第4章细胞的物质输入和输出 第2节生物膜的流动镶嵌模型 课堂演练当堂达标 1.下列说法中,与生物膜发现史不一致的是() A.欧文顿在实验基础上提出,膜是由脂质组成的 B.荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气一水界面上铺展成单分子层,测得单分子层面积为红 细胞表面积的2倍。他们由此推出:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 C.罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构,提出所有的生物膜都是由磷脂一蛋白质一磷 脂三层结构构成的 D.科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合,证明了细胞膜的流动性 答案:C 2.磷脂是组成细胞膜的重要成分,这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植物种 子细胞以小油滴的方式贮油,每个小油滴都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是() 由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内 B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内 C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同 D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对 答案:A 3.性激素是一种固醇类物质,它可以优先通过细胞膜扩散到细胞内部,这主要与细胞膜的哪项结构有关() ① C.③ D.②③ 答案:A 4.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.磷脂 C.糖脂 D.胆固醇 答案:A 5.下列有关细胞膜的叙述中不正确的是( A.细胞膜具有全透性
第 4 章 细胞的物质输入和输出 第 2 节 生物膜的流动镶嵌模型 1．下列说法中，与生物膜发现史不一致的是( ) A．欧文顿在实验基础上提出，膜是由脂质组成的 B．荷兰科学家用丙酮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，测得单分子层面积为红 细胞表面积的 2 倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷 脂三层结构构成的 D．科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性 答案：C 2．磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植物种 子细胞以小油滴的方式贮油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是( ) A．由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内 B．由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内 C．由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜完全相同 D．由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对 答案：A 3．性激素是一种固醇类物质，它可以优先通过细胞膜扩散到细胞内部，这主要与细胞膜的哪项结构有关( ) A．① B．② C．③ D．②③ 答案：A 4．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．磷脂 C．糖脂 D．胆固醇 答案：A 5．下列有关细胞膜的叙述中不正确的是( ) A．细胞膜具有全透性
B.细胞膜具有一定的流动性 C.细胞膜具有识别功能 D.细胞膜的两侧结构不对称 答案:A 6.脂质体是根据磷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,极性端(亲水)与非极性端(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(如图甲所示) 图甲 (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)图乙表示细胞膜的亚显微结构图,请据图回答下列问题: yyy 图乙 ①该结构具有的功能特性是 ②有些有机溶剂,如苯酚,可溶解B造成膜的损伤,增加膜的通透性,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 答案:(1)脂质体在结构上具有一定的稳定性 (2)①选择透过性②磷脂双分子层一定的流动性 课后作业知能强化 A级基础巩固 1.下列说法正确的是() A.欧文顿通过化学分析的方法提出了“膜是由脂质组成的” B.生物膜的“蛋白质一脂质一蛋白质”静态结构模型不能解释易溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜 C.流动镶嵌模型是由桑格和罗伯特森共同提出的 D.建立生物膜模型过程中,实验技术的进步起了关键性的推动作用 解析:欧文顿通过实验提出了“膜是由脂质组成的”,20世纪初科学家才经化学分析表明膜的主要成分是脂 质和蛋白质。静态结构模型不能解释细胞的生长、变形虫的变形运动等流动性问题。流动镶嵌模型由桑格和尼克森 提出
B．细胞膜具有一定的流动性 C．细胞膜具有识别功能 D．细胞膜的两侧结构不对称 答案：A 6．脂质体是根据磷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，极性端(亲水)与非极性端(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(如图甲所示)。 图甲 (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)图乙表示细胞膜的亚显微结构图，请据图回答下列问题： 图乙 ①该结构具有的功能特性是 _____________________________________________________。 ②有些有机溶剂，如苯酚，可溶解 B 造成膜的损伤，增加膜的通透性，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________________________________ ______________________________________________________。 答案：(1)脂质体在结构上具有一定的稳定性 (2)①选择透过性 ②磷脂双分子层 一定的流动性 A 级 基础巩固 1．下列说法正确的是( ) A．欧文顿通过化学分析的方法提出了“膜是由脂质组成的” B．生物膜的“蛋白质—脂质—蛋白质”静态结构模型不能解释易溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜 C．流动镶嵌模型是由桑格和罗伯特森共同提出的 D．建立生物膜模型过程中，实验技术的进步起了关键性的推动作用 解析：欧文顿通过实验提出了“膜是由脂质组成的”，20 世纪初科学家才经化学分析表明膜的主要成分是脂 质和蛋白质。静态结构模型不能解释细胞的生长、变形虫的变形运动等流动性问题。流动镶嵌模型由桑格和尼克森 提出
答案:D 2.某科学家将一种细胞的最外层进行化学分析,得到糖类、脂质、蛋白质,由此可以判断该细胞是() A.蓝藻细胞 植物细胞 C.动物细胞 D.大肠杆菌 解析:糖类、脂质、蛋白质是细胞膜的组成成分。蓝藻细胞和大肠杆菌都属于原核细胞,它们的最外面是肽聚 糖构成的细胞壁;植物细胞最外面则是纤维素和果胶构成的细胞壁。 答案:C 3.透析型人工肾中起关键作用的是人工合成的膜材料—一血液透析膜,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.流动性特点 B.信息交流功能 C.磷脂双分子层结构 D.选择透过功能 解析:血液透析膜是从功能上模拟生物膜的选择透过性,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性和磷脂双分子层结构,不具有信息交流功能 答案:D 4.研究人员发明了一种聚联乙炔细胞膜识别器,它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化,用以检测细菌 和病毒。它是通过物理力把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中,组装成纳米尺寸的生 物传感器。这类被镶嵌进去的物质很可能是() A.抗体 B.运载体 C.糖蛋白 单链DN 解析:根据题干可知,被镶嵌进去的物质位于细胞膜上,且具有识别功能,因此是糖蛋白,C项正确。 答案:C 5.下图为细胞膜的亚显微结构和部分功能示意图,请据图回答: ①< ② (1)结构②是构成细胞膜的基本支架,其名称是 (2)构成细胞膜的结构②和③大多是可以运动的,这说明细胞膜的结构特点是具有 (3)细胞膜的功能特点是 (4)叶绿体、线粒体、高尔基体等细胞器中均有与此相似的结构,但执行的具体功能却有很大区别,其主要原 因在于膜结构上的 不同。细胞中核膜、各种细胞器的膜及细胞膜统称为 解析:(1)磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架,蛋白质分子分布在其中。 (2)磷脂分子和蛋白质分子的运动性是细胞膜具有流动性的基础 (3)细胞在吸收物质上具有选择性,这与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关。 (4)细胞膜与其他生物膜在物质组成上是类似的,而膜的功能复杂程度是与膜上蛋白质的种类和数量密切相关 的:各种生物膜共同组成了生物膜系统
答案：D 2．某科学家将一种细胞的最外层进行化学分析，得到糖类、脂质、蛋白质，由此可以判断该细胞是( ) A．蓝藻细胞 B．植物细胞 C．动物细胞 D．大肠杆菌 解析：糖类、脂质、蛋白质是细胞膜的组成成分。蓝藻细胞和大肠杆菌都属于原核细胞，它们的最外面是肽聚 糖构成的细胞壁；植物细胞最外面则是纤维素和果胶构成的细胞壁。 答案：C 3．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．流动性特点 B．信息交流功能 C．磷脂双分子层结构 D．选择透过功能 解析：血液透析膜是从功能上模拟生物膜的选择透过性，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性和磷脂双分子层结构，不具有信息交流功能。 答案：D 4．研究人员发明了一种聚联乙炔细胞膜识别器，它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化，用以检测细菌 和病毒。它是通过物理力把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中，组装成纳米尺寸的生 物传感器。这类被镶嵌进去的物质很可能是( ) A．抗体 B．运载体 C．糖蛋白 D．单链 DNA 解析：根据题干可知，被镶嵌进去的物质位于细胞膜上，且具有识别功能，因此是糖蛋白，C 项正确。 答案：C 5．下图为细胞膜的亚显微结构和部分功能示意图，请据图回答： (1)结构②是构成细胞膜的基本支架，其名称是________。 (2) 构成细胞膜的结构 ② 和 ③ 大多是可以运动的 ， 这说明细胞膜的结构特点是 具 有 __________________________________________。 (3)细胞膜的功能特点是_______________________________。 (4)叶绿体、线粒体、高尔基体等细胞器中均有与此相似的结构，但执行的具体功能却有很大区别，其主要原 因在于膜结构上的________不同。细胞中核膜、各种细胞器的膜及细胞膜统称为________________。 解析：(1)磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，蛋白质分子分布在其中。 (2)磷脂分子和蛋白质分子的运动性是细胞膜具有流动性的基础。 (3)细胞在吸收物质上具有选择性，这与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关。 (4)细胞膜与其他生物膜在物质组成上是类似的，而膜的功能复杂程度是与膜上蛋白质的种类和数量密切相关 的；各种生物膜共同组成了生物膜系统
答案:(1)磷脂双分子层(2)一定的流动性 (3)选择透过性(4)蛋白质生物膜系统 [B级能力训练] 6.将人的红细胞中的磷脂全提取出来,在空气一水界面上铺成单分子层,单分子层表面积相当于细胞膜表面 积的两倍。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 解析:人的肝细胞、蛙的红细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞中含有细胞膜、多种细胞器膜以及核膜,将磷脂成分全 部提取出来,在空气一水界面上铺成单分子层,测得单分子层的表面积大于细胞膜表面积的两倍;大肠杆菌属于原 核细胞只有细胞膜,没有其他膜结构,所以磷脂分子的面积是细胞膜表面积的两倍,D正确 答案:D 7.将大量磷脂分子放入清水中,搅拌后,不可能出现的现象是() D 解析:依据“相似相溶”原理,磷脂分子不可能散乱地分布在水中 答案:A 8.罗伯特森大胆提出生物膜的模型:所有的生物膜都由蛋白质一脂质一蛋白质三层结构构成,电镜下看到的 中间亮层是脂质分子,两边暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性最主要在于() A.不能解释生物膜的化学组成 B.不能解释生物膜成分的相似性 C.不能解释脂质类物质较容易跨膜运输 D.不能解释变形虫的变形运动 解析:罗伯特森较科学地说明了细胞膜的构成,但其还没有说明这种结构的特点,所以其能科学地解释生物膜 的化学组成、生物膜成分的相似性以及脂质类物质较容易跨膜运输等问题,但这个静态的结构不能科学地阐述变形 虫的变形运动 答案:D 9.对某动物细胞进行荧光标记实验,如下示意图所示,其基本过程:①用某种荧光染料标记该动物细胞,细 胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域,该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时 间后,该区域的荧光逐渐恢复,即出现了斑点 上述实验不能说明的是 A.细胞膜具有流动性 B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合 C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
答案：(1)磷脂双分子层 (2)一定的流动性 (3)选择透过性 (4)蛋白质 生物膜系统 [B 级 能力训练] 6．将人的红细胞中的磷脂全提取出来，在空气—水界面上铺成单分子层，单分子层表面积相当于细胞膜表面 积的两倍。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 解析：人的肝细胞、蛙的红细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞中含有细胞膜、多种细胞器膜以及核膜，将磷脂成分全 部提取出来，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单分子层的表面积大于细胞膜表面积的两倍；大肠杆菌属于原 核细胞只有细胞膜，没有其他膜结构，所以磷脂分子的面积是细胞膜表面积的两倍，D 正确。 答案：D 7．将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的现象是( ) 解析：依据“相似相溶”原理，磷脂分子不可能散乱地分布在水中。 答案：A 8．罗伯特森大胆提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的 中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性最主要在于( ) A．不能解释生物膜的化学组成 B．不能解释生物膜成分的相似性 C．不能解释脂质类物质较容易跨膜运输 D．不能解释变形虫的变形运动 解析：罗伯特森较科学地说明了细胞膜的构成，但其还没有说明这种结构的特点，所以其能科学地解释生物膜 的化学组成、生物膜成分的相似性以及脂质类物质较容易跨膜运输等问题，但这个静态的结构不能科学地阐述变形 虫的变形运动。 答案：D 9．对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细 胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时 间后，该区域的荧光逐渐恢复，即出现了斑点。 上述实验不能说明的是( ) A．细胞膜具有流动性 B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合 C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率 解析:根据图示信息,放射性的荧光物质用激光束照射时荧光消失,停止照射荧光恢复,说明荧光物质并没有 跨膜运输。细胞膜具有流动性,激光束照射可加快细胞膜的流动性 答案:C 10.物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系。为了探究温度对膜流动性的影响,做了以下实验:分别用红色 绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质,然后让两个细胞在37°C下融合,40min后,发现融合后细胞膜上的 红色荧光和绿色荧光均匀相间分布。有人认为该实验没有完成,请你继续完成探究实验: ①补充未完成步骤:分别将等量细胞放在 ℃的条件下重复上述实验。 ②请指出可以从哪两个方面来观察实验结果 ③请预测该实验最可能得出的结论: 解析:细胞膜具有流动性,其原因是组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多是可以运动的。这种运动实质上 是一种热运动,所以温度升高时,细胞膜的流动性増大。依据该实验的硏究目的——探究温度对膜流动性的影响, 可确定实验的自变量是温度的高低,故实验至少要设置三组(温度低于、等于或高于37°C),进行相互对照。然 后观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况以及红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间 最终得出结论在一定温度范围内,随着温度的升高,细胞膜的流动性加强。 答案:①20(温度低于37℃即可)60(温度高于37℃即可) ②a.相同时间之后,观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况 b.比较红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间 ③在一定温度范围内,随着温度的升高,细胞膜的流动性加强 11.人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞膜中含有蛋白质成 分 (1)实验课题:验证细胞膜中含有蛋白质成分 (2)实验目的:利用化学试剂检测细胞膜中的蛋白质成分。 (3)实验原理 (4)实验材料:细胞膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。 (5)实验步骤 第一步:取洁净的试管两支,编号为甲、乙。 第二步:向甲试管中滴加2皿L的细胞膜样液 第三步 6)实验现象 (7)实验结论: 解析:本题考査实验设计和分析能力。本实验利用蛋白质与双缩脲试剂反应的原理,设置对照组,证明细胞膜 中含有蛋白质成分。蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色,蒸馏水与双缩脲试剂无紫色反应
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率 解析：根据图示信息，放射性的荧光物质用激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复，说明荧光物质并没有 跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动性。 答案：C 10．物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系。为了探究温度对膜流动性的影响，做了以下实验：分别用红色、 绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在 37 °C 下融合，40 min 后，发现融合后细胞膜上的 红色荧光和绿色荧光均匀相间分布。有人认为该实验没有完成，请你继续完成探究实验： ①补充未完成步骤：分别将等量细胞放在________℃、________℃的条件下重复上述实验。 ②请指出可以从哪两个方面来观察实验结果： a．___________________________________________________； b．___________________________________________________。 ③请预测该实验最可能得出的结论：______________________。 解析：细胞膜具有流动性，其原因是组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多是可以运动的。这种运动实质上 是一种热运动，所以温度升高时，细胞膜的流动性增大。依据该实验的研究目的——探究温度对膜流动性的影响， 可确定实验的自变量是温度的高低，故实验至少要设置三组(温度低于、等于或高于 37 °C), 进行相互对照。然 后观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况以及红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间。 最终得出结论在一定温度范围内，随着温度的升高，细胞膜的流动性加强。 答案：①20(温度低于 37 ℃即可) 60(温度高于 37 ℃即可) ②a.相同时间之后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况 b．比较红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间 ③在一定温度范围内，随着温度的升高，细胞膜的流动性加强 11．人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞膜中含有蛋白质成 分。 (1)实验课题：验证细胞膜中含有蛋白质成分。 (2)实验目的：利用化学试剂检测细胞膜中的蛋白质成分。 (3)实验原理：______________________________________。 (4)实验材料：细胞膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。 (5)实验步骤 第一步：取洁净的试管两支，编号为甲、乙。 第二步：向甲试管中滴加 2 mL 的细胞膜样液，________。 第三步：________________________________。 (6)实验现象：__________________________。 (7)实验结论：__________________________。 解析：本题考查实验设计和分析能力。本实验利用蛋白质与双缩脲试剂反应的原理，设置对照组，证明细胞膜 中含有蛋白质成分。蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色，蒸馏水与双缩脲试剂无紫色反应
答案:(3)蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色 (5)第二步:向乙试管中滴加2mL的蒸馏水 第三步:向甲、乙试管中各滴加3~4滴双缩脲试剂,振荡摇匀,观察试管内液体的颜色变化 (6)甲试管中液体变为紫色,乙试管中液体无颜色变化 (7)细胞膜中含有蛋白质
答案：(3)蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色 (5)第二步：向乙试管中滴加 2 mL 的蒸馏水 第三步：向甲、乙试管中各滴加 3～4 滴双缩脲试剂，振荡摇匀，观察试管内液体的颜色变化 (6)甲试管中液体变为紫色，乙试管中液体无颜色变化 (7)细胞膜中含有蛋白质