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二、细胞膜控制细胞与周围环境的联系
细胞的结构
第二章
知 识 点 一
知识点一　细胞膜具有选择透过性
1. 细胞膜的位置：细胞膜也称________，是围绕在细胞外层，将细胞与周围环境区分开的结构。
2. 细胞膜的功能：细胞膜是细胞对外界环境的屏障，控制着______________，保证了细胞内部环境的____________，使细胞内的生命活动有序进行。
质膜
物质的进出
相对稳定
3. 通过模拟实验探究膜的透过性
(1)实验原理。
半透膜具有一定大小的孔径，水等小分子和________可以自由通过，而蛋白质、淀粉等大分子则无法通过。
离子
(2)方法步骤。
①设置如下实验装置，取A、B两个透析袋，两透析袋内分别加入等量的淀粉溶液和葡萄糖溶液，烧杯内注入等量蒸馏水，直至淹没透析袋。
②向A组透析袋外面的蒸馏水中加入适量______________溶液，A、B两组静置12 h。
③观察A组实验现象；取B组透析袋外面的蒸馏水2 mL，加入
2 mL____________试剂，热水浴2~3 min，观察颜色变化。
4. 细胞膜的功能特性
细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的______________。
碘-碘化钾
本尼迪特
选择透过性
【判断正误】
(1)细胞膜是细胞的保护性屏障。 (　 　)
(2)细胞膜可以控制物质进出。 (　 　)
(3)模拟探究膜的透过性实验中，透析膜对分子的进出具有选择透过性。 (　 　)
√
√
×
【例1】　一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而一般的大分子物质无法通过，这种膜称为半透膜。利用半透膜进行“通过模拟实验探究膜的透过性”活动，下列叙述中，错误的是 (　 　)
A. 淀粉实验组静置12 h后，透析袋内的溶液变蓝
B. 淀粉实验组静置12 h后，透析袋外的蒸馏水显示碘－碘化钾
溶液的颜色
D
C. 该活动说明，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子
无法通过
D. 葡萄糖实验组静置12 h，在蒸馏水中直接加入本尼迪特试剂
后，出现红黄色沉淀
【解析】 透析袋膜相当于半透膜，淀粉实验组静置12 h后，透析袋内的淀粉无法出去，碘-碘化钾可以通过半透膜，则透析袋内淀粉溶液遇碘变蓝，透析袋外的蒸馏水显示碘-碘化钾溶液的颜色，A、B正确；该活动说明，透析膜具有一定大小的孔径，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子无法通过，C正确；葡萄糖实验组静置12 h，葡萄糖进入蒸馏水中，取透析袋外面的蒸馏水2 mL，滴加本尼迪特试剂，热水浴加热后才会出现红黄色沉淀，D错误。
知 识 点 二
知识点二　细胞膜的成分、结构和细胞壁
1. 细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
(1)磷脂。
①元素组成：含有______________四种元素，有些磷脂还含有N元素。
②分子特性：两性分子。其一端含有P元素，形成磷脂的“头”，具有________性，也称极性；另一端含有2条长长的脂肪酸链，形成磷脂的2个“尾”，具有________性，也称非极性。
C、H、O、P
亲水
疏水
③结构模型。
④模型解读。
在水中，不同磷脂分子疏水性的________相对排列，内部形成一个_______的环境；而亲水性的________则朝向外侧，与水接触。磷脂分子在水中可形成双层结构，称为______________，构成了细胞膜的____________。
(2)膜蛋白(细胞膜上的蛋白质)：膜蛋白和磷脂分子一样，有__________部分和__________部分。
①通常细胞的功能越多，其膜蛋白的________和________就越多。
尾部
疏水
头部
磷脂双分子层
基本骨架
水溶性
脂溶性
种类
数量
②种类和功能。
a. ____________：有些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质，控制其进出细胞。
b. 酶：有些膜蛋白________特定化学反应。
c. 连接蛋白：同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白紧密连接在一起。
d. ____________：某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用。
转运蛋白
催化
受体蛋白
(3)胆固醇。
①分布：存在于________细胞膜中，占细胞膜所有脂质的10%~30%。________细胞膜一般不含胆固醇，但含有其他固醇类化合物。
②具体部位：主要位于磷脂双分子层的________环境中。
动物
植物
疏水
③结构特点：具有一个很小的亲水基团，与磷脂头部连接(如图所示)。
④功能：在动物细胞中，胆固醇能保持细胞膜的________。胆固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。一方面，胆固醇通过与磷脂脂肪酸链的相互作用，具有_______其运动、增加其________的作用；另一方面，胆固醇也能将磷脂分子分隔开以增强其______性，保证细胞膜在通常情况下处于流动状态。这种双重的调节作用取决于_______和_______________。
(4)糖类：细胞膜中的糖类通常与细胞膜中的__________或________结合，存在于细胞膜__________，因此被称为细胞外被或糖萼。
稳定性
限制
有序性
运动
环境
胆固醇的数量
蛋白质
脂质
外表面
2. 生物膜具有流动性
(1)生物膜的概念：细胞内____________称为生物膜。
(2)人鼠细胞融合实验。
结论：细胞膜的蛋白质是呈________状态的。
所有的膜
流动
(3)生物膜的流动镶嵌模型。
①建立者：________和____________。
②基本模型。
辛格
尼克尔森
③模型内容。
a. ________________构成了生物膜的基本骨架。
b. 蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的__________性。
c. 磷脂和蛋白质的位置不是固定的，生物膜具有__________。
磷脂双分子层
不对称
一定流动性
3. 细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构
(1)植物的细胞壁主要成分：__________、果胶等。真菌和大多数原核细胞的细胞壁组成物质和结构与植物________。
(2)特点：具有全透性，与细胞的______________无关，水、离子和其他分子都极易通过。
(3)作用。
①________细胞，维持细胞形态，加强细胞的机械强度。
②参与细胞间的相互________，是________等化学信号传递的介质和通路。
纤维素
不同
选择透过性
保护
粘连
激素
【判断正误】
(1)磷脂分子由具有亲水性的“头”部和疏水性的“尾”部构成，是两性分子。 (　 　)
(2)植物细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成，还含有少量糖类、胆固醇。 (　 　)
(3)糖类存在于细胞膜的外表面，对细胞膜只起保护作用。
(　 　)
(4)流动镶嵌模型认为生物膜具有流动性和内外结构的对称性。
(　 　)
(5)用纤维素酶和果胶酶同时处理可以分解所有细胞壁。 (　 　)
√
×
×
×
×
【例2】　(2024·浙江省6月学业水平适应性考试)1972年辛格和尼尔克森总结了当时有关细胞膜结构模型及各种研究新技术的成就，提出了流动镶嵌模型，认为磷脂双分子层构成了膜的基本骨架，这个骨架不是静止的，具有流动性。 关于细胞膜的组成，下列叙述中正确的是 (　 　)
(　 　)
A. 甲存在的一侧为细胞膜的内侧
B. 乙中的两层磷脂分子呈对称分布
C. 丙具有亲水性和亲脂性两部分
D. 由于没有胆固醇，故该细胞膜为动物细胞膜
C
【解析】 甲是糖萼，存在甲的一侧为细胞膜的外侧，A错误；在细胞膜中，乙中的两层磷脂分子分布不对称，B错误；丙是蛋白质，磷脂的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，磷脂双分子层内部是脂溶性的尾部，故磷脂双分子层内部的蛋白质具有亲脂性，裸露在外部的蛋白质具有亲水性，C正确；动物细胞膜含有胆固醇，D错误。　
【拓展归纳】　流动镶嵌模型分析
(1)流动性
①结构基础：磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的。
②生理意义：细胞膜的流动性是细胞膜功能特性的基础，保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。
③表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀和失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。
(2)镶嵌：指膜蛋白在细胞膜中的分布情况，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层，有的贯穿于整个磷脂双分子层。膜蛋白的数量和种类与膜的功能息息相关。
自 我 检 测
1. (2025·宁波高一期末)处理污水时使用的一种人工膜，能选择性地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。该膜主要模拟细胞膜的 (　 　)
A. 分隔细胞与外界环境的功能
B. 控制物质进出细胞的功能
C. 进行细胞间信息交流的功能
D. 细胞膜的流动性
B
2. 某同学进行探究膜的透过性的模拟实验，装置如图所示。下列关于静置12 h后的实验现象的叙述，错误的是 (　 　)
选项 漏斗内
溶液(甲) 烧杯内液体(乙) 实验现象
A. 淀粉 碘-碘化钾溶液 甲变蓝色，乙不变蓝
B. 淀粉 碘-碘化钾溶液 甲、乙均变蓝色
C. 葡萄糖 蒸馏水 甲、乙溶液均能与本尼迪特试剂反应生成红黄色沉淀
D. 蛋白质 蒸馏水 甲可与双缩脲试剂反应，乙不可以
B
【解析】 碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过，因此，甲内淀粉可以与碘相遇而呈蓝色，乙内则不能，A正确，B错误；葡萄糖分子可以通过透析膜，故甲、乙溶液中都会含有葡萄糖，C正确；蛋白质分子无法通过透析膜，故乙溶液中不含有蛋白质，D正确。
3. 科学家对细胞膜的结构的探索经历了漫长的历程，下列叙述中，正确的是 (　 　)
A. 单位膜模型认为，细胞膜由脂质－蛋白质－脂质三层结构组
成
B. 脂溶性物质更易通过细胞膜表明细胞膜是由磷脂组成的
C. 人鼠细胞融合实验证明膜蛋白能够运动，没有直接证明膜上
的脂质能够运动
D. 提取细胞膜中的脂质，在空气和水的界面上铺展成连续的两
层
C
【解析】 单位膜模型认为，细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构组成，A错误；脂溶性物质更易通过细胞膜，表明细胞膜是由脂质组成的，B错误；提取红细胞细胞膜中的脂质成分，在空气和水的界面上铺展成单层，测出其面积约为所有红细胞表面积的2倍，推测细胞膜是由双层脂质分子构成的，D错误。
4. (2021·浙江6月选考)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述中，正确的是 (　 　)
(　 　)
A. 磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
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转运(需转运蛋白协助)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
D
【解析】 脂双层是指磷脂双分子层，不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，是由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在细胞膜的外侧，故脂双层是不完全对称的，A错误；磷脂的尾部与胆固醇一起存在于脂双层的内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，会限制膜的流动性，B错误；物质进出细胞方式中的被动转运需要转运蛋白的协助，故该过程与膜蛋白有关，C错误。
5. 下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是(　 　)
A. 科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞
膜上的蛋白质，然后将两种细胞融合成一个细胞，最终发现
细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性
B. 膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流
动性越大
C. 细胞膜的流动性决定了大部分物质能够自由地通过细胞膜
D. 细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜
内外信息的传递等非常重要
C
【解析】 用红色荧光染料标记的人细胞膜上的蛋白质与用绿色荧光染料标记的鼠细胞膜上的蛋白质在融合细胞中分布均匀，说明细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，体现了细胞膜具有流动性的特点，A正确；膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越强，但超过一定温度，膜会失去活性，B正确；细胞膜的选择透过性决定了只有某些物质能够通过细胞膜，C错误；细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要，D正确。

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