資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
3.1 細胞膜的結構與功能（2）
1.通過對細胞膜結構的探索學習，了解細胞膜膜的結構模型。
2.通過比較不同的細胞膜結構模型，闡明細胞膜的流動鑲嵌模型的特點。
3.通過“脂質體藥物”的分析，體會生物科學知識在解決生產、生活問題中的作用。
知識點01 對細胞膜結構的探索
1.細胞膜的雙分子片層模型 1935年，丹尼利和戴維森他們發現細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。因此推測細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。此模型認為：細胞膜是由雙層脂質分子和蛋白質構成的。
2.細胞膜靜態結構模型 1959年,羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜的“暗一亮一暗”的三層結構,提出了所有的細胞膜都由“蛋白質一脂質一蛋白質”三層結構構成。細胞膜靜態結構模型不能解釋細胞膜的復雜功能，就連細胞的生長，變形蟲的變形運動都難以解釋。
3.細胞膜的流動鑲嵌模型 細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。蛋白質分子以不同方式鑲嵌在其中，有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。
【特別提醒】
①細胞膜主要是由脂質和蛋白質組成的，還有少量的糖類。
②細胞膜中的組成成分中含量最多的是脂質，其次是蛋白質。
③在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇。
④功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多。
知識點02 細胞的融合實驗
1970年，科學家用發綠色熒光的染料和發紅色熒光的染料分別標記小鼠細胞和人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發綠色熒光，另一半發紅色熒光。在37℃下經過40 min,兩種顏色的熒光均勻分布。這一實驗以及相關的其他實驗證據表明，細胞膜具有流動性。
【易錯提示】
①研究細胞膜融合實驗的方法是熒光標記法，而不是放射性同位素標記法。
②細胞膜的融合速度受溫度影響，在較低溫度下細胞膜融合速度減慢。
③實驗說明細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。
知識點03 細胞膜的流動鑲嵌模型
1.細胞膜的結構示意圖
圖中①是糖蛋白，②是磷脂雙分子層，③是磷脂分子，④是蛋白質分子。
2.細胞膜的流動鑲嵌模型
細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。蛋白質分子以不同方式鑲嵌在其中，有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。組成細胞膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動，因此細胞膜具有流動性。
【特別提醒】
①細胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質分子結合形成糖蛋白，或與脂質結合形成糖脂，這些糖類分子叫作糖被。
②糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。
考法01 對細胞膜成分和結構的探索過程
1.1925年，科學家發現質膜的表面張力比油-水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質，從而提出了“蛋白質-脂類-蛋白質”的模型。認為細胞膜由雙層脂類分子及其內外表面附著的蛋白質構成的。
2.1959年，科學家用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結構。這就是所謂的細胞膜靜態結構模型。此模型的不足之處包括：
①把膜結構描寫成靜止不變的；
②無法解釋細胞膜的功能活動：
③無法解釋不通細胞膜的蛋白質和脂類的比率不同。
3.流動鑲嵌模型：流動鑲嵌模型突出了細胞膜的流動性和不對稱性，認為細胞膜由流動的脂雙層和蛋白質組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架，蛋白質或嵌在脂質雙層表面，或嵌在其內部，或橫跨整個脂雙層，表現出分布的不對稱性。不足之處主要表現在：
①不能說明膜在變化過程中如何保持膜的完整性和穩定性；
②忽略了蛋白質對脂質分子流動性的控制作用
③忽略了膜各部分流動性的不均勻性。
【典例1】下列關于細胞膜探索歷程的說法，正確的是（ ）
A. 用電鏡觀察細胞膜，看到的是亮-暗-亮三層，其中暗的部分是蛋白質，亮的是磷脂
B. 提取人的紅細胞中的脂質，單分子層面積為紅細胞表面積的2倍，證明細胞膜中的脂質分子為兩層
C. 人鼠細胞融合實驗中，放射性同位素標記的蛋白質發生流動，可證明細胞膜具有流動性
D. 磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸組成的，其中“磷酸”頭是疏水的，“脂肪酸”尾是親水的
【答案】B
【解析】用電子顯微鏡觀察細胞膜，看到的是“暗-亮-暗”三層，其中暗的部分是蛋白質、亮的部分是磷脂，A不正確；人的紅細胞沒有細胞膜和細胞器膜，因此，提取人的紅細胞中的脂質，單分子層面積為紅細胞表面積的2倍，證明細胞膜中的脂質分子為兩層，B正確；研究細胞膜融合實驗的方法是熒光標記法，而不是放射性同位素標記法，C不正確；磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子，其中“磷酸”頭是親水的，“脂肪酸”尾是疏水的，D不正確。
考法02 細胞膜的流動性
1．細胞膜的流動性含義
是生物膜結構的基本特征之一，主要指膜脂肪酸鏈部分及膜蛋白的運動狀態。膜脂類分子在相變溫度以上條件下主要有側向擴散、旋轉、左右搖擺、伸縮振蕩、翻轉及異化運動等方式。
流動性是選擇透過性的基礎，正是因為膜脂的流動性和膜蛋白的運動性，才決定了細胞膜的控制物質進出的功能，從而體現出選擇透過性，因此，膜的流動性是結構特點。
2．細胞膜膜流動性的測定方法
主要有熒光探針標記，電子自旋共振以及差示掃描量熱法，x線衍射等。例如，科學家用發綠光的染料標記老鼠的細胞表面的蛋白質分子，用發紅光熒光的染料標記人的細胞表面的蛋白質分子，將老鼠的細胞和人的細胞融合，融合的一半發綠色熒光，一半發紅色熒光。在溫度為37度，經過40分鐘后，兩種顏色的熒光均勻分布。此結論證明細胞膜具有流動性。
3．細胞膜流動性的意義和影響因素
細胞膜具有一定的流動性，這是生物膜正常功能的必須條件。例如，細胞的物質運輸、細胞識別、細胞免疫、細胞分化與信息轉導等都與膜流動性有密切關系。溫度影響分子運動，因而影響膜的流動性。一定范圍內，溫度升高，膜的流動性加大，有利于生理功能的進行；但溫度過高，膜流動性過大，會破壞膜結構，不利于生命活動的進行，甚至使細胞死亡；若溫度過低，膜流動性下降，黏度增加，運輸功能下降，嚴重的使膜結構破壞，通透性增大，內容物大量排出，引起細胞死亡。
4.細胞膜流動性的應用
動物細胞融合；植物原生質體融合；將膜脂制成微球體包裹酶、抗體、核酸等生物大分子或小分子藥物，運輸到患病部位，通過脂質微球體膜和細胞膜的融合，把這些物質送入細胞，從而達到治療疾病或改變細胞代謝和遺傳特性等目的。
【典例2】關于細胞膜流動性的敘述，正確的是( )
A．因為細胞膜由磷脂雙分子層構成，所以細胞膜具流動性
B．蛋白質分子無尾，不能運動，與細胞膜的流動性無關
C．細胞膜的流動性是指蛋白質能夠運動，與磷脂分子無關
D．細胞膜流動性與蛋白質分子和磷脂分子都有關
【答案】D
【解析】細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。D正確。
考法03 細胞膜的流動鑲嵌模型
1.磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架。磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等組成的分子，作為“頭”部的磷酸是親水的，而作為“尾”部的脂肪酸是疏水的，一個磷脂分子有一個親水的“頭”和兩個疏水的“尾”。其疏水的“尾”只能位于膜的中央，“頭”則位于膜的外側和內側，構成雙分子層。構成膜的磷脂分子可以側向自由移動。
2.構成細胞膜的蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。膜中的蛋白質大多也能運動。這些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用。
【典例3】1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型普遍為人們所接受，它能很好地解釋生物膜的動態功能，如圖是細胞膜的模式圖，以下有關說法正確的是(　　)
A.功能越復雜的細胞膜，構成③的分子含量越多
B.生物膜上的②不能運動，③構成了生物膜的基本支架
C.生物膜上的①可以具有識別、保護和潤滑等作用
D.利用廢舊物品制作的生物膜流動鑲嵌模型屬于概念模型
【答案】C
【解析】①是糖蛋白，②是蛋白質分子，③是磷脂雙分子層。功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多，磷脂的含量就越少，A不正確；磷脂雙分子層構成了生物膜的基本支架，具有流動性，生物膜上的大多數蛋白質也是可以運動的，B不正確；生物膜上的糖蛋白可以具有識別、保護和潤滑等作用，C正確；利用廢舊物品制作的生物膜流動鑲嵌模型是物理模型不是概念模型，D不正確。
【名師提醒】結構和功能相統一：由于組成細胞膜的磷脂分子可以運動、絕大多數蛋白質是運動的，因此細胞膜具有流動性；由于糖蛋白具有識別細胞和生物大分子的功能，所以細胞膜具有識別和信息交流功能；由于細胞膜上蛋白質具有多樣性，決定了細胞膜在功能上具有多樣性，如物質運輸、能量轉換和免疫識別等。
考法04 細胞膜的組成及功能的實驗探究
1.細胞膜成分的鑒定
細胞膜成分 鑒定試劑(方法) 結果
磷脂 ①脂溶劑處理 細胞膜被溶解
②磷脂酶處理 細胞膜被破壞
③脂溶性物質透過實驗 脂溶性物質優先透過
蛋白質 ①雙縮脲試劑 呈現紫色
②蛋白酶處理 細胞膜被破壞
2.細胞膜結構特點驗證
①方法：熒光標記法
②現象：采用熒光標記法分別標記小鼠細胞與人細胞進行人鼠細胞融合實驗，依據兩種熒光染料混雜狀況，確認膜上分子并非靜止的而是流動的。
3.控制物質進出功能的驗證
①染色劑進入實驗
②色素透出實驗
【典例4】在洋蔥鱗片葉的表皮細胞內，液泡中含有紫色的花青素。將鱗片葉的表皮撕成若干小方塊放入清水中，水的顏色無明顯變化。若進行加溫，隨著水溫的升高，觀察到水的顏色會逐漸變為紫色。其主要原因是(　　)
A.細胞壁在加溫中受到破壞
B.水溫升高，花青素的溶解度加大
C.加溫使細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的作用
D.加溫使水中的化學物質發生了反應
【答案】C
【解析】由題意知加溫后水的顏色變為紫色，說明液泡中的色素由液泡流出后經細胞膜進入水中，即由于水溫升高，導致細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的作用。
題組A 基礎過關練
1．科學家從細胞膜成分入手探索生物膜結構，提出生物膜的流動鑲嵌模型，下列關于該模型的敘述錯誤的是（ ）
A．磷脂雙分子層構成膜的基本支架
B．蛋白質分子均勻排列在磷脂分子的兩側
C．構成生物膜的磷脂分子可以運動
D．構成生物膜的大多數蛋白質分子可以運動
2．在人類對細胞膜結構的探索歷程中，羅伯特森提出的三層結構模型與流動鑲嵌模型的相同點是（　　）
A．兩種模型都認為磷脂雙分子層是構成膜的基本支架
B．兩種模型都認為蛋白質分子鑲嵌在脂質分子中
C．兩種模型都認為組成細胞膜的主要物質是蛋白質和脂質
D．兩種模型都認為組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動
3.下列最能正確表示細胞膜的結構的是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　　D
4.下列不符合生物膜的流動鑲嵌模型的說法是(　　)
A.磷脂雙分子層可以自由移動，具有流動性
B.磷脂雙分子層中磷脂分子的疏水端位于膜的內部
C.嵌入磷脂雙分子層的蛋白質分子大多能運動
D.流動鑲嵌模型能夠解釋變形蟲運動但不能解釋細胞間信息傳遞
5.下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關敘述錯誤的是(　　)
A.a指磷脂分子的尾部，具有疏水性
B.c指磷脂分子的頭部，具有親水性
C.糖蛋白在細胞膜的內外側均有分布
D.細胞膜的功能與b的種類和數量關系密切
6．決定細胞膜功能復雜性和細胞識別作用的物質分別是（　　）
A．淀粉和纖維素 B．纖維素和糖蛋白
C．蛋白質和糖類分子 D．蛋白質和磷脂
題組B 能力提升練
7.在電子顯微鏡下觀察細胞膜，可以看到的是兩條暗帶中間夾一條明帶，那么關于對這兩條暗帶和一條明帶的化學成分的說法比較準確的是(　　)
A.兩條暗帶的主要成分是蛋白質；明帶的主要成分是磷脂，無蛋白質
B.明帶的主要成分是蛋白質；兩條暗帶的主要成分是磷脂，無蛋白質
C.兩條暗帶的主要成分是蛋白質；明帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質
D.明帶的主要成分是蛋白質；兩條暗帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質
8.單純的磷脂分子在水中可以形成雙層磷脂分子的球形脂質體（如圖），它載入藥物后可以將藥物送入靶細胞內部，下列關于脂質體的敘述正確的是
A.在A處嵌入脂溶性藥物，利用它的流動性將藥物送入細胞
B.在B處嵌入脂溶性藥物，利用它的流動性將藥物送入細胞
C.在A處嵌入水溶性藥物，利用它與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
D.在B處嵌入水溶性藥物，利用它與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
9.熒光漂白恢復技術在細胞生物學中具有重要的應用，包括三個步驟：綠色熒光染料與膜上的蛋白質結合，細胞膜上呈現一定強度的綠色；激光照射猝滅(漂白)膜上部分綠色熒光；檢測猝滅部位熒光再現速率。實驗過程如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.該技術說明細胞膜具有一定的流動性
B.應用該技術可以測定膜上單個蛋白質的流動速率
C.降低實驗溫度，漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將延長
D.理論分析，漂白區域恢復足夠長的時間熒光強度F2仍小于F1
10．細胞膜非常薄，使用高倍顯微鏡也難以看清它的真面目，人們對細胞膜化學成分與結構的認識經歷了很長的過程。下列關于細胞膜成分和結構探索歷程的敘述正確的是（ ）
A．根據脂溶性物質容易穿過細胞膜證實細胞膜是由脂質組成的
B．對細胞膜表面張力的研究推測出膜中附有蛋白質
C．電鏡下觀察到的細胞膜都由脂質一蛋白質一脂質三層結構構成
D．流動鑲嵌模型認為細胞膜的磷脂和蛋白質都是可以運動的
11.如圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據圖回答：
（1）圖中[B]________的基本組成單位是________。構成細胞膜基本支架的結構是[　　]________。
（2）與細胞膜的識別功能有關的結構是[　　]________。
（3）吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有________性。這是因為_______________________。
（4）不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的什么結構？________(填寫標號)。
（5）細胞膜的外側是________(選填“M”或“N”)側，判斷的依據是_______________________。
（6）細胞膜的這種結構模型被稱為________。
12.下圖表示細胞膜探索歷程的重要實驗，請寫出各字母對應的內容：
A．______________________；B．______________________；C．______________________；D．______________________；E．______________________。
題組C 培優拔尖練
13.（2009·浙江卷）對某動物細胞進行熒光標記實驗，如圖所示，其基本過程：①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點；②用激光束照射該細胞表面的某一區域，該區域熒光淬滅(消失)；③停止激光束照射一段時間后，該區域的熒光逐漸恢復，即又出現了斑點。上述實驗不能說明的是(　　)
A.細胞膜具有流動性
B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合
C.根據熒光恢復的速率可推算出跨膜運輸的速率
D.根據熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率
14.（2016·課標Ⅲ改編）下列有關細胞膜的敘述，正確的是（ ）
A.細胞膜兩側的離子濃度差與細胞膜控制物質進出無關
B.細胞膜與線粒體膜、核膜中所含蛋白質的功能相同
C.細胞生長、變形蟲的變形運動過程存在膜脂的流動現象
D.膜中的磷脂分子是由膽固醇、脂肪酸和磷酸組成的
15.下圖表示各種細胞膜的成分及其中物質的含量，圖示不能說明的是（ ）
A．構成細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質
B．細胞膜中的脂質和蛋白質的含量與細胞膜的功能有關
C．細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質的數量越少
D．蛋白質在細胞間的信息交流中具有重要作用
16.請根據以下材料設計實驗，驗證細胞膜具有控制物質進出的功能。
材料：紅玫瑰、質量分數為15%的鹽酸、蒸餾水、培養皿、量筒。
實驗步驟：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
目標導航
知識精講
能力拓展
分層提分中小學教育資源及組卷應用平臺
3.1 細胞膜的結構與功能（2）
1.通過對細胞膜結構的探索學習，了解細胞膜膜的結構模型。
2.通過比較不同的細胞膜結構模型，闡明細胞膜的流動鑲嵌模型的特點。
3.通過“脂質體藥物”的分析，體會生物科學知識在解決生產、生活問題中的作用。
知識點01 對細胞膜結構的探索
1.細胞膜的雙分子片層模型 1935年，丹尼利和戴維森他們發現細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。因此推測細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。此模型認為：細胞膜是由雙層脂質分子和蛋白質構成的。
2.細胞膜靜態結構模型 1959年,羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜的“暗一亮一暗”的三層結構,提出了所有的細胞膜都由“蛋白質一脂質一蛋白質”三層結構構成。細胞膜靜態結構模型不能解釋細胞膜的復雜功能，就連細胞的生長，變形蟲的變形運動都難以解釋。
3.細胞膜的流動鑲嵌模型 細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。蛋白質分子以不同方式鑲嵌在其中，有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。
【特別提醒】
①細胞膜主要是由脂質和蛋白質組成的，還有少量的糖類。
②細胞膜中的組成成分中含量最多的是脂質，其次是蛋白質。
③在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇。
④功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多。
知識點02 細胞的融合實驗
1970年，科學家用發綠色熒光的染料和發紅色熒光的染料分別標記小鼠細胞和人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發綠色熒光，另一半發紅色熒光。在37℃下經過40 min,兩種顏色的熒光均勻分布。這一實驗以及相關的其他實驗證據表明，細胞膜具有流動性。
【易錯提示】
①研究細胞膜融合實驗的方法是熒光標記法，而不是放射性同位素標記法。
②細胞膜的融合速度受溫度影響，在較低溫度下細胞膜融合速度減慢。
③實驗說明細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。
知識點03 細胞膜的流動鑲嵌模型
1.細胞膜的結構示意圖
圖中①是糖蛋白，②是磷脂雙分子層，③是磷脂分子，④是蛋白質分子。
2.細胞膜的流動鑲嵌模型
細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。蛋白質分子以不同方式鑲嵌在其中，有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。組成細胞膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動，因此細胞膜具有流動性。
【特別提醒】
①細胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質分子結合形成糖蛋白，或與脂質結合形成糖脂，這些糖類分子叫作糖被。
②糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。
考法01 對細胞膜成分和結構的探索過程
1.1925年，科學家發現質膜的表面張力比油-水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質，從而提出了“蛋白質-脂類-蛋白質”的模型。認為細胞膜由雙層脂類分子及其內外表面附著的蛋白質構成的。
2.1959年，科學家用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結構。這就是所謂的細胞膜靜態結構模型。此模型的不足之處包括：
①把膜結構描寫成靜止不變的；
②無法解釋細胞膜的功能活動：
③無法解釋不通細胞膜的蛋白質和脂類的比率不同。
3.流動鑲嵌模型：流動鑲嵌模型突出了細胞膜的流動性和不對稱性，認為細胞膜由流動的脂雙層和蛋白質組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架，蛋白質或嵌在脂質雙層表面，或嵌在其內部，或橫跨整個脂雙層，表現出分布的不對稱性。不足之處主要表現在：
①不能說明膜在變化過程中如何保持膜的完整性和穩定性；
②忽略了蛋白質對脂質分子流動性的控制作用
③忽略了膜各部分流動性的不均勻性。
【典例1】下列關于細胞膜探索歷程的說法，正確的是（ ）
A. 用電鏡觀察細胞膜，看到的是亮-暗-亮三層，其中暗的部分是蛋白質，亮的是磷脂
B. 提取人的紅細胞中的脂質，單分子層面積為紅細胞表面積的2倍，證明細胞膜中的脂質分子為兩層
C. 人鼠細胞融合實驗中，放射性同位素標記的蛋白質發生流動，可證明細胞膜具有流動性
D. 磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸組成的，其中“磷酸”頭是疏水的，“脂肪酸”尾是親水的
【答案】B
【解析】用電子顯微鏡觀察細胞膜，看到的是“暗-亮-暗”三層，其中暗的部分是蛋白質、亮的部分是磷脂，A不正確；人的紅細胞沒有細胞膜和細胞器膜，因此，提取人的紅細胞中的脂質，單分子層面積為紅細胞表面積的2倍，證明細胞膜中的脂質分子為兩層，B正確；研究細胞膜融合實驗的方法是熒光標記法，而不是放射性同位素標記法，C不正確；磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子，其中“磷酸”頭是親水的，“脂肪酸”尾是疏水的，D不正確。
考法02 細胞膜的流動性
1．細胞膜的流動性含義
是生物膜結構的基本特征之一，主要指膜脂肪酸鏈部分及膜蛋白的運動狀態。膜脂類分子在相變溫度以上條件下主要有側向擴散、旋轉、左右搖擺、伸縮振蕩、翻轉及異化運動等方式。
流動性是選擇透過性的基礎，正是因為膜脂的流動性和膜蛋白的運動性，才決定了細胞膜的控制物質進出的功能，從而體現出選擇透過性，因此，膜的流動性是結構特點。
2．細胞膜膜流動性的測定方法
主要有熒光探針標記，電子自旋共振以及差示掃描量熱法，x線衍射等。例如，科學家用發綠光的染料標記老鼠的細胞表面的蛋白質分子，用發紅光熒光的染料標記人的細胞表面的蛋白質分子，將老鼠的細胞和人的細胞融合，融合的一半發綠色熒光，一半發紅色熒光。在溫度為37度，經過40分鐘后，兩種顏色的熒光均勻分布。此結論證明細胞膜具有流動性。
3．細胞膜流動性的意義和影響因素
細胞膜具有一定的流動性，這是生物膜正常功能的必須條件。例如，細胞的物質運輸、細胞識別、細胞免疫、細胞分化與信息轉導等都與膜流動性有密切關系。溫度影響分子運動，因而影響膜的流動性。一定范圍內，溫度升高，膜的流動性加大，有利于生理功能的進行；但溫度過高，膜流動性過大，會破壞膜結構，不利于生命活動的進行，甚至使細胞死亡；若溫度過低，膜流動性下降，黏度增加，運輸功能下降，嚴重的使膜結構破壞，通透性增大，內容物大量排出，引起細胞死亡。
4.細胞膜流動性的應用
動物細胞融合；植物原生質體融合；將膜脂制成微球體包裹酶、抗體、核酸等生物大分子或小分子藥物，運輸到患病部位，通過脂質微球體膜和細胞膜的融合，把這些物質送入細胞，從而達到治療疾病或改變細胞代謝和遺傳特性等目的。
【典例2】關于細胞膜流動性的敘述，正確的是( )
A．因為細胞膜由磷脂雙分子層構成，所以細胞膜具流動性
B．蛋白質分子無尾，不能運動，與細胞膜的流動性無關
C．細胞膜的流動性是指蛋白質能夠運動，與磷脂分子無關
D．細胞膜流動性與蛋白質分子和磷脂分子都有關
【答案】D
【解析】細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。D正確。
考法03 細胞膜的流動鑲嵌模型
1.磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架。磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等組成的分子，作為“頭”部的磷酸是親水的，而作為“尾”部的脂肪酸是疏水的，一個磷脂分子有一個親水的“頭”和兩個疏水的“尾”。其疏水的“尾”只能位于膜的中央，“頭”則位于膜的外側和內側，構成雙分子層。構成膜的磷脂分子可以側向自由移動。
2.構成細胞膜的蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。膜中的蛋白質大多也能運動。這些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用。
【典例3】1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型普遍為人們所接受，它能很好地解釋生物膜的動態功能，如圖是細胞膜的模式圖，以下有關說法正確的是(　　)
A.功能越復雜的細胞膜，構成③的分子含量越多
B.生物膜上的②不能運動，③構成了生物膜的基本支架
C.生物膜上的①可以具有識別、保護和潤滑等作用
D.利用廢舊物品制作的生物膜流動鑲嵌模型屬于概念模型
【答案】C
【解析】①是糖蛋白，②是蛋白質分子，③是磷脂雙分子層。功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多，磷脂的含量就越少，A不正確；磷脂雙分子層構成了生物膜的基本支架，具有流動性，生物膜上的大多數蛋白質也是可以運動的，B不正確；生物膜上的糖蛋白可以具有識別、保護和潤滑等作用，C正確；利用廢舊物品制作的生物膜流動鑲嵌模型是物理模型不是概念模型，D不正確。
【名師提醒】結構和功能相統一：由于組成細胞膜的磷脂分子可以運動、絕大多數蛋白質是運動的，因此細胞膜具有流動性；由于糖蛋白具有識別細胞和生物大分子的功能，所以細胞膜具有識別和信息交流功能；由于細胞膜上蛋白質具有多樣性，決定了細胞膜在功能上具有多樣性，如物質運輸、能量轉換和免疫識別等。
考法04 細胞膜的組成及功能的實驗探究
1.細胞膜成分的鑒定
細胞膜成分 鑒定試劑(方法) 結果
磷脂 ①脂溶劑處理 細胞膜被溶解
②磷脂酶處理 細胞膜被破壞
③脂溶性物質透過實驗 脂溶性物質優先透過
蛋白質 ①雙縮脲試劑 呈現紫色
②蛋白酶處理 細胞膜被破壞
2.細胞膜結構特點驗證
①方法：熒光標記法
②現象：采用熒光標記法分別標記小鼠細胞與人細胞進行人鼠細胞融合實驗，依據兩種熒光染料混雜狀況，確認膜上分子并非靜止的而是流動的。
3.控制物質進出功能的驗證
①染色劑進入實驗
②色素透出實驗
【典例4】在洋蔥鱗片葉的表皮細胞內，液泡中含有紫色的花青素。將鱗片葉的表皮撕成若干小方塊放入清水中，水的顏色無明顯變化。若進行加溫，隨著水溫的升高，觀察到水的顏色會逐漸變為紫色。其主要原因是(　　)
A.細胞壁在加溫中受到破壞
B.水溫升高，花青素的溶解度加大
C.加溫使細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的作用
D.加溫使水中的化學物質發生了反應
【答案】C
【解析】由題意知加溫后水的顏色變為紫色，說明液泡中的色素由液泡流出后經細胞膜進入水中，即由于水溫升高，導致細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的作用。
題組A 基礎過關練
1．科學家從細胞膜成分入手探索生物膜結構，提出生物膜的流動鑲嵌模型，下列關于該模型的敘述錯誤的是（ ）
A．磷脂雙分子層構成膜的基本支架
B．蛋白質分子均勻排列在磷脂分子的兩側
C．構成生物膜的磷脂分子可以運動
D．構成生物膜的大多數蛋白質分子可以運動
1.【答案】B
【解析】磷脂雙分子層構成膜的基本支架，A正確；蛋白質分子不是均勻排列在磷脂分子的兩側，以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中，B錯誤；構成生物膜的磷脂分子可以運動，故細胞膜具有一定的流動性，C正確；構成生物膜的大多數蛋白質分子可以運動，D正確。
2．在人類對細胞膜結構的探索歷程中，羅伯特森提出的三層結構模型與流動鑲嵌模型的相同點是（　　）
A．兩種模型都認為磷脂雙分子層是構成膜的基本支架
B．兩種模型都認為蛋白質分子鑲嵌在脂質分子中
C．兩種模型都認為組成細胞膜的主要物質是蛋白質和脂質
D．兩種模型都認為組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動
2.【答案】C
【解析】磷脂雙分子層是構成膜的基本支架是流動鑲嵌模型的內容，A錯誤；蛋白質分子鑲嵌在脂分子中是流動鑲嵌模型的內容，B錯誤；不論是三層結構模型還是流動鑲嵌模型都是建立在生物膜主要由蛋白質和脂質組成這一基礎之上的，C正確；三層結構模是靜態統一模型，流動鑲嵌模型認為組成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動的，D錯誤。
3.下列最能正確表示細胞膜的結構的是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　　D
3.【答案】C
【解析】磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾,其疏水的“尾”只能位于膜的中央，“頭”則位于膜的外側和內側，構成雙分子層，A、B不正確；糖蛋白是細胞膜外表面上由蛋白質和糖類結合形成的，C正確、D不正確。
4.下列不符合生物膜的流動鑲嵌模型的說法是(　　)
A.磷脂雙分子層可以自由移動，具有流動性
B.磷脂雙分子層中磷脂分子的疏水端位于膜的內部
C.嵌入磷脂雙分子層的蛋白質分子大多能運動
D.流動鑲嵌模型能夠解釋變形蟲運動但不能解釋細胞間信息傳遞
4.【答案】D
【解析】表面的流動鑲嵌模型認為構成細胞膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。A、C符合；磷脂分子疏水的“尾”只能位于膜的中央，“頭”則位于膜的外側和內側，構成磷脂雙分子層，C符合；糖蛋白是細胞膜外表面上，是細胞與細胞之間、細胞與其他大分子之間相互聯絡媒介，可以解釋細胞間信息傳遞，D不符合。
5.下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關敘述錯誤的是(　　)
A.a指磷脂分子的尾部，具有疏水性
B.c指磷脂分子的頭部，具有親水性
C.糖蛋白在細胞膜的內外側均有分布
D.細胞膜的功能與b的種類和數量關系密切
5.【答案】C
【解析】磷脂分子的尾部具有疏水性，位于細胞膜的內部，A正確；磷脂分子的頭部具有親水性，位于細胞膜的內外兩側，B正確；糖蛋白分布在細胞膜的外表面，C錯誤；b表示蛋白質，細胞膜的功能與蛋白質的種類和數量關系密切，D正確。
6．決定細胞膜功能復雜性和細胞識別作用的物質分別是（　　）
A．淀粉和纖維素 B．纖維素和糖蛋白
C．蛋白質和糖類分子 D．蛋白質和磷脂
6.【答案】C
【解析】細胞膜的功能主要由其上的蛋白質來行使，所以決定細胞膜功能復雜性的是蛋白質；細胞膜外表面的糖類分子形成糖被，與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系，C正確。
題組B 能力提升練
7.在電子顯微鏡下觀察細胞膜，可以看到的是兩條暗帶中間夾一條明帶，那么關于對這兩條暗帶和一條明帶的化學成分的說法比較準確的是(　　)
A.兩條暗帶的主要成分是蛋白質；明帶的主要成分是磷脂，無蛋白質
B.明帶的主要成分是蛋白質；兩條暗帶的主要成分是磷脂，無蛋白質
C.兩條暗帶的主要成分是蛋白質；明帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質
D.明帶的主要成分是蛋白質；兩條暗帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質
7.【答案】C
【解析】1959年，羅伯特森根據電鏡下看到的細胞膜清晰的暗—亮—暗三層結構，結合其他科學家的工作提出蛋白質—脂質—蛋白質三層結構模型。選擇C。
8.單純的磷脂分子在水中可以形成雙層磷脂分子的球形脂質體（如圖），它載入藥物后可以將藥物送入靶細胞內部，下列關于脂質體的敘述正確的是
A.在A處嵌入脂溶性藥物，利用它的流動性將藥物送入細胞
B.在B處嵌入脂溶性藥物，利用它的流動性將藥物送入細胞
C.在A處嵌入水溶性藥物，利用它與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
D.在B處嵌入水溶性藥物，利用它與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
8．【答案】C
【解析】球形脂質體的雙層磷脂分子的親水端朝外，疏水端朝內，所以圖中A處可嵌入水溶性物質，B處可嵌入脂溶性物質，利用脂質體可以和細胞膜融合的特點，將藥物送入靶細胞內部，C正確。
9.熒光漂白恢復技術在細胞生物學中具有重要的應用，包括三個步驟：綠色熒光染料與膜上的蛋白質結合，細胞膜上呈現一定強度的綠色；激光照射猝滅(漂白)膜上部分綠色熒光；檢測猝滅部位熒光再現速率。實驗過程如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.該技術說明細胞膜具有一定的流動性
B.應用該技術可以測定膜上單個蛋白質的流動速率
C.降低實驗溫度，漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將延長
D.理論分析，漂白區域恢復足夠長的時間熒光強度F2仍小于F1
9.【答案】B
【解析】由實驗可知，該技術的理論基礎是細胞膜具有一定的流動性；應用該技術只能測定群體蛋白質的流動速率；降低溫度，膜流動性降低，恢復時間延長；由于實驗時，一部分熒光消失，因此，漂白區域恢復足夠長的時間熒光強度仍小于漂白前。
10．細胞膜非常薄，使用高倍顯微鏡也難以看清它的真面目，人們對細胞膜化學成分與結構的認識經歷了很長的過程。下列關于細胞膜成分和結構探索歷程的敘述正確的是（ ）
A．根據脂溶性物質容易穿過細胞膜證實細胞膜是由脂質組成的
B．對細胞膜表面張力的研究推測出膜中附有蛋白質
C．電鏡下觀察到的細胞膜都由脂質一蛋白質一脂質三層結構構成
D．流動鑲嵌模型認為細胞膜的磷脂和蛋白質都是可以運動的
10.【答案】B
【解析】歐文頓結合大量的物質通透性實驗，提出了生物膜是由脂質組成的，A錯誤；1935年，英國學者丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力，推測細胞膜除含脂質外，可能還附有蛋白質，B正確；羅伯特森根據電鏡下看到的細胞膜清晰的暗-亮-暗三層結構，結合其他科學家的工作提出蛋白質-脂質-蛋白質三層結構模型，C錯誤；流動鑲嵌模型表明，組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都是可以運動的，D錯誤。
11.如圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據圖回答：
（1）圖中[B]________的基本組成單位是________。構成細胞膜基本支架的結構是[　　]________。
（2）與細胞膜的識別功能有關的結構是[　　]________。
（3）吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有________性。這是因為_______________________。
（4）不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的什么結構？________(填寫標號)。
（5）細胞膜的外側是________(選填“M”或“N”)側，判斷的依據是_______________________。
（6）細胞膜的這種結構模型被稱為________。
11.【答案】（1）蛋白質　氨基酸　D　磷脂雙分子層　
（2）E　糖蛋白　
（3）流動　組成細胞膜的蛋白質分子和磷脂分子都不是靜止不動的，而是可以運動的
（4）B　
（5）M　M側有多糖與蛋白質結合形成的糖蛋白，糖蛋白位于細胞膜外側　
（6）流動鑲嵌模型
【解析】（1）圖中[B]為細胞膜蛋白質，組成單位是氨基酸。細胞膜基本支架的結構是[D]磷脂雙分子層。
（2）細胞膜外側的[E]糖蛋白有細胞識別作用。
（3）吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有流動性，因為組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都能運動。
（4）細胞膜的[B]蛋白質決定細胞膜的功能。
（5）因為糖蛋白有細胞識別作用，位于細胞膜外側，故M為細胞膜外側。
（6）細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子組成，具有一定流動性。磷脂分子為基本骨架。蛋白質覆蓋、鑲嵌或貫穿其中，為流動鑲嵌模型。
12.下圖表示細胞膜探索歷程的重要實驗，請寫出各字母對應的內容：
A．______________________；B．______________________；C．______________________；D．______________________；E．______________________。
12.【答案】A.膜是由脂質組成的 B. 細胞膜中脂質分子排列為連續的兩層 C.生物膜是由蛋白質-脂質-蛋白質組成的靜態統一結構模型 D.細胞膜具有流動性 E.流動鑲嵌
【解析】9世紀末，歐文頓發現凡是可以溶于脂質的物質，比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞，于是他提出結論：膜是由脂質組成的；1925年，兩位荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣一水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。由此他們得出的結論是細胞膜中的脂質分子排列為連續的兩層；1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗一亮一暗的三層結構，并大膽地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白質--脂質--蛋白質三層結構構成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質分子，兩邊的暗層是蛋白質分子，他把生物膜描述為靜態的統一結構；1970年，科學家用熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合的實驗，以及相關的其他實驗證據表明細胞膜具有流動性；1972年，桑格和尼克森提出的為流動鑲嵌模型大多數人所接受。
題組C 培優拔尖練
13.（2009·浙江卷）對某動物細胞進行熒光標記實驗，如圖所示，其基本過程：①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點；②用激光束照射該細胞表面的某一區域，該區域熒光淬滅(消失)；③停止激光束照射一段時間后，該區域的熒光逐漸恢復，即又出現了斑點。上述實驗不能說明的是(　　)
A.細胞膜具有流動性
B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合
C.根據熒光恢復的速率可推算出跨膜運輸的速率
D.根據熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率
13.【答案】 C
【解析】本實驗是細胞膜具有一定流動性的經典實驗，可根據熒光恢復的速率推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率，但是不能反映物質跨膜運輸的速率。停止激光束照射后，該區域中又出現斑點，說明其他區域的被標記的物質移動到該區域里來，體現了細胞膜的流動性。
14.（2016·課標Ⅲ改編）下列有關細胞膜的敘述，正確的是（ ）
A.細胞膜兩側的離子濃度差與細胞膜控制物質進出無關
B.細胞膜與線粒體膜、核膜中所含蛋白質的功能相同
C.細胞生長、變形蟲的變形運動過程存在膜脂的流動現象
D.膜中的磷脂分子是由膽固醇、脂肪酸和磷酸組成的
14.【答案】C
【解析】活細胞的細胞膜對物質進入細胞具有控制作用，細胞需要的離子可以主動從外界吸收進入細胞導致細胞內濃度高于細胞外，細胞不需要的離子不容易進入細胞，導致細胞內濃度低于細胞外，A不正確；和細胞膜一樣，線粒體膜、核膜等蛋白質在膜行使功能方面起著重要的作用，因此功能越復雜的膜，蛋白質的種類與數量就越多，線粒體膜、核膜中所含蛋白質的功能不同，B不正確；細胞生長、變形蟲的變形運動都依賴細胞膜的流動，因此存在膜脂的流動現象，C正確；磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等組成的分子，D不正確。
15.下圖表示各種細胞膜的成分及其中物質的含量，圖示不能說明的是（ ）
A．構成細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質
B．細胞膜中的脂質和蛋白質的含量與細胞膜的功能有關
C．細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質的數量越少
D．蛋白質在細胞間的信息交流中具有重要作用
15.【答案】D
【解析】分析柱狀圖中的數據可知，在題圖所示幾種細胞膜中，脂質和蛋白質的相對含量均較高，由此可知構成細胞膜的主要成分是脂質和蛋白質，不符合題干要求，A錯誤；人紅細胞和小鼠肝細胞都是多細胞生物的一種細胞，而變形蟲是單細胞生物，故與人紅細胞膜和小鼠肝細胞膜相比，變形蟲細胞膜功能比較復雜，再結合圖示中前兩者膜中蛋白質相對含量均較變形蟲細胞膜中的低。故圖示可說明細胞膜的蛋白質的數量與細胞功能有關，細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質的數量越少，不符合題干要求，B、C錯誤；蛋白質與細胞間的信息交流有關，但從題圖中無法得出此結論，符合題干要求，D正確。
16.請根據以下材料設計實驗，驗證細胞膜具有控制物質進出的功能。
材料：紅玫瑰、質量分數為15%的鹽酸、蒸餾水、培養皿、量筒。
實驗步驟：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
16.【答案】①取適量的紅玫瑰花瓣，均分為兩組，分別加入培養皿中，編號為A、B　
②A組加入適量的蒸餾水，B組加入等量的質量分數為15%的鹽酸　
③觀察A、B兩組花瓣的顏色變化及溶液的顏色變化
【解析】實驗設計要遵循單一變量和對照原則。細胞膜控制物質進出細胞的功能包括：細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞；細胞不需要的物質不容易進入細胞。抗體、激素等物質在細胞內合成后，分泌到細胞外，細胞產生的廢物也要排到細胞外；但是，細胞內有用的成分卻不會輕易流失到細胞外。本實驗應從“細胞內有用的成分卻不會輕易流失到細胞外”入手。本實驗的單變量是細胞是活的還是死的，因變量是玫瑰花中的物質是否能夠從細胞中進入細胞外。
【規律總結】
項目 設計思路
細胞膜磷脂雙分子層的鑒定 提取細胞膜結構中的磷脂分子，鋪在水面上，測得磷脂單分子占有面積，與細胞膜面積對比分析
細胞膜流動性的鑒定 取A、B兩種動物細胞，分別用紅、綠色熒光染料標記兩種動物細胞膜上的蛋白質，進行融合實驗，觀察在細胞融合過程中兩種顏色的熒光在細胞膜上的分布情況
細胞膜識別作用探究 將大量的同種生物和親緣關系較遠的生物的精子和卵細胞混合在一起，觀察精子和卵細胞結合情況
細胞膜控制物質進出細胞探究 可利用有顏色的植物組織，將其放入無色溶液中，然后用高溫、強酸或強堿處理，觀察處理前后溶液顏色是否發生變化
目標導航
知識精講
能力拓展
分層提分

展開更多......

收起↑