1.細(xì)胞膜的組成和結(jié)構(gòu)(1)對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索(連線)
(2)細(xì)胞膜的組成成分
(3)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容
(4)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點
2.細(xì)胞膜的功能(1)細(xì)胞膜的主要功能
將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開
(2)如圖是細(xì)胞間的三種信息交流方式。
①寫出圖中物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱:a　　　　　　　;b　　　　;c　　　　　　　　。?②人體內(nèi)胰島素的作用過程、細(xì)胞免疫中細(xì)胞毒性T細(xì)胞與靶細(xì)胞間信息交流分別屬于上面的　　　　　　　　　方式。?③是否所有信號分子的受體都在細(xì)胞膜上?不是,有些小分子如脂溶性的信號分子(如性激素)的受體在細(xì)胞內(nèi)部。
(3)細(xì)胞膜的功能特性
教材深挖[必修1第46頁“拓展應(yīng)用2”改編]如圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體,它可以作為藥物的運載體,將其運送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中,能在水中結(jié)晶的藥物被包在雙分子層中,脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。
(1)脂質(zhì)體表面抗體的作用是　　　　 　　　　　　　　　　　 　,可用激素替代嗎?為什么??可以用激素替代,因為激素也能作用于特定的靶細(xì)胞或靶器官(2)為什么兩類藥物的包裹位置各不相同?
作為引導(dǎo)物,能特異性地與靶細(xì)胞結(jié)合
提示 由雙層磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體,兩層磷脂分子之間的部分是疏水的,脂溶性藥物能穩(wěn)定地被包裹在其中;脂質(zhì)體的內(nèi)部是水溶液的環(huán)境,能在水中結(jié)晶的藥物可穩(wěn)定地被包裹在其中。
鏈高考·前掛后連(1)鑒別細(xì)胞的死活時,臺盼藍(lán)能將代謝旺盛的動物細(xì)胞染色成藍(lán)色。[2021·全國乙卷](　　)(2)用細(xì)胞融合的方法探究細(xì)胞膜流動性時,可用熒光染料標(biāo)記膜蛋白。[2020·全國Ⅱ卷](　　)(3)細(xì)胞識別與糖蛋白中蛋白質(zhì)有關(guān),與糖鏈無關(guān)。[2018·江蘇卷](　　)(4)兩個相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸可實現(xiàn)細(xì)胞間的信息傳遞。[2018·全國Ⅲ卷](　　)(5)藍(lán)細(xì)菌和菠菜細(xì)胞膜的成分都有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。[2021·福建卷](　　)
細(xì)胞膜功能特性——選擇透過性的驗證
練思維·考教銜接[根據(jù)2023海南卷情境設(shè)計]不同細(xì)胞的幾種生物膜主要成分的相對含量見表。
(1)不同細(xì)胞的生物膜成分差異是如何引起的?同一細(xì)胞的細(xì)胞膜成分及其功能是否會發(fā)生變化?
(2)神經(jīng)鞘細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量比其他細(xì)胞膜低,請從結(jié)構(gòu)與功能觀角度分析原因。
提示 不同細(xì)胞的生物膜成分差異主要在于蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量;同一細(xì)胞在不同時期,細(xì)胞膜的成分含量及其功能均會發(fā)生變化,例如,衰老細(xì)胞中膜通透性會發(fā)生改變。
提示 神經(jīng)鞘細(xì)胞膜功能相對簡單。膜的功能越復(fù)雜,所含蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多,功能越簡單,所含蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越少。
(3)破壞膜結(jié)構(gòu)的因素有哪些?
(4)分析該表格能得到哪些結(jié)論?(至少2點)
提示 生物膜主要是由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和少許糖類組成的,凡能引起蛋白質(zhì)變性、脂質(zhì)溶解的因素均能導(dǎo)致生物膜結(jié)構(gòu)被破壞而失去控制作用。破壞膜結(jié)構(gòu)的因素有高溫、強酸、強堿、過度低溫、脂溶劑、蛋白酶等。
提示 由表可推知:①細(xì)胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)(或蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是生物膜不可或缺的成分,二者的運動構(gòu)成膜的流動性)。②不同細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的含量會有所不同——功能越復(fù)雜的膜中蛋白質(zhì)含量相對越高(或表內(nèi)所列的生物膜中,線粒體內(nèi)膜的功能最復(fù)雜,神經(jīng)鞘細(xì)胞膜的功能最簡單)。③高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的信息交流可能與二者膜上的糖類有關(guān)。
考向一 借助細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,考查科學(xué)探究1.下列關(guān)于細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)的探索的敘述,正確的是(　　)A.歐文頓通過對膜成分的提取和化學(xué)分析提出膜是由脂質(zhì)組成的B.丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力,由此推測細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外,可能還附有蛋白質(zhì)C.人—鼠細(xì)胞的融合實驗運用了放射性同位素標(biāo)記法,證明了膜具有一定的流動性D.羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),提出所有的生物膜都是由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的
解析 歐文頓發(fā)現(xiàn)凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì),比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞,于是他提出:膜是由脂質(zhì)組成的,該過程并未進行化學(xué)分析,A項錯誤;丹尼利和戴維森研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力,由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低,因此丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外,可能還附有蛋白質(zhì),B項正確;人—鼠細(xì)胞的融合實驗采用了熒光標(biāo)記法,C項錯誤;羅伯特森觀察的細(xì)胞膜的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)對應(yīng)的是蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì),D項錯誤。
考向二 圍繞細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)特點,考查生命觀念與科學(xué)探究2.(2023·山東日照聯(lián)考)正常溫度時,生物膜既可以保持正常的結(jié)構(gòu),又具有較強的流動性,稱為液晶態(tài);溫度很低時,生物膜的流動性急劇降低,轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài);如果環(huán)境溫度很高,則變成無序的液體狀態(tài)。膽固醇分子與磷脂分子相結(jié)合既能限制磷脂分子的熱運動又能將磷脂分子相隔開使其更易流動。下列敘述錯誤的是(　　)A.膽固醇可以調(diào)節(jié)動物生物膜的流動性,使生物膜適應(yīng)溫度的范圍變小B.高溫會破壞生物膜中蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),會導(dǎo)致生物膜變成無序狀態(tài)C.生物膜的流動性表現(xiàn)在組成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子能流動D.膽固醇分子除構(gòu)成動物細(xì)胞膜外,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸
解析 膽固醇可以調(diào)節(jié)動物生物膜的流動性,使生物膜適應(yīng)溫度的范圍變大,A項錯誤;根據(jù)題意“如果環(huán)境溫度很高,則變成無序的液體狀態(tài)”,可推知高溫會破壞生物膜中蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),會導(dǎo)致生物膜變成無序狀態(tài),B項正確;由于組成膜的磷脂分子可以側(cè)向移動,膜中的大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也能移動,因此生物膜具有流動性,C項正確;膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸,D項正確。
3.脂筏是細(xì)胞膜上富含膽固醇和鞘磷脂(磷脂中的一種)的微結(jié)構(gòu)域,大小約70 nm,是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)。脂筏的組分和結(jié)構(gòu)特點有利于蛋白質(zhì)之間相互作用和構(gòu)象變化,一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)單元可以在脂筏中組裝。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　)A.蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中B.鞘磷脂具有兩個疏水的尾和一個親水的頭C.脂筏可以參與細(xì)胞之間的信息傳遞D.各種細(xì)胞的細(xì)胞膜上均含有膽固醇
解析 蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層,可見蛋白質(zhì)以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中,A項正確;由題意可知,鞘磷脂屬于磷脂的一種,也具有兩個疏水的尾和一個親水的頭,B項正確;由題意可知,一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)單元可以在脂筏中組裝,說明脂筏可以參與細(xì)胞之間的信息傳遞,C項正確;動物細(xì)胞的細(xì)胞膜上才含有膽固醇,而植物等細(xì)胞的細(xì)胞膜上沒有膽固醇,D項錯誤。
4.(2024·廣東廣州聯(lián)考)細(xì)胞膜受到損傷后,會有溶酶體聚集到損傷處并與其融合,從而修復(fù)細(xì)胞膜。熒光葡聚糖是帶有熒光標(biāo)記的多糖,對細(xì)胞無毒害作用,為了探究Ca2+對細(xì)胞膜修復(fù)的影響,科學(xué)家在含有熒光葡聚糖的培養(yǎng)液中,激光照射癌細(xì)胞MCF7,致使細(xì)胞膜上形成小孔,實驗結(jié)果如圖,箭頭代表用激光照射癌細(xì)胞。
下列敘述錯誤的是(　　)A.正常情況下,細(xì)胞膜修復(fù)速度很快,大約50 s即可完成B.修復(fù)受損傷的細(xì)胞膜,Ca2+和熒光葡聚糖是必不可少的C.若細(xì)胞膜正常,細(xì)胞內(nèi)不會有熒光葡聚糖D.Ca2+通過影響細(xì)胞膜的流動性,從而影響細(xì)胞膜的修復(fù)
解析 從圖中可知,當(dāng)有Ca2+存在時,大約50 s后,細(xì)胞內(nèi)熒光強度相對值不再增加,說明細(xì)胞膜修復(fù)已經(jīng)完成,A項正確;由圖可知,與有Ca2+條件下相比,無Ca2+時細(xì)胞膜不能被修復(fù),因此Ca2+是必不可少的,但葡聚糖對修復(fù)受損細(xì)胞膜無作用,B項錯誤;葡聚糖是多糖,當(dāng)細(xì)胞膜完整時,葡聚糖不能進入細(xì)胞內(nèi),因此細(xì)胞膜正常的細(xì)胞內(nèi)不會有熒光葡聚糖,C項正確;細(xì)胞膜的修復(fù)主要依賴生物膜的融合,即通過生物膜的流動性來實現(xiàn),無Ca2+時,細(xì)胞膜無法修復(fù),在有Ca2+的條件下,細(xì)胞膜能盡快修復(fù),說明Ca2+通過影響細(xì)胞膜的流動性,從而影響細(xì)胞膜的修復(fù),D項正確。
考向三 結(jié)合細(xì)胞膜的功能,考查結(jié)構(gòu)與功能觀5.(2024·廣東汕頭統(tǒng)考)細(xì)胞膜破損時,細(xì)胞外高濃度的鈣離子迅速通過細(xì)胞膜上破損的孔洞進入細(xì)胞質(zhì)中,觸發(fā)溶酶體的胞吐作用,攜帶溶酶體膜的囊泡通過與破損的細(xì)胞膜融合,堵塞細(xì)胞膜表面破損的孔洞,從而恢復(fù)細(xì)胞膜的完整性。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.細(xì)胞功能的復(fù)雜程度由細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量決定B.細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高有助于形成的囊泡參與修復(fù)破損的細(xì)胞膜C.溶酶體中的酶能分解受損的細(xì)胞器,其分解產(chǎn)物均被運出細(xì)胞D.攜帶溶酶體膜的囊泡與破損細(xì)胞膜的融合依賴于生物膜的功能特性
解析 細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度與細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān),而細(xì)胞功能的復(fù)雜程度與各種細(xì)胞器功能密不可分,A項錯誤;細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高有助于囊泡的形成和破損細(xì)胞膜的修復(fù),B項正確;溶酶體中的酶能分解受損的細(xì)胞器,分解產(chǎn)物有些被回收利用,有些被運出細(xì)胞,C項錯誤;溶酶體膜與細(xì)胞膜相融合的基礎(chǔ)是生物膜的流動性,屬于生物膜的結(jié)構(gòu)特性,D項錯誤。
1.(2021·浙江卷)細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型如圖所示。下列敘述正確的是(　　)A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂雙分子層是完全對稱的B.膽固醇鑲嵌或貫穿在膜中有利于增強膜的流動性C.物質(zhì)進出細(xì)胞方式中的被動運輸過程與膜蛋白無關(guān)D.有些膜蛋白能識別并接受來自細(xì)胞內(nèi)外的化學(xué)信號
解析 糖脂分子只分布在細(xì)胞膜的外側(cè),故磷脂雙分子層是不完全對稱的, A項錯誤;磷脂的尾部與膽固醇一起存在于磷脂雙分子層內(nèi)部,而非鑲嵌或貫穿在膜中,且由于膽固醇是“剛性的”,會限制膜的流動性,B項錯誤;物質(zhì)進出細(xì)胞方式中的被動運輸包括自由擴散和協(xié)助擴散,其中協(xié)助擴散需要轉(zhuǎn)運蛋白,即與膜蛋白有關(guān),C項錯誤;有些膜蛋白起著細(xì)胞標(biāo)志物的作用,能識別并接受來自細(xì)胞內(nèi)外的化學(xué)信號,D項正確。
2.(2022·海南卷)細(xì)胞膜上存在的多種蛋白質(zhì)參與細(xì)胞的生命活動?；卮鹣铝袉栴}。(1)細(xì)胞膜上不同的通道蛋白、載體蛋白等膜蛋白,對不同物質(zhì)的跨膜運輸起著決定性作用,這些膜蛋白能夠體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有的功能特性是　　　　　　　　。?(2)細(xì)胞膜上的水通道蛋白是水分子進出細(xì)胞的重要通道,水分子借助水通道蛋白進出細(xì)胞的方式屬于　　　　　　　　。?
(3)細(xì)胞膜上的H+-ATP酶是一種轉(zhuǎn)運H+的載體蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解釋放的能量將H+泵出細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞外的pH　　　　;此過程中,H+-ATP酶作為載體蛋白在轉(zhuǎn)運H+時發(fā)生的變化是　　　　　　　　 　　　　　。?(4)細(xì)胞膜上的受體通常是蛋白質(zhì)。人體胰島B細(xì)胞分泌的胰島素與靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合時,會引起靶細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的生理變化,這一過程體現(xiàn)的細(xì)胞膜的功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
空間結(jié)構(gòu)(自身構(gòu)象)發(fā)生改變
(5)植物根細(xì)胞借助細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白逆濃度梯度吸收磷酸鹽,不同溫度下吸收速率的變化趨勢如圖。與25 ℃相比,4 ℃條件下磷酸鹽吸收速率低的主要原因是　　　　　　　　　　　。?
植物根細(xì)胞吸收磷酸鹽為主動運輸,主動運輸需要細(xì)胞呼吸供能,而溫度降低會導(dǎo)致呼吸酶的活性降低,進而降低細(xì)胞呼吸速率,最終降低了磷酸鹽的吸收速率
解析 (2)水分子借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白進出細(xì)胞,這種借助膜上轉(zhuǎn)運蛋白順濃度梯度進出細(xì)胞的物質(zhì)擴散方式稱為協(xié)助擴散。(3)細(xì)胞膜上的H+-ATP酶能利用ATP水解釋放的能量將H+泵出細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞外的H+增多,pH下降;載體蛋白在每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變。(4)胰島B細(xì)胞分泌的胰島素隨血液到達(dá)全身各處,與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合,將信息傳遞給靶細(xì)胞,引起靶細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的生理變化,體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有進行細(xì)胞間信息交流的功能。(5)植物根細(xì)胞吸收磷酸鹽為主動運輸,主動運輸需要細(xì)胞呼吸供能,而溫度降低會導(dǎo)致呼吸酶的活性降低,進而降低細(xì)胞呼吸速率,最終降低了磷酸鹽的吸收速率。

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