生物膜系统的结构和功能(完整)1全解
生物膜结构及功能
生物膜结构及功能生物膜是一种具有特殊结构和功能的生物组织，广泛存在于生物界的各个领域，从单细胞生物到多细胞生物的各个层次上都能找到生物膜的存在。
生物膜结构的特点使其能够完成多种生理功能，如细胞信号传导、物质转运和细胞黏附等。
生物膜一般由脂质双层、膜蛋白和糖蛋白组成。
其中，脂质双层是生物膜最基本的结构单位，它由疏水的脂质分子聚集形成。
脂质分子主要由磷脂和胆固醇组成，其中磷脂分子具有两端不同性质的亲水头部和疏水尾部。
亲水头部朝向细胞外部和细胞内部的水相，而疏水尾部则朝向膜内。
这种分子结构使得磷脂分子能够在水相和脂相之间形成一个稳定的界面。
除了脂质双层外，膜蛋白也是生物膜中的重要组成部分。
膜蛋白具有多种不同的功能，包括物质的转运、细胞信号的传导和细胞间的黏附等。
根据其位置和结构特点，膜蛋白可分为跨膜蛋白和周质蛋白两大类。
跨膜蛋白穿过整个脂质双层，其重要功能是实现物质的跨膜转运，以满足细胞内外环境的需要；而周质蛋白则紧密贴附在脂质双层的一侧，其功能主要是参与细胞间的信号传导和细胞黏附过程。
糖蛋白是另一类重要的膜结构成分，它们具有较长的糖链，可参与细胞的识别和黏附过程。
糖蛋白通过其糖链与其他分子或细胞表面的配体发生相互作用，从而实现细胞间的特异识别和黏附。
生物膜的结构特点为其功能提供了基础。
首先，脂质双层的存在使生物膜具有选择性通透性。
由于脂质双层的疏水性，它可以阻止水溶性物质自由通过，但却能够容许一些特定的物质通过。
此外，膜蛋白的存在可以进一步调控物质的转运过程，使得细胞能够有选择地吸收和排出物质。
其次，生物膜的结构还能使细胞内外的环境保持稳定。
脂质双层为细胞提供一个隔离的环境，可以阻止溶质的扩散。
此外，膜蛋白还可以调节细胞内外溶质的平衡，保持细胞内的稳态平衡。
生物膜还具有其他一些重要的功能。
例如，生物膜是细胞信号传导的关键部分。
膜蛋白可以通过特定的结构域与信号分子结合，传递信号并激活下游的反应。
此外，生物膜还能通过细胞表面的糖蛋白参与细胞的识别和黏附过程。
生物膜的组成和作用-备战2023年高考生物考试易错题(全国通用)附解析
易错点04 生物膜的组成和作用生物膜的组成和作用，是高考命题的热点之一。
命题内容常常以选择题或非选择题形式考查生物膜系统的组成和作用。
这类试题具有较强的综合性，而且以结构图或文字设置试题情境，在复习备考中，需要梳理相关知识，加强图文转换练习，切实提高获取信息能力，将知识准确、合理的应用，同时关注易错点，并通过练习加强理解掌握，这样才能通过复习提高得分率。
同时还要注意以下细微易错陷阱：易错陷阱1：生物膜系统的概念。
对生物膜系统概念的内涵和外延理解不准确造成错误。
常见错误观点：①生物体内的膜结构均为生物膜系统。
②原核生物具有生物膜系统。
③囊泡不属于生物膜系统。
易错陷阱2：细胞膜具有能量转换的功能。
对细胞膜的功能掌握不全面造成错误判断。
易错陷阱3：分泌蛋白和胞内蛋白的判断及参与其合成过程的细胞结构。
对消化酶、抗体和一部分蛋白类激素等分泌蛋白和血红蛋白等胞内蛋白的分布部位不清楚造成错误判断。
易错陷阱4：各种膜蛋白的不同功能。
对受体、载体等膜蛋白的分布和功能混淆造成错误判断。
易错陷阱5：溶酶体的来源和功能。
对溶酶体来源于高尔基体、溶酶体的功能、溶酶体内水解酶需要内质网和高尔基体加工等知识掌握不牢造成错误判断。
易错陷阱6：磷脂分子层数与单双膜的关系。
对生物膜流动镶嵌模型结构知识知识掌握不牢造成错误判断。
单层膜由一层磷脂双分子层构成，双层膜有两层磷脂双分子层构成。
例题1、（2022 浙江卷·T7）动物细胞中某消化酶的合成、加工与分泌的部分过程如图所示。
下列叙述正确的是（）A．光面内质网是合成该酶的场所B．核糖体能形成包裹该酶的小泡C．高尔基体具有分拣和转运该酶的作用D．该酶的分泌通过细胞的胞吞作用实现例题2、（2021八省联考福建卷·T2）下列关于生物膜蛋白的叙述，错误的是A.小鼠精子和卵细胞之间的识别需要膜蛋白的参与B.促甲状腺激素只与甲状腺细胞膜上的受体蛋白结合C.叶绿体外膜上的蛋白质可以吸收光能和催化光反应D.癌细胞膜上的糖蛋白减少导致癌细胞之间黏着性降低1. 细胞生物膜系统的组成和功能。
生物膜的结构与功能
生物膜的结构与功能生物膜是生物体内外的一种薄膜状结构，由生物大分子聚集而成。
它在维持生物体内外环境稳定、免受外界环境变化等方面起着重要作用。
本文将从生物膜的结构和功能两方面进行论述。
一、生物膜的结构生物膜的结构主要由脂质双分子层、蛋白质和其他分子组成。
1. 脂质双分子层：脂质双分子层是生物膜的基本结构单元，由磷脂分子构成。
磷脂分子有亲水头部和疏水尾部，因此它们排列成双分子层，使亲水头部面朝水相，尾部面朝膜内。
这样的排列形式实现了膜的隔离和包裹功能。
2. 蛋白质：蛋白质是生物膜中的重要组成部分，可以分为固定蛋白和浮游蛋白。
固定蛋白通过与脂质双分子层相互作用，稳定膜的结构。
浮游蛋白能够在膜上自由运动，并参与信号传递、物质转运等生物过程。
3. 其他分子：除了脂质双分子层和蛋白质外，生物膜还含有一些其他分子，如糖类和胆固醇。
这些分子在生物膜中发挥着重要的生理功能，比如参与细胞识别和信号传导过程。
二、生物膜的功能生物膜具有多种功能，包括隔离、选择性通透、信号传导和细胞识别等。
1. 隔离功能：生物膜通过脂质双分子层的排列形式，将细胞内外环境隔离开来，维持细胞内外环境的稳定。
这种隔离功能保护了细胞的内部结构和功能，使细胞能够在相对稳定的环境中进行生命活动。
2. 选择性通透功能：生物膜具有选择性通透的特性，通过脂质双分子层和蛋白质通道控制物质的进出。
这种选择性通透性使得细胞可以对外界环境做出响应，实现物质的吸收、排泄和交换等生物过程。
3. 信号传导功能：生物膜中的蛋白质和其他分子能够与外界信号相互作用，传递信号到细胞内部，并参与细胞的信号传导过程。
这种信号传导功能使得细胞能够感知和响应外界环境的变化，从而适应不同的生理和生化条件。
4. 细胞识别功能：由于生物膜上的糖类和蛋白质的特异性识别性质，细胞能够通过与其他细胞和分子进行识别和交互，实现细胞间的相互作用和组织形成。
细胞识别功能在生物体内的发育、免疫和疾病等方面起着重要作用。
生物膜的结构与功能(1)
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4 20
4 细胞间的相互作用
多细胞生物是由许多不同类型的细胞组成， 细胞之间要求形成和维持特殊的联系以协调工 作，执行整体功能。在活细胞的外缘通过质膜 介导多种细胞间的相互作用，如细胞间的识别、 粘附和交流物质与信息。
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5.生化活性的定位
膜提供一种方式使细胞内进行的各种生命活动 有组织地有序地进行。细胞内膜提供细胞伸延着的网 络或支架，把参与反应的多个元件有序地定位安置， 以便于相互作用在正确的时间，正确的位点上高效地 进行。细胞那些举足轻重的级联酶反应机构大多与各 种膜相连系。
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6 . 能量转换
细胞或机体都是一个开放系统，存在一系列能量 转换机制，膜在细胞的能量转换中起着重要作用。
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线粒体膜上的蛋白质组 成了氧化磷酸化过程所需要 的全部酶系统，将食物中的 化学能转变为生命活动能够 加以利用的能源—ATP。
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光合作用中发生着最大量的能量转换，太阳光能由膜 结合的色素吸收并转换为以碳氢化合物形式储存的化学能。
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另有一些内在蛋白含有多次跨膜片段， 称为多次跨膜蛋白, 这类蛋白包括一些通 道道蛋白、G蛋白偶联受体和其它功能蛋白 （如内质网上的信号肽-受体颗粒的结合蛋 白，肾上腺素类激素受体，视杆细胞的光 敏色素，细菌光合成反应中心的M和L多肽 等）。
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为什么内在蛋白镶嵌在膜脂内的肽 链部分都是α螺旋？
磷酸衍生物
其中R1、R2为脂肪酸碳氢链。根据X的成分不同，
可以形成不同的磷脂。
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磷酸化醇
甘 油
甘油
磷
酯
生物膜的结构与功能
2. 物质的跨膜运输（transport）
生物膜既要防止细胞与环境之间以及细胞内各房室之间的物质自由混合，又 要维持各区间物质有控制地交流。
精选课件
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3. 能量转换（energy conversion）
a. 线粒体 c.“能势膜”
b. 叶绿体
精选课件
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c.“能势膜” 示例
精选课件
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4. 细胞识别（cell recognition）
二酰甘油糖基化产物
神经酰胺糖基化产物
精选课件
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甘油糖脂
精选课件
糖鞘脂
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甘油糖脂
(A) MGDG (monogalactosyl diacylglycerol, 单半乳糖二酰基甘油).
(B) DGDG (digalactosyl diacylglycerol, 双半乳糖二酰基甘油).
(C) SQDG (sulfoquinovosyl diacylglycerol, 6-磺基-D-异鼠李糖二 酰基甘油). 叶绿体被膜和类囊体膜中含量较高。
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事实上，除了生物膜的区隔化之 外，细胞中还有其他的机制使生 理途径在空间上隔离开来。
Spatial distribution of RNA polymerase (RNAP) in 精Es选c课he件richia coli. (A) Under fast growth, distinct foci of GFP- 7 labeled RNAP can be seen. (B) Upon rifampicin treatment, RNAP distribution becomes more homogenous. Trends Genet. 2014 Jul;30(7):287-97
细胞膜系统的结构和功能
可编辑ppt
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2、各种生物膜在功能的联系：
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜（胞吐）
（合成肽链） （折叠、组装、 （浓缩、加工、运输）
糖基化、运输）
Байду номын сангаас分泌蛋白
线粒体(供能)
(细胞外）
结论：各种生物膜在功能上既有明确的分工，又有紧密的 联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台 高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。它们所形成 的结构体系，就是细胞的生物膜系统。
1、（多选题）生物膜系统在细胞生命活动中的 作用主要体现在（ A、C、D ）
A、在细胞内外物质的运输过程中起重要作用 B、使核内遗传信息的传递不受细胞质的影响 C、广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点 D、使细胞的结构与功能区域化
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2、下列关于细胞膜的叙述，不正确的是（ B ） A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 B．不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和
己”和“非己” D．分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分
的更新速度越快
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5、根据图解回答下面的问题：
（1）图中反映的是细胞膜 信息交流 的功能。
（2）若图中甲表示的是发
出信号的细胞，则乙表示的
是 靶 细胞。
（3）若图中1表示与膜结合
的信号分子，则2表示 靶 细胞膜上
的 受体 ，其化学本是
成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。 (1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？__把__红__细__胞_放__到__清__水__里______。
c．通过相邻两细胞间形成 通道 进行信息交流。
③特别提醒：
①不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相
生物膜系统的组成及功能
生物膜系统的组成及功能
生物膜系统由细胞膜、核膜、细胞器膜等结构组成，其组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
其功能主要有以下几点：- 物质运输：细胞膜能控制物质的进出。
- 信息传递：在细胞识别、免疫、突触递质传递、受精作用等过程中，生物膜系统发挥着重要作用。
- 区域化：通过生物膜系统，细胞内部被划分为不同的区域，使得化学反应能够独立、有序地进行。
- 酶附着位点：广阔的生物膜为酶提供了附着的位点，为生化反应的进行创造了条件。
总的来说，生物膜系统是细胞内各种结构协调配合的重要体现，对于细胞的正常运转和生命活动的维持至关重要。
生物膜的结构和功能(共34张PPT)
目的与要求：通过本章学习，要求掌握生物膜 的结构特点和功能。生物膜在生命活动中的功能 是多方面的，其主要功能是：物质运输功能，能 量转换功能和信号转导功能。
细菌
蓝藻
原核细胞模式图
2
动物
植物
真核细胞模式图
3
4
第一节 生物膜的组成和性质
一、膜脂
种类：磷脂、胆固醇、糖脂
特点：多态性（polymorphism）
X= 双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol ) X= K+ - ATPase的结构和作用的机理
三鞘、氨糖 醇类(磷Sp—h脂in细g酰o胞si表甘ne面)油天线(Phosphatidylglycerol )
磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol ) 主动运送（Actic transport）
翻转运动
摆动 、扭动
全反式、偏转构型 旋转异构化运动
第三节 生物膜的功能
一、生物膜与物质运送
1、被动运输与主动运输
被动运送（Passive transport）
物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方
向跨膜运送的过程称被动运输(不耗能转运) 。在该过程中△G<0
。
主动运送（Actic transport）
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细胞外 脂双层 细胞内
葡萄糖的协同运送系统
细胞外 细菌膜
细胞质
糖
磷酸转换酶系统
PEP 丙酮酸
糖磷酸
细菌中糖通过基团运送的主动运送
糖的基团转运机制
3、生物大分子的跨膜运送
（1）胞饮和胞吐作用
二、生物膜与能量转换 三、生物膜与信号转导 四、生物膜与免疫
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a c b
高尔基体膜
讨 论
1.abc代表什么细胞器膜,为什么？
2.通过膜面积的变化,体现了生物膜的什么特点?
目标达成：
1、生物膜的概念 2、生物膜系统的概念
3、生物膜系统在结构和功能上的联系
是怎样的？
混
①核糖体、②内质网、③高尔基体、④线粒体、⑤细胞膜 ⑥细胞核 ①②③④ 与分泌蛋白形成有关细胞器有：____________ ①②③④⑤⑥ 与分泌蛋白形成有关结构有： _____________
二
生物膜系统在结构和功能上的联系Biblioteka 核膜1、生物膜系统结构联系图解
直接 联系
内质网膜 囊泡 高尔基体 直接 间接联系 联系 细胞膜
细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性，它 们之间的联系可表示为（用箭头和文字表示）：
2、生物膜系统的功能
•细胞器膜使细胞区域化
•细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在 细胞与外部进行物质交换、能量转换、信息交流过程中 起决定性作用 •为多种酶提供附着位点
生物膜系统的这些功能是否紧密联系？
2.生物膜在功能上协调配合
追踪定位方法——同位素标记法 科学家的实验：
什么叫做分泌蛋白？ 分泌蛋白：是由细胞内附着在内质网上的 核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋 白质。如消化酶、抗体、部分激素等。
活动二:描述分泌蛋白的合成、运输、分泌过程:
讨论:
1.分泌蛋白合成的场所在哪里? 囊泡
核糖体
2.分泌蛋白从合成至分泌到细 胞外,经过了哪些细胞器或细胞 结构?写出分泌蛋白合成和运
输的流程图.
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
1.在一定的时间内使用某种动物细胞吸收放射性同位 素标记的氨基酸,经检查发现放射性同位素,依次先后 出现在图中的1、2、3、4、5、6、7、8部位。 请据图回答。 分泌蛋白 [1]的功能 __________, 合成蛋白质 在[3 ]________ 是______________, 中合 高尔基体 成糖蛋白。 [3]是来自_____________ 内质网的囊泡。
（1）图中的[7]是
7 6
5 4 3 1
2
高尔基体 (2) 在图中[4]_____ ___中形成的是成熟蛋
白。 (3) [7]的合成、加工和运输过程所需的大量 能量由_______ 线粒体供给。 （4）此动物细胞对[7]具有合成和分泌 __________功 能。
活动三
讨论分泌蛋白形成过程中各膜面积的变化
与分泌蛋白形成有关膜结构： _____________
②③④⑤⑥
生物膜在化学组成上的联系 (1)相似性:各种生物膜在组成成分的种类上 基本相同 ,都主要 由 蛋白质 和 脂质 组成。
(2)差异性:各种生物膜在组成成分的含量上 有很大差异 ,这与
不同的生物膜功能的复杂程度有关——功能越复杂的生物膜中, 蛋白质的种类和数量就 越多 。
海水净化装置：模拟生物膜选择 性透过原理，对海水、污水进行净化 获得纯净淡水。
（模拟生物膜）
考点二 生物膜系统的结构与功能
考纲要求:生物膜系统的结构与功能(Ⅱ)
教学目标：
1、生物膜的概念 2、生物膜系统的概念 3、理解生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体
生物膜： 细胞膜、核被膜、细胞器膜它们的化学成分相似，基本 结构大致相同，统称为生物膜。 生物膜系统： 细胞膜、核被膜、细胞器膜在结构和功能上是紧密 联系的统一整体，它们形成的结构体系叫生物膜系统 思考： ★是否所有的细胞都具有生物膜系统，为什么？ 不是。原核细胞只有细胞膜，故无生物膜系统.