2024届人教版高考生物一轮复习从结构与功能观的角度分析生物膜的功能学案

第 4 讲　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．(2022·河北高考)关于细胞膜的叙述，错误的是(　 )

A．细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流

B．细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输

C．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中

D．细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流

解析：选C　在分泌蛋白的合成和分泌过程中，高尔基体膜形成的囊泡融合到细胞膜中，此过程细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流，A正确；载体蛋白具有专一性，所以细胞膜上多种载体蛋白协助不同的离子跨膜运输，B正确；膜蛋白在磷脂双分子层中的分布是不对称、不均匀的，C错误；细胞膜上多种蛋白质与糖类结合，形成糖蛋白，糖蛋白与细胞表面的识别功能有密切关系，参与细胞间的信息交流，D正确。

2．(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O2

B．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。

3．(2022·海南高考)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。

(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是______________。

(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于________________。

(3)细胞膜上的H＋—ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH________；此过程中，H＋—ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是____________________________。

(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是________________________________________________________________。

解析：(1)细胞膜上存在对不同物质的跨膜运输起决定性作用的膜蛋白，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有选择透过性这一功能特性。(2)水分子借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞，这种借助膜上转运蛋白顺浓度梯度进出细胞的物质运输方式称为协助扩散。(3)细胞膜上的H＋—ATP酶能利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的H＋增多，pH下降；载体蛋白在每次转运时都会发生自身构象的改变。(4)胰岛B细胞分泌的胰岛素，随体液到达全身各处，与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞，引起靶细胞产生相应的生理变化，该过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。

答案：(1)选择透过性　(2)协助扩散　(3)下降　自身构象发生改变(或空间结构发生改变)　(4)进行细胞间的信息交流

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：

(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．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。