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第4章　细胞的物质输入和输出
第4章　细胞的物质输入和输出






生物膜的流动镶嵌模型
[拓宽教材]
1．(必修1 P66“思考与讨论”改编)将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分的搅拌后，下列能正确反映其分布的是(　　)

答案：A
2．(必修1 P68“图4－6”改编)结合资料分析：
资料1：有人在实验时发现，在一定温度下，细胞中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到一定程度时，细胞膜中的脂质分子有75%的排列不整齐，细胞膜的厚度变小，表面积扩大，对离子和分子的通透性提高。
资料2：水分子可以自由通过磷脂双分子层，细胞需要的离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

资料1说明：细胞膜的结构特点是具有________，并且温度能影响膜的________。
资料2说明：细胞膜的功能特点是具有________。
答案：一定的流动性　流动性　选择透过性
[精练好题]
3．将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气—水界面上铺展成单分子层，结果测得单分子层的面积相当于原来细胞表面积的2倍。用下列细胞进行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：选D。生物膜的结构以磷脂双分子层为基本支架。实验现象表明，该细胞中只有细胞膜，没有其他膜结构。A、B、C三项都是真核细胞，除了有细胞膜外，还有核膜、膜性细胞器的膜等，不符合题意。大肠杆菌细胞是原核细胞，符合题意。
4．(2019·新疆华山中学高一期中)科学家在细胞膜成分和结构的探索过程中，运用了假说。学习了“细胞膜的流动镶嵌模型”一节后，某同学作如下比喻欠妥的是(　　)

A．把静态的三维结构比作“三明治”或“三合板”
B．细胞膜流动镶嵌模型比作“枣糕”如图甲所示
C．细胞膜流动镶嵌模型比作“正在煮着的粥”如图乙所示
D．细胞膜外表面的糖蛋白比作“信号接收塔”
解析：选B。蛋白质在磷脂双分子层中的分布是不对称和不均匀的。膜结构具有流动性。膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成。“枣糕” 能体现细胞膜中蛋白质分布，但不能体现流动性，B错误。
5．(2019·山东德州高一期末)利用冷冻蚀刻技术处理细胞膜，并用电镜观察，将观察结果绘制成下图，下列有关说法不正确的是(　　)

A．BS侧表示细胞膜的外侧
B．BF侧和PF侧都是亲水侧
C．图中蛋白质的分布是不对称的
D．该图表明细胞膜的基本支架是磷脂双分子层
解析：选B。磷脂分子的“头部”(BS、PS侧)是亲水的，“尾部”(BF、PF侧)是疏水的，B错误。
6．下列关于细胞膜的结构和功能特性的叙述中，错误的是(　　)
A．组成细胞膜的各种成分大都是可以运动的
B．白细胞能吞噬某些细菌，这说明细胞膜具有选择透过性
C．不同细胞对同一种物质的吸收量不同
D．细胞膜由两层磷脂分子构成
解析：选B。细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，磷脂分子和大多数蛋白质分子具有一定的流动性；白细胞通过变形吞噬细菌，体现了流动性；不同细胞对同一种物质吸收量不同，体现了选择透过性。






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生物膜的流动镶嵌模型

1．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，也会被蛋白酶水解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有(　　)
A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质
C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸
解析：选C。根据“相似相溶”原理以及酶具有专一性的特性，得知细胞膜中含有脂质和蛋白质。
2．(2019·浙江杭州高一模拟)对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程是：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点；②用激光束照射该细胞表现出荧光的某一区域，该区域荧光淬灭(即消失)；③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。上述实验不能说明的是(　　)

A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜的组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
解析：选C。细胞表面出现荧光斑点说明荧光染料能与细胞膜的组成成分结合。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，说明细胞膜具有流动性。根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但不能根据荧光恢复速率推算出物质跨膜运输的速率，因为荧光恢复过程没有发生物质跨膜运输。
3．在人类对生物膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是(　　)
A．都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架
B．都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧
C．都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质
D．都认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
解析：选C。流动镶嵌模型认为，组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质，磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架，蛋白质分子不均匀分布，构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。其中只有组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质这一点与罗伯特森的三层结构模型一致。
4．(2019·大连高一检测)用丙酮从口腔上皮细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单分子层面积为S1，设细胞膜表面积为S2，则S1与S2关系最恰当的是(　　)
A．S1＝2S2　　 B．S1＜2S2
C．S1＞2S2 D．S2＜S1＜2S2
答案：C
5．(2019·天水一中期中)细胞膜具有一定的流动性，下列实例中能反映该特点的是(　　)
①高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合　②变形虫能伸出伪足　③小肠绒毛上皮细胞对O2的吸收　④核糖体中合成的蛋白质进入细胞核　⑤吞噬细胞吞噬病菌
A．①②④ B．②③④
C．①②⑤ D．①②③④⑤
解析：选C。高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合，体现细胞膜的结构特点具有一定的流动性，①正确；变形虫的变形运动，体现细胞膜的结构特点具有一定的流动性，②正确；小肠绒毛上皮细胞吸收O2体现了细胞膜的选择透过性，但没有体现细胞膜的流动性，③错误；核糖体中合成的蛋白质通过核孔进入细胞核，没有经过膜结构，所以不能反映细胞膜具有一定的流动性，④错误；吞噬细胞吞噬病菌依赖了细胞膜的流动性，⑤正确。
6．(2019·郑州一中高一期中)美国科学家阿格雷发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道。要想证实细胞膜上的水通道的化学性质，最好用什么同位素进行标记研究(　　)
A．H B．S
C．C D．O
解析：选B。因为细胞膜上的有机物都有C、H、O，所以不能标记C、H、O。细胞膜上的部分蛋白具有运输作用，而大部分蛋白质含有S，故应标记S来证实细胞膜上的水通道的化学性质是否为蛋白质。

7．(2019·甘肃会宁一中高一期末)将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。其原因是(　　)
A．细胞壁在加温中受到破坏
B．水温升高，花青素的溶解度加大
C．加温使生物膜失去了选择透过性
D．加温使水中的化学物质发生了反应
解析：选C。由题意可知水温升高后水的颜色会变红，说明紫色萝卜中的色素出来了，原因应是加热使生物膜失去了选择透过性，C正确。细胞壁是全透性的，A错误。花青素存在于细胞液中，加温涉及不到它的溶解度及化学反应问题，B、D错误。
8．取细胞膜上糖蛋白相同的同种海绵动物，将其细胞都分散成单个后混合培养，发现这两种细胞能结合在一起，但将细胞膜上糖蛋白不相同的两种海绵动物的细胞分散后混合培养，会发现这两种细胞不能结合在一起。这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与(　　)
A．细胞间的相互识别有关 B．细胞间的免疫作用有关
C．细胞的分泌作用有关 D．细胞间的物质交流有关
解析：选A。当糖蛋白成分相同时，细胞能够结合，而当其成分不同时，则细胞不能结合，说明糖蛋白参与细胞间的相互识别。
9．(2019·安徽淮南二中期中)科学家把质膜与细胞的其余部分脱离，并将质膜冰冻，然后将其从疏水层撕裂。利用这种技术制作电子显微镜观察材料，发现撕裂面上有很多颗粒。由以上实验可得出的结论是(　　)
A．磷脂双分子层是细胞膜的基本支架
B．蛋白质是细胞膜的重要成分
C．细胞膜具有一定的流动性
D．蛋白质分子嵌插或贯穿于磷脂双分子层
答案：D
10．单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部，下列关于脂质体的叙述，正确的是(　　)

A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞
B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞
C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
解析：选C。球形脂质体的双层脂分子的亲水端朝外，疏水端朝内，所以图中a处可嵌入水溶性物质，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部。
11．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。如图是相关实验记录，据此不能得到的结论是(　　)

A．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上运动
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：选D。由图示可知，在低温时形成嵌合体的比例较低，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；据图无法得到融合比例与时间的关系。
12．(2019·河北保定定兴三中高一期中)下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是(　　)
A．科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性
B．膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大
C．细胞膜的流动性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜
D．细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要
解析：选C。由题干信息可知，用红色荧光染料标记的人细胞膜上的蛋白质与用绿色荧光染料标记的鼠细胞膜上的蛋白质在融合细胞中分布均匀，说明细胞膜上的蛋白质分子是可以运动的，体现了细胞膜具有流动性的特点，A正确；膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大，但超过一定温度，膜会失去活性，B正确；细胞膜的选择透过性，决定了大部分的物质能够通过细胞膜，C错误；细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要，D正确。
13．(2019·新疆华山中学高一期末)在人体机体局部发炎时，由发炎部位细胞发出信号，使该处的毛细血管壁细胞表达其膜上的P选择蛋白(一种跨膜蛋白)，血浆中的白细胞与毛细血管壁细胞之间识别、粘附并移出血管如下图，最后进入感染部位的组织中，吞噬病原体。据图分析回答下列问题：

(1)图中①②③过程体现细胞膜具有________的结构特点。
(2)细胞膜的化学成分主要是______________；不同细胞膜的功能不同，从组成成分分析，主要原因是______________________________。
(3)白细胞与毛细血管壁细胞之间识别是因为白细胞膜上的________与P选择蛋白有相互识别的作用，体现细胞膜的________功能。
答案：(1)一定流动性　(2)脂质和蛋白质　膜上蛋白质的种类和数量不同　(3)糖蛋白　信息交流
14．一种嗅觉受体细胞只拥有一种类型的气味受体。气味受体有多少，就有多少种类型的嗅觉受体细胞。每一种受体能探测到有限数量的气味物质。当气味物质分子流动到我们的鼻端黏膜处的嗅觉受体细胞处时，气味物质分子可以黏附在细胞膜上的特殊气味受体上；人体基因的3%被用来编码嗅觉受体细胞细胞膜上的不同气味受体。如图为嗅觉受体细胞膜模式图(局部)。请据图回答下列问题：

(1)A代表________分子，C代表________。
(2)气味物质分子首先要与图中[　]________结合，才有产生嗅觉的可能。
(3)图中A具有特异性，这种特异性最终是由________决定的。
解析：细胞膜结构的基本支架是磷脂双分子层。A表示蛋白质，B表示磷脂双分子层，C表示多糖。
答案：(1)蛋白质　多糖　(2)A　气味受体　(3)DNA(或基因、遗传物质)

15．生物体细胞内的膜具有一定的选择透过性，即水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。请根据以下所提供的条件探究细胞膜的选择透过性。
实验材料和用具：①新鲜的红色康乃馨，②烧杯，③玻璃铅笔，④质量分数为15%的盐酸，⑤清水，⑥量筒。
(1)简要说明膜的成分与选择透过性的关系。
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________________________________________________________________________。
(2)康乃馨的红色部分是指
____________________________________________________________(填细胞结构)。
(3)完善下列实验设计，验证膜具有选择透过性。
第一步：选两只大小相同的烧杯，用玻璃铅笔标上A和B。
第二步：___________________________________________________________________。
第三步：___________________________________________________________________。
结果预测：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
原因分析：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)此实验体现的最主要的实验思想是什么？运用这一实验思想设计实验时应特别注意什么？从实验结果分析，此实验的关键是什么？
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(5)此实验主要验证了哪些膜的选择透过性？
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解析：康乃馨的红色部分位于其细胞的液泡中，正常情况下其色素分子是不能透过细胞膜的，若用盐酸处理其细胞，则细胞膜的选择透过性将改变，这是实验设计的出发点。
答案：(1)膜的选择透过性主要取决于膜的组成成分中的载体蛋白
(2)液泡
(3)第二步：在A、B两只烧杯中，分别加入等量的15%的盐酸和清水
第三步：选等量的红色康乃馨花瓣，分别放入A、B两只烧杯中，经过一段时间后观察
结果预测：清水中的花瓣仍为红色，清水仍呈无色；盐酸中的花瓣红色逐渐变浅，而盐酸溶液变红
原因分析：盐酸对活细胞具有很强的伤害作用，它可以将细胞杀死使其丧失选择透过性，而清水对活细胞无伤害作用
(4)体现的主要实验思想为对照实验设计的实验思想。在设计对照实验时，要特别注意遵循等量原则，即向烧杯中加等量的盐酸和清水；选等量的康乃馨；处理相同时间。此实验的关键是用盐酸还是用清水处理康乃馨花瓣
(5)此实验主要验证了液泡膜和细胞膜的选择透过性







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