1、2013届新课标高中总复习(第1轮)F(生物)福建专版:必修1 第9讲生物膜的流动镶嵌模型第9讲 生物膜的流动镶嵌模型 一、对生物膜结构的探索历程 19世纪末 欧文顿 用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现脂质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的 20世纪初 科学家对哺乳动物的红细胞的细胞膜进行了化学分析 成果:确定细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质 膜的主要成分是脂质和蛋白质 1925年 两位荷兰科学 家 从人红细胞膜中提取脂质,在空气水界面上铺展成单层分子,面积是红细胞膜表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层 1959年 罗伯 特森 在电镜下获得了清晰的细胞膜照片,显示
2、暗亮暗的三层结构 细胞膜由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成 生物膜为三层静态统一结构:蛋白质脂质蛋白质(三层结构)1970年 弗雷和 埃迪登 分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质,并将两细胞融合,一段时间后发现荧光均匀分布 细胞膜具有流动性 1972年 桑格和 尼克森 在新的观察和实验证据基础上 提出流动镶嵌模型 续表【例1】(2010江苏盐城一模)将一个细胞中的磷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。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】大肠杆菌中
3、只有细胞膜,没有其他有膜结构,因此形成单分子层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各种细胞器膜。D二、流动镶嵌模型的基本内容 1生物膜的流动镶嵌模型 2流动镶嵌模型表明了细胞膜的以下特性(1)镶嵌性:膜的基本结构是由磷脂双分子层及镶嵌在其上的蛋白质构成的。(2)不对称性:膜两侧的分子性质和结构不相同,如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。(3)结构特点:流动性 结构基础:膜结构中的磷脂双分子层具有流动性,大多数蛋白质分子也是可以运动的。影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度高出一定范围,则导致膜被破坏。
4、实例:变形虫捕食和运动时伪足的形成;白细胞吞噬细菌;胞吞与胞吐;受精时细胞的融合过程;动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。3生物膜的功能特性:选择透过性(1)选择透过性的含义:水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。(2)原因:【例2】右图表示细胞膜结构,请回答:(1)该 结 构 对 细 胞 的 生 命 至 关 重 要 的 特 性 是_。(2)有些有机溶剂如苯酚,可溶解B造成的损伤,B的完整化学名称是。动物细胞吸水膨胀膜时,B的厚度变小,说明B具有。(3)正在研制中的预防艾滋病的疫苗,能够使人体淋巴细胞产生特异性的
5、A,这种A是。选择透过性磷脂双分子层一定的流动性蛋白质(抗体)(4)细胞识别、极性物质的跨膜运动等与图中的_(填字母)有关。(5)叶绿体和线粒体等细胞器中均有此结构,但执行的具体功能却有很大区别,其原因是由于图中_(填字母)不同所致。AA【解析】(1)细胞膜对细胞的生命活动至关重要的特性是功能特性即选择透过性。(2)B的名称是磷脂双分子层。动物细胞吸水膨胀时,B的厚度变小,说明磷脂双分子层具有一定的流动性。(3)A是一种蛋白质,由淋巴细胞产生,起免疫作用的是抗体。(4)细胞识别、极性物质的跨膜运动等与膜上的糖蛋白有关。(5)细胞膜的功能特性即选择透过性与膜上的载体蛋白有很大关系。1在水溶液中,
6、磷脂分子是不能单层存在的,会自发形成双分子层。2磷脂双分子层有屏障作用,使膜两侧的水溶性物质不能自由通过,这对细胞的正常结构和功能的保持是十分重要的。3和磷脂双分子层结合在一起的蛋白质是细胞膜功能的主要执行者。1.(2010安徽)下列关于生物膜结构和功能的叙述,正确的是()A肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体 B细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构 C线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶 D核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出 A【解析】肌细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,需要载体蛋白和消耗能量;生物体内细胞间的信息交流与细胞膜上或细胞内的特异性受体有关;线粒体内膜上分布着多种酶
7、;核孔允许细胞核所需的蛋白质进入细胞核,允许细胞核转录出的RNA从细胞核进入细胞质,而不是自由进出。2.(2010山东)下列关于真核细胞生物膜的叙述,正确的是()A生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定 B构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇 C有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行 D核糖体、内质网、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输 A【解析】本题考查细胞膜的物质组成、结构和功能。生物膜的特定功能与膜蛋白有关,因此A正确;构成细胞膜的脂质有磷脂和少量的胆固醇,不含有脂肪,因此B错误;有氧呼吸的三个阶段都会产生ATP,其中第二阶段发生在线粒体基质中,因此C错误;只有分泌蛋白的合成和运输与核糖体
8、、内质网和高尔基体有关,且核糖体无膜,因此D错误。3.(2011新课标)回答问题:人体肝细胞可产生一种分泌蛋白(称为蛋白A),运出细胞后进入血液。已知内质网、核糖体和高尔基体参与了蛋白A的合成或运输,则这些细胞器在蛋白A合成和运输过程中行使功能的顺序是、。人体的胰岛细胞中(含有、不含有)蛋白A基因。核糖体含有高尔基体内质网【解析】分泌蛋白的合成和运输依次经过核糖体、内质网和高尔基体几种细胞器。细胞具有全能性,每个细胞都拥有整套的遗传物质。4.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。右图是相关实验记录,据此不能得
9、到的结论是()DA当温度增加到15 以上,膜质的流动性发生变化B该实验证明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【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 以上时膜质的流动性明显发生变化;从图中无法得出融合比例与时间的具体关系。5.实验室中鉴别细胞死活,常用“染色排除法”。例如:用台盼蓝染色,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不着色,从而判断细胞死活。该实验所利用的细胞膜特性或功能是()A进行细胞间的信息交流B保护细胞内部结构C流动性D选择透过性D【解析】用台盼蓝染色,台盼蓝为细胞不需要的物质,活细胞不吸收,死细胞膜
10、失去了活性,丧失选择透过性功能,台盼蓝进入细胞,细胞才会被染成蓝色,所以该实验所利用的是细胞膜的选择透过性。6.如图所示真核生物膜的结构与功能,下列叙述中正确的是()BA图中膜的结构特点是选择透过性B图中的场所是叶绿体的类囊体薄膜C生物膜功能的复杂性与膜上蛋白质种类和数量无关D在图中膜结构上能够完成胰岛素的合成、加工和分泌【解析】A项错误,膜的结构特点是具有一定的流动性;B项正确,真核细胞中的光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的;C项错误,生物膜功能的复杂性与膜上蛋白质种类和数量密切相关;D项错误,胰岛素是在核糖体中合成的,核糖体无膜结构。7.下图表示某生物膜结构,图中A、B、C、D、E、F表
11、示某些物质,a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。请据图回答:(1)若是癌细胞的细胞膜,则膜上含量较正常细胞减少的物质是 D 糖蛋白。(2)若是线粒体膜,b和c过程运输的气体分别是 O2、CO2。(3)若是肝细胞膜,进食4小时后,C代表的激素 胰高血糖素 将会增多,促进物质E转化为物质F,F最可能是 葡萄糖。(4)提取动物的细胞膜,最好选用 哺乳动物成熟的红细胞 作材料。动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有 一定的流动性。【解析】癌变的细胞,其膜上糖蛋白减少导致细胞黏性降低,易于在组织间扩散。线粒体吸收 O2,排出 CO2,由于糖链在膜外表面,故可知 b 为 O2,c 为 CO2。当进食后血糖水平下降时,胰岛 A 细胞分泌的胰高血糖素增加,使肝糖原水解为葡萄糖。提取细胞膜,最好使用哺乳动物的红细胞,因为它除了细胞膜外,无其他膜结构。