第四章 细胞与细胞工程 第一课时 细胞的生物膜系统

要点、疑点、难点 概 念 1 生物膜系统 细胞膜、核膜以及具膜结构的 各种细胞器在结构和功能上紧密联 系，形成的结构体系 ，叫细胞的生 1 生物膜系统 细胞膜、核膜以及具膜结构的 各种细胞器在结构和功能上紧密联 系，形成的结构体系 ，叫细胞的生 物膜系统。 概 念

要点、疑点、难点 生物膜都是由蛋白质、脂类和少量糖类组成的。但不同的生物膜，三种物质的含量是不同的。 组成 ①在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起决定性作用 作用 ②广阔的膜为酶提供附着点，为各种化学反应的进行提供了有利条件 ③由膜分隔成小区域，使各种反应互不干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行

要点、疑点、难点 2 生物膜结构上的联系 间接联系 直接联系 间接联系 结论 核膜 高尔基体 内质网 线粒体 细胞膜 2 生物膜结构上的联系 核膜 间接联系 直接联系 高尔基体 内质网 线粒体 细胞膜 间接联系 结论 细胞内的生物膜在结构上有一定的连续性 。

细胞内有三种膜是可以互相转变的 细胞膜，高尔基体膜，内质网膜 内质网膜 高尔基体膜 细胞膜

要点、疑点、难点 3 生物膜功能上的联系 线粒体 （供能） 核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 细胞外 折叠、组装、糖基化、运输 3 生物膜功能上的联系 线粒体 （供能） 核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 细胞外 折叠、组装、糖基化、运输 浓缩、加工、运输 外排作用 合成肽链 结论 各种生物膜在功能上既有明确分工，又有紧密的联系。

要点、疑点、难点 在理论上的意义 有助于阐明细胞的生命活动规律。 4 研究生物膜的意义 4 研究生物膜的意义 生物膜成为人工模拟的对象，利用其选择透过功能为人类服务。 在工业方面的意义 尝试模拟生物膜的选择透过功能，运用于污水处理。 在环保方面的意义 从生物膜的角度研究农作物抗寒、抗旱、耐盐的机理，寻找改善农作物品质的新途径。 在农业上的意义 尝试用人工合成的膜材料，代替人体的病变器官行使正常的生理功能。 在医学上的意义

课前热身 一、选择题 1下列细胞结构中，具有生物膜结构的是( ) A核糖体 B中心体 C染色体 D质体 1下列细胞结构中，具有生物膜结构的是( ) A核糖体 B中心体 C染色体 D质体 2下列细胞膜中具有双层生物膜的是( ) A高尔基体 B线粒体 C内质网 D溶酶体 3一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入相邻细胞的叶绿体基质内，共穿越过生物膜的层数是( ) A5层 B6层 C7层 D8层 4能与核膜、细胞膜、线粒体膜直接相连的细胞器是( ) A高尔基体 B叶绿体 C内质网 D核糖体 D B B C

课前热身 5高尔基体的部分生物膜是通过下列哪种方式转移到细胞膜上的( ) A随细胞质流动转移 B通过形成具有膜的小泡而转移 5高尔基体的部分生物膜是通过下列哪种方式转移到细胞膜上的( ) A随细胞质流动转移 B通过形成具有膜的小泡而转移 C通过细胞的内陷而转移 D通过细胞移植技术而转移 二、简答题 1细胞与环境之间进行的物质运输、能量交换、信息传递都离不开__________。 2在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中需要大量的能量，它是由 供给的。 3细胞由广阔的膜为酶提供了大量的附着点，__________顺利进行创造了有利条件 B 答案 1.生物膜系统; 2. 线粒体; 3. 为各种生化反应

能力、思维、方法 【例1】研究表明，O2能通过红细胞膜、水和CO2也能自由通过，但带电荷的离子和分子均不能穿过细胞膜的脂质双分子层无镶嵌蛋白的区域，蔗糖等大的不带电荷的分子也不能穿过脂质双分子层。请回答： (1)上述事实表明细胞膜具有______。 (2)O2容易通过红细胞的重要原因是_____；水不溶于脂质里，但它自由通过细胞膜的原因是_________。 【答案】(1)选择透过性(2)细胞膜是以磷脂分子为骨架的，所以脂溶性的O2可以通过细胞膜；细胞膜上有一些小的孔道，允许水分子通过 【解析】细胞膜是一种选择透过性膜，水分子可以自由通过，被选择吸收的小分子、离子可以通过，不被选择的小分子、离子和大分子则不能通过。许多实验表明：物质通过细胞膜的扩散与它们在膜质分子中的溶解度成正比。细胞膜是以磷脂分子作为骨架的，O2是脂溶性分子，因此可以自由通过细胞。由于细胞上有许多8-10A的小孔，膜蛋白分子的亲水基团镶嵌在小孔表面，因此水分子也可以自由通过。由于离子是通过主动运输才能进入细胞中，在没有蛋白质载体的膜结构上，当然也就无法通过细胞膜了。

能力、思维、方法 【例2】如图是人工肾脏，它是由人工生物膜构成膜性管道，将管道浸浴在透析箱中，血液流经膜性管道后，血液中的代谢废物进入透析箱中，使血液变的清洁后流入人体血管。请就图示回答有关问题： (1)膜性管道、透析箱分别类似于肾脏的、。 (2)膜性管道和透析箱中物质的成分上有何不同?。 (3)流入箱中的透析液与流出箱后的透析液在成分上有何区别。 (4)向透析液中加压空气并加热的原因是什么?。加热的温度应该为： 。 (5)下表是人的血浆、原尿、尿的成分比较： 此人的肾功能是否正常?如果患病，则可能患有什么病?怎样进行治疗和保健? a B c 蛋白质 8 微量 葡萄糖 0.05 0.15 0.1 无机盐 1.25 0.72 0.75

能力、思维、方法 【答案】(1)肾小球肾小囊(2)透析液中无血细胞和大分子蛋白质(3)流出的透析液中含废物比流入的多(4)使血细胞保持正常生命活动能力，维持血细胞及人体的正常体温37.5度(5)不正常，①尿液中含有葡萄糖②原尿中含有少量的蛋白质。所患为糖尿病和肾炎。 治疗：注射胰岛素并口服消炎药。多吃蛋白质类食物，少吃含糖食物。 【解析】人工合成生物膜具有广阔的前景，该题就是一个关于人工合成生物膜材料在人体病变器官中的应用。人工合成生物膜目前还有很多问题没有解决，如选择透过性就是典型难题。因为要使人工合成生物膜和人体内生物膜一样具有选择透过性，就必须解决膜上识别、信息传递、载体运输等问题。因此回答此题要特别注意分析题中所给材料，准确回答有关问题。 肾脏的构造在选修教材中是有结构模式图的，对肾脏的有关生理功能我们也有一定的认识。当血液流经肾脏时，除血细胞和大分子蛋白质外，其他物质可以通过肾小球毛细血管，进入肾小囊中而成为原尿，然后经过重吸收，形成尿。由于人工膜中不具有载体，因此不能发生重吸收作用。故不必考虑主动运输过程。 【错解分析】本题很容易将人工膜看成是选择透过膜，从而在答题时，考虑肾小管的重吸收过程。其次是对血浆、原尿、尿的成分不甚了解，从而解题时会出现判断错误。

能力、思维、方法 【例3】体现各生物膜在结构上的联系，以“出芽”方式进行的是( ) A核膜和内质网膜 B细胞膜和高尔基体膜 【例3】体现各生物膜在结构上的联系，以“出芽”方式进行的是( ) A核膜和内质网膜 B细胞膜和高尔基体膜 C内质网膜与细胞膜 D细胞膜和线粒体膜 【答案】B 【解析】解答此题需从如下几方面入手分析，首先各种生物膜在结构上的联系有直接联系和间接联系；第二，内质网膜与核膜和细胞膜可直接相连，能直接转变而成，不需小泡作中介；第三，内质网膜与高尔基体膜、高尔基体膜与细胞膜之间不直接相连，需要以“出芽”的形式形成小泡才能完成膜之间的转变，从而体现膜在结构上的连续性。 【错解分析】此题易出现的思维障碍是难以确定各种生物膜结构间的联系与“出芽”有关与否。 排除障碍的方法是：明确各种生物膜结构，若是直接联系，膜间可直接转变形成，不需要小泡；若是间接联系，则要通过小泡的形成和移动完成。

延伸、拓展 【例4】下列哪种物质的形成与内质网及上面的核糖体、高尔基体和线粒体都有关( ) A血红蛋白 B呼吸氧化酶 【例4】下列哪种物质的形成与内质网及上面的核糖体、高尔基体和线粒体都有关( ) A血红蛋白 B呼吸氧化酶 C胃蛋白酶元 D性激素 【答案】C 【解析】解答此题需从如下几方面入手分析：首先核糖体是合成蛋白质的场所，高尔基体与细胞的分泌物形成有关，因此这种物质应是一种分泌蛋白；第二，分析题中的血红蛋白与呼吸氧化酶虽都是蛋白质，但不分泌到细胞外去，而性激素是分泌物，但它是脂类不是蛋白质；第三，只有胃蛋白酶元是在胃腺细胞核糖体上合成的，经内质网和高尔基体加工处理分泌到细胞外的蛋白质，整个过程需线粒体提供能量。 错解分析】此题易出现的思维障碍是性激素的化学本质和各种蛋白质的合成与核糖体类型的确定。 排除障碍的方法是： ①明确分泌蛋白在粗面内质网上的核糖体上合成，经内质网、高尔基体加工形成分泌物；存在于细胞内的蛋白质在游离核糖体上合成，与高尔基体无关。 ②清楚性激素是脂类分泌物，与内质网上的核糖体无关。

延伸、拓展 【例5】对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述错误的是( ) A主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成 【例5】对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述错误的是( ) A主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成 B磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架 C不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同 D内质网膜能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完全相同 【答案】D 【解析】解答此题需从如下几方面入手分析：首先细胞内的各种生物膜化学组成相似，基本结构大致相同；第二，与细胞膜类似，其他生物膜也主要由蛋白质、脂类和少量的糖类组成，其基本骨架也应是磷脂双分子层；第三，各种膜所含的蛋白质和磷脂不同，内质网膜生成高尔基体膜，说明两者化学组成相似，但不会完全相同，因为两者功能不同。 【错解分析】此题容易出现的思维障碍是不能正确理解各种生物膜化学组成和结构的相似及与功能的联系。 排除障碍的方法是： ①明确结构和组成的相似是指结构及成分的种类和含量相似，但不相同。 ②注意理解蛋白质是功能的体现者，不同生物膜的蛋白质种类和数量不同，这与其功能有关，机能活动旺盛的膜，蛋白质含量高。