内容正文:
核心素养测评
六 细胞膜的结构和功能
(25分钟 32分)
【基础过关练】
1.(2分)高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,其意义在于( )
A.将细胞与外界环境分隔开
B.控制物质进出细胞
C.进行细胞间的信息交流
D.以上都不是
【解析】选C。高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,胞间连丝存在的意义在于进行细胞间的信息交流。
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2.(2分)用丙酮从人的口腔上皮细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺成单分子层,测得单分子层面积为S1,设细胞表面积为S2,则S1与S2关系最恰当的是( )
A.S1=2S2 B.S1 >2S2
C.S1 <2S2 D.S2< S1 <2S2
【解析】选B。磷脂双分子层构成生物膜的基本支架,因此细胞膜铺成单分子层后,单分子层面积是细胞表面积的2倍。人的口腔上皮细胞不仅有细胞膜,还有细胞核和具膜的细胞器,因此提取人的口腔上皮细胞的生物膜铺成单分子层后,单分子层面积大于细胞表面积的2倍,即S1>2S2。
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3.(2分)(2025·衡水模拟)下列关于细胞膜成分及结构探索的说法,正确的是( )
A.最初对细胞膜成分的认识,是通过对细胞膜成分的提取获得的
B.磷脂分子在水中能形成头部朝外、尾部朝内的单层结构
C.被同位素标记的人鼠细胞融合实验,说明细胞膜具有流动性
D.辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型建立在观察和实验的基础上
【解析】选D。最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析获得的,A错误;磷脂分子在水中能形成头部朝向水的一侧、尾部朝内的双层结构,B错误;荧光标记的人鼠细胞融合实验,说明细胞膜具有流动性,C错误;在观察和实验的基础上,辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型,D正确。
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4.(2分)(2025·长沙模拟)科学家曾经提出过众多的细胞膜结构模型,如目前被大多数科学家认可的“流动镶嵌模型”。也有学者进一步提出细胞膜是以甘油磷脂为主体的生物膜;胆固醇、鞘磷脂等形成有序的脂相,如同漂浮在脂双层上的“筏”一样,载着具有生物功能的膜蛋白,该模型即如图所示的“脂筏模型”。下列关于细胞膜的叙述,错误的是( )
A.细胞膜的主要成分是“脂筏区域”的①②③④
B.③表示糖被,糖被与细胞间信息交流密切相关
C.图示“脂筏区域”可表示动物细胞膜的部分结构
D.④跨膜蛋白的两端为亲水区域,中间为疏水区域
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【解析】选A。细胞膜的主要成分是“脂筏区域”的①(脂质)和④(蛋白质),A错误。③表示糖被,糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如,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,B正确。②胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,故图示“脂筏区域”可表示动物细胞膜的部分结构,C正确。④跨膜蛋白能稳定地结合在细胞膜上,结合磷脂分子的头部亲水而尾部疏水的特性,可推出跨膜蛋白与磷脂分子尾部亲和的中间区域为疏水部位,与细胞内液或细胞外液接触的两端为亲水区域,D正确。
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5.(2分)(2025·大连模拟)金黄色葡萄球菌是一种致病菌,可引起人食物中毒或皮肤感染,甚至引起死亡。已知脂肪酸是合成细胞膜上各种磷脂的关键成分,细菌既可通过FASⅡ通路合成脂肪酸,也可从环境中获取脂肪酸。下列叙述正确的是( )
A.脂肪酸与磷酸结合形成磷脂,磷脂使细胞膜具有屏障作用
B.细胞膜中的磷脂对于维持细胞的稳定性起着重要作用
C.抑制FASⅡ通路可阻断金黄色葡萄球菌细胞膜的合成,从而抑制其繁殖
D.细胞膜的功能主要取决于膜中磷脂和蛋白质的种类及含量
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【解析】选B。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸及其他衍生物所组成的分子,是构成细胞膜的重要成分,A错误;磷脂与蛋白质等分子有机结合构成的细胞膜具有屏障作用,保障了细胞内部环境的相对稳定,B正确;脂肪酸是合成细胞膜上各种磷脂的关键成分,抑制FASⅡ通路,细菌可从环境中获取脂肪酸,不能达到抑制金黄色葡萄球菌繁殖的目的,C错误;功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量就越多,细胞膜的功能主要取决于膜中蛋白质的种类及含量,D错误。
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6.(2分)将细胞样本浸没在含有丙烯酸钠的溶液中,丙烯酸钠进入细胞后聚合形成聚丙烯酸钠,聚丙烯酸钠可大量吸收水分子并形成凝胶,从而将细胞直径撑大约20倍,然后采用特殊的染色技术,就能实现肉眼观察细胞形态。该技术原理如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.聚丙烯酸钠凝胶中的水主要以自由水的形式存在
B.膨胀后的细胞内细胞质基质被稀释了约400倍
C.分布于细胞各处的蛋白质是染色剂的理想“靶标”
D.利用该技术可用肉眼观察清楚细胞膜的磷脂双分子层
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【解析】选C。聚丙烯酸钠吸收水分形成凝胶,故其中的水主要以结合水的形式存在,A错误;膨胀后,细胞直径被撑大约20倍,可知体积撑大了约203=8 000倍,细胞质基质被稀释约8 000倍,B错误;蛋白质是生命活动的主要承担者,分布于细胞各处,适合用作染色剂的“靶标”,C正确;该技术不能将分子放大,故看不清楚细胞膜的磷脂双分子层,D错误。
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7.(2分)(2025·武汉模拟)研究表明,过量的胆固醇摄入会导致高胆固醇血症,从而诱发动脉粥样硬化等心脑血管疾病,威胁人类健康。人体细胞中胆固醇有两种来源,其一是细胞能利用乙酰CoA合成胆固醇;其二是血浆中的LDL(LDL是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物)可与细胞膜上的LDL受体结合后进入细胞。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜中所有分子都是运动的,所以细胞膜具有流动性
B.LDL膜结构中磷脂分子的排布与磷脂分子尾部疏水特性有关
C.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分
D.若LDL受体无法合成,血浆中的胆固醇含量会升高
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【解析】选A。细胞膜中的磷脂分子都是运动的,蛋白质大多数是运动的,A错误;LDL膜结构中磷脂分子成单层,且尾部朝内,与磷脂分子头部亲水、尾部疏水有关,B正确;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,C正确;LDL与细胞膜上的LDL受体结合后进入细胞,若LDL受体不能合成,从而使胆固醇无法进入细胞,会继续留在血浆中,导致血浆中的胆固醇含量升高,D正确。
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【思维进阶练】
8.(3分)(2024·昆明模拟)人体细胞膜上存在葡萄糖的载体蛋白GLUT4,其数量存在如下图所示的调节机制。下列相关叙述错误的是( )
A.图中蛋白质具有参与组成细胞结构、运输、信息传递的功能
B.细胞膜上GLUT4数量增加依赖于膜的流动性,影响了膜的选择透过性
C.GLUT4转运葡萄糖时会发生自身构象的改变
D.胰岛素与蛋白M结合体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
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【解析】选D。
A(√) 胰岛素能传递信息,蛋白M、GLUT4参与构成细胞膜的结构,GLUT4能转运葡萄糖
B(√) 囊泡与细胞膜融合导致细胞膜上GLUT4数量增加,依赖于膜的流动性,影响了细胞膜的选择透过性
C(√) 载体蛋白GLUT4在转运时会发生自身构象的改变
D(×) 胰岛素与蛋白M结合体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能
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【加固训练】
人工磷脂膜渗透系统现已广泛用于模拟药物跨膜的研究。实验装置如图所示,将上层板套入下层板,一段时间后进行药物转移速率的检测。下列叙述错误的是( )
A.测定上下层板的对应小管溶液浓度变化可计算转移速率
B.该实验装置适用于水溶性及大分子药物转移速率的测定
C.调整磷脂种类及比例、缓冲液等,可模拟不同组织对药物的吸收
D.在该模拟实验之后,还需进一步在细胞水平和个体水平开展实验
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【解析】选B。通过测定上下层板的对应小管溶液浓度变化可计算药物的转移速率,这是该实验的原理所在,A正确;该实验装置不适用于水溶性及大分子药物转移速率的测定,因为水溶性小分子无法穿过磷脂膜,大分子需要通过胞吞和胞吐的方式进出细胞,B错误;药物的吸收与人工磷脂膜中磷脂的种类和比例以及缓冲液有关,因此,调整磷脂种类及比例、缓冲液等,可模拟不同组织对药物的吸收,C正确;在该模拟实验之后,为了探究实验的应用价值,还需进一步在细胞水平和个体水平开展实验,D正确。
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9.(3分)科学家发现了一种能在细胞膜上钻孔的单分子“纳米机器”——分子转子,经紫外光激活后能以每秒200万~300万转的转速进行旋转,从而打开细胞膜(如图)。经过设计,分子转子能识别并凿通特定癌细胞的细胞膜(被识别的细胞称为靶细胞),通过运送治疗药物或破坏细胞膜来杀死癌细胞。下列有关说法正确的是( )
A.细胞膜能控制物质进出细胞,环境中的有害物质一定不会进入细胞
B.将治疗药物运送到细胞中,分子转子需要钻开两层生物膜
C.丹尼利和戴维森通过研究细胞膜的张力推测出细胞膜中含有磷脂
D.一个细胞能否成为靶细胞,很可能与其表面的糖蛋白有关
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【解析】选D。细胞膜控制物质进出细胞的功能是相对的,环境中有害的物质一般不能进入细胞,但有的也能进入细胞,A错误;细胞膜是由磷脂双分子层构成的单层膜,因此将治疗药物运送到细胞中,分子转子需要钻开一层生物膜,B错误;丹尼利和戴维森通过研究细胞膜的张力推测出细胞膜中含有蛋白质,C错误;糖蛋白具有识别作用,一个细胞能否成为靶细胞,很可能与其表面的糖蛋白有关,D正确。
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10.(12分)胰岛B细胞合成、分泌的胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素,图1为胰岛素作用机理示意图,葡萄糖转运蛋白GLUT4是位于细胞膜上的葡萄糖载体。图2是细胞间的三种信息交流方式。请结合图示,回答下列问题。
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(1)(2分)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的____________,图2中能表示肝脏细胞
接受胰岛素方式的是_____(填字母)。
【解析】(1)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性,图2中能表示肝脏细胞
接受胰岛素方式的是A(通过激素进行信息交流)。
流动性
A
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(2)(3分)下列有关细胞膜信息交流的说法,错误的是_____________(填序号,多选)。
①高等植物细胞之间只能通过胞间连丝进行信息交流
②性激素通过与靶细胞膜上的受体结合传递信息
③精子和卵细胞、胰岛B细胞和肝细胞进行信息交流的方式相同
④受体是细胞间进行信息交流的必需结构
【解析】(2)高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流,是信息交流的主要形式,并非唯一形式,①错误;性激素可自由扩散进入细胞内部,通过与靶细胞内的受体结合传递信息,②错误;精子和卵细胞通过细胞膜的直接接触进行信息交流,胰岛B细胞和肝细胞通过激素进行信息交流,二者的方式不同,③错误;细胞间的信息交流未必一定要通过受体,如高等植物细胞间可通过胞间连丝进行信息交流,④错误。
①②③④
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(3)(3分)若用酶解法证明人体成熟红细胞膜中含有蛋白质和磷脂,请写出实验思路。
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【解析】(3)见答案。
取人体成熟红细胞均分为三组,分别置于等量磷脂酶溶液、蛋白酶溶液和生理
盐水中,观察细胞膜是否被破坏
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(4)(4分)如果将图1中磷脂分子提取后置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中,磷脂分子将会如何分布?请绘出相关示意图。
答案: (4)
【解析】(4)磷脂分子头部是亲水的,与水接触,尾部是疏水的,与空气、苯等接触。
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