内容正文:
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
A组 教材夯基础
1.动物的死细胞会被台盼蓝染液染成蓝色,而活细胞不会着色,由此说明( )
A.细胞膜的外表面有糖被
B.细胞膜是静态结构模型
C.活细胞的细胞膜能控制物质进出细胞
D.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
2.下列关于多细胞生物体内的细胞间信息交流的叙述错误的是( )
A.内分泌细胞分泌的激素一般要经过血液运输才能到达靶细胞
B.精子通过与卵细胞直接接触进行信息交流
C.高等植物相邻的细胞间可通过发达的胞间连丝进行信息交流
D.只依赖于信息交流即可实现多细胞生物体内各个细胞功能的协调
3.某研究小组利用哺乳动物成熟的红细胞制备出细胞膜,用一定手段从细胞膜中提取出所有磷脂分子,将磷脂分子依次放在空气—水界面上、水—苯混合溶剂中以及水中,观察磷脂分子铺展的情况。下列相关说法错误的是( )
A.哺乳动物成熟的红细胞内无各种具膜的细胞结构
B.空气—水界面上的磷脂分子面积应为红细胞表面积的2倍
C.水—苯混合溶剂中磷脂分子会形成头部与水接触,尾部与苯接触的单分子层
D.水中磷脂分子会排列成尾部在外侧、头部在内侧的双分子层
4.科学家将小鼠细胞和人细胞融合,并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。两种细胞刚融合时,融合细胞的一半发绿色荧光,另一半发红色荧光。在37℃下经过40min,两种颜色的荧光均匀分布。该实验说明了( )
A.磷脂和蛋白质分子都可以运动
B.两种细胞的膜蛋白种类相同
C.膜蛋白可以起催化作用
D.实验中的膜蛋白具有流动性
5.如图表示磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物(图中表示)的运载体,将药物运送到特定的细胞发挥作用。下列有关叙述错误的是( )
图a 图b
A.图中脂质体与细胞膜均以磷脂双分子层作为基本支架
B.若要让携带药物的脂质体对特定细胞起作用,可在脂质体膜上镶嵌某种蛋白质
C.图a中是脂溶性的药物,图b中是能在水中结晶的药物
D.脂质体的磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层的面积是该脂质体表面积的2倍
易错易混辨析
6.在细胞膜的控制下,环境中的有害物质不能进入细胞。( )
7.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。( )
8.利用动物细胞制备细胞膜比利用植物细胞容易。( )
9.构成膜的脂质包括磷脂、脂肪和胆固醇。( )
10.胞间连丝只能进行细胞间信息交流,不能进行物质运输。( )
11.细胞膜上的糖类都和蛋白质结合形成了具有识别作用的糖蛋白。( )
B组 单一知识点
知识点1 细胞膜的功能
12.临床医学上可以使用透析型人工肾治疗尿毒症,人工肾中起关键作用的是人工合成的血液透析膜,其作用是把病人血液中的代谢废物透析,这是模拟细胞膜的 。( )
A.分隔功能
B.控制物质进出功能
C.信息交流功能
D.一定的流动性
13.人肺上皮细胞的细胞膜上有与新冠病毒结合的受体蛋白。研究人员将此细胞膜套在纳米粒子(一种可降解的高分子有机物)外,研制出一种可以“吸走”新冠病毒的细胞纳米海绵。实验显示新冠病毒无法区分细胞纳米海绵和人肺上皮细胞。这一结果体现了细胞膜具有( )
A.流动性 B.选择透过性
C.屏障作用 D.信息交流作用
14.如图表示细胞膜部分功能模式图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.功能①在生命起源过程中具有关键作用
B.胰岛素发挥作用需依赖细胞膜的功能③
C.功能②可表示细胞需要的营养物质可以进入细胞,不需要的物质则一定不能进入细胞
D.功能④可表示某些物质在高等植物相邻细胞间运输
知识点2 对细胞膜成分和结构的探索
15.人们对生命现象的认识,很多是在观察到现象后提出假说从而得到发展的。在有关细胞膜结构的科学探索过程中,下列属于事实而非假说的选项是( )
A.通过电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的结构实验,指出细胞膜由三层结构组成
B.通过检测不同物质通过细胞膜的通透性实验,指出细胞膜由脂质组成
C.通过提取哺乳动物的红细胞膜实验,指出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇
D.通过测量细胞和油—水界面的表面张力实验,指出组成细胞膜的成分还有蛋白质
16.对细胞膜成分和结构的探索是一个漫长的过程,下列相关叙述正确的是( )
A.流动镶嵌模型的建立依赖于理性思维与科学实验的结合
B.光学显微镜的使用让罗伯特森对细胞膜结构有了新的认识
C.用同位素标记小鼠细胞和人细胞证实了细胞膜具有流动性
D.欧文顿通过完全归纳法总结出细胞膜是由脂质组成的
知识点3 流动镶嵌模型的基本内容
17.心肌细胞和唾液腺细胞的细胞膜功能不同,主要原因是( )
A.糖类的含量及种类不同
B.胆固醇的含量高低不同
C.蛋白质的含量及种类不同
D.磷脂的含量及种类不同
18.细胞膜的流动镶嵌模型如图所示,①~③表示其中的物质,下列叙述错误的是( )
A.①是极性分子,在水中可自发形成双层结构
B.细胞膜的功能复杂性主要与②的种类和数量有关
C.细胞间的信息交流一定依赖于③
D.动物细胞膜中有少量胆固醇,有助于增加膜的稳定性
19.如图为细胞膜结构示意图,A、B表示细胞膜的两侧。请回答下列问题:
(1)该结构模型为目前公认的细胞膜结构模型,名称为 。
(2)细胞膜的基本支架是图中的[ ] (填图中数字和名称),其内部是该分子的疏水端, 不能自由通过,因此具有屏障作用。
(3)动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有一定的 。
(4)图中 (填图中字母)侧是细胞膜外侧,判断的理由是 。
C组 综合知识点
20.不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)流动性的影响如图,其中微粘度的大小与膜流动性的高低呈负相关。下列相关叙述错误的是( )
A.与人工膜相比,动物细胞膜的成分还有蛋白质和糖类
B.由图可知,在温度较高时,胆固醇可以降低人工膜的流动性
C.由图可知,胆固醇使膜的流动性在一定温度范围内保持相对稳定
D.人工膜和细胞膜一样具有流动性,这是其功能特性
21.哺乳动物成熟红细胞的细胞膜有良好的维持原状的能力。将哺乳动物成熟红细胞放入低渗溶液中,细胞吸水涨破并释放出血红蛋白和胞内其他可溶性蛋白,这时细胞膜仍
然保持原来的形状和大小,这种结构称为血影。通过改变处理血影的离子强度,血影蛋白和肌动蛋白消失,血影形状变得不规则。用某种去垢剂处理血影,带3蛋白和血型糖蛋白消失,血影仍维持原状。哺乳动物成熟红细胞的细胞膜良好的维持原状的能力可由( )
A.血红蛋白和血影蛋白赋予
B.带3蛋白和肌动蛋白赋予
C.带3蛋白和血型糖蛋白赋予
D.血影蛋白和肌动蛋白赋予
22.将小鼠细胞和人细胞融合,并分别用不同的荧光染料标记两种细胞表面的蛋白质分子,然后进行实验,一段时间后,检测到不同温度条件下,两种膜蛋白在融合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
23.图1为人的红细胞膜中磷脂的分布情况。图2为一种人红细胞表面抗原结构示意图,该抗原是一种特定的糖蛋白,数字表示氨基酸序号。
图1
图2
(1)与糖蛋白的元素组成相比,磷脂特有的元素为 。据图1可知,人红细胞膜上的鞘磷脂(SM)和磷脂酰胆碱(PC)多分布在膜的 侧,而磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰丝氨酸(PS)则相反。磷脂分子可以侧向自由移动,与细胞膜的结构具有一定的 有关。
(2)红细胞膜的基本支架是 ,图2所示抗原 于整个基本支架。该抗原含有
个肽键,连接到蛋白质分子上的寡糖链的分布特点是 。
(3)生物正交化学反应中,三个氮相连的叠氮化合物与含有碳碳三键的环辛炔之间无需催化剂催化,即可快速连接在一起,对活细胞生命活动没有干扰和毒害。已知细胞表面的寡糖链可进行叠氮修饰,科学家借助该原理成功地实现用荧光基团标记来“点亮细胞”的目标,请写出操作思路:
。
24.一个世纪以来,细胞膜的结构研究仍停留在模型假说阶段。中科院课题组对多种细胞膜结构进行了系统深入的研究,结合多种模型观点,阐明了细胞膜的多种特征。如图为该课题组提出的哺乳动物组织细胞膜模型。回答下列问题:
(1)哺乳动物有核组织细胞膜外多了一层致密的蛋白质。而细胞膜内侧相对粗糙,由此可推测图中 侧为细胞膜的外侧。
(2)研究者用荧光物质标记某动物细胞膜上的蛋白质,使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其荧光淬灭(淬灭后荧光物质不再发光),随后该淬灭区域荧光逐渐恢复。如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,淬灭区域荧光恢复的时间缩短,这说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有 (填“促进”或“抑制”)作用。
(3)为了探究温度对细胞膜流动性的影响,有人做了下述实验:将小鼠细胞和人细胞融合,并分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质分子,在37℃条件下经过40min后,融合细胞膜上的红色和绿色荧光物质均匀相间分布。请指出该探究实验设计上的不足之处并完善实验设计思路。
①不足之处: 。
②实验设计思路: 。
D组 高考怎么考
25.(河北高考改编)关于细胞膜的叙述,错误的是( )
A.不同细胞的细胞膜成分基本相同,但各种成分的含量不同
B.细胞膜上有控制物质进出细胞的物质
C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
D.细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流
26.(浙江6月选考改编)质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是( )
A.磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性
C.细胞膜功能的复杂程度完全取决于膜上蛋白质的种类
D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号
27.(上海高考)如图表示血液中白细胞进入组织液的一种方式,此过程体现了细胞膜具有( )
①一定的流动性
②全透性
③信息交流
A.仅① B.仅② C.仅③ D.仅①③
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
A组 教材夯基础
1.C 活细胞的细胞膜能控制物质进出细胞,具有选择透过性,染色剂不能透过细胞膜进入细胞内部,活细胞不会着色,而死细胞的细胞膜失去了控制物质进出细胞的功能,染色剂会进入细胞。因此,动物的死细胞会被台盼蓝染液染成蓝色,而活细胞不会着色,可说明活细胞的细胞膜能控制物质进出细胞。故选C。
2.D 多细胞生物体内各个细胞功能的协调依赖于信息交流,以及物质和能量的交换,D错误。
3.D 哺乳动物成熟的红细胞内无各种具膜的细胞结构,是制备细胞膜的首选材料,A正确;由于细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,故将红细胞的细胞膜中提取出的磷脂分子放在空气—水界面上,磷脂分子的面积应为红细胞表面积的2倍,B正确;磷脂分子的头部亲水、尾部疏水,故水—苯混合溶剂中磷脂分子会形成头部与水接触,尾部与苯接触的单分子层,C正确;水中磷脂分子会排列成尾部在内侧、头部在外侧的双分子层,D错误。
4.D 将小鼠细胞和人细胞融合,用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子,细胞刚发生融合时,两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边),最后在融合细胞表面均匀分布。这一现象说明构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的,故选D。
5.C 题图中脂质体与细胞膜均以磷脂双分子层(脂双层)作为基本支架,A正确;细胞膜上有具有识别作用的蛋白质,故若要让携带药物的脂质体对特定细胞起作用,可在脂质体膜上镶嵌某种能够识别该特定细胞的蛋白质,B正确;图a中药物位于脂质体内部,接近磷脂分子的头部,为能在水中结晶的药物,图b中药物位于两层磷脂分子之间,接近磷脂分子的尾部,为脂溶性药物,C错误;由题图可知,该脂质体是由磷脂双分子层组成的,因此将组成该脂质体的磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层的面积是该脂质体表面积的2倍,D正确。
易错易混辨析
6.✕ 细胞膜的控制作用是相对的,环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞。
7.✕ 植物细胞可用胞间连丝进行信息交流。
8.√ 动物细胞没有细胞壁,利用其制备细胞膜比植物细胞容易。
9.✕ 脂肪不是构成细胞膜的成分。
10.✕ 携带信息的物质通过胞间连丝由一个细胞进入相邻细胞,这本身就是一种物质运输。
11.✕ 细胞膜上的有些糖类和脂质结合形成糖脂。
B组 单一知识点
12.B 血液透析膜可将代谢废物透析掉,留下有用的成分,模拟了细胞膜控制物质进出细胞的功能,体现了细胞膜的选择透过性,故选B。
13.D 由题意可知,新冠病毒无法区分细胞纳米海绵(将人肺上皮细胞的细胞膜套在纳米粒子外制成的)和人肺上皮细胞,说明细胞膜与识别有关,体现了细胞膜的信息交流功能。故选D。
14.C 细胞膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段,它将生命物质与外界环境分隔开,故功能①在生命起源过程中具有关键作用,A正确;功能③表示受体接受信号进行信息交流,胰岛素需要与膜上受体结合才能发挥作用,故胰岛素发挥作用需依赖细胞膜的功能③,B正确;功能②中细胞膜对物质进出细胞的控制是有限的,不需要的物质也有可能进入细胞,C错误;功能④可表示相邻细胞间通过形成通道进行信息交流,可表示某些物质在高等植物相邻细胞间运输,D正确。
15.C 罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构,结合其他科学家的工作提出细胞膜的蛋白质—脂质—蛋白质三层静态结构模型,属于假说;欧文顿通过观察脂溶性物质容易通过细胞膜,非脂溶性物质不易通过细胞膜,推断出细胞膜是由脂质组成的,属于假说;科学家利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜,通过对其进行化学分析,得知组成细胞膜的脂质除磷脂外还有胆固醇,属于事实;丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,推测细胞膜可能还附有蛋白质,属于假说。故选C。
16.A 科学家通过理性思维与科学实验的结合提出了细胞膜的流动镶嵌模型,A正确;电子显微镜的使用让罗伯特森对细胞膜结构有了新的认识,B错误;科学家用荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子,进行人鼠细胞融合实验,证明了细胞膜具有流动性,C错误;欧文顿通过对植物细胞的通透性进行实验,提出细胞膜是由脂质组成的,使用了不完全归纳法,D错误。
17.C 细胞膜外表面的糖类分子叫作糖被,糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关,但其含量及种类不是使两种细胞膜功能不同的主要原因;细胞膜中的脂质主要是磷脂,动物细胞膜上含有一定量的胆固醇,但胆固醇含量的高低不是使两种细胞膜功能不同的主要原因;蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用,因此功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数目就越多;磷脂双分子层是细胞膜的基本支架,磷脂的含量及种类不是使两种细胞膜功能不同的主要原因。故选C。
18.C ①为磷脂分子,是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的极性分子,由于磷脂分子结构中具有疏水性的尾部和亲水性的头部,因此,其在水中可自发形成双层结构,A正确;②是蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者,细胞结构和功能越复杂,其细胞膜中蛋白质的种类和数量越多,B正确;③是糖蛋白,分布在质膜的外侧,与细胞间的识别有关,但并非所有细胞间的信息交流都依赖于膜表面的糖蛋白,C错误。
19.答案 (1)流动镶嵌模型 (2)1 磷脂双分子层 水溶性分子或离子 (3)流动性 (4)A A侧有糖蛋白,它分布在细胞膜外侧
解题思路 (1)关于细胞膜的分子结构模型,1972年,辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型被大多数人所接受。(2)分析题图可知,图中1表示磷脂双分子层,它是膜的基本支架,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。(3)构成细胞膜的磷脂分子可以自由移动,动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有一定的流动性。(4)细胞膜的外表面有糖类分子(如题图中的2),它与蛋白质分子结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂,故图中A侧是细胞膜外侧。
C组 综合知识点
20.D 人工膜是人工合成的脂质膜,只含有脂质,与人工膜相比,动物细胞膜的成分除了脂质外,还有蛋白质和糖类,A正确;由题图曲线可知,在温度较高时,与不含胆固醇的人工膜相比,含胆固醇的人工膜的微粘度较高,流动性较低,由此可知,在温度较高时,胆固醇可以降低人工膜的流动性,B正确;从图中可以看出,含有胆固醇的人工膜的微粘度随温度变化的范围小于不含胆固醇的人工膜,说明胆固醇具有稳定人工膜的作用,可使膜的流动性在一定温度范围内保持相对稳定,C正确;根据图示可知,人工膜和细胞膜一样具有流动性,这是其结构特性,D错误。
21.D 哺乳动物成熟红细胞吸水涨破并释放出血红蛋白和其他可溶性蛋白后形成血影,此时细胞膜仍然保持原来的形状和大小;用某种去垢剂处理血影后,带3蛋白和血型糖蛋白消失,血影能维持原状,说明哺乳动物成熟红细胞的细胞膜良好的维持原状的能力不是由血红蛋白、带3蛋白和血型糖蛋白赋予的。通过改变处理血影的离子强度,血影蛋白和肌动蛋白消失,血影形状变得不规则,说明血影蛋白和肌动蛋白能赋予哺乳动物成熟红细胞的细胞膜良好的维持原状的能力。故选D。
22.C 该实验可直接证明细胞膜上的蛋白质分子能够运动,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0~15 ℃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;图示横坐标是温度,即自变量是温度,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;从图中可看出,在15~35 ℃之间,随着温度的升高,形成的嵌合体百分比升高,该结果说明当温度大于15 ℃时膜蛋白的运动增强,D正确。
23.答案 (1)P 外 流动性 (2)磷脂双分子层 贯穿 130 只分布在细胞膜外侧 (3)将细胞表面的寡糖链进行叠氮修饰,将荧光基团与含有碳碳三键的环辛炔连接,利用叠氮化合物与环辛炔之间的连接实现用荧光基团标记细胞
解题思路 (1)糖蛋白由糖类分子和蛋白质组成,糖类分子的组成元素一般为C、H、O,蛋白质分子的组成元素主要为C、H、O、N,磷脂的组成元素为C、H、O、N、P,所以与糖蛋白的元素组成相比,磷脂特有的元素为P。据图1可知,人红细胞膜上的鞘磷脂(SM)和磷脂酰胆碱(PC)多分布在膜的外侧。磷脂分子可以侧向自由移动以及大多数蛋白质可以运动使细胞膜具有一定的流动性。(2)红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。分析可知,图2所示抗原贯穿于整个基本支架。该抗原有1条肽链,131个氨基酸,所以有130个肽键。由图2可知,连接到蛋白质分子上的寡糖链只分布在细胞膜外侧。(3)三个氮相连的叠氮化合物与含有碳碳三键的环辛炔之间无需催化剂催化,即可快速连接在一起。据此可以将细胞表面的寡糖链进行叠氮修饰,将荧光基团与含有碳碳三键的环辛炔连接,利用叠氮化合物与环辛炔之间的连接实现用荧光基团标记细胞。
24.答案 (1)A (2)抑制 (3)①缺少对照实验(未设置多组温度) ②设置(三个)不同的温度(如17 ℃、37 ℃、57 ℃),让(三组)细胞分别在不同的温度条件下融合并培养,观察并记录融合细胞膜上红色、绿色荧光物质均匀相间分布所用的时间(或经相同时间后观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况)
解题思路 (1)哺乳动物有核组织细胞膜外多了一层致密的蛋白质,而细胞膜内侧相对粗糙,由此可推测题图中A侧为细胞膜的外侧。(2)如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,荧光淬灭区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有抑制作用。(3)该实验设计的不足之处及完善的实验设计思路见答案。
名师点睛 实验设计的基本方法与原则
实验设计要遵循对照原则、单一变量原则等,按照分组编号、变量处理与控制、结果检测与观察的基本思路进行设计。
D组 高考怎么考
25.C 各种细胞的细胞膜都主要是由脂质和蛋白质组成的,此外,还有少量的糖类,但不同细胞的细胞膜上的蛋白质等成分的含量一般不同,功能越复杂的细胞的细胞膜上蛋白质含量越高,A正确;细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,结构与功能相适应,推测细胞膜上应该有控制物质进出细胞的物质,B正确;蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,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,其并非均匀分散在脂质中,C错误;细胞膜上多种蛋白质与糖类结合,形成不同类型的糖蛋白,糖蛋白具有识别功能,参与细胞间的信息交流,D正确。
26.D 脂双层是指磷脂双分子层,具有识别作用的糖脂分子只分布在质膜的外侧,故脂双层是不完全对称的,A错误;磷脂的尾部与胆固醇一起存在于脂双层内部,而非镶嵌或贯穿在膜中,且胆固醇会限制膜的流动性,B错误;细胞膜功能的复杂程度主要取决于膜上蛋白质的种类和数量,C错误;有些膜蛋白属于受体蛋白,能识别并接受来自细胞内外的化学信号,D正确。
27.D 图中白细胞变形的过程体现了细胞膜具有一定的流动性;细胞膜不具有全透性;由图可知,白细胞与毛细血管壁细胞之间能够识别,是因为白细胞膜上的糖蛋白和糖脂与P选择蛋白的相互识别作用,体现了细胞膜的信息交流功能。故选D。
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