研究者用荧光染料对细胞膜上某些分子进行处理,并使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其瞬间被“漂白”,即荧光消失。随后,该漂白区域荧光逐渐恢复,如图1。检测该区域荧光强度随时间的变化,绘制得荧光漂白恢复曲线,如图2。请回答下列相关问题:
(1)细胞膜以___ 为基本支架,此外还含有糖类和蛋白质等;糖类分子主要分布在细胞膜的___ (填位置)。根据课本中人鼠细胞融合实验可知,荧光染料通常标记的是细胞膜上的___ (填一种化合物)。
(2)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复,推测其可能的原因有∶①被漂白物质的荧光会自行恢复;②___ (从分子角度分析)。
(3)研究发现如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,造成细胞膜上蛋白质分子停泊的“平台”拆解,若___ (从时长变化角度分析),说明胆固醇对膜中分子运动具有抑制作用,该结果支持推测②。
(4)最终恢复的荧光强度比初始强度低,可能是荧光强度会自主下降或某些分子处于___ 状态。
(5)若此项研究符合推测②,则说明细胞膜具有___ 性。
(1)细胞膜以
(2)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复,推测其可能的原因有∶①被漂白物质的荧光会自行恢复;②
(3)研究发现如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,造成细胞膜上蛋白质分子停泊的“平台”拆解,若
(4)最终恢复的荧光强度比初始强度低,可能是荧光强度会自主下降或某些分子处于
(5)若此项研究符合推测②,则说明细胞膜具有
更新时间:2024-01-25 15:31:21
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【推荐1】学习以下材料,回答问题(1)~(5)。
生物膜的脂筏结构模型
生物膜的研究一直备受关注。研究表明,生物膜中的脂质分子并非均匀分布,而是具有“镶嵌块”的特征,而且磷脂双分子层的内层和外层之间,脂质组分存在差异,这说明“流动镶嵌模型”还需修正和完善。
1997年,科学家提出脂筏结构模型。脂筏是生物膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域,直径在10~200 nm之间。生物膜的脂筏微区中,外层主要含鞘磷脂、胆固醇和锚定蛋白,内层主要含有酰基化的蛋白质和胆固醇,在一定条件下,内、外两层的成分可以相互转化。形成脂筏的主要作用力来自于脂质分子,鞘磷脂通过头部的糖基和尾部的不饱和脂肪酸烃链相互作用而关联在一起,胆固醇填充在鞘磷脂之间的空隙。脂筏区的胆固醇具有饱和的碳氢链,趋向于形成紧密的液态有序相,而非脂筏区则具有更高的流动性,称为液态无序相。已观察到细胞膜和高尔基体膜存在脂筏,好似“竹筏”漂浮在液态无序相中。
脂筏独特的结构赋予它特殊的生物学功能。在信号转导时,脂筏可作为特定信号分子的聚集平台,把底物受体和相关因子等募集起来,这些分子严格定位到脂筏,可促进信号分子间的相互作用。静息状态下,信号转导通路上的各信号分子分散在不同的脂筏中。接受激素或生长因子等信号调控后,多个脂筏迅速融合,促进相关信号转导通路的级联激活反应。
脂筏可以参与蛋白质和胆固醇在细胞中的运转,在胞吞和胞吐过程中起着重要的作用。例如,用适当药物打破富含固醇的微囊区域,就能抑制痢疾的致病微生物通过胞吞过程侵入宿主细胞。
植物细胞的脂筏可参与生物防御反应。植物的鞭毛敏感蛋白能特异性地识别细菌鞭毛蛋白,进而激活植物先天性免疫反应。当用细菌鞭毛蛋白处理拟南芥悬浮细胞5~15 min后,对生物膜的蛋白组分进行定量分析,发现脂筏区的特异性识别蛋白富集最多。另外,植物根尖或花粉管的极性生长也需要脂筏中特异性蛋白进行调控。
此外,脂筏还可以参与蛋白质转运、细胞骨架构建、细胞凋亡等生理过程。随着人们对脂筏研究的不断深入,人类对生物膜结构和功能的认识会不断深入和发展。
(1)细胞膜的功能是________ (写出一条)。
(2)请用文字和箭头描述脂筏中锚定蛋白合成、加工和运输的生物学途径:________ 。
(3)对文中“脂筏”结构和功能的理解,正确的叙述包括________(多选)。
(4)某些糖尿病患者细胞膜上胰岛素受体结合胰岛素后不能移至脂筏区,依据脂筏模型分析,这些患者的病因是________ 。
(5)通过材料阅读,请从结构和功能两方面,用不超过50字概括生物膜脂筏结构模型的要点:________ 。
生物膜的脂筏结构模型
生物膜的研究一直备受关注。研究表明,生物膜中的脂质分子并非均匀分布,而是具有“镶嵌块”的特征,而且磷脂双分子层的内层和外层之间,脂质组分存在差异,这说明“流动镶嵌模型”还需修正和完善。
1997年,科学家提出脂筏结构模型。脂筏是生物膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域,直径在10~200 nm之间。生物膜的脂筏微区中,外层主要含鞘磷脂、胆固醇和锚定蛋白,内层主要含有酰基化的蛋白质和胆固醇,在一定条件下,内、外两层的成分可以相互转化。形成脂筏的主要作用力来自于脂质分子,鞘磷脂通过头部的糖基和尾部的不饱和脂肪酸烃链相互作用而关联在一起,胆固醇填充在鞘磷脂之间的空隙。脂筏区的胆固醇具有饱和的碳氢链,趋向于形成紧密的液态有序相,而非脂筏区则具有更高的流动性,称为液态无序相。已观察到细胞膜和高尔基体膜存在脂筏,好似“竹筏”漂浮在液态无序相中。
脂筏独特的结构赋予它特殊的生物学功能。在信号转导时,脂筏可作为特定信号分子的聚集平台,把底物受体和相关因子等募集起来,这些分子严格定位到脂筏,可促进信号分子间的相互作用。静息状态下,信号转导通路上的各信号分子分散在不同的脂筏中。接受激素或生长因子等信号调控后,多个脂筏迅速融合,促进相关信号转导通路的级联激活反应。
脂筏可以参与蛋白质和胆固醇在细胞中的运转,在胞吞和胞吐过程中起着重要的作用。例如,用适当药物打破富含固醇的微囊区域,就能抑制痢疾的致病微生物通过胞吞过程侵入宿主细胞。
植物细胞的脂筏可参与生物防御反应。植物的鞭毛敏感蛋白能特异性地识别细菌鞭毛蛋白,进而激活植物先天性免疫反应。当用细菌鞭毛蛋白处理拟南芥悬浮细胞5~15 min后,对生物膜的蛋白组分进行定量分析,发现脂筏区的特异性识别蛋白富集最多。另外,植物根尖或花粉管的极性生长也需要脂筏中特异性蛋白进行调控。
此外,脂筏还可以参与蛋白质转运、细胞骨架构建、细胞凋亡等生理过程。随着人们对脂筏研究的不断深入,人类对生物膜结构和功能的认识会不断深入和发展。
(1)细胞膜的功能是
(2)请用文字和箭头描述脂筏中锚定蛋白合成、加工和运输的生物学途径:
(3)对文中“脂筏”结构和功能的理解,正确的叙述包括________(多选)。
A.脂筏中脂质分子之间作用力强,不会发生内外层之间的交换 |
B.脂筏区外层的糖基化程度高于内层 |
C.信号转导中,不同脂筏融合可启动级联激活反应 |
D.鞭毛敏感蛋白突变后不能识别细菌鞭毛蛋白,植物易感染细菌 |
E.脂筏中调控植物极性生长的特异性蛋白是基因选择性表达的结果 |
(5)通过材料阅读,请从结构和功能两方面,用不超过50字概括生物膜脂筏结构模型的要点:
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解题方法
【推荐2】图中①、②、③表示物质跨膜运输的方式,A、B、C表示物质。请据图回答:
(1)如图表示的细胞膜结构。细胞膜的基本支架是[A]_________ 。组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的,而是处于运动状态的。B物质是__________ 。
(2)图中表示物质通过主动运输进入细胞的是_________ 。细胞膜吸收大分子的方式是胞吞,这体现了细胞膜具有_________ 这一结构特点。
(3)图中与细胞识别有关的物质是_________ 。(填图中字母或编号)
(1)如图表示的细胞膜结构。细胞膜的基本支架是[A]
(2)图中表示物质通过主动运输进入细胞的是
(3)图中与细胞识别有关的物质是
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【推荐3】支原体是一类没有细胞壁,体积最小的原核微生物,广泛存在于人和动物体内,大多不致病,致病的主要是肺炎支原体等。下图是支原体的结构模式图,请回答下列问题:
(1)与真核细胞相比,支原体细胞在结构上最大的特点是____________________ 。
(2)结构①是细胞膜,其主要组成成分是________________ 。结构②是________________ 。
(3)物质③是分布在拟核的环状大分子物质,则③是________________ 。
(4)将支原体细胞置于清水中,其________________ (填“会”或“不会”)吸水涨破,原因是______________________ 。
(1)与真核细胞相比,支原体细胞在结构上最大的特点是
(2)结构①是细胞膜,其主要组成成分是
(3)物质③是分布在拟核的环状大分子物质,则③是
(4)将支原体细胞置于清水中,其
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【推荐1】如图表示细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答:
(1)图中[B]__________ 的基本组成单位是_____ ;构成细胞膜基本支架的 结构是[ ]_____ 。
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构[ ]_____ 。
(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有_____ 性,这是因 为_____ 。
(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同,主要取决于细胞膜上的________________ 种 类和数量。
(5)细胞膜的这种结构模型被称为_____ 。
(6)提取细胞膜时通常选用_____ 细胞(名称),原因是______________ 。
(1)图中[B]
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构[ ]
(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有
(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同,主要取决于细胞膜上的
(5)细胞膜的这种结构模型被称为
(6)提取细胞膜时通常选用
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【推荐2】哺乳动物成熟红细胞是生物学研究的重要材料,回答下列相关问题:
(1)科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取磷脂,并在水—空气界面铺成单层,测得磷脂的面积正好是红细胞细胞膜面积的两倍;若选用白细胞为材料,则铺展后的膜面积明显大于细胞膜面积的两倍,原因是______ 。
(2)人红细胞中的 K+浓度比血浆中的高 30倍,而Na+浓度却只有血浆的1/6。红细胞跨膜运输维持膜内外 K+、Na+浓度差的方式是___ ,该跨膜运输方式的特点是______ (答出两点即可)。
(3)氟中毒会改变细胞膜的通透性和细胞代谢。科学家用含不同浓度 NaF的饮用水饲喂小白鼠,一段时间后检测小白鼠红细胞代谢产热情况和细胞内的 ATP浓度,得到下图和下表所示的数据:
①实验的对照组是______ 组。小白鼠成熟红细胞产生 ATP的场所是______ 。
②根据实验结果,B组产热量峰值和 ATP浓度均低于 A组,原因可能是低浓度的 NaF______ (填“抑制”或“促进”)了细胞代谢中有关酶的活性;C组产热量峰值高于 A 组而 ATP浓度低于 A组,原因可能是高浓度的NaF______ (填“抑制”或“促进”)了细胞代谢中有关酶的活性,同时,由于损伤了细胞膜结构,细胞为维持正常的功能,需要消耗更多______ 。
(1)科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取磷脂,并在水—空气界面铺成单层,测得磷脂的面积正好是红细胞细胞膜面积的两倍;若选用白细胞为材料,则铺展后的膜面积明显大于细胞膜面积的两倍,原因是
(2)人红细胞中的 K+浓度比血浆中的高 30倍,而Na+浓度却只有血浆的1/6。红细胞跨膜运输维持膜内外 K+、Na+浓度差的方式是
(3)氟中毒会改变细胞膜的通透性和细胞代谢。科学家用含不同浓度 NaF的饮用水饲喂小白鼠,一段时间后检测小白鼠红细胞代谢产热情况和细胞内的 ATP浓度,得到下图和下表所示的数据:
组别 | NaF浓度/(10-6g•mL-1) | ATP浓度/(10-6g•mL-1) |
A组 | 0 | 2.97 |
B组 | 50 | 2.73 |
C组 | 150 | 1.40 |
②根据实验结果,B组产热量峰值和 ATP浓度均低于 A组,原因可能是低浓度的 NaF
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解题方法
【推荐3】如图是细胞膜流动镶嵌模型示意图,回答下列问题:
(1)若此细胞为植物细胞,则细胞壁位于图中的_____ (填“A侧”或“B侧”)。
(2)科学家利用_____ 法研究人、鼠细胞融合实验,该实验表明了生物膜具有_____ 的结构特点。
(3)有些物质能通过细胞膜进出细胞,有些不能,这反映了细胞膜的_____ 功能。除此之外,细胞膜还有_____ 和_____ 功能。
(4)细胞膜结构模型的探索过程,体现了_____ (填“提出假说”或“不完全归纳法”)这一科学方法的应用。
(1)若此细胞为植物细胞,则细胞壁位于图中的
(2)科学家利用
(3)有些物质能通过细胞膜进出细胞,有些不能,这反映了细胞膜的
(4)细胞膜结构模型的探索过程,体现了
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【推荐1】下图为细胞膜结构模型示意图。回答下列问题:
(1)图中[1]表示磷脂双分子层,磷脂分子的尾部由脂肪酸组成,因此是_____ 的(填亲水或疏水)。
(2)如果上图表示的是肝细胞的细胞膜,细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的_____ (填图中数字),胰岛素受体与胰岛素特异性结合后,能加快细胞摄取葡萄糖的速率。葡萄糖进入细胞的方向是_____ (用图中字母表示)。
(3)膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中_____ 的种类和数量。某大分子物质为蛋白质,其进入细胞的方式为_____ 。
(1)图中[1]表示磷脂双分子层,磷脂分子的尾部由脂肪酸组成,因此是
(2)如果上图表示的是肝细胞的细胞膜,细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的
(3)膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中
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解题方法
【推荐2】囊性纤维化是一种严重的遗传性疾病,导致这一疾病发生的主要原因是编码CFTR蛋白的基因发生突变,从而导致CFTR蛋白功能异常。如图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用,据图回答以下问题:
注:ATP是细胞内为生命活动直接提供能量的物质,ADP为ATP释放部分能量后的产物。
(1)图中所示为细胞膜的____ 模型,其中构成细胞膜的基本支架是____ ,氯离子跨膜运输能正常进行的前提之一是膜上____ 结构正常。
(2)由图可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于____ (填“通道蛋白”或“载体蛋白”)。在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过____ 方式转运至细胞外。随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子通过____ 作用向膜外扩散的速度____ ,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。
(3)除了图中所示水的运输方式外,水还可以通过____ 方式进出细胞,这两种方式的共同点是____ 。
注:ATP是细胞内为生命活动直接提供能量的物质,ADP为ATP释放部分能量后的产物。
(1)图中所示为细胞膜的
(2)由图可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于
(3)除了图中所示水的运输方式外,水还可以通过
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【推荐3】下图甲为物质出入细胞膜的示意图,图乙表示物质出入细胞膜的方式与浓度的关系请回答下列问题:([ ]填字母)
(1)图甲中,A和D组成的物质是_____ ,其作用是_____________ ;B代表_______________ ,其具有_____________ ,使细胞的物质交换能够顺利进行。
(2)图甲的a~e过程中,代表主动运输的是___________ ;图甲中可用图乙中①表示的过程是_________ ,可用图乙中②表示的过程是_____ 。
(3)人体白细胞吞噬细菌时能够变形,这与细胞膜的__________ 性有关。
(4)膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中[ ]_________ 的种类和数量。
(1)图甲中,A和D组成的物质是
(2)图甲的a~e过程中,代表主动运输的是
(3)人体白细胞吞噬细菌时能够变形,这与细胞膜的
(4)膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中[ ]
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【推荐1】研究人员在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,通过检测放射性的聚集和转移情况,研究分泌蛋白的合成和分泌过程。如图表示胰腺腺泡细胞的部分结构和分泌过程。请回答:
(1)该实验采用了_____ 法进行研究,以追踪相关物质的去向。
(2)预测实验结果:放射性首先出现在核糖体上,随后在不同结构中聚集和转移的先后顺序是_____ (以图中序号作答)。该过程体现了细胞内各种生物膜在_____ 上紧密联系。
(3)溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶,除了图中所示的功能外,溶酶体还能够分解_____ ,以保持细胞的功能稳定。溶酶体起源于_____ (填名称)。
(4)②具有对来自①的蛋白质进行_____ (至少答出三点)的功能。分泌蛋白合成和分泌的过程中结构②膜面积的变化是_____ 。
(5)若细胞分泌出的蛋白质在人体内被运输到靶细胞时,与靶细胞膜上的受体结合,引起了靶细胞的生理活动发生变化,则此过程体现了细胞膜具有_____ 的功能。
(1)该实验采用了
(2)预测实验结果:放射性首先出现在核糖体上,随后在不同结构中聚集和转移的先后顺序是
(3)溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶,除了图中所示的功能外,溶酶体还能够分解
(4)②具有对来自①的蛋白质进行
(5)若细胞分泌出的蛋白质在人体内被运输到靶细胞时,与靶细胞膜上的受体结合,引起了靶细胞的生理活动发生变化,则此过程体现了细胞膜具有
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解题方法
【推荐2】下图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图,据图回答下列问题:
(1)细胞膜的主要组成成分是__________ ,它的基本支架是图中的__________ (填编号和其名称)。
(2)图示①和②中具有亲水性的是________ ,具有疏水性的是____________ 。
(3)细胞膜的流动性主要与图中的____________ (填编号)有关
(4)⑤分布在细胞膜的___________ (填“内侧”或“外侧”),其化学本质是__________ ,它与细胞间的信息传递有关。
(1)细胞膜的主要组成成分是
(2)图示①和②中具有亲水性的是
(3)细胞膜的流动性主要与图中的
(4)⑤分布在细胞膜的
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【推荐3】下面为某细胞的部分结构及蛋白质转运示意图,请回答下列问题:
(1)内质网上核糖体合成的蛋白质不能穿过核膜进入细胞核,这种转运表明核膜具有_____________ 性。
(2)细胞膜的结构基础是_____________ ,其磷脂分子的头部和尾部分别是亲水性和亲脂性,蛋白质的分布表现出不对称镶嵌于脂双层中,由于它们分子的运动属性,从而使细胞膜的结构特点表现为_______________________ 。
(3)若该细胞正在合成分泌蛋白质,则图中直接参与合成和分泌功能的细胞器有___________________________________________ 。
(4)研究表明硒对线粒体膜有稳定作用,可以推测人体缺硒时下列细胞中受损最严重的是_________________________ (填序号)
①脂肪细胞 ②淋巴细胞 ③心肌细胞 ④ 口腔上皮细胞
(1)内质网上核糖体合成的蛋白质不能穿过核膜进入细胞核,这种转运表明核膜具有
(2)细胞膜的结构基础是
(3)若该细胞正在合成分泌蛋白质,则图中直接参与合成和分泌功能的细胞器有
(4)研究表明硒对线粒体膜有稳定作用,可以推测人体缺硒时下列细胞中受损最严重的是
①脂肪细胞 ②淋巴细胞 ③心肌细胞 ④ 口腔上皮细胞
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