3.1 细胞膜的结构和功能（精讲导学案）-【帮课堂】2024-2025学年高一生物同步学与练（2019人教版必修1）

第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/课前导学 梳理教材内容，掌握基础知识；延伸思考探究，深入理解知识；预习判断检测，及时效果验收 04/课堂探究 课堂知识探究，全面学会知识 05/分层训练 基础提升拓展，突破学习任务 1.简述细胞膜的功能。（重点）。 2.体会科学家探索细胞膜结构的过程。（难点） 3.简述细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。（重点） · 基础感知 1.细胞膜的主要成分是 和 ，另外还有少量的 。脂质中最丰富的是 。细胞膜的组成元素有 。 2.根据细胞膜结构和功能的特点，分析回答下列问题。 （1）1895年，欧文顿研究各种未受精卵细胞的膜透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜则十分困难，这表明组成细胞膜的主要成分中有 。 （2）1925年，荷兰科学家用丙酮抽提红细胞的类脂后，将它在空气—水界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原红细胞膜表面积的2倍。科学家抽提出的类脂主要是 。在空气和水的界面上，类脂分子排列成单分子层时，类脂分子的排列方向是 。该实验说明 。 （3）科学家发现，人的成熟红细胞即使在人工诱导的条件下，也不能恢复分裂能力，原因是 。这说明细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是 。 （4）1970年，科学家用不同荧光染料标记抗体，分别与小鼠细胞和人细胞膜上的一种抗原（蛋白质）结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合为一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在37℃下保温40min后，在融合细胞上两种颜色的荧光呈点状均匀分布。这个实验说明 ，其原因是 。 3.流动镶嵌模型的基本内容及其结构特点： （1）基本内容： ①基本支架： 。 ②蛋白质分布： 在磷脂双分子层 ； 磷脂 双分子层 ； 整个磷脂双分子层。 ③多糖：多糖与蛋白质结合形成 ，多糖与脂质结合形成 ，这些糖类分子叫做 ，糖被与细胞表面的 等功能有密切关系。 （2）细胞膜结构特点----- ①细胞膜具有流动性的原因： 。 ②细胞膜具有流动性的作用：对于细胞完成物质的 等功能都是非常重要的。 ③影响细胞膜流动性的因素：温度，一定范围内，温度升高，膜流动性 。 4.细胞间信息交流的方式多种多样。如A图细胞分泌的化学物质如激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的 表面的 结合，将 传递给靶细胞。B图相邻两个细胞的细胞膜 ，信息从一个细胞传递给另一个细胞；如精子和卵细胞之间的 和结合。C图相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过通道进入另外一个细胞；例如高等植物细胞通过 相互连接，也有信息交流的作用。 · 思考提升 1.植物细胞的边界是细胞壁吗？ 2.如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答： (1)图中物质或结构的名称：①受体；②信号分子；③胞间连丝。 (2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？ (3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？ (4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 (5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。 3.用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因。 4.在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因。 · 预习检测 1.关于细胞膜的功能判断正误 (1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　) (2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　) (3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) 2.对细胞膜结构的探索过程判断正误 (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　) (2)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构(　　) (3)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　) 3.关于流动镶嵌模型的基本内容判断正误 (1)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞(　　) (2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的(　　) (3)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　　) 探究一 探索细胞膜的结构 1.分析细胞膜中磷脂分子的排布特点 磷脂分子的结构如图所示： (1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是A。 (2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。 2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点 资料1　关于电镜成像：电子束照射大分子物质散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。 请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。 资料2　按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8 nm。 请根据资料2指出“蛋白质—脂质—蛋白质”的不足之处并对细胞膜的结构进行合理推测。 资料3　20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ ★易错提示： 哺乳动物的红细胞在发育成熟的过程中，细胞核逐渐退化，为携带氧的血红蛋白腾出空间。成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，因此，哺乳动物成熟的红细胞是获得纯净细胞膜的好材料。 ★回归教材： (1)(必修1 P40～41)细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。 (2)(必修1 P43)细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，此外还有少量的糖类；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。 (3)(必修1 P45)细胞膜的结构特点是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 (4)(必修1 P45)糖被：细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 · 基础过关练 一、单选题 1．某种具有膜结构的病毒专门侵染蓝细菌。下列有关该病毒的叙述错误的是（    ） A．组成成分中只含核酸、蛋白质 B．增殖所需原料、能量由蓝细菌提供 C．不可直接接种到固体培养基上进行培养 D．可用于治理蓝细菌引起的水华 2．下图是细胞膜的亚显微结构模式图，相关叙述错误的是（    ） A．①与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关 B．①在细胞膜内外都有分布 C．细胞膜的功能复杂程度和②的种类和数量有关 D．③构成了细胞膜的基本支架 3．谚语有云“有收无收在于水，收多收少在于肥”，水和无机盐在玉米等农作物的生长发育过程中发挥着重要的作用。下列说法不正确的是（    ） A．在玉米种子萌发过程中，自由水所占的比例增加 B．由于水分子内氢键的存在，水具有较高的比热容 C．N是构成玉米等农作物细胞膜、染色体、中心体的重要元素 D．将玉米等农作物的秸秆充分晒干后，剩余的物质主要是无机物 4．紫外线可刺激人体皮肤黑色素细胞增殖分化，加速黑色素的分泌。黑色素细胞借助树枝状突起伸向邻近的角质层细胞，传递信息并转移黑色素，随着角质层细胞的老化脱落将黑色素排出体外。下列说法错误的是（　　） A．人体皮肤黑色素细胞膜上可能存在紫外线受体 B．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，脂质约占细胞膜总质量的50% C．细胞膜的蛋白质使细胞膜的表面张力升高 D．细胞膜的磷脂分子能够侧向自由移动有利于黑色素的转移 5．下列对细胞膜成分探究历程的相关叙述，错误的是（    ） A．戈特和格伦德尔推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 B．由于细胞膜附有蛋白质导致细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 C．罗伯特森在电子显微镜下看到膜呈暗—亮—暗的三层结构，亮层是蛋白质分子 D．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验，可作为表明细胞膜具有流动性的证据 6．下面为与细胞相关的一些现象：①脂溶性物质极易通过细胞膜，并且细胞膜很容易被脂溶性物质所溶解；②细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力（油脂滴表面若吸附有蛋白质成分表面张力会降低）；③用清水清洗刚采摘的红苋菜时清水不呈红色，将红苋菜置于沸水中一段时间后，汤呈红色；④人的成熟红细胞中全部磷脂分子铺成单分子层后的面积约为细胞膜表面积的两倍。下列相关分析正确的是（    ） A．①说明细胞膜中的磷脂分子是对称均匀分布的 B．②说明细胞膜中脂质的含量多于蛋白质的含量 C．③可说明活细胞的细胞膜具有控制物质进出的功能 D．若④中为人口腔上皮细胞，则其全部磷脂分子铺成单分子层后的面积等于细胞膜表面积的两倍 7．脂滴是细胞内储存脂肪的结构，脂滴膜由磷脂分子构成，脂滴表面镶嵌有多种蛋白，这些蛋白在脂滴的形成、转运和降解过程中发挥重要作用。下列叙述错误的是（    ） A．脂滴膜的基本支架由磷脂双分子层构成 B．脂滴膜上的蛋白质分子是可以运动的 C．脂肪是由脂肪酸和甘油反应形成的酯 D．脂肪在生命活动需要时可以分解供能 8．支原体肺炎是以发热、咳嗽为主要表现的一种传染性疾病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物（结构简图如下），以下说法正确的是（    ） A．支原体与肺细胞的结构区别是没有核糖体 B．支原体的染色体存在于拟核 C．支原体的遗传物质是RNA D．支原体的细胞膜以磷脂双分子层为基本支架 9．细胞膜外表面的糖类分子与脂质结合形成糖脂，或与蛋白质分子结合形成糖蛋白，这些糖类分子（也叫糖被）在细胞生命活动中具有重要的功能。下列说法错误的是（    ） A．脂质中的磷脂分子水解的终产物为甘油和脂肪酸 B．糖类、蛋白质和脂质都含有C、H、O元素 C．能溶解脂质的溶剂和蛋白酶都会破坏细胞膜 D．细胞膜上有信息接受功能的物质很可能是糖蛋白 10．研究表明，人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种RNA病毒，HIV的CP120蛋白能特异性结合T淋巴细胞表面的CD4受体，病毒外膜可与细胞膜融合并以核衣壳的形式进入宿主细胞。下列相关叙述错误的是（    ） A．在高倍显微镜下可以看到无生命特征的HIV病毒 B．HIV病毒遗传物质的基本单位是核糖核苷酸 C．HIV病毒的生活离不开细胞，细胞是最基本的生命系统 D．该病毒能入侵细胞，说明细胞膜控制物质进出的功能是相对的 二、非选择题 11．翟中和院士在其主编的《细胞生物学》中说到，我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。表达出了细胞经过数亿年的进化，还有太多的未知等待同学们去探索，请同学们欣赏下面几个细胞，并据图回答下列问题（横线上填内容）：    (1)从结构上来看，图1细胞与图2细胞的根本区别是 ，图1细胞是 。 (2)与人体胰岛细胞相比，图2细胞特有的细胞结构有 。 (3)图3反映的是细胞膜的 的功能。细胞膜功能的实现离不开细胞膜 的结构特点。 (4)图4支原体的②处糖蛋白很少，从细胞结构的角度分析，其原因是 。广谱青霉素可抑制细菌的增殖，但支原体对其并不敏感，推测青霉素对细菌的作用位点为 。 12．下图是细胞间的3种信息交流方式，据图分析回答下列问题： （1）图A表示通过细胞分泌的化学物质，随血液到达全身各处，与靶细胞表面的② 结合，将信息传递给靶细胞。 （2）图B表示通过相邻两细胞的 ，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示 。 （3）图C表示相邻两植物细胞之间形成 ，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示 。 （4）细胞膜主要是由 和 组成的。在组成细胞膜的脂质中 最丰富，此外还有少量的 。 在细胞膜行驶功能方面起着重要作用。 · 能力提升练 一、单选题 1．在长期的科学认知中，糖基化发生在脂质和蛋白质分子上，形成糖脂和糖蛋白。近期，《细胞》杂志发表的一项重要研究表明，在小鼠的中性粒细胞外表面发现一种全新的糖基化分子--RNA上连接多糖分子的“糖RNA”。该项研究还表明，小鼠体内的中性粒细胞被招募到炎症组织的过程与细胞外表面的糖RNA有关。下列关于糖脂、糖蛋白及糖RNA 的叙述错误的是（　　） A．糖脂、糖蛋白及糖RNA又称为糖被 B．糖RNA分子中至少存在两种糖类 C．除细胞膜上，RNA 在细胞质和细胞核部位也有分布 D．糖RNA 分布于细胞外面，可能与细胞识别功能有关 2．荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭（漂白）膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲，结果如图乙。下列说法错误的是（　　） A．该实验说明细胞膜具有一定的流动性 B．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中 C．温度会影响漂白区域荧光强度恢复到F2的时间 D．无论漂白区域恢复时间多长，理论上荧光强度F2小于F1 3．荧光漂白恢复(FPR)技术是使用荧光分子，如荧光素、绿色荧光蛋白等与相应分子偶联，检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率的技术，利用高能激光束照射细胞的某一特定区域，使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭，这一区域称为光漂白区。一段时间后，光漂白区荧光强度的变化如图所示。下列说法错误的是（    ） A．FPR技术可对分泌蛋白的分泌过程进行示踪 B．荧光恢复的速度可反映荧光标记分子的运动速率 C．图中曲线上升是周围非漂白区的荧光分子迁移所致 D．在适当范围内提高温度可以缩短光漂白区荧光恢复的时间 4．如图为细胞膜的亚显微结构模式图和部分功能示意图，下列相关叙述错误的是（    ） A．细胞膜的功能可说明细胞膜是动植物细胞的边界 B．细胞间的信息交流都需要细胞膜上的受体协助 C．细胞膜中物质①②的流动性决定了其具有一定的流动性 D．图2所示细胞膜的功能的实现与图1中结构③密切相关 5．图为在流动镶嵌模型基础上提出的脂筏模型，脂筏是一种相对稳定、分子排列较紧密及流动性较低的结构，其面积可能占膜面积的一半以上，与细胞识别、细胞凋亡等生理过程都有一定的关系。①、②为存在于细胞膜上的两种脂质。下列叙述错误的是（    ） A．B侧含有糖类与脂质结合形成的糖脂，所以它代表的是细胞膜的外表面 B．脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的 C．④蛋白跨膜区段的氨基酸应具有较强的亲水性 D．脂筏模型与细胞膜的流动镶嵌模型都属于物理模型 6．带状疱疹病毒（VZV）由双链 DNA、核衣壳蛋白及来自于宿主细胞膜的包膜组成，该病毒感染人体会引起水痘。阿昔洛韦可与鸟嘌呤脱氧核苷酸竞争靶位，抑制病毒 DNA 合成，临床上常用做VZV 感染的辅助治疗。下列说法正确的是（    ） A．VZV 属于生命系统最基本的结构层次 B．VZV 中的P 元素只存在于DNA中 C．VZV 的遗传物质彻底水解后得到4种产物 D．服用阿昔洛韦治疗水痘期间不宜大量食用高嘌呤食物 7．脂质纳米颗粒（LNP）可以向人体靶细胞运送药物，图示为LNP的模式图。相关叙述错误的是（　　）    A．LNP的主要成分为磷脂， 含有C、H、O、N、P B．LNP与细胞膜的融合体现了细胞膜有一定的流动性 C．LNP常用来包裹水溶性药物，并将药物送入靶细胞 D．LNP将药物送入靶细胞内需要细胞膜上的受体参与 8．脂滴是储存脂肪的细胞结构，存在于大多数物种和细胞类型中。脂滴的大小和生长与肥胖密切相关，由磷脂分子包裹脂质组成。脂滴的生成过程是：首先在内质网磷脂双分子层之间合成中性脂，形成类似眼睛的结构，然后中性脂不断累积并最终从内质网上分离成为成熟的脂滴。下列有关说法错误的是（    ） A．脂滴从内质网上分离体现了膜的流动性 B．脂滴的膜是由两层磷脂分子构成基本骨架 C．脂滴表面若附有蛋白质，则其表面张力会降低 D．与糖类相比，质量相同的脂肪氧的含量低、氢的含量高 9．系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，以下有关细胞膜功能的说法错误的是（    ） A．细胞膜对于物质的运输具有选择性，细胞需要的物质可以进入细胞 B．高等植物细胞间的胞间连丝，能进行信息交流和物质运输 C．动物细胞之间的信息传递都需通过激素与靶细胞受体结合来实现 D．膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，将生命物质与外界环境分隔开 10．水稻条纹病毒（RSV）感染水稻后，能够干扰R蛋白对细胞膜的定位，从而打开胞间连丝，并快速在细胞间移动，使水稻患条纹病。下列分析错误的是（    ） A．水稻茎尖病毒极少，可能是由于该组织胞间连丝不发达 B．信号分子通过胞间连丝后，需与相应受体结合才能发挥作用 C．抑制RSV对R蛋白的干扰，可增强水稻患条纹病的程度 D．通过人工喷洒含抗生素的药物，无法降低水稻患条纹病的程度 二、非选择题 11．如甲图表示细胞膜的亚显微结构；脂筏是动物细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂（磷脂的一种）的微结构域，它位于细胞膜的外侧（如乙图）。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导有密切的关系。    (1)鞘磷脂与脂肪都含有的化学元素是 。 (2)科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优选通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶破坏。这些事实说明，组成细胞膜的物质中含有 。 (3)图乙所示结构中，可以根据 （答出两点）判断细胞膜的内外侧。 (4)关于细胞膜的结构，目前普遍所接受的是辛格和尼科尔森提出的 模型，该模型认为细胞膜不是静止的，而是具有流动性。 (5)研究细胞膜有重要的应用价值，科学家也可以模拟细胞膜的 功能对海水进行淡化处理。 12．低密度脂蛋白（LDL）过多是动脉粥样硬化和冠状动脉疾病的一种重要危险因素。LDL 是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物，结构如图 1 所示。图 2 为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性负相关）影响的 曲线。请回答下列问题： (1)胆固醇是构成 的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。由图 2 可知，在人体正常体温条件下，胆固醇能 （填“提高”或“降低”）膜流动性。 (2)据图 1 分析，LDL 膜结构与构成细胞膜的基本支架相比，主要不同点是 。 (3)肥胖对健康的影响引起社会广泛关注。脂肪由 元素构成，常温下的物理状态由其含有的 的种类决定。与糖类相比，脂肪是人体细胞中良好的储能物质， 原因是 。 (4)为研究肥胖成因，科研人员选取同龄且健康的A、B 、 C三个品系小鼠，每个品系分为 组和实验组，分别饲喂等量的常规饲料和高脂饲料。在适宜环境中饲养 8 周，禁食 12h 后检测 （反映小鼠的肥胖程度），结果如图 3。三个品系小鼠中，最适宜作为肥胖成因研究对象的是 品系小鼠。 · 思维拓展练 知识拓展——脂质体 脂质体是一种人工膜，是根据磷脂分子可在水中形成稳定磷脂双分子层的原理制成的，是很多药物的理想载体，其结构示意图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。 (1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？ 提示：甲处、乙处；两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，能在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中。 (2)若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是什么？ 提示：脂质体膜上的抗体能够特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。 (3)脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？该过程利用了膜的什么特点？ 提示：脂质体与细胞膜结构相似，到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞。利用了膜的流动性。 思维训练 一、单选题 1．疫苗是现代医学的伟大成就，挽救了无数人的生命。疫苗包括灭活疫苗、核酸疫苗等。某种mRNA疫苗通过体外设计编码抗原蛋白的mRNA序列，再经脂质体包裹后注射到人体内，引起相关免疫反应。下列相关叙述错误的是（　　） A．灭活的病毒疫苗是使病毒失去感染能力，但能保留其抗原特性的生物制品 B．mRNA疫苗进入人体后通过引起机体的细胞免疫，使人体获得免疫力 C．“糖丸爷爷”顾方舟研制的糖丸脊髓灰质炎疫苗为减毒活疫苗 D．多次注射疫苗是为了提高机体内抗体和记忆细胞的数量 2．为探究人工膜通过H+的跨膜转运合成ATP的机制，科学家在脂质体（一种人工膜）上分别嵌入细菌紫膜质（一种膜蛋白）和ATP合成酶，光照后结果如图。下列说法正确的是（    ） A．光能先转化为ATP中的化学能，再为H+进入脂质体内部供能 B．ATP 合成酶既可催化ATP的合成，又是H+协助扩散的通道 C．照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，ATP 的合成速率显著上升 D．推测线粒体内膜、类囊体薄膜上也存在图中所示的能量转换机制 3．阿格雷在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时，发现了一种疏水性跨膜蛋白（CHIP28），并发现CHIP28在吸水能力很强的红细胞的膜上含量特别高。非洲爪蟾卵母细胞对水的通透性极低，阿格雷将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾卵母细胞内，72 h后再将其放入低渗溶液中。并与未注入此mRNA的细胞作比较，结果如图所示。下列有关分析正确的是（    ） A．由磷脂分子构成的脂质体在低渗溶液中不会吸水膨胀 B．CHIP28是水通道蛋白，与水分子结合后介导水的跨膜运输 C．在不同种类的细胞中，mRNA翻译出CHIP28所用的密码子不同 D．CHIP28增大了膜对水的通透性，使水以协助扩散的方式进入细胞 4．分散到水溶液中的磷脂分子会自发组装成充满液体的球状小泡，称为脂质体。研究人员在脂质体外包裹上聚乙二醇保护层，并镶嵌上相应的抗体，制造出一种能定向运送药物的“隐性脂质体”（如下图）。目前这种“隐性脂质体”已在癌症治疗中得到应用，下列有关分析错误的是（    ） A．药物A能在水中结晶，因此被包裹在脂质体内部水溶性环境中 B．磷脂分子的“尾部”疏水，脂溶性药物B需要被包在两层磷脂分子之间 C．脂质体与癌细胞接触后，药物可通过主动运输进入癌细胞 D．脂质体与癌细胞能特异性结合，可减轻药物副作用 5．某科学家将磷脂和水混合后，施加超声波处理，获得了由磷脂双分子层构成的封闭型囊泡状结构——脂质体（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．脂质体中两层磷脂分子的排布是随机的 B．图中的药物是指脂溶性的药物 C．脂质体与细胞接触后，药物可通过主动运输进入细胞 D．脂质体表面的导向分子具有靶向运输的作用 6．单纯的磷脂分子在水中可以形成双层磷脂分子构成的球形脂质体（如图），它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部。下列关于脂质体的叙述，正确的是（    ） A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的选择透过性将药物送入细胞 B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的选择透过性将药物送入细胞 C．在a处嵌入水溶性药物，利用它可能会与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．在b处嵌入水溶性药物，利用它可能会与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 二、非选择题 7．细菌紫膜质是一种膜蛋白，ATP 合成酶能将 H＋势能转化为 ATP 中的化学能。科学家分别将细菌紫膜质和 ATP 合成酶重组到脂质体（一种由磷脂双分子层组成的人工膜）上， 在光照条件下，观察到如下图所示的结果： 请回答： (1)H＋以主动运输方式通过细菌紫膜质进入脂质体内部，该过程消耗的能量来自于 （填“光能”或“ATP”），从脂质体内部转移到外部则是以 方式通过 ATP 合成酶完成的。 (2)从上图可知，ATP 合成酶是 分子（填“亲水性”或“亲脂性”或“两性”），具有 的功能。H﹢跨过膜的过程中，ATP 合成酶的构象会发生改变。这种改变是 （填“可逆”或“不可逆”）的。 (3)ADP 和 Pi 接受 H＋通过人工膜所释放的势能形成 ATP。ATP是驱动细胞生命活动的 能源物质。人工膜能通过 H＋的跨膜转运形成 ATP 的条件是脂质体 。 (4)2，4—二硝基苯酚是一种能随意进出脂质体的弱电解质。在 H＋浓度高的溶液中会结合H＋以分子态形式存在，在 H＋浓度低的溶液中则电离出 H＋以离子态形式存在。若将丙图所示结构转移至含2，4—二硝基苯酚的溶液中，ATP的合成速率将 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/课前导学 梳理教材内容，掌握基础知识；延伸思考探究，深入理解知识；预习判断检测，及时效果验收 04/课堂探究 课堂知识探究，全面学会知识 05/分层训练 基础提升拓展，突破学习任务 1.简述细胞膜的功能。（重点）。 2.体会科学家探索细胞膜结构的过程。（难点） 3.简述细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。（重点） · 基础感知 1.细胞膜的主要成分是 和 ，另外还有少量的 。脂质中最丰富的是 。细胞膜的组成元素有 。 【答案】 脂质 蛋白质 糖类 磷脂 C、H、O、N、P 2.根据细胞膜结构和功能的特点，分析回答下列问题。 （1）1895年，欧文顿研究各种未受精卵细胞的膜透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜则十分困难，这表明组成细胞膜的主要成分中有 。 （2）1925年，荷兰科学家用丙酮抽提红细胞的类脂后，将它在空气—水界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原红细胞膜表面积的2倍。科学家抽提出的类脂主要是 。在空气和水的界面上，类脂分子排列成单分子层时，类脂分子的排列方向是 。该实验说明 。 （3）科学家发现，人的成熟红细胞即使在人工诱导的条件下，也不能恢复分裂能力，原因是 。这说明细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是 。 （4）1970年，科学家用不同荧光染料标记抗体，分别与小鼠细胞和人细胞膜上的一种抗原（蛋白质）结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合为一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在37℃下保温40min后，在融合细胞上两种颜色的荧光呈点状均匀分布。这个实验说明 ，其原因是 。 【答案】 脂质 磷脂 亲水头部向下浸在水中，亲脂尾部向上暴露于空气中 磷脂分子在细胞膜上呈双分子层排列 人成熟的红细胞没有细胞核 保持细胞的完整性 细胞膜具有一定的流动性 构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的 【详解】（1）根据相似相溶原理，脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜，表明组成细胞膜的主要成分中有脂质。 （2）组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多，磷脂分子的一端为亲水的头，一端为疏水的尾，在空气和水的界面上，亲水头部向下浸在水中，亲脂尾部向上暴露于空气。由单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍可推断：磷脂分子在细胞膜上呈双分子层排列。 （3）由于人成熟的红细胞没有细胞核，故即使在人工诱导的条件下，也不能恢复分裂能力。说明细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是保持细胞的完整性。 （4）融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布，原因是构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，这表明膜的结构具有一定的流动性。 3.流动镶嵌模型的基本内容及其结构特点： （1）基本内容： ①基本支架： 。 ②蛋白质分布： 在磷脂双分子层 ； 磷脂 双分子层 ； 整个磷脂双分子层。 ③多糖：多糖与蛋白质结合形成 ，多糖与脂质结合形成 ，这些糖类分子叫做 ，糖被与细胞表面的 等功能有密切关系。 （2）细胞膜结构特点----- ①细胞膜具有流动性的原因： 。 ②细胞膜具有流动性的作用：对于细胞完成物质的 等功能都是非常重要的。 ③影响细胞膜流动性的因素：温度，一定范围内，温度升高，膜流动性 。 【答案】 磷脂双分子层 镶 表面 嵌入 中 贯穿于 糖蛋白 糖脂 糖被 识别、细胞间信息传递 具有一定的流动性 构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动 运输、生长、分裂、运动 加快 4.细胞间信息交流的方式多种多样。如A图细胞分泌的化学物质如激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的 表面的 结合，将 传递给靶细胞。B图相邻两个细胞的细胞膜 ，信息从一个细胞传递给另一个细胞；如精子和卵细胞之间的 和结合。C图相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过通道进入另外一个细胞；例如高等植物细胞通过 相互连接，也有信息交流的作用。 【答案】 细胞膜 受体 信息 接触 识别 通道 胞间连丝 · 思考提升 1.植物细胞的边界是细胞壁吗？ 提示：任何细胞的边界都是细胞膜，细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞。 2.如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答： (1)图中物质或结构的名称：①受体；②信号分子；③胞间连丝。 (2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？ 提示：分别属于图C、图A、图B所代表的方式。 (3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？ 提示：受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。 (4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 提示：不是，有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。 (5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。 提示：不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。 3.用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因。 提示：胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。 4.在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因。 提示：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性。 · 预习检测 1.关于细胞膜的功能判断正误 (1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　) (2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　) (3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)√ 【解析】(1)细胞膜是细胞的一道屏障，细胞需要的物质可以进入细胞，对细胞有害的物质也有可能进入细胞，细胞膜的控制作用是相对的。 (2)高等植物细胞通过胞间连丝进行细胞间的信息交流，不经过靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合。 2.对细胞膜结构的探索过程判断正误 (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　) (2)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构(　　) (3)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)√ 【解析】(1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、胆固醇。 (2)罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 3.关于流动镶嵌模型的基本内容判断正误 (1)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞(　　) (2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的(　　) (3)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)√ 【解析】(1)由于细胞膜具有流动性，因此向细胞内注射物质后，细胞膜上不会留下一个空洞。 (2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，且蛋白质大都是运动的。 探究一 探索细胞膜的结构 1.分析细胞膜中磷脂分子的排布特点 磷脂分子的结构如图所示： (1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是A。 (2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。 提示：如图所示 2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点 资料1　关于电镜成像：电子束照射大分子物质散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。 请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。 提示：蛋白质—脂质—蛋白质。 资料2　按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8 nm。 请根据资料2指出“蛋白质—脂质—蛋白质”的不足之处并对细胞膜的结构进行合理推测。 提示：资料2表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。 资料3　20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ 提示：蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 ★易错提示： 哺乳动物的红细胞在发育成熟的过程中，细胞核逐渐退化，为携带氧的血红蛋白腾出空间。成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，因此，哺乳动物成熟的红细胞是获得纯净细胞膜的好材料。 ★回归教材： (1)(必修1 P40～41)细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。 (2)(必修1 P43)细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，此外还有少量的糖类；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。 (3)(必修1 P45)细胞膜的结构特点是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 (4)(必修1 P45)糖被：细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 · 基础过关练 一、单选题 1．某种具有膜结构的病毒专门侵染蓝细菌。下列有关该病毒的叙述错误的是（    ） A．组成成分中只含核酸、蛋白质 B．增殖所需原料、能量由蓝细菌提供 C．不可直接接种到固体培养基上进行培养 D．可用于治理蓝细菌引起的水华 【答案】A 【分析】病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能完成正常的生命活动。 【详解】A、由于该病毒具有膜结构（主要成分是磷脂和蛋白质），所以其组成成分中含核酸、蛋白质及脂质，A错误； BD、该病毒专门侵染蓝细菌，增殖所需原料、能量由蓝细菌提供，可以用于治理蓝细菌引起的水华，BD正确； C、病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能完成正常的生命活动，不能在培养基上生存，C正确。 故选A。 2．下图是细胞膜的亚显微结构模式图，相关叙述错误的是（    ） A．①与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关 B．①在细胞膜内外都有分布 C．细胞膜的功能复杂程度和②的种类和数量有关 D．③构成了细胞膜的基本支架 【答案】B 【分析】分析题图：图中为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，其中①为糖蛋白，②为蛋白质，③为磷脂双分子层。 【详解】A、①为糖蛋白，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关，A正确； B、①为糖蛋白，分布在细胞膜的外侧，B错误； C、②为蛋白质，蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，C正确； D、③是磷脂双分子层，构成了细胞膜的基本支架，D正确。 故选B。 3．谚语有云“有收无收在于水，收多收少在于肥”，水和无机盐在玉米等农作物的生长发育过程中发挥着重要的作用。下列说法不正确的是（    ） A．在玉米种子萌发过程中，自由水所占的比例增加 B．由于水分子内氢键的存在，水具有较高的比热容 C．N是构成玉米等农作物细胞膜、染色体、中心体的重要元素 D．将玉米等农作物的秸秆充分晒干后，剩余的物质主要是无机物 【答案】D 【分析】水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。细胞中自由水和结合水所起的作用是有差异的：自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%。细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 【详解】A、在玉米种子萌发过程中，自由水所占比例增加，新陈代谢旺盛，A正确； B、水分子间氢键的存在使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定，B正确； C、细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成，染色体主要由DNA和蛋白质组成，中心体的主要化学成分是蛋白质，磷脂、蛋白质和DNA都含有N，因此，N是构成玉米等农作物细胞膜、染色体、中心体的重要元素，C正确； D、自由水以游离的状态存在，将玉米秸秆充分晒干时，秸秆失去的水主要是自由水，其体内剩余的物质主要是有机物，D错误。 故选D。 4．紫外线可刺激人体皮肤黑色素细胞增殖分化，加速黑色素的分泌。黑色素细胞借助树枝状突起伸向邻近的角质层细胞，传递信息并转移黑色素，随着角质层细胞的老化脱落将黑色素排出体外。下列说法错误的是（　　） A．人体皮肤黑色素细胞膜上可能存在紫外线受体 B．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，脂质约占细胞膜总质量的50% C．细胞膜的蛋白质使细胞膜的表面张力升高 D．细胞膜的磷脂分子能够侧向自由移动有利于黑色素的转移 【答案】C 【分析】细胞膜的功能：将细胞与外界环境分开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。 【详解】A、依据题干信息，紫外线可刺激人体皮肤黑色素细胞增殖分化，紫外线是信息分子，黑色素细胞是靶细胞，信息分子与靶细胞的结合需要受体的参与进行，所以人体皮肤黑色素细胞膜上可能存在紫外线受体，A正确； B、细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，脂质约占细胞膜总质量的50%，蛋白质约占40%，糖类占2%-10%，B正确； C、细胞膜上的蛋白质使细胞膜的表面张力降低，C错误； D、角质层细胞的老化脱落将黑色素排出体外的过程依赖于膜的流动性，膜的流动性与磷脂分子和蛋白质分子的流动性有关，故细胞膜的磷脂分子能够侧向自由移动有利于黑色素的转移，D正确。 故选C。 5．下列对细胞膜成分探究历程的相关叙述，错误的是（    ） A．戈特和格伦德尔推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 B．由于细胞膜附有蛋白质导致细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 C．罗伯特森在电子显微镜下看到膜呈暗—亮—暗的三层结构，亮层是蛋白质分子 D．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验，可作为表明细胞膜具有流动性的证据 【答案】C 【分析】流动镶嵌模型的基本内容：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。 【详解】A、戈特和格伦德尔通过对脂质进行提取和测定，推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层，A正确； B、油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，故细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，可能是细胞膜附有蛋白质，B正确； C、罗伯特森在电子显微镜下看到膜呈暗—亮—暗的三层结构，暗层是蛋白质分子，亮层是脂质分子，C错误； D、荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验，是细胞膜具有流动性的有力证据，D正确。 故选C。 6．下面为与细胞相关的一些现象：①脂溶性物质极易通过细胞膜，并且细胞膜很容易被脂溶性物质所溶解；②细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力（油脂滴表面若吸附有蛋白质成分表面张力会降低）；③用清水清洗刚采摘的红苋菜时清水不呈红色，将红苋菜置于沸水中一段时间后，汤呈红色；④人的成熟红细胞中全部磷脂分子铺成单分子层后的面积约为细胞膜表面积的两倍。下列相关分析正确的是（    ） A．①说明细胞膜中的磷脂分子是对称均匀分布的 B．②说明细胞膜中脂质的含量多于蛋白质的含量 C．③可说明活细胞的细胞膜具有控制物质进出的功能 D．若④中为人口腔上皮细胞，则其全部磷脂分子铺成单分子层后的面积等于细胞膜表面积的两倍 【答案】C 【分析】①1895世纪末，欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他提出：膜是由脂质组成的； ②丹尼利和戴维森研究发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力，由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质； ③具有生物活性的细胞膜才具有细胞膜的功能； ④哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，无其它细胞器膜和核膜，脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，这能够说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。 【详解】A、①说明细胞膜的组成成分中有脂质，不能得出细胞膜中脂质是磷脂分子，A错误； B、②说明细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质，与含量无关，B错误； C、刚采摘的红苋菜时（细胞还是活的）清水不呈红色，而沸水处理后细胞死亡，细胞中的色素能从细胞中出去而使得清水呈红色，因此，③可说明活细胞的细胞膜具有控制物质进出的功能，C正确； D、因为人口腔上皮细胞含细胞核和具膜细胞器，除了细胞膜以外，还有其他生物膜，故④中为人口腔上皮细胞，则其全部磷脂分子铺成单分子层后的面积大于细胞膜表面积的两倍，D错误。 故选C。 7．脂滴是细胞内储存脂肪的结构，脂滴膜由磷脂分子构成，脂滴表面镶嵌有多种蛋白，这些蛋白在脂滴的形成、转运和降解过程中发挥重要作用。下列叙述错误的是（    ） A．脂滴膜的基本支架由磷脂双分子层构成 B．脂滴膜上的蛋白质分子是可以运动的 C．脂肪是由脂肪酸和甘油反应形成的酯 D．脂肪在生命活动需要时可以分解供能 【答案】A 【分析】流动镶嵌模型：（1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动的；（2）蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层．大多数蛋白质也是可以流动的；（3）在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白．除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合形成糖脂。 【详解】A、由于磷脂分子头部亲水，尾部疏水，所以裹在脂滴表面的膜结构最可能具有单层磷脂分子，A错误； B、脂滴表面镶嵌有多种蛋白，这些蛋白在脂滴的形成、转运和降解过程中发挥重要作用，说明这些蛋白质分子都是可以运动的，B正确； C、脂肪是由三分子脂肪酸和一分子甘油反应形成的酯，C正确； D、脂肪是细胞主要的储能物质，在生命活动需要时可以分解供能，D正确。 故选A。 8．支原体肺炎是以发热、咳嗽为主要表现的一种传染性疾病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物（结构简图如下），以下说法正确的是（    ） A．支原体与肺细胞的结构区别是没有核糖体 B．支原体的染色体存在于拟核 C．支原体的遗传物质是RNA D．支原体的细胞膜以磷脂双分子层为基本支架 【答案】D 【分析】根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类，原核细胞是组成原核生物的细胞，这类细胞主要特征是没有以核膜为界限的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核。常见的原核生物有放线菌、蓝细菌、大肠杆菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。 【详解】A、肺细胞为真核细胞，支原体为原核生物，支原体与肺细胞的结构区别是没有以核膜为界限的细胞核，A错误； B、支原体为原核生物，没有以核膜为界限的细胞核，不存在染色体，B错误； C、支原体的具有细胞结构，其遗传物质是DNA，C错误； D、支原体的细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，以磷脂双分子层为基本支架，D正确。 故选D。 9．细胞膜外表面的糖类分子与脂质结合形成糖脂，或与蛋白质分子结合形成糖蛋白，这些糖类分子（也叫糖被）在细胞生命活动中具有重要的功能。下列说法错误的是（    ） A．脂质中的磷脂分子水解的终产物为甘油和脂肪酸 B．糖类、蛋白质和脂质都含有C、H、O元素 C．能溶解脂质的溶剂和蛋白酶都会破坏细胞膜 D．细胞膜上有信息接受功能的物质很可能是糖蛋白 【答案】A 【分析】细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类；细胞膜的功能：将细胞与外界环境分开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。 【详解】A、磷脂的水解产物是甘油、脂肪酸和磷酸及其他衍生物，A错误； B、糖类一般都是由C、H、O组成，蛋白质主要由C、H、O、N组成，脂质主要由C、H、O组成，有的还含有N、P，B正确； C、细胞膜的成分主要是脂质和蛋白质，能溶解脂质的溶剂和蛋白酶都会破坏细胞膜，C正确； D、细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能，细胞膜上有信息接受功能的物质很可能是糖蛋白，D正确。 故选A。 10．研究表明，人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种RNA病毒，HIV的CP120蛋白能特异性结合T淋巴细胞表面的CD4受体，病毒外膜可与细胞膜融合并以核衣壳的形式进入宿主细胞。下列相关叙述错误的是（    ） A．在高倍显微镜下可以看到无生命特征的HIV病毒 B．HIV病毒遗传物质的基本单位是核糖核苷酸 C．HIV病毒的生活离不开细胞，细胞是最基本的生命系统 D．该病毒能入侵细胞，说明细胞膜控制物质进出的功能是相对的 【答案】A 【分析】1、细胞是最基本的生命系统。单细胞生物能够独立完成生命活动；多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动；病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞中才能生存和繁殖。 2、细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开，控制物质进出细胞，进行细胞间的信息交流。 【详解】A、HIV病毒虽然无细胞结构，但能寄生在活细胞中繁殖，有生命特征，A错误； B、HIV病毒的遗传物质是RNA，RNA的基本单位是核糖核苷酸，B正确； C、HIV病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞中才能生存和繁殖，说明HIV病毒的生活离不开细胞， 细胞是最基本的生命系统，C正确。 D、细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，该病毒能入侵细胞，说明细胞膜控制物质进出的功能是相对的，D正确。 故选A。 二、非选择题 11．翟中和院士在其主编的《细胞生物学》中说到，我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。表达出了细胞经过数亿年的进化，还有太多的未知等待同学们去探索，请同学们欣赏下面几个细胞，并据图回答下列问题（横线上填内容）：    (1)从结构上来看，图1细胞与图2细胞的根本区别是 ，图1细胞是 。 (2)与人体胰岛细胞相比，图2细胞特有的细胞结构有 。 (3)图3反映的是细胞膜的 的功能。细胞膜功能的实现离不开细胞膜 的结构特点。 (4)图4支原体的②处糖蛋白很少，从细胞结构的角度分析，其原因是 。广谱青霉素可抑制细菌的增殖，但支原体对其并不敏感，推测青霉素对细菌的作用位点为 。 【答案】(1) 图1细胞无以核膜包被的细胞核 原核细胞 (2)叶绿体、液泡、细胞壁 (3) 进行细胞间信息交流 具有（一定的）流动性 (4) 支原体（为原核生物）细胞中无内质网和高尔基体（对合成的蛋白质进行加工） 细胞壁 【分析】图1为蓝细菌，图2为植物细胞，图3为两个细胞间进行信息交流，图4为支原体，支原体为原核细胞。 【详解】（1）图1为蓝细菌，属于原核细胞，图2为植物细胞，属于真核细胞，二者的根本区别是原核细胞没有核膜包被的细胞核。 （2）人体胰岛细胞为动物细胞，与动物细胞相比，图2的植物细胞特有的结构包括叶绿体、液泡、细胞壁。 （3）图3反映的是细胞膜进行细胞间信息交流的功能，如精子和卵细胞的识别过程存在图示的信息交流。细胞膜的结构特点是具有（一定的）流动性。 （4）糖蛋白是分布在细胞膜上具有识别作用的物质，由于支原体（为原核生物）细胞中无内质网和高尔基体，不能对合成的蛋白质进行加工，因此支原体的②细胞膜处糖蛋白很少。支原体与细菌都是原核生物，但支原体没有细胞壁，广谱青霉素可抑制细菌的增殖，但支原体对其并不敏感，故推测青霉素对细菌的作用位点为细胞壁。 12．下图是细胞间的3种信息交流方式，据图分析回答下列问题： （1）图A表示通过细胞分泌的化学物质，随血液到达全身各处，与靶细胞表面的② 结合，将信息传递给靶细胞。 （2）图B表示通过相邻两细胞的 ，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示 。 （3）图C表示相邻两植物细胞之间形成 ，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示 。 （4）细胞膜主要是由 和 组成的。在组成细胞膜的脂质中 最丰富，此外还有少量的 。 在细胞膜行驶功能方面起着重要作用。 【答案】 受体 细胞膜接触 与膜结合的信号分子 通道 胞间连丝 脂质 蛋白质 磷脂 胆固醇 蛋白质 【分析】图示为细胞间的3种信息交流方式，A表示通过细胞分泌的化学物质随血液运到全身各处，再与靶细胞表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；B表示两细胞直接通过细胞膜进行信息交流；C表示细胞间形成通道，细胞中的信息分子由通道进入另一细胞从而实现信息交流。 【详解】（1）图A表示通过细胞分泌的化学物质，随血液到达全身各处，与靶细胞表面的②受体结合，将信息传递给靶细胞。 （2）图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示与膜结合的信号分子。 （3）图C表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示胞间连丝。 （4）细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。在组成细胞膜的脂质中磷脂最丰富，除了磷脂外，还有少量的胆固醇。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，功能越复杂，细胞膜上蛋白质的种类和数量越多。 · 能力提升练 一、单选题 1．在长期的科学认知中，糖基化发生在脂质和蛋白质分子上，形成糖脂和糖蛋白。近期，《细胞》杂志发表的一项重要研究表明，在小鼠的中性粒细胞外表面发现一种全新的糖基化分子--RNA上连接多糖分子的“糖RNA”。该项研究还表明，小鼠体内的中性粒细胞被招募到炎症组织的过程与细胞外表面的糖RNA有关。下列关于糖脂、糖蛋白及糖RNA 的叙述错误的是（　　） A．糖脂、糖蛋白及糖RNA又称为糖被 B．糖RNA分子中至少存在两种糖类 C．除细胞膜上，RNA 在细胞质和细胞核部位也有分布 D．糖RNA 分布于细胞外面，可能与细胞识别功能有关 【答案】A 【分析】分析题意可知，糖脂是由多糖和脂质组成；糖蛋白是由多糖和蛋白质组成；糖RNA是由多糖和RNA组成。 【详解】A、细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖 脂，这些糖类分子叫作糖被；可见糖脂、糖蛋白及糖RNA中的多糖分子被叫做糖被，A错误； B、糖RNA中的糖都是多糖，多糖的基本单位是葡萄糖，同时RNA中含有核糖，可见糖RNA分子中至少存在两种糖类，B正确； C、细胞核中可以通过转录形成RNA，RNA进入细胞质参与翻译等过程，除细胞膜上，RNA 在细胞质和细胞核部位也有分布，C正确； D、糖RNA分布于细胞外面，和糖蛋白一样，可能与细胞识别功能有关，D正确。 故选A。 2．荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭（漂白）膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲，结果如图乙。下列说法错误的是（　　） A．该实验说明细胞膜具有一定的流动性 B．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中 C．温度会影响漂白区域荧光强度恢复到F2的时间 D．无论漂白区域恢复时间多长，理论上荧光强度F2小于F1 【答案】B 【分析】细胞膜主要由蛋白质、脂质和少量糖类组成。 磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架。 细胞膜的结构特点：具有流动性（膜的结构成分不是静止的，而是动态的）。 细胞膜的功能特点：具有选择透过性。 【详解】A、此实验通过荧光漂白恢复过程，说明了细胞膜具有一定的流动性，A正确； B、膜蛋白在脂质中不是均匀分布的，B错误； C、降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长；适当的升高温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将缩短，故温度会影响漂白区域荧光强度恢复到F2的时间，C正确； D、据图可知，由于实验过程中，一部分荧光会消失，所以不管漂白区域恢复时间多长，荧光强度F2小于F1，D正确。 故选B。 3．荧光漂白恢复(FPR)技术是使用荧光分子，如荧光素、绿色荧光蛋白等与相应分子偶联，检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率的技术，利用高能激光束照射细胞的某一特定区域，使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭，这一区域称为光漂白区。一段时间后，光漂白区荧光强度的变化如图所示。下列说法错误的是（    ） A．FPR技术可对分泌蛋白的分泌过程进行示踪 B．荧光恢复的速度可反映荧光标记分子的运动速率 C．图中曲线上升是周围非漂白区的荧光分子迁移所致 D．在适当范围内提高温度可以缩短光漂白区荧光恢复的时间 【答案】A 【分析】分析题意可知，高能量的激光束照射使特定区域的荧光发生不可逆的淬灭，一段时间后检测发现该区域荧光强度逐渐恢复，由此判断细胞膜上的荧光发生了移动，说明细胞膜具有流动性。 【详解】A、荧光漂白恢复技术（FPR）是使用亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素，绿色荧光蛋白等与蛋白或脂质耦联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率，A错误； B、荧光的恢复速度可以反映荧光标记分子的运动速率，B正确； C、图中曲线的上升是由于膜上的脂质在运动，非漂白区的荧光分子迁移，才使原本淬灭的区域恢复荧光，C正确； D、适当范围内升高温度，加快细胞膜上分子的移动速率，进而缩短荧光恢复时间，D正确。 故选A。 4．如图为细胞膜的亚显微结构模式图和部分功能示意图，下列相关叙述错误的是（    ） A．细胞膜的功能可说明细胞膜是动植物细胞的边界 B．细胞间的信息交流都需要细胞膜上的受体协助 C．细胞膜中物质①②的流动性决定了其具有一定的流动性 D．图2所示细胞膜的功能的实现与图1中结构③密切相关 【答案】B 【分析】题图分析，图1中的①为磷脂双分子层，②为膜中蛋白质，③为糖蛋白；图2为内分泌细胞分泌激素的作用方式。 【详解】A、细胞膜可以控制物质出入细胞的功能，因而说明细胞膜是细胞的边界，A正确； B、细胞间的信息交流不都需要细胞膜上的受体协助，如高等植物细胞间的信息交流通过专门的通道胞间连丝实现，B错误； C、细胞膜中物质①可以侧向自由移动，且其中的②蛋白质也是大多是运动的，因而细胞膜具有一定的流动性，即细胞膜中物质①②的流动性决定了其具有一定的流动性，C正确； D、结构③是糖蛋白，有识别作用，图2中激素与细胞膜上的受体结合，受体即是糖蛋白，因此图2所示细胞膜的功能的实现与图1中结构③密切相关，D正确。 故选B。 5．图为在流动镶嵌模型基础上提出的脂筏模型，脂筏是一种相对稳定、分子排列较紧密及流动性较低的结构，其面积可能占膜面积的一半以上，与细胞识别、细胞凋亡等生理过程都有一定的关系。①、②为存在于细胞膜上的两种脂质。下列叙述错误的是（    ） A．B侧含有糖类与脂质结合形成的糖脂，所以它代表的是细胞膜的外表面 B．脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的 C．④蛋白跨膜区段的氨基酸应具有较强的亲水性 D．脂筏模型与细胞膜的流动镶嵌模型都属于物理模型 【答案】C 【分析】细胞膜的流动镶嵌模型： （1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动的。 （2）蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以流动的。 （3）在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合形成糖脂。 【详解】A、由图可知，在该脂筏模式图中，B 侧具有糖脂，与识别功能有关，应该是细胞膜的外侧，A正确； B、由图示可知，脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的，B正确； C、磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，④的跨膜区段的氨基酸位于磷脂分子尾部附近，因此具有疏水性，C错误； D、脂筏模型与细胞膜的流动镶嵌模型都属于人为构建的物理模型，便于人们对细胞膜结构的认识，D正确。 故选C。 6．带状疱疹病毒（VZV）由双链 DNA、核衣壳蛋白及来自于宿主细胞膜的包膜组成，该病毒感染人体会引起水痘。阿昔洛韦可与鸟嘌呤脱氧核苷酸竞争靶位，抑制病毒 DNA 合成，临床上常用做VZV 感染的辅助治疗。下列说法正确的是（    ） A．VZV 属于生命系统最基本的结构层次 B．VZV 中的P 元素只存在于DNA中 C．VZV 的遗传物质彻底水解后得到4种产物 D．服用阿昔洛韦治疗水痘期间不宜大量食用高嘌呤食物 【答案】D 【分析】病毒没有细胞结构不能独立生存，必须寄生在活细胞中才能繁殖。 【详解】A、生命系统最基本的结构层次是细胞，病毒没有细胞结构，不属于生命系统结构层次，A错误； B、VZV 由双链 DNA、核衣壳蛋白及来自于宿主细胞膜的包膜组成，细胞膜的基本支架为磷脂双分子层，因此P可存在于DNA和包膜中，B错误； C、VZV 的遗传物质为DNA，彻底水解产物有6种，分别是4种含氮碱基、磷酸和脱氧核糖，C错误； D、阿昔洛韦可与鸟嘌呤脱氧核苷酸竞争靶位，抑制病毒 DNA 合成，服用阿昔洛韦治疗水痘期间不宜大量食用高嘌呤食物，否则会降低药效，D正确。 故选D。 7．脂质纳米颗粒（LNP）可以向人体靶细胞运送药物，图示为LNP的模式图。相关叙述错误的是（　　）    A．LNP的主要成分为磷脂， 含有C、H、O、N、P B．LNP与细胞膜的融合体现了细胞膜有一定的流动性 C．LNP常用来包裹水溶性药物，并将药物送入靶细胞 D．LNP将药物送入靶细胞内需要细胞膜上的受体参与 【答案】C 【分析】1、磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾部是疏水的； 2、细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的，磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 【详解】A、LNP的主要成分为磷脂， 含有C、H、O、N、P等元素，A正确； B、细胞膜的主要成分都是蛋白质和磷脂，LNP与细胞膜的融合说明细胞膜具有一定的流动性，B正确； C、LNP常用来包裹脂溶性药物，并将药物送入靶细胞，C错误； D、受体具有识别的作用，LNP将药物送入靶细胞内需要细胞膜上的受体参与，D正确。 故选C。 8．脂滴是储存脂肪的细胞结构，存在于大多数物种和细胞类型中。脂滴的大小和生长与肥胖密切相关，由磷脂分子包裹脂质组成。脂滴的生成过程是：首先在内质网磷脂双分子层之间合成中性脂，形成类似眼睛的结构，然后中性脂不断累积并最终从内质网上分离成为成熟的脂滴。下列有关说法错误的是（    ） A．脂滴从内质网上分离体现了膜的流动性 B．脂滴的膜是由两层磷脂分子构成基本骨架 C．脂滴表面若附有蛋白质，则其表面张力会降低 D．与糖类相比，质量相同的脂肪氧的含量低、氢的含量高 【答案】B 【分析】脂质是人体需要的重要营养素之一，供给机体所需的能量、提供机体所需的必需脂肪酸，是人体细胞组织的组成成分。脂肪用于储藏能量，缓冲压力，减少摩擦和起到保温作用。脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈桔黄色。 【详解】A、脂滴由磷脂分子包裹脂质组成，磷脂分子为细胞膜的成分，脂滴从内质网上分离体现了膜的流动性，A正确； B、磷脂分子有亲水端与疏水端，疏水端与脂质接触，脂质在磷脂双分子层之间合成中性脂，则最后脂滴中包裹脂质的是单层磷脂分子，B错误； C、油脂和水的表面张力源于极性不同的分子间的相互排斥作用，而细胞膜上的蛋白质，‌其表面含有多种亲水、‌疏水基团，‌可以与水分子和膜脂质形成相互作用，‌减弱了水和脂质之间的排斥，因此脂滴表面若附有蛋白质，则其表面张力会降低，C正确； D、与糖类相比，质量相同的脂肪中C、H元素含量高，O元素的含量低，D正确。 故选B。 9．系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，以下有关细胞膜功能的说法错误的是（    ） A．细胞膜对于物质的运输具有选择性，细胞需要的物质可以进入细胞 B．高等植物细胞间的胞间连丝，能进行信息交流和物质运输 C．动物细胞之间的信息传递都需通过激素与靶细胞受体结合来实现 D．膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，将生命物质与外界环境分隔开 【答案】C 【分析】有细胞结构的生物都具有相似的细胞膜，细胞膜的功能为将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。 【详解】A、细胞膜具有控制物质进出的功能，细胞需要的物质可以进入细胞，不需要的物质不容易进入细胞，A正确； B、植物细胞间的胞间连丝使植物细胞之间形成通道，能进行信息交流和物质转运，B正确； C、动物细胞之间的信息传递可以通过激素与靶细胞受体结合实现，也可通过细胞之间直接接触来实现，如精子与卵细胞结合，C错误； D、膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，将生命物质与外界环境分隔开，并产生了原始细胞，D正确。 故选C。 10．水稻条纹病毒（RSV）感染水稻后，能够干扰R蛋白对细胞膜的定位，从而打开胞间连丝，并快速在细胞间移动，使水稻患条纹病。下列分析错误的是（    ） A．水稻茎尖病毒极少，可能是由于该组织胞间连丝不发达 B．信号分子通过胞间连丝后，需与相应受体结合才能发挥作用 C．抑制RSV对R蛋白的干扰，可增强水稻患条纹病的程度 D．通过人工喷洒含抗生素的药物，无法降低水稻患条纹病的程度 【答案】C 【分析】细胞间的信息交流主要有三种方式：（1）通过化学物质传递信息；（2）通过细胞膜直接接触传递信息；（3）通过细胞通道来传递信息，如高等植物细胞之间的胞间连丝。 【详解】A、题意显示水稻条纹病毒可通过胞间连丝在细胞间移动，故水稻茎尖病毒极少，可能是由于该组织胞间连丝不发达，A正确； B、胞间连丝是高等植物细胞间信息交流的通道，信号分子通过胞间连丝信息后，需与受体结合才能发挥作用，B正确； C、水稻条纹病毒(RSV)能够干扰R蛋白对细胞膜的定位，从而打开胞间连丝，并快速在细胞间移动，使水 案纹病，抑制RSV对R蛋白的干扰，可减弱水稻患条纹病的程度，C错误； D、抗生素无法对病毒起抑制作用，通过人工喷洒含抗生素的药物，无法降低水稻条纹病的程度，D正确。 故选C。 二、非选择题 11．如甲图表示细胞膜的亚显微结构；脂筏是动物细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂（磷脂的一种）的微结构域，它位于细胞膜的外侧（如乙图）。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导有密切的关系。    (1)鞘磷脂与脂肪都含有的化学元素是 。 (2)科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优选通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶破坏。这些事实说明，组成细胞膜的物质中含有 。 (3)图乙所示结构中，可以根据 （答出两点）判断细胞膜的内外侧。 (4)关于细胞膜的结构，目前普遍所接受的是辛格和尼科尔森提出的 模型，该模型认为细胞膜不是静止的，而是具有流动性。 (5)研究细胞膜有重要的应用价值，科学家也可以模拟细胞膜的 功能对海水进行淡化处理。 【答案】(1)C、H、O (2)脂质和蛋白质 (3)糖链存在的位置、脂筏存在的位置 (4)流动镶嵌 (5)控制物质进出细胞 【分析】1、流动镶嵌模型的基本内容：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。 2、题图分析：图甲：①是糖蛋白，②是蛋白质，③是磷脂双分子层。图乙：脂筏结构模型。 【详解】（1）鞘磷脂的化学元素是C、H、O、N、P，脂肪含有的化学元素是C、H、O，所以鞘磷脂与脂肪都含有的化学元素是C、H、O。 （2）根据相似相溶原理，脂溶性物质能够优选通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，说明组成细胞膜的物质中含有脂质。细胞膜也会被蛋白酶破坏，说明组成细胞膜的物质中含有蛋白质。因此，这些事实说明组成细胞膜的物质中含有脂质和蛋白质。 （3）图乙为脂筏结构模型，由题意知，脂筏位于细胞膜的外侧，因此有脂筏侧为外侧。该结构模型中还有糖链，糖链位于细胞膜的外侧，因此有糖链侧为外侧。 （4）目前普遍所接受的是辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型。 （5）生物膜的三大功能：将细胞与外界环境分隔开，控制物质进出细胞，进行细胞间的信息交流。而对海水进行淡化处理主要是将海水中水和无机盐分离开来，即模拟了生物膜的控制物质进出细胞的功能。 12．低密度脂蛋白（LDL）过多是动脉粥样硬化和冠状动脉疾病的一种重要危险因素。LDL 是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物，结构如图 1 所示。图 2 为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性负相关）影响的 曲线。请回答下列问题： (1)胆固醇是构成 的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。由图 2 可知，在人体正常体温条件下，胆固醇能 （填“提高”或“降低”）膜流动性。 (2)据图 1 分析，LDL 膜结构与构成细胞膜的基本支架相比，主要不同点是 。 (3)肥胖对健康的影响引起社会广泛关注。脂肪由 元素构成，常温下的物理状态由其含有的 的种类决定。与糖类相比，脂肪是人体细胞中良好的储能物质， 原因是 。 (4)为研究肥胖成因，科研人员选取同龄且健康的A、B 、 C三个品系小鼠，每个品系分为 组和实验组，分别饲喂等量的常规饲料和高脂饲料。在适宜环境中饲养 8 周，禁食 12h 后检测 （反映小鼠的肥胖程度），结果如图 3。三个品系小鼠中，最适宜作为肥胖成因研究对象的是 品系小鼠。 【答案】(1) 动物细胞膜 降低 (2)由单层磷脂分子构成 (3) C、H、O 脂肪酸 等质量的脂肪比糖类含有的能量多 (4) 对照 脂肪细胞体积相对值 A 【分析】1、脂肪由C、H、O元素构成，常温下的物理状态由其含有的脂肪酸的种类决定。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温下呈液态；动物脂肪含饱和脂肪酸，在室温下呈固态。 2、固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等；胆固醇是构成物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成；维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 3、实验设计的一般步骤：分组编号→设置对照实验（给与不同的处理）→观察并记录实验结果（注意保证无关变量的一致性）→得出结论；实验设计的原则：单一变量原则、对照原则和对照原则。 【详解】（1）胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。图 2 为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性负相关）影响，由图可知，25℃以上时，含胆固醇的人工膜的微粘度高于不含胆固醇的人工膜，由于微粘度与流动性负相关，因此在人体正常体温条件下，胆固醇能降低膜流动性。 （2）LDL 是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物，LDL 膜内是胆固醇，属于脂质，因此LDL膜为单层膜，而构成生物膜的基本支架为磷脂双分子层，因此LDL 膜结构与构成生物膜的基本支架相比，主要不同点是由单层磷脂分子构成。 （3）脂肪由C、H、O元素构成，常温下的物理状态由其含有的脂肪酸的种类决定。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温下呈液态；动物脂肪含饱和脂肪酸，在室温下呈固态。等质量的脂肪比糖类含有的C、H多，消耗的氧气多，生成的水多，释放的能量多，因此，与糖类相比，脂肪是人体细胞中良好的储能物质。 （4）为研究肥胖成因，科研人员选取同龄且健康的 A、B 、 C 三个品系小鼠，每个品系分为对照组和实验组。分析图3可知，因变量是脂肪细胞体积相对值，则实验中小鼠的肥胖程度可通过检测脂肪细胞体积相对值来确定。三个品系小鼠中，最适宜作为肥胖成因研究模型的是A品系小鼠，因为A品系小鼠的变化最明显。 · 思维拓展练 知识拓展——脂质体 脂质体是一种人工膜，是根据磷脂分子可在水中形成稳定磷脂双分子层的原理制成的，是很多药物的理想载体，其结构示意图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。 (1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？ 提示：甲处、乙处；两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，能在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中。 (2)若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是什么？ 提示：脂质体膜上的抗体能够特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。 (3)脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？该过程利用了膜的什么特点？ 提示：脂质体与细胞膜结构相似，到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞。利用了膜的流动性。 思维训练 一、单选题 1．疫苗是现代医学的伟大成就，挽救了无数人的生命。疫苗包括灭活疫苗、核酸疫苗等。某种mRNA疫苗通过体外设计编码抗原蛋白的mRNA序列，再经脂质体包裹后注射到人体内，引起相关免疫反应。下列相关叙述错误的是（　　） A．灭活的病毒疫苗是使病毒失去感染能力，但能保留其抗原特性的生物制品 B．mRNA疫苗进入人体后通过引起机体的细胞免疫，使人体获得免疫力 C．“糖丸爷爷”顾方舟研制的糖丸脊髓灰质炎疫苗为减毒活疫苗 D．多次注射疫苗是为了提高机体内抗体和记忆细胞的数量 【答案】B 【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力。 【详解】A、疫苗相当于抗原，灭活的病毒疫苗是指经过人工化学或物理方法处理，使病毒失去感染能力，但能保留其抗原特性的生物制品，注射后引起机体发生特异性免疫，产生抗体和记忆细胞，A正确； B、mRNA疫苗指导合成出的抗原蛋白存在于细胞内，能引起细胞免疫，当该细胞被被细胞毒性T细胞杀死后，抗原蛋白会释放至内环境中，可引起体液免疫，产生抗体和记忆细胞，使人体获得免疫力，B错误； C、“糖丸爷爷”顾方舟研制的糖丸脊髓灰质炎疫苗为减毒活疫苗，可激发机体的体液免疫和细胞免疫过程，C正确； D、多次注射疫苗可激发机体的二次免疫过程，是为了提高机体内抗体和记忆细胞的数量，D正确。 故选B。 2．为探究人工膜通过H+的跨膜转运合成ATP的机制，科学家在脂质体（一种人工膜）上分别嵌入细菌紫膜质（一种膜蛋白）和ATP合成酶，光照后结果如图。下列说法正确的是（    ） A．光能先转化为ATP中的化学能，再为H+进入脂质体内部供能 B．ATP 合成酶既可催化ATP的合成，又是H+协助扩散的通道 C．照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，ATP 的合成速率显著上升 D．推测线粒体内膜、类囊体薄膜上也存在图中所示的能量转换机制 【答案】B 【分析】分析题图可知，1图表明在光能驱动下细菌紫膜质将H+逆浓度转入脂质体内，脂质体上无ATP合成酶，没有ATP产生；2图表明在光能驱动下，脂质体上有ATP合成酶而没有细菌紫膜质，H+无法转入脂质体内，也没有ATP产生；3图表明在光能驱动下，细菌紫膜质将H+逆浓度转入脂质体内，造成脂质体内H+浓度高于脂质体外，形成H+电化学梯度，ATP合成酶利用该电化学梯度催化ADP和Pi合成ATP。 【详解】A、依据图可知，脂质体上有ATP合成酶和光照，但光能在脂质体上不能直接转化为ATP中的化学能，A错误； B、由图可知，ATP 合成酶作为转运蛋白，协助H+扩散出脂质体，同时催化合成ATP，故ATP 合成酶既可催化ATP的合成，又是H+协助扩散的通道，B正确； C、由图可知，ATP合成酶利用H+浓度差催化合成ATP，照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，H+离子浓度差会减小，ATP 的合成速率显著下降，C错误； D、图示能量转换机制为光能转化成ATP中的化学能，推测类囊体薄膜上存在图中所示的能量转换机制，但线粒体不能利用光能，故线粒体内膜上不存在图中所示的能量转换机制，D错误。 故选B。 3．阿格雷在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时，发现了一种疏水性跨膜蛋白（CHIP28），并发现CHIP28在吸水能力很强的红细胞的膜上含量特别高。非洲爪蟾卵母细胞对水的通透性极低，阿格雷将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾卵母细胞内，72 h后再将其放入低渗溶液中。并与未注入此mRNA的细胞作比较，结果如图所示。下列有关分析正确的是（    ） A．由磷脂分子构成的脂质体在低渗溶液中不会吸水膨胀 B．CHIP28是水通道蛋白，与水分子结合后介导水的跨膜运输 C．在不同种类的细胞中，mRNA翻译出CHIP28所用的密码子不同 D．CHIP28增大了膜对水的通透性，使水以协助扩散的方式进入细胞 【答案】D 【分析】1、水分子进出细胞的方式有两种：一是通过自由扩散的方式进出细胞，二是通过细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞； 2、题图分析可知，科学家将膜蛋白CHIP28的mRNA注入到非洲爪蟾卵母细胞内，72h后将其放入低渗溶液中，3.5分钟后该卵母细胞吸水涨破；而没有注入膜蛋白CHIP28的mRNA的非洲爪蟾卵母细胞放入低渗溶液后，细胞体积无明显变化。据此可知，将膜蛋白CHIP28的mRNA注入到非洲爪蟾卵母细胞内，72h后非洲爪蟾卵母细胞以该mRNA为模板合成了膜蛋白CHIP28，该蛋白为水通道蛋白，可以协助水分子进入细胞，导致细胞吸水涨破。 【详解】A、由磷脂分子构成的脂质体在低渗溶液中会吸水膨胀，A错误； B、CHIP28是水通道蛋白，可以协助水分子进入细胞，不与水分子结合，B错误； C、在不同种类的细胞中，相同的mRNA翻译出CHIP28所用的密码子相同，因为生物界共用一套密码子，C错误。 D、根据图示可知，蛋白CHIP28增大了膜对水的通透性，使水分子通过协助扩散进入细胞，D正确。 故选D。 4．分散到水溶液中的磷脂分子会自发组装成充满液体的球状小泡，称为脂质体。研究人员在脂质体外包裹上聚乙二醇保护层，并镶嵌上相应的抗体，制造出一种能定向运送药物的“隐性脂质体”（如下图）。目前这种“隐性脂质体”已在癌症治疗中得到应用，下列有关分析错误的是（    ） A．药物A能在水中结晶，因此被包裹在脂质体内部水溶性环境中 B．磷脂分子的“尾部”疏水，脂溶性药物B需要被包在两层磷脂分子之间 C．脂质体与癌细胞接触后，药物可通过主动运输进入癌细胞 D．脂质体与癌细胞能特异性结合，可减轻药物副作用 【答案】C 【分析】磷脂分子由亲水的头部和疏水的尾部构成。由图可知，“隐性脂质体”内部属于亲水环境，磷脂分子层之间属于疏水环境。 【详解】A、药物A能在水中结晶，说明药物是水溶性物质，因此被包裹在脂质体内部水溶性环境中，A正确； B、磷脂分子的“尾部”疏水，两层磷脂分子之间属于疏水环境，所以脂溶性药物B需要被包在两层磷脂分子之间，B正确； C、脂质体与癌细胞接触后，由于脂质体组成成分与细胞膜成分相似，药物依赖脂质体与细胞膜融合进入细胞，而不是通过主动运输进入癌细胞，C错误； D、脂质体与癌细胞能特异性结合，避免对自身正常细胞造成伤害，可减轻药物副作用，D正确。 故选C。 5．某科学家将磷脂和水混合后，施加超声波处理，获得了由磷脂双分子层构成的封闭型囊泡状结构——脂质体（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．脂质体中两层磷脂分子的排布是随机的 B．图中的药物是指脂溶性的药物 C．脂质体与细胞接触后，药物可通过主动运输进入细胞 D．脂质体表面的导向分子具有靶向运输的作用 【答案】D 【分析】流动镶嵌模型：（1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，磷脂头部亲水，尾部疏水，这个支架是可以流动的；（2）蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层．大多数蛋白质也是可以流动的；（3）在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白．除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合形成糖脂。 【详解】A、脂质体中两层磷脂分子的排布不是随机的，A错误； B、图中药物位于脂质体内部，与磷脂的头部相接触，是水溶性的药物，B错误； C、脂质体与细胞接触后，药物依赖细胞膜融合或胞吞进入细胞，C错误； D、脂质体表面的导向分子可识别特定部位，能起到靶向运输作用，D正确。 故选D。 6．单纯的磷脂分子在水中可以形成双层磷脂分子构成的球形脂质体（如图），它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部。下列关于脂质体的叙述，正确的是（    ） A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的选择透过性将药物送入细胞 B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的选择透过性将药物送入细胞 C．在a处嵌入水溶性药物，利用它可能会与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．在b处嵌入水溶性药物，利用它可能会与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 【答案】C 【分析】构成细胞膜的磷脂双分子层，其中磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，所以a是亲水性的物质，b是疏水性的脂溶性的物质。 【详解】球形脂质体的双层脂分子的亲水端朝外，疏水端朝内，所以图中 a 处可嵌入水溶性物质，b 处可嵌入脂溶性物质；细胞膜是由磷脂双分子层构成的，也是脂质，图中利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部。ABD错误，C正确。 故选C。 二、非选择题 7．细菌紫膜质是一种膜蛋白，ATP 合成酶能将 H＋势能转化为 ATP 中的化学能。科学家分别将细菌紫膜质和 ATP 合成酶重组到脂质体（一种由磷脂双分子层组成的人工膜）上， 在光照条件下，观察到如下图所示的结果： 请回答： (1)H＋以主动运输方式通过细菌紫膜质进入脂质体内部，该过程消耗的能量来自于 （填“光能”或“ATP”），从脂质体内部转移到外部则是以 方式通过 ATP 合成酶完成的。 (2)从上图可知，ATP 合成酶是 分子（填“亲水性”或“亲脂性”或“两性”），具有 的功能。H﹢跨过膜的过程中，ATP 合成酶的构象会发生改变。这种改变是 （填“可逆”或“不可逆”）的。 (3)ADP 和 Pi 接受 H＋通过人工膜所释放的势能形成 ATP。ATP是驱动细胞生命活动的 能源物质。人工膜能通过 H＋的跨膜转运形成 ATP 的条件是脂质体 。 (4)2，4—二硝基苯酚是一种能随意进出脂质体的弱电解质。在 H＋浓度高的溶液中会结合H＋以分子态形式存在，在 H＋浓度低的溶液中则电离出 H＋以离子态形式存在。若将丙图所示结构转移至含2，4—二硝基苯酚的溶液中，ATP的合成速率将 。 【答案】(1) 光能 协助扩散 (2) 两性 催化ATP合成和运载H+ 可逆 (3) 直接 在光照条件下嵌入了细菌紫膜质和ATP合成酶 (4)（显著）下降 【分析】据图示可知，甲图中在光照条件下，H+能逆浓度跨膜运输，则跨膜运输的方式是主动运输，ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能，ATP合成酶既具有催化作用也具有运输作用，若破坏跨膜H+浓度梯度会抑制ATP的合成。 【详解】（1）H+通过细菌紫膜质逆浓度梯度进入脂质体内部，此方式是主动运输，在光能的作用下进行，不需要消耗ATP，而H+从脂质体内部转移到外部则是顺浓度梯度，且在ATP合成酶的作用下完成，因此此方式为协助扩散（易化扩散）。 （2）脂双层的中间是疏水的，两侧是亲水的，判断ATP合成酶既具有亲水性，也具有亲脂性(疏水性)，ATP合成酶具有催化作用，还可转运H+，说明某些膜蛋白具有催化和控制物质运输的功能，H﹢跨过膜的过程中，ATP 合成酶的形状发生改变，该过程是可逆的。 （3）ADP 和Pi接受H+通过人工膜所释放的势能形成ATP的反应，需要吸收能量，因此属于吸能反应，含ATP合成酶和细菌紫膜质的人工膜能通过H+的跨膜转运形成ATP的前提是脂双层不允许H+随意出入，才可以将H＋势能转化为 ATP 中的化学能。 （4）2，4-二硝基苯酚是一种能随意进出脂双层的弱电解质，在H+浓度高的溶液中以分子形式存在，在H+浓度低的溶液中则电离出H+以离子形式存在，若将丙图所示人工膜转移至含2，4-二硝基苯酚的溶液中，由于人工膜外H+浓度较低，2，4-二硝基苯酚会电离出H+，使得膜内外的H+浓度差减少，H+运到膜外产生的势能降低，最终造成ATP的合成速度显著下降。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$