第1课时 细胞膜的结构和功能.docx
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1、第二单元细胞的基本结构和物质的运输第1课时细胞膜的结构和功能【目标要求】细胞膜系统的结构和功能。梳理归纳夯实必备知识1.细胞膜的成分细胞膜的制备ItiiH实验原理-细胞吸水涨破 曳区获得细胞膜胞 膜 的 制 备-gg人或其他哺乳动物成熟的红细胞-(选材原因卜无细胞核和众多的细胞器,易 制得纯净的细胞膜无细胞壁,细胞易吸水涨破【思维发散】不同动物的红细胞比较始储存血红蛋白,运输0,结构无细胞核,无各种细胞器,高度分 一化,不再分裂(不同动物的红细胞乳物熟细 哺动成红胞渗透吸水、失水实验在用丙酮提取其磷脂分子铺展于空 气一水界面上,探知磷脂分子在 膜中呈双层分布呼吸只进行产乳酸的无氧呼吸,不产生
2、CC)2因基因突变可导致血红蛋白异常, 从而表现出镰刀型细胞贫血症 疾病-5因缺Fe2+可导致血红蛋白减少,表现为缺铁性贫血,进而导致运.输不足,出现乳酸中毒蛙的红细胞有细胞核,可通过无丝分裂进行增殖特点有较大细胞核,及各种细胞器、鸡的红细胞实验(线粒体尤为丰富) 可用于粗提取DNAA.蛋白A和B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的亲水性B.如膜蛋白A具有信息传递功能,则该蛋白可能是促性腺激素的受体C.如蛋白B具有运输功能,其运输物质的过程中可能消耗ATPD.如蛋白C具有催化功能,其活性的高低受温度、pH等因素的影响答案A解析 磷脂双分子层内部是疏水性的,所以A与B两种蛋白的跨膜区段的氨基酸可能
3、具有较 强的疏水性,A错误。7. (2022河南周口高三月考)研究人员从疟原虫体内分离出一种称为VAR2CSA的蛋白质(疟 疾蛋白),通过对VAR2CSA进行结构改造并添加细胞毒性药物,制成了重组蛋白。这种重组 蛋白能够与癌细胞识别、结合,融入癌细胞并释放毒素,导致癌细胞死亡。下列有关叙述错 误的是()A.通常利用32P标记疟疾蛋白,以用于癌症治疗的研究B.结构改造后的疟疾蛋白可与双缩胭试剂发生紫色反应C.重组蛋白能够与癌细胞识别离不开细胞膜上糖蛋白等物质D.重组蛋白融入癌细胞,需要借助细胞膜的流动性且消耗能量答案A解析 蛋白质主要含有C、H、0、N四种元素,有的还含有P、S, P不是蛋白质特
4、有的元 素,因此一般不用于标记蛋白质,A错误。8 .下图所示脂质体是一种人工膜,主要由磷脂组成,下列说法不正确的是()A.脂质体表面交联抗体是为利用其高度特异性B.脂质体的形成与磷脂头的亲水性和磷脂尾的疏水性有关C.a和b均为极性的水溶性药物D.利用脂质体转运药物利用了膜的流动性答案C.(2022甘肃高三月考)2004年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家理查德阿克赛尔和琳 达巴克,以表彰两人在人体气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献。下图为嗅觉受 体细胞膜的模式图,下列对该图的描述错误的是()O含有气味分94。甲子的空气谪隔耳A.为蛋白质分子,可作为气味受体B.为多肽,其基本组成单位是氨
5、基酸C.的特异性根本上是由遗传物质决定的D.为磷脂双分子层,为受体细胞膜的基本支架答案B解析 为多糖,其基本单位是葡萄糖,B错误。10 .在流动镶嵌模型提出后,研究人员又提出了脂筏模型:脂筏是细胞膜上富含胆固醇和鞘 磷脂的微结构域,其中的胆固醇就像胶水一样,对鞘磷脂亲和力很高,并特意吸收或排除某 些蛋白质,形成一些特异蛋白聚集的区域,结构模型如下图所示,下列叙述不正确的是()A.细胞膜的基本支架是磷脂双分子层B .脂筏的存在不影响膜的流动性C.破坏胆固醇会导致脂筏结构解体D.脂筏可能与细胞间的信息传递有关答案B.哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器,是研究膜结构功能的常用材料。当成 熟红
6、细胞破裂时,仍然保持原本的基本形态和大小,这种结构称为红细胞影,其部分结构如 图所示。下列有关叙述不正确的是()ONa K+A.构成红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层B.红细胞膜上有多种蛋白质,其中B蛋白与多糖结合,与信息交流有关C.膜上G蛋白与跨膜运输有关,同时兼有催化功能D.当血浆中胆固醇浓度升高,会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上,使细胞膜流动性增大 答案D 解析 红细胞通过主动运输排出Na卡吸收K+,维持红细胞内高K+低Na+的离子浓度梯度, G蛋白的功能有两个,运输离子和催化ATP水解,C正确;当血浆中胆固醇浓度升高,会导 致更多的胆固醇插入到红细胞膜上,使细胞膜流动性降低,变得刚硬易
7、破,D错误。12 .荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用,包括三个步骤:绿色荧光染料与膜 上的蛋白质结合,细胞膜上呈现一定强度的绿色;激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光; 检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲,结果如图乙。下列说法不正确的是()A.该技术说明细胞膜具有一定的流动性B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率C.降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长D.理论分析,漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2仍小于R答案B解析 淬灭部位荧光再现,是膜蛋白分子运动的综合表现,该技术不能测定膜上单个蛋白质 的流动速率,B错误;激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光
8、,该部分荧光不可恢复,漂白 区域恢复足够长的时间后,其荧光强度F2小于漂白前的荧光强度F, D正确。二、非选择题. (2022江西新余高三期中)细胞膜是富有弹性的半透性膜,膜厚810 nm,结构功能复杂, 是细胞生命系统的边界。请回答有关哺乳动物成熟红细胞膜的相关问题:科学家用丙酮从成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层,其面积正好为红细胞细胞膜 面积的两倍。其原因是;科学家研究发现,红细胞膜的跨膜蛋白中,有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。从 细胞膜的结构分析,由于,水分子自由扩散通过细 胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认,细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液 向高渗溶液方向跨膜运
9、输,这种水分子跨膜运输的方式是 O哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设 计实验,验证这个推测是正确的。实验思路:预期实验结果:O答案(1)哺乳动物成熟红细胞的膜结构只有细胞膜(或没有除细胞膜之外的其他膜结构) 细胞膜由双层磷脂分子构成(2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散(3)将同种哺 乳动物成熟红细胞等分成甲、乙两组,破坏甲组红细胞膜中的蛋白质,乙组红细胞不做处理, 然后将两组细胞同时置于蒸储水中,测定两组细胞吸水破裂所需的时间 乙组吸水破裂所需 时间短,说明推测正确解析(2)水通道蛋白参与水分子的跨膜运输,且由水分子多向水分子少的方向运输,故属
10、于 协助扩散。(3)根据实验设计的单一变量原则和对照性原则分析,该实验的单一变量为是否有 水通道蛋白发挥作用,因此实验必须设置两组,一组是不做处理的正常细胞作为对照组,另 一组则需破坏水通道蛋白将其作为实验组,其他无关变量要保持相同且适宜。若推测正确, 则在蒸储水中有水通道蛋白的细胞吸水较快,细胞破裂所需时间短。13 .小窝是细胞膜内陷形成的囊状结构(如图1),与细胞的信息传递等相关。请据图分析回答 下列问题:图1肽段1一肽段1+胆冏醇300 350 400 450 500300 350 400 450 500波长(nm)波长(nm)图2(1)小窝的主要成分是蛋白质和;其中的蛋白质是小窝蛋白。
11、小窝蛋白在 上 合成,然后由 加工,通过囊泡转运到细胞膜上,成为膜蛋白,这一过 程体现了细胞膜具有 的结构特点。(2)据图分析,小窝蛋白分为三段,中间区段主要由(填“亲水性”或“疏水性”)的 氨基酸残基组成,其余两段均位于细胞的 中。小窝蛋白中的某些氨基酸在一定的激发光下能够发出荧光,当胆固醇与这些氨基酸结合, 会使荧光强度降低。为研究小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合位点,分别向小窝蛋白的肽段 1(82101位氨基酸)和肽段2(101126位氨基酸)加入胆固醇,检测不同肽段的荧光强度变 化,结果如图2,据此分析,胆固醇与肽段的结合情况是O当小窝中结合的胆固醇过少时,小窝蛋白的 改变,小窝会变扁平
12、,影响细胞的信息传递功能。答案(1)脂质(或磷脂)核糖体内质网和高尔基体一定的流动性(2)疏水性细胞质基 质(3)胆固醇与肽段1中的氨基酸结合,而不与肽段2中的结合(结合位点在82101位氨基 酸,而不在101126位氨基酸)(4)空间结构解析(1)由题图可知,小窝是细胞膜向内凹陷形成的,细胞膜的主要组成成分是蛋白质和脂 质;小窝蛋白合成的场所是核糖体,在核糖体上氨基酸脱水缩合形成肽链,肽链依次进入内 质网和高尔基体进行加工,由囊泡运输到细胞膜,成为细胞膜上的小窝蛋白,该过程体现了 生物膜具有一定的流动性。(3)由题图分析可知,肽段1加入胆固醇后,荧光强度明显降低, 肽段2加入胆固醇后荧光强度
13、基本不变,又知胆固醇与这些氨基酸结合,会使荧光强度降低, 因此胆固醇与肽段1中的氨基酸结合,而不与肽段2中的结合(结合位点在82101位氨基酸, 而不在101126位氨基酸)。(4)胆固醇参与动物细胞膜的组成,对于维持细胞膜蛋白结构稳 定具有一定作用,小窝结合的胆固醇过少,小窝蛋白的空间结构改变,小窝会变扁平,影响 细胞的信息传递功能。细胞膜的成分脂质:主要是磷脂,动物细胞膜还有胆固醇成分,蛋白质:在细胞膜行使功能时起重要作用, 功能越复杂的细胞膜,蛋白质的独 类和数量越多糖类(少量):与蛋白质(脂质)结合形成 糖蛋白(糖脂)教材隐性知识(1)源于必修1P41 “与生活的联系”:细胞在癌变的过
14、程中,细胞膜的成分发生改变,有的产 生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质,可用来检测癌细胞。源于必修1 P66思考与讨论”:磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。2.细胞膜的结构生物膜结构的探索历程(连线)实例(实验)结论(假说)将膜分离提纯,并进行化 学分析脂溶性物质更易通过细 胞膜将膜分离提纯,并进行化 学分析脂溶性物质更易通过细 胞膜a.膜是由脂质组成的1).膜的主要成分是脂质和蛋白质电镜下细胞膜呈清晰的 暗一亮一暗三层结构红细胞膜中脂质铺展成 单分子层后测得其面积 恰为红细胞表面积的2倍户.细胞膜中的脂质 分子排列为连续 的两层d.所有的生物膜
15、都 由蛋白质一脂质 一蛋白质三层结人一鼠细胞融合实验以构构成e.提出生物膜的流 动镶嵌模型f.细胞膜具有流动性糖蛋白糖类磷脂双分子层:构 成膜的基本支架及相关其他实验证据1972年,不断观察及 实验数据分析流动镶嵌模型示意图蛋白质分子: 行使膜的主要 功能教材隐性知识 源于必修1 P68最后一段: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程 蛋白,叫做糖被,糖被与细胞表面的识别有密切关系。3.细胞膜的功能功能将细胞与外界环境分隔开,保障细胞内部环境 的相对稳定被动运输主动运输方式胞吞、胞吐控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流 1细胞膜(功能)化学物质传递 (如激素、神经 递质)通
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