高三生物二輪復(fù)習(xí)講義1：溶酶體與細(xì)胞自噬、ATP驅(qū)動(dòng)泵、偶聯(lián)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)、光驅(qū)動(dòng)泵

高三生物二輪復(fù)習(xí)新情境微專題1

溶酶體與細(xì)胞自噬、ATP驅(qū)動(dòng)泵、偶聯(lián)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)、光驅(qū)動(dòng)泵

一、溶酶體與細(xì)胞自噬

【典例剖析】

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

身受損的細(xì)胞器和大分子物質(zhì)①的過程,是真核細(xì)胞中廣泛存在的自穩(wěn)機(jī)制。如圖

是細(xì)胞自噬機(jī)制的示意圖,自噬體內(nèi)的物質(zhì)被水解后,其產(chǎn)物的去向是排出細(xì)胞或

在細(xì)胞內(nèi)被利用②。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

衰老的線粒體

A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和溶酶體等生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)相似

B.異噬溶酶體和自噬溶酶體的形成體現(xiàn)了生物膜具有流動(dòng)性

C.正常生理狀態(tài)下,溶酶體對(duì)機(jī)體自身的細(xì)胞結(jié)構(gòu)無分解作用

D.營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下,細(xì)胞通過自噬獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量

［思維流程］

問題一一?思維落點(diǎn)情境掃描——信息解碼

生物膜流動(dòng)性的含義

B選項(xiàng)題圖生物膜發(fā)生融合

與體現(xiàn)

C選項(xiàng)細(xì)胞自噬的底物①可以是自身成分

D選項(xiàng)細(xì)胞自噬的意義②產(chǎn)物可被再利用

【解析】選C。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（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(jié)構(gòu)相似,結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系,A正確;異噬溶酶體和

自噬溶酶體的形成體現(xiàn)了生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):具有一定的流動(dòng)性,B正確;正常生理

狀態(tài)下,溶酶體也能分解衰老損傷的細(xì)胞器C錯(cuò)誤;處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞，

通過細(xì)胞自噬可獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量,D正確。

【情境原理】

1.細(xì)胞自噬的概念:

在一定條件下,細(xì)胞會(huì)將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等,通過溶酶體降解后再利用,

這就是細(xì)胞自噬。

2.細(xì)胞自噬的類型與過程圖解:

（1）巨自噬:

⑵微自噬:

溶酶體內(nèi)陷

⑶分子伴侶介導(dǎo)自噬:

分子隼侶復(fù)合物溶酶體

■一

底物

3.細(xì)胞自噬的意義:

（1）處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞,通過細(xì)胞自噬可以獲得維持生存所需的物質(zhì)和能

量。

⑵在細(xì)胞受到損傷、微生物入侵或細(xì)胞衰老時(shí),通過細(xì)胞自噬可以清除受損或衰

老的細(xì)胞器,以及感染的微生物和毒素,從而維持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。

⑶有些激烈的細(xì)胞自噬,可能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

【強(qiáng)化練習(xí)】

L細(xì)胞自噬是將細(xì)胞內(nèi)受損、變性的蛋白質(zhì)或細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)饺苊阁w內(nèi)并降解的過

程。下圖是酵母菌中分子伴侶（熱激蛋白）介導(dǎo)的自噬過程圖解,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤

的是（）

受損蛋白質(zhì)飛f熱激蛋白

X"J

水解酶＜;°°

O

A.酵母菌饑餓時(shí)生存所需能量可來自細(xì)胞自噬

B.熱激蛋白復(fù)合物與溶酶體表面的受體結(jié)合并進(jìn)入其中,使受損蛋白質(zhì)水解

C.自噬過度或自噬不足都會(huì)引發(fā)細(xì)胞代謝紊亂,甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡

D.細(xì)胞自噬只發(fā)生在細(xì)胞衰老、凋亡的過程中

【解析】選Do酵母菌在饑餓時(shí)能生存,說明細(xì)胞可通過自噬將自身物質(zhì)或結(jié)構(gòu)

降解后作為細(xì)胞呼吸過程的原料為生命活動(dòng)提供能量,A正確據(jù)圖分析可知:細(xì)

胞內(nèi)受損蛋白質(zhì)可與熱激蛋白形成復(fù)合物,與溶酶體膜上的受體結(jié)合,并轉(zhuǎn)入溶酶

體腔,使受損蛋白質(zhì)水解,B正確寸居題干信息可知小細(xì)胞自噬是將細(xì)胞內(nèi)受損、變

性的蛋白質(zhì)或細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)饺苊阁w內(nèi)并降解的過程”,故自噬過度可能會(huì)損傷正

常結(jié)構(gòu),自噬不足可能會(huì)造成受損、變性的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)增多,兩者都會(huì)引發(fā)細(xì)胞代

謝紊亂,甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡C正確;細(xì)胞自噬是將細(xì)胞內(nèi)受損、變性、衰老的蛋白

質(zhì)或細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)饺苊阁w內(nèi)并降解的過程,故細(xì)胞自噬貫穿于正常細(xì)胞生長(zhǎng)、分

化、衰老和死亡等全過程,D錯(cuò)誤。

2.處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件的細(xì)胞通過細(xì)胞自噬可獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量,如

圖所示,據(jù)此判斷下列敘述錯(cuò)誤的是（）

饑餓生長(zhǎng)因子缺乏

胞夕l?養(yǎng)營(yíng)案吸

物質(zhì)缺乏收障礙

?1H≡?

胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏r

營(yíng)養(yǎng)率受器蛋白質(zhì)合成JfP

信其轉(zhuǎn)導(dǎo)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(nèi)物質(zhì)

前自噬隔離膜自噬體自噬溶酶體

體結(jié)構(gòu)

A.溶酶體中的水解酶來自細(xì)胞質(zhì),其PH低于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中PH

B.圖中顯示,通過細(xì)胞自噬可保持細(xì)胞所處內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)平衡

C.溶酶體與自噬體的融合體現(xiàn)了生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

D.細(xì)胞自噬不會(huì)發(fā)生在大腸桿菌體內(nèi)

【解析】選Bo由圖示可知溶酶體中的水解酶來自細(xì)胞質(zhì),溶酶體內(nèi)的PH為5左

右,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中PH為7.2左右,A正確;圖中顯示,通過細(xì)胞自噬可獲得維持生存

所需的物質(zhì)和能量,該圖并沒有說明通過細(xì)胞自噬可保持細(xì)胞所處內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)

平衡,B錯(cuò)誤;溶酶體與自噬體的膜融合體現(xiàn)了生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有一定的

流動(dòng)性,C正確;大腸桿菌是原核生物,沒有溶酶體,因此細(xì)胞自噬不會(huì)發(fā)生在大腸

桿菌體內(nèi),D正確。

3細(xì)胞自噬是指細(xì)胞通過降解自身結(jié)構(gòu)或物質(zhì)使細(xì)胞存活的自我保護(hù)機(jī)制。細(xì)胞

面臨代謝壓力時(shí),可通過降解自身大分子物質(zhì)或細(xì)胞器為生存提供能量。圖1、圖

2表示酵母細(xì)胞自噬的信號(hào)調(diào)控過程,其中AKT和mTor是抑制酵母細(xì)胞凋亡和

自噬的兩種關(guān)鍵蛋白激酶。請(qǐng)回答下列問題：

OO細(xì)胞外

呼)葡萄糖

/倜亡------IAKT^<<,C

(抑制蕾活y“產(chǎn)物］

?I目噬卜ImTorl<

?.IATPl予

細(xì)胞外

、號(hào)萄糖

罕失活

P

(1)與細(xì)胞自噬有關(guān)的細(xì)胞器主要是O

⑵據(jù)圖1所示,當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí),胰島素與特異性受體結(jié)合,激活A(yù)KT來抑制凋

亡,激活的該酶一方面可促進(jìn),另一方面可促進(jìn)

并且進(jìn)一步激活了mTor,從而抑制o

（3）據(jù)圖2所示,當(dāng)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或胰島素缺乏時(shí),mTor失活,酵母細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)細(xì)

胞自噬過程,其意義是:如果上述過程無

法滿足細(xì)胞代謝需要,酵母細(xì)胞則啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序。

【解析】（1）與細(xì)胞自噬有關(guān)的細(xì)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(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌。（2）當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí),激

活的AKT可促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞,并促進(jìn)葡萄糖分解成的丙酮酸和［H］進(jìn)入線粒

體產(chǎn)生大量ATP,并且進(jìn)一步激活了mTor,從而抑制細(xì)胞自噬的發(fā)生。（3）當(dāng)環(huán)境

中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或胰島素缺乏時(shí),mTor失活,酵母細(xì)胞會(huì)通過啟動(dòng)細(xì)胞自噬過程為細(xì)

胞生命活動(dòng)提供ATP（能量）。

答案：（1）溶酶體

（2）葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞葡萄糖分解成的丙酮酸和［印進(jìn)入線粒體產(chǎn)生大量ATP細(xì)

胞自噬的發(fā)生

⑶為細(xì)胞生命活動(dòng)提供ATP（能量）

二、ATP驅(qū)動(dòng)泵、偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、光驅(qū)動(dòng)泵

例：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸主要與三種膜蛋白密不可分:一是ATP驅(qū)動(dòng)

泵:把逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)與ATP的水解相偶聯(lián)。二是偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白把一種物質(zhì)穿過膜的

轉(zhuǎn)運(yùn)與另一種物質(zhì)的順濃度轉(zhuǎn)運(yùn)相偶聯(lián)①。三是光驅(qū)動(dòng)泵:主要在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn),能把

逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)與光能的輸入相偶聯(lián)（如圖1所示,圖中a、b、C代表主動(dòng)運(yùn)輸?shù)娜N

類型,?、"。代表運(yùn)輸?shù)碾x子或小分子）。回答下列問題:

圖1

⑴分析圖1所示的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),(填“P”或"Q")側(cè)為細(xì)胞外。

(2)在小腸腔面,細(xì)胞膜上的蛋白S有兩種結(jié)合位點(diǎn):一種與Na+結(jié)合,一種與葡萄糖

結(jié)合。當(dāng)?shù)鞍譙將Na+順濃度梯度運(yùn)輸2進(jìn)入上皮細(xì)胞時(shí),葡萄糖與Na+相伴隨也

進(jìn)入細(xì)胞③。小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是圖1中(填“a”“b”

或“c”)類型的主動(dòng)運(yùn)輸,葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的能量來源是o

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

又具有ATP.水解酸的活性：據(jù)此分析圖中Na+K泵的功能o

［思維流程］

問題-----第維落點(diǎn)一博境掃描-----信息解碼

⑵題不同類型主動(dòng)運(yùn)①+③+圖2葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)與Na+

第1空輸?shù)奶攸c(diǎn)的順濃度轉(zhuǎn)運(yùn)相偶聯(lián)

⑵題主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰磕?nèi)外離子濃度差具

②

第2空來源備勢(shì)能

Na+-K+泵參與離子的

⑶題蛋白質(zhì)的功能圖2+④運(yùn)輸、Na+-K+泵具有

ATP水解酶活性

【解析】⑴根據(jù)P側(cè)含有糖蛋白可知,P為細(xì)胞外側(cè)。（2）當(dāng)?shù)鞍譙將Na+順濃度

梯度運(yùn)輸進(jìn)入上皮細(xì)胞時(shí),葡萄糖與Na+相伴隨也進(jìn)入細(xì)胞,葡萄糖進(jìn)入小腸上皮

細(xì)胞的方式為偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與的主動(dòng)運(yùn)輸,類似于圖1中的a過程。該過程中,

葡萄糖主動(dòng)運(yùn)輸所需的能量來自細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的Na+濃度差形成的勢(shì)能。（3）

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

知,Na+K泵可以參與Na+、K*的運(yùn)輸,也可以催化ATP的水解。

答案:（1）P（2）a細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的Na+濃度差形成的勢(shì)能（3）運(yùn)輸Na'K+和

催化ATP水解

【情境原理】

參與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)娜N載體蛋白的比較

項(xiàng)目轉(zhuǎn)運(yùn)方向能量來源舉例

ATP驅(qū)動(dòng)泵逆濃度ATPNa+-K+泵、Ca?+泵、

梯度H+泵等

同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)

兩種不同①動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜

溶質(zhì)。一種上,Na+是常用的協(xié)同

離子或分利用的能量轉(zhuǎn)運(yùn)離子,它的電化

子逆濃度儲(chǔ)存在其中學(xué)梯度為一種分子的

偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋

梯度轉(zhuǎn)運(yùn)；的一種溶質(zhì)主動(dòng)運(yùn)輸提供驅(qū)動(dòng)力

白

另外一種的電化學(xué)梯②細(xì)菌、酵母菌和動(dòng)

或多種不度中物細(xì)胞,絕大多數(shù)主

同離子順動(dòng)運(yùn)輸靠的是H+的

濃度梯度電化學(xué)梯度來驅(qū)動(dòng)

轉(zhuǎn)運(yùn)

細(xì)菌視紫紅質(zhì)等物質(zhì)

施區(qū)逆濃度

光能利用光能驅(qū)動(dòng)H+的

動(dòng)泵梯度

轉(zhuǎn)運(yùn)

【鞏固練習(xí)】

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

動(dòng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Ca?+泵出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲(chǔ)存起來以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

2+

中低濃度的Cao當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí),Ca?+又會(huì)從細(xì)胞外或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中借助通道

蛋白進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。下列相關(guān)說法正確的是（）

A.鈣泵運(yùn)輸Ca?+的過程中會(huì)伴隨ATP的水解,屬于放能反應(yīng)

B?Ca2+泵出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中時(shí),鈣泵不會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象變化

C?Ca2+從細(xì)胞外或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸

D.蛋白質(zhì)變性劑和呼吸抑制劑均會(huì)降低鈣泵運(yùn)輸Ca?+的速率

【解析】選D。鈣泵運(yùn)輸Ca?+的過程中會(huì)伴隨ATP的水解,屬于吸能反應(yīng).A錯(cuò)

誤;Ca?+泵出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中,屬于主動(dòng)運(yùn)輸,需要鈣泵,鈣泵能運(yùn)輸Ca?+,運(yùn)

輸過程中會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象變化,B錯(cuò)誤;Ca?+從細(xì)胞外或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基

質(zhì),是從高濃度運(yùn)輸?shù)降蜐舛?屬于協(xié)助擴(kuò)散C錯(cuò)誤濟(jì)艮據(jù)題意Ca?+泵出細(xì)胞或泵

入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi),需要鈣泵,需要ATP水解提供能量,屬于主動(dòng)運(yùn)輸,所以蛋白質(zhì)變性

劑和呼吸抑制劑均會(huì)降低鈣泵運(yùn)輸Ca?+的速率,D正確。

2.線粒體外膜分布著孔蛋白構(gòu)成的通道蛋白,丙酮酸可以經(jīng)此通道通過。而線粒體

內(nèi)膜由于蛋白質(zhì)含量高導(dǎo)致通透性低,丙酮酸需通過與H+協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞接赡らg

隙進(jìn)入線粒體基質(zhì),如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

??內(nèi)膜

丙酮酸

線粒體基質(zhì)

A.線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比值大于線粒體外膜

B.丙酮酸穿過線粒體外膜和內(nèi)膜的方式均為協(xié)助擴(kuò)散

CH+通過質(zhì)子泵由線粒體基質(zhì)進(jìn)入膜間隙的方式為主動(dòng)運(yùn)輸

D.加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)改變線粒體內(nèi)膜對(duì)H+的運(yùn)輸速率

【解析】選Bo線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三個(gè)階段的場(chǎng)所,其上附著有多種酶,因

此線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的