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2023屆高考生物一輪復(fù)習(xí)專題 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
（2019新人教版必修一第三章第一節(jié)）
內(nèi)容要求
1.概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹,質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開,能控制物質(zhì)進出,并參與細(xì)胞間的信息交流
2.闡明遺傳信息主要儲存在細(xì)胞核中
學(xué)業(yè)要求
建構(gòu)并使用細(xì)胞模型,闡明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)通過分工與合作,形成相互協(xié)調(diào)的有機整體,實現(xiàn)細(xì)胞水平的各項生命活動(生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究)
考點一　細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)
1. 細(xì)胞膜的成分
成分 在細(xì)胞膜中的作用
脂質(zhì) ①磷脂含量豐富,是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分 ②有少量的膽固醇
蛋白質(zhì) ①在細(xì)胞膜行使功能方面具有重要作用 ②功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量越多
糖類 常與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白、糖脂,糖被與 細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間信息傳遞等功能有關(guān)
2. 生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程
(1)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程
時間 科學(xué)家或?qū)嶒?結(jié)論
19世 紀(jì)末 歐文頓發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)更容易通過細(xì) 胞膜 膜是由脂質(zhì)組成的
20世 紀(jì)初 將膜分離提純,并進行化學(xué)分析 組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇,其中磷脂的含量最多
1925年 戈特和格倫德爾發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜中脂質(zhì)鋪成單分子層后面積是紅細(xì)胞表面積的2倍 細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層
1935年 丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜表面張力低于油—水界面的表面張力 膜中含有蛋白質(zhì)
1959年 羅伯特森,電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu) 所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成
1970年 熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗 細(xì)胞膜具有流動性
1972年 辛格和尼科爾森不斷觀察和分析實驗數(shù)據(jù) 提出生物膜的流動鑲嵌模型模型
(2)人—鼠細(xì)胞融合的實驗
a.人—鼠細(xì)胞的兩種熒光最終均勻分布的原因是細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是可以運動的
b.在人—鼠細(xì)胞融合的實驗中,將溫度維持在0 ℃,與37 ℃相比,實驗現(xiàn)象的變化是兩種熒光不能均勻分布,或者需要更長的時間才能分布均勻,原因是溫度降低影響了蛋白質(zhì)運動的速度。
c.該實驗以及相關(guān)的其他實驗證據(jù)表明,細(xì)胞膜具有流動性性。
3. 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)——流動鑲嵌模型
(1)[1]磷脂雙分子層是膜的基本支架。
(2)[2]蛋白質(zhì)是生物膜功能的行使者,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。
(3)在細(xì)胞膜的外表面,有一層由細(xì)胞膜上的[2]蛋白質(zhì)與[3]糖類結(jié)合形成的糖蛋白。另外,細(xì)胞膜上還有[3]糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合形成的糖脂。這些糖類分子叫作糖被。糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞有密切聯(lián)系。
4. 結(jié)構(gòu)特點
二、細(xì)胞膜的功能
1.功能
2. 功能特性:
具有選擇透過性
【易錯辨析】
(1)細(xì)胞膜不是植物細(xì)胞的邊界。( × )
[解析] 植物細(xì)胞的邊界也是細(xì)胞膜。
(2)細(xì)胞膜中磷脂雙分子層是靜止的,而蛋白質(zhì)分子是可以運動的。( × )
[解析]細(xì)胞膜中的磷脂分子可以側(cè)向自由移動,而蛋白質(zhì)分子大多數(shù)也是可以運動的。
(3)動物細(xì)胞膜的組成成分中含有糖蛋白、糖脂、磷脂和膽固醇等。( √ )
(4)用臺盼藍(lán)染色鑒別細(xì)胞死活的方法利用的是細(xì)胞膜具有一定的流動性。( × )
[解析] 用臺盼藍(lán)染色鑒別細(xì)胞死活的方法利用的是細(xì)胞膜具有選擇透過性。
(5)改變細(xì)胞膜上某種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能會影響細(xì)胞間的信息交流。( √ )
(6)細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)。( × )
[解析]高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲進行信息交流,不依賴于受體。
【教材拾遺】
(1)鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時,死細(xì)胞會被染成藍(lán)色,而活細(xì)胞不會著色。[教材 必修1 P40]
(2)磷脂雙分子層內(nèi)部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或離子不能自由通過。[教材 必修1 P45]
2. 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特性的比較
細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點 細(xì)胞膜的功能特性
內(nèi)容 具有一定的流動性 選擇透過性
原因 構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的 遺傳特性 轉(zhuǎn)運蛋白種類、數(shù)量 選擇透過性
實例 變形蟲的變形運動、細(xì)胞融合、胞吞、胞吐 植物對離子的選擇性吸收,神經(jīng)細(xì)胞對K+的吸收和對Na+的排出,腎小管的重吸收作用等
影響因素 溫度(在一定范圍內(nèi),溫度越高,細(xì)胞膜的流動性越大) ①內(nèi)因:細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量 　②外因:溫度、pH、O2等影響呼吸作用的 因素
聯(lián)系 流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)之一,細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸是非常重要的
命題角度
角度一　考查細(xì)胞膜的組成、結(jié)構(gòu)及功能
1.圖是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型,關(guān)于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)及功能的敘述,正確的是( 　)
A.線粒體膜、葉綠體膜是由雙層磷脂分子構(gòu)成的,細(xì)胞膜是由單層磷脂分子構(gòu)成的
B.動物細(xì)胞融合與Na+、K+進出細(xì)胞均依賴于細(xì)胞膜的選擇透過性
C.膜上的糖蛋白具有信息傳遞的作用,能夠?qū)⑿畔⒎肿愚D(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用
D.膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸
【答案】D
[解析]
線粒體、葉綠體具有雙層膜(四層磷脂分子),細(xì)胞膜是由雙層磷脂分子構(gòu)成的,A錯誤;
動物細(xì)胞融合依賴于細(xì)胞膜的流動性,Na+、K+進出細(xì)胞依賴于細(xì)胞膜的選擇透過性,B錯誤;
膜上的糖蛋白具有信息傳遞的作用,但不能將信息分子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi),C錯誤;
膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸,D正確。
2. [不定選]圖為人體內(nèi)細(xì)胞間信息交流的某些方式的示意圖。以下敘述正確的是( 　)
A.在A、B、C三圖中,靶細(xì)胞都是通過細(xì)胞膜上的受體接收信號分子的
B.從圖中可以看出細(xì)胞間的信息交流方式多種多樣
C.細(xì)胞膜上有信息接收功能的物質(zhì)很可能為糖蛋白
D.細(xì)胞間都是通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜的接觸傳遞信息的
【答案】ABC
[解析] A、B、C三圖中,靶細(xì)胞都是通過細(xì)胞膜上的受體接收信號分子的,A正確;
從圖中可以看出,細(xì)胞間的信息交流方式多種多樣,B正確;
細(xì)胞膜上有信息接收功能的物質(zhì)很可能是糖蛋白,C正確;
細(xì)胞間的信息傳遞形式有三種類型:
一是通過化學(xué)物質(zhì),二是通過細(xì)胞膜直接接觸,三是通過通道傳遞,所以細(xì)胞間的信息交流不都是通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜的接觸傳遞信息的,D錯誤。
【知識歸納】
4種常考的“膜蛋白”及其功能區(qū)分
(1)糖蛋白:信號分子(如激素、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì))的受體蛋白。
(2)轉(zhuǎn)運蛋白:協(xié)助跨膜運輸(協(xié)助擴散和主動運輸)。
(3)具催化作用的酶:如好氧型細(xì)菌的于主動運輸?shù)?。
(4)識別蛋白:用于細(xì)胞與細(xì)胞間相互識別的糖蛋白(如精卵細(xì)胞間的識別、免疫細(xì)胞對抗原的特異性識別等)。
角度二　考查細(xì)胞膜的相關(guān)實驗探究
3.MTT法是一種檢測細(xì)胞是否存活的方法,MTT是一種接受氫離子的染料,活細(xì)胞內(nèi)線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍(lán)紫色的結(jié)晶,而死細(xì)胞無此功能。下列相關(guān)敘述錯誤的是( 　)
A.MTT是一種可以通過細(xì)胞膜的染料
B.檢測MTT結(jié)晶的量一般可間接反映活細(xì)胞數(shù)量
C.MTT與臺盼藍(lán)檢測細(xì)胞是否存活的原理相同
D.MTT法不能檢測哺乳動物成熟紅細(xì)胞是否存活
【答案】C
[解析] 活細(xì)胞內(nèi)線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍(lán)紫色的結(jié)晶,而死細(xì)胞無此功能,可見MTT是一種可以通細(xì)胞膜上可附著與有氧呼吸相關(guān)的酶,此外,細(xì)胞膜上還可存在ATP水解酶(催化ATP水解,用過細(xì)胞膜的染料,A正確;
活細(xì)胞內(nèi)線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍(lán)紫色的結(jié)晶,故檢測MTT結(jié)晶的量一般可間接反映活細(xì)胞數(shù)量,B正確;
用臺盼藍(lán)染色,死細(xì)胞會被染成藍(lán)色,而活細(xì)胞不著色,MTT法則是活細(xì)胞內(nèi)線粒體中的琥珀酸脫氫酶將淡黃色的MTT還原為藍(lán)紫色的結(jié)晶,而死細(xì)胞無此功能,二者鑒別細(xì)胞死活的原理不同,C錯誤;
哺乳動物成熟紅細(xì)胞內(nèi)沒有線粒體,也就不能用MTT法檢測哺乳動物成熟紅細(xì)胞是否存活,D正確。
4.[不定選]熒光漂白恢復(fù)技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)中具有重要的應(yīng)用,包括三個步驟:綠色熒光染料與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合,細(xì)胞膜上呈現(xiàn)一定強度的綠色;激光照射淬滅(漂白)膜上部分綠色熒光;檢測淬滅部位熒光再現(xiàn)速率。實驗過程如圖甲,結(jié)果如圖乙所示。下列說法
錯誤的是 ( )
A.該技術(shù)說明細(xì)胞膜具有流動性
B.應(yīng)用該技術(shù)可以測定膜上單個蛋白質(zhì)的流動速率
C.降低實驗溫度,漂白區(qū)域熒光強度恢復(fù)到F2的時間將變短
D.理論分析,漂白區(qū)域恢復(fù)足夠長的時間,熒光強度F2仍小于F1
【答案】BC
[解析]由實驗可知,該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞膜具有流動性;應(yīng)用該技術(shù)只能測定群體蛋白質(zhì)的流動速率;降低溫度,細(xì)胞膜的流動性降低,熒光強度的恢復(fù)時間延長;由于實驗時,一部分熒光消失,因此漂白區(qū)域恢復(fù)足夠長的時間,熒光強度F2仍小于漂白前熒光強度F1。

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