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1、一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程19世紀(jì)末歐文頓用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬(wàn)次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初科學(xué)家對(duì)哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞的細(xì)胞膜進(jìn)行了化學(xué)分析成果：確定細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1925年兩位荷蘭科學(xué)家從人紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪展成單層分子，面積是紅細(xì)胞膜表面積的2倍細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層1959年羅伯特森在電鏡下獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗亮暗的三層結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)(三層結(jié)構(gòu))1970年弗雷和埃迪登分別用綠色和紅色熒光
2、染料標(biāo)記兩種細(xì)胞的蛋白質(zhì)，并將兩細(xì)胞融合，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)熒光均勻分布細(xì)胞膜具有流動(dòng)性1972年桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上提出流動(dòng)鑲嵌模型續(xù)表 【例1】 (2010江蘇鹽城一模)將一個(gè)細(xì)胞中的磷脂成分全部提取出來(lái)，并將其在空氣水界面上鋪成單分子層，結(jié)果測(cè)得單分子層的表面積相當(dāng)于原來(lái)細(xì)胞膜表面積的兩倍。下列細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與此結(jié)果最相符的是() A人的肝細(xì)胞 B蛙的紅細(xì)胞 C洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞 D大腸桿菌細(xì)胞【解析】大腸桿菌中只有細(xì)胞膜，沒有其他有膜結(jié)構(gòu)，因此形成單分子層時(shí)表面積相當(dāng)于原來(lái)細(xì)胞膜表面積的兩倍。而人的肝細(xì)胞、蛙的紅細(xì)胞、洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞除細(xì)胞膜外還有各種細(xì)胞器膜。D 二、流動(dòng)鑲
3、嵌模型的基本內(nèi)容 1生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 2流動(dòng)鑲嵌模型表明了細(xì)胞膜的以下特性 (1)鑲嵌性：膜的基本結(jié)構(gòu)是由磷脂雙分子層及鑲嵌在其上的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。 (2)不對(duì)稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同，如糖蛋白只分布在細(xì)胞膜外側(cè)。 (3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：膜結(jié)構(gòu)中的磷脂雙分子層具有流動(dòng)性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。 影響因素：主要受溫度影響，適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，隨外界溫度升高，膜的流動(dòng)性增強(qiáng)，但溫度高出一定范圍，則導(dǎo)致膜被破壞。 實(shí)例：變形蟲捕食和運(yùn)動(dòng)時(shí)偽足的形成；白細(xì)胞吞噬細(xì)菌；胞吞與胞吐；受精時(shí)細(xì)胞的融合過程；動(dòng)物細(xì)胞分裂時(shí)細(xì)胞膜的縊裂過程；細(xì)胞雜交時(shí)的細(xì)胞融合(如人鼠細(xì)胞融合)。
4、 3生物膜的功能特性：選擇透過性 (1)選擇透過性的含義：水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。 (2)原因： 【例2】右圖表示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，請(qǐng)回答： (1)該結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞的生命至關(guān)重要的特性是_。 (2)有些有機(jī)溶劑如苯酚，可溶解B造成的損傷，B的完整化學(xué)名稱是 。動(dòng)物細(xì)胞吸水膨脹膜時(shí)，B的厚度變小，說明B具有 。 (3)正在研制中的預(yù)防艾滋病的疫苗，能夠使人體淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性的A，這種A是 。選擇透過性磷脂雙分子層一定的流動(dòng)性蛋白質(zhì)(抗體) (4)細(xì)胞識(shí)別、極性物質(zhì)的跨膜運(yùn)動(dòng)等與圖中的_(填字母)有關(guān)。 (5)葉綠體和線粒體等細(xì)胞器中均有此結(jié)構(gòu)，
5、但執(zhí)行的具體功能卻有很大區(qū)別，其原因是由于圖中_(填字母)不同所致。AA 【解析】 (1)細(xì)胞膜對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)至關(guān)重要的特性是功能特性即選擇透過性。 (2)B的名稱是磷脂雙分子層。動(dòng)物細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，B的厚度變小，說明磷脂雙分子層具有一定的流動(dòng)性。 (3)A是一種蛋白質(zhì)，由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，起免疫作用的是抗體。 (4)細(xì)胞識(shí)別、極性物質(zhì)的跨膜運(yùn)動(dòng)等與膜上的糖蛋白有關(guān)。 (5)細(xì)胞膜的功能特性即選擇透過性與膜上的載體蛋白有很大關(guān)系。生物膜的主要成分為磷脂和蛋白質(zhì)，但不同的生物膜，由于功能不同，蛋白質(zhì)含量會(huì)有所不同。 1.(2010安徽)下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)和功能的敘述，正確的是( ) A肌細(xì)胞的細(xì)胞
6、膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運(yùn)輸?shù)妮d體 B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) C線粒體內(nèi)膜上只分布著合成ATP的酶 D核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進(jìn)出A 【解析】肌細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體蛋白和消耗能量；生物體內(nèi)細(xì)胞間的信息交流與細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的特異性受體有關(guān)；線粒體內(nèi)膜上分布著多種酶；核孔允許細(xì)胞核所需的蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，允許細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄出的RNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，而不是自由進(jìn)出。 2.(2010山東)下列關(guān)于真核細(xì)胞生物膜的敘述，正確的是( ) A生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定 B構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇 C有氧呼吸及光合作用產(chǎn)生ATP均在膜上進(jìn)行
7、D核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的膜都參與蛋白質(zhì)的合成與運(yùn)輸A 【解析】本題考查細(xì)胞膜的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和功能。生物膜的特定功能與膜蛋白有關(guān)，因此A正確；構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和少量的膽固醇，不含有脂肪，因此B錯(cuò)誤；有氧呼吸的三個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生ATP，其中第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，因此C錯(cuò)誤；只有分泌蛋白的合成和運(yùn)輸與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關(guān)，且核糖體無(wú)膜，因此D錯(cuò)誤。 3.(2011全國(guó)新課標(biāo))回答問題：(1)人體肝細(xì)胞可產(chǎn)生一種分泌蛋白(稱為蛋白A)，運(yùn)出細(xì)胞后進(jìn)入血液。已知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體和高爾基體參與了蛋白A的合成或運(yùn)輸，則這些細(xì)胞器在蛋白A合成和運(yùn)輸過程中行使功能的順序是 、 、 。人體的
8、胰島細(xì)胞中 (含有、不含有)蛋白A基因。核糖體(2)為了研究小鼠在接受大腸桿菌堿性磷酸酶(AKP)刺激后其體內(nèi)抗體水平的變化，提取大腸桿菌AKP，注射到小鼠腹腔內(nèi)，進(jìn)行第一次免疫。一段時(shí)間后，檢測(cè)到抗體水平達(dá)到峰值。含有高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在這個(gè)過程中， 細(xì)胞在淋巴因子的作用下增殖、分化形成的 細(xì)胞可以產(chǎn)生抗體。經(jīng)過一段時(shí)間后，再用大腸桿菌AKP進(jìn)行第二次免疫， 細(xì)胞可以快速增殖、 。上述免疫屬于 (特異性、非特異性)免疫。B漿記憶分化并產(chǎn)生大量抗體特異性【解析】(1)分泌蛋白的合成和運(yùn)輸依次經(jīng)過核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體幾種細(xì)胞器。細(xì)胞具有全能性，每個(gè)細(xì)胞都擁有整套的遺傳物質(zhì)。(2)免疫包括特異性和
9、非特異性免疫，特異性免疫又分為體液免疫和細(xì)胞免疫。在體液免疫中，抗原經(jīng)過吞噬細(xì)胞的處理，T細(xì)胞釋放的淋巴因子刺激B細(xì)胞增殖分化成漿細(xì)胞分泌抗體，當(dāng)有相同的抗原刺激機(jī)體時(shí)，記憶細(xì)胞會(huì)快速增殖、分化成漿細(xì)胞，漿細(xì)胞產(chǎn)生大量抗體。4.人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，是用帶有不同熒光染料的抗體標(biāo)記兩種細(xì)胞的膜蛋白，一段時(shí)間后兩種膜蛋白能在雜種細(xì)胞膜上均勻分布形成嵌合體。右圖是相關(guān)實(shí)驗(yàn)記錄，據(jù)此不能得到的結(jié)論是( )DA當(dāng)溫度增加到15 以上，膜質(zhì)的流動(dòng)性發(fā)生變化B該實(shí)驗(yàn)證明膜蛋白能夠在膜表面運(yùn)動(dòng)C溫度對(duì)膜蛋白的擴(kuò)散有影響D圖中數(shù)據(jù)說明融合時(shí)間越長(zhǎng)形成的嵌合體越多【解析】由圖示可知，在低溫時(shí)形成嵌合體的比例較小，溫
10、度適宜時(shí)比例較高；15 以上時(shí)膜質(zhì)的流動(dòng)性明顯發(fā)生變化；從圖中無(wú)法得出融合比例與時(shí)間的具體關(guān)系。5.實(shí)驗(yàn)室中鑒別細(xì)胞死活，常用“染色排除法”。例如：用臺(tái)盼藍(lán)染色，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞死活。該實(shí)驗(yàn)所利用的細(xì)胞膜特性或功能是( )A進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流 B保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu) C流動(dòng)性 D選擇透過性D【解析】用臺(tái)盼藍(lán)染色，臺(tái)盼藍(lán)為細(xì)胞不需要的物質(zhì)，活細(xì)胞不吸收，死細(xì)胞膜失去了活性，喪失選擇透過性功能，臺(tái)盼藍(lán)進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞才會(huì)被染成藍(lán)色，所以該實(shí)驗(yàn)所利用的是細(xì)胞膜的選擇透過性。 6.如圖所示真核生物膜的結(jié)構(gòu)與功能，下列敘述中正確的是( )BA圖中膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是選擇透過性B圖中
11、的場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜C生物膜功能的復(fù)雜性與膜上蛋白質(zhì)種類和數(shù)量無(wú)關(guān)D在圖中膜結(jié)構(gòu)上能夠完成胰島素的合成、加工和分泌【解析】本題是一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循對(duì)照原則和單一變量原則。本題為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，因此結(jié)果預(yù)測(cè)是唯一的。 7.生物體細(xì)胞內(nèi)的膜具有一定選擇透過性，即水分子可以自由通過，細(xì)胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其他離子、小分子和大分子則不能通過。請(qǐng)根據(jù)以下所提供的條件探究細(xì)胞內(nèi)的膜的選擇透過性。實(shí)驗(yàn)材料和用具：新鮮的紅色康乃馨， 燒杯，玻璃鉛筆， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸， 清水，量筒。(1)簡(jiǎn)要說明膜的成分與選擇透過性的關(guān)系。 。膜的選擇透過性主要取決于膜組成成分中的
12、載體蛋白 部分(2)康乃馨的紅色部分是指細(xì)胞哪一結(jié)構(gòu)？ 。(3)完善下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證膜具有選擇透過性。第一步：選兩只大小相同的燒杯，用玻璃鉛筆標(biāo)上A和B。第二步： 。第三步： 。結(jié)果預(yù)測(cè)： 。康乃馨紅色部位是指液泡在A、B兩只燒杯中，分別加入等量的15%的鹽酸和清水選等量的紅色康乃馨花瓣，分別放入A、B兩只燒杯中，經(jīng)過一段時(shí)間后觀察水中的花瓣仍為紅色，水仍呈無(wú)色；鹽酸中花瓣的顏色逐漸變淺，而鹽酸溶液變紅(4)此實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的最主要的實(shí)驗(yàn)思想是什么？ 。運(yùn)用這一實(shí)驗(yàn)思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)特別注意什么？ 。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，此實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)變量是什么？ 。(5)此實(shí)驗(yàn)主要能驗(yàn)證哪些膜的選擇透過性？ 。原因分析： 。鹽酸對(duì)活細(xì)胞具有很強(qiáng)的傷害作用，將細(xì)胞殺死而使生物膜喪失選擇透過性，而清水對(duì)細(xì)胞活性無(wú)傷害作用體現(xiàn)的主要是設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，要特別注意遵循等量原則此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量是用鹽酸還是用清水處理康乃馨 花瓣此實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證了液泡膜和細(xì)胞膜的選擇透過性
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