内容正文:
[形成生物大概念]
一、系统整合·理清大概念知识关联
1.细胞的边界是细胞膜。细胞膜不仅把细胞与外界环境分隔开,还具有控制物质进出、进行细胞间信息交流等作用。细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外,还有少量的糖类。细胞膜的磷脂双分子层是膜的基本支架,具有流动性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿于整个磷脂双分子层,其中大多数蛋白质分子都是能运动的。
2.细胞质中有线粒体、内质网、核糖体、高尔基体等细胞器,植物细胞有的有叶绿体。这些细胞器既有分工,又有合作。
3.细胞核由核膜、染色质、核仁等结构组成。它是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
4.细胞膜、细胞器膜以及核膜在组成成分与结构上相似,在结构与功能上紧密联系,共同构成了生物膜系统。
本章概念图示如下:
二、长句作答·应用大概念分析问题
1.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高,请从结构与功能观角度分析原因。
提示:线粒体内膜功能较外膜复杂,功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量越多。
2.植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁,为什么细胞壁不能作为细胞的边界呢?
提示:细胞壁是全透性的,不能将植物细胞与外界环境分隔开来,因此不能作为细胞的边界。
3.细胞膜既具有流动性又具有选择透过性,二者具有怎样的联系呢?
提示:流动性是细胞膜的结构特点,选择透过性是细胞膜的功能特性。流动性是选择透过性的基础,只有膜具有流动性,才能表现出选择透过性。
4.线粒体和叶绿体是真核细胞两种重要的细胞器,具有一定的独立性,称为半自主性细胞器,其原因是什么?
提示:在线粒体和叶绿体中都有少量的DNA和RNA,且均含有核糖体,故在其内部可控制合成部分蛋白质,具有一定的独立性,因此又称为半自主性细胞器。
5.大量实验证明,凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,如哺乳动物成熟的红细胞。人工去掉细胞核的细胞,一般不能存活太久,如变形虫去掉细胞核后,新陈代谢减弱,运动停止,当重新移入核后,又能够恢复生命活动。这些实验说明了什么?
提示:细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素,因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的,从而使细胞形成一个整体的调控系统。这些实验说明了细胞核在生命活动中起着决定性作用。
6.细胞骨架的成分和功能是什么?
提示:细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,其主要作用是①维持细胞形态,锚定并支撑着许多细胞器;②与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
[课题串知融会通]
在生物体中,细胞间的信息传递是细胞生长、增殖、分化、凋亡等生命活动正常进行的条件之一,而蛋白分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。
经典的蛋白分泌是通过内质网高尔基体(ER-Golgi)途径进行的。这些分泌蛋白在肽链的氨基端有信号肽序列,它引导正在合成的多肽进入内质网,多肽合成结束其信号肽也被切除,多肽在内质网中加工完毕后被转运到高尔基体,最后高尔基体产生的分泌小泡与质膜融合,蛋白质被分泌到细胞外。
在真核细胞中,有少数蛋白质的分泌并不依赖于ER-Golgi途径,而是通过其他途径完成,这类分泌途径被称为非经典分泌途径。这些分泌蛋白不含有信号肽序列,目前较为公认的非经典蛋白的分泌途径有4种,如图1所示。
FGF2属于肝磷脂结合生长因子家族,对细胞的生长和分化起到重要的作用。FGF2不含有信号肽序列,通过直接跨膜分泌到细胞外,其分泌过程如图2所示。
目前,有2种理论解释机体中存在非经典分泌途径的原因。一种解释是某些蛋白质的前体经过经典途径的糖基化等修饰后,易发生凝集,因此不能被成功地分泌到细胞外。另一种解释认为有些非经典分泌蛋白也可以通过经典途径分泌,但经典分泌过程中发生的翻译后修饰会使得分泌出的蛋白质不具有生物活性。
[串知设计]
(1)图1所示的4种非经典蛋白的分泌途径中,需要依赖生物膜的流动性来实现的是________(填图1中字母)。
(2)某种分泌蛋白的基因中不具有编码信号肽的序列,可以初步判断该分泌蛋白的分泌途径属于__________。做出这一判断的依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)根据图2所示,FGF2分泌出细胞大致经过三个步骤:
①FGF2被招募到细胞膜。完成这一步骤需要水解ATP,ATP水解产物中的____________与FGF2结合。
②多个FGF2形成寡聚物。FGF2形成寡聚物之前,需与膜上的____________结合,寡聚物插入