高中_生物_生物必修_必修一_生物人教版必修1习题+检测卷+练习题共含解析_生物人教版必修1习题：4.2生物膜的流动镶嵌模型含解析

第14课时　生物膜的流动镶嵌模型[目标导读]　1.阅读教材P65～67内容，体会科学家建立生物膜模型的过程。2.结合教材图4－6，阐明生物膜流动镶嵌模型的基本内容。[重难点击]　生物膜流动镶嵌模型的基本内容。一　对生物膜结构的探索历程生物膜对物质进出细胞是有选择*的。为什么生物膜能够控制物质的进出？这与生物膜的结构有什么关系？生物膜结构的探索历程如何？请阅读教材P65～67内容，结合下列材料进行分析：1.从生理功能入手的科学研究(1)材料　19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行通透*实验，发现凡是可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。结论：膜是由脂质组成的。根据相似相溶原理，苯(脂溶*)和Na＋(非脂溶*)中，苯更容易通过细胞膜。(2)20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。(3)材料　科学家通过研究发现*脂分子的结构如图所示。水是一种极*溶剂，根据*脂分子的结构特点，(如图)画出它在水—空气界面上的分布情况(用表示*脂分子)。*　(4)材料　1925年，两位荷兰科学家用**从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。2.静态结构模型的提出材料　1959年，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(如图)。罗伯特森提出所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。结论：生物膜为静态的统一结构。该模型缺点：认为生物膜是一个静态结构，无法解释细胞生长、变形虫运动、摄食等现象。3.新技术带来新模型(1)材料　1970年，弗雷和埃迪登分别用绿*和红*荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀分布，结果如下图。结论：构成细胞膜的*脂分子和蛋白质分子大多数不是静止的，而是可以运动的，即细胞膜具有一定的流动*。①在人—鼠细胞融合的实验中，将温度维持在0℃，与37℃相比，实验现象有什么变化？*　两种荧光不能均匀分布，或者需要更长的时间才能分布均匀，因为温度降低减慢了蛋白质运动的速度。②下列现象中哪些体现了生物膜的流动*a、b、c、d。a.细胞融合b.质壁分离过程中细胞膜面积减小，厚度增加c.内质网出芽形成囊泡d.变形虫伸出伪足e.水稻细胞吸收硅离子比钙离子多(2)1972年桑格和尼克森在新的观察和实验*据基础上提出流动镶嵌模型。归纳提炼活学活用1.生物膜的“蛋白质—脂质—蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象(　　)A.细胞膜是细胞的边界B.溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜C.变形虫的变形运动D.细胞膜中的*脂分子呈双层排列在膜中*　C解析　这种模型的主要不足在于认为蛋白质和脂质都是固定不变的，是静态的，这种结构无法解释细胞膜具有的多种功能，如细胞生长、膜的扩大、变形虫的变形运动等。二　生物膜的流动镶嵌模型目前，细胞膜的流动镶嵌模型已被大多数人所接受，如图就是流动镶嵌模型的示意图，阅读教材P68内容，结合该图探究下列问题。1.流动镶嵌模型的基本内容(1)[4]*脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，它是轻油般的流体，具有流动*。(2)蛋白质分子有的镶在*脂双分子层表面(如图中[2])，有的部分或全部嵌入*脂双分子层中(如图中[6])，有的贯穿于整个*脂双分子层(如图中[5])。大多数蛋白质分子也是可以运动的。(3)糖类有的和蛋白质结合构成[3]糖蛋白，有的和脂质结合构成[1]糖脂。2.在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫糖被，它与细胞表面的识别有密切关系，另外，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。3.图中A、B两侧，A侧是细胞膜的外表面，B侧是细胞膜的内表面。4.罗伯特森的“蛋白质—脂质—蛋白质”结构模型和流动镶嵌模型的主要区别是什么？*　罗伯特森的“蛋白质—脂质—蛋白质”结构模型认为蛋白质和脂质都是固定不变的，是静态的；流动镶嵌模型认为脂质和蛋白质分子大都是可以运动的，是动态的。小贴士　生物膜的结构除了具有流动*的特点外，还具有：1镶嵌*：膜的基本结构是由*脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。2不对称*：膜两侧的分子*质和结构不相同，如糖被只存在于外表面。归纳提炼活学活用2.如图是细胞膜的亚显微结构模式图，据图判断下列说法的正误。(1)①的组成单位是氨基*(　　)(2)②和③全部都能运动(　　)(3)③构成了细胞膜的基本支架(　　)(4)物质进出细胞只与②有关，与③无关(　　)(5)细胞膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境(　　)(6)细胞膜的另一侧也应具有①结构(　　)(7)②与细胞识别和血型决定有关(　　)(8)①所在的一侧为细胞膜的外侧(　　)*　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√解析　图中①为多糖与蛋白质结合而成的糖蛋白，与细胞识别有关，参与细胞间的信息传递。②代表细胞膜中的蛋白质分子，它们可镶在膜的表层或嵌入、贯穿于*脂双分子层中，大多数是可以运动的。③是*脂双分子层，是构成细胞膜的基本支架，脂溶*物质容易进入细胞与细胞膜的脂质成分——*脂分子密切相关。细胞膜使每个细胞与周围环境隔离开，维持着相对稳定的内部环境，保*了细胞内各项生命活动的顺利进行。当堂检测1.植物的花粉四处飞扬，却只有落在同种植物的柱头上才会萌发，落到其他植物的柱头上不会萌发。经研究发现，以上事实是由于细胞之间存在着识别作用，这种识别作用与细胞膜的哪种成分有关(　　)A.糖蛋白B.*脂C.糖脂D.胆固醇*　A解析　糖蛋白与细胞膜的识别作用相关。2.用**从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，设细胞膜表面积为S2，则S1与S2关系最恰当的是(　　)A.S1＝2S2B.S1>2S2C.S1<2S2D.S2<S1<2S2*　B解析　*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是细胞表面积的2倍。口腔上皮细胞还有具膜的细胞器和细胞核，因此口腔上皮细胞生物膜铺成单分子层后大于细胞膜表面积S2的2倍。3.下列过程中，不直接依赖细胞膜的流动*就能完成的是(　　)A.液泡失水皱缩B.氨基*在核糖体上进行脱水缩合C.变形虫的变形D.人鼠细胞融合*　B解析　核糖体是无膜细胞器，氨基*在核糖体上进行脱水缩合与细胞膜的流动*无关，故选B项。4.用不同的荧光染料标记的抗体，分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两类细胞分别产生绿*和红*荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈绿*，一半呈红*。但在37℃下保温0.5h后，两种颜*的荧光点就呈均匀分布。请据图回答下列问题：(1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的____________物质。(2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞膜的____________分子是可以运动的，由此可以*实与细胞膜结构“模型”相关的________________________________的观点是成立的。(3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是________________________，这表明细胞膜的结构特点是具有__________________。(4)如果该融合实验在20℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明__________________________________________________________________。若在0℃下培养40min，则发现细胞仍然保持一半发红*荧光，另一半发绿*荧光。这一现象的合理解释是__________________________________________________。*　(1)蛋白质　(2)蛋白质等　膜物质分子能够运动(3)构成膜结构的*脂分子和蛋白质分子大都可以运动　一定的流动*　(4)随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速率减慢　细胞膜的流动*特点只有在适宜的条件下才能体现解析　细胞膜的主要成分是蛋白质分子和*脂分子，能与荧光染料标记的抗体结合的应是膜上的蛋白质分子，即题中所谓的“抗原”物质。人细胞和小鼠细胞融合成一个细胞后，开始时因温度和时间的关系，不同膜上的荧光*表现在相对集中的区域，其物质的流动*暂时未得到体现。将融合细胞置于37℃下保温30min后，温度适宜，膜上的分子因流动而发生重新排列，表现出荧光点均匀分布的现象。40分钟课时作业基础过关知识点一　对生物膜结构的探索历程1.在人类对生物膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是(　　)A.两种模型都认为*脂双分子层是构成膜的基本支架B.两种模型都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧C.两种模型都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质D.两种模型都认为构成生物膜的*脂分子和大多数蛋白质分子可以运动*　C2.将一个细胞中的*脂成分全部提取出来，并将其在空气—水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是(　　)A.人的肝细胞B.蛙的红细胞C.洋葱鳞片叶表皮细胞D.大肠杆菌细胞*　D解析　大肠杆菌中只有细胞膜，没有其他膜结构，*脂在细胞膜中呈双层排列，因此形成单层膜时表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。而人的肝细胞、蛙的红细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞除细胞膜外还有核膜、各种细胞器膜。3.从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫*；若加入斐林试剂并水浴加热，出现砖红*。该成分最可能的是(　　)A.糖脂B.*脂C.糖蛋白D.脂蛋白*　C解析　该成分加入双缩脲试剂出现紫*，说明含蛋白质，加入斐林试剂并水浴加热，出现砖红*，说明含还原糖，因此判断是糖蛋白。知识点二　细胞膜的流动镶嵌模型4.下列四项是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是(　　)*　A解析　*脂双分子层构成细胞膜的基本支架，其排列方式为：亲水*头部排在外侧，疏水*尾部排在内侧。5.下列对生物膜结构的叙述，最科学的是(　　)A.所有的生物膜均由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一个静态的统一结构B.生物膜中的脂质全为*脂，且呈双层排布C.生物膜具有流动*，蛋白质分子有的镶在*脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入*脂双分子层中，有的贯穿于整个*脂双分子层D.生物膜具有流动*，表现在其*脂双分子层可以运动，但蛋白质不可以运动*　C解析　构成生物膜的脂质主要是*脂，动物细胞膜中还含有胆固醇，*脂双分子层构成膜的基本支架。蛋白质在*脂双分子层中分布位置有多种，但大多数是可以运动的。分子的运动决定了生物膜具有一定的流动*。6.当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积变大，这是由细胞膜的什么特*所决定的(　　)A.具有一定的流动*B.具有选择透过*C.具有识别作用D.具有物质运输功能*　A解析　细胞膜的这种变化体现了膜的流动*。7.人、鼠细胞融合实验，是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图是相关实验记录，据此不能得到的结论是(　　)A.当温度增加到15℃以上，细胞膜的流动*发生变化B.该实验*膜蛋白能够在膜表面运动C.温度对膜蛋白的扩散有影响D.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多*　D解析　由图示可知，在低温时形成嵌合体的比例较小，温度适宜时比例较高；15℃以上时细胞膜的流动*明显发生变化；从图中无法得出融合比例与时间的具体关系。8.透析型人工肾中起关键作用的是人工合成的膜材料——血液透析膜，其作用是能把病人血液中的代谢废物透析掉，血液透析膜模拟了生物膜的(　　)A.流动*特点B.信息交流功能C.*脂双分子层结构D.选择透过功能*　D解析　血液透析膜是从功能上模拟生物膜的选择透过*，滤去代谢废物并保留营养物质，达到净化血液的目的。血液透析膜不要求具有生物膜的流动*和*脂双分子层结构，不具有信息交流功能。能力提升9.如图*为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图*细胞膜的*脂分子结构模式图，下列相关叙述错误的是(　　)A.图*中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境B.图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分C.图*中②与细胞的选择吸收有关，①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递D.将图乙平展在水面上，a部分与水面接触*　B解析　图*中①表示多糖，②表示蛋白质，③表示*脂双分子层；图乙中a是亲水*头部，b是疏水*尾部。①②③共同构成了细胞膜，为细胞提供了相对稳定的内部环境；细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，*脂分子无此功能。10.下列能够反映细胞膜的结构特点的实例是(　　)①白细胞吞噬病菌　②不能吸收蛋白质　③变形虫的变形运动　④水分子能自由进出细胞　⑤细胞融合A.①②③B.①③⑤C.①④⑤D.③④⑤*　B解析　细胞膜的结构特点具有流动*，其原因是构成膜的成分(主要是蛋白质分子和*脂分子)大都是可以运动的。膜的流动*能保*细胞正常生理功能得以顺利进行，如物质交换、细胞融合等。11.*脂是组成细胞膜的重要成分，这与*脂分子的头部亲水、尾部疏水的*质有关。某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由*脂膜包被着，该膜最可能的结构是(　　)A.由单层*脂分子构成，*脂的尾部向着油滴内B.由单层*脂分子构成，*脂的头部向着油滴内C.由两层*脂分子构成，结构与细胞膜完全相同D.由两层*脂分子构成，两层*脂的头部相对*　A解析　油滴是疏水*的，能和*脂的尾部亲和，所以应是*脂的尾部向着油滴内，由单层*脂分子构成*脂膜包被着油滴。12.将小分子*物或酶、抗体、核*等生物大分子用*脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为(　　)A.生物膜具有选择透过*，能够允许对细胞有益的物质进入B.*脂双分子层是生物膜的基本支架，且具有流动*C.生物膜上的糖蛋白起识别作用D.生物膜具有半透*，不允许大分子物质通过*　B解析　生物膜的基本支架是*脂双分子层，且具有流动*，将酶、抗体、核*等生物大分子或小分子*物用*脂制成的微球体包裹后，*脂可以与细胞膜融合，把*物运输到患病部位的细胞中。13.下列关于生物膜结构和功能的叙述，正确的是(　　)A.细胞核、线粒体、叶绿体都具有双层膜，所以它们的通透*是相同的B.因为生物膜具有流动*，所以组成膜的各种化学成分在膜中是均匀分布的C.所有生物膜的结构由外到内依次是糖被、蛋白质、*脂双分子层D.生物膜在结构和功能上的紧密联系，是使细胞成为有机整体的必要条件*　D解析　任意两种生物膜由于组成成分不完全相同，结构不同，故通透*不相同；由于组成生物膜的*脂双分子层具有流动*，大部分蛋白质分子也能运动，使得生物膜具有流动*，而与化学成分的均匀分布无关；蛋白质分子在*脂双分子层中的排列方式有多种，并非固定不变。14.下图表示细胞膜的亚显微结构，请据图回答下列问题：(1)细胞膜的基本支架是[　]________________。(2)该结构的基本功能是__________________。与此相关的对生命活动至关重要的特*是________________。(3)细胞识别、物质的跨膜运输等与图中________(选填图中字母)有关。(4)叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大区别，具体原因是由于图中________(填图中字母)不同所致。(5)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的脂质分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的脂质分子有75%排列不整齐。细胞膜厚度变小，而膜表面积扩大。对于膜的上述变化，合理的解释是___________________________________________________________________________________________________________________。*　(1)B　*脂双分子层　(2)保护和运输(控制物质的出入)功能　选择透过*　(3)A　(4)A　(5)细胞膜具有流动*解析　*脂双分子层构成了细胞膜的基本支架；细胞膜的结构特点是具有一定的流动*，有利于细胞生命活动的正常进行；细胞膜除了具有保护细胞内部结构的功能以外，还有控制物质出入细胞的功能，即其生理特*是具有选择透过*；细胞膜的选择透过*对于细胞的生命活动至关重要，不同的膜结构其蛋白质不同，它们执行的具体功能就有很大的区别；最后一个问题的题干中，不管是哪种形式的变化，核心问题都是关系到膜的流动*，构成细胞膜的脂质分子和蛋白质分子大都可以运动，影响脂质运动的因素有多种，温度是其中的重要因素，在一定范围内升高温度，能增强脂质的流动*。15.科学家经过研究提出了生物膜的“流动镶嵌模型”。请分析回答下列问题：(1)在“流动镶嵌模型”中，构成生物膜的基本支架是___________，由于____________的分布使生物膜的结构表现出不对称*。(2)用荧光抗体标记的人—鼠细胞融合的实验过程及结果如下图所示。此实验结果直接*了细胞膜中的____________________________，由此能较好地解释细胞膜结构上的特点是具有________*。(3)科学家在研究线粒体结构和功能时发现，其外膜包含很多称为“孔道蛋白”的整合蛋白，可允许某些离子和小分子顺浓度梯度通过，这体现了生物膜功能上的______________*。若将线粒体的蛋白质提取出来，脱离膜结构的大部分蛋白质无法完成其生理功能，说明____________________________是完成生命活动的基础。*　(1)*脂双分子层　蛋白质和糖类　(2)蛋白质分子可以运动　流动　(3)选择透过　膜结构的完整*(分子在生物膜上的有序排列)解析　本题通过图解综合考查细胞膜的结构和功能。人—鼠细胞融合的实验图解提供了以下信息：一是标记的是蛋白质，二是蛋白质是可以流动的。个*拓展16.脂质体是根据*脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的趋势而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时，极*端(亲水)与非极*端(疏水)的排列是不同的，搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体如图所示，据图回答下列问题。(1)将脂质体置于清水中，一段时间后发现，脂质体的形态、体积没有变化，这一事实说明________________________________________。(2)如图表示细胞膜的亚显微结构图，请回答：①该结构对细胞的生命活动至关重要的功能特*是__________________。②有些有机溶剂如苯*，可溶解B造成膜的损伤，增加膜的通透*，B的完整化学名称是________________。动物细胞吸水膨胀时，B的厚度变小，说明B具有__________________________。试举一个体现膜流动*的实例________________________。③一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的密度减小，而面积扩大。据此你认为在一定温度范围内，随温度升高，细胞的代谢速率__________。*　(1)脂质体在结构上具有一定的稳定*(2)①选择透过*　②*脂双分子层　一定的流动*　变形虫的变形运动(白细胞吞噬病菌、分泌蛋白的分泌等)　③加快解析　(1)将脂质体置于清水中，脂质体的形态、体积没有变化，说明脂质体在结构上具有一定的稳定*。(2)细胞膜对细胞生命活动至关重要的功能特*是选择透过*。由于膜的基本支架是*脂双分子层，因此易被有机溶剂破坏。细胞吸水膨胀，细胞膜厚度变薄，体现了细胞膜具有一定的流动*。除此之外，体现细胞膜流动*的实例还有如变形虫的变形运动、分泌蛋白的分泌过程等。在一定范围内，温度升高，膜面积增大，细胞的代谢速率会加快。