1、高中生物人教必修1同步讲义第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能第1节细胞膜的结构和功能内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.概述细胞膜的主要功能。2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。3.了解流动镶嵌模型的基本内容。1.生命观念通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观。水平二2.科学探究领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。水平一3.科学思维流动镶嵌模型及其解读。水平一研读教材梳理探究细胞膜的功能知识梳理1.将细胞与外界环境分隔开使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流因为只有靶细胞的细胞膜上才有识别该信息分
2、子的“受体”(糖蛋白)，故信息只能传递给靶细胞素养提升科学探究探究质膜对物质进出细胞具“控制”作用下列为鉴别细胞活性的染色排除法流程。(1)请依次填出相关内容_(2)请解释染色排除法原理：_。提示(1)不呈红色呈红色控制物质进出细胞(2)“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死细胞的细胞膜不再具有控制物质进出细胞的功能，所以染色剂能够进入死细胞内，使其被染色生命观念细胞间的信息交流下图是细胞间的3种信息交流方式，请据图思考：(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随_到达全身各处，与靶细胞表面的_结合
3、，将信息传递给靶细胞。(2)图B表示通过相邻两细胞的_，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中表示_，请举一个例子：_。(3)图C表示相邻两植物细胞之间形成_，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中表示_。(4)由以上分析可知：在多细胞生物体内，各个细胞之间都维持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于_的交流。提示(1)血液(或“血浆”)受体(2)细胞膜接触与膜结合的信号分子精子和卵细胞之间的识别和结合(3)通道胞间连丝(4)信息典例1 细胞膜对物质进出细胞的控制主要体现在哪些方面()细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞细胞产生的代谢废
4、物可以排出细胞细胞内核酸等重要成分不会流出细胞环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞A.B.C.D.解析环境中的有害物质也可能通过细胞膜进入细胞，如重金属离子、病毒、病菌等。答案A典例2 下列有关细胞间的信息交流的叙述，正确的是()A.激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞B.受精作用、白细胞吞噬病菌都与细胞识别有关C.高等植物细胞之间的胞间连丝只起物质运输通道的作用D.多细胞生物体细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流解析激素与靶细胞膜上的受体蛋白结合，将信息传递给靶细胞；受精作用首先要经过精子与卵细胞的识别作用，白细胞吞噬病菌，也与细胞的识别作用有关；高等植物细胞之间的
5、胞间连丝不仅使相邻细胞的细胞膜、细胞质、内质网交融在一起，而且也是植物细胞间物质运输和传递信息的重要渠道；信息交流是多细胞生物体内细胞间功能协调性实现的条件之一。答案B联想质疑细胞膜控制物质的进出：营养物质可以进入细胞，细胞产生的抗体、激素等可排出细胞，对细胞有害的物质不易进入细胞。被煮过的种子细胞膜失去了生物活性、无法控制物质进出，全部都染红。精卵识别依靠细胞膜的信息交流功能。植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？提示：“系统”指的是生命系统，细胞壁并不具有生命活性，是全透性的，不能控制物质进出细胞。 细胞膜成分和结构的探究历程知识梳理1.细胞膜成分的探索 历程探索内容结论或
6、假说1895年欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜细胞膜是由脂质组成的20世纪初分离出哺乳动物红细胞的细胞膜，进行化学分析组成动物细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多1925年两位荷兰科学家戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层1935年英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质2.细胞膜结构的探索历程探索内容结论或假说1959年罗伯特森电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构所有的细胞膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，且为静态的统一结构19
7、70年用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验融合速度受温度影响细胞膜具有流动性1972年辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出细胞膜的流动镶嵌模型素养提升科学探究生物膜组成及结构的探究采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞，做如图实验。请思考：该实验否定了罗伯特森的“三层结构”生物膜模型，因为该模型认为生物膜是静止的。假若生物膜是静止的，细胞无法融合，更无法实现两种颜色荧光的均匀分布。(1)本研究所采用的方法是什么？(2)由本实验结果可推出何种结论？(3)如图是相关实验结果的记录，据此哪项结论不能成立？温度增加到15 以上，细胞膜流动性增强该实验证明膜蛋白能够运动温度对膜蛋白的运动有影响图中数
8、据说明融合时间越长形成的嵌合体越多提示(1)荧光标记法(2)细胞膜具有一定的流动性(3)典例3 对某动物细胞进行荧光标记实验，如下图所示，其基本过程：用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。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。该实验不能说明()A.细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合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刚开始消失，过一段时间后荧光又出现，说明细胞膜具有流动性，也能说明荧光染料能与细胞膜组成成分
9、结合，A、B正确；根据荧光恢复的速率只能推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，因为该实验过程并没有发生物质的跨膜运输，故不能推算出物质跨膜运输的速率，C错误，D正确。答案C典例4 下图表示各种细胞膜的组成成分含量，图示能说明的是()A.构成细胞膜的成分其含量是不变的细胞膜的成分并不是不可变的，如癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白，癌胚抗原等物质。B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用解析由图可知，不同细胞膜中相同成分其含量不一定相同；髓鞘只是起保护作用，功能简单，
10、蛋白质含量少，而人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜功能相对复杂，蛋白质含量多；图中信息不能说明蛋白质在信息交流中的作用。答案B联想质疑磷脂分子有一个亲水磷酸“头部”和一个疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相对的双层结构。可以利用磷脂分子的极性特点去油污。【巧记助学】巧记细胞膜的“一、二、三”研究发现，人的肝细胞膜的功能要比人红细胞膜的复杂，从细胞膜的成分分析，其原因是什么？提示：人的肝细胞膜上的蛋白质种类和数量多于人的红细胞膜。 生物膜的流动镶嵌模型知识梳理1.辛格和尼科尔森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。2.结构模型3.结构特点及原因(
11、1)特点：具有一定的流动性。证明膜流动性的实例有：细胞的融合、变形虫的运动，温度影响膜的厚度改变，细胞吸水膨胀失水皱缩、植物细胞的质壁分离现象等。(2)原因：组成膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的。典例5 细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，表示其中的物质。下列叙述正确的是()A.在细胞膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关B.可自发形成双层结构，亲水部位在中间C.分布于细胞膜中，能催化细胞膜中发生的生化反应D.有脂溶性和水溶性两部分，可控制某些离子出入细胞解析是糖蛋白，分布于细胞膜外侧面，A错误；是磷脂分子，在水溶性介质中可自发形成双层结构，疏水部位在中间，B错误；是胆固醇，分布于质膜中，使
12、得细胞膜既有一定的流动性，又比较坚实，而催化生化反应的是酶(其本质为蛋白质或RNA)，C错误；是膜蛋白，其和磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分，某些膜蛋白可作为转运蛋白控制离子出入细胞，D正确。答案D变式训练 如图为生物膜流动镶嵌模型的模式图。下列有关叙述，正确的是()A.若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分就是图中的a(磷脂)B.若该生物膜表示细胞膜，则在结构上其存在双层膜C.若该生物膜表示某动物细胞膜，则a种类的多样性决定了膜功能的多样性D.若该生物膜表示动物细胞膜，则b可能具有识别的作用解析图中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白质。若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分除磷脂
13、外，还应该有胆固醇等，A错误；若该生物膜表示细胞膜，则其在结构上具有磷脂双分子层，而不是具有双层膜，B错误；若该生物膜表示某动物细胞膜，则膜上蛋白质(c)种类的多样性决定了膜功能的多样性，C错误。答案D【归纳概括】细胞膜结构特点和功能特性的关系联想质疑糖蛋白是细胞膜外表面的蛋白质与糖类结合形成的，其他生物膜没有。脂质体包裹药物可以治疗疾病具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧还是内侧？提示：糖蛋白位于细胞膜的外侧，因此具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧。课堂小结随堂检测1.关于质膜的组成和结构，下列叙述错误的是()A.组成质膜的脂质有磷脂和固醇B.用丙酮从蛙的红细胞中提取出脂质，在空气水界面上铺展成单分子
14、层，单分子层面积恰为红细胞表面积的2倍C.脂质分子的运动与温度等环境条件有关D.质膜外表面的糖被与细胞表面的识别有关解析蛙红细胞不同于哺乳动物成熟红细胞，其内有核膜、细胞器膜，故提取出的脂质远多于质膜中的脂质。答案B2.下列哪项不属于细胞膜的生理功能()A.保护性屏障 B.控制物质进出细胞C.信息的接收和传递 D.能量的储存和释放解析本题考查细胞膜的功能，细胞膜具有保护作用、控制物质进出细胞和信息的接收和传递作用以及分泌、免疫等功能。能量的储存和释放是能源物质的作用而不是细胞膜的功能。答案D3.如图是动物体内某组织细胞的质膜结构模式图，据你所掌握的膜结构特点，请确认AD哪一项正确。()解析磷脂
15、双分子层中，亲水头部位于膜的内外表面，糖蛋白的糖基团位于膜的外表面，故B正确。答案B4.图A中的酵母细胞浸在含有蓝色染料的溶液中。注意酵母细胞的颜色和周围染料的颜色。图B中的酵母细胞也浸在含有蓝色染料的溶液中。但是这些细胞在放入染料之前经过10分钟煮沸。注意酵母细胞的颜色和周围染料的颜色，请思考：(1)煮沸对酵母细胞有什么影响？(2)为什么细胞在不同条件下会呈现不同的颜色？(注意你提出的假设要考虑到质膜的作用。)(3)本实验可得出何种结论？答案(1)煮沸可杀死酵母细胞 ，其质膜将丧失对物质进出细胞的控制作用。(2)活细胞质膜可对物质出入细胞具严格的控制作用，从而将细胞不需要的蓝色染料拒之膜外，
16、然而当细胞被杀死后，质膜的这种控制作用将丧失，故蓝色染料得以进入膜内，呈现与膜外相似的颜色。(3)该实验结果说明活酵母细胞的质膜能控制物质进入细胞。课时作业(时间：30分钟)知识点1细胞膜的功能1.右图所示为某生理活动的一个过程，这一过程体现出的细胞膜功能是()A.控制物质进出细胞B.将细胞与外界环境分隔开C.具有流动性D.进行细胞间的信息交流解析精子和卵细胞之间直接接触，并相互识别完成受精的过程中，两种细胞间进行了充分的信息交流。答案D2.科学家的研究揭示，有气味的物质会首先与位于鼻黏膜上皮细胞中的气味受体结合，然后将信号传达到大脑。这些气味受体属于哪类化合物()A.多肽 B.多糖 C.磷脂
17、 D.糖蛋白解析有气味的物质与鼻黏膜上皮细胞中的气味受体结合，然后将信号传到大脑，这些气味受体属于糖蛋白。答案D3.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内没有核膜、线粒体膜等膜结构，是制备细胞膜的良好材料B.功能越复杂的细胞膜，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染色排除法，用台盼蓝染色，活的动物细胞会被染成蓝色解析细胞膜能控制物质进出，台盼蓝是细胞不需要的物质，不能进入细胞。故只有细胞死亡后被染成蓝色。答案D4.据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是形成色斑的主要原因。内皮素拮抗
18、剂进入皮肤后，可以与黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。上述材料体现了细胞膜的功能是()A.细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂B.细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞C.细胞膜具有信息交流的功能D.细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质解析题干中的“内皮素拮抗剂”属于信息分子，要与细胞膜表面上的受体结合后才能发挥作用，完成信息的传递。答案C知识点2对生物膜结构的探究历程5.对细胞膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是()A.脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜的组成成分中含有脂质B.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层是红细胞表面积的2倍
19、，说明膜中的脂质分子排列为连续的两层C.电镜下细胞膜呈清晰的暗亮暗三层结构，罗伯特森认为生物膜由脂质蛋白质脂质三层结构构成D.人鼠细胞杂交实验证明细胞膜具有流动性解析脂溶性物质更易通过细胞膜，说明细胞膜的组成成分中含有脂质，依据是相似相溶原理；哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，因此红细胞膜中的脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层；蛋白质由于对电子的阻挡作用很大，透过样品的电子较少，所以是暗带，而脂质由于对电子阻挡作用很小，透过样品的电子较多，所以是亮带，因此罗伯特森观察到的暗亮暗三层结构应该是蛋白质脂质蛋白质；人鼠细胞融合利用了细胞膜具
20、有一定流动性的结构特点。答案C6.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，将其在空气水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。下列细胞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.大肠杆菌细胞解析本题考查细胞的结构、膜的基本支架等相关知识，意在考查考生的理解能力和分析与综合运用能力。人的肝细胞、蛙的红细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞中含有细胞膜、多种细胞器膜以及核膜，将磷脂成分全部提取出来，在空气水界面上铺成单分子层，测得单分子层的表面积大于细胞膜表面积的两倍；大肠杆菌属于原核细胞只有细胞膜，没有其他膜结构，所以磷脂分子的面积是细胞膜
21、表面积的两倍。答案D7.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.膜蛋白具有信息识别的功能解析两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性，不能说明细胞膜中的膜蛋白能自主翻转，也不能说明膜蛋白具有信息识别的功能。答案B8.将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，下列图示现象不可能出现的是()解析磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，故把大量磷脂分子放入清水中，A中现象不可能出现。答案A9.下图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，表示物质。下列有关叙述错误的是()A.在细胞膜上都不是静止的B.细胞识别与有关C.在细胞膜上的分布是不均匀的D.的单分子层面积等于
