備考2022高效學習方案生物考點專項1．描述生物膜系統的概念。2．說明各種生物膜在結構和功能上的聯系。3．舉例說明研究生物膜的重要意義。一、生物膜系統1．生物膜(1)生物膜的概念：真核細胞中，化學組成上主要由和組成的膜結構。包括、以及、高爾基體、等由膜圍繞而成的細胞器。蛋白質脂質細胞膜細胞核膜內質網線粒體(2)各種生物膜在結構和功能上的聯系二、生物膜系統三、研究生物膜的重要意義1.生物膜系統在結構上的聯系(1)均由磷脂雙分子層組成根本骨架。(2)來源上的聯系：2．生物膜系統在功能上的聯系(以分泌蛋白質的合成、運輸為例)分泌蛋白的形成過程功能細胞核基因的轉錄，將遺傳信息從細胞核傳遞到細胞質線粒體提供能量核糖體利用氨基酸合成多肽內質網對多肽進行初級加工(如折疊、糖基化等)，及以小泡的方式運送多肽至高爾基體高爾基體將多肽再加工為成熟的蛋白質，并以小泡的方式運輸到細胞膜并與之融合細胞膜外排作用，將蛋白質分泌到細胞外成為分泌蛋白線粒體名師點睛(1)表中蛋白質的合成運輸過程是針對分泌蛋白來講的，對于在細胞內起作用的蛋白質來說，不會有由細胞膜排出的過程。(2)在分泌蛋白產生的過程中，內質網膜面積在縮小，細胞膜面積在加大。識圖析圖兩圖都是分泌蛋白這一考點中常出現的，A圖是細胞的局部，B圖那么是完整細胞。但考查的知識點根本相同。考點1：從圖上首先識別出相應結構的名稱，并熟悉在分泌蛋白中的分工及相應作用。考點2：B圖中⑦代表分泌蛋白，常考的有消化酶、抗體、蛋白質類激素、血漿蛋白等，常考的不屬于分泌蛋白的有血紅蛋白、載體、呼吸酶等。考點3：⑦物質進出細胞的方法——外排，該過程表達了細胞膜的流動性。考點4：該過程研究手段——同位素標記，3H標記亮氨酸，最先出現在A圖中②或B圖中①。轉移的方向和途徑注意先后順序。考點5：圖示中構成生物膜系統的細胞器中，注意核糖體不是，特別注意別漏了囊泡。提醒該題型考查多要求用序號答復，且看清有關的是細胞器還是細胞結構。【例1】(2022·文登三中高三月考)科學家用同位素標記研究分泌蛋白的合成及分泌時，做過以下實驗：(1)選用豚鼠的胰腺細胞作為實驗材料，是因為該細胞具有____________功能。(2)本實驗需在培養液中參加標記物，可供選擇的物質有：被3H標記了的胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸、亮氨酸及葡萄糖，該實驗應選擇____________作標記物，該物質從培養液進入細胞的方式是____________，培養液在這一過程中相當于豚鼠細胞生活的____________。細胞培養3分鐘后，需向培養液中參加____________，以降低標記物連續滲入對實驗結果的影響。(3)隨著時間的變化測定細胞各組分的放射性，結果如上圖，根據圖中提供的信息可以推測，分泌蛋白是在____________上合成的，并沿著____________途徑向外分泌。[解析](1)胰腺細胞能合成并分泌消化酶或胰島素等，所以該細胞具有分泌蛋白質的功能。(2)題干中給出的幾種物質，只有氨基酸是合成蛋白質的根本單位，氨基酸進入細胞的方式是主動運輸，培養液在這一過程中相當于動物細胞的內環境或細胞外液。(3)3H標記的亮氨酸首先在附著在內質網的核糖體上合成蛋白質，然后進入內質網腔，經內質網初步加工后，才能成為較成熟的蛋白質，再由內質網腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹著蛋白質轉移到高爾基體中，并在其中進一步加工。接著，高爾基邊緣突起形成小泡，把蛋白質釋放到細胞外。所以放射性顆粒數依次增加的順序為附著有核糖體的內質網→囊泡→高爾基體→分泌小泡→細胞膜。方法點擊①研究分泌蛋白合成、運輸過程所用方法：同位素標記法。②放射性出現的先后順序：內質網上的核糖體→附著核糖體的內質網→囊泡→高爾基體→分泌小泡(囊泡)→細胞膜→細胞外。坐標曲線題可從放射性出現的先后順序和最高點兩個方面判斷。③與該過程有關的細器(或結構)除上述涉及的以外，不要漏掉供能的線粒體。[答案](1)分泌蛋白質(2)3H標記的亮氨酸主動運輸內環境(細胞外液)未標記的亮氨酸(3)附著于內質網上的核糖體內質網→囊泡→高爾基體→分泌小泡→細胞膜(2022·山東省模擬)以下關于生物膜結構和功能的表達，正確的選項是 ()A．細胞核、線粒體、葉綠體都具有雙層膜，所以它們的通透性是相同的B．因為生物膜具有流動性，所以組成膜的化學成分在膜中是均勻分布的C．所有生物膜的結構由外到內依次是糖被、蛋白質、磷脂雙分子層D．生物膜在結構和功能上的緊密聯系是使細胞成為有機整體的必要條件解析：細胞核核膜上有核孔，各種膜的組成成分大體相同，但各種成分含量不同，因此通透性也不同；組成膜的各種化學成分，如蛋白質，在膜上不是均勻分布的，在磷脂雙分子層的兩側都有蛋白質分布。答案：D1.生物膜系統細胞膜、核膜及各種由膜構成的細胞器如單層膜結構的細胞器——內質網、高爾基體、液泡、溶酶體等及雙層膜結構的細胞器如線粒體、葉綠體等共同組成了細胞的生物膜系統，這些生物膜系統的各組成局部之間，不僅在結構上有一定聯系，在功能上也是既有明確分工，又有緊密聯系，各種生物膜相互配合、協同工作才使得細胞這臺高度精密的生命機器能夠持續高效地運轉。在真核細胞的復雜的膜系統中，各種細胞器的膜和核膜、細胞膜在分子結構上都是一樣的，它們統稱為生物膜，其中分布最廣的是內質網膜。生物膜主要由磷脂和蛋白質分子組成，其根本支架為磷脂雙分子層，蛋白質分子覆蓋、貫穿或鑲嵌在磷脂雙分子層中。生物膜不是固定不變的，而是經常處于動態變化之中，脂質雙分子層具有流動性，其磷脂類分子可以自由地移動，蛋白質分子也可以在脂質雙分子層中移動。其中需要注意的是內質網膜，它向外與細胞膜相連，向內與核膜的外膜相通，形成細胞內的管道運輸系統，且內質網還可以產生膜泡形式與高爾基體相連，高爾基體再以形成膜泡形式與細胞膜相連。因此，內質網是生物膜系統中各種生物膜間相互轉化的中心。2．生物膜生物膜是指由脂質、糖類及蛋白質分子組成的膜結構，它的根本支架是磷脂雙分子層，在磷脂雙分子層中覆蓋、貫穿或鑲嵌著許多蛋白質分子。這些蛋白質分子及磷脂分子大都是運動的，而不是靜止的，因此生物膜的結構特點是具一定的流動性，這種流動性特點對于膜內外物質交換的進行有重要意義，而在功能上，生物膜又具有選擇透過性特點，即水分子及要選擇吸收的離子及小分子可透過膜，但其他離子、小分子及大分子物質一律不能透過生物膜——這種特點稱為選擇透過性。3．細胞膜細胞膜位于動物細胞最外層及植物與真菌或原核細胞細胞壁內緊貼細胞壁的薄膜，細胞膜是生物膜中位于細胞最外面的膜，它不僅使細胞具有一個相對穩定的內環境，同時在細胞與環境之間進行物質運輸、能量交換及信息傳遞過程中具有重要作用。人的成熟紅細胞中已無細胞核及各種細胞器，因此使紅細胞吸水脹破是提取細胞膜的常用方法。特別提示組成生物膜系統的膜結構的化合物中一定有磷脂，化學元素一定有C、H、O、N、P。歸納總結1．生物膜的成分與功能的關系生物膜所含的蛋白質與脂質的比例同膜的功能有關，機能旺盛的膜，其蛋白質含量較高，因為膜蛋白質是膜功能的主要表達者。其中有的與物質的運輸有關，如載體；有的是酶，能催化與膜有關的生化反響；有的與細胞識別有關，如外表抗原。生物膜的脂質包括：磷脂、膽固醇等。膽固醇只存在于動物細胞中，細菌、藍藻等原核生物和植物細胞膜中一般沒有膽固醇，膽固醇的存在使膜的流動性不至于在溫度降低時下降。2．生物膜系統的功能(1)細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩定的內部環境，在細胞與外界環境進行物質運輸、能量轉換和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。(2)廣闊的膜面積為多種酶提供了大量的附著位點，保證了在生物膜上化學反響的順利進行。(3)細胞內的生物膜把各種細胞器分割開，形成一個個的區室，使細胞內能同時進行多種化學反響，保證了細胞生命活動高效、有序地進行。3．利用生物膜的根本功能如選擇透過性、離子轉移、信息識別與感受等機理將這些原理應用于工業生產或臨床實踐中。這方面的進展在1987年于日本召開的第一屆國際生物膜與膜工藝代表大會中得到了充分的反映，如海水淡化、污染治理、生化工程中的別離濃縮器等。其中人工膜別離濃縮器、生物膜傳感器等倍受重視。誤區警示1．生物膜系統強調的是細胞內所有膜結構而非生物體內的。判斷以下膜結構哪些是生物膜系統？①細胞膜②細胞器膜③核膜④囊泡⑤小腸黏膜提示①②③④2．細菌等原核生物只有細胞膜，不構成生物膜系統，病毒也沒有。3．不同生物膜成分根本相同，但含量差異較大。4．膜的功能復雜還是簡單取決于膜蛋白質的種類和數量，即蛋白質種類和數量越多功能越復雜，而與膜面積無關。【例2】(2022·北京理綜，6分)細胞膜在細胞的生命活動中具有重要作用。以下相關表達不正確的選項是 ()A．細胞膜的糖被在細胞間具有識別作用B．細胞膜對膜兩側物質的進出具有選擇性C．細胞膜內外兩側結合的蛋白質種類有差異D．載體蛋白是鑲在細胞膜內外外表的蛋白質[解析]此題主要考查細胞膜的結構與功能的相關知識。細胞膜內外兩側的蛋白質功能有差異：細胞膜外側的蛋白質常與識別、保護等作用有關，內側的蛋白質常常為附著的一些酶等，由于功能上存在差異，蛋白質的種類也存在差異。載體蛋白屬于跨膜蛋白質，它與被傳遞的分子特異結合使其透過細胞膜，因此，載體蛋白不是鑲在細胞膜內外外表的蛋白質。[答案]D(2022·石家莊質量檢測)以下有關生物膜的表達不正確的選項是 ()A．各種生物膜的化學組成和結構完全相同B．不同種細胞器或細胞結構的生物膜之間是可以相互轉變的C．有關生物膜的研究已經深入到分子水平D．細胞內的生物膜既各司其職又相互協作，共同完成細胞的生理功能解析：細胞內的各種生物膜在化學組成上大致相同，都是由蛋白質、脂質和少量的糖類組成。但不同的生物膜中，三種物質的含量是有差異的，所以說不是完全相同。答案：A1．(2022·山東卷)分泌蛋白的新生肽鏈上有一段可以引導其進入內質網的特殊序列(圖中P肽段)。假設P肽段功能缺失，那么該蛋白 ()A．無法繼續合成B．可以進入高爾基體C．可以被加工成熟D．無法被分泌到細胞外解析：分泌蛋白的分泌和合成表達了生物膜系統在功能上的連續性，蛋白質在核糖體上完成脫水縮合過程，隨后進入內質網進行進一步加工，然后進入高爾基體內完成最后的加工、包裝，分泌到細胞外。由題意可知，P肽段功能缺失之后，蛋白質在核糖體上合成后將無法進入內質網中完成進一步的加工，更無法被分泌到細胞外了。答案：D2．如圖是某細胞進行某生命活動前后幾種生物膜面積的變化，在此變化過程中最可能合成 ()A．DNA聚合酶 B．胃蛋白酶C．性激素 D．ATP合成酶解析：題圖顯示細胞進行某生命活動中生物膜面積發生的變化為：內質網面積有所減小，細胞膜面積有所增加，而高爾基體膜面積根本未變。這是分泌蛋白形成過程中的膜面積變化狀況，說明該細胞可形成分泌蛋白，A～D中只有胃蛋白酶屬分泌蛋白。答案：B3．不同膜結構的膜之間互相轉化，以“出芽〞方式進行的是 ()A．核膜和內質網膜B．細胞膜和高爾基體膜C．內質網膜和細胞膜D．細胞膜和線粒體膜解析：能互相轉化的膜是：內質網膜、高爾基體膜和細胞膜。在互相轉化中，由于內質網膜與細胞膜是直接相連的，所以，它們之間的轉化是直接轉化，而高爾基體膜與內質網膜之間、高爾基體與細胞膜之間不直接相連，這樣就需要一種中間形式——小泡來完成轉化，小泡的形成需要經過“出芽〞才能完成。即：內質網高爾基體細胞膜。答案：B4．(2022·山東省德州市高三質量檢測)原核細胞合成分泌蛋白與真核細胞合成分泌蛋白的相同點是 ()A．合成蛋白質的主要場所都是內質網上的核糖體B．合成蛋白質的過程都是由染色體中基因控制的C．合成蛋白質時都有細胞核內的轉錄D．分泌蛋白質時都要依靠細胞膜的流動性解析：原核細胞沒有以核膜為界的細胞核，遺傳信息的轉錄和翻譯都是在細胞質中完成的。答案：D5．經核糖體合成的蛋白質分子進入內質網加工、折疊、組裝后，再經高爾基體繼續加工，最終被細胞膜分泌出來，那么由內質網到細胞外，共穿過的生物膜層數為 ()A．4B．6C．8D．0解析：進入內質網的蛋白質分子，由內質網到達高爾基體及由高爾基體到達細胞膜直至被細胞膜分泌出來，一直以具膜小泡形式運送，即蛋白質一直被包于膜內，不曾穿越過“生物膜〞，因而應選D。答案：D6．唾液淀粉酶在細胞內的運輸方向是 ()①附著的核糖體②游離的核糖體③高爾基體④滑面型內質網⑤粗面型內質網⑥細胞膜A．①→⑤→③→⑥B．①→④→③→⑥C．②→⑤→③→⑥D．②→④→③→⑥解析：有核糖體附著的內質網稱為粗面型內質網，分泌到細胞外的蛋白質是附在粗面型內質網上的核糖體合成的，合成后進入內質網腔加工(折疊、組裝、加上一些糖基團等)，成為比擬成熟的蛋白質。然后，由內質網腔膨大，出芽形成有膜的小泡，包裹著蛋白質轉移到高爾基體，把蛋白質輸送到高爾基體腔內，進一步加工。高爾基體邊緣突起形成小泡，包裹蛋白質的小泡與細胞膜融合，再將蛋白質釋放到細胞外。唾液淀粉酶是分泌蛋白，其運輸方向應遵循選項A所述路徑。答案：A7．在不同生物膜中，蛋白質、脂類和糖類的含量如下表，請據此答復以下問題：成分生物膜蛋白質(質量分數%)脂類(質量分數%)糖類(質量分數%)人紅細胞膜49438大鼠肝細胞核膜59352.9內質網膜6733含量很少線粒體外膜5248含量很少線粒體內膜7624含量很少(1)從表中可見，各種生物膜____________相似，但____________不同。(2)生物膜中的脂類以____________為主，它組成了生物膜的根本支架。(3)從表中可見，人紅細胞膜上糖類的含量遠遠高于其他幾種膜，這些糖類與蛋白質結合形成____________，其中能和凝集素發生反響的叫____________。(4)比擬線粒體內、外膜的蛋白質的含量，可發現內膜的蛋白質含量明顯高于外膜，原因主要是_________。(5)上表所列的幾種生物膜中，在細胞中分布最廣泛的是____________。(6)表中膜物質含量的差異說明正常細胞膜具有不同于其他膜的功能是____________。(7)癌細胞膜與正常細胞膜比擬，膜的組成成分的差異是____________，導致癌細胞膜與正常細胞膜在功能上的差異是____________。(8)生物膜的重要作用有____________、____________、____________等。解析：各種生物膜在結構及組成成分上相似，但各成分的含量有差異，而這種差異將決定其功能的特異性。答案：(1)化學組成(或組成成分)含量(2)磷脂(3)糖蛋白(糖被)凝集原(抗原)(4)內膜上有多種與有氧呼吸有關的酶(5)內質網膜(6)識別和信息傳遞(7)糖類很少細胞之間的黏著性減小，易于擴散(8)使細胞具有一個相對穩定的內環境，在細胞與環境之間的物質運輸、能量交換和信息傳遞中起著決定性的作用是許多重要化學反響的場所(或為酶提供大量的附著位點)細胞內的生物膜把細胞分隔成許多小區室，使各種化學反響互不干擾●教學建議復習本節知識首先要理解生物膜的概念，它包括各種細胞器的膜、核膜、細胞膜，其成分主要由脂質分子和蛋白質分子組成，其根本骨架為磷脂雙分子層，蛋白質分子覆蓋、貫穿或鑲嵌其中，且都具有一定的流動性。第一，要明確各生物膜之間的聯系，內質網膜外連細胞膜，內連核膜的外層膜，有時還與線粒體膜直接相連，并且細胞膜、內質網膜、高爾基體膜三者可通過小泡相互轉變。生物膜在功能上的聯系可以以分泌蛋白的合成運輸為線索理解其各自的功能及相互聯系。第三，要重視生物膜研究在生產實踐上的應用：如污水處理、人工腎等。●備用選題1．(2022·海南生物，8)關于動物細胞內蛋白質合成與去向的表達，正確的選項是 ()A．所有蛋白質的合成都需要能量B．合成的蛋白質都運到細胞外C．合成的蛋白質都不能進入細胞核內D．合成的蛋白質都用于細胞膜蛋白的更新解析：細胞內蛋白質的合成需要酶的催化，需要消耗ATP。細胞合成的蛋白質分為兩類，一類是分泌蛋白，一類是細胞自身利用的蛋白質。細胞合成的蛋白質有多種用途：①構成人體組織成分，如肌肉、心、肝、腎等器官含大量蛋白質；②構成體內各種重要物質，如體內的各種酶、抗體等；③供應能量，lg蛋白質在體內氧化分解可產生約16.7kJ的能量。答案：A2．(2022·江蘇生物)科學家用含3H標記的亮氨酸的培養液培養豚鼠的胰腺腺泡細胞，下表為在腺泡細胞幾種結構中最早檢測到放射性的時間表。以下表達中正確的選項是(多項選擇) ()細胞結構附有核糖體的內質網高爾基體靠近細胞膜的囊泡時間/min31717A.形成分泌蛋白的多肽最早在內質網內合成B．高爾基體膜向內與內質網膜相連，向外與細胞膜相連C．高爾基體具有轉運分泌蛋白的作用D．靠近細胞膜的囊泡可由高爾基體形成解析：分泌蛋白是指分泌到細胞外的蛋白質。首先，蛋白質的合成是在核糖體上進行，核糖體又分為固著型和游離型，固著型核糖體上合成的是分泌蛋白，而游離型合成的是細胞自身利用的蛋白質。固著型核糖體合成的蛋白質馬上轉移到內質網上，然后從內質網又轉移到高爾基體中，再由高爾基體轉移到細胞膜，以外排的方式排