沪科版生命科学高一上第3章生命的结构基础复习提纲2

第2讲 生命的结构基础(一)

考试要求

1．细胞膜的分子结构。要求能理解细胞膜分子结构的流动镶嵌模型及具有一定流动性的结构特点。

2．细胞膜的主要功能。要求能理解细胞膜的功能和物质出入细胞的方式，理解细胞膜的功能特点是具有选择透过性。

3．细胞的生物膜系统。要求能理解细胞的生物膜系统的概念、各种生物膜在结构和功能上的联系以及在理论和实践上的重要意义。

知识整理

一、细胞膜的分子结构

1．化学成分：细胞膜主要是由 和 构成的。

：构成基本支架

2

．空间结构： 蛋白质分子： 在膜的表面

在磷脂双分子层中

细胞膜的外表： 组成糖被

3．结构特点：

二、细胞膜的功能

2．物质出入细胞的方式

3．细胞膜的功能特点:

细胞膜是一种 ，只有

具有这个功能。 可以自由通过；细胞 可以通过；

则不能通

过。

三、细胞的生物膜系统

命题研究

各种生物膜在

结构上的联系 直接联系： 间接联系： 生物膜系统 概念：细胞内的 ，在结构和功能上紧密联系，而形成的结构体系

作用 细胞膜对细胞的 、 、 起决定作用。

生物膜上有丰富的 ，为各种化学反应创造有种条件。

生物膜将细胞 ，保证生命活动高效、有序地进行。

研究意义

理论上：阐明细胞 的规律。

实践上：利用其原理加以应用。 实例：分泌蛋白的合成和分泌过程 分泌蛋白合成部位： 各种生物膜在功能上的联系 分泌蛋白合成后的运输：

提分关键

1．如何理解细胞膜成分、结构、功能及运动性、流动性、选择透过性之间的关系？ 答：成分组成结构，结构决定功能。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是运动的，因而决定了由它们构成的细胞膜的结构具有一定的流动性，结构的流动性保证了载体蛋白能从细胞膜的一侧转运相应的物质到另一侧，由于细胞膜上载体的种类和数量不同，所以，当物质交换功能完成之后能体现出不同的物质进出细胞膜的数量、速度及难易程度的不同，即反映出物质交换过程中的选择透过性。可见，流动性是细胞膜结构的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换关系，流动性总是存在的，而选择透过性是细胞膜生理功能的描述，这一特性只有在流动性基础上，在完成物质交换功能时方能体现出来。它们的关系总结如下：

2．水分子的自由扩散与渗透作用有矛盾吗？

答：自由扩散是被细胞选择吸收的物质，从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧转运。注意：这里的“浓度”是指“物质本身的浓度”。水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫做渗透作用。渗透作用的进行，依赖于膜两侧溶液的浓度差，水分子是从低浓度一侧越过膜扩散到高浓度一侧。注意：这里的“浓度”是指“溶液”的浓度。我们仔细分析一下，溶液浓度越高，单位容积内所含水分子的数量越少；反之，水分子的数量越多。水分子从低浓度溶液越过膜扩散到高浓度溶液，实际上是从水分子本身的高浓度移向低浓度，与自由扩散并不矛盾。同时不是什么物质透过膜的扩散都可以称之为渗透作用，而只是指“水分子和其他溶剂分子”透过膜的扩散。

3．如何理解细胞膜的流动性？

答：(1)实验室证据：科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，起初用显微镜可观察到融合后细胞的一半呈红色，另一半呈绿色。再过一段时间观察，发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布。

(2)细胞膜的流动包括膜蛋白、磷脂的流动，还包括膜蛋白的自主流动。载体对物质的考察应用结构与功能相统

一观点的能力，综合、全

面地考查对细胞膜结构和

功能的掌握情况。

要理解结构与功能相统一是生物学的基本观点，并应用它分析、解决生物学问题。 各种生物膜在结构

上的联系。

（2004年）

考查对生物膜概念的理解程度和对各种生物膜在结构上联系的理解能力。 要理解生物膜概念的实质，总结直接联系和间接联系的生物膜具体有哪些，并能在具体情境中加以应用。 各种生物膜在功能

上的联系。

考查对各种生物膜在功能上分工和联系的理解能力 要理解各种生物膜通过相互配合、协同有序地工作，共同完成一系列生命活动。

主动运输过程，可以认为是蛋白质运动的一种形式。

(3)膜的流动性与温度有关，温度越高，膜的流动性越大。一般情况下，温度高流动性大，有利于生命活动的进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏了膜的结构，反而不利于生命活动的正常进行；温度低，膜的流动性下降，膜的运输功能下降或完全丧失。

(4)膜的流动性与磷脂分子中脂肪酸的不饱和程度有关，脂肪酸的不饱和程度越大，膜的流动性越大。依此推测，热带生物的细胞膜中脂肪酸饱和程度要高一些。

(5)细胞膜的流动性是细胞膜最重要的结构特点。它对于完成各种生理功能如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要。

(6)细胞融合技术(把两个同种或异种的细胞在融合剂的作用下，融合成一个杂种细胞的技术)就是利用细胞膜的流动性完成的。

4．如何从细胞亚显微结构图上认识细胞的生物膜结构？

答：(1)找出细胞内单层膜和双层膜的结构。如单层膜结构有细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、液泡膜；双层膜结构有叶绿体膜、线粒体膜、核膜。

(2)找出细胞内各种生物膜在结构上的联系，哪些是直接相连，哪些是间接相连。如直接联系是膜与膜能直接连接在一起。例如内质网与核膜，内质网与细胞膜，内质网与线粒体膜都属直接联系；而高尔基体膜与内质网膜、细胞膜是通过小泡间接相连。

(3)根据分泌蛋白的形成过程图，理解内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜在分泌蛋白合成和分泌过程中的有序分工和紧密联系。内质网把核糖体合成的分泌蛋白加工成比较成熟的蛋白质，然后通过出芽形成小泡，转移到高尔基体上，形成成熟的蛋白质，再通过小泡与细胞膜融合把分泌物排出，此过程需要线粒体提供能量才能完成。

分析生物膜结构和功能上的联系，理解它们形成的是统一的整体，并通过生物膜系统的作用，加深对生物膜系统概念理解。

名师点拨

例1（2003上海卷）葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是A．4层B．6层C．8层D．10层

考点分析本题考查细胞膜结构的有关知识。

解题思路细胞膜是单位膜，主要由磷脂分子和蛋白质分子组成，每层细胞膜由两层磷脂分子构成，它是细胞膜的支架。当葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管时，由于小肠粘膜上皮和毛细血管壁都是由一层上皮细胞组成，因此葡萄糖分子要通过4层细胞膜，即8层磷脂分子层。本题正确答案是C。

失分陷阱错选A的主要原因是不清楚小肠粘膜上皮和毛细血管壁都是由一层上皮细胞组成；也有可能是因不清楚每层细胞膜都由两层磷脂分子组成而出错。

例2（2003年江苏卷）下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是

图2－ 1 A ．酒精进入胃黏膜细胞 B ．二氧化碳由静脉血进入肺泡内

C ．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞

D ．水分子出入细胞

考点分析 本题主要考查自由扩散和主动运输两者的区别。

解题思路 正常生理情况下，原尿中的葡萄糖几乎全部被肾小管壁的上皮细胞重吸收，葡萄糖不断地从低浓度向高浓度运输，因此肾小管壁的上皮细胞重吸收葡萄糖是主动运输。选项C 是正确的。酒精是脂溶性物质，根据相似相溶原理，酒精进入胃黏膜细胞属于自由扩散。本题正确答案是C 。

失分陷阱 本题易错选A 选项，主要是因为没有正确理解自由扩散和主动运输的区别，混淆了两者的概念。

例3（2004年北京卷） 新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP ，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是

A.主动运输、主动运输

B.内吞、主动运输

C.主动运输、内吞

D.被动运输、主动运输

考点分析 本题主要考查不同性质的物质进出细胞膜的各种方式，以及免疫球蛋白和半乳糖的结构。

解题思路 细胞消耗ATP ，通过主动运输方式吸收离子和小分子物质，通过内吞方式吸收颗粒和大分子物质。免疫球蛋白是蛋白质，属于大分子物质，乳糖是二糖，而半乳糖是单糖，属于小分子物质。本题正确答案是B 。

失分陷阱 本题易错选A ，以为细胞消耗能量的运输物质方式只有主动运输。其次对于免疫球蛋白的化学性质不熟悉，以为是小分子物质。

例4（2002年上海卷） 图2—1

为物质出入细胞膜的示意图，请据图

回答：

（1）A 代表 分子；B 代

表 ；D 代表 。

（2）细胞膜从功能上来说，它是一

层 膜。

（3）动物细胞吸水膨胀时B 的厚度

变小，这说明B 具有 。

（4）在a －e 的五种过程中，代表被动转运的是 。

（5）可能代表氧气转运过程的是图中编号 ；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 。

（6）如果此为神经细胞膜，则当其受刺激后发生兴奋时，Na ＋的流动过程是编号 。

考点分析 在知识方面，本题主要考查细胞膜的分子结构和结构特点，细胞膜的功能绩及其特点，不同物质进出细胞膜的各种方式，以及生物膜研究的新成果－离子通道。在能力方面，本题主要考查处理图表信息的能力。

解题思路 第1小题考查细胞膜的分子结构。细胞膜的化学组成主要是蛋白质分子和磷脂分子，膜中间的磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，部分蛋白质分子镶在膜外侧，部分蛋白质嵌插和贯穿在双分子层中，在细胞膜外表还有链状的多糖分子，大多和蛋白质结合成为糖蛋白，也可和脂类分子结合成糖脂。第2小题考查细胞膜功能中最重要的特性－选择透过性。第3小题考查细胞膜的结构特点。动物细胞吸水膨胀时，厚度变小，说明磷脂双分子层和蛋白质分子均处于动态变化之中，证明磷脂双分子层具有一定的流动性(或答半流动性)。第4小题需要辨析主动运输和被动运输的概念，同时考查处理图表信息的能力。在a －e 五个过程中，b 、c 、d 表示物质从浓度高的一侧向浓度低的一侧转运，不需要消耗能量，故是被动转运；a 、e 表示物质从浓度低的一侧向浓度高的一侧转运，需要消耗载体、需要消耗能量，故是主动运输。第5小题考查知识的简单应用能力和处理图表

信息的能力。从图中糖蛋白质的分布和能量的提供方向可知图中上方表示细胞膜外侧，下方表示细胞膜内侧。氧气穿膜是自由扩散，所以选b，葡萄糖进入小肠上皮细胞，是主动运输，所以选a。第6小题考查部分离子通过细胞膜上的离子通道进入细胞的方式。神经细胞在未受刺激的静息状态时，细胞膜内外的电位表现为“外正内负”，细胞膜外侧的Na＋浓度远高于内侧。当神经细胞受到刺激后兴奋时，由蛋白质分子构成的Na＋离子通道打开，膜外的Na＋顺浓度梯度迅速流入膜内，Na＋流入量猛增20倍。使细胞膜内外的电位由“外正内负”变为“外负内正”，即产生动作电位。本题正确答案是（1）蛋白质磷脂双分子层多糖（2）选择透过性（3）半流动性（4）b、c、d （5）b a （6）c

失分陷阱由于处理图表信息能力较差，从图中获取的信息不够；不能从结构与功能相统一的角度去分析问题。

例5（2004年春季理综卷）下列有关膜的叙述，错误的是

A．细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成

B．核膜和内质网膜在结构上有密切联系

C．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的

D．细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的

考点分析本题综合考查生物膜的化学组成、结构特点以及各种生物膜在结构和功能上的联系。

解题思路本题属于是非判断型的选择题，这种类型的选择题在理综卷上经常出现。细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成，而且组成细胞膜的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的，因此细胞膜具有一定的流动性；各种生物膜的化学组成相似，在结构上具有直接或间接的联系；各种生物膜中所含的蛋白质种类和数量不同，因此各种膜的功能也不同。本题正确答案是C。

失分陷阱没有真正理解生物膜的概念。

例6在胰岛细胞中与合成和分泌胰岛素有关的一组细胞器是

A．线粒体、中心体、高尔基体、内质网

B．内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体

C．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体

D．内质网、核糖体、高尔基体、中心体

考点分析本题主要通过胰岛素的合成与分泌的生理过程，考查生物膜在结构上的联系和功能上的连续性、整体性。

解题思路胰岛素的化学本质是蛋白质，是一种分泌蛋白，细胞内合成蛋白质的场所是核糖体，合成后经内质网的加工和运输，以小泡形式运送到高尔基体，在高尔基体中完成再加工和包装，然后以分泌小泡经细胞膜分泌到细胞外。在胰岛素的整个合成、运输、加工和分泌过程中均需要消耗能量，能量由线粒体提供。中心体的功能是与星射线的形成有关，而与蛋白质的合成与分泌无关。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，能够合成和分泌胰岛素的生物是动物，在动物细胞中无叶绿体。本题正确答案是C。

失分陷阱由于对中心体的功能不理解，本题易错选D。

拓展提升

1．组成细胞膜的化学成分

细胞膜是由脂质、蛋白质和糖类组成的。

细胞膜中的脂质也称膜脂，脂质种类很多，最主要是磷脂，超过膜脂总量的50％，磷脂双分子层是细胞膜的基本支架。有些磷脂分子中的两条脂肪酸链，一条链是饱和的，另一条链是不饱和的。不饱和的脂肪酸链对于维持细胞膜的流动性是非常重要的。细胞膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小。如果流动性下

降过多，细胞膜黏度增加，附着在其上的酶将会失去活性，细胞膜的各种活动如主动运输等过程将难于进行。因此细胞膜中的不饱和脂肪酸对维持细胞膜流动性的稳定，特别是低温下的流动性是非常重要的。在动物细胞的细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的细胞膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。

细胞膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。不同细胞膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也有一定的差异。

细胞膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，是细胞膜上的标记物，与细胞的识别有关，如红细胞膜上的凝集原即为糖蛋白。

2．细胞表面

细胞表面是指细胞的靠外层部分，由细胞质的外层分化而来，由细胞外被、细胞膜和紧靠细胞膜下的胞质溶胶所组成。细胞外被是指细胞膜外的结构，包括植物及细菌的细胞壁、动物细胞外的糖被等。细胞壁主要起保护及维持细胞形状的作用，动物的糖被具有保护、分子识别等功能。胞质溶胶是紧靠细胞膜下的一层无结构的溶胶，含有高浓度的蛋白质，对于维持细胞的极性、形态和运动具有重要作用。

3．关于细胞的相互识别

细胞识别是细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子发生选择性的相互作用，从而引起细胞内一系列生理生化的变化，最终使细胞表现出相应的生物学效应的过程。细胞识别是细胞通讯的一个重要环节。细胞膜表面的受体主要是糖蛋白。

在人体内，体内的免疫细胞就是依靠识别细胞膜上的糖蛋白，作为是否发起攻击的依据。如人细胞表面有一种蛋白质抗原(HLA)(能和特异的抗体相结合)，它是一种变化极多的糖蛋白，不同的人有不同的HLA分子，器官移植时，被植入的器官常被排斥，就是因为植入细胞的HLA分子不为受体所接受之缘故。人在输血前要严格配血，也与细胞的识别有关。

植物传粉之后，同种的和不同种的花粉粒都会落在雌蕊的柱头上，同种的花粉粒能萌发，异种的花粉粒不能萌发或萌发很慢，就与细胞之间的相互识别有关。

4．膜融合现象

膜的融合是一种重要的生命现象，它是指两个不同的膜相互接触和融合的过程。膜融合导致两膜的脂类和蛋白质相互混合，以及两膜包围的内含物相互混合。膜融合在细胞的生命活动中是经常发生的，但是任何生物膜几乎都没有自发融合的倾向，因此，生物体中膜的融合过程必然是受某种因素控制的。目前已经知道有许多因子可以诱导膜融合，如Ca2+、渗透压、聚乙二醇和电激等。

5．高尔基体与细胞内具膜小泡的运输

分泌蛋白和大多数细胞膜的膜蛋白都是在粗面型内质网上的核糖体中合成，经过内质网加工，高尔基体的再加工和分装，通过具膜小泡运输到细胞表面。同样，细胞外的大分子和颗粒性物质，以及细胞膜的膜蛋白也会通过内吞作用，包裹在具膜小泡里运输到细胞内。

铁蛋白携带有正电荷，能够与细胞膜上带负电荷的糖蛋白或糖脂结合。用铁蛋白标记活细胞表面，经过一段时间后，在电镜下观察，可以看到被标记的内吞物质进入高尔基体或溶酶体中。这一结果表明，高尔基体不仅在向外运输的具膜小泡转移中，而且在内吞形成的具膜小泡转移中也起着重要作用。

伴随各种具膜小泡的运输过程，细胞内形成了复杂的“膜流”。高尔基体在“膜流”的调控中很可能起着重要的枢纽作用。在某些分泌旺盛的植物细胞中，高尔基体会产生大量的具膜小泡，具膜小泡的数量之多足可以在20min之内使细胞膜的面积增大一倍。与此同时，细胞的内吞作用也非常活跃，从而保证了“膜流”的相对稳定。由高尔基体产生的溶酶体也