第2讲 生命的结构基础(一)

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：命题研究提分关键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。

图2－ 1 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。