高中细胞的结构与功能学案教案

第1节 细胞膜──系统的边界

课标要求

1. 进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。

2. 认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。

3. 理解生物膜系统是一个在结构和功能上紧密联系的统一整体。

4. 理解生物膜系统的概念。

5. 知道研究生物膜的重要意义。

知识网络体系

重难热点归纳

1、植物的抗冻性与生物膜

植物机体细胞内的生物膜系统与植物抗冻性有密切关系。当植物遇到低温时，生物膜便会发生相变，即从液晶相变成凝胶状态，并使膜的结构破坏，结果在原生质膜上形成透性较大的非脂类“洞穴”，成为许多电解质自由出入的通道，细胞质内的溶胶因大量排出，最终引起植物死亡。因此要提高植物的抗冻性必须使植物在温度降低时维持机体内生物膜正常的液晶相。

2. 细胞的内膜系统

   细胞的内膜系统是指真核细胞内，在结构、功能或发生上相关的，由膜围绕而成的细胞器或细胞结构，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体，等等。细胞内膜是相对于包围在细胞外面的细胞膜而言的。

细胞的内膜系统为真核细胞所特有，而且也是真核细胞所必须的。许多与细胞活动密切相关的生化反应都在膜内部或者膜表面进行。一个典型的真核细胞的长度是一个典型细菌的10倍，但真核细胞的细胞膜的表面积与细胞的体积比，要比细菌小的多。由于真核细胞的细胞膜无法提供生化反应所需的足够表面积，因而真核细胞内需要有大量的内膜结构。

3、细胞膜的功能：

（1）将细胞与外界分隔开，保持了内部环境的相对稳定。

    （2）控制物质进出细胞，像海关，需要的营养物质可进入，有毒、不需要的物质不能进入。

    （3）进行细胞间的信息交流（信息传给靶细胞、细胞之间识别、植物的胞间联丝

4、细胞的生物膜系统

    细胞生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体。

    细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中的作用：

    ①不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时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着决定性的作用。

    ②细胞内的许多重要化学反应都在生物膜上进行，细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。

    ③细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。

5、合成蛋白质流程图：

经典例题剖析

例题1  内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（    ）

    A扩展细胞内膜，有利于酶的附着B．提供细胞内物质运输的通道

    C．提供核糖体附着的支架D．参与细胞内某些代谢反应

[解析] 内质网的功能是多方面的，它既与蛋白、脂肪的合成、加工、包装和运输有关，又与脂类、胆固醇代谢、糖元的分解、脂溶性毒物（如苯巴比妥）的解毒作用等有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要功能之一———提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是通过这些膜构成的管道内通过，运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。

[答案] B

例题2  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

[解析] 核糖体是蛋白质合成的场所，胰岛素是一种分泌蛋白，它是由粗面内质网上的核糖体合成的，合成后经内质网的运输管道运送到高尔基体，在高尔基体中完成加工和包装后再分泌到细胞外。在胰岛素分子的整个合成和分泌过程中都是需要能量的，能量由线粒体提供。中心体的功能是与星射线的形成有关，而与蛋白质的合成与分泌无关。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，能够合成和分泌胰岛素的生物是动物，在动物细胞中无叶绿体。

[答案] C

例题3.下列有关生物膜的应用，正确的是

A.海水淡化中应用了生物膜的信息传递功能

B.抗旱、抗寒品种的培育，与基因有关而与生物膜无关

C.可以利用生物膜的选择透过性进行污水处理

D.人工膜可以模拟生物膜的能量交换功能

[解析]目前研究生物膜的作用主要有：①为搞清细胞的生命活动提供了基础；②工业上人工模拟生物膜，试图过滤海水，处理污水；③农业上提供了寻找培育抗旱、抗寒、耐盐新品种的途径；④医学上尝试制作透析型人工肾，以上都是利用了生物膜的选择透过性原理。

[答案] C

例题4．（2005·江苏生物·27）生物膜系统在细胞生命活动中的作用主要体现在

A、在细胞内外的物质运输等过程中起决定性作用

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

 [解析]生物膜系统的主要生理作用有：使细胞具有相对稳定的内环境，控制细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递等，细胞内许多重要化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，生物膜把细胞内分隔成一个个小室，使细胞内能同时进行多种化学反应，而又不相互干扰，使细胞的结构和功能区域化。核内的遗传信息的表达是通过转录（mRNA）和翻译（核糖体）实现的，细胞核与细胞质间存在着联系，是相互影响的。

[答案] ACD

(1)图中［7］是一种___________________________，在［2］______中进行加工。［1］的功能是______，［3］来自［  ］____________________________________。

(2)［7］在［3］__________中形成成熟蛋白。［5］来自 [ ](填标号)。

(3)用标号来表示［7］的运输过程：___________________________。

(4)由此可以看出，细胞内的生物膜在______和______上有一定的连续性。

(5)［7］的合成、加工和运输过程所需的大量能量是由［  ］______供给。

[解析]解答此题首先要识图，此题考查生物膜及其分泌蛋白的合成与分泌过程。从宏观上，此图为合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图。微观上，由图可知1是核糖体，2是内质网，3是高尔基体，4是线粒体，5是分泌小泡，6是细胞膜，7是分泌蛋白，同时要理解各部分的结构和功能。

氨基酸是合成蛋白质的原料，该动物细胞吸收被标记的氨基酸，在细胞内核糖体上合成多肽链，然后再经内质网加工和运输，高尔基体加工和分泌到细胞外。因此，该细胞除了在细胞内利用氨基酸合成分泌蛋白外，还具有分泌的功能。

生物膜在结构和功能上都有一定的联系，其中内质网是生物膜的转化中心。内质网和高尔基体之间以小泡的形式进行转换或联系。

[答案] (1)分泌蛋白质  内质网  合成肽链2  内质网  (2)高尔基体  3  (3)2→3→5→6  (4)结构  功能  (5)4  线粒体

例题6．（2005·广东生物·33）（5分)用含有³⁵S标记氨基酸的培养基培养动物细胞，该细胞能合成并分泌一种含³⁵S蛋白质。

(1)请写出35S在细胞各结构间移动的先后顺序(用“→”表示先后顺序)。

 (2)写出上述蛋白质合成和分泌过程中相关细胞器的功能。

命题意图:本题考查的知识点是各种生物膜在结构和功能上的联系。

[解析]（1）动物细胞能利用氨基酸在核糖仃上翻译出蛋白质，进入内质网腔后，经过一些加工，如折叠、组装、糖基化等，成为比较成熟的蛋白质，然后，内质网腔膨大，出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，进一步加工，接着，高尔基体形成小泡，包裹蛋白质运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。

（2）上述蛋白质合成和分泌过程中相关细胞器有核糖体、内质网、高兆头基体。其中核糖体是蛋白质合成的场所，内质网是与蛋白质合成有关，在内质网腔内经过一些加工，如折叠、组装、糖基化等，成为比较成熟的蛋白质，也是蛋白质运输的通道。高尔基体是蛋白质进一步加工和转运的场所。

[答案]（1）核糖体→内质网→高尔基体→小泡→细胞膜（→胞外）；

（2）核糖体是蛋白质合成的场所；内质网与蛋白质合成有关，是蛋白质运输通道；高尔基体是蛋白质加工和转运的场所。

基础试题训练

1、下列哪种物质是属于分泌蛋白    （　 ）

　　A.雌性激素　     B.血红蛋白C.细胞膜上的蛋白　         D.胰岛素

2、若给予放射性同位素标记的氨基酸研究胰腺细胞合成和分泌消化酶（属于蛋白质）的过程，放射性标记先后出现在（　 ）

A．高尔基体、内质网、核糖体               B．内质网、高尔基体、核糖体

C．核糖体、内质网、高尔基体               D．核糖体、高尔基体、内质网

3、下列哪一项不属于细胞膜的功能？（　   ）

A．控制物质进出细胞　　            B．将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到细胞外

C．提高细胞内化学反应的速率　　    D．作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定

4、科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为：(　　   )

A．哺乳动物红细胞容易得到　　

B．哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构

C．哺乳动物红细胞在水中容易涨破

D．哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到

5、下列哪项不属于生物膜系统在细胞生命活动中的作用？（     ）

   A. 把各种细胞器分隔开          B. 广阔的膜面积为酶提供大量的附着位点

   C. 为细胞生命活动提供能量      D.在细胞内外的物质运输等过程中起决定性作用

6、下列结构与内质网间接相连的是（   ）

A.叶绿体        B.细胞膜        C.线粒体         D.高尔基体

7、在分泌蛋白的合成、运输、加工和分泌过程中，需要大量的能量，该能量直接来自于（   ）

A.葡萄糖的分解     B.蛋白质的分解   C.ATP的水解   D.脂肪的水解

8、组成生物膜系统的生物膜是指（   ）

A.在结构上相连的生物膜           B.细胞内所有的有膜结构

C.具有膜结构的细胞器             D.具有单层膜的细胞器和核膜

9、下列是分泌蛋白的形成过程是（   ）

A.肽链→蛋白质→糖蛋白→浓缩蛋白        B.肽链→蛋白质→浓缩蛋白→糖蛋白

C.蛋白质→糖蛋白→肽链→浓缩蛋白        D.肽链→糖蛋白→成熟蛋白质→浓缩蛋白

10、成熟蛋白质的形成场所是（     ）

A.高尔基体      B.内质网           C.核糖体           D.细胞质基质

11、细胞膜本身的作用不包括（    ）

A.物质运输      B.信息传递          C.能量交换          D.蛋白质加工

12、生物膜的转化中心是（     ）

A.细胞膜           B.高尔基体          C.内质网          D.核膜

13、有关生物膜的应用中正确的是（        ）

A.海水淡化中应用了生物膜的信息传递功能

B.抗旱、抗寒品种的培育，与基因有关,与生物膜无关

C.污水处理可以利用生物膜的选择透过性

D.人工膜可以模拟生物膜的能量交换功能

14、内质网内连核膜，外连细胞膜的特点有利于（     ）

①参与细胞内某些代谢反应                 ②提供核糖体附着的支架          

③提供细胞内物质运输的通道                ④扩展细胞内膜面积

A.①③           B.②④             C.③④           D.②③

15、完成与内环境之间信息传递的膜是(    )

A.细胞膜         B.核膜             C.高尔基体膜     D.内质网膜

16、胰岛B细胞分泌胰岛素的过程中，不能说明的是（　　）

A．各种生物膜在结构上有一定的联系

B．各种生物膜在功能上分工明确，又紧密相连

C．生物膜结构有一定的联系性

D．分泌物的排出是主动运输

17、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．胃蛋白酶原    D．性激素

18、(04广东卷)细胞的生物膜系统指的是

   A. 由细胞膜、核膜以及由膜围成的细胞器形成的统一膜系统

   B．由内质网、高尔基体和核膜形成的具有特定功能的结构

   C．全部的细胞膜

   D．细胞膜和核膜

19、组成细胞膜的主要成分是：（　　）

A.磷脂、蛋白质、糖类                   B.糖脂、糖蛋白

C.脂质、蛋白质、无机盐                 D.磷脂、蛋白质、核酸

20、下列生物中不具叶绿体，但有细胞壁的是：

   A．噬菌体  &nbs