逍遥学能 2014-02-20 09:11
生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，它们在组成成分和结构上很相似，在功能上彼此之间紧密联系、协调配合。相关知识在近几年的高考中出现的频率比较高。
一 知识网络
二 考点例析
考点1．生物膜的成分
生物膜主要由脂质和蛋白质构成，含有少量的糖类。其中，脂质中磷脂最丰富，还含有少量的胆固醇、糖蛋白、糖脂等。
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。核膜、细胞器膜上糖蛋白的含量几乎没有。在发生癌变的癌细胞的表面会发生一些变化，如糖蛋白等物质减少而使得癌细胞在体内易分散和转移。
例1．（2008年山东）从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林试剂或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是（ ）
A．糖脂 B．磷脂 C．糖蛋白 D．脂蛋白
解析：主要考查了细胞的化学组成和物质的鉴定。“用非酶法处理”，给出信息：不考虑外加物质（蛋白质）影响；双缩脲试剂颜色反应检测蛋白质，斐林（或班氏）试剂检测可溶性还原糖，故细胞膜成分中含有糖类+蛋白质=糖蛋白。
答案：C
考点2．生物膜的结构模型和结构特点
生物膜的流动镶嵌模型是1972年桑格和尼克森提出的，其基本内容是：磷脂双分子层构成了膜的基本骨架，具有流动性；蛋白质分子以镶在、贯穿、嵌插三种形式分布在其中，大多数蛋白质分子也是可以运动的；糖蛋白一般分布在细胞膜的外侧，与细胞识别、信息交流等功能有关。生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
例2．（2009年北京）细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是( )
A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
解析：主要考查细胞膜的结构特点、生理特性等。糖被（糖蛋白）存在于细胞膜的外侧，而内侧就没有，这说明细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异。载体蛋白具有运输的功能，是贯穿在细胞膜内外表面的蛋白质。
答案：D
例3．（2010年全国Ⅰ）下列过程中,不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的( )
A．植物体胞杂交中原生质体融合 B．mRNA与游离核糖体的结合
C．胰岛B细胞分泌胰岛素 D．吞噬细胞对抗原的摄取
解析：主要考查细胞膜的结构特点──具有一定的流动性和考生的理解能力。植物体细胞杂交中原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性，胰岛B细胞分泌胰岛素的过程属于胞吐（外排）作用，吞噬细胞对抗原的摄取属于内吞（胞吞）作用，内吞和外排作用均与细胞膜的流动性有直接的关系；而mRNA与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关。
答案：B
考点3．生物膜的功能及其特点
细胞膜具有将细胞与外界环境分隔开、进行细胞间的信息交流、控制物质进出细胞等功能；而物质进出细胞的方式有被动运输（自由扩散、协助扩散）、主动运输、胞吞和胞吐等方式，其中除了被动运输之外，其它方式都要消耗能量。其它膜结构具有提供酶附着的支架、使细胞内部区域化等功能。生物膜的功能特点是选择透过性。
例4．(2009年山东)下图①②③表示人体细胞间信息传递的三种主要方式。下列描述错误的是（ ）
A．方式①②的信息传递缓慢，方式③传递迅速
B．方式③的信息传递不通过体液
C．体温调节可能涉及①②③三种传递方式
D．①②方式的信息传递都经过血液循环，存在反馈调节
解析：考查细胞膜功能中的信息传递与必修三人体稳态的调节部分。方式③的信息传递要经过突触，突触间隙中是组织液，是体液成分。A选项符合激素调节与神经调节的异同，C选项考察体温调节的过程，D选项考察激素调节的反馈调节。其中的神经内分泌该是下丘脑。
答案：B
例5．（2010年天津）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是( )
A．主动运输过程中，需要载体蛋白质协助和ATP提供能量
B．在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C．质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高
D．抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
解析：本题以物质运输相关生理过程为载体考查物质运输的过程及特点等。主动运输消耗能量且需要载体蛋白。神经细胞在静息状态下，它仍能进行正常的新陈代谢，故仍能吸收葡萄糖并分解功能。植物细胞在发生质壁分离时，由于细胞失水而导致细胞液的浓度升高，即细胞的渗透压升高。抗体是一种分泌蛋白，它是通过胞吐的方式分泌到细胞外，该过程中高尔基体可形成囊泡膜与细胞膜融合，将抗体释放到细胞外。
答案：B
考点4．生物膜的种类及其联系
生物膜包括细胞膜（质膜）、核膜及由膜围绕而成的细胞器，其中细胞器膜包括叶绿体、线粒体、内质网、高尔基体、液泡和溶酶体等膜结构。内质网膜是细胞中分布最广泛膜结构，它与核膜、细胞膜、一些线粒体膜直接相连。
例6．（2010年山东）下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是（ ）
A．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
B．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
C．有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行
D．核糖体、内质网、高尔基体的膜部都参与蛋白质的合成与运输
解析：主要考查细胞膜的物质组成、结构和功能及考生分析问题的能力。生物膜的特定功能与膜上蛋白质的种类与数量有关。构成细胞膜的脂质有磷脂和少量的胆固醇，不含有脂肪。有氧呼吸的三个阶段分别在细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中进行；光合作用的光反应阶段发生在叶绿体基粒的囊状结构薄膜上，而暗反应阶段发生在叶绿体基质中。只有分泌蛋白的合成和运输与核糖体、内质网、高尔基体的膜有关系。
答案：A
例7．(2007年江苏)细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和"消化"功能的示意图，分析回答下列问题。
(1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是 ，c是 ，d是 。
(2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有 特点。
(3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是 等。
(4)细胞器膜、 和 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的 功能对海水进行淡化处理。
解析：考查了生物膜系统的有关知识。根据细胞器膜的形态特点，可判断a是高尔基体，c是内质网，d是线粒体，它们都是由膜构成的细胞器，膜的主要成分都是蛋白质和磷脂，在结构上具有一致性。b和c之间相互融合的依据是膜的流动性。细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，称为细胞的生物膜系统。
答案：(1)高尔基体 高一 内质网 线粒体(2)流动性(3)蛋白质和磷脂(4)细胞膜核膜 选择透过
考点5．物质穿越膜层数的计算问题
在高中生物试题中经常出现,也是重点和难点之一。其中，常涉及的知识点有：⑴常涉及到的细胞结构的膜层数：线粒体和叶绿体均为2层膜，液泡、细胞膜均为1层膜、核糖体、核膜上的核孔均为0层膜等。⑵常涉及到结构和细胞：由于肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、小肠粘膜上皮、肾小囊壁、肾小管壁细胞等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些细胞时均穿越了两层细胞膜。⑶常涉及到的生理过程：营养物质的吸收、分泌蛋白的合成与分泌、泌尿、血液循环、神经传导、光合作用、呼吸作用等。
例8．人小肠中的葡萄糖被吸收到体内成为肝糖原，此过程中葡萄糖共穿过( )层膜
A．6 B．7 C．8 D．9
解析：主要考查营养物质的吸收问题。小肠中的葡萄糖需要穿过小肠绒毛壁和毛细血管壁才能进入血浆成为血糖。再经过血液循环，穿越毛细血管到达组织液，进入肝细胞内合成肝糖原。小肠绒毛壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成的薄壁，而穿过每一层细胞都需穿过2层细胞膜，因此此过程中葡萄糖共穿过7层膜。
答案：B
三 高考模拟练习
1．下图表示细胞膜的亚显微结构，下列叙述错误的是( )
A．若图示为肝细胞膜，则CO2的运输方式为b
B．细胞间的识别、免疫与①有密切的关系
C．适当提高温度将加快②和③的流动速度
D．由于生物膜在厚度和化学组成上相同，所以细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性
2．（2010年广东） 右图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为 （ ）
A． 自由扩散 B． 协助扩散
C． 主动运输 D． 被动运输
3．（2009年浙江）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是学（ ）
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
4．根据下图，下列关于神经细胞叙述错误的是（ ）
A．上图可表示突触小泡等各种膜结构
B．静息电位的形成可能与膜上的b物质有关
C．假设这是突触后膜，则突触间隙位于图示膜的上部
D．将神经细胞膜的磷脂层平展在水面上，c与水面接触
5．下图是细胞膜的亚显微结构图，其中a和b分别代表不同分子或离子进出细胞膜的方式。下列对细胞膜结构和功能的叙述，错误的是（ ）
A．不同物种的细胞中①、②和③的种类有差异，细胞膜的流动性也与①、②和③有关
B．如果该细胞能接受激素的调节，则与①有关
C．b的运输方式能体现细胞膜的选择透过性
D．如果图示为小肠上皮细胞膜，则a可代表甘油，b可代表K+学
6．（2007年四川）下列关于生物膜的叙述，不正确的是（）
A．细胞完成分化以后，其细胞膜的通透性稳定不变
B．膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础
C．特异性免疫系统通过细胞膜表面的分子识别“自己”和“非已”
D．分泌蛋白质合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快
7．（2010年海南）下列关于叶绿体的描述，错误的是（ ）
A．基粒由类囊体堆叠而成 B．叶绿体被膜由双层膜组成
C．暗反应发生在类囊体膜上 D．类囊体膜上具有叶绿素和酶
8．下图是某一种植物的一个叶肉细胞中的两种生物膜结构，以及在它们上发生的生化反应。下列有关的说法中，欠妥当的一项是（ ）
A．①具有吸收、传递和转换光能的功能，②的化学本质是蛋白质，
B．如果A中的02被B利用，至少要穿过4层生物膜
C．B中的[H]是丙酮酸分解为C02时产生的
D．B通过内膜向内折叠形成嵴以增大化学反应的膜面积，从而为适应其功能提供必要的条件
9．（2009年海南卷）下列有关线粒体和叶绿体的叙述，错误的是（ ）
A．线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来
B．线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同
C．线粒体内膜向内折叠形成嵴，叶绿体类囊体堆叠形成基粒
D．蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用
9．B解析：本题主要考查线粒体和叶绿体结构和功能。线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来；线粒体和叶绿体为双层膜结构，线粒体内膜含酶，叶绿体内膜不含酶；线粒体内膜向内折叠形成嵴，叶绿体类囊体堆叠形成基粒，扩大接触面积利于反应充分迅速进行；蓝藻为原核生物，没有叶绿体，能进行光合作用
10．下面是人体某项生命活动调节过程的示意图。据图判断，下列说法中正确的是（ ）
A．该图可以表示体液调节或神经调节的过程
B．若细胞1是垂体细胞，则细胞2可以表示甲状腺细胞
C．若细胞1是胰岛B细胞，则细胞2只能表示肝细胞
D．细胞1的分泌物，只能是蛋白质类物质
11．细胞线粒体产生的C02，进入相邻细胞内参与光合作用，此过程中C02需穿过( )层膜
A．4 B．6 C．8 D．10
12．（2009年宁夏卷）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是 ( )
A．植物细胞积累K+需消耗能量
B．细胞对离子的吸收具有选择性
C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离
D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
13．物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。下图为几种物质跨膜运输方式的示意图，请判断有关叙述中不正确的是（ ）
A．组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的
B． 丙物质跨膜运输方式中物质一般要从低浓度一侧向高浓度一侧运输
C．甲、乙、丙三种物质跨膜运输方式对于维持活细胞正常的生命活动均有重要意义
D．胆固醇跨膜运输以甲的方式进行是B物质的缘故
【参考答案】
1．D 2．C 3．C 解析：本题是以荧光标记法为背景来考查细胞的结构特点。荧光染料能与细胞膜组成成分结合，使细胞膜表面出现“成斑现象”而出现荧光斑点。由于细胞膜具有流动性的特点，当荧光照射出现荧光淬灭以及当激光束照射后出现的荧光恢复是由于细胞膜上被荧光标记的蛋白质或磷脂分子可以水平方向上运动而导致的结果。这个现象体现根据荧光恢复速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但不能根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率，因为该过程中没有发生物质跨膜运输。所以C不正确。
4．A 5． A 解析：主要考查了细胞膜的结构、功能及其相应的特点。从图中可以看出，a属于自由扩散，b属于主动运输；①②③分别是糖蛋白、磷脂双分子层和蛋白质分子。其中，糖蛋白具有细胞识别的作用，一般位于细胞膜的外侧。不同物种的细胞膜上，磷脂双分子层基本是相同的，但功能不同的细胞，其细胞膜上的蛋白质和糖蛋白的种类不同。细胞膜的流动性与膜上的蛋白质分子和磷脂分子的流动性有关。
6．A 解析：本题主要考查了生物膜的结构和功能特点细胞完成分化后，细胞内的结构和成分都会发生适应性的变化。这时细胞膜上含有的各种蛋白质也会发生相应的变化，导致细胞膜的通透性也会发生改变。膜的流动性是它的结构特点，这决定了膜的相互转化。特异性免疫通过细胞膜表面的分子识别抗原信息，从而确定敌我。分泌蛋白的分泌过程离不开高尔基体的帮助，而且主要是通过膜泡的形式进行，因此加速了膜成分的更新速度。
7．C 解析：该题主要考查叶绿体的结构和功能。叶绿体是具有双膜构成，内有基粒和基质，基粒由类囊体堆叠而成，其上具有叶绿素和酶，能进行光反应；基质中含有暗反应所需的酶，故暗反应发生在叶绿体的基质中。
8．C 解析：从两种膜上发生的生化反应来看，A表示光合作用中的光反应，它是发生在叶绿体的类囊体薄膜上的反应； B表示有氧呼吸的第三阶段，它发生在线粒体内膜上。A中的①是叶绿体的色素，它能吸收、传递和转换光能。B中的②能将[H]和O2转变为水，可见它应该是有氧呼吸的第三阶段起催化作用的呼吸酶；B中与氧气结合的[H]是在有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的，即葡萄糖分解成丙酮酸时、丙酮酸彻底分解为二氧化碳时产生的。同一个叶肉细胞叶绿体中产生的O2进入线粒体时要穿过4层生物膜，即叶绿体内膜、外膜和线粒体外膜、内膜4层生物膜。叶绿体通过形成类囊体堆叠而成的基粒增大膜面积，线粒体通过内膜向内折叠形成嵴来增大膜面积。
10．B 解析：主要考查通过细胞间的信息交流之一 ──通过体液的作用来完成的间接交流。如果细胞1是垂体细胞，分泌的激素有生长激素、促甲状腺激素、促性腺激素等，则细胞2可以是组织细胞、甲状腺细胞、性腺细胞（如卵巢细胞、精巢细胞等）。如果细胞1是胰岛B细胞，分泌的激素是胰岛素，从胰岛素的作用来看，细胞2可能是肝细胞、肌细胞、正常的组织细胞等。即胰岛素促进血液中葡萄糖在肝细胞内合成肝糖原，在肌细胞内合成肌糖原，在组织细胞内氧化分解成二氧化碳和水等。细胞1的分泌物，可以是一些蛋白质类物质，如胰岛素、胰高血糖素、生长激素等；可以是一些氨基酸的衍生物，如甲状腺激素、肾上腺激素等；也可以是一些脂质，如性激素等；还可以是其他化合物，如组织胺等等。
11．B 解析:关键词是“相邻细胞”。线粒体和叶绿体都是双层膜结构的细胞器。C02从一个细胞的线粒体出来，进入相邻细胞的叶绿体内，需穿过两层细胞膜和线粒体、叶绿体的各两层膜．共计6层膜。若为同一细胞内，则只穿越4层膜。
12．D 解析：植物细胞吸收K+是主动运输，需要消耗能量；细胞膜是一层选择透过性膜，对离子的吸收具有选择性；海水中的海藻通过积累溶质可以提高细胞液浓度，防止细胞因失水发生质壁分离；液泡膜是一层选择透过性膜；液泡膜和细胞膜以及两层膜之间的细胞质构成原生质层，原生质层也具有选择透过性。
13．D