PAGEPAGE12第2節生物膜的流淌鑲嵌模型一、對生物膜結構的探究歷程1.對生物膜結構的探究歷程時間科學家或試驗結論19世紀末歐文頓膜是由脂質組成的20世紀初膜的分別試驗膜的主要成分是脂質和蛋白質1925年脂質的提取試驗細胞膜中的脂質分子必定排列為連續的兩層1959年羅伯特森全部的生物膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成1970年熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合試驗細胞膜具有流淌性1972年桑格和尼克森提誕生物膜的流淌鑲嵌模型2.細胞膜具有流淌性的試驗(1)方法(2)現象①起先：一半發紅色熒光，另一半發綠色熒光。②40min后兩種顏色的熒光勻稱分布。(3)結論：細胞膜具有流淌性。補充材料熒光染料≠熒光粉(1)熒光染料是指汲取某一波長的光波后能放射出另一波長大于汲取光的光波的物質。(2)熒光粉，俗稱夜光粉，通常分為光致儲能夜光粉和帶有放射性的夜光粉兩類。光致儲能夜光粉是熒光粉在受到自然光、日光燈光、紫外光等照耀后，把光能儲存起來，在停止光照耀后，再緩慢地以熒光的方式釋放出來，所以在夜間或者黑暗處，仍能看到發光，持續時間長達幾小時致十幾小時。(1)但凡溶于脂質的物質更易通過細胞膜，由此推想生物膜的主要成分是脂質()(2)提取雞紅細胞的脂質在空氣—水界面上鋪成單層是其紅細胞膜面積的兩倍()(3)磷脂分子由親水“頭”部和疏水“尾”部構成，含C、H、O、N、P五種元素()(4)科學家羅伯特森用光學顯微鏡視察到了細胞膜暗—亮—暗的三層結構()答案(1)√(2)×(3)√(4)×1.為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層？提示磷脂分子的親水“頭”部易與水結合在一起，而疏水“尾”部由2條長脂肪酸鏈組成，性質像油，不能與水結合，暴露在空氣一側。2.細胞膜中的磷脂是連續的兩層，試分析細胞膜中的兩層磷脂分子最可能的排列方式是哪一種？______________________________________________________________________。提示A二、流淌鑲嵌模型的基本內容1.生物膜的化學組成：生物膜主要由磷脂和蛋白質組成。2.結構模型(1)圖中①eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：磷脂雙分子層,作用：膜的基本支架,特點：具有流淌性))(2)圖中②eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：蛋白質分子,三種位置\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.鑲在磷脂雙分子層表面,b.部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,c.貫穿于整個磷脂雙分子層)),特點：大多數蛋白質分子是可以運動的))(3)圖中③eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：糖蛋白，又叫糖被,位置：細胞膜的外表面,作用：愛護、潤滑和細胞識別等))3.結構特點：具有肯定的流淌性。4.生物膜的功能特性：生物膜的結構確定了生物膜具有的功能特性是選擇透過性。巧記細胞膜結構與功能的記憶口訣細胞膜，磷蛋糖，雙分子，成支架；蛋鑲嵌，控進出，選擇性，膜流淌；糖蛋白，膜外面，信溝通，三類型。(1)磷脂分子構成細胞膜的基本支架()(2)組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的()(3)糖蛋白對全部細胞都有愛護和潤滑作用()(4)高爾基體形成的囊泡與細胞膜融合體現了細胞膜的結構特點——具有肯定的流淌性()答案(1)×(2)×(3)×(4)√如圖表示細胞某一部分的亞顯微結構模式圖，據圖回答問題：(1)這個簡圖表示的是__________亞顯微結構。(2)寫出圖中各標號代表的化學成分：①__________；②__________；③___________。(3)可見生物膜中的②在①上的排布方式是_____________________________________。(4)若上圖表示細胞膜，據圖分析，_______側是細胞膜的外側，緣由是____________。(5)若將細胞膜上的磷脂提取后放入盛水的容器中，磷脂分子穩定的分布方式為圖中的()提示(1)生物膜(2)磷脂雙分子層蛋白質糖鏈(3)鑲嵌排布(4)a糖蛋白存在于細胞膜外側(5)A1.(2024·榆林模擬)對生物膜結構的探究經驗了漫長的歷程，下列結論(假說)錯誤的是()A.脂溶性物質更易通過細胞膜說明細胞膜是由脂質組成的B.提取哺乳動物成熟紅細胞的脂質鋪展成的單分子層的面積是紅細胞表面積的2倍，說明細胞膜中的脂質分子排列為連續的兩層C.電鏡下細胞膜呈清楚的暗—亮—暗三層結構，羅伯特森認為生物膜由脂質—蛋白質—脂質三層結構構成D.人—鼠細胞融合試驗證明細胞膜具有流淌性答案C解析依據相像相溶的原理，脂溶性物質更易通過細胞膜說明細胞膜是由脂質組成的，A正確；哺乳動物成熟紅細胞的膜結構中只有一層細胞膜，脂質鋪展成的單分子層的面積是紅細胞表面積的2倍，說明細胞膜中的脂質分子排列為連續的兩層，B正確；電鏡下細胞膜呈清楚的暗—亮—暗三層結構，羅伯特森認為全部的生物膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成，C錯誤；人—鼠細胞融合試驗證明細胞膜具有流淌性，D正確。2.在人類對生物膜結構的探究歷程中，羅伯特森提出的三層結構模型與流淌鑲嵌模型的相同點是()A.兩種模型都認為磷脂雙分子層是構成膜的基本支架B.兩種模型都認為蛋白質分子勻稱排列在脂質分子的兩側C.兩種模型都認為組成生物膜的主要物質是蛋白質和脂質D.兩種模型都認為組成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動答案C解析磷脂雙分子層是構成膜的基本支架，這是流淌鑲嵌模型的內容，A錯誤；蛋白質分子勻稱排列在脂質分子的兩側是三層結構模型的內容，B錯誤；不論是三層結構模型還是流淌鑲嵌模型都是建立在生物膜主要由蛋白質和脂質組成這一基礎之上的，C正確；三層結構模型是靜態的統一結構模型，流淌鑲嵌模型認為組成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的，D錯誤。3.(2024·廈門一中期末)如圖是生物膜的結構模型示意圖。下列相關敘述不正確的是()A.①與細胞的識別、愛護、潤滑有關B.②的種類和數目與生物膜的選擇透過性有關C.②和③共同構成生物膜的基本支架D.②和③可以運動使生物膜具有流淌性答案C解析①是糖蛋白，與細胞識別、愛護、潤滑有關，A正確；②是蛋白質，蛋白質的種類和數目與生物膜的選擇透過性有關，B正確；③是磷脂雙分子層，其構成了生物膜的基本支架，C錯誤；②和③可以運動使生物膜具有流淌性，D正確。4.下列選項中不符合生物膜的流淌鑲嵌模型觀點的是()A.磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流淌性B.每個磷脂分子的疏水端都向內C.嵌入磷脂雙分子層的蛋白質分子大多能運動D.膜中的磷脂和蛋白質之間沒有聯系，所以才具有流淌性答案D解析生物膜是一個整體，組成它的各種分子相互作用、親密聯系才維持了生物膜的整體性。5.如圖為細胞膜結構示意圖，A、B表示細胞膜的兩側。請回答下列問題：(1)該結構模型為目前公認的細胞膜模型，名稱為________________。(2)圖中1表示______，動物細胞吸水時1的厚度會變小，這說明1具有肯定的______。(3)圖中______(填圖中字母)側是細胞膜外側，推斷的理由是_______________________。答案(1)流淌鑲嵌模型(2)磷脂雙分子層流淌性(3)AA側有糖蛋白，而糖蛋白存在于細胞膜的外側解析(1)分析題圖可知，該結構模型是流淌鑲嵌模型。(2)分析題圖可知，圖中1表示磷脂雙分子層，它構成膜的基本支架，動物細胞吸水時1(磷脂雙分子層)的厚度會變小，這說明1(磷脂雙分子層)具有肯定的流淌性。(3)由于糖蛋白只存在于細胞膜的外側，因此A表示細胞膜外側，B表示細胞膜內側。題組一對生物膜結構的探究歷程1.(2024·天津期末)磷脂是組成細胞膜的重要成分，這與磷脂分子的“頭”部親水、“尾”部疏水的性質有關。某探討小組發覺植物種子細胞以小油滴的方式儲油，每個小油滴都由磷脂膜包被，該膜最可能的結構是()A.由單層磷脂分子構成，磷脂的“尾”部向著油滴內B.由單層磷脂分子構成，磷脂的“頭”部向著油滴內C.由兩層磷脂分子構成，結構與細胞膜完全相同D.由兩層磷脂分子構成，兩層磷脂的頭部相對答案A解析磷脂分子的“頭”部親水，“尾”部疏水，小油滴由磷脂膜包被，則磷脂的“尾”部向著油滴內，磷脂膜由單層磷脂分子構成，A正確。2.(2024·遼寧撫順期末)關于生物膜的結構模型，下列敘述正確的是()A.歐文頓通過對膜成分的提取和化學分析提出膜是由脂質組成的B.暗—亮—暗三層結構的靜態模型無法說明細胞的生長、變形蟲的變形運動等現象C.人細胞和小鼠細胞的融合試驗運用了放射性同位素標記法D.流淌鑲嵌模型表明，組成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子都不行以運動答案B解析歐文頓發覺脂溶性物質很簡單通過細胞膜，由此提出膜是由脂質構成的，A錯誤；生物膜的靜態模型不能說明細胞的生長、變形蟲的變形運動等現象，B正確；人—鼠細胞的融合是用熒光染料分別標記人和小鼠細胞表面的蛋白質分子，C錯誤；流淌鑲嵌模型表明，組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都是可以運動的，D錯誤。3.如圖所示為將小白鼠細胞和人體細胞融合成雜交細胞的過程，圖中的小球和小三角表示各自膜表面的蛋白質，下列有關敘述不正確的是()A.圖中膜表面的蛋白質構成了細胞膜的基本支架，此外，細胞膜的主要成分還包括磷脂雙分子層B.細胞膜的元素組成包括C、H、O、N、PC.該試驗證明白細胞膜具有肯定的流淌性D.適當提高溫度有利于圖示細胞融合答案A解析構成細胞膜基本支架的是磷脂雙分子層，A錯誤；細胞膜主要由蛋白質、磷脂組成，在細胞膜的外表，還有少量糖類，蛋白質分子由C、H、O、N等元素組成，磷脂分子除C、H、O元素外，還含有N、P元素，糖類由C、H、O元素組成，B正確；圖中細胞融合后，小球和小三角代表的蛋白質分子在雜交細胞膜上勻稱分布，這說明蛋白質分子可以運動，即體現了細胞膜具有肯定的流淌性，C正確；適當提高溫度能加快分子的運動，從而有利于細胞融合，D正確。4.(2024·鶴崗一中高一上學期期中)把一個細胞中的磷脂分子全部提取出來，在空氣和水界面上將它們鋪成單分子層(假定單分子間距離適當且相等)，推想在下列生物中，空氣和水界面上磷脂分子層的表面積與原細胞的表面積之比最大和最小的細胞分別是()①洋蔥根尖成熟區表皮細胞②蛙的紅細胞③唾液腺細胞④乳酸菌細胞⑤酵母菌細胞A.①②B.③④C.③②D.⑤④答案B解析細胞中生物膜越多，則空氣和水界面上磷脂分子層的表面積與原細胞的表面積之比越大，反之越小。④乳酸菌細胞是原核細胞，其所含的生物膜只有細胞膜，所以比值最小；①②③⑤都是真核細胞，具有各種細胞器膜和核膜，但由于③唾液腺細胞分泌實力強，細胞中相關細胞器膜面積較大，所以比值最大。5.(2024·湖南衡陽八中期中)通過以下四個材料，請分析推斷下列相關說法錯誤的是()材料一：19世紀末，歐文頓(E.Overton)留意到脂溶性的化合物通過細胞膜的速度比非脂溶性的化合物快。材料二：1925年，荷蘭科學家發覺，紅細胞膜所含的脂質若鋪展成單分子層的話，其面積等于細胞表面積的兩倍。材料三：通過表面張力的試驗發覺，細胞的表面張力比水與油之間的表面張力要小得多。有人在脂肪與水的模型中加入極少量的蛋白質，結果表面張力就降低了許多。材料四：取兩種不同的海綿動物，使其細胞分散成單個的，然后摻在一起混合培育，發覺只有同種的細胞才結合。A.材料一說明細胞膜之中含有脂質B.材料二說明脂質分子在細胞膜上以雙分子層的形式排列C.材料三說明細胞膜不是單純由脂質構成的，可能還含有蛋白質D.材料四說明細胞間的識別與糖蛋白有關答案D解析材料一：脂溶性的化合物通過細胞膜的速度比非脂溶性的化合物快，依據相像相溶原理可確定細胞膜中含有脂質，A正確；材料二：紅細胞膜所含的脂質若鋪展成單分子層的話，其面積等于細胞表面積的兩倍，可推知細胞膜上脂質以雙分子層的形式排列，B正確；材料三：細胞的表面張力比水與油之間的表面張力要小得多，在脂肪與水的模型中加入極少量的蛋白質，結果表面張力就降低了許多，這說明細胞膜不是單純由脂質構成的，可能還含有蛋白質，C正確；材料四：只有同種的細胞才能結合，與細胞間的識別與溝通有關，但不能確定細胞識別與糖蛋白有關，D錯誤。題組二生物膜的流淌鑲嵌模型6.(2024·廣東省試驗中學期中)如圖表示細胞膜的流淌鑲嵌模型示意圖，下列有關敘述正確的是()A.a指磷脂分子的“尾”部，具有親水性B.c指磷脂分子的疏水性“頭”部C.糖蛋白在細胞膜內外側勻稱分布D.細胞膜的選擇透過性與b、d的種類和數量有關答案D解析分析題圖可知，圖中e為蛋白質，與糖類結合成糖蛋白，分布在細胞膜的外表面，具有識別功能；b、d為蛋白質，其鑲在、嵌入或貫穿于磷脂雙分子層；a為磷脂分子的“尾”部，具有疏水性，A錯誤；c為磷脂分子的“頭”部，具有親水性，B錯誤；糖蛋白分布在細胞膜外側，C錯誤；細胞膜的選擇透過性與膜上蛋白質(b、d)的種類和數量有關，D正確。7.細胞膜上的蛋白質不具有的功能是()A.運輸物質 B.催化反應C.供應能量 D.識別信息答案C解析細胞膜上的載體蛋白在物質運輸中起載體的作用；細胞膜表面分布有蛋白質類的酶，具有催化作用；細胞膜上的蛋白質不能供應能量，供應能量的物質主要是糖類；細胞膜上的糖蛋白有細胞識別、信息溝通、愛護和潤滑等作用。8.下列關于細胞膜流淌性的敘述，錯誤的是()A.科學家用紅、綠兩種顏色的熒光染料分別標記人與小鼠細胞膜上的蛋白質，然后再將兩種細胞融合成一個細胞，最終發覺細胞膜上紅、綠熒光染料勻稱分布，體現了細胞膜的流淌性B.膜的流淌性與溫度有關，在肯定范圍內，溫度越高，膜的流淌性越大C.細胞膜的流淌性確定了大部分的物質能夠自由地通過細胞膜D.細胞膜的流淌性對于完成各種生理功能，如物質的透過、膜內外信息的傳遞等特別重要答案C解析由題干信息可知，用紅色熒光染料標記人細胞膜上的蛋白質與用綠色熒光染料標記鼠細胞膜上的蛋白質在融合細胞中分布勻稱，說明組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，體現了細胞膜具有流淌性特點，A正確；膜的流淌性與溫度有關，在肯定范圍內，溫度越高，膜的流淌性越大，但超過肯定溫度，膜會失去活性，B正確；細胞膜的選擇透過性，確定了大部分的物質能夠通過細胞膜，C錯誤；細胞膜的流淌性對于完成各種生理功能，如物質的透過、膜內外信息的傳遞等特別重要，D正確。9.下列關于細胞膜的流淌性和選擇透過性的敘述，正確的是()A.載體蛋白主要位于膜的外側B.選擇透過性的基礎是細胞膜上的載體蛋白和磷脂分子具有特異性C.白細胞能吞噬某些細菌，說明細胞膜具有肯定的選擇透過性D.流淌性的基礎是組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都是可以運動的答案D解析載體蛋白存在于膜的外側或內側，A錯誤；磷脂分子不具有特異性，B錯誤；白細胞吞噬某些細菌，只能說明細胞膜具有流淌性，不能說明細胞膜具有選擇透過性，C錯誤；組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都是可以運動的，這是細胞膜具有肯定流淌性的基礎，D正確。10.圖甲為細胞膜的亞顯微結構模式圖，圖乙為圖甲細胞膜的磷脂分子結構模式圖。下列有關描述錯誤的是()A.圖甲中的③是細胞膜的基本支架B.圖乙分子可識別“自己”和“非己”的成分C.圖甲中②與細胞的選擇汲取有關，①②可作為氣味分子的受體并完成信息的傳遞D.將圖乙平展在水面上，a部分與水面接觸答案B解析由圖可知，③為磷脂雙分子層，是細胞膜的基本支架，A項正確；起識別作用的是細胞膜上的糖蛋白，B項錯誤；圖甲中①是多糖，②是蛋白質，②與物質的選擇性汲取有關，①②形成糖蛋白，與信息溝通有關，C項正確；a為親水性的頭部，與水面接觸，b為疏水性尾部，D項正確。11.對某動物細胞進行熒光標記試驗，如圖所示，其基本過程：①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點。②用激光束照耀該細胞表面的某一區域，該區域熒光淬滅(消逝)。③停止激光束照耀一段時間后，該區域的熒光漸漸復原，即又出現了斑點。上述試驗不能說明的是()A.細胞膜具有流淌性B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合C.依據熒光復原的速率可推算出物質跨膜運輸的速率D.依據熒光復原的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流淌速率答案C解析本試驗是細胞膜具有肯定流淌性的經典試驗，可依據熒光復原的速率推算出膜中蛋白質或脂質的流淌速率，但是不能反映物質跨膜運輸的速率。停止激光束照耀后，該區域中又出現斑點，說明其他區域的被標記的物質移動到該區域里來，體現了細胞膜的流淌性。12.(2024·北京師大附中期中)紅甜菜根的液泡中含有花青素。某同學將紅甜菜根切成大小相同的薄片，分別放在不同溫度的蒸餾水中處理1分鐘后取出，再分別放在等量清水中浸泡1小時，獲得不同溫度下的浸出液，然后用分光光度計測定浸出液中花青素吸光值，吸光值大小可以反映浸出液中花青素的含量。依據圖示的試驗結果，下列分析正確的是()A.花青素能通過活細胞的液泡膜和細胞膜B.溫度超過50℃，膜結構受到破壞，通透性增大C.溫度低于50℃時，紅甜菜根細胞內合成的花青素極少D.溫度為10～50℃，紅甜菜根細胞膜流淌性保持不變答案B解析活細胞的細胞膜和液泡膜具有選擇透過性，花青素不能通過活細胞的液泡膜和細胞膜從細胞中出來，A錯誤；從坐標圖看，10～50℃時，溶液中的花青素吸光值低且相同，50℃之后，膜的結構被破壞，通透性增大，花青素滲出細胞，溶液中的花青素吸光值增大，B正確；50℃以下時浸出液中花青素含量很少，只能說明從細胞中滲出的花青素量很少，不能證明合成量極少，C錯誤；從圖示可看出，在10～50℃時，隨著溫度上升，構成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子的運動加快，細胞膜流淌性增大，D錯誤。13.(2024·武漢月考)1970年，科學家用綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用發紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞與人細胞融合。當這兩種細胞融合成一個細胞時，起先時一半呈綠色，一半呈紅色。但在37℃下保溫40min后，兩種顏色的熒光點就呈勻稱分布(如圖)。據圖回答下面的問題：(1)融合細胞表面兩類熒光染料分布的動態改變，表明白組成細胞膜的________________等分子是可以運動的，由此可以證明關于細胞膜結構“模型”的觀點是成立的。(2)融合細胞表面兩類熒光染料最終勻稱分布，緣由是________________________________，這表明細胞膜的結構特點是具有______________________________________________。(3)假如該融合試驗在20℃條件下進行，則兩種熒光點勻稱分布的時間將大大延長，這說明______________________________________________________________________________。若在0℃下培育40min，則發覺細胞仍舊保持一半發紅色熒光，另一半發綠色熒光。對這一現象的合理說明是__________________________________________________________。答案(1)蛋白質(2)構成膜結構的磷脂分子和蛋白質分子大都可以運動肯定的流淌性(3)隨環境溫度的降低，膜上蛋白質分子的運動速率減慢細胞膜的流淌性特點只有在相宜的條件下才能體現解析人細胞和小鼠細胞融合成一個細胞后，起先時因溫度和時間的關系，其膜成分的流淌性短暫未得到體現。將融合細胞置于37℃下保溫40min后，溫度相宜，膜上的分子因流淌而發生重新排列，表現出熒光點勻稱分布的現象，若溫度降低，膜流淌性減弱，兩種熒光點勻稱分布的時間大大延長，甚至不能發生勻稱分布。14.(2024·河北衡水中學期中)如圖所示為細胞膜的亞顯微結構示意圖，據圖回答下列問題：(1)寫出圖中序號所代表的結構成分：1.______________________________，2._______________________________________，3.___________