2023年高考生物一轮复习（全国版） 第2单元 第1课时　细胞膜的结构和功能

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。1．细胞膜的成分(1)细胞膜的制备思维发散不同动物的红细胞比较(2)细胞膜的成分(1)源于必修1P41“与生活的联系”：细胞在癌变的过程中，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。(2)源于必修1P66“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(1)生物膜结构的探索历程(连线)(2)流动镶嵌模型示意图源于必修1P68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糖蛋白，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(1)功能(2)细胞膜的结构和功能特点4．植物细胞的细胞壁(不是植物细胞“系统的边界”)提醒不同生物细胞壁的主要成分不同，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌细胞壁的主要成分是几丁质。溶菌酶可以水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。考向一细胞膜的成分、结构和功能1．人肺上皮细胞的细胞膜上有与新冠病毒结合的蛋白受体。研究人员将此细胞膜套在纳米粒子(一种可降解的高分子有机物)外，研制出一种可以“吸走”新冠病毒的细胞纳米海绵。实验显示新冠病毒无法区分细胞纳米海绵和人肺上皮细胞。这一结果体现细胞膜具有()A．流动性 B．选择透过性C．屏障作用 D．信息交流作用答案D2．膜蛋白是细胞膜的重要组成部分，下图所示为膜上各种蛋白及其功能。下列相关叙述不正确的是()A．跨膜蛋白的疏水区和亲水区分别位于磷脂双分子层内部和两侧B．载体蛋白协助各种物质进出细胞，此过程均需消耗能量C．膜蛋白的种类和含量决定了细胞膜功能的复杂程度D．受体能结合某些激素分子实现细胞间的信息交流答案B解析协助扩散也需要载体蛋白的协助，不需要消耗能量，B错误。归纳总结常考的“膜蛋白”3．(2022·河南高三月考)如图是某细胞细胞膜的流动镶嵌模型示意图。下列有关该模型的叙述，正确的是()A．①为糖蛋白，分布在细胞膜上的①主要与物质运输有关B．②和④都表示蛋白质，其中最可能表示水通道蛋白的是②C．③中磷脂分子的排列方式与其头部疏水和尾部亲水的特性有关D．若该细胞为神经元，则钾离子从A面运输到B面需消耗ATP答案D解析①为糖蛋白，主要与细胞间的信息交流有关，A项错误；题图中最可能表示水通道蛋白的是④，B项错误；磷脂双分子层中磷脂分子的排列方式与其头部亲水和尾部疏水的特性有关，C项错误；若该细胞为神经元，则该细胞内的钾离子浓度大于细胞外的，由题图可知A面有糖蛋白为细胞外侧，钾离子从A面运输到B面的方式为主动运输，需要消耗ATP，D项正确。考向二细胞膜的结构特点和功能特性4．光脱色恢复技术是细胞学上研究膜蛋白或膜的特性的基本实验技术之一。用荧光素标记细胞膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区的荧光淬灭变暗形成一个漂白斑。一段时间后，淬灭区域的亮度逐渐增加，最后恢复到与周围的荧光强度相等。下列相关说法错误的是()A．该技术与荧光标记的人－鼠细胞融合实验都能证明细胞膜具有一定的流动性B．根据荧光恢复的速度可以推算出细胞膜蛋白扩散速度，且改变温度，不会影响实验结果C．若用药物抑制细胞能量转换而对荧光恢复速度没有影响，则说明细胞膜蛋白的运动不需要细胞代谢提供能量D．若用荧光抗体标记特异的细胞膜蛋白，则有的漂白斑可以恢复亮度，有的不能答案B5．下图为细胞膜上承担物质运输的两类蛋白质及其功能示意图。两类蛋白质结构或功能的不同是()A．氨基酸种类、数目、排列顺序B．结构贯穿细胞膜内外C．进行离子的跨膜运输D．具有选择透过性答案A解析从题图中得出，二者均为贯穿膜内外的蛋白，B不符合题意；钠钾泵运输钠、钾离子，钾通道运输钾离子，均可进行离子跨膜运输，C不符合题意；二者均只能运输特定离子，体现了选择透过性，D不符合题意。重温高考真题演练1．(2021·浙江6月选考，4改编)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是()A．磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C．物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号答案D解析磷脂双分子层不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在细胞膜的外侧，故磷脂双分子层是不完全对称的，A错误；磷脂的尾部与胆固醇一起存在于磷脂双分子层的内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，会限制膜的流动性，B错误；物质进出细胞方式中的被动运输包括自由扩散和协助扩散，其中协助扩散需要载体蛋白，即与膜蛋白有关，C错误。2．(2018·天津，3)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是()选项膜蛋白的位置、功能膜蛋白的类型A位于突触后膜，识别并结合神经递质受体B位于靶细胞膜，识别并结合激素载体C位于类囊体薄膜，催化ATP合成酶D位于癌细胞膜，引起特异性免疫抗原答案B解析膜蛋白的功能多种多样，位于突触后膜上的受体可识别并结合神经递质；位于靶细胞膜上的受体可以识别并结合激素；位于类囊体薄膜上的酶可以催化ATP的合成；位于癌细胞膜上的抗原可以引发机体产生特异性免疫。3．(2016·全国Ⅲ，1)下列有关细胞膜的叙述，正确的是()A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的答案C解析主动运输可以使离子从低浓度一侧向高浓度一侧运输，以保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，所以细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的，A项错误；细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能不完全相同，例如细胞膜上有糖蛋白，线粒体膜上有与有氧呼吸有关的酶等，B项错误；膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，胆固醇属于固醇类物质，固醇与磷脂都属于脂质，D项错误。4．(2016·海南，2)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是()A．膜蛋白能自主翻转B．细胞膜具有流动性C．细胞膜具有选择透过性D．膜蛋白可以作为载体蛋白答案B解析两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布，最后在融合细胞表面均匀分布，这说明细胞膜具有一定的流动性，B项符合题意。一、易错辨析1．在细胞膜的控制下，对细胞有害的物质都不能进入细胞(×)2．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(√)3．细胞膜的成分是恒定不变的(×)4．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构(×)5．细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(√)6．胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(√)二、填空默写1．(必修1P41)细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。2．(必修1P42)细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。3．(必修1P68)细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，主要表现为构成膜的磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性，大多数蛋白质也是可以运动的。4．(必修1P68)糖被：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糖蛋白，叫做糖被；其具有保护、润滑和识别等作用。课时精练一、选择题1．下图是细胞膜部分功能模式图。据图分析，下列说法错误的是()A．功能①保障细胞内部环境的相对稳定且在生命起源过程中具有关键作用B．功能②表示进入细胞的物质对细胞有利，而且细胞膜对物质进出细胞的控制是绝对的C．激素调控生命活动有一部分可用功能③表示，如胰高血糖素D．相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流答案B解析功能②表示细胞膜控制物质进出细胞，一般是吸收有利物质，但有些有害物质也能进出细胞，说明控制物质进出细胞是相对的，B错误。2．下列关于细胞膜结构和功能的叙述，不正确的是()A．哺乳动物成熟的红细胞是制备细胞膜的良好材料B．功能越复杂的细胞膜，其上蛋白质的种类和数量越多C．细胞膜的功能之一是作为系统的边界，维持细胞内部环境的稳定D．科研上鉴别死细胞和活细胞常用台盼蓝染色法，活的动物细胞会被染成蓝色答案D解析活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入活细胞中，而死亡细胞没有选择透过性，台盼蓝能进入死细胞中，因此用台盼蓝染色，活细胞不会被染色，死细胞会被染成蓝色，D错误。3．细胞膜是细胞生命系统的边界，下列关于细胞膜的叙述，错误的是()A．构成细胞膜支架的磷脂分子具有亲水性和疏水性B．细胞间的信息交流一定是在细胞膜上受体的参与下完成的C．细胞膜上某些蛋白质与糖类的结合物有润滑作用D．Na＋进入神经元细胞充分体现了细胞膜的功能特性答案B解析细胞间的信息交流不一定都需要细胞膜上受体的参与，如植物细胞间可以通过胞间连丝进行信息交流，B错误。4．研究发现，衰老细胞的细胞膜中磷脂分子的脂肪酸尾被“冻结”，完全不能自由移动，使埋藏于其中的蛋白质也不能运动。据此分析，下列叙述错误的是()A．磷脂分子的流动性能影响膜蛋白的功能B．衰老细胞细胞膜的物质运输功能下降C．衰老细胞细胞膜的信息交流功能不受影响D．在机械刺激或压迫下，衰老细胞的细胞膜易破裂答案C5．下列有关细胞膜结构或功能的分析，正确的是()A．膜中多糖水解产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀，说明膜中多糖的单体是葡萄糖B．在生物体的不同细胞中，细胞膜功能的多样性决定了细胞膜结构的多样性C．由于细胞膜对Na＋具有选择透过性，所以细胞膜上帮助Na＋跨膜的蛋白质只有一种D．膜的选择透过性既与其中磷脂分子对水的亲疏有关，又与蛋白质的种类和结构有关答案D解析膜中多糖水解产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀，说明膜中多糖的水解产物是还原糖，但不能说明其单体是葡萄糖，A错误；在生物体的不同细胞中，细胞膜中蛋白质的种类和数目多种多样决定了细胞膜功能的多样性，B错误；细胞膜上帮助Na＋跨膜的蛋白质可能是载体蛋白，也可能是通道蛋白，C错误。6．膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，它镶嵌于膜脂的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位，是细胞膜执行各种功能的物质基础。下图为细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述错误的是()A．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脲试剂发生紫色反应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、O、N四种元素，有的还含有P、S，P不是蛋白质特有的元素，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C9．(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()A．②为蛋白质分子，可作为气味受体B．①为多肽，其基本组成单位是氨基酸C．②的特异性根本上是由遗传物质决定的D．③为磷脂双分子层，为受体细胞膜的基本支架答案B解析①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B11．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()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＋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F1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，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F1，D正确。二、非选择题13．(2022·江西新余高三期中)细胞膜是富有弹性的半透性膜，膜厚8～10nm，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：(1)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①_______________________________________________；②___________________________________________________________________。(2)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输，这种水分子跨膜运输的方式是________。(3)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：____________________________________________________________。答案(1)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)②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馏水中，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，则在蒸馏水中有水通道蛋白的细胞吸水较快，细胞破裂所需时间短。14．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：(1)小窝的主要成分是蛋白质和________；其中的蛋白质是小窝蛋白。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