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3.1 细胞膜的结构和功能学案
【学习目标】
1、 从系统与环境关系的角度，阐述细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
2、通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料，能基于事实和证据进行推理、论证， 提出或否定假说（或模型），加深对 〝模型与建模” 的理解，感悟科学在质疑与创新中不断发展。
3、通过概括、比较不同细胞膜结构模型，说出不同模型的要点，阐释流动镶嵌模型。
【学习重难点】
1、教学重点：细胞膜的功能；流动镶嵌模型的主要内容。
2、教学难点：细胞膜的结构与其组成成分的内在联系；
对细胞膜结构的探索过程。
【预习新知】
（一）细胞膜的功能
(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
（二）对细胞膜结构的探索
1．对细胞膜成分的探索
(1)探索过程
时间(人物) 实验依据 结论或假说
1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的
20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
1925年，戈特和格伦德尔 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
1935年，丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
(2)各成分的比例及功能
①脂质(约占50%)
②蛋白质(约占40%)：与细胞膜的功能密切相关，蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越复杂。
③糖类(2%～10%)：与脂质或蛋白质结合。
2．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
(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年荧光标记的细胞融合实验
（三）流动镶嵌模型的基本内容
1．流动镶嵌模型的基本内容
2.生物膜的结构特性——具有一定的流动性
(1)原因：构成生物膜的磷脂分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也是可以运动的。
(2)生理意义：对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能具有重要意义。
3.生物膜的功能特性——选择透过性
(1)结构基础：膜上具有载体蛋白。
(2)生理意义：控制物质进出细胞。
【巩固训练】
1.图为细胞膜结构示意图。下列说法不正确的是( )
A. 1表示通道蛋白 B. 2表示膜的基本支架C. 3表示糖蛋白 D. 乙侧为细胞的外侧
2.生物膜系统在细胞生命活动中作用极为重要，下列关于生物膜系统的说法，正确的是( )
A.细胞中广阔的膜面积可为多种酶提供附着位点
B.原核生物只有细胞膜，所以生物膜系统比较简单
C.生物膜是对生物体中所有膜结构的一个统称
D.双层膜结构的细胞器有叶绿体、线粒体和核膜
3.科学家对细胞膜成分及结构的探索经历了漫长的过程，相关叙述正确的是( )
A.科学家从人的口腔上皮细胞中提取脂质，测得单层脂质的面积是细胞表面积的2倍
B.罗伯特森在电镜下看到了细胞膜结构，提出细胞膜是由脂质—蛋白质—脂质构成
C.丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力较油—水界面低，推测细胞膜还含有蛋白质
D.辛格和尼克尔森提出细胞膜不是静止的，因为组成膜的磷脂可以运动而蛋白质不能
4.下列有关细胞膜的叙述，错误的是( )
A.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还含有少量糖类
B.不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同
C.相邻两个细胞的细胞膜可以通过直接接触来进行信息交流
D.细胞膜和细胞器膜、核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统
5.2004年诺贝尔生理医学奖授予理查德·阿克赛尔和琳达·巴克，以表彰两人在人体气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献。下图为嗅觉受体细胞膜的模式图，错误的是( )
A.②为蛋白质分子，可作为气味受体
B.①为多肽，其基本组成单位是氨基酸
C.②具有特异性的直接原因是它有特定的空间结构
D.③为磷脂双分子层，为细胞膜的基本支架
6.如图是细胞膜结构模式图，相关叙述中正确的是( )
A.若该图表示动物细胞膜，则B面为细胞质基质
B.①是蛋白质，与糖类结合形成糖蛋白，是细胞间信息交流所必需的结构
C.③是磷脂分子的头端，具有疏水性，④是磷脂的尾端，具有亲水性
D.分离出口腔上皮细胞中的磷脂，在空气—水的界面铺成单分子层，其面积刚好是细胞表面积的2倍
7.脂筏是指生物膜上由许多胆固醇聚集的微结构区，一些膜蛋白（如糖蛋白）可与脂筏表面的化学基团结合，构成生物膜上分子排列紧密、结构相对稳定的特定区域。据此推测，下列哪项不是脂筏的作用( )
A.使生物膜结构稳定性增强
B.有利于细胞间信息的传递
C.有助于膜蛋白稳定发挥功能
D.增加了细胞膜上蛋白质的种类和功能
8.如图是肾小管细胞膜的流动镶嵌模型。下列叙述正确的是( )
A.①磷脂和③糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
B.⑤胆固醇插在磷脂之间有利于增强细胞膜的流动性
C.细胞膜的选择透过性是细胞膜具有流动性的基础
D.糖蛋白④能识别并接受来自细胞外的化学信号
9.细胞膜作为生命系统的边界，其结构模型如图所示。下列叙述错误的是( )
A.①是糖蛋白，有糖蛋白的一侧为细胞膜的外表面
B.②是膜的基本支架，其内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过
C.细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关，与②无关
D.细胞膜结构模型的探索历程，反映了提出假说这一科学方法的作用
10.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
参考答案
1.答案：D
解析：A、蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层，1表示通道蛋白，A正确；
B、磷脂双分子层构成膜的基本支架，2表示膜的基本支架，B正确；
CD、在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，3表示糖蛋白，甲侧为细胞的外侧，C正确，D错误。
故选D。
2.答案：A
解析：A、细胞中广阔的膜面积可为多种酶提供附着位点，是许多生物化学反应的场所，A正确;
B、生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜，原核生物只有细胞膜一种生物膜，不具有生物膜系统，B错误;
C、生物膜是细胞的膜结构统称而非个体的膜结构统称，消化道和呼吸道黏膜都不属于生物膜系统，C错误;
D、双层膜结构的细胞器有叶绿体、线粒体，核膜不属于细胞器膜，D错误。
3.答案：C
解析：C、通过发现细胞表面张力明显低于油-水界面的张力,同时发现油滴如果吸附蛋白质成分则表面张力会降低,因此推测细胞膜可能还附有蛋白质,C正确。
4.答案：B
解析：A、生物膜主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成，A正确;B、不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量不相同，B错误;C、相邻两个细胞的细胞膜可以通过直接接触来进行信息交流，如精子和卵子的识别，C正确;D、细胞膜、核膜和细胞器膜等结构共同构成生物膜系统，D正确。
5.答案：B
解析：A、②为蛋白质分子，具有特异性，可作为气味受体，A正确;B、①是指多糖，基本单位是葡萄糖，B错误;C、②为蛋白质，具有特异性的直接原因是它有特定的空间结构，因为结构与功能是相适应的，C正确;D、③为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架，且其中的磷脂分子是可以移动的，D正确。
6.答案：A
解析：A、由于A面具有糖蛋白，所以A面为细胞膜的外侧，一般为组织液，B面为细胞膜的内侧，为细胞质基质，A正确；
B、①是蛋白质与糖类结合形成糖蛋白，但是糖蛋白并非是细胞间信息交流所必需的结构，如高等植物细胞间可以通过胞间连丝进行物质和信息的交流，不需要糖蛋白，B错误；
C、由于口腔上皮细胞中含有具膜细胞器和细胞核，所以提取口腔上皮细胞中磷脂在空气—水界面铺成单分子层的面积大于表面积的2倍，C错误；
D、③是磷脂分子的头端，具有亲水性，④是磷脂的尾端，具有疏水性，D错误。
故选：A。
7.答案：D
解析：AC、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，还能把特定的膜蛋白限定在脂双层的局部区域，从而在细胞或细胞器的表面产生特化的功能区，故脂筏可以使生物膜结构的稳定性增加，有利于膜上的蛋白质发挥功能，AC正确；
B、一些膜蛋白（如糖蛋白）可与脂筏表面的化学基团结合，而膜蛋白可进行细胞间信息交流，因此脂筏有利于细胞间信息的传递，B正确；
D、根据题干信息可知，由胆固醇聚集的微结构区“脂筏”，能与蛋白质结合形成特定区域。因此脂筏并没有增加细胞膜上蛋白质的种类和功能，D错误。
故选D。
8.答案：D
解析：A、①为磷脂分子，形成的磷脂双分子层是膜的基本支架，蛋白质分子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，③是位于细胞膜外表面的糖脂分子，因此形成的脂双层不是完全对称的，A错误;B、⑤为胆固醇，插在磷脂之间，能保持细胞膜的稳定性，B错误;C、质膜的流动性是细胞膜的选择透过性的基础，C错误;D、有些膜蛋白如受体，能识别并接受来自细胞外的化学信号，完成细胞间的信息传递，D正确。
9.答案：C
解析：A、①是糖蛋白，在细胞膜的外侧，在细胞生命活动中具有重要的功能，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，A正确；
B、②表示磷脂双分子层，膜的基本支架，其内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过，B正确；
C、②表示磷脂双分子层，能起到屏障的作用，③为蛋白质，细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关，与②也有关，C错误；
D、图示为细胞膜的流动镶嵌结构模型，该模型的研究过程反映了提出假说这一方法的科学性，D正确。
故选C。
10.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。

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