内容正文:
假期必刷6 细胞膜的结构和功能
细
胞
膜
的
结
构
与
功
能
细胞膜
的功能
① 将细胞与外界环境分开
② 控制物质出入细胞
③ 进行细胞间的信息交流
对细胞
膜结构
的探索
① 细胞膜成分的推测与分析
② 静态结构模型
③ 流动镶嵌模型
流动镶嵌模型
的基本内容
↓ ① 磷脂双分子层为膜的基本支架
② 蛋白质分子以不同方式镶嵌在
磷脂双分子层中
1.用哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜
(1)选择哺乳动物成熟红细胞的原因
①动物细胞没有细胞壁,能够吸水涨破.
②哺乳动物成熟的红细胞中没有核膜和众
多的细胞器膜,可获得较为纯净的细胞膜.
(2)实验方法:细胞内的物质是有一定浓度的,
把哺乳动物成熟的红细胞放在清水里,水
会进入细胞,使细胞因吸水涨破,细胞内的
物质(血红蛋白质等)流出来,再经过离心
等操作就可以得到较为纯净的细胞膜.
2.磷脂分子在不同条件下的排布
(1)磷脂分子在空气—水界面上的排布
磷脂头部由亲水的磷酸构成,尾部由疏水
的脂肪酸构成,磷脂分子在空气—水界面
上,头部与水接触,而尾部位于空气中,铺
成单分子层.如图:
(2)磷脂分子在水中的可能分布
在水 中,朝 向 水 的 是“头
部”,“尾部”疏水.当磷脂
分子的内外侧都是水环境
时,磷脂分子的“尾部”相
对排列在内侧,“头部”则
朝向两侧的水环境,形成磷脂双分子层,
如图:
(3)磷脂分子在水—苯的混合溶
剂中的可能分布
磷脂的头部与水接触,尾部
与苯接触,如图:
3.膜蛋白的功能
(1)运输功能———膜转运蛋白
膜转运蛋白可将某些物质运入或运出细
胞.包括载体蛋白和通道蛋白.
(2)识别功能———受体蛋白
用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白,具
有识别作用;如精子与卵细胞间的识别依
靠膜上的受体蛋白.
(3)催化功能———酶
原核生物由于没有复杂的细胞器,许多功
能都是由细胞膜来承担的;在其细胞膜上
往往分布着各种代谢所需要的酶.
(4)保护功能———糖蛋白
糖蛋白具有高黏性,可以成为细胞表层的
润滑剂,防止蛋白水解酶的水解作用.同
时,也可以防止细菌、病毒的侵袭.
(5)连接功能
通过一些特定的膜蛋白,将相邻细胞的细
胞膜相互联系.
(6)运动功能———微管蛋白
由微管蛋白构成的鞭毛和纤毛作为细胞表
面的特化结构,可使细胞运动.
1.细胞膜的各项功能是由其成分和结构决定
的.下列关于细胞膜的结构和功能的说法,
错误的是 ( )
A.细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,具
有屏障作用
B.精、卵细胞识别体现了细胞膜具有信息
交流的功能
C.细胞膜的功能由细胞膜上蛋白质的种类
和数量决定
D.人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有一
定的流动性
2.如图表示细胞间信息交流的两种方式,下列
叙述正确的是 ( )
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A.胰岛素调节血糖的过程中,信息交流方
式与图B所示相同
B.精子和卵细胞受精时要发生图A所示的
信息交流方式
C.细胞间的信息交流必须依赖于细胞膜上
的受体
D.病毒与宿主细胞上的受体识别作用不能
体现细胞间的信息交流作用
3.研究者对哺乳动物成熟红细胞的细胞膜上
不同种类的磷脂分子(SM、PC、PS、PE、PI、
CI)含量进行了测定,如图所示.据图可得
出的结论是 ( )
A.膜功能的复杂程度取决于磷脂分子的
种类
B.磷脂分子在磷脂双分子层中不对称分布
C.细胞膜的结构特点与磷脂分子的运动
无关
D.细胞膜的结构成分是静止的
4.将人、鼠两种细胞的膜蛋白分别用不同的荧
光染料标记,然后进行融合实验,一段时间
后,检测到不同温度条件下,两种膜蛋白在
杂种细胞膜上均匀分布而形成的嵌合体的
比例,结果如图所示.据此分析,不能得到
的结论是 ( )
A.实验结果证明了组成细胞膜的蛋白质能
够运动
B.在15℃以下时,细胞膜的流动性较低
C.图中数据说明融合时间越长,形成的嵌
合体越多
D.当温度大于15℃时膜蛋白的运动增强
5.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
6.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
7.当哺乳动物成熟红细胞破裂后,保留下的仍
保持原有基本形状和大小的细胞膜结构,称
为“血影”,其部分结构如图所示.研究人员
用不同的试剂分别处理“血影”,结果如下
表.下列分析错误的是 ( )
实验
处理
蛋白质种类
A B C D E F
处理后红细
胞影的形状
试剂甲
处理后 + + + + - - 变得不规则
试剂乙
处理后 - - + + + + 还能保持
注:“+”表示有,“-”表示无
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A.“血影”的主要成分是脂质和蛋白质
B.膜上的B蛋白与多糖结合,主要参与细
胞间的信息交流
C.膜上G蛋白与跨膜运输有关,同时兼有
催化功能
D.由表中结果推测,对维持红细胞影的形
状起重要作用的蛋白质是A和B
8.(不定项)如图为生物膜的结构模式图,蛋白
质A、B、C均为膜上蛋白质,以不同的方式
镶嵌在磷脂双分子层中.下列叙述错误的
是 ( )
A.将鸡红细胞的磷脂分子全部提取出来并
铺展成单层,其面积等于细胞表面积的
2倍
B.蛋白A、B既有疏水性又有亲水性,蛋白
C镶在磷脂分子层表面,具有亲水性
C.将适量胆固醇添加到磷脂双分子层内
部,将会影响磷脂双分子层的稳定性
D.如果蛋白 A具有信息交流功能,则其常
与多糖相结合并分布在细胞膜的内、外
表面
9.如图为某课题组提出的哺乳动物有核组织
细胞的细胞膜模型.
(1)该模型的基本支架是 ,图中的
1、2、4代表 分子.
(2)哺乳动物有核组织细胞的细胞膜外多了
一层致密的蛋白层,利于细胞间的联系和支
撑,而细胞膜内侧相对粗糙,由此可推知图
中 侧为细胞膜的外侧.
(3)红细胞膜外侧没有致密的蛋白层,膜的
整体厚度约为10纳米;而存在于组织中有
核细胞的膜厚度约为20纳米.请从结构与
功能相适应的角度,解释红细胞膜外侧没有
致密蛋白层,膜厚度低的原因:红细胞在血
液中循环流动,表面必须光滑,不需要
.
(4)研究发现,红细胞膜上胆固醇含量与动
脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关.成
熟红细胞细胞膜上的脂质物质来自血浆,因
为 ;
当血浆中胆固醇浓度升高时,会导致更多的
胆固醇插到红细胞膜上,细胞膜
性降低,变得刚硬易破,红细胞破裂导致胆
固醇沉积,加速了As斑块的生长.
1.(2024湖南卷,1)细胞膜上的脂类具有重要
的生物学功能.下列叙述错误的是 ( )
A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸
B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性
C.糖脂可以参与细胞表面识别
D.磷脂是构成细胞膜的重要成分
2.(2024贵州卷,8)将台盼蓝染液注入健康
家兔的血管,一段时间后,取不同器官制作
切片观察,发现肝和淋巴结等被染成蓝色,
而脑和骨骼肌等未被染色.下列叙述错误
的是 ( )
A.实验结果说明,不同器官中毛细血管通
透性有差异
B.脑和骨骼肌等未被染色,是因为细胞膜
能控制物质进出
C.肝、淋巴结等被染成蓝色,说明台盼蓝染
液进入了细胞
D.靶向治疗时,需要考虑药物分子大小与
毛细血管通透性
冻伤后不可用火烤、热水烫
在冬季严寒的
天气里,一不小心,手脚
就会被冻伤,于是很多
人试图用火烤或热水烫
的方法,使局部温度增
高,以治疗冻伤.这其实是一个错误的做
法.因为,人体组织被冻伤后,血管收缩,会
造成血管痉挛,从而出现血液流通不畅.如
果此时用加热的方法,比如用火烤或者用热
水烫来处理,虽然可以使皮肤表面的血管扩
张疏通,但是内部的血管却仍会处于痉挛的
状态,这样反而加剧了血液的回流不畅.新
陈代谢产物由于回流不畅无法及时排出体
外,就会使冻伤加重,甚至还可能造成溃烂.
冻伤的正确处理方法是,对发生冻伤的
局部进行按摩,使组织逐渐升温,使表皮血
管和深层血管同时发热,加速血液的流通.
这样冻伤便会慢慢好起来.
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9.解析:(1)实验材料选用活鸡胚的理由是病毒只能寄生在活
细胞中,用活鸡胚做实验材料比其他活的鸟类成体或胚胎更
方便、更经济.
(2)DNA 水 解 酶 可 以 水 解 DNA,RNA 水 解 酶 可 以 水 解
RNA,所以选用DNA水解酶和 RNA水解酶的理由是:如果
H1N1病毒的核酸提取液中含有 DNA,用 DNA水解酶处理
核酸提取液,会使 DNA 分解而不能再复制,如果 H1N1病
毒的核酸提取液中含有 RNA,用 RNA 水解酶处理核酸提
取液,会使 RNA分解而不能再复制,就不会在活鸡胚细胞
内产生 H1N1病毒.
(3)将有侵染力的 H1N1病毒核酸提取液取等量的 A、B、C
三组,然后用等量的相同浓度的 DNA 水解酶、RNA 水解酶
分别处理 B、C组核酸提取液,A 组用等量不含酶的缓冲液
处理.
(4)B、C组活鸡胚定期抽取样品检测;给 B组活鸡胚注射的
物质是核酸提取液+DNA 水解酶,若样品检测到有 H1N1
病毒产生,则 H1N1病毒的核酸是 RNA 不是 DNA;给 C组
活鸡胚注射的物质是核酸提取液+RNA 水解酶,若样品检
测到有 H1N1病毒产生,则 H1N1病毒的 核 酸 是 DNA 不
是 RNA.
(5)DNA和 RNA都含有P,用同位素32P标记时不管 H1N1
的核酸是 DNA还是 RNA 都能被标记,无法判断 H1N1核
酸种类,因此该思路不可行.
答案:(1)病毒只能寄生在活细胞中,用活鸡胚做实验材料比
其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济
(2)如果 H1N1病毒的核酸提取液中含有 DNA,用 DNA 水
解酶处理核酸提取液,会使 DNA 分解而不能再复制,如果
H1N1病毒的核酸提取液中含有 RNA,用 RNA水解酶处理
核酸提取液,会使 RNA 分解而不能再复制,就不会在活鸡
胚细胞内产生 H1N1病毒
(3)等量的相同浓度的 DNA水解酶、RNA水解酶
(4)B组样品检测到有 H1N1病毒产生 C组样品检测到有
H1N1病毒产生
(5)不可行 DNA和 RNA都含有P,用同位素32P标记时不
管 H1N1的核酸是 DNA还是 RNA,都能被标记
高考冲浪
C DNA 的 元 素 组 成 都 是 C、H、O、N、P,A 不 符 合 题 意;
DNA分子的 核 苷 酸 种 类 只 有 4 种,B不 符 合 题 意;每 种
DNA的碱基序列不同,“尼安德特人”与现代人的 DNA 碱
基序列有 相 似 部 分,证 明“尼 安 德 特 人”与 现 代 人 是 近 亲,
C符合题意;DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构,D不
符合题意.
假期必刷6
技能提升台 素能提升
1.C [细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,磷脂双分子层参
与控制物质进出细胞,具有屏障作用,A 正确;精、卵细胞识
别体现了细胞膜具有信息交流的功能,是直接交流方式,B
正确;细胞膜的功能与膜上蛋白质的种类和数量及磷脂分子
有关,但不能说蛋白质的种类和数量决定了细胞膜的功能,
C错误;人、鼠细胞融合实验说明细胞膜具有一定的流动性,
体现了其结构特点,D正确.]
2.D [1.图 A表明,内分泌细胞分泌的化学物质随血液流到
全身各处,与靶细胞表面的受体结合进行信息传递.2.图 B
表示的是细胞膜直接接触,③表示的是信号分子,如精子和
卵细胞之间的识别和结合就是细胞膜直接接触.胰岛素由
胰岛B细胞分泌后,随血液流到全身各处,与靶细胞表面的
受体结合进行信息传递,信息交流方式 与 图 A 所 示 相 同,
A错误;精子和卵细胞依靠膜上糖蛋白的识别,靠细胞与细
胞的直接接触进行信息传递,如图 B所示的信息交流方式,
B错误;植物细胞依靠胞间连丝交流信息,也能进行信息交
流,C错误;病毒与宿主细胞上的受体识别作用不能体现细
胞间的信息交流作用,因为病毒无细胞结构,D正确.]
3.B [膜功能的复杂程度取决于蛋白质分子的种类和数量,
A项错误;由题图可知,磷脂分子在磷脂双分子层中不对称
分布,B项正确;细胞膜的结构特点与磷脂分子和蛋白质分
子的运动有关,C项错误;构成细胞膜的磷脂和大部分蛋白
质是可以运动的,细胞膜具有一定的流动性,D项错误.]
4.C [该实验可直接证明细胞膜上的蛋白质分子是运动的,
因为荧光染料和蛋白质结合,染料的运动意味着蛋白质的运
动,A正确;实验结果显示,在0到15℃之间,随着温度的升
高,形成嵌合体的百分比几乎不变,说明在15 ℃以下时,细
胞膜的流动性较低,B正确;本实验中图示横坐标是温度,也
就是说自变量是温度,所以图中数据不能说明融合时间越长
形成的嵌合体越多,C错误;图中看出,在15到35 ℃之间,
随着温度的升高,形成的嵌合体百分比越来越高,该结果说
明当温度大于15℃时膜蛋白的运动增强,D正确.]
5.C [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;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;细胞膜上的蛋白质使细胞
膜的表面张力降低,C错误;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.]
6.C [LNP的主要成分为磷脂,含有 C、H、O、N、P等元素,
A正确;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;LNP常用
来包裹脂溶性药物,并将药物送入靶细胞,C错误;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.]
7.D [“血影”是哺乳动物成熟红细胞破裂后,保留下的仍保
持原有基本形状和大小的细胞膜结构,其主要成分是脂质
(磷脂)和蛋白质,A 正确;由图可知,膜上的 B蛋白与多糖
结合,形成糖蛋白,主要参与细胞间的信息交流,B正确;G
蛋白催化 ATP水解,具有催化功能,同时运输离子,具有运
输功能,C正确;由表中结果可知,试剂甲处理后由于缺少
E、F蛋白质,红细胞“血影”变得不规则,因此判断 E、F对维
持红细胞“血影”的形状起重要作用,D错误.]
8.AD [鸡红细胞除了含有细胞膜外,还有核膜以及多种细胞
器膜,则将鸡红细胞的磷脂分子全部提取出来并铺展成单
层,其面积大于细胞表面积的2倍,A错误;磷脂分子有亲水
的头部和疏水的尾部,膜内外均为水环境,根据蛋白质 A 和
蛋白质B的分布可知,蛋白 A、B既有疏水性又有亲水性,蛋
白 C镶在磷脂分子层表面,具有亲水性,B正确;胆固醇是构
成动物细胞膜的成分,将适量胆固醇添加到磷脂双分子层内
部,将会影响磷脂双分子层的稳定性,C正确;蛋白质与多糖
结合形成糖蛋白,具有信息交流的功能,分布在细胞膜外侧,
D错误.]
9.解析:(1)图示结构是细胞膜的模型,细胞膜的基本支架是磷
脂双分子层,主要由脂质和蛋白质组成,图中1、2、4代表蛋
白质分子.
(2)哺乳动物有核组织细胞的细胞膜外多了一层致密的蛋白
层,细胞膜内侧相对粗糙,据图可知 A 侧 含 有 致 密 的 蛋 白
质,为细胞膜的外侧,则B侧为细胞膜的内侧.
(3)细胞膜的功能与蛋白质的种类和数量有关.红细胞膜外
侧没有致密的蛋白层,膜厚度低的原因是红细胞在血液中循
环流动,运输氧气,其表面必须光滑,不需要膜外蛋白维持细
胞间的联系和支撑.
(4)哺乳动物成熟红细胞不具有细胞核和众多复杂的细胞
器,细胞器中滑面内质网可合成脂质,由于红细胞中不具有
合成脂质的内质网,故成熟红细胞细胞膜上的脂质物质来自
血浆;红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的
形成密切相关,当血浆中胆固醇浓度升高时,会导致更多的
胆固醇插到红细胞膜上,使得细胞膜的流动性降低.
答案:(1)磷脂双分子层 蛋白质 (2)A
(3)膜外蛋白维持细胞间的联系和支撑
(4)成熟红细胞中不具有合成脂质的内质网 流动
高考冲浪
1.A [饱和脂肪酸的熔点较高,容易凝固,耐极端低温细菌的
膜脂富含不饱和脂肪酸,A 错误;胆固醇是构成动物细胞膜
的重要成分,其对于调节膜的流动性具有重要作用,B正确;
细胞膜表面的糖类分子可与脂质结合形成糖脂,糖脂与细胞
表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关,C正确;磷
脂是构成细胞膜的重要成分,磷脂双分子层构成生物膜的基
本支架,D正确.]
2.C [由于毛细血管通透性不同,导致物质进出细胞有差异,
实验结果说明,不同器官中毛细血管通透性有差异,A正确;
有的器官可以被台盼蓝细胞染色,说明大分子物质可以进入
组织液,而不能被台盼蓝染色的器官大分子不能进入组织
液;脑和骨骼肌等未被染色,是因为台盼蓝染液未进入脑、骨
骼肌细胞之间的组织液,且这些细胞的细胞膜能控制物质进
出;肝、淋巴结等被染成蓝色,说明台盼蓝染液进入了肝、淋
巴结细胞之间的组织液,B正确、C 错 误;根 据 题 目 信 息 分
析,只有小分子物质才能进入脑和骨骼肌,靶向治疗时,需要
考虑药物分子大小与毛细血管通透性,D正确.]
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