例談生物膜系統(tǒng)

汪桂清++童志華

生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動中發(fā)揮著極其重要的作用。細(xì)胞的許多重要的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜內(nèi)或者膜表面進行。因此，弄清生物膜的組成、結(jié)構(gòu)和功能對于高中生物知識的學(xué)習(xí)有著重要意義。

例1 下列有關(guān)生物膜系統(tǒng)的說法正確的是（ ）

A. 生物體內(nèi)的所有膜都屬于生物膜系統(tǒng)。

B. 所有的酶都在生物膜上，沒有生物膜生物就無法進行各種代謝活動

C. 生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)都是一樣的，在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系

D. 細(xì)胞內(nèi)的生物膜把各種細(xì)胞器分隔開，使細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)不會互相干擾

解析 生物膜系統(tǒng)是在細(xì)胞這個層面提出的，生物膜是指細(xì)胞膜或者是細(xì)胞器膜、核膜等，起著劃分和分隔細(xì)胞和細(xì)胞器作用的膜結(jié)構(gòu)，并不包括耳膜、胸膜、角膜、小腸粘膜等這些膜組織，所以A錯。并不是所有的酶都在生物膜上，比如消化酶就在消化道口腔、胃、小腸里。細(xì)胞內(nèi)大部分反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、核糖體、細(xì)胞核中都有酶分布，都能進行各種代謝活動。B錯。并不是所有的生物膜結(jié)構(gòu)都一樣。有些膜是單層的有些膜是雙層的。比如單層膜的結(jié)構(gòu)有：細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、液泡。雙層膜的結(jié)構(gòu)有：核膜、葉綠體、線粒體。也不是所有的生物膜組成成分都一樣，各種生物膜的蛋白質(zhì)的種類和數(shù)目不同。C錯。

答案 D

點撥 生物膜系統(tǒng)的概念、生物膜的成分、結(jié)構(gòu)、功能要掌握清楚。

（1）生物膜系統(tǒng)是指細(xì)胞中細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜等結(jié)構(gòu)。囊泡、葉綠體類囊體薄膜都屬于生物膜系統(tǒng)。

（2）生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)很相似，但不完全相同。生物膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，脂質(zhì)主要是磷脂，還有少量膽固醇。磷脂為雙分子層，構(gòu)成生物膜的基本支架，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量決定生物膜的功能復(fù)雜程度。細(xì)胞膜表面還有少量糖類與蛋白質(zhì)構(gòu)成糖蛋白，有識別、保護、潤滑作用。而其他生物膜無糖蛋白。

（3）生物膜系統(tǒng)的功能主要是：首先，細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時在細(xì)胞與環(huán)境之間進行物質(zhì)運輸、能量交換和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。第二，細(xì)胞的許多重要的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜內(nèi)或者膜表面進行。細(xì)胞內(nèi)的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點，為各種化學(xué)反應(yīng)的順利進行創(chuàng)造了有利條件。第三，細(xì)胞內(nèi)的生物膜把細(xì)胞分隔成一個個小的區(qū)室，如各種細(xì)胞器，這樣就使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時進行多種化學(xué)反應(yīng)，而不會相互干擾，保證了細(xì)胞的生命活動高效、有序地進行。

例2 下列關(guān)于生物膜的敘述，不正確的是（ ）

A. 細(xì)胞完成分化以后，其細(xì)胞的通透性穩(wěn)定不變

B. 核膜上的核孔不可以讓DNA進入細(xì)胞質(zhì)

C. 特異性免疫系統(tǒng)通過細(xì)胞膜表面的分子識別“自己”和“非己”。

D. 能分泌性激素的細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比較發(fā)達(dá)

解析 細(xì)胞的分化是細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化的過程。細(xì)胞完成分化后，細(xì)胞的形態(tài)和功能基本穩(wěn)定，但不是穩(wěn)定不變的。細(xì)胞膜的通透性與膜分子的成分（如磷脂的不飽和性、蛋白質(zhì)種類和含量等）、外界環(huán)境（如溫度）有關(guān)。不同的細(xì)胞所需要的營養(yǎng)物質(zhì)不同，所以選擇透過性也不同。選A。核膜上的核孔只能讓mRNA進入細(xì)胞質(zhì)，而不能讓DNA進入細(xì)胞質(zhì)。特異性免疫系統(tǒng)通過細(xì)胞膜表面的糖蛋白識別“自己”和“非己”，是信息分子。性激素屬于固醇類激素，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是合成脂質(zhì)的“車間”，故能分泌性激素的細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比較發(fā)達(dá)。

答案 A

點撥 核膜上的核孔是核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流的通道。核孔數(shù)目越多，核質(zhì)之間物質(zhì)交換和信息交流越頻繁。但核孔不是全透性的，而是通過核孔復(fù)合物起選擇作用。核內(nèi)轉(zhuǎn)錄的mRNA、tRNA、rRNA可以通過核孔進入細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)核糖體合成的染色體蛋白質(zhì)、解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶可通過核孔進入細(xì)胞核，而核中染色體上的DNA卻不能通過核孔進入細(xì)胞質(zhì)。能分泌性激素的細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，而產(chǎn)生分泌蛋白的細(xì)胞，如產(chǎn)生消化酶的腺細(xì)胞、產(chǎn)生蛋白質(zhì)類激素的腺細(xì)胞、產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞和分泌乳汁的乳腺細(xì)胞高爾基體比較發(fā)達(dá)。

例3 大氣中的1個氧分子進入人組織細(xì)胞利用，至少需要穿過幾層磷脂分子（ ）

A.10層 B.11層

C.16層 D.22層

解析 大氣中的氧分子首先通過呼吸運動吸氣進入肺泡，然后透過肺泡壁（一層上皮細(xì)胞，進、出各穿過一層細(xì)胞膜），透過肺泡外毛細(xì)血管壁（一層上皮細(xì)胞，進、出各穿過一層細(xì)胞膜），進入血漿，由血漿自由擴散到紅細(xì)胞（一層細(xì)胞膜）與血紅蛋白結(jié)合成氧合血紅蛋白在血液中運輸。在組織細(xì)胞附近，紅細(xì)胞中的氧分子與血紅蛋白分離，從紅細(xì)胞中出來（一層細(xì)胞膜），透過組織處的毛細(xì)血管壁（一層上皮細(xì)胞，進、出各穿過一層細(xì)胞膜），到達(dá)組織液，由組織液自由擴散到組織細(xì)胞（一層細(xì)胞膜）再到組織細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜（兩層膜）與〔H〕結(jié)合生成水，至少需要穿過11層生物膜，每層生物膜有2層磷脂分子，共22層磷脂分子。

答案 D

點撥 穿膜這類題目，首先要弄清該物質(zhì)經(jīng)過的途徑，利用的場所，然后要注意哪些是單層膜，哪些是雙層膜。氧分子或二氧化碳分子通過線粒體、葉綠體都要穿過雙層膜，而大分子（RNA、蛋白質(zhì)）物質(zhì)通過核孔，不穿膜，胞吞、胞吐依賴生物膜的流動性，也不穿膜。

解析 （1）通過圖1，2H++1/2O2→H2O，并且圖1過程中產(chǎn)生了ATP，可知為發(fā)生在線粒體內(nèi)膜的有氧呼吸第三階段，合成的ATP為生命活動供能。

（2）一處受體只能與特定的信號分子相結(jié)合，說明了受體蛋白具有特異性，促甲狀腺激素釋放激素作用的靶器官為垂體，促進垂體合成和分泌促甲狀腺激素。

（3）圖3通過吸收光能合成ATP，為光合作用的光反應(yīng)階段，合成的ATP用于暗反應(yīng)中固定CO2的還原。endprint

（4）光合作用是葉肉細(xì)胞特有的，有氧呼吸第三階段和生物膜的信息傳遞是葉肉細(xì)胞和人體肝臟細(xì)胞共有的，所以葉肉細(xì)胞與肝細(xì)胞都有的膜結(jié)構(gòu)是圖1、2。

（5）生物膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂組成，而生物膜主要的功能活動由蛋白質(zhì)來參與完成，所以生物膜功能不同是含有的蛋白質(zhì)不同。

答案 （1）有氧呼吸第三階段 為生命活動供能（2）受體蛋白具有特異性 垂體

（3）暗反應(yīng) （4）1、2 （5）含有的蛋白質(zhì)不同（6）跨膜運輸、信息交流、能量轉(zhuǎn)換等

點撥 細(xì)胞中的代謝有些是發(fā)生在生物膜內(nèi)，有些是發(fā)生在生物膜上，一定要弄清代謝發(fā)生的具體場所。發(fā)生在生物膜上的有：細(xì)胞膜上跨膜運輸；細(xì)胞膜的胞吞、胞吐；細(xì)胞膜的融合；激素、神經(jīng)遞質(zhì)與細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合；線粒體內(nèi)膜的有氧呼吸第三階段反應(yīng)；葉綠體類囊體薄膜的光反應(yīng)；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上將核糖體合成的多肽鏈加工成空間結(jié)構(gòu)以及高爾基體膜上將葡萄糖合成纖維素參與植物細(xì)胞壁的形成等。

1.下列關(guān)于生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的敘述中，正確的是（ ）

A.囊泡、葉綠體類囊體薄膜不屬于生物膜系統(tǒng)

B.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)

C.核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進出

D.肌細(xì)胞的細(xì)胞膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運輸?shù)妮d

2.下圖為下丘腦某神經(jīng)細(xì)胞的部分膜結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是（ ）

D.動作電位的形成與膜上的②、④等載體有關(guān)，A面為正電位，B面為負(fù)電位

3.請根據(jù)有關(guān)生物膜系統(tǒng)概念圖作答（圖中末行文字表示具有相關(guān)生物膜的細(xì)胞器中進行的反應(yīng)）。

[細(xì)胞生物膜系統(tǒng)][a][b][d][e][f][g][h][g][c][s][q][p][n][m][合成性激素][清除 無用的生物大分子][ADP+Pi→ATP][H2O→2H++[12]O2]

（1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)歷一系列的觀察和實驗過程，1972年桑格和尼克森提出的 模型為大多數(shù)人接受。

（2）請依次指出圖中c、s、m、g所表示的結(jié)構(gòu)稱： 、 、 、 。

（3）抗體在 細(xì)胞的核糖體上合成后，依次經(jīng)過圖中 （填圖中標(biāo)號）分泌到細(xì)胞外，這個過程體現(xiàn)的是生物膜的 性。

（4）從進化的角度看，首先是由于 （填圖中標(biāo)號）的出現(xiàn)，才誕生了相對獨立的生命系統(tǒng)。

（5）圖中區(qū)分原核和真核細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)是 （填字母）

（6）寫出不具有膜結(jié)構(gòu)的兩種細(xì)胞器的名稱 、 。

（7）同時發(fā)生在p上的有氧氣參與的另一項物質(zhì)變化是 。

1.D 2.B

3. （1）流動鑲嵌

（2）細(xì)胞膜 溶酶體膜 類囊體膜 囊泡膜

（3）漿 f、（g）、h、（g）、c 流動性

（4）c （5）a （6）核糖體 中心體

（7）〔H〕+O2→H2Oendprint

（4）光合作用是葉肉細(xì)胞特有的，有氧呼吸第三階段和生物膜的信息傳遞是葉肉細(xì)胞和人體肝臟細(xì)胞共有的，所以葉肉細(xì)胞與肝細(xì)胞都有的膜結(jié)構(gòu)是圖1、2。

（5）生物膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂組成，而生物膜主要的功能活動由蛋白質(zhì)來參與完成，所以生物膜功能不同是含有的蛋白質(zhì)不同。

答案 （1）有氧呼吸第三階段 為生命活動供能（2）受體蛋白具有特異性 垂體

（3）暗反應(yīng) （4）1、2 （5）含有的蛋白質(zhì)不同（6）跨膜運輸、信息交流、能量轉(zhuǎn)換等

點撥 細(xì)胞中的代謝有些是發(fā)生在生物膜內(nèi)，有些是發(fā)生在生物膜上，一定要弄清代謝發(fā)生的具體場所。發(fā)生在生物膜上的有：細(xì)胞膜上跨膜運輸；細(xì)胞膜的胞吞、胞吐；細(xì)胞膜的融合；激素、神經(jīng)遞質(zhì)與細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合；線粒體內(nèi)膜的有氧呼吸第三階段反應(yīng)；葉綠體類囊體薄膜的光反應(yīng)；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上將核糖體合成的多肽鏈加工成空間結(jié)構(gòu)以及高爾基體膜上將葡萄糖合成纖維素參與植物細(xì)胞壁的形成等。

1.下列關(guān)于生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的敘述中，正確的是（ ）

A.囊泡、葉綠體類囊體薄膜不屬于生物膜系統(tǒng)

B.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)

C.核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進出

D.肌細(xì)胞的細(xì)胞膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運輸?shù)妮d

2.下圖為下丘腦某神經(jīng)細(xì)胞的部分膜結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是（ ）

D.動作電位的形成與膜上的②、④等載體有關(guān)，A面為正電位，B面為負(fù)電位

3.請根據(jù)有關(guān)生物膜系統(tǒng)概念圖作答（圖中末行文字表示具有相關(guān)生物膜的細(xì)胞器中進行的反應(yīng)）。

[細(xì)胞生物膜系統(tǒng)][a][b][d][e][f][g][h][g][c][s][q][p][n][m][合成性激素][清除 無用的生物大分子][ADP+Pi→ATP][H2O→2H++[12]O2]

（1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)歷一系列的觀察和實驗過程，1972年桑格和尼克森提出的 模型為大多數(shù)人接受。

（2）請依次指出圖中c、s、m、g所表示的結(jié)構(gòu)稱： 、 、 、 。

（3）抗體在 細(xì)胞的核糖體上合成后，依次經(jīng)過圖中 （填圖中標(biāo)號）分泌到細(xì)胞外，這個過程體現(xiàn)的是生物膜的 性。

（4）從進化的角度看，首先是由于 （填圖中標(biāo)號）的出現(xiàn)，才誕生了相對獨立的生命系統(tǒng)。

（5）圖中區(qū)分原核和真核細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)是 （填字母）

（6）寫出不具有膜結(jié)構(gòu)的兩種細(xì)胞器的名稱 、 。

（7）同時發(fā)生在p上的有氧氣參與的另一項物質(zhì)變化是 。

1.D 2.B

3. （1）流動鑲嵌

（2）細(xì)胞膜 溶酶體膜 類囊體膜 囊泡膜

（3）漿 f、（g）、h、（g）、c 流動性

（4）c （5）a （6）核糖體 中心體

（7）〔H〕+O2→H2Oendprint

（4）光合作用是葉肉細(xì)胞特有的，有氧呼吸第三階段和生物膜的信息傳遞是葉肉細(xì)胞和人體肝臟細(xì)胞共有的，所以葉肉細(xì)胞與肝細(xì)胞都有的膜結(jié)構(gòu)是圖1、2。

（5）生物膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂組成，而生物膜主要的功能活動由蛋白質(zhì)來參與完成，所以生物膜功能不同是含有的蛋白質(zhì)不同。

答案 （1）有氧呼吸第三階段 為生命活動供能（2）受體蛋白具有特異性 垂體

（3）暗反應(yīng) （4）1、2 （5）含有的蛋白質(zhì)不同（6）跨膜運輸、信息交流、能量轉(zhuǎn)換等

點撥 細(xì)胞中的代謝有些是發(fā)生在生物膜內(nèi)，有些是發(fā)生在生物膜上，一定要弄清代謝發(fā)生的具體場所。發(fā)生在生物膜上的有：細(xì)胞膜上跨膜運輸；細(xì)胞膜的胞吞、胞吐；細(xì)胞膜的融合；激素、神經(jīng)遞質(zhì)與細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合；線粒體內(nèi)膜的有氧呼吸第三階段反應(yīng)；葉綠體類囊體薄膜的光反應(yīng)；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上將核糖體合成的多肽鏈加工成空間結(jié)構(gòu)以及高爾基體膜上將葡萄糖合成纖維素參與植物細(xì)胞壁的形成等。

1.下列關(guān)于生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的敘述中，正確的是（ ）

A.囊泡、葉綠體類囊體薄膜不屬于生物膜系統(tǒng)

B.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)

C.核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進出

D.肌細(xì)胞的細(xì)胞膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運輸?shù)妮d

2.下圖為下丘腦某神經(jīng)細(xì)胞的部分膜結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是（ ）

D.動作電位的形成與膜上的②、④等載體有關(guān)，A面為正電位，B面為負(fù)電位

3.請根據(jù)有關(guān)生物膜系統(tǒng)概念圖作答（圖中末行文字表示具有相關(guān)生物膜的細(xì)胞器中進行的反應(yīng)）。

[細(xì)胞生物膜系統(tǒng)][a][b][d][e][f][g][h][g][c][s][q][p][n][m][合成性激素][清除 無用的生物大分子][ADP+Pi→ATP][H2O→2H++[12]O2]

（1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)歷一系列的觀察和實驗過程，1972年桑格和尼克森提出的 模型為大多數(shù)人接受。

（2）請依次指出圖中c、s、m、g所表示的結(jié)構(gòu)稱： 、 、 、 。

（3）抗體在 細(xì)胞的核糖體上合成后，依次經(jīng)過圖中 （填圖中標(biāo)號）分泌到細(xì)胞外，這個過程體現(xiàn)的是生物膜的 性。

（4）從進化的角度看，首先是由于 （填圖中標(biāo)號）的出現(xiàn)，才誕生了相對獨立的生命系統(tǒng)。

（5）圖中區(qū)分原核和真核細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)是 （填字母）

（6）寫出不具有膜結(jié)構(gòu)的兩種細(xì)胞器的名稱 、 。

（7）同時發(fā)生在p上的有氧氣參與的另一項物質(zhì)變化是 。

1.D 2.B

3. （1）流動鑲嵌

（2）細(xì)胞膜 溶酶體膜 類囊體膜 囊泡膜

（3）漿 f、（g）、h、（g）、c 流動性

（4）c （5）a （6）核糖體 中心體

（7）〔H〕+O2→H2Oendprint