生物膜蛋白功能歸納及相關(guān)題型例析

內(nèi)蒙古 于偉東

生物膜蛋白功能歸納及相關(guān)題型例析

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在人教版必修1《分子與細胞》第41頁中寫到：蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能時起重要作用，因此，功能越復(fù)雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多?，F(xiàn)將膜蛋白的功能進行簡單的歸納并總結(jié)所涉及的相關(guān)試題。

1.運輸功能

有些膜蛋白可作為“載體”將物質(zhì)轉(zhuǎn)運進出細胞。起運輸功能的蛋白可以分為載體蛋白和通道蛋白兩種。例如葡萄糖進入紅細胞，氨基酸、核苷酸等水溶性分子以及無機鹽離子等的運輸一般都由載體蛋白參與。而K+出神經(jīng)細胞則是通過通道蛋白運載。

【例1】（2014·福建卷）細胞的膜蛋白具有物質(zhì)運輸、信息傳遞、免疫識別等重要生理功能。下列圖中，可正確示意不同細胞的膜蛋白及其相應(yīng)功能的是 （ ）

【解析】血紅蛋白存在于紅細胞內(nèi)部，不屬于膜蛋白，故A項錯誤；抗體主要分布于血清中，由漿細胞產(chǎn)生而不是由T細胞產(chǎn)生，故B項錯誤；胰島素受體應(yīng)與胰島素結(jié)合，故C項錯誤；骨骼肌細胞能接受神經(jīng)傳導(dǎo)的興奮，產(chǎn)生收縮，也可以吸收葡萄糖，所以其膜上有神經(jīng)遞質(zhì)的受體、葡萄糖的受體，故D項正確。

【答案】D

【例2】 圖1表示小腸上皮細胞亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為膜蛋白功能示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：

圖2

（1）該細胞不同表面執(zhí)行不同的功能，且具有高度的極性。從質(zhì)膜的成分分析，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是________ ______。

（2）膜蛋白A要消耗主要由圖中的________（結(jié)構(gòu)）產(chǎn)生的ATP，以________方式吸收葡萄糖。細胞面向腸腔側(cè)形成很多微絨毛，以增多細胞膜上________數(shù)量，高效地吸收來自腸腔的葡萄糖等物質(zhì)。

（3）通過膜蛋白B可將相鄰的兩個細胞膜________，以保證腸腔中的物質(zhì)只能從微絨毛處吸收。

（4）細胞膜表面還存在水解二糖的膜蛋白D，說明膜蛋白還具有________功能。

（5）以連線的方式確定圖1和圖2膜蛋白的關(guān)系：

膜蛋白A 運輸?shù)鞍?/p>

膜蛋白B 受體

膜蛋白C 連結(jié)蛋白

膜蛋白D 酶

【解析】（1）決定生物膜功能特性的主要是蛋白質(zhì)；（2）為生命活動提供能量的主要是線粒體，葡萄糖穿過小腸上皮細胞是主動運輸，需要載體蛋白的參與，需要消耗細胞呼吸提供的能量；（3）膜蛋白可以將兩個細胞緊密連在一起（獲取信息的能力，識圖）；（4）分析題干可知膜蛋白能將二糖水解，說明具有催化功能。

【答案】（1）細胞膜上蛋白質(zhì)不同 （2）線粒體 主動運輸 載體蛋白 （3）緊密連在一起 （4）生物催化 （5）膜蛋白A——運輸?shù)鞍?膜蛋白B——連結(jié)蛋白 膜蛋白C——受體 膜蛋白D——酶

【例3】（2012·北京卷）科學(xué)家為了研究蛋白A的功能，選用細胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母細胞進行實驗，處理及結(jié)果見下表。

在低滲溶液中測定卵細胞的水通透速率（cm/s×10-4）___Ⅰ 向卵母細胞注入微量水（對照） _______27.9 ___Ⅱ 向卵母細胞注入蛋白A的mRNA _______210.0Ⅲ 將部分Ⅱ細胞放入含HgCl2的_________等滲溶液中 80.7Ⅳ 將部分Ⅲ細胞放入含試劑M的_________等滲溶液中 188.0實驗組號 在等滲溶液中進行的處理

（1）將I組卵母細胞放入低滲溶液后，水分子經(jīng)自由擴散（滲透）穿過膜的_______進入卵母細胞。

（2）將蛋白A的mRNA注入卵母細胞一定時間后，該mRNA________的蛋白質(zhì)進入細胞膜，使細胞在低滲溶液中體積________。

（3）與Ⅱ組細胞相比，Ⅲ組細胞對水的通透性_______，說明HgCl2對蛋白A的功能有_______作用。比較Ⅲ、Ⅳ組的結(jié)果，表明試劑M能夠使蛋白A的功能________。推測HgCl2沒有改變蛋白A的氨基酸序列，而是破壞了蛋白A的________。

（4）已知抗利尿激素通過與細胞膜上的________結(jié)合，可促進蛋白A插入腎小管上皮細胞膜中，從而加快腎小管上皮細胞對原尿中水分子的_______。

（5）綜合上述結(jié)果，可以得出_______的推論。

【解析】本題考查了基因的表達、分泌蛋白的合成與分泌過程、激素的作用原理和實驗設(shè)計的相關(guān)知識，旨在考查學(xué)生的理解能力、實驗思想、圖表數(shù)據(jù)分析能力和獲取信息能力。由題意可知，實驗Ⅰ為對照組，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為實驗組。由實驗Ⅱ和實驗Ⅰ的比較可以得出，蛋白A可以提高細胞對水的通透性；實驗Ⅲ與實驗Ⅱ相比，細胞對水的通透性明顯降低，這兩組實驗的唯一變量為HgCl2，Hg為重金屬，能使蛋白質(zhì)變性，所以其對蛋白A有抑制作用；實驗Ⅳ中加入M物質(zhì)后，細胞對水的通透性恢復(fù)，說明M物質(zhì)能解除HgCl2對蛋白A的抑制作用，因此，HgCl2沒有改變使蛋白A的氨基酸序列，只是改變了蛋白A的空間結(jié)構(gòu)。

【答案】（1）磷脂雙分子層 （2）翻譯 迅速增大（3）明顯降低 抑制 部分恢復(fù) 空間結(jié)構(gòu) （4）受體 重吸收 （5）蛋白A是水通道蛋白

2.識別功能

起識別功能的膜蛋白多為糖蛋白，可以分為細胞膜表面受體蛋白和胞內(nèi)受體蛋白，例如性激素的受體蛋白一般位于細胞內(nèi)。

【例4】細胞膜具有識別作用，這種生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 （ ）

A. 細胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成

B. 細胞膜外面有糖被

C. 細胞膜具有一定流動性

D. 細胞膜具有一定的選擇透過性

【答案】 B

【例5】（2013·天津卷）下列過程未體現(xiàn)生物膜信息傳遞功能的是 （ ）

A. 蔗糖溶液使洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離

B. 抗原刺激引發(fā)記憶細胞增殖分化

C. 胰島素調(diào)節(jié)靶細胞對葡萄糖的攝取

D. 傳出神經(jīng)細胞興奮引起肌肉收縮

【解析】生物膜的信息傳遞功能主要通過受體的識別作用實現(xiàn)，受體的主要成分是糖蛋白，也叫糖被。A項中質(zhì)壁分離原理為滲透作用，沒有發(fā)生在細胞間而是外界與細胞之間，因此A項錯誤。

【答案】A

3.催化功能

膜表面有各種酶，使專一的化學(xué)反應(yīng)能在膜上進行，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上有能催化磷脂合成的膜蛋白，線粒體內(nèi)膜上分布著催化ATP合成的酶等。

【例6】（2010·安徽卷）下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)和功能的敘述正確的是 （ ）

A. 肌細胞的細胞膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運輸?shù)妮d體

B. 細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)

C. 線粒體內(nèi)膜上只分布著合成ATP的酶

D. 核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進出

【解析】肌細胞吸收葡萄糖的方式為主動運輸，需要細胞膜上載體蛋白的運輸、消耗能量，故A項正確；植物細胞的胞間連絲為細胞膜信息交流方式的一種，不需要受體參與，故B項錯誤；線粒體內(nèi)膜發(fā)生有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，因此不只有一種酶，故C項錯誤；核孔是某些大分子進出的通道，故D項錯誤。

【答案】A

4.保護、潤滑和免疫功能

細胞膜上糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白也叫糖被，在細胞生命活動中具有重要的功能。例如，消化道和呼吸道的表皮細胞表面的糖蛋白有保護和潤滑作用。又如癌細胞表面糖蛋白減少，黏著性下降，導(dǎo)致癌細胞易擴散和轉(zhuǎn)移。有些細菌外生一層莢膜，主要成分是肽聚糖，即由糖和多肽的結(jié)合形成的復(fù)合物，具有保護作用。

【例7】（2014·全國新課標卷Ⅱ）關(guān)于細胞的敘述，錯誤的是 （ ）

A. 植物細胞的胞間連絲具有物質(zhì)運輸?shù)淖饔?/p>

B. 動物細胞間的黏著性與細胞膜上的糖蛋白有關(guān)

C. ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)

D. 哺乳動物的細胞可以合成蔗糖，也可以合成乳糖

【解析】胞間連絲連接相鄰兩個細胞形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞，故A項正確；糖蛋白具有黏著性，癌細胞糖蛋白減少，黏著性下降，易擴散和轉(zhuǎn)移，故B項正確；ATP水解釋放能量用于各項生命活動，為直接能源物質(zhì)，故C項正確；蔗糖為植物細胞特有的二糖，故D項錯誤。

【答案】D

（作者單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市元寶山區(qū)平煤高級中學(xué)）