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第二节　细胞膜控制细胞与周围环境的联系
　概述细胞都由质膜包裹,质膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流。
1.通过模拟实验探究膜的透过性,分析质膜对物质出入的选择透过性。
2.通过分析质膜的结构组成与功能的关系,形成结构与功能观。
3.分析生物膜的结构模型,并能利用模型解释生物膜的相关功能。
课时1　细胞膜的选择透过性和分子组成
一、细胞膜具有选择透过性
1.细胞膜的概念及基本功能
细胞膜也称为质膜,是围绕在细胞外层,将细胞与周围环境区分开的结构。细胞膜是细胞对外界环境的屏障,控制着物质的进出,保证了细胞内部环境的相对稳定,使细胞内的生命活动有序进行。
2.活动:通过模拟实验探究膜的透过性
(1)实验原理。
①透析膜:一种半透膜,有一定大小的孔径,水等小分子和离子可以自由通过,而蛋白质、淀粉等大分子则无法通过。
②淀粉:大分子多糖,与碘碘化钾溶液反应变蓝色。
③葡萄糖:小分子单糖,与本尼迪特试剂在热水浴条件下反应,产生红黄色沉淀。
(2)实验设置。
(3)实验现象与结论。
组别 现象 结论
A 烧杯内为棕色;透析袋内为蓝色 淀粉不能通过透析膜,碘能通过透析膜 透析膜具有半透性,推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性
B 从烧杯内取出的蒸馏水出现红黄色沉淀 葡萄糖能通过透析膜
3.选择透过性
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选择透过性。
(1)细胞都由质膜包裹,控制着物质的进出。(　√　)
(2)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。(　×　)
提示:透析膜允许小分子物质通过,大分子物质不能通过,具有半透性。
二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成,还含有少量糖类,动物细胞膜中还含有一定量的胆固醇。
1.磷脂分子及磷脂双分子层
A.结构示意图
B.磷脂双分子层
(1)磷脂一端为“头”,含有P(有些还含有N),具有亲水性,也称极性;磷脂另一端为“尾”,含有2条长长的脂肪酸链,具有疏水性,也称非极性。
(2)在水中,磷脂分子可形成双层结构,不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列,内部形成一个疏水的环境,亲水性的头部朝向外侧,与水接触,这种双层结构称为磷脂双分子层,构成了细胞膜的基本骨架。
2.膜蛋白
细胞膜上的蛋白质统称为膜蛋白。细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。
(1)特性:有水溶性部分和脂溶性部分。
(2)功能:通常细胞的功能越多,其膜蛋白的种类和数量就越多。
①选择性地吸收或排出特定物质,控制其进出细胞,这类膜蛋白称为转运蛋白。
②催化特定化学反应。
③将同一组织的相邻细胞紧密连接在一起。
④在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用。
3.胆固醇
(1)含量及分布:存在于动物细胞膜中,占细胞膜所有脂质的10%～30%,主要位于磷脂双分子层的疏水环境中。植物细胞膜一般不含胆固醇,但含有其他固醇类化合物。
(2)结构特点:具有一个很小的亲水基团,与磷脂头部连接。
(3)功能:在动物细胞中,胆固醇能保持细胞膜的稳定性。
①通过与磷脂脂肪酸链的相互作用,限制磷脂分子运动,增加磷脂分子有序性。
②将磷脂分子分隔开以增强其运动性,保证细胞膜在通常情况下处于流动状态。
(1)磷脂分子和膜蛋白都有水溶性部分和脂溶性部分。(　√　)
(2)磷脂分子、膜蛋白及胆固醇共同构成了生物膜的基本骨架。(　×　)
提示:生物膜的基本骨架由磷脂双分子层构成。
(3)生物膜的受体蛋白,具有控制物质进出的功能。(　×　)
提示:受体蛋白与细胞的信息交流有关,转运蛋白具有控制物质进出的功能。
(4)不同细胞膜中各组分的含量不同,与细胞的功能有关,如功能复杂的膜中,蛋白质的种类少但数量多。(　×　)
提示:不同细胞膜中各组分的含量不同,与细胞的功能有关,功能复杂的膜中,蛋白质的种类和数量都多。
一、细胞膜具有选择透过性
[典例1-1](A9协作体高一期中)通过模拟实验可以探究膜的透过性(实验装置如图),透析膜是一种半透膜。甲组烧杯中加入淀粉溶液,乙组烧杯中加入葡萄糖溶液。静置12 h后,在烧杯中加入相应的指示剂后观察实验现象。下列叙述正确的是(　B　)
A.甲组加入碘碘化钾溶液后,烧杯中的溶液变蓝色,说明淀粉不能通过半透膜
B.乙组加入本尼迪特试剂后,透析袋中的溶液水浴加热后呈红黄色,说明葡萄糖能通过半透膜
C.甲组烧杯内的物质都不能透过半透膜
D.甲组实验证明半透膜具有选择透过性,乙组实验不能证明
解析:甲组加入碘碘化钾溶液后,烧杯中的溶液变蓝色,只能说明烧杯中含有淀粉,不能说明淀粉能或者不能通过半透膜,A错误;乙组加入本尼迪特试剂后,透析袋中的溶液水浴加热呈现红黄色,说明外界的葡萄糖溶液能通过半透膜到达透析袋内,B正确;甲组烧杯内的淀粉不能通过半透膜,但水分子可以通过,C错误;甲组和乙组放在一起,说明葡萄糖能通过半透膜而淀粉不能,从而证明半透膜具有半透性,但半透膜没有选择透过性,D错误。
[典例1-2](温州十校联考)在处理污水时,人们设计出一种膜结构,可有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧,以降低有毒的重金属离子对水的污染。这是试图模拟生物膜的(　D　)
A.全透性 B.流动性
C.物质运输功能 D.选择透过性
解析:人工膜有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧,以降低有毒的重金属离子
对水的污染,模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能,体现了生物膜的功能特性——选择
透过性。
半透膜与选择透过性膜的比较
项目 半透膜 选择透过性膜
特性 小分子、离子能透过,大分子不能透过 水自由通过,被选择的离子和其他小分子可以通过,其他则不能通过
性质 半透性(透过物质取决于孔的大小) 选择透过性(主要取决于膜上的蛋白质和能量供应)
状态 无生物活性 有生物活性
功能 渗透作用 渗透作用和其他生命活动
二、细胞膜的功能
[典例2]下列关于细胞膜功能的叙述,错误的是(　D　)
A.将细胞与外界环境分隔开
B.细胞膜像“海关”或“边防检查站”,严格控制物质进出细胞
C.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关
D.由于细胞膜的控制作用,环境中一切对细胞有利的物质都可大量进入
解析:细胞膜将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定,A正确;细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成,此外还有少量糖类,其中糖蛋白具有识别作用,细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关,C正确;细胞膜对物质的运输具有选择作用,细胞膜能根据细胞的需要选择性地吸收细胞所需要的物质,而不是环境中一切对细胞有利的物质都可大量进入,B正确,D错误。
辨析细胞膜的三大功能
功能 说明
保护细 胞的内 部结构 细胞膜是细胞的边界,将细胞与外界环境分隔开,是外界物质进入细胞的屏障
控制物质 出入细胞 选择性地吸收营养物质和排出代谢产物
进行细胞 间的信息 交流 通过信息分子间接交流,如内分泌细胞分泌的激素随血液到达全身各处,作用于目标细胞
细胞间直接交流,如精子和卵细胞之间的识别和结合
经特殊通道交流,如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流
1.一个成年人每天要产生180 L原尿,原尿中的水分子、葡萄糖等被肾小管重吸收后,最终只有约1 L尿液排出人体,且尿液中几乎不含葡萄糖。而糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体,导致原尿中的葡萄糖不能被肾小管重吸收。
(1)肾小管上皮细胞重吸收水和葡萄糖,但是不吸收尿素等代谢废物,体现了细胞膜具有选择透过性的特性,该特性主要与细胞膜上的转运蛋白有关。
(2)糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体而使肾小管不能重吸收葡萄糖,体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。
2.红墨水染色法是一种测定种子生活力的简易方法。将新鲜的玉米种子(A组)和煮沸的玉米种子(B组)在温水中浸泡6～8 h后,沿胚的中心线纵切,分别放入5%的红墨水中染色后漂洗。结果发现:A组的胚未染色,胚乳染色;B组的胚和胚乳都染色。
(1)该实验利用了活细胞的膜具有选择透过性的原理。
(2)实验结果说明新鲜的玉米种子中胚是活细胞,胚乳是死细胞。第二节　细胞膜控制细胞与周围环境的联系
课时1　细胞膜的选择透过性和分子组成
素养测练
对点达标练
知识点1　细胞膜具有选择透过性
1.下列过程能体现细胞膜具有选择透过性的是( )
A.胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合
B.肾小管重吸收葡萄糖,不吸收尿素
C.受精时,精子与卵子融合成受精卵
D.血透时,小分子和离子通过透析膜
2.(温州十校联合体高一期中)“通过模拟实验探究膜的透过性”实验中,透析膜的实验装置示意图如下。下列叙述错误的是( )
A.若一段时间后在烧杯中加入碘碘化钾溶液,烧杯中溶液将不变蓝色
B.若一段时间后在烧杯中加入碘碘化钾溶液,透析袋中溶液将变蓝色
C.若一段时间后取烧杯中溶液加本尼迪特试剂,将直接出现红黄色沉淀
D.实验说明淀粉不能通过透析膜,葡萄糖可以通过透析膜
3.(绍兴高一期末)将质量分数为3%的淀粉溶液装入透析袋(由半透膜制成的透析袋,水分子、碘碘化钾可以自由透过,而淀粉分子则不能),再放于装有清水的试管中,并在试管中滴加碘碘化钾溶液,实验装置如图所示。30 min后会发现( )
A.透析袋缩小,袋内呈浅黄色
B.透析袋胀大,袋内呈蓝色
C.试管液面降低,袋外呈蓝色
D.试管液面上升,袋外呈浅黄色
知识点2　细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
4.在细胞膜上与信息传递有关的是( )
A.核酸 B.胆固醇
C.糖蛋白 D.油脂
5.组成动物细胞膜的成分有多种,有助于细胞膜在低温条件下保持柔韧性的是( )
A.胆固醇 B.磷脂
C.多糖 D.蛋白质
6.科学家将人红细胞的细胞膜中磷脂成分提取出来,并将它置于烧杯中的空气和水界面上,在一定的温度条件下,该膜面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。在实验过程中,磷脂分子的排列方式最可能是( )
A B
C D
7.(温州十校联合体高一期中)一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世,它是通过物理力把类似于细胞膜上的具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中,组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化,用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有( )
A.多糖和蛋白质
B.磷脂和蛋白质
C.胆固醇
D.胆固醇和蛋白质
8.取细胞膜上的糖蛋白成分相同的两种海绵动物,将其细胞都分散成单个后混合培养,发现两种细胞能够结合在一起;但将细胞膜上的糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后混合培养,发现两种细胞不能结合在一起。下列叙述错误的是( )
A.该实验现象说明,细胞膜上的糖蛋白与细胞间的相互识别有关
B.细胞膜内表面的糖类可能与蛋白质结合形成糖蛋白
C.细胞膜上的某些糖蛋白可以识别外界的信息分子
D.两种海绵细胞结合在一起,不能体现膜的选择透过性
9.十二烷基磺酸钠(SDS)是一种良好的去垢剂,其分子结构一端亲水,一端疏水。下图表示某实验员使用SDS处理细胞膜的过程。下列相关叙述错误的是( )
A.SDS可能有与磷脂类似的结构
B.处理后形成的小泡与细胞膜有相同的基本骨架
C.存在于细胞膜上的蛋白质和磷脂等均可移动
D.此过程中SDS与磷脂分子存在竞争关系
综合提升练
10.(宁波金兰教育合作组织高一期中)异体器官移植手术很难成功,最大的障碍是异体细胞间的排斥,这主要是由于细胞膜有识别作用。这种生理功能的物质基础是( )
A.细胞膜是由磷脂双分子层构成的
B.细胞膜的外表面有糖蛋白
C.细胞膜具有一定的流动性　　
D.细胞膜具有选择透过性
11.已知物质X与物质Y能产生蓝色反应,用X、Y的溶液作为材料来探究物质能否通过半透膜。下列实验现象和结论对应错误的是( )
选项 烧杯内盛 有X溶液 漏斗(用半透膜封口)内 盛有Y溶液 结论
A 变蓝 不变蓝 Y能通过半透膜, 而X不能
B 不变蓝 不变蓝 X能通过半透膜, 而Y不能
C 变蓝 变蓝 X和Y都能通过 半透膜
D 不变蓝 变蓝 X能通过半透膜, 而Y不能
12.(嘉兴高一期末)血液透析膜是一张布满小孔的薄膜,膜两侧的溶液中的水分子和小分子溶质可以透过膜,但大分子溶质(如胰岛素等蛋白质)不能通过。下列叙述错误的是( )
A.配制的透析液中含有一定浓度的无机盐
B.透析装置中的血液流向与透析液流动的方向相反,有利于物质交换
C.经充分透析,血液中的代谢废物浓度小于透析液
D.血液中的胰岛素不会进入透析液,因此透析后无须补充胰岛素
13.(宁波高一期末)脂质锚定膜蛋白与内在蛋白、外周蛋白并列为细胞膜上的三大类蛋白,脂质锚定蛋白分布于细胞膜的外表面,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的疏水性基团
B.外周蛋白可能与膜上的磷脂头部结合
C.膜上的三类蛋白都在细胞内合成
D.外周蛋白可能是转运蛋白
14.为探究植物细胞膜的透过性,某同学以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验。
实验步骤:
①用切片机将红甜菜根切成厚薄一致、大小相同的切片,然后将切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min后取出;
②再将切片放在10 ℃蒸馏水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液;
③测量这些溶液的吸光度(吸光度与溶液中的花青素浓度呈正相关),结果如图。
请回答下列问题:
(1)上述实验步骤①中,放在不同温度的蒸馏水中的各组切片要求　　　　 　　。
(2)根据图中的曲线可以得到的结论是

　。
(3)科学家进一步研究后发现物质A也能促进细胞膜上的运载花青素的载体的活性。请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。
Ⅰ.材料用具:红甜菜根切片、清水、恒温水浴锅、物质A溶液、烧杯、吸光度测量仪
(花青素的吸光度的测量方法不要求)。
Ⅱ.补充完成实验思路:
①
　;
②
　;
③
　;
Ⅲ.请用合适的直方图呈现支持该观点的结果。(共28张PPT)
第二章 细胞的结构
第二节
细胞膜控制细胞与周围环境的
联系
课程标准
概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，
并参与细胞间的信息交流。
素养定位
1.通过模拟实验探究膜的透过性，分析质膜对物质出入的选择透过性。
2.通过分析质膜的结构组成与功能的关系，形成结构与功能观。
3.分析生物膜的结构模型，并能利用模型解释生物膜的相关功能。
课时1
细胞膜的选择透过性和分子组
成
读教材·相信我能行
一、细胞膜具有选择透过性
1.细胞膜的概念及基本功能
细胞膜也称为______，是围绕在细胞外层，将细胞与周围环境区分开的结
构。细胞膜是细胞对外界环境的______，控制着物质的进出，保证了细胞
内部环境的__________，使细胞内的__________有序进行。
质膜
屏障
相对稳定
生命活动
2.活动：通过模拟实验探究膜的透过性
（1）实验原理。
①透析膜：一种________，有一定大小的______，水等小分子和离子可以
自由通过，而蛋白质、淀粉等________则无法通过。
②淀粉：大分子多糖，与______________反应变蓝色。
③葡萄糖：小分子单糖，与______________在热水浴条件下反应，产生
____________。
半透膜
孔径
大分子
碘-碘化钾溶液
本尼迪特试剂
红黄色沉淀
（2）实验设置。
A组
B组
（3）实验现象与结论。
组别 现象 结论
A 烧杯内为棕色； 透析袋内为蓝色 ______不能通过透析 膜，____能通过透析膜 透析膜具有半透
性，推测细胞膜对
物质的进出具有选
择透过性
B 从烧杯内取出的 蒸馏水出现红黄 色沉淀 ________能通过透析膜
3.选择透过性
细胞膜可以控制物质进出，________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____________。
淀粉
碘
葡萄糖
选择性
选择透过性
思维点拨
（1）细胞都由质膜包裹，控制着物质的进出。( )
√
（2）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。
( )
×
提示：透析膜允许小分子物质通过,大分子物质不能通过,具有半透性。
二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
细胞膜主要由______和________组成，还含有少量______，动物细胞膜中
还含有一定量的________。
1.磷脂分子及磷脂双分子层
磷脂
蛋白质
糖类
胆固醇
A.结构示意图
B.磷脂双分子层
（1）磷脂一端为“头”，含有（有些还含有 ），具有亲水性，也称____
性;磷脂另一端为“尾”，含有2条长长的________链，具有疏水性，也称
______性。
（2）在水中，磷脂分子可形成双层结构，不同磷脂分子疏水性的尾部相
对排列，内部形成一个____水的环境，亲水性的头部朝向外侧，与水接触，
这种双层结构称为磷脂双分子层,构成了细胞膜的__________。
极
脂肪酸
非极
疏
基本骨架
2.膜蛋白
细胞膜上的蛋白质统称为________。细胞膜的功能主要通过________来实现。
（1）特性：有________部分和________部分。
（2）功能:通常细胞的功能越多，其膜蛋白的______和______就越多。
①选择性地吸收或排出特定物质，控制其进出细胞，这类膜蛋白称为
___________。
②催化特定__________。
③将同一组织的__________紧密连接在一起。
④在细胞与外界的信息交流和__________中发挥重要作用。
膜蛋白
膜蛋白
水溶性
脂溶性
种类
数量
转运蛋白
化学反应
相邻细胞
细胞识别
3.胆固醇
（1）含量及分布:存在于______细胞膜中,占细胞膜所有脂质的
，主要位于磷脂双分子层的______环境中。植物细胞膜一般
不含胆固醇，但含有其他________化合物。
（2）结构特点：具有一个很小的______基团，与磷脂头部连接。
（3）功能：在动物细胞中，胆固醇能保持细胞膜的________。
①通过与磷脂__________的相互作用，限制磷脂分子运动，增加磷脂分子
有序性。
②将磷脂分子______开以增强其运动性，保证细胞膜在通常情况下处于流
动状态。
动物
疏水
固醇类
亲水
稳定性
脂肪酸链
分隔
思维点拨
（1）磷脂分子和膜蛋白都有水溶性部分和脂溶性部分。( )
√
（2）磷脂分子、膜蛋白及胆固醇共同构成了生物膜的基本骨架。( )
×
提示：生物膜的基本骨架由磷脂双分子层构成。
（3）生物膜的受体蛋白，具有控制物质进出的功能。( )
×
提示：受体蛋白与细胞的信息交流有关，转运蛋白具有控制物质进出的功能。
（4）不同细胞膜中各组分的含量不同,与细胞的功能有关,如功能复杂的膜
中,蛋白质的种类少但数量多。( )
×
提示：不同细胞膜中各组分的含量不同,与细胞的功能有关,功能复杂的膜
中,蛋白质的种类和数量都多。
攻难点·让我更出色
一、细胞膜具有选择透过性
［典例1-1］ （A9协作体高一期中）通过模拟实验
可以探究膜的透过性（实验装置如图），透析膜是
一种半透膜。甲组烧杯中加入淀粉溶液，乙组烧杯
中加入葡萄糖溶液。静置 后，在烧杯中加入相
B
A.甲组加入碘-碘化钾溶液后，烧杯中的溶液变蓝色，说明淀粉不能通过
半透膜
B.乙组加入本尼迪特试剂后，透析袋中的溶液水浴加热后呈红黄色，说明
葡萄糖能通过半透膜
C.甲组烧杯内的物质都不能透过半透膜
D.甲组实验证明半透膜具有选择透过性，乙组实验不能证明
应的指示剂后观察实验现象。下列叙述正确的是
( )
解析：甲组加入碘-碘化钾溶液后，烧杯中的溶液变蓝色，只能说明烧杯
中含有淀粉，不能说明淀粉能或者不能通过半透膜，A错误；乙组加入本
尼迪特试剂后，透析袋中的溶液水浴加热呈现红黄色，说明外界的葡萄糖
溶液能通过半透膜到达透析袋内，B正确；甲组烧杯内的淀粉不能通过半
透膜，但水分子可以通过，C错误；甲组和乙组放在一起，说明葡萄糖能
通过半透膜而淀粉不能，从而证明半透膜具有半透性，但半透膜没有选择
透过性，D错误。
［典例1-2］ （温州十校联考）在处理污水时，人们设计出一种膜结构，
可有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒的重金属离
子对水的污染。这是试图模拟生物膜的( )
D
A.全透性 B.流动性 C.物质运输功能 D.选择透过性
解析：人工膜有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒
的重金属离子对水的污染，模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能，体现了
生物膜的功能特性——选择透过性。
拓展提升
半透膜与选择透过性膜的比较
项目 半透膜 选择透过性膜
特性 小分子、离子能透过，大分 子不能透过 水自由通过，被选择的离子和其他
小分子可以通过，其他则不能通过
性质 半透性（透过物质取决于孔 的大小） 选择透过性（主要取决于膜上的蛋
白质和能量供应）
状态 无生物活性 有生物活性
功能 渗透作用 渗透作用和其他生命活动
二、细胞膜的功能
［典例2］ 下列关于细胞膜功能的叙述，错误的是( )
D
A.将细胞与外界环境分隔开
B.细胞膜像“海关”或“边防检查站”，严格控制物质进出细胞
C.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关
D.由于细胞膜的控制作用，环境中一切对细胞有利的物质都可大量进入
解析：细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定，
A正确；细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成，此外还有少量糖类，
其中糖蛋白具有识别作用，细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能
有关，C正确；细胞膜对物质的运输具有选择作用，细胞膜能根据细胞的
需要选择性地吸收细胞所需要的物质，而不是环境中一切对细胞有利的物
质都可大量进入，B正确，D错误。
拓展提升
辨析细胞膜的三大功能
功能 说明
保护细胞的内部结构 细胞膜是细胞的边界，将细胞与外界环境分隔
开，是外界物质进入细胞的屏障
控制物质出入细胞 选择性地吸收营养物质和排出代谢产物
功能 说明
进行细胞间的信息交流 通过信息分子间接交流，如内分泌细胞分泌的激
素随血液到达全身各处，作用于目标细胞
细胞间直接交流，如精子和卵细胞之间的识别和
结合
经特殊通道交流，如高等植物细胞间通过胞间连
丝进行信息交流
续表
链生活·实践我在行
1.一个成年人每天要产生 原尿，原尿中的水分子、葡萄糖等被肾小
管重吸收后，最终只有约 尿液排出人体，且尿液中几乎不含葡萄糖。
而糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体，导致原尿中的葡萄糖不能被
肾小管重吸收。
（1）肾小管上皮细胞重吸收水和葡萄糖，但是不吸收尿素等代谢废物，
体现了细胞膜具有____________的特性，该特性主要与细胞膜上的______
_____有关。
选择透过性
转运
蛋白
（2）糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体而使肾小管不能重吸收葡
萄糖，体现了细胞膜具有____________________的功能。
进行细胞间信息交流
2.红墨水染色法是一种测定种子生活力的简易方法。将新鲜的玉米种子
（A组）和煮沸的玉米种子（B组）在温水中浸泡 后，沿胚的中心
线纵切，分别放入 的红墨水中染色后漂洗。结果发现：A组的胚未染
色，胚乳染色；B组的胚和胚乳都染色。
（1）该实验利用了____细胞的膜具有选择透过性的原理。
（2）实验结果说明新鲜的玉米种子中____是活细胞，______是死细胞。
活
胚
胚乳第二节　细胞膜控制细胞与周围环境的联系
　概述细胞都由质膜包裹,质膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流。
1.通过模拟实验探究膜的透过性,分析质膜对物质出入的选择透过性。
2.通过分析质膜的结构组成与功能的关系,形成结构与功能观。
3.分析生物膜的结构模型,并能利用模型解释生物膜的相关功能。
课时1　细胞膜的选择透过性和分子组成
一、细胞膜具有选择透过性
1.细胞膜的概念及基本功能
细胞膜也称为 ,是围绕在细胞外层,将细胞与周围环境区分开的结构。细胞膜是细胞对外界环境的 ,控制着物质的进出,保证了细胞内部环境的 ,使细胞内的 有序进行。
2.活动:通过模拟实验探究膜的透过性
(1)实验原理。
①透析膜:一种 ,有一定大小的 ,水等小分子和离子可以自由通过,而蛋白质、淀粉等 则无法通过。
②淀粉:大分子多糖,与 反应变蓝色。
③葡萄糖:小分子单糖,与 在热水浴条件下反应,产生 。
(2)实验设置。
(3)实验现象与结论。
组别 现象 结论
A 烧杯内为棕色;透析袋内为蓝色 不能通过透析膜, 能通过透析膜 透析膜具有半透性,推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性
B 从烧杯内取出的蒸馏水出现红黄色沉淀 能通过透析膜
3.选择透过性
细胞膜可以控制物质进出, 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 。
(1)细胞都由质膜包裹,控制着物质的进出。(　√　)
(2)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。(　×　)
二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
细胞膜主要由 和 组成,还含有少量 ,动物细胞膜中还含有一定量的 。
1.磷脂分子及磷脂双分子层
A.结构示意图
B.磷脂双分子层
(1)磷脂一端为“头”,含有P(有些还含有N),具有亲水性,也称 性;磷脂另一端为“尾”,含有2条长长的 链,具有疏水性,也称 性。
(2)在水中,磷脂分子可形成双层结构,不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列,内部形成一个 水的环境,亲水性的头部朝向外侧,与水接触,这种双层结构称为磷脂双分子层,构成了细胞膜的 。
2.膜蛋白
细胞膜上的蛋白质统称为 。细胞膜的功能主要通过 来实现。
(1)特性:有 部分和 部分。
(2)功能:通常细胞的功能越多,其膜蛋白的 和 就越多。
①选择性地吸收或排出特定物质,控制其进出细胞,这类膜蛋白称为 。
②催化特定 。
③将同一组织的 紧密连接在一起。
④在细胞与外界的信息交流和 中发挥重要作用。
3.胆固醇
(1)含量及分布:存在于 细胞膜中,占细胞膜所有脂质的10%～30%,主要位于磷脂双分子层的 环境中。植物细胞膜一般不含胆固醇,但含有其他 化合物。
(2)结构特点:具有一个很小的 基团,与磷脂头部连接。
(3)功能:在动物细胞中,胆固醇能保持细胞膜的 。
①通过与磷脂 的相互作用,限制磷脂分子运动,增加磷脂分子有序性。
②将磷脂分子 开以增强其运动性,保证细胞膜在通常情况下处于流动状态。
(1)磷脂分子和膜蛋白都有水溶性部分和脂溶性部分。(　√　)
(2)磷脂分子、膜蛋白及胆固醇共同构成了生物膜的基本骨架。(　×　)
(3)生物膜的受体蛋白,具有控制物质进出的功能。(　×　)
(4)不同细胞膜中各组分的含量不同,与细胞的功能有关,如功能复杂的膜中,蛋白质的种类少但数量多。(　×　)
一、细胞膜具有选择透过性
[典例1-1](A9协作体高一期中)通过模拟实验可以探究膜的透过性(实验装置如图),透析膜是一种半透膜。甲组烧杯中加入淀粉溶液,乙组烧杯中加入葡萄糖溶液。静置12 h后,在烧杯中加入相应的指示剂后观察实验现象。下列叙述正确的是(　B　)
A.甲组加入碘碘化钾溶液后,烧杯中的溶液变蓝色,说明淀粉不能通过半透膜
B.乙组加入本尼迪特试剂后,透析袋中的溶液水浴加热后呈红黄色,说明葡萄糖能通过半透膜
C.甲组烧杯内的物质都不能透过半透膜
D.甲组实验证明半透膜具有选择透过性,乙组实验不能证明
[典例1-2](温州十校联考)在处理污水时,人们设计出一种膜结构,可有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧,以降低有毒的重金属离子对水的污染。这是试图模拟生物膜的(　D　)
A.全透性 B.流动性
C.物质运输功能 D.选择透过性
对水的污染,模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能,体现了生物膜的功能特性——选择
透过性。
半透膜与选择透过性膜的比较
项目 半透膜 选择透过性膜
特性 小分子、离子能透过,大分子不能透过 水自由通过,被选择的离子和其他小分子可以通过,其他则不能通过
性质 半透性(透过物质取决于孔的大小) 选择透过性(主要取决于膜上的蛋白质和能量供应)
状态 无生物活性 有生物活性
功能 渗透作用 渗透作用和其他生命活动
二、细胞膜的功能
[典例2]下列关于细胞膜功能的叙述,错误的是(　D　)
A.将细胞与外界环境分隔开
B.细胞膜像“海关”或“边防检查站”,严格控制物质进出细胞
C.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关
D.由于细胞膜的控制作用,环境中一切对细胞有利的物质都可大量进入
辨析细胞膜的三大功能
功能 说明
保护细 胞的内 部结构 细胞膜是细胞的边界,将细胞与外界环境分隔开,是外界物质进入细胞的屏障
控制物质 出入细胞 选择性地吸收营养物质和排出代谢产物
进行细胞 间的信息 交流 通过信息分子间接交流,如内分泌细胞分泌的激素随血液到达全身各处,作用于目标细胞
细胞间直接交流,如精子和卵细胞之间的识别和结合
经特殊通道交流,如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流
1.一个成年人每天要产生180 L原尿,原尿中的水分子、葡萄糖等被肾小管重吸收后,最终只有约1 L尿液排出人体,且尿液中几乎不含葡萄糖。而糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体,导致原尿中的葡萄糖不能被肾小管重吸收。
(1)肾小管上皮细胞重吸收水和葡萄糖,但是不吸收尿素等代谢废物,体现了细胞膜具有 的特性,该特性主要与细胞膜上的 有关。
(2)糖尿病病人因缺乏胰岛素或者胰岛素受体而使肾小管不能重吸收葡萄糖,体现了细胞膜具有 的功能。
2.红墨水染色法是一种测定种子生活力的简易方法。将新鲜的玉米种子(A组)和煮沸的玉米种子(B组)在温水中浸泡6～8 h后,沿胚的中心线纵切,分别放入5%的红墨水中染色后漂洗。结果发现:A组的胚未染色,胚乳染色;B组的胚和胚乳都染色。
(1)该实验利用了 细胞的膜具有选择透过性的原理。
(2)实验结果说明新鲜的玉米种子中 是活细胞, 是死细胞。第二节　细胞膜控制细胞与周围环境的联系
课时1　细胞膜的选择透过性和分子组成
素养测练
对点达标练
知识点1　细胞膜具有选择透过性
1.下列过程能体现细胞膜具有选择透过性的是(　B　)
A.胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合
B.肾小管重吸收葡萄糖,不吸收尿素
C.受精时,精子与卵子融合成受精卵
D.血透时,小分子和离子通过透析膜
解析:胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合,体现了细胞膜进行信息交流的功能,A不符合题意;肾小管重吸收葡萄糖,不吸收尿素,体现了细胞膜具有选择透过性的特性,B符合题意;受精时,精子与卵子融合成受精卵,体现了细胞膜具有识别功能和流动性的特性,C不符合题意;血透时,小分子和离子通过透析膜,说明透析膜是半透膜,但透析膜不是生物膜,因此不能说明细胞膜具有选择透过性的特性,D不符合题意。
2.(温州十校联合体高一期中)“通过模拟实验探究膜的透过性”实验中,透析膜的实验装置示意图如下。下列叙述错误的是(　C　)
A.若一段时间后在烧杯中加入碘碘化钾溶液,烧杯中溶液将不变蓝色
B.若一段时间后在烧杯中加入碘碘化钾溶液,透析袋中溶液将变蓝色
C.若一段时间后取烧杯中溶液加本尼迪特试剂,将直接出现红黄色沉淀
D.实验说明淀粉不能通过透析膜,葡萄糖可以通过透析膜
解析:淀粉不能透过透析袋,葡萄糖能透过透析袋,因此烧杯中的溶液中无淀粉,但有葡萄糖,烧杯中加入碘碘化钾溶液,烧杯中溶液将不变蓝色,A正确;透析袋中有淀粉和葡萄糖,碘碘化钾可以透过透析袋,因此在烧杯中加入碘碘化钾溶液,透析袋中溶液将变蓝色,B正确;取烧杯中溶液加入本尼迪特试剂,需要沸水浴加热才会出现红黄色沉淀,C错误。
3.(绍兴高一期末)将质量分数为3%的淀粉溶液装入透析袋(由半透膜制成的透析袋,水分子、碘碘化钾可以自由透过,而淀粉分子则不能),再放于装有清水的试管中,并在试管中滴加碘碘化钾溶液,实验装置如图所示。30 min后会发现(　B　)
A.透析袋缩小,袋内呈浅黄色
B.透析袋胀大,袋内呈蓝色
C.试管液面降低,袋外呈蓝色
D.试管液面上升,袋外呈浅黄色
解析:透析袋内的淀粉不能透过透析膜,但是水分子和碘碘化钾可以通过,因此透析袋会吸水膨胀,且呈现蓝色,B符合题意。
知识点2　细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
4.在细胞膜上与信息传递有关的是(　C　)
A.核酸 B.胆固醇
C.糖蛋白 D.油脂
解析:核酸中储存着遗传信息,在蛋白质的生物合成中有重要作用,细胞膜上不存在核酸,A不符合题意;胆固醇是动物细胞膜的重要成分,对细胞膜中磷脂分子的活动有调节作用,与信息交流无关,B不符合题意;糖蛋白位于细胞膜的表面,与细胞间的信息交流有关,C符合题意;油脂是细胞中的主要储能物质,与信息交流无关,D不符合题意。
5.组成动物细胞膜的成分有多种,有助于细胞膜在低温条件下保持柔韧性的是(　A　)
A.胆固醇 B.磷脂
C.多糖 D.蛋白质
解析:当温度低时,胆固醇有助于细胞膜保持柔韧性,A符合题意。
6.科学家将人红细胞的细胞膜中磷脂成分提取出来,并将它置于烧杯中的空气和水界面上,在一定的温度条件下,该膜面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。在实验过程中,磷脂分子的排列方式最可能是(　C　)
A B
C D
解析:因为磷脂分子的结构特点是具有亲水的头部和疏水的尾部,因此将细胞膜的磷脂分子提取后放入盛水的容器中,磷脂分子亲水的头部与水接触,疏水的尾部在空气中排列成整齐的一层,C符合题意。
7.(温州十校联合体高一期中)一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世,它是通过物理力把类似于细胞膜上的具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中,组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化,用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有(　A　)
A.多糖和蛋白质
B.磷脂和蛋白质
C.胆固醇
D.胆固醇和蛋白质
解析:由题意可知,它接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化,说明具有识别功能,有糖蛋白,A符合题意。
8.取细胞膜上的糖蛋白成分相同的两种海绵动物,将其细胞都分散成单个后混合培养,发现两种细胞能够结合在一起;但将细胞膜上的糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后混合培养,发现两种细胞不能结合在一起。下列叙述错误的是(　B　)
A.该实验现象说明,细胞膜上的糖蛋白与细胞间的相互识别有关
B.细胞膜内表面的糖类可能与蛋白质结合形成糖蛋白
C.细胞膜上的某些糖蛋白可以识别外界的信息分子
D.两种海绵细胞结合在一起,不能体现膜的选择透过性
解析:细胞膜上的糖蛋白成分相同的两种海绵动物,其细胞能结合在一起,而细胞膜上的糖蛋白成分不相同的两种海绵动物,其细胞不能够结合在一起,说明细胞膜上的糖蛋白与细胞间的相互识别有关,A正确;糖蛋白只存在于细胞膜的外表面,B错误;细胞膜上某些糖蛋白可以识别外界的信息分子,C正确;两种海绵细胞结合在一起,只能体现膜的流动性,不能体现膜的选择透过性,D正确。
9.十二烷基磺酸钠(SDS)是一种良好的去垢剂,其分子结构一端亲水,一端疏水。下图表示某实验员使用SDS处理细胞膜的过程。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.SDS可能有与磷脂类似的结构
B.处理后形成的小泡与细胞膜有相同的基本骨架
C.存在于细胞膜上的蛋白质和磷脂等均可移动
D.此过程中SDS与磷脂分子存在竞争关系
解析:磷脂分子和SDS都是一端亲水,一端疏水,因此具有类似的结构,SDS处理后是单层结构,与细胞膜的基本骨架不同,A正确,B错误;处理后的小泡中同时存在磷脂分子和SDS,因此存在竞争关系,D正确。
综合提升练
10.(宁波金兰教育合作组织高一期中)异体器官移植手术很难成功,最大的障碍是异体细胞间的排斥,这主要是由于细胞膜有识别作用。这种生理功能的物质基础是(　B　)
A.细胞膜是由磷脂双分子层构成的
B.细胞膜的外表面有糖蛋白
C.细胞膜具有一定的流动性　　
D.细胞膜具有选择透过性
解析:细胞膜识别作用的物质基础是膜外有糖蛋白,B符合题意。
11.已知物质X与物质Y能产生蓝色反应,用X、Y的溶液作为材料来探究物质能否通过半透膜。下列实验现象和结论对应错误的是(　B　)
选项 烧杯内盛 有X溶液 漏斗(用半透膜封口)内 盛有Y溶液 结论
A 变蓝 不变蓝 Y能通过半透膜, 而X不能
B 不变蓝 不变蓝 X能通过半透膜, 而Y不能
C 变蓝 变蓝 X和Y都能通过 半透膜
D 不变蓝 变蓝 X能通过半透膜, 而Y不能
解析:若烧杯内盛有的X溶液变蓝,漏斗内盛有的Y溶液不变蓝,说明漏斗内的Y物质能通过半透膜进入烧杯内,但烧杯内的X物质不能通过半透膜进入漏斗内,A正确;若烧杯内盛有的X溶液与漏斗内盛有的Y溶液都不变蓝,说明漏斗内的Y物质不能通过半透膜进入烧杯内,烧杯内的X物质也不能通过半透膜进入漏斗内,B错误;若烧杯内盛有的X溶液与漏斗内盛有的Y溶液都变蓝,说明漏斗内的Y物质能通过半透膜进入烧杯内,烧杯内的X物质也能通过半透膜进入漏斗内,C正确;若烧杯内盛有的X溶液不变蓝,漏斗内盛有的Y溶液变蓝,说明漏斗内的Y物质不能通过半透膜进入烧杯内,但烧杯内的X物质能通过半透膜进入漏斗内,D正确。
12.(嘉兴高一期末)血液透析膜是一张布满小孔的薄膜,膜两侧的溶液中的水分子和小分子溶质可以透过膜,但大分子溶质(如胰岛素等蛋白质)不能通过。下列叙述错误的是(　C　)
A.配制的透析液中含有一定浓度的无机盐
B.透析装置中的血液流向与透析液流动的方向相反,有利于物质交换
C.经充分透析,血液中的代谢废物浓度小于透析液
D.血液中的胰岛素不会进入透析液,因此透析后无须补充胰岛素
解析:透析,即血液中的物质与透析液中的物质进行交换,因此透析液中要有一定浓度的无机盐,使透析液具有一定的浓度,防止大量的水进入血液,A正确;流动方向相反有更大的接触面积,透析效果会更好,透析过程中代谢废物是从高浓度向低浓度扩散的,因此血液中的代谢废物浓度仍然大于透析液,B正确,C错误。
13.(宁波高一期末)脂质锚定膜蛋白与内在蛋白、外周蛋白并列为细胞膜上的三大类蛋白,脂质锚定蛋白分布于细胞膜的外表面,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(　D　)
A.内在蛋白可能存在大量的疏水性基团
B.外周蛋白可能与膜上的磷脂头部结合
C.膜上的三类蛋白都在细胞内合成
D.外周蛋白可能是转运蛋白
解析:转运蛋白应该是贯穿细胞膜的蛋白质,D错误。
14.为探究植物细胞膜的透过性,某同学以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验。
实验步骤:
①用切片机将红甜菜根切成厚薄一致、大小相同的切片,然后将切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min后取出;
②再将切片放在10 ℃蒸馏水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液;
③测量这些溶液的吸光度(吸光度与溶液中的花青素浓度呈正相关),结果如图。
请回答下列问题:
(1)上述实验步骤①中,放在不同温度的蒸馏水中的各组切片要求　　　　 　　。
(2)根据图中的曲线可以得到的结论是

　。
(3)科学家进一步研究后发现物质A也能促进细胞膜上的运载花青素的载体的活性。请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。
Ⅰ.材料用具:红甜菜根切片、清水、恒温水浴锅、物质A溶液、烧杯、吸光度测量仪
(花青素的吸光度的测量方法不要求)。
Ⅱ.补充完成实验思路:
①
　;
②
　;
③
　;
Ⅲ.请用合适的直方图呈现支持该观点的结果。
解析:(1)设计实验时应遵循实验设计的等量原则。
(2)从坐标图可以看出,10～50 ℃时,溶液的吸光度低且相同。50 ℃之后,膜的通透性增大,花青素透出细胞,溶液的吸光度增大。
(3)Ⅱ.根据实验目的及原理可知,实验步骤:①取两组等量的相同大小的切片,编号,一组加入适量的物质A溶液处理一段时间,另一组不做处理,作为对照;②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液;③测量两组溶液的吸光度并进行比较。
Ⅲ.结果与结论:如果实验组的吸光度大于对照组,说明题述观点正确。具体图示见答案。
答案:(1)数量相等
(2)低于50 ℃的温度处理后,膜的通透性变化不大,50 ℃以上的温度处理后,膜的通透性大大增加
(3)Ⅱ.①取两组等量的相同大小的切片,编号,一组加入适量的物质A溶液处理一段时间,另一组不做处理,作为对照
②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液
③测量两组溶液的吸光度并进行比较
Ⅲ.

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