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人教(2019)生物高考知识点梳理&对点训练
2.4 从结构与功能观的角度分析生物膜的功能
通过信息传递、物质运输考查生物膜的功能是高考中的高频考点。命题时常从结构与功能观角度借助模式图分析考查生物膜在功能上的联系，能较好地考查“生命观念”“科学思维”等学科核心素养。
1．(2021·浙江6月选考)质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是(　 )
A．磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性
C．物质进出细胞方式中的被动转运过程与膜蛋白无关
D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号
解析：选D　磷脂分子的两层并不完全相同，如外侧存在多糖，内侧不存在多糖，A错误；胆固醇存在于磷脂双分子层内疏水环境中，B错误；被动转运中的协助扩散需要载体蛋白的协助，C错误；质膜上的有些膜蛋白，如糖蛋白能识别来自细胞内外的化学信号，D正确。
2.(2021·湖南高考)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　 )
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：选B　通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与了细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
3．(2021·河北高考)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　 )
A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
解析：选D　人体成熟红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是葡萄糖借助载体蛋白顺浓度梯度进入红细胞，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；③为红细胞通过消耗能量主动吸收K＋、排出Na＋，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，成熟红细胞表面的糖蛋白也处于不断流动中，D错误。
[知识梳理]
1.“膜蛋白与生命系统的信息交流”相关知识整合
(1)载体蛋白。
①功能：常用于协助扩散和主动运输的载体蛋白质。
②特点：专一性，即一种载体一般只能与一种相应的被运输物质相结合。
③载体的种类和数量决定某种物质能否被运输或运输速率的快慢。
(2)受体蛋白。
①特点：特异性，即一种受体一般只能与一种信号分子结合。
②功能：识别和选择性结合信号分子。
(3)黏连蛋白。
①实质：黏连蛋白是一种糖蛋白。
②功能：促使细胞黏连。
③实例：细胞癌变时，细胞表面的黏连蛋白减少，导致癌细胞易于转移和扩散。
(4)催化蛋白。
①具有催化作用的酶，如需氧型细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸有关的酶。
②细胞膜上还可存在ATP水解酶，催化ATP水解，反应中所释放的能量可用于主动运输等。
2．生命系统信息传递的三类主体
(1)细胞内：
(2)细胞间：
方式 图示 实例
物质传递 内分泌细胞分泌激素，激素随血液运送至靶细胞，被靶细胞的受体识别发挥作用
接触传递 精卵细胞通过糖蛋白，实现相互识别和结合
通道传递 高等植物细胞间可通过胞间连丝交流信息
(3)生态系统内：信息的种类有物理信息、化学信息、行为信息，信息传递可发生在种群内部个体与个体之间，种群与种群之间，生物和环境之间。
[典例] 细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确表示不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　 )
[解析]　血红蛋白存在于红细胞内部，不属于膜蛋白，A错误；抗体主要分布于血清中，T淋巴细胞的细胞膜上没有抗体，B错误；胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素特异性结合，C错误；骨骼肌细胞能接受神经元传递的兴奋，产生收缩，也可以吸收葡萄糖，所以其膜上有神经递质的受体和转运葡萄糖的载体，D正确。
[答案]　D
[针对训练]
1．IL6R基因编码的IL6R是细胞膜上的一种受体蛋白，研究发现，IL6R基因的过度表达会激活胞内信号分子STAT3蛋白，形成二聚体转移到细胞核内，诱导靶基因的异常表达，引发恶性肿瘤。下列叙述错误的是(　 )
A．IL6R的作用说明细胞膜有进行细胞间信息交流的功能
B．IL6R基因过度表达前后，细胞的形态和结构有明显差别
C．二聚体通过核孔转移到核内实现了细胞质向细胞核的信息传递
D．二聚体诱导的靶基因属于原癌基因，该基因只在肿瘤细胞中表达
解析：选D　IL6R的作用说明细胞膜有进行细胞间信息交流的功能，A正确；IL6R基因过度表达前后，细胞的形态和结构有明显差别，B正确；二聚体通过核孔转移到核内实现了细胞质向细胞核的信息传递，C正确；二聚体诱导的靶基因属于原癌基因，该基因并不是只在肿瘤细胞中表达，D错误。
2．(2022·衡水模拟)图1表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程，肠腔侧的载体为SGLT，它只需与葡萄糖和钠离子结合就会形变完成转运。基底侧的载体分别为葡萄糖转运体(GLUT2)和Na＋ K＋泵(逆浓度转运Na＋和K＋消耗ATP)。图2表示H＋穿过线粒体内膜进入线粒体基质的过程，H＋穿过时通过ATP合成酶产生ATP。下列叙述正确的是(　 )
A．肠腔侧Na＋转运进入小肠上皮细胞属于主动运输消耗ATP
B．小肠上皮细胞的SGLT形状变化的原因是获得了ATP的能量
C．图示可知线粒体内膜上蛋白质既有催化又有运输的功能
D．若GLUT2像ATP合成酶一样产生ATP，则该细胞吸收葡萄糖净消耗ATP可能为零
解析：选C　肠腔侧Na＋转运进入小肠上皮细胞是借助转运载体SGLT完成的，并没有直接消耗ATP，A错误；小肠上皮细胞的SGLT形状变化的原因是葡萄糖和钠离子与之结合，B错误；据图可知，H＋穿过线粒体内膜进入线粒体基质时需要载体蛋白协助，且伴随ATP的合成，故线粒体内膜上蛋白质既有催化又有运输的功能，C正确；该细胞吸收葡萄糖是借助转运载体SGLT完成的，间接消耗ATP，不直接消耗ATP，D错误。
[课时验收评价]
1．(2022·石家庄检测)下图表示2种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。下列说法错误的是(　 )
A．图1表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，此阶段产生大量ATP储存在细胞中
B．图1表示的生理过程重要意义在于为生命活动提供直接能量物质
C．图2中存在3种信号分子，但只有1种信号分子能与其受体蛋白结合，这说明受体蛋白具有特异性
D．图1和图2表明生物膜在跨膜运输、信息交流中发挥着极其重要的作用
解析：选A　图1表示的生理过程是有氧呼吸的第三阶段，释放的能量主要以热能形式散失，少部分用于合成ATP，且细胞中的ATP含量很少，A错误。
2．甲状腺中有许多滤泡，滤泡由一层上皮细胞围成，中央是滤泡腔，腔内充满了含甲状腺球蛋白(TG)的胶质。滤泡上皮细胞一方面合成并向滤泡腔中释放TG，另一方面将摄入的碘离子氧化为有活性的氧化碘，氧化碘进入滤泡腔与TG结合成碘化TG。滤泡上皮细胞可将碘化TG摄入细胞内，经过溶酶体处理产生大量的甲状腺激素并释放入毛细血管。基于以上事实判断，下列说法正确的是(　 )
A．TG只有与载体蛋白结合才能被滤泡上皮细胞分泌和摄入
B．将碘化TG加工成甲状腺激素的过程需要蛋白酶的参与
C．滤泡上皮细胞中甲状腺激素的浓度比滤泡外组织液中的低
D．TG的碘化是由滤泡上皮细胞的内质网和高尔基体共同完成的
解析：选B　滤泡上皮细胞向滤泡腔中释放甲状腺球蛋白(TG)，应为胞吐，A错误；碘化TG是蛋白质，甲状腺激素为氨基酸衍生物，因此将碘化TG加工成甲状腺激素的过程需要蛋白酶的参与，B正确；甲状腺激素在滤泡上皮细胞中产生，因此滤泡上皮细胞中甲状腺激素的浓度比滤泡外组织液中的高，C错误；TG的碘化发生在滤泡腔，与滤泡上皮细胞内的细胞器没有直接关系，D错误。
3．人体细胞之间的通讯多数是通过信号分子传递的。有些信号分子作用于细胞表面受体，有些则作用于细胞内受体。生物学上将细胞外与膜受体结合的信号分子称为第一信使，由其转换而来的细胞内信号则称为第二信使，如图所示。下列有关叙述错误的是(　 )
A．大多数细胞表面受体的化学本质为糖蛋白
B．神经递质和绝大多数激素都是第一信使
C．第二信使通过调控细胞核内的翻译过程发挥作用
D．第一信使与膜受体结合体现了细胞膜的信息交流功能
解析：选C　翻译过程在细胞质中进行，而不是在细胞核内进行，C错误。
4．避蚊胺是良好的驱蚊剂，科学家利用人体散发的气味分子、气味分子＋避蚊胺、避蚊胺分别刺激蚊子，三组实验均在触角上检测到了神经元电响应，且发现蚊子对避蚊胺的敏感性高于对气味分子的敏感性。下列有关叙述错误的是(　 )
A．避蚊胺抑制了气味分子与突触后膜上的受体结合
B．受体蛋白被激活后引起神经元膜电位变化并传导
C．气味分子和避蚊胺可能与不同的受体蛋白结合
D．蚊子优先识别避蚊胺然后主动躲避而不是趋近
解析：选A　气味分子及气味分子＋避蚊胺处理蚊子，均可以在其触角上检测到神经元电响应，说明避蚊胺未抑制气味分子与突触后膜上的受体结合，A错误；由于避蚊胺是良好的驱蚊剂，故推测蚊子优先识别避蚊胺然后主动躲避而不是趋近，D正确。
5.ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能。下列分析正确的是(　 )
A．叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体薄膜和基质中
B．ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用
C．图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能量
D．ATP酶复合体在线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段和第三阶段
解析：选B　叶绿体的类囊体薄膜上可进行光反应合成ATP，所以ATP酶复合体分布在类囊体薄膜上，A错误；ATP酶复合体能将H＋搬运到膜的另一侧，并催化ATP的形成，说明膜蛋白具有运输和催化作用，B正确；图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，不但不需要细胞代谢提供能量，而且使ADP和Pi合成ATP储存能量，C错误；ATP酶复合体存在于生物膜上，有氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行，而第二阶段在线粒体基质中进行，所以ATP酶复合体在线粒体中只参与有氧呼吸的第三阶段，D错误。
6．图1表示小肠上皮细胞亚显微结构示意图，图2为膜蛋白功能示意图，请据图回答下列问题：
(1)图1细胞的不同表面执行不同的功能。从细胞膜的成分分析，出现这一现象的原因是______________。
(2)膜蛋白A要消耗主要由图中的________(结构)产生的ATP，以________方式吸收葡萄糖。细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛，以增加细胞膜上________________________________________________________________________
的数量，高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质。
(3)通过膜蛋白B可将相邻的两个细胞膜__________，以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。
(4)细胞膜表面还存在水解二糖的膜蛋白D，说明膜蛋白还具有________________功能。
(5)膜蛋白A执行的功能是图2中的____________所具有的功能。
解析：(1)细胞膜的功能与膜上蛋白质的功能有关，细胞膜上蛋白质不同，细胞会执行不同的功能，且具有特异性。(2)小肠上皮细胞通过主动运输吸收葡萄糖，需要载体，消耗能量，能量主要由线粒体产生；细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛，增大了膜面积，可以增加细胞膜上载体蛋白的数量，高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质。(3)分析题图可知，膜蛋白B是两细胞间的蛋白质，可将相邻的两个细胞紧密连在一起，以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。(4)膜蛋白D 能水解二糖，说明膜蛋白还具有生物催化功能。(5)图1中膜蛋白A是载体蛋白，具有运输功能；膜蛋白B是连接蛋白；膜蛋白C是受体蛋白；膜蛋白D能催化二糖水解，具有催化功能。所以膜蛋白A执行的功能是图2中的运输蛋白所具有的功能。
答案：(1)细胞膜蛋白质不同(或膜蛋白质结构不同)
(2)线粒体　主动运输　载体蛋白(膜蛋白A)　(3)紧密连在一起　(4)生物催化(或催化)　(5)运输蛋白
7．下图表示科学家揭示的细胞自噬机制的模式图。细胞自噬的基本过程：细胞中衰老的细胞器或者一些折叠错误的蛋白质被一种双层膜结构包裹，形成自噬小泡，接着自噬小泡的外膜与溶酶体膜融合，释放包裹的物质到溶酶体中，使包裹物在一系列水解酶的作用下降解。请据图回答相关问题(说明：[　]内填图中字母，________上填相应文字)：
(1)细胞的生物膜系统由细胞膜、____________________等结构共同构成。
(2)c是刚形成的溶酶体，它的膜直接来自细胞器[　]__________。
(3)f表示c与e正在融合，这种融合反映了生物膜在结构上具有__________________特点。
(4)由图可判断：溶酶体内的多数水解酶由核糖体合成，先要经过细胞器[　]________的加工，再转运至相应细胞器中分类和包装。
(5)结合图中信息可知，自噬小泡的包裹物在一系列水解酶的作用下降解后，其产物的去向有____________________________________________________。由此推测，在营养物质缺乏条件下，细胞自噬作用会______(填“增强”或“减弱”)。
解析：分析题图可知，a表示内质网，b表示高尔基体，c表示溶酶体，d表示线粒体，e表示自噬小泡，f表示溶酶体和自噬小泡融合，g表示溶酶体中的水解酶分解线粒体。(1)细胞的生物膜系统是由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构共同构成。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系。(2)据图可知，c刚形成的溶酶体是高尔基体以出芽形式形成的小泡，故溶酶体的膜直接来自细胞器[b]高尔基体。(3)f表示c溶酶体和e自噬小泡融合，这种融合反映了生物膜在结构上具有一定的流动性。(4)由图可判断：溶酶体内的多数水解酶由核糖体合成，先要经过核糖体附着的[a]内质网加工，以出芽的形式形成囊泡，再转运至相应细胞器高尔基体中分类和包装。(5)结合图中信息可知，自噬小泡的包裹物在一系列水解酶的作用下降解后，其产物的去向为对细胞有用的留在细胞内再利用，废物则被排出细胞外。故由此推测，在营养物质缺乏条件下，细胞自噬作用会增强，以维持细胞的生命活动。
答案：(1)细胞器膜和核膜 　(2)b　高尔基体　
(3)一定的流动性　(4)a　内质网　(5)留在细胞内再利用或排出细胞　增强

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