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高中生物必修一3.1细胞膜及结构和功能
知识点一：对细胞膜成分的探索
1.下列真核细胞结构与主要成分，对应有误的是
A. 细胞膜：脂质、蛋白质 B. 染色体：RNA、蛋白质
C. 核糖体：蛋白质、RNA D. 细胞骨架：蛋白质纤维
2.科学家对某动物细胞膜上不同种类的磷脂分子（SM、PC、PS、PE、PI、CI）进行研究，发现PC、SM主要分布在外侧，PS、PE、PI主要分布在内侧，CI在内外侧的分布差别不大。下列相关叙述正确的是（）
A. 研究细胞膜的成分时可利用哺乳动物成熟的红细胞获取纯净的细胞膜
B. 不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，说明细胞膜的功能主要通过磷脂来实现
C. 同种磷脂分子在磷脂双分子层中的分布大多是对称的
D. 磷脂分子的极性使细胞膜内部形成亲水区，有利于细胞膜的稳定性
知识点二：细胞膜的功能
3.如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析，下列叙述错误的是（）
A. 图中①是受体，②是与膜结合的信号分子
B. 人体内胰岛素的作用过程属于图a的方式
C. 精子和卵细胞之间的识别和结合属于图b的方式
D. 图c的③是高等植物细胞间的胞间连丝，具有信息交流的作用
4.翟中和院士主编的《细胞生物学》中说过：“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧”。下列关于细胞结构的叙述错误的是
A. 细胞中的囊泡不仅能进行物质的运输，还与细胞内结构的形成有关
B. 神经元的细胞膜能通过“Na+-K+泵”主动运出Na+、运进K+主要依赖膜的功能特点
C. 控制细胞器进行物质合成、能量转化的指令，主要通过核孔从细胞核送到细胞质
D. 高尔基体膜内侧与内质网相连，外侧与细胞膜相连，有利于蛋白质的加工、分类和包装
5.红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。将红菜叶片放在清水中，水的颜色无明显变化而对其加热后，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色。其原因是（）
A. 花青素在水等无机溶剂中难以溶解 B. 水温升高使花青素的溶解度增大
C. 加热使细胞壁失去了选择透过性 D. 加热使叶肉细胞的生物膜被破坏
6.2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者Ardem Patapoutian发现了触觉受体Piezo，它由三个相同的Piezo蛋白组成“螺旋桨状”三聚体，能直接响应细胞膜上的机械力刺激并介导阳离子进入细胞（见下图）。下列相关叙述错误的是（）
A. Piezo受体具信息交流和识别功能，可用双缩脲试剂检测
B. Piezo受体一定含H、O、N，其介导阳离子进入细胞不直接消耗ATP
C. Piezo蛋白不是分泌蛋白，故不需要内质网和高尔基体的加工
D. 机械力刺激导致Piezo蛋白构象改变、中央孔打开，离子内流
7.下列关于细胞膜的结构与功能的说法，错误的是（）
A. 磷脂分子以疏水性尾部相对排列，能够影响细胞膜的选择透过性
B. 流动镶嵌模型能够突出膜的流动性，但是不能突出膜的不对称性
C. 细胞膜的功能越复杂，细胞膜上蛋白质的种类与数量越多
D. 有些细胞间的信息交流并不是靠细胞膜上的受体来实现的
知识点三：对细胞膜结构的探索历程
8.生物科学的研究和实验离不开科学方法，下列关于科学发现史、生物学实验和方法等配对的是（）
A. 小鼠细胞和人细胞融合实验——同位素标记法，证明了细胞膜具有流动性
B. 摩尔根的红眼和白眼果蝇杂交实验——假说-演绎法，证明了基因在染色体上呈线性排列
C. 观察培养液中酵母菌种群数量的变化实验——构建物理模型，探究了种群数量增长的规律性和复杂多样性
D. 班廷的摘除胰腺、注射提取液等系列实验——减法和加法原理，证明了胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的
9.以下关于细胞膜成分和结构的探索历程，叙述正确的是（）
A. 欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行了上万次通透性实验，证明细胞膜是磷脂构成的
B. 罗伯特森在电镜下看到细胞膜呈暗-亮-暗的三层结构，认为细胞膜是动态的结构
C. 细胞膜结构模型的探索历程反映了提出假说这一科学方法的作用
D. 人细胞和小鼠细胞融合实验说明细胞膜具有选择透过性
10.植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）

A. 主要由DNA和蛋白质组成的①只存在于细胞核中
B. 核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似
C. ③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质
D. 植物细胞必须具备①、②和③才能存活
知识点四：细胞膜的流动镶嵌模型
11.如图是细胞膜的亚显微结构模式图，下列相关叙述不正确的是（）
A. ①与细胞识别、信息交流有关 B. 甲侧为细胞膜外侧
C. 细胞膜的结构是固定不变的 D. ②和③可以运动使细胞膜具有流动性
12.图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列有关叙述错误的是( )
A. 图甲中①②③共同为细胞的生命活动提供稳定的内部环境
B. 图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分
C. 图甲中①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递
D. 将图乙磷脂分子平展在水面上，a部分与水面接触
13.脂质体是一种人工膜，根据磷脂分子可在水中形成稳定脂双层的原理制成，是很多药物的理想载体，其结构如图所示。下列叙述错误的是
A. 甲处适合装载脂溶性药物，乙处适合装载水溶性药物
B. 脂质体膜上缺少载体蛋白，其选择透过性低于细胞膜
C. 脂质体可与细胞膜融合，体现了膜具有一定的流动性
D. 脂质体表面加上靶向信号分子可实现定向输送药物
14.细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，可与周围环境发生信息交流、物质运输与能量转化。下列相关叙述错误的是
A. 磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，膜蛋白是细胞膜功能的主要体现者
B. 磷脂双分子层内部的疏水性有利于维持细胞内外离子的浓度差
C. 细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的唯一通道和途径
D. 细胞膜上部分脂质和糖类结合形成的糖脂可参与信息传递
15.图为在流动镶嵌模型基础上提出的脂筏模型，脂筏是一种相对稳定、分子排列较紧密及流动性较低的结构，其面积可能占膜面积的一半以上，与细胞识别、细胞凋亡等生理过程都有一定的关系。①、②为存在于细胞膜上的两种脂质。下列叙述错误的是（ ）
A. B侧含有糖类与脂质结合形成的糖脂，所以它代表的是细胞膜的外表面
B. 脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的
C. ④蛋白跨膜区段的氨基酸应具有较强的亲水性
D. 脂筏模型与细胞膜的流动镶嵌模型都属于物理模型
知识点五：细胞膜的结构和功能
16.真核细胞的膜结构具有重要功能。请参照表中内容完成下表。
结构名称 突触 高尔基体 （1）________ 叶绿体的类囊体膜
功能 （2）________ （3）________ 控制物质进出细胞 作为能量转换的场所
膜的主要成分 （4）______________
功能举例 在缩手反射中参与兴奋在神经元之间的传递 参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程 参与K+从土壤进入植物根细胞的过程 （5）______________ ___________________
17.下图为物质进出细胞膜的示意图，请据图回答下列问题：
（1）图甲中 A 代表______蛋白，B 代表_________，C 代表_______，该图的___________（填“上方”或“下方”）代表细胞膜的外侧。
（2）科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明，组成细胞膜的成分中有_____________________和__________。
（3）图甲的 a～d 四个过程中，代表被动运输的是________（填字母）。
（4）图乙所示的方式可表示图甲中的______，该物质运输方式的主要特点有：____________进行跨膜运输，需要_________________的协助，同时需要消耗能量。
18.科学家经过研究提出了生物膜的“流动镶嵌模型”。请分析回答下列问题：
（1）在“流动镶嵌模型”中，构成生物膜基本支架的是____________________________，由于________________的分布使生物膜的结构表现出不对称性。
（2）用荧光抗体标记的人鼠细胞融合的实验过程及结果如题图所示。此实验结果直接证明了细胞膜中的 ，由此能较好地解释细胞膜的结构特性——________性。
（3）通过其他方法，测得多种细胞膜的化学成分，如表所示：
膜的类别 蛋白质% 脂质（主要是磷脂）% 糖类%
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
依据表中数据，分析构成不同细胞的细胞膜在化学组成上的共同点是________________，主要区别是_________________。
（4）科学家将人成熟红细胞膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为________。
（5）有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面，当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是_____________________。
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（答案和解析）
1. B 2. A 3. A 4. D 5. D 6. C 7. B
8. D 9. C 10. D 11. C 12. B 13. A 14. C
15. C
16. （1）细胞膜
（2）参与信息传递
（ 3）对蛋白质进行加工修饰
（4）脂质和蛋白质
（5）叶肉细胞进行光合作用时，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上
17. （1）转运；磷脂双分子层；糖蛋白（或糖被）；上方
（2）脂质（或磷脂）；蛋白质
（3）b、c、d
（4）a；逆浓度梯度；载体蛋白
18. （1）磷脂双分子层 ；蛋白质
（2）蛋白质分子可以运动 ；流动
（3）组成不同细胞膜的物质种类相同 ；组成不同细胞膜的物质含量有差别
（4）
（5）构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有流动性，温度可以影响细胞膜的流动性

【解析】
1. 【分析】
本题考查细胞结构与主要成分，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系形成知识网络的能力并应用相关知识综合解答问题的能力。
【解答】
A.细胞膜的主要成分是脂质（磷脂最丰富）和蛋白质分子，A正确；
B.染色体主要由DNA和蛋白质组成，B错误；
C.核糖体主要由蛋白质和RNA组成，C正确；
D.细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，D正确。
故选B。
2. 【分析】
本题主要考查的是细胞膜的成分、结构和功能，考查了学生获取信息的能力和分析理解能力，具有一定的难度。
【解答】
A、哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，故研究细胞膜的成分时可利用哺乳动物成熟的红细胞获取纯净的细胞膜，A正确；
B、结构与功能相适应，不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，这可能与细胞膜的功能有密切关系，但不能说明细胞膜的功能主要通过磷脂来实现，B错误；
C、据题干分析可知，同种磷脂分子在磷脂双分子层中的分布大多是不对称的，C错误；
D、磷脂分子的极性使细胞膜内部形成疏水区，有利于细胞膜的稳定性，D错误。
3. 【分析】
本题考查细胞膜的知识点，熟知细胞膜的功能及正确识图是解题的关键，题目较简单。
【解答】
A.图中②是受体，①是与膜结合的信号分子，A错误；
B.胰岛素属于激素，人体内胰岛素的作用过程属于图a的方式，B正确；
C.精子和卵细胞之间的识别和结合属于图b的方式，C正确；
D.图c的③是高等植物细胞间的胞间连丝，具有信息交流的作用，D正确。
4. 【分析】
本题考查细胞的结构和功能的相关知识，意在考查学生的识记能力和理解能力。
【解答】
A.囊泡是细胞内的一种重要结构，它主要由膜结构组成，可以包裹着物质在细胞内进行运输。同时，囊泡还参与细胞结构的形成，如高尔基体通过形成囊泡将蛋白质等物质运输到细胞膜或其他细胞器，参与细胞结构的构建和更新，A正确；
B.神经元的细胞膜能通过“Na+-K+泵”主动运出Na+、运进K+主要依赖膜的功能特点，即选择透过性，B正确；
C.核孔功能是实现核质之间频繁的物质交换和信总交流。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，C正确；
D.高尔基体膜与细胞膜和内质网膜不直接相连，D错误。
5. 【分析】
本题考查了生物膜的功能特点，要求考生识记活细胞的生物膜具有选择透过性，而细胞失活后生物膜将失去该特性，难度不大。
【解答】
A.花青素易溶于水，但是这不会导致色素流出细胞，A错误；
B.水温增高，花青素的溶解度固然会加大，但是这不会导致色素流出细胞，B错误；
C.细胞壁是全透性的，也不具有生物活性，其透性与温度无关，C错误；
D.由于生物膜的选择透过性，花青素无法扩散细胞外，加热后生物膜失去选择透过性，花青素通过液泡膜和细胞膜扩散到细胞外，D正确。
故选D。
6. 【分析】
本题考查蛋白质的相关知识，要求考生识记细胞中蛋白质的功能和合成，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
【解答】
AD.Piezo受体能直接响应细胞膜上的机械力刺激并介导阳离子进入细胞, 具有信息交流和识别功能, 蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应, Piezo 受体的化学本质是蛋白质, 可用双缩试剂检测, A正确, D正确；
B. Piezo蛋白是一种跨膜蛋白, 蛋白质的基本单位是氨基酸,一定含有元素C、H、O、N, 机械力刺激导致Piezo蛋白构象改变、中央孔打开, 离子内流, 故Piezo蛋白介导阳离子进入细胞, 不直接消耗ATP, B正确；
C.Piezo蛋白属于膜蛋白, 需要在核糖体上合成, 并在内质网和高尔基体加工和运输至细胞膜, C错误。
7. 【分析】
本题主要考查细胞膜结构和功能的相关知识，旨在考查学生对知识的识记能力。
【解答】
A.磷脂分子以疏水性尾部相对排列，使脂溶性小分子物质可以通过自由扩散的方式进入细胞，水溶性分子或离子不能自由通过，能够影响细胞膜的选择透过性，A正确；
B.流动镶嵌模型能够突出膜的流动性，由于蛋白质分子在细胞膜上的排布是不对称的，也能突出膜的不对称性，B错误；
C.细胞膜功能的复杂程度取决于细胞膜上蛋白质的种类和数量，细胞膜的功能越复杂，细胞膜上蛋白质的种类与数量越多，C正确；
D.有些细胞间的信息交流并不是靠细胞膜上的受体来实现的，比如某些细胞分泌的固醇类物质，该类物质可以作为信号，与其它细胞进行信息交流，但是这些物质并不与细胞膜上的受体结合，而是穿过细胞膜，与细胞内的某些受体相结合，D正确。
8. 【分析】
本题考查生物科学的研究方法相关知识，意在考查基础知识的理解能力。
【解答】
A.小鼠细胞与人细胞融合实验中科学家使用的是荧光标记,而不是同位素标记,A错误;
B.摩尔根通过红眼雌果蝇和白眼雄果蝇的杂交实验,运用假说一演绎法,把一个特定的基因与X染色体联系起来,从而证明了基因在染色体上。其后很长时间摩尔根又经过大量实验,测定了基因在染色体上的相对位置,绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图,才说明了基因在染色体上呈线性排列,B错误;
C.物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,而观察培养液中酵母菌种群数量的变化实验——构建数学模型，探究了种群数量增长的规律性和复杂多样性,C错误;
D.班廷及其助手通过将狗的胰管结扎,使其胰腺萎缩,再将只剩胰岛的胰腺做成提取液,注入到因摘除胰腺而患糖尿病的狗身上,狗的血糖恢复正常,从而证实了胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的,摘除胰腺的操作属于减法原理,注射提取液操作属于加法原理，D正确。
9. 【分析】
本题考查细胞膜成分和结构的探索历程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
【解答】
A、欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行了上万次通透性实验，推测细胞膜是脂质构成的，A错误；
B、罗伯特森在电镜下看到细胞膜呈暗一亮一暗的三层结构，但是把细胞膜描述为静态的统一结构，B错误；
C、细胞膜结构模型的探索历程反映了提出假说这一科学方法的作用，C正确；
D、人细胞和小鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性，D错误。
10. 【分析】
本题主要考查细胞的结构和功能的有关知识，意在考查考生的识图分析和记忆能力。
【解答】
A.①是染色质，主要由DNA 和蛋白质组成，只存在于细胞核中，A正确；
B.②是细胞膜，主要由磷脂和蛋白质构成，核膜和细胞器膜的基本结构和细胞膜相似，但各种膜上的蛋白质等成分有差异，功能也各不相同，B正确；
C.③是细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，其中纤维素是多糖，此外细胞壁含多种蛋白质，C正确；
D.部分植物细胞并没有细胞核，如植物的筛管细胞，因此，植物细胞不具有①染色质，也可以成活，D错误。
11. 【分析】
本题考查细胞膜的结构和功能，意在考查考生识记好和理解能力。
【解答】
A.①是糖蛋白，与细胞识别、信息交流有关，A正确；
B.①是糖蛋白，位于细胞膜的外侧，所以甲侧为细胞膜外侧，B正确；
C.细胞膜的结构不是固定不变的，如物质运输时载体蛋白会改变其空间结构，C错误；
D.②是蛋白质，③是磷脂双分子层，②和③可以运动使细胞膜具有流动性，D正确。
13. 【分析】
本题考查生物膜的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
【解答】
A.甲处磷脂分子头部相对，乙处磷脂分子尾部相对，而磷脂分子头部亲水, 尾部疏水, 所以甲处适合装载水溶性药物, 乙处适合装载脂溶性药物, A错误；
B.脂质体是由磷脂分子构成的人工膜，虽然具有类似细胞膜的结构，但由于缺乏蛋白质，特别是载体蛋白，其选择透过性较低，B正确；
C.脂质体膜与细胞膜的基本支架相同，都是磷脂双分子层，结构特点都具有流动性，脂质体可与细胞膜融合，体现了膜具有一定的流动性，C正确；
D.脂质体通过表面修饰靶向信号分子可以实现定向输送药物，广泛应用于药物递送和治疗多种疾病，D正确。
14. 【分析】
本题考查细胞膜的结构和功能，要求考生识记细胞膜的组成成分，掌握细胞膜的结构特点及功能特性，能结合所学的知识准确答题。
【解答】
A.磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，膜蛋白是细胞膜功能的主要体现者，A正确；
B.有多种离子和分子在膜内外有一定的浓度差，磷脂双分子层的疏水性有利于维持细胞内外离子的浓度差，B正确；
C.细胞膜上的水通道蛋白，不是水分子进出细胞唯一的途径，还有自由扩散的途径，C错误；
D.部分脂质和糖类在细胞膜外表面结合形成糖脂，参与信息传递，D正确。
15. A、由图可知，在该脂筏模式图中，B 侧具有糖脂，与识别功能有关，应该是细胞膜的外侧，A正确；
B、由图示可知，脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的，B正确；
C、磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，④的跨膜区段的氨基酸位于磷脂分子尾部附近，因此具有疏水性，C错误；
D、脂筏模型与细胞膜的流动镶嵌模型都属于人为构建的物理模型，便于人们对细胞膜结构的认识，D正确。
故选C。
16. 【分析】
本题主要考查真核细胞的膜结构的功能相关知识，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。
【解答】
（1）细胞膜控制物质进出细胞。
（2）突触参与信息传递，在缩手反射中参与兴奋在神经元之间的传递。
（3）高尔基体对蛋白质进行加工修饰，参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程。
（4）膜的主要成分脂质和蛋白质。
（5）叶肉细胞进行光合作用时，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上。
17. 【分析】
本题考查了生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输的方式，比较基础，意在考查学生的识图能力和判断能力，以及运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
据图分析，A表示转运蛋白，B表示磷脂双分子层，C表示糖蛋白（膜外）；a需要载体和能量，表示主动运输，a表示运进细胞；b、c、d运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要能量，表示被动运输，其中c、d是协助扩散，都表示运进细胞。
【解答】
（1）分析题图可知，A、B、C分别表示转运蛋白、磷脂双分子层、糖蛋白（或糖被）。该图的上方代表细胞膜的外侧。
（2）脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，说明细胞膜中含有脂质，同时细胞膜也会被蛋白酶分解，说明细胞膜也含有蛋白质，因此该实验说明细胞膜的成分中有脂质（或磷脂）和蛋白质。
（3）a、b、c、d分别表示主动运输、自由扩散、协助扩散、协助扩散，被动运输包括自由扩散和协助扩散，故代表被动运输的是b、c和d。
（4）由图乙可知，该物质运输方向可以从低浓度到高浓度，故该物质跨膜运输方式为主动运输，对应图甲中的a；主动运输的主要特点是逆浓度梯度、需要载体蛋白、需要消耗能量。
18. 【分析】
掌握生物膜流动镶嵌模型内容以及细胞膜的结构、功能特点，结合题意进行分析解答便可。
流动镶嵌模型内容：
1、磷脂双分子层构成了生物膜的基本骨架。
2、生物膜的基本支架不是静止的，磷脂双分子层具有流动性。
3、蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。
4、大多数蛋白质分子也是可以运动的。
5、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂结合形成糖脂。
【解答】
（1）由生物膜的流动镶嵌模型内容可知，磷脂双分子层构成生物膜的骨架。由于蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，因而蛋白质分子在生物膜上的分布是不均匀的，进而使生物膜的结构表现出不对称性。
（2）人鼠细胞融合的实验表明细胞膜上的标记蛋白质是可以运动的，证明了细胞膜具有一定的流动性。
（3）根据表中的数据进行分析可得，不同细胞的细胞膜的组成物质的种类相同，但物质的含量有一定的差别。
（4）单层磷脂分子的面积为S，而生物膜是由磷脂双分子层构成，该细胞膜的表面积约为。
（5）温度升高到一定程度后，原来垂直排列在膜表面的磷脂分子变为有75%排列不整齐，膜的表面积变大，是由于构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有流动性，温度可以影响细胞膜的流动性。
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