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1、第5讲细胞膜素 养 目 标夯实基础精研教材1.细胞膜的组成和结构(1)对细胞膜成分和结构的探索(连线)(2)细胞膜的组成成分磷脂种类和数量糖被外糖蛋白(3)流动镶嵌模型的基本内容磷脂双分子层疏水端镶嵌或贯穿糖蛋白糖脂糖被(4)细胞膜的结构特点一定的流动性磷脂分子蛋白质分子2.细胞膜的功能(1)细胞膜的主要功能将细胞与外界环境分隔开胰岛素胞间连丝精卵结合(2)如图是细胞间的三种信息交流方式。写出图中物质或结构的名称:a;b;c。人体内胰岛素的作用过程、细胞免疫中细胞毒性T细胞与靶细胞间信息交流分别属于上面的方式。是否所有信号分子的受体都在细胞膜上?不是,有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的
2、受体在细胞内部。信号分子受体胞间连丝图A、图B(3)细胞膜的功能特性选择透过教材深挖必修1第46页“拓展应用2”改编如图是由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。(1)脂质体表面抗体的作用是,可用激素替代吗?为什么?可以用激素替代,因为激素也能作用于特定的靶细胞或靶器官(2)为什么两类药物的包裹位置各不相同?作为引导物,能特异性地与靶细胞结合提示由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能稳定地被包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结
3、晶的药物可稳定地被包裹在其中。链高考前挂后连(1)鉴别细胞的死活时,台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染色成蓝色。2021全国乙卷()(2)用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时,可用荧光染料标记膜蛋白。2020全国卷()(3)细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关,与糖链无关。2018江苏卷()(4)两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。2018全国卷()(5)蓝细菌和菠菜细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。2021福建卷()透析重难精准突破细胞膜功能特性选择透过性的验证 练思维考教衔接根据2023海南卷情境设计不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表。膜主要成分红细胞膜神经鞘细胞膜高尔基体膜内质网膜线粒
4、体内膜蛋白质/%4918646278脂质/%4379262822糖类/%831010少(1)不同细胞的生物膜成分差异是如何引起的?同一细胞的细胞膜成分及其功能是否会发生变化?(2)神经鞘细胞膜的蛋白质种类和数量比其他细胞膜低,请从结构与功能观角度分析原因。提示不同细胞的生物膜成分差异主要在于蛋白质的种类与数量;同一细胞在不同时期,细胞膜的成分含量及其功能均会发生变化,例如,衰老细胞中膜通透性会发生改变。提示神经鞘细胞膜功能相对简单。膜的功能越复杂,所含蛋白质的种类和数量越多,功能越简单,所含蛋白质的种类和数量越少。(3)破坏膜结构的因素有哪些?(4)分析该表格能得到哪些结论?(至少2点)提示生
5、物膜主要是由脂质、蛋白质和少许糖类组成的,凡能引起蛋白质变性、脂质溶解的因素均能导致生物膜结构被破坏而失去控制作用。破坏膜结构的因素有高温、强酸、强碱、过度低温、脂溶剂、蛋白酶等。提示由表可推知:细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质(或蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分,二者的运动构成膜的流动性)。不同细胞膜中蛋白质的含量会有所不同功能越复杂的膜中蛋白质含量相对越高(或表内所列的生物膜中,线粒体内膜的功能最复杂,神经鞘细胞膜的功能最简单)。高尔基体和内质网之间的信息交流可能与二者膜上的糖类有关。考向探究素养提升考向一借助细胞膜结构的探索历程,考查科学探究1.下列关于细胞膜的成分和结构的探索的叙述,正
6、确的是()A.欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析提出膜是由脂质组成的B.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,由此推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质C.人鼠细胞的融合实验运用了放射性同位素标记法,证明了膜具有一定的流动性D.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,提出所有的生物膜都是由脂质蛋白质脂质三层结构构成的B解析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,该过程并未进行化学分析,A项错误;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
7、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,B项正确;人鼠细胞的融合实验采用了荧光标记法,C项错误;罗伯特森观察的细胞膜的暗亮暗的三层结构对应的是蛋白质脂质蛋白质,D项错误。考向二围绕细胞膜的成分和结构特点,考查生命观念与科学探究2.(2023山东日照联考)正常温度时,生物膜既可以保持正常的结构,又具有较强的流动性,称为液晶态;温度很低时,生物膜的流动性急剧降低,转变为凝胶态;如果环境温度很高,则变成无序的液体状态。胆固醇分子与磷脂分子相结合既能限制磷脂分子的热运动又能将磷脂分子相隔开使其更易流动。下列叙述错误的是()A.胆固醇可以调节动物生
8、物膜的流动性,使生物膜适应温度的范围变小B.高温会破坏生物膜中蛋白质的空间结构,会导致生物膜变成无序状态C.生物膜的流动性表现在组成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子能流动D.胆固醇分子除构成动物细胞膜外,在人体内还参与血液中脂质的运输A解析胆固醇可以调节动物生物膜的流动性,使生物膜适应温度的范围变大,A项错误;根据题意“如果环境温度很高,则变成无序的液体状态”,可推知高温会破坏生物膜中蛋白质的空间结构,会导致生物膜变成无序状态,B项正确;由于组成膜的磷脂分子可以侧向移动,膜中的大多数蛋白质分子也能移动,因此生物膜具有流动性,C项正确;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
9、输,D项正确。3.脂筏是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂(磷脂中的一种)的微结构域,大小约70nm,是一种动态结构。脂筏的组分和结构特点有利于蛋白质之间相互作用和构象变化,一些信号转导单元可以在脂筏中组装。下列有关说法错误的是()A.蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中B.鞘磷脂具有两个疏水的尾和一个亲水的头C.脂筏可以参与细胞之间的信息传递D.各种细胞的细胞膜上均含有胆固醇D解析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,可见蛋白质以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中,A项正确;由题意可知,鞘磷脂属于磷脂的一种,也具有两个疏水的尾和一个亲水的
10、头,B项正确;由题意可知,一些信号转导单元可以在脂筏中组装,说明脂筏可以参与细胞之间的信息传递,C项正确;动物细胞的细胞膜上才含有胆固醇,而植物等细胞的细胞膜上没有胆固醇,D项错误。4.(2024广东广州联考)细胞膜受到损伤后,会有溶酶体聚集到损伤处并与其融合,从而修复细胞膜。荧光葡聚糖是带有荧光标记的多糖,对细胞无毒害作用,为了探究Ca2+对细胞膜修复的影响,科学家在含有荧光葡聚糖的培养液中,激光照射癌细胞MCF7,致使细胞膜上形成小孔,实验结果如图,箭头代表用激光照射癌细胞。下列叙述错误的是()A.正常情况下,细胞膜修复速度很快,大约50s即可完成B.修复受损伤的细胞膜,Ca2+和荧光葡聚
11、糖是必不可少的C.若细胞膜正常,细胞内不会有荧光葡聚糖D.Ca2+通过影响细胞膜的流动性,从而影响细胞膜的修复B解析从图中可知,当有Ca2+存在时,大约50s后,细胞内荧光强度相对值不再增加,说明细胞膜修复已经完成,A项正确;由图可知,与有Ca2+条件下相比,无Ca2+时细胞膜不能被修复,因此Ca2+是必不可少的,但葡聚糖对修复受损细胞膜无作用,B项错误;葡聚糖是多糖,当细胞膜完整时,葡聚糖不能进入细胞内,因此细胞膜正常的细胞内不会有荧光葡聚糖,C项正确;细胞膜的修复主要依赖生物膜的融合,即通过生物膜的流动性来实现,无Ca2+时,细胞膜无法修复,在有Ca2+的条件下,细胞膜能尽快修复,说明Ca
12、2+通过影响细胞膜的流动性,从而影响细胞膜的修复,D项正确。考向三结合细胞膜的功能,考查结构与功能观5.(2024广东汕头统考)细胞膜破损时,细胞外高浓度的钙离子迅速通过细胞膜上破损的孔洞进入细胞质中,触发溶酶体的胞吐作用,携带溶酶体膜的囊泡通过与破损的细胞膜融合,堵塞细胞膜表面破损的孔洞,从而恢复细胞膜的完整性。下列相关叙述正确的是()A.细胞功能的复杂程度由细胞膜上蛋白质的种类和数量决定B.细胞内钙离子浓度升高有助于形成的囊泡参与修复破损的细胞膜C.溶酶体中的酶能分解受损的细胞器,其分解产物均被运出细胞D.携带溶酶体膜的囊泡与破损细胞膜的融合依赖于生物膜的功能特性B解析细胞膜功能的复杂程度
13、与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关,而细胞功能的复杂程度与各种细胞器功能密不可分,A项错误;细胞内钙离子浓度升高有助于囊泡的形成和破损细胞膜的修复,B项正确;溶酶体中的酶能分解受损的细胞器,分解产物有些被回收利用,有些被运出细胞,C项错误;溶酶体膜与细胞膜相融合的基础是生物膜的流动性,属于生物膜的结构特性,D项错误。真题演练领悟考情1.(2021浙江卷)细胞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磷脂双分子层是完全对称的B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中有利于增强膜的流动性C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号D解析
14、糖脂分子只分布在细胞膜的外侧,故磷脂双分子层是不完全对称的,A项错误;磷脂的尾部与胆固醇一起存在于磷脂双分子层内部,而非镶嵌或贯穿在膜中,且由于胆固醇是“刚性的”,会限制膜的流动性,B项错误;物质进出细胞方式中的被动运输包括自由扩散和协助扩散,其中协助扩散需要转运蛋白,即与膜蛋白有关,C项错误;有些膜蛋白起着细胞标志物的作用,能识别并接受来自细胞内外的化学信号,D项正确。2.(2022海南卷)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白,对不同物质的跨膜运输起着决定性作用,这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是。(2)细胞膜上的水
15、通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道,水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于。选择透过性协助扩散(3)细胞膜上的H+-ATP酶是一种转运H+的载体蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的pH;此过程中,H+-ATP酶作为载体蛋白在转运H+时发生的变化是。(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时,会引起靶细胞产生相应的生理变化,这一过程体现的细胞膜的功能是。下降空间结构(自身构象)发生改变进行细胞间的信息交流(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐,不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25相比,4条件
16、下磷酸盐吸收速率低的主要原因是。植物根细胞吸收磷酸盐为主动运输,主动运输需要细胞呼吸供能,而温度降低会导致呼吸酶的活性降低,进而降低细胞呼吸速率,最终降低了磷酸盐的吸收速率解析(2)水分子借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞,这种借助膜上转运蛋白顺浓度梯度进出细胞的物质扩散方式称为协助扩散。(3)细胞膜上的H+-ATP酶能利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的H+增多,pH下降;载体蛋白在每次转运时都会发生自身构象的改变。(4)胰岛B细胞分泌的胰岛素随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞,引起靶细胞产生相应的生理变化,体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。(5)植物根细胞吸收磷酸盐为主动运输,主动运输需要细胞呼吸供能,而温度降低会导致呼吸酶的活性降低,进而降低细胞呼吸速率,最终降低了磷酸盐的吸收速率。聚焦表达回扣落实1.(必修1第40页“问题探讨”)“台盼蓝染色法”是鉴别死细胞和活细胞的常用方法,其原理是。提示活细胞的细胞膜有控制物质进出细胞的功能,台盼蓝是细胞不需要的物质,不能进入细胞,活细胞不被染色,而死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞
