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(共47张PPT)
2.3 基因工程的应用
第2单元 细胞的基本结构和物质的运输
第1讲 细胞膜的结构和功能
1.概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并参与细胞间的信息交流
课标要求
考点1
细胞膜的功能
1.细胞膜：也称质膜，是细胞的 。
2.功能
归纳 夯实必备知识
边界
必修一 P40-41
精卵结合
胞吞和胞吐
激素
胞间连丝
体现了细胞膜是细胞边界
体现了细胞膜的选择透过性
源于必修1 P40“问题探讨”：鉴别动物细胞是否死亡常用________染液，用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染色排除法”。
台盼蓝
1.植物细胞的边界是细胞壁吗？
拓展 提升科学思维
提示　任何细胞的边界都是细胞膜，细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞。
2.如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答：
(1)图中物质或结构的名称：① ；② ；③ 。
(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？
提示　分别属于图C、图A、图B所代表的方式。
受体
信号分子
胞间连丝
必修一 P41
(3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
提示　受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。
(4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。
提示　不是，有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。
(5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。
提示　不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。
突破 强化关键能力
2.(2023·江苏泰州高三模拟)膜蛋白在生物体的许多生命活动中起着重要作用，下列相关叙述错误的是
A.肝细胞的细胞膜上具有胰高血糖素的受体蛋白
B.肾小管上皮细胞的细胞膜上具有主动运输水分子的转运蛋白
C.甲状腺细胞的细胞膜上具有促甲状腺激素的受体蛋白
D.肺部细胞的细胞膜上具有新冠病毒S蛋白识别的受体蛋白
B
[归纳提升]四种常考的膜蛋白及其功能
(1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白：糖蛋白。
(2)膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白和用于主动运输的载体蛋白。
(3)具有催化作用的酶：如好氧细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。
(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
突破 强化关键能力
【考点速览 诊断】
(1)鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染色成蓝色。(2021·全国乙卷，2A)( )
提示　死细胞的膜失去选择透过性会被染成蓝色，而活细胞不着色。
(2)细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(2021·湖北卷，1B)( )
(3)两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。
(2018·全国卷Ⅲ，2C)( )
×
√
√
突破 强化关键能力
1.(2023·河北石家庄二中高三模拟)下列现象不能体现细胞间信息交流现象的是
A.激素与细胞上的受体结合，调节细胞代谢
B.酶与底物结合，催化反应的进行
C.精子和卵细胞结合，形成受精卵
D.免疫系统识别并清除癌细胞
B
考点2
对细胞膜成分、结构的探索
1.对细胞膜成分的探索
归纳 夯实必备知识
脂质
磷脂和
胆固醇
磷脂
连续的两层
蛋白质
源于必修1 P42：磷脂是一种由 等组成的分子，磷酸“头部”是 ，两个脂肪酸一端为__________________。
甘油、脂肪酸、磷酸
疏水的“尾”部
亲水的
归纳 夯实必备知识
成分 所占比例 在细胞膜中的作用
脂质 约50% 其中 是细胞膜的基本支架；
是动物细胞膜的重要成分
蛋白质 约40% 功能越复杂的细胞膜，蛋白质
的 越多
糖类 2%～10% 被称作 ，与细胞膜上的 结合形成_____________
2.细胞膜的成分及其在细胞膜中的作用
磷脂双分子层
胆固醇
种类和数量
糖被
蛋白质或脂质
糖蛋白或糖脂
糖被仅分布在外侧
归纳 夯实必备知识
3.对细胞膜结构的探索
源于必修1 P44“科学方法”：细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出 的一种假说，再用进一步的____________对已建立的假说进行 。
解释某一生物学问题
观察与实验
修正和补充
1.用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因。
拓展 提升科学思维
提示　胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
2.在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因。
提示　温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性。
突破 强化关键能力
1.(2023·海南东方八校联考)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相对稳定
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
D
[归纳提升]不同动物的红细胞比较
(1)细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。(2021·福建卷，1B)( )
(2)用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时，可用荧光染料标记膜蛋白。(2020·全国卷Ⅱ，3D)( )
(3)叶肉细胞的细胞膜含有纤维素。(2018·海南卷，1D)( )
提示　不含纤维素。
突破 强化关键能力
【考点速览 诊断】
×
√
√
突破 强化关键能力
1.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
D
突破 强化关键能力
2.(2023·西安高新一中调研)新型冠状病毒具有囊膜和棘突，通过囊膜上的
S蛋白与人体细胞膜表面的ACE2蛋白结合侵入人体细胞。下列相关叙述错
误的是(　　)
A.囊膜上的S蛋白由新型冠状病毒自身的核糖体合成
B.ACE2蛋白的合成与分泌伴随着生物膜的转移与融合
C.囊膜的主要成分是磷脂和蛋白质，与肺炎链球菌的荚膜成分不同
D.S蛋白与ACE2蛋白的结合不能体现细胞膜具有细胞间信息交流功能
A
考点3
流动镶嵌模型的基本内容
归纳 夯实必备知识
1.结构模型(流动镶嵌模型)
磷脂双分子层
c
a
b
2.基本内容
侧向
屏障作用
表面
部分或全部
贯穿
物质运输
细胞表面的识别、细胞间的信息传递
3.结构特点： 。
(1)原因：构成生物膜的磷脂分子可以 移动、膜中的 分子大多也是可以运动的。
(2)生理意义：对于细胞完成 、生长、分裂、运动等功能具有重要意义。
(3)实例：变形虫变形； ；分泌蛋白的传递分泌。
(4)影响因素：主要受 影响，在适当的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性 ，但温度超出一定范围，会导致膜的结构被破坏。
流动性
侧向自由
蛋白质
物质运输
细胞融合
温度
增强
4.功能特点： 。
(1)表现：水分子、被选择的离子和小分子 ，大分子、不被选择的离子和小分子 。
(2)原因：遗传性→结构基础：____________________________________
_______→选择性。
(3)实例：植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和Na＋的排出等。
(4)影响因素
①内因：膜上蛋白质的种类和数量不同。
②外因：温度、pH、O2浓度等。
选择透过性
可以通过
不能通过
转运蛋白种类、数量或转运蛋白空间结构
的变化
遗传物质决定
1.(2022·海南卷)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题；
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是___________。
(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于______________。
(3)细胞膜上的H＋ -ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH________；此过程中，H＋- ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是________________________。
选择透过性
协助扩散
下降
空间结构(自身构象)发生改变　
(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是_______________________。
进行细胞间的信息交流
(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25 ℃相比，4 ℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
植物根细胞吸收磷酸盐为主动运输，主动运输需要细胞呼吸供能，而温度降低会导致呼吸酶的活性降低，进而降低细胞呼吸速率，最终降低了磷酸盐的吸收速率
源于必修1 P45“旁栏思考”：虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是___________________________
_______________________；二是__________________________
________________________________。
水分子极小，可以通过由于磷
脂分子运动而产生的间隙
细胞膜上存在水通道蛋白，水
分子可以通过通道蛋白通过细胞膜
脂质体是一种人工膜，是根据磷脂分子可在水中形成稳定磷脂双分子层的原理制成的，是很多药物的理想载体，其结构示意图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。
拓展 提升科学思维
(1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？
提示　甲处、乙处；两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，能在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中。
(2)若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是什么？
提示　脂质体膜上的抗体能够特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。
(3)脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？该过程利用了膜的什么特点？
提示　脂质体与细胞膜结构相似，到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞。利用了膜的流动性。
[归纳提升]三个“决定”解读细胞膜的组成、结构与功能的统一性
5.关于下图的描述，正确的是
A.该图示结构上可发生与H2O相关的反应，
但一定不会发生氨基酸的脱水缩合
B.X与X之间能发生脱水缩合，但X不能与
其他化合物发生缩合反应
C.在细胞的生命历程中，该图示结构的通透性未变
D.氨基酸、乙酰胆碱、葡萄糖、胰岛素等物质被识别后并进入细胞的方式都与该图中的蛋白质有关
√
突破 强化关键能力
突破 强化关键能力
【考点速览 诊断】
(1)细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关，与糖链无关。(2018·江苏卷，1C)( )
提示　糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
×
突破 强化关键能力
1.(2023·黑龙江牡丹江开学考)下列关于细胞膜结构和功能的叙述，正确的是(　　)
①脂质、蛋白质是细胞膜的主要组成成分 ②蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层内部　③某些膜蛋白能介导离子、小分子物质自由扩散进入细胞　④在一定温度范围内，随温度升高，细胞膜的流动性增强　⑤糖被与细胞识别、细胞间信息交流等功能密切相关
A.①③⑤ B.①④⑤ C.①②④⑤ D.②③④⑤
B
突破 强化关键能力
2.(2023·山东菏泽模拟)美、英研究人员相继宣布，“敲除排斥基因”的猪已经降生。人们可望利用这种猪大量“生产”适用于移植手术的器官。在此之前，如果把猪器官移植给人体，人类的免疫系统能识别猪细胞上的某种物质，从而发生强烈的排异反应。该物质所处的位置和化学成分分别是(　　)
A.细胞膜、胆固醇 B.细胞膜、糖与蛋白质的复合物
C.细胞质、蛋白质 D.细胞核、脱氧核糖核酸
B
突破 强化关键能力
3.(2023·湖北四地七校联考)下列关于细胞膜成分和功能的叙述，正确的是(　　)
A.细胞膜的成分可以使用双缩脲试剂和苏丹Ⅲ染液进行鉴定
B.科研上常用染色法鉴定细胞死活，是因为细胞膜可以将细胞与外界环境分隔开
C.改变细胞膜上某种蛋白质的结构可能会影响细胞间的信息交流
D.细胞膜外侧的糖类只可与细胞膜上的蛋白质结合形成糖蛋白，具有保护和润滑作用
C
突破 强化关键能力
4.(2023·河北衡水金卷)下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，不正确的是(　　)
A.流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是流动的
B.选择透过性的基础是细胞膜上的转运蛋白和磷脂分子具有特异性
C.细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性
D.钾离子通过主动运输的形式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性
B
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
√
真题演练
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
√
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
√
4.(2021·辽宁，18改编)肝癌细胞中的M2型丙酮酸激酶(PKM2)可通过微囊泡的形式分泌，如图所示。微囊泡被单核细胞摄取后，PKM2进入单核细胞内既可催化细胞呼吸过程中丙酮酸的生成，又可诱导单核细胞分化成为巨噬细胞。巨噬细胞分泌的各种细胞因子进一步促进肝癌细胞的生长增殖和微囊泡的形成。下列有关叙述不正确的是
A.微囊泡的形成依赖于细胞膜的流动性
B.单核细胞分化过程中进行了基因的选择性表达
C.PKM2主要在单核细胞的线粒体基质中起催化作用
D.细胞因子促进肝癌细胞产生微囊泡属于正反馈调节
√

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