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1、热点专题系列各种生物膜的成分结构和功能 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望关于生物膜的关于生物膜的结结构和功能是构和功能是历历年高考命年高考命题题的重点之一的重点之一,这这部分部分知知识识常与物常与物质质运运输输、细细胞代胞代谢谢、细细胞胞间间的信息的信息传递传递等知等知识结识结合合起来起来,通通过过多种形式多种形式,如直接叙述、模式如直接叙述、模式图图、曲、曲线图线图、表格等、表格等,考考查查考生考生对对知知识识的的综综合分析与合分析与应应用能力。用
2、能力。对对于生物膜首先分清是哪种膜于生物膜首先分清是哪种膜(细细胞器膜、核膜或胞器膜、核膜或细细胞膜胞膜),),膜膜的成分不同决定了膜的的成分不同决定了膜的结结构和功能不同构和功能不同,所以要用所以要用“结结构和功能构和功能相适相适应应、部分与整体相、部分与整体相统统一一”的的观观点建立空点建立空间间思思维维模式模式,对对抽象抽象知知识识有比有比较较形象和直形象和直观观的的认识认识。对对于生物膜相关知于生物膜相关知识总结识总结如下如下:1.1.关于生物膜的成分关于生物膜的成分(1)(1)构成生物膜的化学元素有构成生物膜的化学元素有C C、H H、O O、N N、P P等等,和和ATPATP、染
3、色体、染色体的元素的元素组组成相同。成相同。(2)(2)任何生物膜的成分大体相同任何生物膜的成分大体相同,主要是脂主要是脂质质和蛋白和蛋白质质,其中脂其中脂质质中最主要的是磷脂中最主要的是磷脂,动动物物细细胞中胞中还还有胆固醇等。有胆固醇等。(3)(3)生物膜的成分可以生物膜的成分可以变变化化,如癌如癌变细变细胞的胞的细细胞膜糖蛋白减少。胞膜糖蛋白减少。2.2.关于生物膜的关于生物膜的结结构和功能构和功能(1)(1)各种蛋白各种蛋白质质在生物膜上的分布是不在生物膜上的分布是不对对称的称的,如起如起识别识别作用的作用的糖蛋白分布在糖蛋白分布在细细胞的表面胞的表面,因此可根据糖蛋白的分布因此可根据
4、糖蛋白的分布,判断判断细细胞胞膜的内外膜的内外侧侧。(2)(2)生物膜的功能主要与蛋白生物膜的功能主要与蛋白质质有关有关,蛋白蛋白质质决定生物膜功能的决定生物膜功能的复复杂杂程度。程度。(3)(3)生物膜的功能特性是生物膜的功能特性是选择选择透透过过性性,这这与与载载体蛋白的种体蛋白的种类类和数和数量有关。生物膜的量有关。生物膜的选择选择透透过过性保性保证证了了协协助助扩扩散和主散和主动动运运输输的正的正常常进进行。行。(4)(4)生物膜的生物膜的结结构特点是流构特点是流动动性性,它是它是选择选择透透过过性的基性的基础础,对对各各种生物完成生命活种生物完成生命活动动具有非常重要的意具有非常重要
5、的意义义,如如变变形虫运形虫运动动、细细胞融合、胞吐和神胞融合、胞吐和神经递质经递质的的释释放等。放等。【高考例高考例证证】(2012(2012广广东东高考高考)有关生物膜有关生物膜结结构与功能的叙述构与功能的叙述,正确的是正确的是()A.A.膜膜载载体蛋白的合成不需要体蛋白的合成不需要ATPATPB.B.葡萄糖跨膜运葡萄糖跨膜运输输不需要不需要载载体蛋白体蛋白C.C.线线粒体外膜与内膜的主要功能不同粒体外膜与内膜的主要功能不同D.D.变变形虫和草履虫的形虫和草履虫的细细胞膜基本胞膜基本组组成成分不同成成分不同【解析解析】选选C C。任何蛋白质的合成都需要消耗。任何蛋白质的合成都需要消耗ATP
6、;ATP;葡萄糖的跨葡萄糖的跨膜运输方式为主动运输或协助扩散膜运输方式为主动运输或协助扩散,都需要载体蛋白的参与都需要载体蛋白的参与;组组成线粒体外膜和内膜的蛋白质种类和数量不同成线粒体外膜和内膜的蛋白质种类和数量不同,主要功能也不主要功能也不同同;几乎所有的生物膜的基本组成成分都是蛋白质和磷脂。几乎所有的生物膜的基本组成成分都是蛋白质和磷脂。1.(20111.(2011四川高考四川高考)下列有关生物膜下列有关生物膜结结构和功能的描述构和功能的描述,不正不正确的是确的是()A.A.植物原生植物原生质质体的融合依体的融合依赖赖于于细细胞膜的流胞膜的流动动性性B.B.合成固醇合成固醇类类激素的分泌
7、激素的分泌细细胞的内胞的内质质网一般不网一般不发发达达C.C.分泌蛋白的修分泌蛋白的修饰饰加工由内加工由内质质网和高网和高尔尔基体共同完成基体共同完成D.D.生物膜之生物膜之间间可通可通过过具膜小泡的具膜小泡的转转移移实现实现膜成分的更新膜成分的更新【解析解析】选选B B。原生质体的融合需要以细胞膜的相互融合为基。原生质体的融合需要以细胞膜的相互融合为基础础,体现了细胞膜的流动性体现了细胞膜的流动性;分泌蛋白和固醇类激素的合成都与分泌蛋白和固醇类激素的合成都与内质网有紧密联系内质网有紧密联系;生物膜系统之间可以以具膜小泡的形式进生物膜系统之间可以以具膜小泡的形式进行交流。行交流。2.(2013
8、2.(2013揭阳模揭阳模拟拟)如如图图表示表示细细胞的生物膜系胞的生物膜系统统的部分的部分组组成在成在结结构与功能上的构与功能上的联联系。系。COPCOP、COPCOP是具膜小泡是具膜小泡,可以介可以介导导蛋蛋白白质质在甲与乙之在甲与乙之间间的运的运输输。请请据据图图回答以下回答以下问题问题。(1)(1)溶溶酶酶体起源于乙体起源于乙(细细胞器名称胞器名称)。除了。除了图图中所示的中所示的功能外功能外,溶溶酶酶体体还还能能够够分解分解,以保持以保持细细胞的功能胞的功能稳稳定。定。(2)(2)脂溶性物脂溶性物质质容易透容易透过细过细胞膜胞膜,表明表明细细胞膜的主要成分中有胞膜的主要成分中有。(3
9、)COP(3)COP具膜小泡具膜小泡负责负责从甲从甲(细细胞器名称胞器名称)向乙运向乙运输输“货货物物”。若定位在甲中的某些蛋白。若定位在甲中的某些蛋白质质偶然偶然掺掺入到乙中入到乙中,则图则图中的中的可以帮助可以帮助实现这实现这些蛋白些蛋白质质的回收。的回收。(4)(4)囊泡与囊泡与细细胞膜融合的胞膜融合的过过程反映了生物膜在程反映了生物膜在结结构上具有构上具有_的特点。的特点。该细该细胞分泌出的蛋白胞分泌出的蛋白质质在人体内被运在人体内被运输输到到靶靶细细胞胞时时,与靶与靶细细胞膜上的胞膜上的结结合合,引起靶引起靶细细胞的生胞的生理活理活动发动发生生变变化。此化。此过过程体程体现现了了细细
10、胞膜具有胞膜具有的功能。的功能。【解析解析】分析图形可知甲为内质网分析图形可知甲为内质网,乙为高尔基体。乙为高尔基体。(1)(1)溶酶体溶酶体内含有多种水解酶内含有多种水解酶,能分解体内衰老、损伤的细胞器能分解体内衰老、损伤的细胞器,也可以杀也可以杀死侵入细胞的病毒或病菌。死侵入细胞的病毒或病菌。(2)(2)根据相似相溶原理可以推知在根据相似相溶原理可以推知在细胞膜中也含有脂质。细胞膜中也含有脂质。(3)(3)由图形分析和题意由图形分析和题意“COPCOP、COPCOP是具膜小泡是具膜小泡,可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输”可知可知,甲中甲中蛋白质偶然掺入到乙中
11、后是通过蛋白质偶然掺入到乙中后是通过COPCOP进行回收的。进行回收的。(4)(4)真核细真核细胞中生物膜的互相转换说明生物膜在结构上具有胞中生物膜的互相转换说明生物膜在结构上具有(一定的一定的)流动流动性性,而细胞之间的信息交流与细胞膜上的特异性受体有关。而细胞之间的信息交流与细胞膜上的特异性受体有关。答案答案:(1)(1)高尔基体衰老、损伤的细胞器高尔基体衰老、损伤的细胞器(或或“细胞自身产生细胞自身产生的碎渣的碎渣”)(2)(2)脂质脂质(或或“磷脂磷脂”“”“脂类物质脂类物质”)(3)(3)内质网内质网COPCOP(4)(4)一定的流动性受体进行细胞间信息交流一定的流动性受体进行细胞间
12、信息交流(或或“细胞识别细胞识别”“”“传递信息传递信息”)3.3.对细对细胞膜胞膜结结构和构和组组成的研究成的研究经历经历了一个漫了一个漫长长的的过过程。程。请请根据根据所学知所学知识识,回答下列回答下列问题问题:(1)(1)早在早在1919世世纪纪末末,研究人研究人员员就曾就曾选选用用500500多种化学物多种化学物质对细质对细胞胞的透性的透性进进行了上万次的研究。行了上万次的研究。结结果果发现发现:凡是溶于脂凡是溶于脂质质的物的物质质,很容易穿很容易穿过过膜膜,反之反之,不易溶于脂不易溶于脂质质的物的物质质,也不容易穿也不容易穿过过膜。膜。这这表明表明:细细胞膜成分中含有胞膜成分中含有。
13、(2)(2)将人的将人的红细红细胞置于蒸胞置于蒸馏馏水中水中,红细红细胞胞发发生的形生的形态变态变化是化是,这这是是作用的作用的结结果。将果。将红细红细胞加入蒸胞加入蒸馏馏水中放置一段水中放置一段时间时间后后,在在该该液体的液体的(填填“上上”“”“中中”或或“下下”)层层能得到破碎能得到破碎的磷脂双分子的磷脂双分子层层。(3)1925(3)1925年年,有人用丙有人用丙酮酮从从红细红细胞膜中提取到磷脂胞膜中提取到磷脂,并将其并将其铺铺在在水面上形成磷脂水面上形成磷脂单单分子分子层层。测测量量铺铺展面展面积积,约为红细约为红细胞胞总总表面表面积积的的倍。倍。(4)1933(4)1933年年,有
14、人有人发现发现:蛋白蛋白酶酶能能够够使使细细胞膜分解胞膜分解,这这表明表明_。(5)(5)通通过过其他方法其他方法,测测得多种得多种细细胞膜的化学成分胞膜的化学成分,如下表如下表:依据上表数据依据上表数据,分析构成不同分析构成不同细细胞的胞的细细胞膜在化学胞膜在化学组组成上的共成上的共同点是同点是 ,主要区主要区别别是是。蛋白蛋白质质(%)(%)脂脂质质(主要是磷脂主要是磷脂)(%)(%)糖糖类类(%)(%)变变形虫形虫细细胞膜胞膜545442424 4小鼠肝小鼠肝细细胞膜胞膜444452524 4人人红细红细胞膜胞膜494943438 8物物质质种种类类膜的膜的类别类别【解析解析】(1)(1
15、)根据物质的相似相溶原理可以判断出细胞膜中含根据物质的相似相溶原理可以判断出细胞膜中含有脂质。有脂质。(2)(2)根据渗透原理根据渗透原理,可以判断出红细胞放入蒸馏水中会可以判断出红细胞放入蒸馏水中会吸水涨破。磷脂相对分子质量小吸水涨破。磷脂相对分子质量小,会存在于溶液的上层。会存在于溶液的上层。(3)(3)由由于红细胞膜只有细胞膜这种膜结构于红细胞膜只有细胞膜这种膜结构,且这种膜结构的基本骨架且这种膜结构的基本骨架也为磷脂双分子层也为磷脂双分子层,因此提取其磷脂因此提取其磷脂,并将其铺在水面上形成磷并将其铺在水面上形成磷脂单分子层脂单分子层,测量铺展面积测量铺展面积,约为红细胞总表面积的约为
16、红细胞总表面积的2 2倍。倍。(4)(4)蛋蛋白酶能使蛋白质水解白酶能使蛋白质水解,而实验发现蛋白酶能使细胞膜分解而实验发现蛋白酶能使细胞膜分解,根据根据酶的专一性酶的专一性,说明细胞膜中含有蛋白质。说明细胞膜中含有蛋白质。(5)(5)对于表格分析题对于表格分析题,在找共同点时需要看各种物质是否都含有在找共同点时需要看各种物质是否都含有,在找不同点时要看在找不同点时要看各种物质含量的差异。各种物质含量的差异。答案答案:(1)(1)脂质脂质(2)(2)吸水涨破渗透上吸水涨破渗透上(3)2(3)2(4)(4)细胞膜上有蛋白质细胞膜上有蛋白质(5)(5)组成不同细胞膜的物质种类相同组成不同细胞膜的物质组成不同细胞膜的物质种类相同组成不同细胞膜的物质含量有差别含量有差别