅動

轉運

細菌視紫紅質等物質

施區逆濃度

光能利用光能驅動H+的

動泵梯度

轉運

【鞏固練習】

1.鈣泵是存在于細胞膜及細胞器膜上的跨膜蛋白,是一種Ca2+激活的ATP酶,能驅

動細胞質基質中的Ca?+泵出細胞或泵入內質網腔中儲存起來以維持細胞質基質

2+

中低濃度的Cao當細胞受到刺激時,Ca?+又會從細胞外或內質網腔中借助通道

蛋白進入細胞質基質。下列相關說法正確的是（）

A.鈣泵運輸Ca?+的過程中會伴隨ATP的水解,屬于放能反應

B?Ca2+泵出細胞或泵入內質網腔中時,鈣泵不會發生自身構象變化

C?Ca2+從細胞外或內質網腔中進入細胞質基質的過程屬于主動運輸

D.蛋白質變性劑和呼吸抑制劑均會降低鈣泵運輸Ca?+的速率

【解析】選D。鈣泵運輸Ca?+的過程中會伴隨ATP的水解,屬于吸能反應.A錯

誤;Ca?+泵出細胞或泵入內質網腔中,屬于主動運輸,需要鈣泵,鈣泵能運輸Ca?+,運

輸過程中會發生自身構象變化,B錯誤;Ca?+從細胞外或內質網腔中進入細胞質基

質,是從高濃度運輸到低濃度,屬于協助擴散C錯誤濟艮據題意Ca?+泵出細胞或泵

入內質網腔內,需要鈣泵,需要ATP水解提供能量,屬于主動運輸,所以蛋白質變性

劑和呼吸抑制劑均會降低鈣泵運輸Ca?+的速率,D正確。

2.線粒體外膜分布著孔蛋白構成的通道蛋白,丙酮酸可以經此通道通過。而線粒體

內膜由于蛋白質含量高導致通透性低,丙酮酸需通過與H+協同運輸的方式由膜間

隙進入線粒體基質,如圖所示。下列敘述錯誤的是（）

??內膜

丙酮酸

線粒體基質

A.線粒體內膜的蛋白質與脂質的比值大于線粒體外膜

B.丙酮酸穿過線粒體外膜和內膜的方式均為協助擴散

CH+通過質子泵由線粒體基質進入膜間隙的方式為主動運輸

D.加入蛋白質變性劑會改變線粒體內膜對H+的運輸速率

【解析】選Bo線粒體內膜是有氧呼吸第三個階段的場所,其上附著有多種酶,因

此線粒體內膜的蛋白質與脂質的