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生物学（新人教版）
第三章 第1节
细胞膜的结构和功能
教学目标 核心素养
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。 生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观
科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。
科学思维——流动镶嵌模型及其解读。
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞的边界：细胞膜（质膜）
课堂导入
1
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
讨论
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不被染色，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
讨论
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能
注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的
新课讲授
2
一、细胞膜的功能
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
1.将细胞与外界环境分隔开
使细胞成为相对独立的系统。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
推测的原始海洋景观图
抗体、激素等物质分泌物和废物
细胞内有用的成分
2.控制物质进出细胞
水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等。
营养物质
对细胞有害的物质、病毒病菌
可进
不易进
不可出
可出
（相对的）
激素
内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
3.进行细胞间的信息交流
（1）通过细胞分泌化学物质完成间接交流
信号分子→血液→靶细胞的受体
（2）通过相邻两个细胞的细胞膜接触
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
受体
信息从一个细胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞之间的识别和结合）细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞
膜上的信息分子→膜上的受体
（3）相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
胞间连丝
例如：高等植物细胞之间通过（胞间连丝）相互连接，也有信息交流的作用
（探索一） 时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验.
现象：
●
●
细胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
提出假说：
细胞膜是由脂质组成的
二、对细胞膜成分的探索
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？
从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
（探索二）实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。
化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
亲水头部
疏水尾部
磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
磷脂分子示意图
（探索三） 时间：1925年
人物：荷兰科学家 戈特＆格伦德尔
实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面
积是细胞膜的2倍
细胞膜中的磷脂是双层的
水
空气
提出假说：
根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层 科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的
磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
A
水
水
B
水
水
C
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
膜内
（水溶液）
膜外（水溶液）
（探索四） 时间：1935年
人物：英国科学家 丹尼利＆戴维森
实验：研究细胞膜的表面张力
现象：
细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力
已知油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分，表面张力会降低
提出假说：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
二、对细胞膜成分的探索
总结：细胞膜成分
脂质（大约占50%）
蛋白质（大约占40%）
糖类（大约占2%—10%）
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
磷脂（含量丰富）
胆固醇(少量)
时间：1959年
人物：罗伯特森
现象：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。
三、对细胞膜结构的探索
时间：20世纪60年代以后
质疑：科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的运动这样的现象都难以解释。
变形虫的运动
模拟细胞的生长
对模型的修正
新发现：
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架;蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
时间：1970年
实验：人——鼠细胞荧光标记融合实验
证据表明：细胞膜具有流动性
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的银光蛋白有绿色和红色两种颜色
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森
总结前人经验，
提出：流动镶嵌模型
科学方法——提出假说
科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。
三、流动镶嵌模型的基本内容
①细胞膜主要是由（磷脂分子）和（蛋白质分子）构成
②（磷脂双分子层）是膜的基本支架。
③ 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：
蛋白质：有的（镶在磷脂双分子层表面），有的（部分或全部嵌入磷脂双分子层中），有的（贯穿于整个磷脂双分子层）。
细胞膜不是静止不动的，而是（具有流动性），主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
④ 细胞膜中
糖位于（细胞膜外表面），
糖类与和蛋白质结合形成糖蛋白，
或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。
糖被的功能：糖被与细胞表面的识别（识别作用）、细胞间的（信息传递）、保护作用。
磷脂双分子层
基本支架
一定的流动性
蛋白质
镶
贯穿
运动的
糖蛋白
糖被
细胞识别
组分
结构
功能
磷脂
蛋白质
糖类（少）
细胞膜
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
脂双层为基本骨架
内部疏水，屏障
镶嵌、嵌入、贯穿
物质运输等
细胞表面
信息传递等
结构特点：流动性
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
本节小结
细胞
细胞膜
最基本的生命系统
流动性
流动镶嵌模型
系统的边界
结构
成分
脂质（磷脂）50%
糖类
蛋白质 40%
特点
模型
主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
温度等
影响因素
实例
原因
小鼠细胞和人细胞融合
功
能
磷脂双分子层是膜的基本支架
蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流开
流动镶嵌模型
的主要内容
将细胞和外界环境分隔开
特性
选择透过性
磷脂双分子层是膜的基本支架
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多
蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
主要成分是磷脂和蛋白质且具有流动性
细胞膜两侧具有不对称性中小学教育资源及组卷应用平台
3.1 细胞膜的结构和功能 课时练习
【基础练习】
1.下列关于细胞间信息交流的说法,错误的是 (　　)
A.细胞分泌的化学物质如胰岛素是通过图Ⅰ方式完成信息传递的
B.图Ⅱ可表示精子与卵细胞通过细胞膜直接接触完成信息传递
C.图Ⅰ、Ⅱ中靶细胞表面的受体与信号分子结合从而接收信息
D.高等生物内细胞间的信息交流都需要借助图Ⅱ中的②结构
2.下图为细胞膜部分生理功能的模式图。下列叙述错误的是 (　　)
A.①可以保障细胞内部环境的相对稳定
B.通过②进入细胞的物质都是对细胞有利的
C.③可以表示激素将信息传递给靶细胞
D.④可能是高等植物相邻细胞间信息交流的特殊方式
3.科学家们对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程,下列相关说法正确的是 (　　)
A.欧文顿发现脂溶性物质更容易穿过细胞膜,推测细胞膜上含有大量的磷脂
B.从人的红细胞中提取的脂质在空气—水界面上会铺展成连续的两层
C.罗伯特森在电镜下看到细胞膜“暗—亮—暗”的三层结构,提出细胞膜是由脂质—蛋白质—脂质形成的三层结构
D.辛格和尼科尔森提出的模型认为细胞膜具有流动性
4.人、鼠细胞融合实验中,用带有不同荧光染料的抗体分别标记两种细胞的膜蛋白,一段时间后两种膜蛋白在杂种细胞膜上均匀分布从而形成嵌合体。如图是相关实验记录,据此无法得到的结论是 (　　)
A.当温度高于15 ℃,细胞膜的流动性发生变化
B.该实验证明膜蛋白能够运动
C.温度对膜蛋白的扩散有影响
D.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
5.提取生物膜中的磷脂分子,将其放入水中可以形成双层磷脂分子构成的球形脂质体(如图所示),它载入药物后可以将药物送入相应细胞,下列关于细胞膜和脂质体的叙述,错误的是(　　)
A.磷脂分子在水中能自发形成球形脂质体是因为其具有亲水的“头”和疏水的“尾”
B.可在a处嵌入水溶性药物,利用脂质体与细胞膜的流动性将药物送入细胞
C.可在b处嵌入脂溶性药物,利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D.细胞可以以小油滴的形式储存油,推测每个小油滴外具有图示双层磷脂分子形成的膜
6.如图是细胞膜结构模式图,相关叙述中不正确的是 (　　)
A.若该图表示动物细胞膜,则图示还缺少一种成分
B.①②在细胞膜上的分布是不均匀的
C.①与糖类结合形成糖蛋白,与细胞间信息交流有关
D.膜上③④形成的分子可以侧向自由移动,②也都可以运动
7.冷冻后的细胞膜断层如图,脂质双分子层内表面布满“坑”和“丘”。下列叙述错误的是(　　)
A.“丘”代表蛋白质,“坑”是它们留下的孔
B.①分布在细胞膜内外侧,与细胞间的识别有关
C.②的一端“亲水”、一端“疏水”
D.“丘”的种类和数量与细胞膜功能的复杂程度密切相关
8.在流动镶嵌模型提出后,研究人员又提出了脂筏模型:脂筏是质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,并特异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.质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
9.如图表示细胞膜的亚显微结构图,请回答下列问题:
(1)图中[1]表示　　　　　　　　,它构成膜的基本支架。
(2)如果这是肝细胞的细胞膜,细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的[　]　　　。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)。判断的依据是　　　　　　　　　　　　。上述过程体现了细胞膜　　　　　　　　和　　　　　　　　的功能。
(3)细胞学研究常用“染色排除法”鉴别细胞的生命力。例如,用台盼蓝染液处理动物细胞时,活细胞不着色,死细胞被染成蓝色,从而判断细胞是否死亡。这项技术利用的是细胞膜的　　　　　　　。(填功能特性)
【能力提升】
1.新型冠状病毒外有包膜,来源于宿主细胞膜,包膜上含有病毒自身的刺突糖蛋白S,它可以与人体细胞表面的蛋白ACE2结合,使病毒的包膜与宿主细胞膜融合,进而侵入宿主细胞。下列相关说法错误的是　(　　)
A.推测新型冠状病毒包膜的主要成分是脂质和蛋白质
B.推测人体细胞表面蛋白ACE2具有控制物质进出细胞的功能
C.病毒入侵人体细胞说明了细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的
D.刺突糖蛋白S与蛋白ACE2结合与两种蛋白质的空间结构等密切相关
2.磷脂分子是组成细胞膜的重要成分,其“头”部亲水,“尾”部疏水。酶、抗体等水溶性大分子药物常用磷脂包裹制成微球体,微球体外部结构与细胞膜类似,能很好地与细胞膜融合,所以更容易携带药物运输到患病部位的细胞中,进而发挥药效。下列有关叙述正确的是(　　)
A.增强消化能力的消化酶不需要微球体运送
B.微球体能将大分子药物水解成小分子药物
C.推测微球体可以由一层磷脂分子构成
D.组成微球体的磷脂分子“尾”部和水溶性药物形成稳定的结合体
3.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:绿色荧光染料与细胞膜上的蛋白质结合,细胞膜呈现一定强度的绿色;激光照射淬灭(漂白,荧光分子被不可逆破坏)膜上部分绿色荧光;检测淬灭部位荧光强度随时间的变化。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.淬灭部位荧光再现,是膜蛋白分子运动的综合表现,因此该技术很难测定膜上单个特定蛋白质的流动速率
C.理论分析,漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2等于F1
D.适当升高实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将缩短
4.磷脂分子是组成细胞膜的重要成分,请回答下列有关细胞膜的探究问题:
(1)科学家将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部抽提出来,并将它在空气—水界面上铺成单分子层,结果发现这个单层分子的面积　　 　(填“大于”“小于”或“等于”)原来细胞表面积的2倍,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)将由磷脂双分子层形成的脂质体放置于清水中,一段时间后发现,脂质体的体积基本不变,说明水分子不容易通过纯粹的脂质体,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)为了探究温度对细胞膜流动性的影响,有人做了下述实验:将小鼠和人细胞融合,并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子,在37 ℃条件下经过40 min,融合细胞膜上的红色和绿色荧光均匀分布。请指出该探究实验设计的不足之处,并完善实验设计思路。
3.1 细胞膜的结构和功能 课时练习答案
1.D　图Ⅰ表示信号分子(如胰岛素等激素)随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合进行信息交流,图Ⅱ表示两个细胞通过直接接触进行信息交流(如精卵细胞的识别与结合),这两种方式都需要信号分子与靶细胞表面的特异性受体结合,A、B、C正确;高等植物细胞间可通过胞间连丝进行信息交流,不需要借助图Ⅱ中的②(受体),D错误。
2.B　细胞膜控制物质进出细胞的能力是相对的,环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞,B错误;④为通过胞间连丝进行信息交流,高等植物细胞可通过这种方式进行信息交流,D正确。
3.D　欧文顿发现溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜,推测细胞膜是由脂质组成的,A错误;从人的红细胞中提取的脂质在空气—水界面上会铺展成连续的单分子层,B错误;罗伯特森在电镜下看到细胞膜“暗—亮—暗”的三层结构,认为细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的,C错误;辛格和尼科尔森提出的细胞膜模型为流动镶嵌模型,认为细胞膜具有流动性,D正确。
4.D　对题干、题图信息分析如下:
题图中未涉及时间变化,不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多,D符合题意。
5.D　a处靠近磷脂分子亲水的“头”,可嵌入水溶性药物;b处靠近磷脂分子疏水的“尾”,可嵌入脂溶性药物;可利用脂质体与生物膜融合(体现流动性)的特点将药物送入细胞,B、C正确。小油滴处于细胞质中(水环境),每个小油滴外应具有单层磷脂分子形成的膜(如图所示),磷脂亲水的“头”朝外,疏水的“尾”朝内,D错误。
6.D　动物细胞膜还含有胆固醇,A正确。①②是蛋白质,蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,其在细胞膜上的分布是不均匀的,B正确。③是磷脂分子的“头”,具有亲水性;④是磷脂分子的“尾”,具有疏水性,磷脂分子可以侧向自由移动,膜上的②蛋白质大多数可以运动,D错误。
7.B　①为糖蛋白,分布在细胞膜外表面,与细胞间的识别有关,B错误;②是磷脂分子,其一端“亲水”,一端“疏水”,C正确;“丘”(蛋白质)的种类和数量越多,细胞膜功能越复杂,D正确。
8.B　由题干信息可知胆固醇像“胶水”一样,破坏胆固醇会导致脂筏结构解体,脂筏的存在会影响膜的流动性,B错误,C正确;脂筏会特异吸收或排除某些蛋白质,这些蛋白质(如糖蛋白)可能与细胞间的信息传递有关,D正确。
9.答案　(1)磷脂双分子层　(2)4　糖蛋白　A　B　A侧有糖链,是细胞外侧　进行细胞间信息交流　控制物质进出细胞　(3)选择透过性
解析　(1)(2)据图分析,1为磷脂双分子层,2、3为蛋白质,4为糖蛋白(位于细胞膜的外表面)。A侧为膜外,B侧为膜内。葡萄糖进入细胞的方向是A→B。(3)活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,死细胞的细胞膜失去此功能。
能力提升练
1.B　
题干信息 推理和分析
病毒包膜来源于宿主细胞膜 病毒包膜的成分主要是脂质和蛋白质,A正确
ACE2与病毒刺突糖蛋白S结合,使病毒的包膜与宿主细胞膜融合,病毒侵入宿主细胞 ACE2能识别刺突糖蛋白S,与细胞表面的识别和信息交流有关,B错误
病毒(对机体有害)能侵入宿主细胞 细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的,C正确
2.A　题干信息:微球体携带药物运输到患病部位的细胞中,进而发挥药效,而增强消化能力的消化酶在消化道内发挥作用,不需要进入细胞,无需微球体运送,A正确;微球体的外部结构与细胞膜类似,其作用是包裹药物(不能分解药物),其结构应如图所示,B、C、D错误。
3.C　对本实验原理分析如下:
该技术可证明膜蛋白可以运动(细胞膜具有一定的流动性),A正确;由于部分荧光分子被激光漂白(不可逆破坏),所以即使漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2仍小于F1,C错误;温度会影响分子的运动,所以适当升高实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将缩短,D正确。
4.答案　(1)大于　人口腔上皮细胞中除细胞膜外,还存在其他膜结构,它们都含有磷脂分子　(2)磷脂双分子层中间是磷脂分子的疏水端,水分子不容易通过　(3)不足之处:缺少对照实验。实验思路:设置三个不同的温度梯度(如17 ℃、37 ℃、57 ℃),让三组细胞分别在不同的温度条件下融合并培养,观察并记录融合的细胞膜上红色、绿色荧光分布均匀所用的时间。
解析　(1)人口腔上皮细胞中含有细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构,它们均以磷脂双分子层为基本支架。将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部抽提出来,在空气—水界面上铺成单分子层,则这个单层分子的面积大于细胞表面积的2倍。
(3)分析实验,如下所示:
实验目的 探究温度对细胞膜流动性的影响
自变量 温度
因变量 融合的细胞膜上红色、绿色荧光分布均匀所用的时间
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3.1 细胞膜的结构和功能 课时练习
【基础练习】
1.系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜,以下有关细胞膜功能的说法错误的是 (　　)
A.细胞膜对于物质的运输具有选择性,细胞需要的物质可以进入细胞
B.动物细胞之间的信息传递需通过激素与靶细胞受体结合来实现
C.植物细胞间的胞间连丝,能进行信息交流和物质转运
D.多细胞生物体内,细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用
2.如图表示细胞膜功能结构模式图。据图分析,下列说法不正确的是 (　　)
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的
C.激素调控生命活动与图中功能③有一定关系
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯
3.如图是细胞间的三种信息交流方式,请据图分析回答下列问题:
A B　　　C
(1)图A表示内分泌细胞分泌的激素,随①　　　到达全身各处,与　　　 　表面的②　　　　结合,从而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③表示　　　　　　　　　　,③需要与靶细胞膜上的　　　　结合。
(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④表示　　　　　　　。
(4)在多细胞生物体内,各个细胞之间都保持功能的协调,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的交换和能量的转化,也依赖于信息的交流,这种交流大多与　　　　的结构和功能有关。
【对细胞膜成分和结构的探索】
4.如图表示磷脂分子的几种排列方式,在细胞膜中下列哪种排列方法是正确的 (　　)
A B
C D
5.下列有关细胞膜成分和结构的叙述,错误的是 (　　)
A.制备细胞膜时可用鸡血作为材料
B.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
C.细胞膜功能越复杂,蛋白质的种类与数量就越多
D.脂溶性物质容易穿过细胞膜
6.下列关于细胞膜的探索历程中相关实验与推测或结论之间对应关系错误的是 (　　)
选项 实验 推测或结论
A 英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力 细胞膜除了含脂质分子外,可能还附有蛋白质
B 戈特和格伦德尔将从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层后,测得单分子层面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
C 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜的暗—亮—暗的三层结构 提出细胞膜的流动镶嵌模型
D 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有流动性
7.在人类对细胞膜结构的探索历程中,罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是 (　　)
A.两种模型都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架
B.两种模型都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧
C.两种模型都认为组成细胞膜的主要物质是蛋白质和脂质
D.两种模型都认为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都可以运动
8.如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图,①~③表示物质。下列有关说法错误的是 (　　)
A.①②③在细胞膜上都是运动的
B.细胞识别与①有关
C.②在细胞膜上的分布是不均匀的,在物质运输等方面具有重要作用
D.人体成熟红细胞的③的单层分子的面积等于该细胞所有膜面积的两倍
9.如图为细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答下列问题:
(1)图中[③]　 　　的基本组成单位是　　 　　　。构成细胞膜基本支架的结构是[　]　　　　　　　。
(2)白细胞吞噬细菌的现象体现了细胞膜的　　　 　性,这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)不同的细胞,其细胞膜的生理功能不同,主要取决于细胞膜上的　　　　(填写序号)。
(4)细胞膜的外侧是　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)侧,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)图中②所具有的与其在细胞膜中排布方式有关的特点是　　　　　　　　　　　　;除②外,细胞膜中另一种脂质物质是　　　　,该物质对于维持细胞膜的稳定性具有重要作用。
【能力提升】
1.提取生物膜中的磷脂分子,将其放入水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图),它载入药物后可以将药物送入相应细胞,下列相关叙述错误的是 (　　)
A.磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”和疏水的“尾部”
B.在a处嵌入水溶性药物,利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
C.在b处嵌入脂溶性药物,利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D.该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特性
2.图1是用不同荧光染料标记人和小鼠细胞表面抗原(HLA抗原和H-2抗原均为蛋白质)进行融合的实验;图2是科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜上不同种类的磷脂(SM、PC、PS、PE、PI、CI)进行研究的结果。下列叙述错误的是 (　　)
图1 图2
A.图1所示的实验可以证明罗伯特森提出的静态的细胞膜模型是错误的
B.温度不会影响图1实验中蛋白质的运动速率
C.图2中的研究结果可以证明细胞膜中的磷脂在细胞膜上的分布是不对称的
D.细胞膜的功能复杂程度取决于细胞膜上的蛋白质种类和数量
3.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并绘制得到荧光漂白恢复曲线,如图2。请回答问题:
图1 图2
(1)细胞膜的主要成分是　　　 　　,实验中通常对膜上的　 　　　进行荧光标记。
(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,膜结构上蛋白质分子停泊的“平台”被拆解,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对膜中分子运动具有　　　　(填“促进”或“限制”)作用。
(4)此项研究说明细胞膜的结构特性是　　　　　　　　　　。
3.1 细胞膜的结构和功能 课时练习
【基础练习】
1.B　细胞膜具有控制物质进出的功能,细胞需要的物质可以进入细胞,不需要的物质不容易进入细胞,A正确;动物细胞之间的信息传递可以通过激素与靶细胞受体结合实现,也可通过细胞之间直接接触来实现,如精子与卵细胞结合,B错误;植物细胞能通过胞间连丝进行信息交流和物质转运,C正确;细胞通过细胞膜进行细胞间的信息交流等多种相互作用,D正确。
2.B　细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定,功能①在生命起源过程中具有重要作用,A正确;细胞控制物质进出功能是有一定限度的,超过一定限度有害物质也能进入细胞,比如重金属中毒,B错误;激素调控生命活动需要靶细胞受体识别相应信号分子,C正确;相邻的植物细胞可通过胞间连丝进行通讯,D正确。
3.答案　(1)血液　靶细胞　受体　(2)细胞膜接触　与膜结合的信号分子　受体　(3)通道　胞间连丝　(4)细胞膜
解析　图A表示内分泌细胞分泌的激素,随血液到达全身各处,与靶细胞表面的受体结合进行信息传递。图B表示的是细胞膜直接接触,③表示的是信号分子,信号分子也需要与靶细胞膜上的受体结合,如精子和卵细胞之间的识别和结合就是细胞膜直接接触。图C表示的是植物细胞间形成通道进行交流,如胞间连丝。
4.A　细胞膜中,磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架,磷脂分子疏水的尾部与尾部相连,亲水的头部分别朝向膜内和膜外。
5.A　哺乳动物成熟的红细胞是制备纯净细胞膜的良好材料,而鸡的红细胞中因含有其他膜结构而不利于获取纯净细胞膜,A错误;细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外还含有少量的糖类,脂溶性物质容易穿过细胞膜,不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜,B、D正确;蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用,因此功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量就越多,C正确。
归纳总结　细胞膜上蛋白质的三种常见功能
(1)运输功能:细胞膜上有些蛋白质可协助物质进行跨膜运输(详见第4章)。
(2)识别功能:细胞膜上的糖蛋白可识别信号分子,进行细胞间的信息交流。
(3)催化功能:细胞膜上有些蛋白质可起催化作用。
6.C　罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,提出细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的;细胞膜的流动镶嵌模型由辛格和尼科尔森提出,C错误。
7.C　罗伯特森提出了细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的假说,且其将细胞膜描述为静态的统一结构;流动镶嵌模型的内容是细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的,磷脂双分子层是膜的基本支架,且细胞膜不是静止不动的,构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都可以运动,C正确。
8.A　图中①是糖蛋白,具有细胞识别等功能,②是蛋白质,③是磷脂双分子层,膜结构中的磷脂和大多数蛋白质分子是可以运动的,A错误,B正确。②蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中:有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿于整个磷脂双分子层,分布是不对称和不均匀的;这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用,C正确。人体成熟红细胞中只有细胞膜一种膜结构,由于细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,因此磷脂的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍,D正确。
归纳总结　细胞膜结构特性和功能特性的关系
9.答案　(1)蛋白质　氨基酸　②　磷脂双分子层　(2)流动　组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子不是静止不动的,而是可以运动的　(3)③　(4)Ⅰ　Ⅰ侧有①糖蛋白,糖蛋白位于细胞膜外侧　(5)头部具有亲水性,尾部具有疏水性　胆固醇
解析　分析题图,①表示糖蛋白,②表示磷脂双分子层,③表示蛋白质,Ⅰ侧含有糖蛋白,为细胞膜的外侧。(5)在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,此外还有少量的胆固醇。磷脂分子由亲水性头部和疏水性尾部组成。
【能力提升】
1.D　根据球形脂质体的双层脂分子的亲水端、疏水端,推测图中a处可嵌入水溶性物质,b处可嵌入脂溶性物质;利用脂质体可以和细胞膜融合的特点,将药物送入靶细胞,A、B、C正确。脂质体与细胞膜具有一定的流动性是其结构特性,D错误。
2.B　图1所示的实验可以证明细胞膜具有流动性,A正确;温度能够影响图中抗原(蛋白质)的运动速率,B错误;图2中的研究结果表示磷脂在细胞膜内外侧所占比例不同,可证明细胞膜中的磷脂在细胞膜上的分布是不对称的,C正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,膜上的蛋白质种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂,D正确。
3.答案　(1)磷脂和蛋白质　蛋白质　(2)被漂白区域内外的膜蛋白分子可相互运动　(3)限制　(4)具有一定的流动性
解析　(3)用高强度激光照射细胞膜的某区域,该区域瞬间被“漂白”,一段时间后,该漂白区域荧光逐渐恢复,若去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对膜中分子运动具有限制作用。
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必修1 分子与细胞
第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜的结构和功能
细胞膜功能：
①将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定
②控制物质出入细胞（选择透过性膜）
水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等营养物质可进；
抗体、激素等物质分泌物和废物可出；
细胞内有用的成分不可出；
对细胞有害的物质、病毒病菌不易进。
③进行细胞间信息交流
【方式一】：内分泌细胞产生激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
【方式二】：相邻的两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
【方式三】：相邻的两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。
细胞膜功能特点：选择透过性
举例：（腌制糖醋蒜，红墨水测定种子发芽率，判断种子胚、胚乳是否成活）
研究细胞膜的常用材料：
人或哺乳动物成熟红细胞（无细胞核和各种细胞器）。
细胞膜主要成分
脂质 和 蛋白质，还有少量糖类。
细胞膜成分特点：
脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。
【实验】人——鼠细胞荧光标记融合实验，结论：
细胞膜结构特点：细胞膜具有流动性
举例：（变形虫变形运动、白细胞吞噬细菌）
流动镶嵌模型：
①磷脂双分子层 是膜的基本支架。（运动的）
②蛋白质：有的（镶在磷脂双分子层表面），有的（部分或全部嵌入磷脂双分子层中），有的（贯穿于整个磷脂双分子层）。（可以运动）
③ 糖位于（细胞膜外表面），糖类与和蛋白质结合形成糖蛋白，与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。
证明：细胞膜结构特点：细胞膜具有流动性
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