生物膜蛋白功能归纳及相关题型例析

内蒙古 于伟东

生物膜蛋白功能归纳及相关题型例析

内蒙古 于伟东

在人教版必修1《分子与细胞》第41页中写到：蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。现将膜蛋白的功能进行简单的归纳并总结所涉及的相关试题。

1.运输功能

有些膜蛋白可作为“载体”将物质转运进出细胞。起运输功能的蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种。例如葡萄糖进入红细胞，氨基酸、核苷酸等水溶性分子以及无机盐离子等的运输一般都由载体蛋白参与。而K+出神经细胞则是通过通道蛋白运载。

【例1】（2014·福建卷）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，可正确示意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，故A项错误；抗体主要分布于血清中，由浆细胞产生而不是由T细胞产生，故B项错误；胰岛素受体应与胰岛素结合，故C项错误；骨骼肌细胞能接受神经传导的兴奋，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、葡萄糖的受体，故D项正确。

【答案】D

【例2】 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：

图2

（1）该细胞不同表面执行不同的功能，且具有高度的极性。从质膜的成分分析，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，以增多细胞膜上________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）以连线的方式确定图1和图2膜蛋白的关系：

膜蛋白A 运输蛋白

膜蛋白B 受体

膜蛋白C 连结蛋白

膜蛋白D 酶

【解析】（1）决定生物膜功能特性的主要是蛋白质；（2）为生命活动提供能量的主要是线粒体，葡萄糖穿过小肠上皮细胞是主动运输，需要载体蛋白的参与，需要消耗细胞呼吸提供的能量；（3）膜蛋白可以将两个细胞紧密连在一起（获取信息的能力，识图）；（4）分析题干可知膜蛋白能将二糖水解，说明具有催化功能。

【答案】（1）细胞膜上蛋白质不同 （2）线粒体 主动运输 载体蛋白 （3）紧密连在一起 （4）生物催化 （5）膜蛋白A——运输蛋白 膜蛋白B——连结蛋白 膜蛋白C——受体 膜蛋白D——酶

【例3】（2012·北京卷）科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。

在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率（cm/s×10-4）___Ⅰ 向卵母细胞注入微量水（对照） _______27.9 ___Ⅱ 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA _______210.0Ⅲ 将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的_________等渗溶液中 80.7Ⅳ 将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的_________等渗溶液中 188.0实验组号 在等渗溶液中进行的处理

（1）将I组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散（渗透）穿过膜的_______进入卵母细胞。

（2）将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA________的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积________。

（3）与Ⅱ组细胞相比，Ⅲ组细胞对水的通透性_______，说明HgCl2对蛋白A的功能有_______作用。比较Ⅲ、Ⅳ组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能________。推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的________。

（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的________结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的_______。

（5）综合上述结果，可以得出_______的推论。

【解析】本题考查了基因的表达、分泌蛋白的合成与分泌过程、激素的作用原理和实验设计的相关知识，旨在考查学生的理解能力、实验思想、图表数据分析能力和获取信息能力。由题意可知，实验Ⅰ为对照组，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为实验组。由实验Ⅱ和实验Ⅰ的比较可以得出，蛋白A可以提高细胞对水的通透性；实验Ⅲ与实验Ⅱ相比，细胞对水的通透性明显降低，这两组实验的唯一变量为HgCl2，Hg为重金属，能使蛋白质变性，所以其对蛋白A有抑制作用；实验Ⅳ中加入M物质后，细胞对水的通透性恢复，说明M物质能解除HgCl2对蛋白A的抑制作用，因此，HgCl2没有改变使蛋白A的氨基酸序列，只是改变了蛋白A的空间结构。

【答案】（1）磷脂双分子层 （2）翻译 迅速增大（3）明显降低 抑制 部分恢复 空间结构 （4）受体 重吸收 （5）蛋白A是水通道蛋白

2.识别功能

起识别功能的膜蛋白多为糖蛋白，可以分为细胞膜表面受体蛋白和胞内受体蛋白，例如性激素的受体蛋白一般位于细胞内。

【例4】细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是 （ ）

A. 细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成

B. 细胞膜外面有糖被

C. 细胞膜具有一定流动性

D. 细胞膜具有一定的选择透过性

【答案】 B

【例5】（2013·天津卷）下列过程未体现生物膜信息传递功能的是 （ ）

A. 蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离

B. 抗原刺激引发记忆细胞增殖分化

C. 胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取

D. 传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩

【解析】生物膜的信息传递功能主要通过受体的识别作用实现，受体的主要成分是糖蛋白，也叫糖被。A项中质壁分离原理为渗透作用，没有发生在细胞间而是外界与细胞之间，因此A项错误。

【答案】A

3.催化功能

膜表面有各种酶，使专一的化学反应能在膜上进行，如内质网膜上有能催化磷脂合成的膜蛋白，线粒体内膜上分布着催化ATP合成的酶等。

【例6】（2010·安徽卷）下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是 （ ）

A. 肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体

B. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构

C. 线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶

D. 核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出

【解析】肌细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输，需要细胞膜上载体蛋白的运输、消耗能量，故A项正确；植物细胞的胞间连丝为细胞膜信息交流方式的一种，不需要受体参与，故B项错误；线粒体内膜发生有氧呼吸第三阶段的反应，因此不只有一种酶，故C项错误；核孔是某些大分子进出的通道，故D项错误。

【答案】A

4.保护、润滑和免疫功能

细胞膜上糖类和蛋白质结合形成糖蛋白也叫糖被，在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，消化道和呼吸道的表皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。又如癌细胞表面糖蛋白减少，黏着性下降，导致癌细胞易扩散和转移。有些细菌外生一层荚膜，主要成分是肽聚糖，即由糖和多肽的结合形成的复合物，具有保护作用。

【例7】（2014·全国新课标卷Ⅱ）关于细胞的叙述，错误的是 （ ）

A. 植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用

B. 动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关

C. ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应

D. 哺乳动物的细胞可以合成蔗糖，也可以合成乳糖

【解析】胞间连丝连接相邻两个细胞形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，故A项正确；糖蛋白具有黏着性，癌细胞糖蛋白减少，黏着性下降，易扩散和转移，故B项正确；ATP水解释放能量用于各项生命活动，为直接能源物质，故C项正确；蔗糖为植物细胞特有的二糖，故D项错误。

【答案】D

（作者单位：内蒙古自治区赤峰市元宝山区平煤高级中学）