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非选择题-解答题 较易0.85 引用2 组卷512
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)。
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
(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:________
21-22高三上·北京海淀·期中
知识点:细胞膜的成分细胞膜的功能生物膜的流动镶嵌模型细胞器之间的协调配合 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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学习以下材料,回答问题。
自1972年Singer和Nicolson提出生物膜的“流动镶嵌模型”以来,生物膜的研究有了飞速的发展,许多科学家投身这一领域的研究,推动了膜生物学的迅速进展。1997年,科学家提出脂筏结构模型。研究者发现生物膜上有许多胆固醇聚集的微结构区,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。这些微结构区就像水面上漂浮的竹筏一样,由此命名为“脂筏”。脂筏就像蛋白质停泊的平台,一些膜蛋白与脂筏表面的化学基团结合,构成了生物膜上分子排列紧密、结构相对稳定的特定区域。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。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,在胞吞和胞吐等物质运输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。用细菌鞭毛蛋白处理拟南芥悬浮细胞5~l5min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。2018年,我国科研人员利用超分辨显微镜对葡萄糖转运蛋白(GLUT1)的分布和组装进行了研究。发现GLUT1在细胞膜上形成了平均直径约为250纳米的聚集体,通过对同一细胞的脂筏标记蛋白进行荧光标记,将GLUTI定位于脂筏。研究证实,脂筏区域可以使GLUT1在细胞膜上的分布相对稳定。此外,脂筏还可以参与细胞骨架构建、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)脂筏参与的生理活动体现了细胞膜的______功能。
(2)请在答题纸上完成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,不正确的事________。
A.脂筏中脂质分子之间作用力强,内外层之间可转化
B.脂筏区外层的酰基化程度低于内层
C.信号转导中,脂筏融合可启动级联激活反应
D.脂筏可能影响某些蛋白质在细胞膜上的分布
(4)GLUT1存在于人体细胞膜表面,可顺浓度梯度运输葡萄糖分子,这种运输方式属于_____。我国科研人员对同一细胞膜上的脂筏蛋白和GLUT1蛋白进行了不同颜色的荧光标记,结果显示____,证明CLUT1是定位在脂筏区域的。
请阅读下面科普短文,并回答问题:
自1972年Singer和Nicolson提出生物膜的“流动镶嵌模型”以来,生物膜的研究有了飞速的发展,许多科学家投身这一领域的研究,推动了膜生物学的迅速进展。20世纪80年代,研究者发现生物膜上有许多胆固醇聚集的微结构区,就像水面上漂浮的竹筏一样,由此命名为“脂筏”。脂筏就像蛋白质停泊的平台,一些膜蛋白与脂筏表面的化学基团结合,构成了生物膜上分子排列紧密、结构相对稳定的特定区域。
葡萄糖转运蛋白(GLUT1)广泛存在于人体细胞膜表面。2018年,我国科研人员利用超分辨显微镜对GLUT1的分布和组装进行了研究。发现GLUT1在细胞膜上形成了平均直径约为250纳米的聚集体,通过对同一细胞的脂筏标记蛋白进行了荧光标记,将GLUT1定位于脂筏。研究证实,脂筏区域可以使GLUT1在细胞膜上的分布相对稳定。
研究表明,除脂筏外,细胞还会通过多种方式,把特定的膜蛋白限定在脂双层的局部区域,例如将膜蛋白锚定在细胞内相对不动的结构上,或是被另一个细胞表面的蛋白质困住,甚至在膜上形成特定的屏障阻碍膜蛋白通过等,从而在细胞或细胞器的表面产生特化的功能区。利用特定的显微镜可以观察到,不同种类的膜蛋白表现出了不同程度的运动模式,从随机扩散到完全不能运动。图中A呈现的是一个在质膜上自由随机扩散的蛋白质轨迹,B呈现了一个被锚定在细胞内固定结构上因而基本不动的蛋白质的轨迹。


(1)根据短文内容推测,脂筏(           )
A. 使生物膜结构的稳定性增加
B. 由糖蛋白和胆固醇共同组成
C. 有利于膜上的蛋白质发挥功能
D. 增加了膜上蛋白质的种类和数量
(2)GLUT1存在于人体细胞膜表面,可顺浓度梯度运输葡萄糖分子,这种运输方式属于__________。我国科研人员对同一细胞的脂筏标记蛋白进行了荧光标记,并与GLUT1的荧光标记膜分布结果进行对比,发现二者__________,由此证明GLUT1是结合于脂筏的。
(3)细胞骨架对细胞形态的维持有重要作用,锚定并支撑着许多细胞器。一种被细胞骨架锚定的膜蛋白,其运动轨迹应与图中的__________更相似。
(4)与图中A、B两种膜蛋白的运动轨迹相比,GLUT1的运动轨迹应表现为__________,请简单绘制在图中字母C对应的空白处______________
如甲图表示细胞膜的亚显微结构;脂筏是动物细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂(磷脂的一种)的微结构域,它位于细胞膜的外侧(如乙图)。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台,与膜的信号转导有密切的关系。
      
(1)结构①是________,其组成包括________________
(2)③___________是细胞膜的基本支架,这种双分子层的排列方式与其____________有密切关系。
(3)人鼠细胞融合实验在20 ℃和37 ℃条件下分别进行,发现在20 ℃下两种细胞表面带不同荧光标记的蛋白质均匀分布的时间大大延长,这说明_______________
(4)科学家在实验中发现:脂溶性物质能够优选通过细胞膜,并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解,也会被蛋白酶破坏。这些事实说明,组成细胞膜的物质中含有_______________
(5)组成动物细胞膜的主要成分是磷脂和______,此外,还含有少量的______(答出两种)。
(6)鞘磷脂与脂肪都含有的化学元素是______;胆固醇除具有题中所述作用外,在人体内还可______
(7)图乙所示结构中,可以根据______(答出两点)判断细胞膜的内外侧。
(8)关于细胞膜的结构,目前普遍所接受的是辛格和尼科尔森提出的______模型,该模型认为细胞膜不是静止的,而是具有流动性,其流动性主要表现为______(答出两点)。
(9)研究细胞生物膜有重要的应用价值,科学家将磷脂制成包裹药物的小球,通过小球膜与细胞膜的融合,将药物送入细胞,该过程体现了细胞膜具有_____________的结构特点。也可以模拟生物膜的__________的功能对海水进行淡化处理。
(10)用荧光抗体标记的人—鼠细胞融合的实验过程及结果如下图所示。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结构的_______性。

(11)通过其他方法,测得多种细胞膜的化学成分,如下表。

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_______
(12)科学家将哺乳动物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_______
(13)研究发现,红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关。成熟红细胞不具有合成脂质的内质网,其细胞膜上的脂类物质可来自血浆,当血浆中胆固醇浓度升高时,会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上,细胞膜流动性___________,变得刚硬易破,红细胞破裂导致胆固醇沉积,加速了As斑块的生长。
(14)请根据上述信息,提出一条预防动脉粥样硬化的合理建议___________

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