資源簡介

生物學 必修1［RJ］（不定項）
人教生物必修1知識梳理及訓練
3.2 細胞器之間的分工合作
第2課時　細胞器之間的協調配合和細胞的生物膜系統
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知識點1　分泌蛋白的合成和運輸
1．分泌蛋白
(1)概念：在細胞內合成后，分泌到細胞外起作用的蛋白質。
(2)舉例：消化酶、抗體和一部分激素等。
2．分泌蛋白的合成、加工與運輸
(1)研究方法：同位素標記法。
①定義：用物理性質特殊的同位素來標記化學反應中原子的去向。
②作用：用于示蹤物質的運行和變化規律。
③具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S等。不具有放射性的同位素：15N、18O等。
(2)分泌蛋白形成過程
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知識歸納
1．區分與分泌蛋白形成有關的“細胞器”“結構”和“膜結構”
分泌蛋白的合成、加工、運輸和分泌過程依次經過的結構 核糖體、內質網、囊泡、高爾基體、囊泡、細胞膜
與分泌蛋白合成、加工、運輸和分泌過程有關的結構 核糖體、內質網、高爾基體、囊泡、細胞膜和線粒體
與分泌蛋白合成、加工、運輸和分泌過程有關的細胞器 核糖體、內質網、高爾基體和線粒體
與分泌蛋白合成、加工、運輸和分泌過程有關的具膜細胞器 內質網、高爾基體和線粒體
2.在分泌蛋白的加工、運輸中，相關結構的膜面積變化示意圖
(1)直方圖
(2)曲線圖
知識點2　細胞的生物膜系統
1．概念：由細胞膜、細胞器膜和核膜等結構，共同構成細胞的生物膜系統。
2．特點
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3．功能
(1)細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩定的內部環境，同時在細胞與外部環境進行物質運輸、能量轉化和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。
(2)許多重要的化學反應需要酶的參與，廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點。
(3)細胞內的生物膜把各種細胞器分隔開，使細胞內能同時進行多種化學反應，而不會互相干擾，保證了細胞生命活動高效、有序地進行。
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1．生物體內所有膜都是生物膜系統嗎？
提示：生物膜系統主要針對真核細胞而言，細胞中的細胞器膜和細胞膜、核膜等結構共同構成細胞的生物膜系統，屬于細胞水平的范疇，而生物體內的有些膜，如視網膜、小腸黏膜等，不屬于生物膜。
2．生物膜和生物膜系統如何區分？
提示：生物膜是細胞中各種膜結構的總稱，而不是生物體內各種膜結構的總稱；生物膜系統是真核生物獨有的，是由細胞膜、細胞器膜和核膜等構成的整體。
3．原核生物中有生物膜系統嗎？
提示：原核生物中只有細胞膜這一種生物膜，不存在生物膜系統。
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1．細胞器之間是如何協調配合的？
答案　細胞中存在多種細胞器，它們既有分工又有合作，共同配合完成著生命活動。例如，在分泌蛋白合成與分泌過程中，核糖體合成蛋白質→內質網進行粗加工→內質網“出芽”形成囊泡→高爾基體進行再加工形成成熟的蛋白質→高爾基體“出芽”形成囊泡→細胞膜，整個過程需要的能量主要由線粒體提供。
2．什么是生物膜系統？它具有什么功能？
答案　細胞器膜、細胞膜和核膜等結構，共同構成細胞的生物膜系統。
功能：首先，細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩定的內部環境，同時在細胞與外部環境進行物質運輸、能量轉化和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。第二，許多重要的化學反應需要酶的參與，廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點。第三，細胞內的生物膜把各種細胞器分隔開，如同一個個小的區室，這樣使得細胞內能夠同時進行多種化學反應，而不會互相干擾，保證了細胞生命活動高效、有序地進行。
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1．(目標1)下列有關分泌蛋白的敘述，錯誤的是(　　)
A．分泌蛋白在細胞內的合成需要核糖體的參與
B．線粒體能為分泌蛋白的合成和運輸提供能量
C．分泌蛋白先經過高爾基體再經過內質網分泌到細胞外
D．分泌蛋白從細胞內排出時，囊泡的膜可與細胞膜融合
答案　C
解析　分泌蛋白的合成過程大致是：在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成，當合成了一段肽鏈后，這段肽鏈會與核糖體一起轉移到粗面內質網上，繼續其合成過程，并且邊合成邊轉移到內質網腔，再經過加工、折疊，形成具有一定空間結構的蛋白質，內質網再以囊泡的形式將蛋白質運送到高爾基體，與高爾基體膜融合后，高爾基體對蛋白質進行進一步的修飾加工，然后由高爾基體膜形成包裹著蛋白質的囊泡，轉運到細胞膜，將蛋白質分泌到細胞外，C錯誤。
2．(目標2)細胞膜、核膜及細胞器膜統稱為生物膜，下列對生物膜的敘述不正確的是(　　)
①各種生物膜的化學組成和結構完全相同　②細胞內廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點，為多種化學反應的進行提供了條件　③細胞膜在細胞和環境之間進行物質運輸、能量轉化、信息傳遞的過程中起重要的作用　④生物膜把細胞質分割成多個微小的結構，使多種化學反應能夠同時進行，而互不干擾　⑤各種細胞器膜在結構上都是各自獨立的
A．②④ B．②③
C．③⑤ D．①⑤
答案　D
解析　各種細胞器膜在結構和功能上相互聯系，如分泌蛋白的分泌過程，⑤錯誤；生物膜的化學組成和結構相似，生物膜中的蛋白質的種類和含量隨膜功能的不同而有所差異，①錯誤。
3．(不定項)(目標2)細胞內生物膜為細胞生命活動提供了廣闊空間，不同細胞器增大膜面積的方式可能不同。下列有關細胞器增大膜面積方式的敘述，正確的是(　　)
A．葉綠體通過類囊體堆疊來增大膜面積
B．內質網通過折疊廣泛分布于細胞質中
C．線粒體通過內膜向內折疊來增大膜面積
D．高爾基體通過產生囊泡而增大膜面積
答案　ABC
解析　高爾基體通過產生囊泡而對其加工的物質進行運輸，其結果是使高爾基體膜的面積減小。
4．(目標1)如圖是動物某分泌細胞，向細胞內注射用放射性同位素3H標記的氨基酸，一段時間后，在細胞外檢測到含有放射性的分泌蛋白。請回答下列問題([　　]內填序號)：
(1)圖中將出現放射性同位素的細胞結構是______________(填序號)；參與該過程的細胞器是______________(填序號)。
(2)分泌蛋白⑥首先是由________合成一段肽鏈，該過程的實質是__________________________________________。接著形成的肽鏈會和核糖體一同轉移到________繼續其合成過程，并且邊合成邊轉移到________，再經過________，形成具有一定空間結構的蛋白質。
(3)在分泌蛋白的合成、運輸和分泌過程中，需要的能量主要是由[　　]________提供的。
(4)圖中②是________，在細胞內被形象地稱為“深海中的潛艇”。
答案　(1)④⑤③②①　④⑤③⑦
(2)游離核糖體　氨基酸通過脫水縮合形成多肽鏈　粗面內質網上　內質網腔內　加工、折疊
(3)⑦　線粒體
(4)囊泡
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INCLUDEPICTURE"題型3-3-1.TIF" INCLUDEPICTURE "題型3-3-1.TIF" \* MERGEFORMAT
[例1]　甲狀腺細胞可以將氨基酸和碘合成為甲狀腺球蛋白，并且將甲狀腺球蛋白分泌到細胞外，其過程如圖所示。下列敘述不正確的是(　　)
A．與c過程有關的細胞器是內質網、高爾基體、線粒體
B．b過程首先發生在游離的核糖體中
C．用含3H標記的氨基酸注射到該細胞中，則出現3H的部位依次為③①②⑥④
D．若含18O的氨基酸在甲狀腺細胞內的代謝過程中產生了H2 18O，那么水中的18O最可能來自于氨基酸的—COOH
解題分析　甲狀腺球蛋白屬于分泌蛋白，合成需要I－，從圖中可以看出c屬于蛋白質的加工過程，此過程需要內質網、高爾基體和線粒體參與，A正確；標記的氨基酸先在游離的核糖體中合成一段肽鏈，然后該肽鏈與核糖體一起轉移到粗面內質網上，繼續其合成過程，并且邊合成邊轉移到內質網腔內，再進行折疊、加工，形成具有一定空間結構的蛋白質，內質網通過囊泡將蛋白質轉運到高爾基體，高爾基體對蛋白質做進一步的修飾加工后，通過囊泡運輸到細胞膜，并分泌到細胞外，所以依次經過的部位是①③②⑥④，B正確，C錯誤；氨基酸脫水縮合形成的水中的O來自氨基酸的—COOH，D正確。
答案　C
[例2]　(不定項)用35S標記一定量的氨基酸，并用來培養哺乳動物的乳腺細胞，測得核糖體、內質網、高爾基體上放射性強度的變化曲線(甲圖)以及在此過程中高爾基體、內質網、細胞膜膜面積的變化曲線(乙圖)，下列分析正確的是(　　)
A．甲圖中的a、b、c三條曲線所指代的細胞器分別是核糖體、內質網、高爾基體
B．與乳腺分泌蛋白的合成與分泌密切相關的具膜細胞器是內質網、高爾基體和線粒體
C．乙圖中d、e、f三條曲線所指代的分別是內質網膜、細胞膜、高爾基體膜的膜面積的變化
D．35S在細胞各個結構間移動的先后順序是核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜
解題分析　在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始肽鏈的合成，當合成一段肽鏈后，該段肽鏈會與核糖體一起轉移到粗面內質網上繼續其合成過程，邊合成邊轉移到內質網腔內進行加工，形成具有一定空間結構的蛋白質，內質網再以囊泡的形式將蛋白質運送到高爾基體，導致內質網膜面積減少，由此知d為內質網膜；囊泡與高爾基體融合導致高爾基體膜面積增加，被進一步加工的蛋白質再以囊泡的形式從高爾基體運送到細胞膜，導致高爾基體膜面積減少，則f為高爾基體膜；囊泡與細胞膜融合導致細胞膜膜面積增加，因此膜面積增加的e為細胞膜，在此過程中需要消耗的能量主要由線粒體提供。
答案　ABCD
技法提升
“三看法”解讀分泌蛋白的合成、加工、運輸
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[例3]　(不定項)下列有關生物膜系統的說法，正確的是(　　)
A．細胞膜、葉綠體的內膜與外膜、內質網膜與小腸黏膜均屬于生物膜系統
B．所有的酶都在生物膜上，沒有生物膜生物就無法進行各種代謝活動
C．內質網外連細胞膜，內連核膜
D．原核細胞不存在細胞核和多種具膜的細胞器，但具有生物膜
解題分析　小腸黏膜不是生物膜，A錯誤；有些酶附著在膜上，有些游離在基質中，有些分泌到細胞外，B錯誤。
答案　CD
易錯警示
有關生物膜系統的三個注意點
(1)判斷某種膜是否屬于生物膜主要看兩點：一是屬于細胞的膜，二是主要成分是脂質和蛋白質。
(2)真核細胞有生物膜系統，原核細胞沒有，原核細胞的生物膜只有細胞膜。
(3)內質網外連細胞膜，內連核膜，體現了內質網是細胞內分布最廣的細胞器。
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[單項選擇題]
INCLUDEPICTURE"圓點.TIF" INCLUDEPICTURE "圓點.TIF" \* MERGEFORMAT 知識點一　分泌蛋白的合成和運輸
1．下列有關分泌蛋白的敘述，正確的是(　　)
A．活細胞都會產生分泌蛋白
B．分泌蛋白的合成與分泌都需要能量
C．分泌蛋白都是消化酶
D．性激素是分泌蛋白
答案　B
解析　分泌蛋白是由細胞內合成，運輸到細胞外起作用的蛋白質，并非活細胞都會產生分泌蛋白，A錯誤；分泌蛋白的合成和分泌整個過程還需要線粒體提供能量，B正確；分泌蛋白包括消化酶，C錯誤；性激素的化學本質是脂質，D錯誤。
2．為了研究豚鼠胰腺腺泡細胞中分泌蛋白的形成和分泌過程，研究人員向胰腺腺泡細胞內注射一定量的3H標記的亮氨酸后，追蹤觀察放射性在細胞內的分布情況，結果正確的是(　　)
A．培養一段時間后，細胞膜外能觀察到3H標記
B．內質網是首先觀察到3H標記的細胞器
C．高爾基體是首先觀察到3H標記的細胞器
D．3H標記先出現在高爾基體，之后出現在內質網
答案　A
解析　3H標記的亮氨酸是合成分泌蛋白的原料，因此培養一段時間后，細胞膜外能觀察到3H標記，A正確；首先觀察到3H標記的細胞器是核糖體，B、C錯誤；3H標記先出現在內質網后出現在高爾基體，D錯誤。
3．下列關于高爾基體加工、分類、包裝和運輸的蛋白質去路，說法錯誤的是(　　)
A．通過囊泡被分泌至胞外
B．通過囊泡被運至細胞膜成為膜蛋白
C．被包裹在囊泡中與高爾基體脫離，形成溶酶體
D．參與細胞壁的構建
答案　D
4．細胞生命活動依賴于胞內運輸系統。運輸系統將大量需要運輸的物質分揀、包裝到囊泡中，利用動力蛋白水解ATP驅動囊泡在細胞骨架上移動，高效精確地將物質運輸到相應結構中發揮功能。下列敘述正確的是(　　)
A．血紅蛋白可通過囊泡分泌到細胞外
B．核糖體可出芽形成囊泡將肽鏈運往內質網進行加工
C．在胞內運輸過程中，內質網起到重要的交通樞紐作用
D．動力蛋白驅動囊泡在細胞骨架上的移動伴隨著能量代謝
答案　D
解析　血紅蛋白是胞內蛋白，組成細胞內的結構，不屬于分泌蛋白，A錯誤；核糖體是無膜細胞器，無法出芽形成囊泡，肽鏈從附著在內質網上的核糖體直接進入內質網進行加工，B錯誤；在胞內運輸過程中，是高爾基體起著重要的交通樞紐作用，C錯誤；由題意可知，動力蛋白水解ATP驅動囊泡在細胞骨架上移動，故該過程伴隨著能量代謝，D正確。
5.已知分泌蛋白的合成過程中，在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始合成分泌蛋白的新生肽鏈，新生肽鏈上有一段可以引導其進入內質網的特殊序列(圖中P肽段)。若P肽段功能缺失，則關于該蛋白的敘述正確的是(　　)
A．該蛋白質由內質網繼續合成
B．該蛋白可以進入高爾基體
C．該蛋白無法被分泌到細胞外
D．該蛋白可以被加工成熟
答案　C
INCLUDEPICTURE"圓點.TIF" INCLUDEPICTURE "圓點.TIF" \* MERGEFORMAT 知識點二　細胞的生物膜系統
6．下列關于生物膜系統的敘述，錯誤的是(　　)
A．細胞膜、細胞器膜以及核膜等結構共同構成細胞的生物膜系統
B．各種生物膜的組成成分和結構完全相同，結構和功能緊密聯系
C．內質網膜、高爾基體膜、細胞膜可以以“囊泡”的形式進行轉化
D．生物膜把細胞分割成一個個小的區室，保證細胞生命活動高效、有序地進行
答案　B
解析　各種生物膜的組成成分和結構相似，結構和功能緊密聯系，B錯誤；分泌蛋白的合成與分泌過程中內質網膜、高爾基體膜、細胞膜可以以“囊泡”的形式進行轉化，C正確。
7．下面為細胞的生物膜系統的概念圖，據圖判斷下列敘述正確的是(　　)
A．圖中a、c分別是指細胞膜、具膜細胞器的膜
B．若d是葉綠體的膜，則m、n一定是外膜和內膜
C．若e是線粒體的膜，則p一定是線粒體的內膜
D．圖中的f和h分別是指內質網和高爾基體的膜
答案　D
解析　性激素屬于脂質，是在內質網上合成的，由此可確定f是內質網膜，結合分泌蛋白合成、加工、運輸過程可確定g是囊泡，h是高爾基體膜，c是細胞膜，d和e中一個為葉綠體膜、另一個為線粒體膜，b為細胞器膜，a是核膜，A錯誤，D正確；葉綠體的膜結構有外膜、內膜和類囊體膜，B錯誤；線粒體膜有內膜和外膜，圖中p也有可能是線粒體的外膜，C錯誤。
8．生物膜系統與細胞代謝和細胞通訊密切相關。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．細胞膜的成分有磷脂、蛋白質、糖等
B．細胞之間的信息交流均依賴于細胞膜上的特異性受體
C．溶酶體和高爾基體在行使功能時可能伴隨膜組分的更新
D．內質網的膜上附著有多種酶，性腺細胞內質網豐富
答案　B
解析　細胞之間的信息交流可依賴于細胞膜上的特異性受體而實現，但有的受體則在細胞內，如性激素的受體，也有的兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞，從而實現信息傳遞，如高等植物細胞之間通過胞間連絲傳遞信息，B錯誤；高爾基體在分泌蛋白的形成過程中膜組分不斷更新，溶酶體通過內吞或外排的方式行使功能從而使膜組分不斷更新，C正確；內質網是脂質合成的“車間”，性腺細胞主要合成和分泌性激素(固醇類激素)，故性腺細胞內質網豐富，D正確。
[不定項選擇題]
9．下圖為物質X的合成與分泌過程示意圖，甲、乙、丙、丁、戊表示細胞結構。下列說法正確的是(　　)
A．圖示過程可體現生物膜系統在結構和功能上的相互聯系
B．甲→乙過程的實現與生物膜的流動性有關
C．物質X的形成和分泌過程中乙的生物膜面積減少，丙的生物膜面積增加
D．物質X可能是血紅蛋白
答案　A
解析　分泌蛋白的合成和分泌過程可體現生物膜系統在結構和功能上的相互聯系，A正確；甲表示核糖體，核糖體是沒有膜結構的細胞器，與生物膜的流動性無關，B錯誤；物質X的形成和分泌過程中乙(內質網)的生物膜面積減少，丙(高爾基體)的生物膜面積基本不變，丁(細胞膜)的生物膜面積增加，C錯誤；血紅蛋白存在于紅細胞內，屬于胞內蛋白，不屬于分泌蛋白，D錯誤。
10．世界衛生組織認為，母乳喂養可使嬰兒增強免疫力、提升智力，降低患病率。如哺乳期乳腺細胞分泌的多種抗體，會附著在嬰兒的胃腸道黏膜，從而防止細菌、病毒的侵害。下列說法正確的是(　　)
A．哺乳期乳腺細胞中內質網等結構發達
B．抗體的合成與運輸需要線粒體提供能量
C．抗體種類繁多與核糖體的種類和數量多無關
D．奶粉喂養的嬰兒可能會因抗體不足容易患病
答案　ABCD
解析　哺乳期乳腺細胞分泌比較旺盛，可分泌較多的抗體，則內質網、高爾基體等結構發達，A正確；抗體屬于分泌蛋白，其合成與運輸過程需要線粒體提供能量，B正確；核糖體是蛋白質合成的場所，但抗體的種類與核糖體的種類和數量無關，抗體種類繁多與環境中抗原種類多、基因的結構及功能特征有關，C正確；奶粉喂養的嬰兒可能會因抗體不足，免疫力偏低，容易患病，D正確。
11．蓖麻毒素是一種蛋白質，它能使真核生物的核糖體失去活性。細胞分泌蓖麻毒素過程中通過高爾基體以囊泡形式運輸至液泡，在液泡中加工成成熟的蓖麻毒素，再分泌至細胞外。下列敘述正確的是(　　)
A．蓖麻毒素的加工需要內質網、高爾基體、液泡的參與
B．液泡可以調節細胞內的環境、維持滲透壓的相對穩定
C．蓖麻毒素在液泡中成熟可以防止其毒害自身核糖體
D．成熟的蓖麻毒素與抗體、消化酶和性激素都屬于分泌蛋白
答案　ABC
解析　性激素屬于固醇類物質，不屬于分泌蛋白，D錯誤。
[非選擇題]
12．2013年諾貝爾生理醫學獎授予了發現細胞內部囊泡運輸調控機制的三位科學家。甲圖表示細胞通過形成囊泡運輸物質的過程，乙圖是甲圖的局部放大。不同囊泡介導不同途徑的運輸。圖中①～⑤表示不同的細胞結構，請分析回答以下問題([　]內填數字)：
(1)囊泡膜和細胞膜的主要成分一樣，都有______________。囊泡膜與細胞膜、細胞器膜和核膜等共同構成細胞的____________。
(2)以細胞“貨物”分泌蛋白—胰島素為例：首先在某一種細胞器上合成了一段肽鏈后，這段肽鏈會與該細胞器一起轉移到[③]________上繼續合成，如甲圖所示，包裹在囊泡________(填“X”或“Y”)中離開到達[　]________并與之融合成為其一部分，其中的蛋白質再進一步加工、折疊。然后再由該細胞器膜形成包裹著蛋白質的囊泡，轉運到細胞膜，最后經過乙圖所示過程，與細胞膜融合，分泌到細胞外。這些生命活動所需的能量主要是由細胞器________提供的。
(3)乙圖中的囊泡能精確地將細胞“貨物”(胰島素)運送到細胞膜，據圖推測其原因是囊泡膜上的蛋白質A可以和細胞膜上的________特異性識別并結合，此過程體現了細胞膜具有________的功能。
(4)已知囊泡Y內“貨物”為水解酶，由此推測細胞器⑤是________。
(5)人體能分泌胰島素的細胞與植物葉肉細胞相比，沒有________、________、________等結構。
答案　(1)脂質和蛋白質(或磷脂和蛋白質)　生物膜系統
(2)內質網　X　④　高爾基體　線粒體
(3)蛋白質B　控制物質進出細胞
(4)溶酶體
(5)細胞壁　液泡　葉綠體(三空順序可顛倒)
13．內質網是由單層膜形成的囊狀、泡狀或管狀結構，能通過不同方式與其他細胞結構產生直接或間接的聯系，并形成一個連續的網膜系統，在維持細胞內各細胞結構之間的協調配合中起到非常重要的作用。
(1)為研究內質網的功能，可通過____________(方法)分離細胞中的各種細胞器，從而得到內質網。內質網具有廣闊的膜面積，其生理學意義是______________________________。
(2)抗體的合成和分泌過程依次經過的具膜結構是__________________________。在此過程中，高爾基體的作用是__________________________________________________。囊泡的每一步運輸都需要通過信號與特異性受體的相互作用來完成，這體現了生物膜具有____________功能。
(3)研究發現：光面內質網和線粒體之間可以通過形成膜接觸位點(MAM)進行物質的交換，這對維持內質網和線粒體的正常功能是至關重要的。
①從細胞器功能的角度分析，光面內質網為線粒體提供了脂質，線粒體為光面內質網提供________。
②β 淀粉樣蛋白(Aβ)的沉積可以引發腦內神經細胞的死亡，進而導致阿爾茨海默病。進一步研究發現，Aβ會破壞神經細胞內MAM的結構，據此推測，Aβ導致神經細胞死亡的原因可能是___________________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)差速離心法　為多種酶提供了附著位點
(2)內質網、高爾基體、細胞膜　對來自內質網的蛋白質進行加工、分類和包裝　信息交流
(3)①能量　②Aβ可破壞神經細胞中的MAM結構，干擾了線粒體和光面內質網正常的物質交換，造成兩者功能異常，進而導致神經細胞的死亡
解析　(2)囊泡運輸需要通過信號與特異性受體的相互作用來完成，體現了生物膜具有信息交流的功能。
(3)①線粒體是有氧呼吸第二、三階段的場所，生命體95%的能量來自線粒體，線粒體能為光面內質網提供能量。②光面內質網和線粒體之間可以通過形成膜接觸位點(MAM)進行物質的交換，對維持內質網和線粒體的正常功能是至關重要的，Aβ可破壞神經細胞中的MAM結構，干擾了線粒體和光面內質網正常的物質交換，造成其功能異常，進而導致神經細胞的死亡。
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