資源簡介

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人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
2.4 從結構與功能觀的角度分析生物膜的功能
通過信息傳遞、物質運輸考查生物膜的功能是高考中的高頻考點。命題時常從結構與功能觀角度借助模式圖分析考查生物膜在功能上的聯系，能較好地考查“生命觀念”“科學思維”等學科核心素養。
1．(2021·浙江6月選考)質膜的流動鑲嵌模型如圖所示。下列敘述正確的是(　 )
A．磷脂和糖脂分子形成的脂雙層是完全對稱的
B．膽固醇鑲嵌或貫穿在膜中利于增強膜的流動性
C．物質進出細胞方式中的被動轉運過程與膜蛋白無關
D．有些膜蛋白能識別并接受來自細胞內外的化學信號
解析：選D　磷脂分子的兩層并不完全相同，如外側存在多糖，內側不存在多糖，A錯誤；膽固醇存在于磷脂雙分子層內疏水環境中，B錯誤；被動轉運中的協助擴散需要載體蛋白的協助，C錯誤；質膜上的有些膜蛋白，如糖蛋白能識別來自細胞內外的化學信號，D正確。
2.(2021·湖南高考)某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　 )
A．這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點
B．這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞
C．作為能量“通貨”的ATP能參與細胞信號傳遞
D．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
解析：選B　通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的空間結構，進而實現細胞信號的傳遞，體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細胞信號的傳遞，B錯誤；根據題干信息可知，進行細胞信息傳遞的蛋白質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與了細胞信號傳遞，C正確；溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D正確。
3．(2021·河北高考)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結構和功能如圖，①～⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是(　 )
A．血液流經肌肉組織時，氣體A和B分別是CO2和O2B．①和②是自由擴散，④和⑤是協助擴散
C．成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量
D．成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中
解析：選D　人體成熟紅細胞能運輸O2和CO2，肌肉細胞進行有氧呼吸時，消耗O2，產生CO2，可以判斷氣體A和B分別是CO2和O2，A正確；①和②表示氣體進出紅細胞，一般氣體等小分子進出細胞的方式為自由擴散，④是葡萄糖借助載體蛋白順濃度梯度進入紅細胞，不需要消耗能量，為協助擴散，⑤是H2O通過水通道蛋白進入紅細胞，屬于協助擴散，B正確；③為紅細胞通過消耗能量主動吸收K＋、排出Na＋，成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧呼吸，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量，C正確；成熟紅細胞沒有核糖體，不能再合成新的蛋白質，細胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于細胞膜的外表面，由于細胞膜具有流動性，成熟紅細胞表面的糖蛋白也處于不斷流動中，D錯誤。
[知識梳理]
1.“膜蛋白與生命系統的信息交流”相關知識整合
(1)載體蛋白。
①功能：常用于協助擴散和主動運輸的載體蛋白質。
②特點：專一性，即一種載體一般只能與一種相應的被運輸物質相結合。
③載體的種類和數量決定某種物質能否被運輸或運輸速率的快慢。
(2)受體蛋白。
①特點：特異性，即一種受體一般只能與一種信號分子結合。
②功能：識別和選擇性結合信號分子。
(3)黏連蛋白。
①實質：黏連蛋白是一種糖蛋白。
②功能：促使細胞黏連。
③實例：細胞癌變時，細胞表面的黏連蛋白減少，導致癌細胞易于轉移和擴散。
(4)催化蛋白。
①具有催化作用的酶，如需氧型細菌細胞膜上可附著與有氧呼吸有關的酶。
②細胞膜上還可存在ATP水解酶，催化ATP水解，反應中所釋放的能量可用于主動運輸等。
2．生命系統信息傳遞的三類主體
(1)細胞內：
(2)細胞間：
方式 圖示 實例
物質傳遞 內分泌細胞分泌激素，激素隨血液運送至靶細胞，被靶細胞的受體識別發揮作用
接觸傳遞 精卵細胞通過糖蛋白，實現相互識別和結合
通道傳遞 高等植物細胞間可通過胞間連絲交流信息
(3)生態系統內：信息的種類有物理信息、化學信息、行為信息，信息傳遞可發生在種群內部個體與個體之間，種群與種群之間，生物和環境之間。
[典例] 細胞的膜蛋白具有物質運輸、信息傳遞、免疫識別等重要生理功能。下列圖中，可正確表示不同細胞的膜蛋白及其相應功能的是(　 )
[解析]　血紅蛋白存在于紅細胞內部，不屬于膜蛋白，A錯誤；抗體主要分布于血清中，T淋巴細胞的細胞膜上沒有抗體，B錯誤；胰島素受體具有特異性，只能與胰島素特異性結合，C錯誤；骨骼肌細胞能接受神經元傳遞的興奮，產生收縮，也可以吸收葡萄糖，所以其膜上有神經遞質的受體和轉運葡萄糖的載體，D正確。
[答案]　D
[針對訓練]
1．IL6R基因編碼的IL6R是細胞膜上的一種受體蛋白，研究發現，IL6R基因的過度表達會激活胞內信號分子STAT3蛋白，形成二聚體轉移到細胞核內，誘導靶基因的異常表達，引發惡性腫瘤。下列敘述錯誤的是(　 )
A．IL6R的作用說明細胞膜有進行細胞間信息交流的功能
B．IL6R基因過度表達前后，細胞的形態和結構有明顯差別
C．二聚體通過核孔轉移到核內實現了細胞質向細胞核的信息傳遞
D．二聚體誘導的靶基因屬于原癌基因，該基因只在腫瘤細胞中表達
解析：選D　IL6R的作用說明細胞膜有進行細胞間信息交流的功能，A正確；IL6R基因過度表達前后，細胞的形態和結構有明顯差別，B正確；二聚體通過核孔轉移到核內實現了細胞質向細胞核的信息傳遞，C正確；二聚體誘導的靶基因屬于原癌基因，該基因并不是只在腫瘤細胞中表達，D錯誤。
2．(2022·衡水模擬)圖1表示小腸上皮細胞吸收葡萄糖的過程，腸腔側的載體為SGLT，它只需與葡萄糖和鈉離子結合就會形變完成轉運。基底側的載體分別為葡萄糖轉運體(GLUT2)和Na＋ K＋泵(逆濃度轉運Na＋和K＋消耗ATP)。圖2表示H＋穿過線粒體內膜進入線粒體基質的過程，H＋穿過時通過ATP合成酶產生ATP。下列敘述正確的是(　 )
A．腸腔側Na＋轉運進入小腸上皮細胞屬于主動運輸消耗ATP
B．小腸上皮細胞的SGLT形狀變化的原因是獲得了ATP的能量
C．圖示可知線粒體內膜上蛋白質既有催化又有運輸的功能
D．若GLUT2像ATP合成酶一樣產生ATP，則該細胞吸收葡萄糖凈消耗ATP可能為零
解析：選C　腸腔側Na＋轉運進入小腸上皮細胞是借助轉運載體SGLT完成的，并沒有直接消耗ATP，A錯誤；小腸上皮細胞的SGLT形狀變化的原因是葡萄糖和鈉離子與之結合，B錯誤；據圖可知，H＋穿過線粒體內膜進入線粒體基質時需要載體蛋白協助，且伴隨ATP的合成，故線粒體內膜上蛋白質既有催化又有運輸的功能，C正確；該細胞吸收葡萄糖是借助轉運載體SGLT完成的，間接消耗ATP，不直接消耗ATP，D錯誤。
[課時驗收評價]
1．(2022·石家莊檢測)下圖表示2種生物膜結構及其所發生的部分生理過程。下列說法錯誤的是(　 )
A．圖1表示的生理過程是有氧呼吸第三階段，此階段產生大量ATP儲存在細胞中
B．圖1表示的生理過程重要意義在于為生命活動提供直接能量物質
C．圖2中存在3種信號分子，但只有1種信號分子能與其受體蛋白結合，這說明受體蛋白具有特異性
D．圖1和圖2表明生物膜在跨膜運輸、信息交流中發揮著極其重要的作用
解析：選A　圖1表示的生理過程是有氧呼吸的第三階段，釋放的能量主要以熱能形式散失，少部分用于合成ATP，且細胞中的ATP含量很少，A錯誤。
2．甲狀腺中有許多濾泡，濾泡由一層上皮細胞圍成，中央是濾泡腔，腔內充滿了含甲狀腺球蛋白(TG)的膠質。濾泡上皮細胞一方面合成并向濾泡腔中釋放TG，另一方面將攝入的碘離子氧化為有活性的氧化碘，氧化碘進入濾泡腔與TG結合成碘化TG。濾泡上皮細胞可將碘化TG攝入細胞內，經過溶酶體處理產生大量的甲狀腺激素并釋放入毛細血管。基于以上事實判斷，下列說法正確的是(　 )
A．TG只有與載體蛋白結合才能被濾泡上皮細胞分泌和攝入
B．將碘化TG加工成甲狀腺激素的過程需要蛋白酶的參與
C．濾泡上皮細胞中甲狀腺激素的濃度比濾泡外組織液中的低
D．TG的碘化是由濾泡上皮細胞的內質網和高爾基體共同完成的
解析：選B　濾泡上皮細胞向濾泡腔中釋放甲狀腺球蛋白(TG)，應為胞吐，A錯誤；碘化TG是蛋白質，甲狀腺激素為氨基酸衍生物，因此將碘化TG加工成甲狀腺激素的過程需要蛋白酶的參與，B正確；甲狀腺激素在濾泡上皮細胞中產生，因此濾泡上皮細胞中甲狀腺激素的濃度比濾泡外組織液中的高，C錯誤；TG的碘化發生在濾泡腔，與濾泡上皮細胞內的細胞器沒有直接關系，D錯誤。
3．人體細胞之間的通訊多數是通過信號分子傳遞的。有些信號分子作用于細胞表面受體，有些則作用于細胞內受體。生物學上將細胞外與膜受體結合的信號分子稱為第一信使，由其轉換而來的細胞內信號則稱為第二信使，如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　 )
A．大多數細胞表面受體的化學本質為糖蛋白
B．神經遞質和絕大多數激素都是第一信使
C．第二信使通過調控細胞核內的翻譯過程發揮作用
D．第一信使與膜受體結合體現了細胞膜的信息交流功能
解析：選C　翻譯過程在細胞質中進行，而不是在細胞核內進行，C錯誤。
4．避蚊胺是良好的驅蚊劑，科學家利用人體散發的氣味分子、氣味分子＋避蚊胺、避蚊胺分別刺激蚊子，三組實驗均在觸角上檢測到了神經元電響應，且發現蚊子對避蚊胺的敏感性高于對氣味分子的敏感性。下列有關敘述錯誤的是(　 )
A．避蚊胺抑制了氣味分子與突觸后膜上的受體結合
B．受體蛋白被激活后引起神經元膜電位變化并傳導
C．氣味分子和避蚊胺可能與不同的受體蛋白結合
D．蚊子優先識別避蚊胺然后主動躲避而不是趨近
解析：選A　氣味分子及氣味分子＋避蚊胺處理蚊子，均可以在其觸角上檢測到神經元電響應，說明避蚊胺未抑制氣味分子與突觸后膜上的受體結合，A錯誤；由于避蚊胺是良好的驅蚊劑，故推測蚊子優先識別避蚊胺然后主動躲避而不是趨近，D正確。
5.ATP酶復合體存在于生物膜上，其主要功能是將生物膜一側的H＋搬運到另一側，并催化ATP的形成。如圖表示ATP酶復合體的結構和主要功能。下列分析正確的是(　 )
A．葉綠體中含有的ATP酶復合體分布在類囊體薄膜和基質中
B．ATP酶復合體具有的功能說明膜蛋白具有運輸和催化作用
C．圖中H＋從B側運輸到A側的跨膜運輸需要細胞代謝提供能量
D．ATP酶復合體在線粒體中參與有氧呼吸的第二階段和第三階段
解析：選B　葉綠體的類囊體薄膜上可進行光反應合成ATP，所以ATP酶復合體分布在類囊體薄膜上，A錯誤；ATP酶復合體能將H＋搬運到膜的另一側，并催化ATP的形成，說明膜蛋白具有運輸和催化作用，B正確；圖中H＋從B側運輸到A側的跨膜運輸是順濃度梯度進行的，不但不需要細胞代謝提供能量，而且使ADP和Pi合成ATP儲存能量，C錯誤；ATP酶復合體存在于生物膜上，有氧呼吸的第三階段在生物膜上進行，而第二階段在線粒體基質中進行，所以ATP酶復合體在線粒體中只參與有氧呼吸的第三階段，D錯誤。
6．圖1表示小腸上皮細胞亞顯微結構示意圖，圖2為膜蛋白功能示意圖，請據圖回答下列問題：
(1)圖1細胞的不同表面執行不同的功能。從細胞膜的成分分析，出現這一現象的原因是______________。
(2)膜蛋白A要消耗主要由圖中的________(結構)產生的ATP，以________方式吸收葡萄糖。細胞面向腸腔側形成很多微絨毛，以增加細胞膜上________________________________________________________________________
的數量，高效地吸收來自腸腔的葡萄糖等物質。
(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)膜蛋白A執行的功能是圖2中的____________所具有的功能。
解析：(1)細胞膜的功能與膜上蛋白質的功能有關，細胞膜上蛋白質不同，細胞會執行不同的功能，且具有特異性。(2)小腸上皮細胞通過主動運輸吸收葡萄糖，需要載體，消耗能量，能量主要由線粒體產生；細胞面向腸腔側形成很多微絨毛，增大了膜面積，可以增加細胞膜上載體蛋白的數量，高效地吸收來自腸腔的葡萄糖等物質。(3)分析題圖可知，膜蛋白B是兩細胞間的蛋白質，可將相鄰的兩個細胞緊密連在一起，以保證腸腔中的物質只能從微絨毛處吸收。(4)膜蛋白D 能水解二糖，說明膜蛋白還具有生物催化功能。(5)圖1中膜蛋白A是載體蛋白，具有運輸功能；膜蛋白B是連接蛋白；膜蛋白C是受體蛋白；膜蛋白D能催化二糖水解，具有催化功能。所以膜蛋白A執行的功能是圖2中的運輸蛋白所具有的功能。
答案：(1)細胞膜蛋白質不同(或膜蛋白質結構不同)
(2)線粒體　主動運輸　載體蛋白(膜蛋白A)　(3)緊密連在一起　(4)生物催化(或催化)　(5)運輸蛋白
7．下圖表示科學家揭示的細胞自噬機制的模式圖。細胞自噬的基本過程：細胞中衰老的細胞器或者一些折疊錯誤的蛋白質被一種雙層膜結構包裹，形成自噬小泡，接著自噬小泡的外膜與溶酶體膜融合，釋放包裹的物質到溶酶體中，使包裹物在一系列水解酶的作用下降解。請據圖回答相關問題(說明：[　]內填圖中字母，________上填相應文字)：
(1)細胞的生物膜系統由細胞膜、____________________等結構共同構成。
(2)c是剛形成的溶酶體，它的膜直接來自細胞器[　]__________。
(3)f表示c與e正在融合，這種融合反映了生物膜在結構上具有__________________特點。
(4)由圖可判斷：溶酶體內的多數水解酶由核糖體合成，先要經過細胞器[　]________的加工，再轉運至相應細胞器中分類和包裝。
(5)結合圖中信息可知，自噬小泡的包裹物在一系列水解酶的作用下降解后，其產物的去向有____________________________________________________。由此推測，在營養物質缺乏條件下，細胞自噬作用會______(填“增強”或“減弱”)。
解析：分析題圖可知，a表示內質網，b表示高爾基體，c表示溶酶體，d表示線粒體，e表示自噬小泡，f表示溶酶體和自噬小泡融合，g表示溶酶體中的水解酶分解線粒體。(1)細胞的生物膜系統是由細胞膜、細胞器膜和核膜等結構共同構成。這些生物膜的組成成分和結構很相似，在結構和功能上緊密聯系。(2)據圖可知，c剛形成的溶酶體是高爾基體以出芽形式形成的小泡，故溶酶體的膜直接來自細胞器[b]高爾基體。(3)f表示c溶酶體和e自噬小泡融合，這種融合反映了生物膜在結構上具有一定的流動性。(4)由圖可判斷：溶酶體內的多數水解酶由核糖體合成，先要經過核糖體附著的[a]內質網加工，以出芽的形式形成囊泡，再轉運至相應細胞器高爾基體中分類和包裝。(5)結合圖中信息可知，自噬小泡的包裹物在一系列水解酶的作用下降解后，其產物的去向為對細胞有用的留在細胞內再利用，廢物則被排出細胞外。故由此推測，在營養物質缺乏條件下，細胞自噬作用會增強，以維持細胞的生命活動。
答案：(1)細胞器膜和核膜 　(2)b　高爾基體　
(3)一定的流動性　(4)a　內質網　(5)留在細胞內再利用或排出細胞　增強

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