备课素材知识点：膜蛋白的种类和功能- 高中生物人教版必修1

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那么，细胞膜蛋白质有哪些种类？各有什么功能？
细胞膜的各项功能是由其成分和结构决定的，尽管磷脂双分子层为细胞膜提供了基本支架，并作为膜两侧主要的通道屏障，但绝大多数膜功能是由各种膜蛋白完成的。
膜蛋白的种类很多，从功能上进行划分，主要有以下几类:转运蛋白、识别蛋白、受体蛋白、酶、连接蛋白等。
转运蛋白
主要负责将营养物质、代谢产物及离子转运通过磷脂双分子层，如负责将血浆中的葡萄糖运进细胞的葡萄糖转运载体(载体蛋白)，维持细胞内外钠离子和钾 离子浓度梯度的钠钾泵( 通道蛋白)。
识别蛋白
用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白。如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等。
受体蛋白
作为信号分子 (如激素、细胞因子、神经递质等)的受体一糖蛋白。受体蛋白一般为贯穿于磷脂双分子层的糖蛋白，其糖链结构多样，就像一根根“天线”舒展在胞外空间，一旦与特定的信号分子结合，糖蛋白的空间结构就会发生变化，从而能够向胞内传递信息。
酶
细胞膜上的酶可以催化特定的物质进行转化， 如位于细胞膜内侧的腺苷酸环化酶可以催化ATP生成cAMP,从而形成细胞内的调节信号。
连接蛋白
连接蛋白能将细胞与 其他细胞固定在一起，如整合素蛋白在细胞外可以和细胞外基质蛋白连接，在细胞内又可以和细胞骨架蛋白连接，在使细胞固定的同时，也能维持细胞特定的形态。

膜蛋白的功能有时是整合在一起的。某些载体蛋白也是催化ATP水解的酶，通过催化ATP水解提供能量来实现对物质的转运，如钠钾泵。有的受体蛋白也是通道蛋白，例如，某些离子通道是神经递质的受体，神经递质与受体结合或分离可调控离子通道的开闭。
例1、下列关于膜蛋白的叙述，正确的是
A. 部分细胞的膜蛋白具有催化作用
B. 被动运输过程不需要膜蛋白的参与
C. 能量转换过程与膜蛋白无关
D. 细胞间的信息交流必需依赖于膜蛋白
【答案】A
【解析】
生物膜所含的蛋白叫膜蛋白。膜蛋白具有的作用：
1、运输功能（载体）；
2、识别作用（糖蛋白）；
3、催化作用（酶）等。
A、部分细胞的膜蛋白具有催化作用，例如蓝细菌中的膜蛋白参与细胞呼吸和光合作用，A正确；B、被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散过程需要载体（膜蛋白）的参与，B错误；C、能量转换过程与膜蛋白有关，如有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，需要膜上的酶（膜蛋白质）催化，C错误；D、细胞间的信息交流并非均依赖于膜蛋白，例如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流，D错误。故选A。
例2、白色念珠菌是存在于人体上呼吸道和肠道黏膜中的真菌，当机体免疫功能下降时，菌丝大量生长，侵入细胞引起疾病。图1的F1和F0两部分组成V蛋白，对菌丝形成有重要作用。
（1）图1中ATP的合成反应体现了膜蛋白的_____功能，其作用机理是__________。ATP分子的结构简式是_______。
（2）ATP合成酶由突出于膜外的F1和嵌入膜内的F0两部分组成。F1负责ATP的合成或水解，F0是一个疏水蛋白复合体，形成跨膜H+通道，当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时，ADP与Pi结合形成ATP（其过程如图1所示）。据图推测，在真核细胞中含有该酶的生物膜有_____________（至少填出两种）。如果图1表示叶绿体内合成ATP的过程，若膜两侧的H+浓度梯度突然消失，其他条件不变，短时间内暗反应中的C5的量会____（填“增加”“减少”或“不变”）。
（3）科研人员为研究不同浓度药物D（一种ATP酶抑制剂）对Ⅴ蛋白的作用，将Ⅴ蛋白与反应缓冲液混合，实验组加入用DMSO溶解的不同浓度的药物D溶液，室温孵育10min之后向反应体系中加入ATP溶液，室温反应30min。再向反应体系中加入孔雀绿试剂（可与无机磷反应呈现绿色），定量分析反应体系的绿色深浅，得到如图2所示结果。
①实验中测定的绿色深浅，可反映出_______的量，从而得到V蛋白活性。
②本实验以对照组数据作为V蛋白活性相对值1，对照组的处理是__________，室温孵育10 min，向反应体系中加入ATP溶液，室温反应30 min。
③实验结果说明________。
【答案】催化 降低化学反应的活化能 A—P~P~P 线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜 减少 ATP水解 将V蛋白与反应缓冲液混合，加入等量DMSO溶液 药物D能抑制V蛋白的活性，且随药物D浓度的增加，抑制作用增强
【解析】 1、ATP又叫三磷酸腺苷，简称ATP，其结构式是A—P~P~P，其中A表示腺苷、T表示三个、P表示磷酸基团、~表示高能磷酸键、-表示普通化学键。
2、C5的去路是CO2的固定，来源是C3的还原。
3、合成ATP的能量来源于光合作用和细胞呼吸，场所为叶绿体、线粒体和细胞质基质。
（1）图1中Pi+ADP→ATP为合成ATP的反应，膜蛋白作为ATP合成酶，在反应过程中起催化作用。酶催化反应的作用机理是降低化学反应的活化能。由教材可知ATP的结构简式为A—P~P~P。
（2）在真核细胞中光合作用和细胞呼吸都能够合成ATP，故在真核细胞中含有该酶的生物膜有线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段场所）、叶绿体类囊体薄膜（光反应场所）。如果该图表示叶绿体内合成ATP的过程，膜两侧的H+浓度梯度突然消失，其它条件不变，则光反应减弱，ATP的合成减少，导致暗反应中C3的还原减少，C5的来源减少，而短时间内CO2的固定照常进行，C5被消耗，故暗反应中的C5的量会减少。
（3）①由题意知，孔雀绿试剂可与无机磷反应呈现绿色，V蛋白能够催化ATP水解，而ATP水解产生无机磷，因此可通过实验中测定的绿色深浅来反映ATP的水解量，从而得到V蛋白活性。
②对照组和实验组对比遵循单一变量原则，故对照组应不加药物D，将V蛋白与反应缓冲液混合，加入等量的DMSO溶液。
③据图可知，实验结果为随着药物D浓度的增加V蛋白的活性相对值降低，说明药物D能抑制V蛋白的活性，且随药物D浓度的增加，抑制作用增强。