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3.1细胞膜的结构和功能学案
【学习目标】
1.简述细胞膜功能,解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。
2.认同细胞膜作为系统的边界,及对于细胞这个生命系统的重要意义。
3.简述生物膜的成分和结构。
4.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
【学习重难点】
1．细胞膜的成分和功能。
2．流动镶嵌模型的基本内容
3．探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
【预习新知】
细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了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
(1)通过化学物质交流，如激素的作用。
(2)通过细胞膜相互接触交流，如精子和卵细胞之间的识别和结合。
(3)通过通道交流，如高等植物细胞的胞间连丝。
对细胞膜结构的探索
1．提出暗—亮—暗的三层结构
(1)科学家：罗伯特森。
(2)模型假说：
①所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。
②把细胞膜描述为静态的统一结构。
2．对静态结构提出质疑：20世纪60年代以后，科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑。
3．1970年荧光标记细胞膜实验
4．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或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
流动镶嵌模型的基本内容
1．发现者：辛格和尼科尔森。
2．流动镶嵌模型的基本内容
(1)化学组成：主要是磷脂分子和蛋白质分子。
(2)两种物质组成细胞膜的方式如图，据图填写表格
名称 分布 特点
a 磷脂双分子层 膜的基本支架 具有流动性
b 蛋白质分子 ①镶在磷脂双分子层表面 ②部分或全部嵌入磷脂双分子层中 ③贯穿于整个磷脂双分子层 大多数是可以运动的
c 糖被 细胞膜的外表面 保护、润滑和细胞识别等
3．细胞膜的结构特点：流动性。
4．细胞膜的功能特性：选择透过性。
【易错提示】
（1）19世纪末，欧文顿通过对红细胞膜化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质（ ）
（2）提取鸡红细胞的脂质在空气-水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞膜面积的两倍（ ）
（3）磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C、H、O、N、P五种元素（ ）
（4）科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗一亮-暗的三层结构（ ）
（5）功能越复杂的细胞膜上磷脂含量就越高（ ）
答案：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×
【巩固训练】
1.如图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述不正确的是( )
A.精子和卵细胞受精时要发生图B所示的信息交流方式
B.图C中植物细胞依靠胞间连丝交流信息
C.图A、图B、图C中靶细胞表面上的受体与信号分子结合，从而接受信息
D.胰岛素调节血糖的过程中，信息交流方式与图A所示相同
2.下列有关细胞膜的叙述，正确的是( )
A.细胞膜是细胞的边界，也是细胞最外层的结构
B.组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的
C.细胞间的信息交流一定是在细胞膜的参与下完成的
D.原核生物细胞膜上没有蛋白质
3.细胞膜像海关或边防检查站，对进出细胞的物质进行严格的“检查”。细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，一般细胞不需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。这些事实体现的细胞膜的功能是( )
A.具有一定的流动性 B.控制物质进出细胞
C.进行细胞间的信息交流 D.将细胞与外界环境分隔开
4.人类对生物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是由脂质组成的
B.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍,说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
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—鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性
5.下列对细胞膜的叙述，错误的是( )
A.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下清晰可见
B.细胞膜与细胞间信息交流有关
C.不同细胞膜上的蛋白质种类和数量不同
D.主要由蛋白质、脂质和少量糖类组成
6.脂质锚定膜蛋白与内在蛋白、外周蛋白并列为细胞膜上三大类蛋白，脂质锚定蛋白分布于细胞膜外表面，内在蛋白部分或全部嵌入细胞膜内，外周蛋白与膜内、外表面弱结合。下列关于三大类蛋白的叙述错误的是( )
A.内在蛋白可能存在大量疏水性基团
B.外周蛋白可能与膜上磷脂头部结合
C.合成蛋白质都需要核糖体参与
D.只有脂质锚定蛋白需内质网、高尔基体加工
7.人体白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的( )
A.选择透过性 B.保护作用 C.流动性 D.扩散
8.细胞膜是细胞这一生命系统的边界。下列关于细胞膜的叙述，错误的是( )
A.细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的
B.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
C.膜蛋白在细胞膜两侧是均匀分布的
D.细胞膜外表面的糖类可与脂质结合成糖脂
9.1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型普遍为人们所接受，它能很好地解释生物膜的动态功能，如图是细胞膜的模式图，以下有关说法正确的是( )
A.物质进出细胞与②有关，与②无关
B.生物膜上的②不能运动，③可以自由移动
C.生物膜上的①可以具有识别、保护等作用
D.制作的生物膜流动镶嵌模型和DNA双螺旋结构模型都是概念模型
10.如图是细胞膜功能的漫画，该图不能体现的是( )
A. 细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞
B. 激素等物质在细胞内合成后分泌到细胞外
C. 细胞膜能进行细胞间的信息交流
D. 病毒等有害物质不易进入细胞
参考答案
1.答案：C
解析：A、图B表示直接接触方式，精子和卵细胞受精时要发生图B所示的信息交流方式，A正确；B、图C表示高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，有信息交流的作用，B正确；C、图A表示间接接触方式，图B表示直接接触方式，两图中靶细胞表面上的受体与信号分子结合，从而接受信息，但C是胞间连丝传递信息，通过通道传递信息，C错误；D、胰岛素调节血糖的过程中，胰岛B细胞分泌胰岛素，胰岛素通过血液运输作用于靶细胞，其信息交流方式与图A所示相同，D正确。故选C。
2.答案：B
解析：A、细胞膜是细胞的边界，对植物细胞来说细胞壁是细胞最外层的结构，A错误;B、组成细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的，B正确;C、植物细胞通过胞间连丝进行信息交流不需要细胞膜的参与，C错误;D、原核生物细胞膜上有蛋白质，D错误。
3.答案：B
解析：细胞膜像海关或边防检查站,对进出细胞的物质进行严格的“检查”。一般来说,细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞;细胞不需要的物质不容易进入细胞,这体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,B正确。
4.答案：C
解析：A.根据相似相溶的原理，脂溶性物质更易通过细胞膜，说明细胞膜是由脂质组成的，A正确；
B、哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，无其它细胞器膜和核膜，脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层，B正确；
C、电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误；
D、科学家用绿色和红色荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，并使之融合，发现两种颜色的荧光均匀分布，再根据这一实验及其他相关实验表明细胞膜具有流动性，故人—鼠细胞融合实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性，D正确。
故选C。
5.答案：A
解析：A、细胞膜属于亚显微结构，在光学显微镜下看不清，需要用电子显微镜观察，A错误；
B、细胞膜的功能之一就是进行细胞间的信息交流，B正确；
C、不同细胞膜的功能有所不同，是因为细胞膜上的蛋白质种类和数量不同，功能越复杂的蛋白质种类和数量越多，C正确；
D、细胞膜主要由蛋白质、脂质(主要为磷脂)和少量的糖类组成，D正确。
故选A。
6.答案：D
解析：A、内在蛋白部分或全部嵌入细胞膜内，磷脂双分子层内部是疏水的，因此内在蛋白可能存在大量疏水性基团，A正确;B、外周蛋白与膜内、外表面弱结合，由此推测外周蛋白可与磷脂分子头部结合，B正确;C、核糖体是生产蛋白质的机器，合成膜上三类蛋白都需要核糖体参与，C正确;D、细胞膜上三类蛋白都需内质网、高尔基体加工，D错误。
7.答案：C
解析：人体白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，并以胞吞的形式吞噬侵入人体的病菌，这些过程均依赖于细胞膜的流动性，但不涉及物质的穿膜运输，与细胞膜的选择透过性无关。
故答案为：C。
8.答案：C
解析：A、一般来说，细胞膜控制物质进出的能力有限，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要的物质不容易进入细胞，但仍会有一些对细胞有害的物质可能进入细胞，A正确;B、细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境分隔开，B正确;C、膜蛋白在细胞膜两侧并不是均匀分布的，与细胞膜的功能有关，C错误;D、细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，D正确。
9.答案：C
解析：A、蛋白质的种类和数量与细胞膜的功能的复杂程度有关，磷脂分子具有屏障的作用，物质进出细胞与②(蛋白质)和③(磷脂)均有关系，A错误;
B、生物膜上的②(蛋白质)也是能运动的，③为磷脂双分子层，构成了生物膜的基本支架，B错误;
C、生物膜上的①为糖蛋白，组成糖被覆盖在细胞膜的外侧，具有识别、保护和润滑等作用，C正确;
D、制作的生物膜流动镶嵌模型和 DNA双螺旋结构模型都是物理模型，D错误;
10.答案：C
解析：

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