資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第4單元 細胞的物質輸入和輸出
第2課時　生物膜的流動鑲嵌模型
1.簡述生物膜的結構。
2.探討在建立生物膜模型的過程中,實驗技術的進步所起的作用。
3.理解細胞膜具有一定流動性的原理。
4.探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
課程重點:1.生物膜的流動鑲嵌模型學說的基本內容;2.探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
課程難點:探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
教學建議:對生物膜結構的探索歷程的學習,應置身于探索實驗中,構建磷脂分子的排列方式及蛋白質與磷脂的組合方式,從而認識到生物膜的結構特點——具有一定的流動性;通過舉例,如分泌蛋白的分泌,來進一步說明細胞膜具有一定流動性的結構特點,從而建立生物膜的結構與功能相適應的觀點。
　　一、生物膜的探索歷程
1.19世紀末,歐文頓根據脂溶性物質更容易通過細胞膜,提出膜是由①　脂質　組成的。
2.20世紀初,化學分析表明,膜的主要成分是②　脂質和蛋白質　。
3.1925年,荷蘭科學家得出結論:細胞膜中的脂質分子排列為連續的③　兩層　。
4.20世紀40年代,科學家推測脂質兩邊各覆蓋著④　蛋白質　。
5.1959年,羅伯特森認為生物膜由⑤　蛋白質—脂質—蛋白質　三層結構構成。
6.1970年,人鼠細胞融合實驗表明,細胞膜具有⑥　流動性　。
7.1972年,桑格和尼克森提出的生物膜的⑦　流動鑲嵌　模型為大多數人所接受。
二、流動鑲嵌模型的基本內容
1.⑧　磷脂雙分子層　構成膜的基本支架,其結構特點是具有⑨　流動性　。
2.蛋白質分子有的⑩　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　橫跨整個磷脂雙分子層　;大多數蛋白質分子是可以　運動　的。
3.細胞膜表面的糖類可以和蛋白質結合形成　糖蛋白　,也可以和脂質結合形成　糖脂　。
4.細胞膜的功能主要是由　蛋白質　來承擔的。
1.(2014年晉江僑聲高一月考)科學家在實驗中發現,脂溶性物質能夠優先通過細胞膜,并且細胞膜會被溶解脂質物質的溶劑溶解,也會被蛋白酶分解,這些事實說明了組成細胞膜的物質中有(　　)。
A.糖類和脂質　　　　B.糖類和蛋白質
C.蛋白質和脂質 D.蛋白質和核酸
【解析】脂溶性物質能夠優先通過細胞膜,根據相似相溶原理,說明細胞膜的組成成分中有脂質;細胞膜會被蛋白酶分解,說明其中有蛋白質。
【答案】C
2.生物膜的“蛋白質—脂質—蛋白質”靜態結構模型不能解釋的現象是(　　)。
A.細胞膜是細胞的邊界
B.溶于脂質的物質能夠優先通過細胞膜
C.變形蟲的變形運動
D.細胞膜中的磷脂分子呈雙層排列在膜中間
【解析】變形蟲的運動依賴于細胞膜的流動性。
【答案】C
3.人體的某些白細胞能吞噬破傷風桿菌,這一生理過程的完成依賴于細胞膜的(　　)。
A.保護作用　　　　　　　B.分泌作用
C.流動性 D.選擇透過性
【解析】此題主要考查細胞膜的結構特點。細胞膜的結構特點是具有一定的流動性,白細胞的吞噬作用是通過細胞膜的流動性完成的。
【答案】C
4.在生物膜結構的探索歷程中,提出流動鑲嵌模型的科學家是(　　)。
A.羅伯特森和桑格 B.尼克森和桑格
C.尼克森和歐文頓 D.尼克森和羅伯特森
【解析】1972年桑格和尼克森提出了流動鑲嵌模型。
【答案】B
5.生物膜的流動鑲嵌模型認為生物膜是(　　)。
①以磷脂雙分子層為基本骨架　②蛋白質—脂質—蛋白質的三層結構　③靜止的　④流動的
A.①③　　　B.②④　　　C.①④　　　D.②③
【解析】桑格和尼克森提出了生物膜的流動鑲嵌模型,認為磷脂雙分子層構成了膜的基本支架,這個支架不是靜止的,具有流動性。蛋白質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,大多數蛋白質分子是可以運動的。
【答案】C
知識點一:生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容解讀
1.請完成細胞膜的結構模型示意圖。
答案:①糖蛋白(或多糖)　②磷脂雙分子層　③蛋白質分子
2.生物膜的基本支架和膜功能的主要體現者分別是什么 糖被具有哪些主要功能
答案:磷脂雙分子層和膜蛋白。糖被與細胞的識別、保護、潤滑、免疫等有密切關系。
3.構成生物膜的蛋白質分子在膜上是如何分布的 生物膜的結構特點是什么 如何通過細胞膜流動鑲嵌模型區別細胞膜的內外側
答案:蛋白質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,有的橫跨整個磷脂雙分子層。生物膜具有一定的流動性。具有糖蛋白(糖側鏈)的一側是細胞膜的外側。
知識總結
生物膜的成分中不僅含有磷脂和蛋白質分子,還含有固醇、糖脂等物質。細胞大都生活在液體的環境中,所以構成細胞膜骨架的磷脂分子親水的“頭部”排在外側,疏水的“尾部”排在內側。膜結構中的蛋白質和磷脂分子在膜上都可以做多種形式的運動,導致膜整體具有一定的流動性。在一定溫度范圍內隨溫度升高,膜的流動性增強。
例1　材料:2004年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克,以表彰兩人在氣味受體和嗅覺系統組織方式研究中作出的貢獻。他們的研究使我們知道了“聞香識女人”的奧秘。
下圖為嗅覺受體細胞膜模式圖(局部):
請據以上材料和模式圖回答問題:
(1)A代表　　　　　　　分子;C代表　　　　　　　。
(2)氣味物質分子首先要與圖中[　　]　　　　　結合,才有產生嗅覺的可能。
(3)圖中A具有特異性,這種特異性最終是由　　　　　決定的。
(4)某些有機溶劑如苯酚,可溶解B造成膜的損傷,使嗅覺分辨能力下降,B的完整化學名稱是　　　　　　　。
【解析】蛋白質分子的特異性最終是由遺傳物質(DNA或基因)決定的。
【答案】(1)蛋白質　多糖　(2)A　氣味受體　(3)DNA(或基因、遺傳物質)　(4)磷脂雙分子層
　 技巧歸納
解此題要熟知生物膜流動鑲嵌模型的內容,記清各組分的功能。理解生物膜的結構特點:具有一定的流動性,其直接原因是構成生物膜的磷脂分子和蛋白質分子大都是可以運動的。
　　知識點二:如何理解生物膜的流動鑲嵌模型
1.請敘述生物膜的流動性。
答案:組成生物膜的磷脂雙分子層是輕油般的流體,具有流動性。多數蛋白質分子也是可以運動的,但不是與液態水一樣無規則地運動。
2.生物膜兩側的分子性質和結構不同,這體現了生物膜的什么性質
答案:不對稱性。
3.請舉例說明細胞膜具有一定的流動性。
答案:如草履蟲取食過程中食物泡的形成過程及胞肛廢渣的排出;變形蟲捕食和運動時偽足的形成;酵母菌的出芽生殖中長出芽體;白細胞吞噬細菌;受精時精子、卵細胞的融合過程;人-鼠細胞的融合過程等。
例2　若將細胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中,下列能正確反應其分布的圖是(　　)。
【解析】根據磷脂分子的特點,組成細胞膜的磷脂頭部親水,尾部疏水,因此在水溶液中呈現出頭部在水中,尾部在空氣中的分布,即圖A所示的分布情況。
【答案】A
1.(2015年安慶五校期中聯考)一些離子和小分子物質可以通過細胞膜,而另外一些離子和小分子物質則不能通過,這說明細胞膜是一種(　　)。
A.全透性膜　　　　　　　B.半透膜
C.流動性膜 D.選擇透過性膜
【解析】細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜,這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。
【答案】D
2.下列過程不能體現細胞膜的流動性的是(　　)。
A.胰島素的合成與分泌
B.高爾基體產生的囊泡與細胞膜融合
C.萎蔫的植物細胞出現質壁分離
D.細胞膜上糖蛋白的識別過程
【解析】細胞膜上糖蛋白的識別作用是糖蛋白與信息分子的結合過程,體現不出細胞膜的流動性。
【答案】D
3.磷脂是組成細胞膜的重要成分,這與磷脂分子的頭部親水、尾部疏水的性質有關。某研究小組發現植物種子細胞以小油滴的方式儲存油,每個小油滴都由磷脂膜包被著,該膜最可能的結構是(　　)。
A.由單層磷脂分子構成,磷脂的尾部向著油滴內
B.由單層磷脂分子構成,磷脂的頭部向著油滴內
C.由兩層磷脂分子構成,結構與細胞膜完全相同
D.由兩層磷脂分子構成,兩層磷脂的頭部相對
【解析】由題中信息可知,中間是儲存的油滴,外面是磷脂膜,而磷脂頭部親水、尾部疏水,由此出現A項所述結構。
【答案】A
4.下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型, 相關敘述錯誤的是(　　)。
A.圖中a與細胞識別有關,細胞的識別是信息傳遞的過程
B.圖中c分子具有親水的磷酸頭部和疏水的脂肪酸尾部
C.b構成膜的基本支架
D.圖中d的分布狀態有兩種,鑲在表面或貫穿于整個磷脂雙分子層
【解析】圖中a為糖蛋白,與細胞的識別有關;b為磷脂雙分子層,構成膜的基本支架;c是磷脂分子,有親水的頭部和疏水的尾部;d為蛋白質,在膜上呈不對稱分布,有的鑲在膜表面,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。
【答案】D
5.下圖表示細胞的亞顯微結構模式:
(1)精卵識別與圖中　　　　(填標號)有關。
(2)圖中的A側為細胞膜的內側還是外側 　　　　。
(3)葉綠體和線粒體等細胞結構中均有此結構,但執行的具體功能有很大區別,具體原因是由于圖中　　　　(填標號)不同。
(4)有人發現,在一定溫度條件下,細胞膜中的脂質分子均垂直排列于膜表面。當溫度上升到一定程度時,細胞膜的脂質分子有75%排列不再整齊,細胞膜厚度減少,而膜表面積擴大,膜對離子和分子的通透性增加。對于膜的上述變化,合理的解釋是
　。
【答案】(1)①　(2)外側　(3)②　(4)細胞膜具流動性
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.右圖為細胞膜的亞顯微結構模式圖,有關敘述錯誤的是(　　)。
A.①表示細胞膜外表面有些糖分子與膜蛋白結合為糖蛋白
B.②和③大都是運動的
C.③構成細胞膜的基本支架,與物質進出無關
D.細胞膜為細胞的生命活動提供相對穩定的內部環境
【解析】圖中①為多糖與蛋白質結合而成的糖蛋白,與細胞識別有關,參與細胞間的信息傳遞。②代表細胞膜中的蛋白質分子,它們可鑲嵌在膜的表層或嵌插、貫穿于磷脂雙分子層中,大多是可以運動的。③是磷脂雙分子層,是構成細胞膜的基本支架,脂溶性物質容易進入細胞與細胞膜的脂質成分——磷脂分子密切相關。細胞膜使每個細胞與周圍環境隔離開,維持著相對穩定的內部環境,保證了細胞內各項生命活動的順利進行。
【答案】C
2.(2014年濱州高一期末)實驗室中鑒別細胞死活,常用“染色排除法”。例如:用臺盼藍染色,死細胞會被染成藍色,而活細胞不著色,從而判斷細胞死活。該實驗所利用的細胞膜特性或功能是(　　)。
A.流動性　　　　　B.保護細胞內部結構
C.選擇透過性 D.進行細胞間的信息交流
【解析】流動性為細胞膜的結構特點,選擇透過性為細胞膜的功能特性。活細胞的細胞膜具有選擇透過性,但死細胞的細胞膜會喪失選擇透過性。
【答案】C
3.在電子顯微鏡下觀察細胞膜,可以看到的是兩條暗帶中間夾一條明帶,那么關于這兩條暗帶和一條明帶的化學成分的說法,比較準確的是(　　)。
A.兩條暗帶的主要成分是蛋白質;明帶的主要成分是磷脂,無蛋白質
B.明帶的主要成分是蛋白質;兩條暗帶的主要成分是磷脂,無蛋白質
C.兩條暗帶的主要成分是蛋白質;明帶的主要成分是磷脂,也有蛋白質
D.明帶的主要成分是蛋白質;兩條暗帶的主要成分是磷脂,也有蛋白質
【解析】暗—亮—暗是指在電子顯微鏡下觀察到的細胞膜的成分,暗的主要是指蛋白質,亮的是脂質分子。流動鑲嵌模型指出:蛋白質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,有的橫跨整個磷脂雙分子層,故C正確。
【答案】C
4.生物膜上的蛋白質通常與多糖結合成糖蛋白。在細胞生命活動中,糖蛋白在細胞的識別以及細胞內外的信息傳導中有重要的功能。下列生物結構中,糖蛋白含量可能最多的是(　　)。
A.類囊體的膜 B.線粒體的膜
C.細胞膜 D.內質網膜
【解析】糖蛋白主要分布在細胞膜的表面。
【答案】C
5.異體器官移植術往往很難成功,最大的障礙就是異體細胞間的排斥,這主要是由于細胞膜具有識別作用,這種生理功能的結構基礎是(　　)。
A.細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子組成
B.細胞膜上有糖蛋白
C.細胞膜具有一定的流動性
D.細胞膜具有選擇透過性
【解析】細胞膜上具有識別作用的糖蛋白,不同細胞膜上的糖蛋白是不相同的,所以相互具有排斥作用。
【答案】B
6.下列關于生物膜結構探索歷程的說法,不正確的是(　　)。
A.最初通過對現象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的
B.三層結構模型認為生物膜為靜態的結構
C.流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動
D.三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的
【解析】脂溶性的物質更易通過細胞膜,說明細胞膜是由脂質組成的,A正確;羅伯特森認為生物膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構組成,且是靜態的,B正確;流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動,說明細胞膜具有一定的流動性,C正確;三層結構模型認為蛋白質分子在膜中的分布是均勻的、固定的,而流動鑲嵌模型認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的,D錯誤。
【答案】D
7.將兩種海綿動物的細胞分散成單個的細胞,再進行混合培養,發現只有同種的細胞才能結合,其原因是(　　)。
A.兩種海綿細胞表面糖蛋白的成分不同
B.兩種海綿細胞的脂質成分不同
C.兩種海綿細胞的細胞膜上的蛋白質種類不同
D.兩種海綿細胞的細胞膜上的蛋白質空間結構不同
【解析】細胞表面糖蛋白構成糖被,具有細胞間的識別功能;構成同種細胞的表面糖蛋白的成分相同,細胞間能進行相互識別。
【答案】A
8.水溶性染色劑(PI)能與核酸結合而使細胞核著色,可將其應用于細胞死活的鑒別。細胞浸泡到一定濃度的PI中,僅有死亡細胞的核會被染色,活細胞則不著色,但將PI注射到細胞中,則細胞會著色。利用PI鑒別細胞的基本原理是(　　)。
A.死細胞與活細胞的核酸結構不同
B.死細胞與活細胞的核酸含量不同
C.活細胞能分解染色劑PI
D.活細胞的細胞膜阻止PI的進入
【解析】活細胞的細胞膜具有選擇透過性,以保證物質選擇性地出入細胞,維持正常的生命活動。水溶性染色劑(PI)不是細胞所需要的物質,因而不能通過活細胞的細胞膜。細胞死亡后,細胞膜及其他生物膜的選擇透過性喪失,溶于水中的物質(如PI)都可以通過,從而使細胞核著色。
【答案】D
9.在人和鼠的細胞融合實驗中,用兩種熒光物分別標記兩種抗體,使之分別結合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質上(如下圖)。
實驗結果表明,細胞開始融合時,人、鼠細胞的表面抗原“涇渭”分明,各自只分布于各自的細胞表面;但在融合之后,兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答以下問題:
(1)細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的　　　　　　分子是可以運動的,由此也證明了細胞膜具有　　　　　　　　　的特點。
(2)在細胞融合實驗中,一種抗體只能與相應的抗原結合,說明了這類物質在分子結構上具有　　　　　　性。
(3)細胞融合實驗若在20 ℃條件下進行,則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長,這說明
　。
【解析】細胞膜的結構特點是具有一定的流動性,其功能特性是一種選擇透過性膜。細胞膜的流動性的快慢與溫度等因素有關。
【答案】(1)蛋白質　一定的流動性　(2)特異　(3)溫度影響細胞膜的流動性
10.對某動物細胞進行熒光標記實驗,如下圖所示,其基本過程:①用某種熒光染料標記該動物細胞,細胞表面出現熒光斑點。②用激光束照射該細胞表面的某一區域,該區域熒光淬滅(消失)。③停止激光束照射一段時間后,該區域的熒光逐漸恢復,即又出現了斑點。
上述實驗不能說明的是(　　)。
A.細胞膜具有流動性
B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合
C.根據熒光恢復的速率可推算出物質跨膜運輸的速率
D.根據熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率
【解析】本實驗是細胞膜具有一定流動性的經典實驗,反映了蛋白質或磷脂分子的流動,但是不能反映物質跨膜運輸的速率。
【答案】C
11.一位細胞學家發現,當溫度升高到一定程度時,細胞膜的面積增大而厚度變小,其決定因素是細胞膜的(　　)。
A.結構特點具有流動性　　　B.選擇透過性
C.專一性 D.具有運輸物質的功能
　　【解析】細胞膜的基本支架為磷脂雙分子層,構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子具有一定的流動性,當溫度升高到一定程度時,細胞膜的面積會因細胞膜的流動性增大而厚度變小。
【答案】A
12.脂質體是根據磷脂分子可在水中形成穩定的脂質雙層膜的原理而制備的人工膜。單層脂分子鋪展在水面上時,極性端(親水)與非極性端(疏水)排列是不同的,攪拌后形成雙層脂分子的球形脂質體(如圖)。請回答:
(1)將脂質體置于清水中,一段時間后發現,脂質體的形態、體積沒有變化,這一事實說明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)下列能正確表示細胞膜結構的是　　　　。
(3)根據細胞膜的基本支架　　　　　　　　　,可以推測水分子的跨膜運輸不是真正的自由擴散,它最可能與膜上　　　　成分有關,請簡要說明如何設計實驗證明該成分的存在:　
　。
【解析】蛋白質可用雙縮脲試劑檢驗,發生紫色反應。
【答案】(1)脂質體在結構上具有一定的穩定性　(2)C　(3)磷脂雙分子層　蛋白質　用蒸餾水使人成熟紅細胞膜破裂,然后通過離心等方法提取出較純的細胞膜,再用雙縮脲試劑檢驗,發現溶液顏色由藍色轉為紫色
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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