資源簡介

3.1細胞膜的結構和功能
2023-2024學年高一生物學人教版（2019）必修一
【新知導學】
細胞膜的功能
1.將細胞與 分隔開，保障細胞內部環境的相對穩定。
2.控制物質進出細胞。
3.進行細胞間的
（1）通過化學物質傳遞信息。
（2）通過 直接接觸傳遞信息。
（3）通過細胞通道傳遞信息。
4.對細胞膜成分的探索
（1）1895年歐文頓發現細胞膜對不同物質的通透性不一樣：溶于脂質的物質更容易穿過細胞膜，據此推測細胞膜是由 組成的。
（2）科學家利用哺乳動物的紅細胞制備出細胞膜，得知組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中 含量最多。
（3）1925年，荷蘭科學家發現，細胞膜中的磷脂分子排列為連續的 。
（4）1935年，英國學者丹尼利和戴維森研究細胞膜的張力，發現細胞表面張力明顯低于油－水界面的表面張力，據此推測細胞膜中除含有脂質分子外，可能還含有 。
對細胞膜結構的探索
1.細胞膜的成分
（1）細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，此外，還有少量的 。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。
（2）蛋白質在細胞膜行使功能方面起重要作用，功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越 。
2.對細胞膜結構的探索歷程
時間 實例（實驗） 結論（假說）
1959年 電鏡下細胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三層結構 羅伯特森認為所有的細胞膜都由 三層結構構成
1970年 人、鼠細胞融合實驗 細胞膜具有
1972年 流動鑲嵌模型 辛格和尼科爾森提出了細胞膜的
流動鑲嵌模型的基本內容
1.基本內容：
（1）基本骨架： 。
（2）蛋白質的分布：以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中。
2.結構特點：具有一定的 。
3.功能特性： 。
蛋白質在細胞膜上的分布是 。
【問題思考】
1.細胞膜的“控制物質進出”功能和“將細胞與外界環境分隔開”功能是矛盾的嗎？為什么？
2.生長在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”，它能從水和淤泥中吸收所需的營養物質，并排出代謝廢物，而蓮藕不需要的物質卻不會輕易進入蓮藕細胞。蓮藕“出淤泥而不染”的事例說明細胞膜具有什么功能？這種功能的具體體現是什么？
3.有人在實驗時發現：在一定溫度下，細胞中的脂質分子均垂直排列于膜表面；當溫度升高到一定程度時，細胞膜中的脂質分子有75%排列不整齊，細胞膜的厚度變小，表面積擴大，對離子和分子的通透性提高。據有關內容解釋上述現象？
【易錯辨析】
1.細胞膜可以控制物質進出，任何細胞不需要的物質都不能進入細胞。（ ）
2.組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的。（ ）
3.靜態結構模型不能解釋細胞的生長、變形蟲的運動、質壁分離及其復原等現象。（ ）
4.糖蛋白對所有細胞都有保護和潤滑作用。（ ）
5.組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的。（ ）
6.細胞膜內、外側結構具有不對稱性。（ ）
【成果檢測】
1.下列關于細胞膜組成成分的敘述，正確的是( )
A.蛋白質分子在膜中分布是均勻的，部分鑲嵌或貫穿在磷脂雙分子層中
B.細胞膜只由磷脂和蛋白質兩種成分組成，且都能有限度地運動
C.不同細胞的細胞膜中化學元素種類基本相同
D.不同細胞的細胞膜中的蛋白質種類相同
2.細胞是開放的生命系統，細胞膜是系統的邊界。有人說：“把細胞膜比喻為圍墻，不如比喻為細胞的大門。”對這句話的評價錯誤的是( )
A.細胞膜的脂質成分可以阻擋大部分極性分子，比喻為圍墻有道理
B.細胞膜上有專門供某種物質通過的通道蛋白，就像圍墻上開了小門
C.細胞膜作為細胞的大門，可以控制物質進出，將對細胞有害的物質全部拒之門外
D.細胞代謝所需原料和代謝產生的廢物都要經過細胞膜，所以細胞膜是細胞的大門
3.細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，下列有關這一功能的理解不正確的是( )
A.細胞需要的物質可以進入細胞
B.細胞不需要或對細胞有害的物質一般不容易進入細胞
C.細胞中的成分如核酸等不會流失到細胞外
D.由于細胞膜的存在，致病的病毒、細菌等一定不能進入細胞
4.如圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，參與細胞間傳遞信息的物質是( )
A.① B.② C.③ D.④
5.下列關于細胞膜結構的流動鑲嵌模型的論述中，錯誤的是( )
A.磷脂排列成雙分子層
B.蛋白質分子覆蓋、鑲嵌或貫穿在磷脂雙分子層中
C.膜物質是固定不動的
D.膜物質的運動使其具有流動性
6.下列有關細胞膜功能的敘述，正確的是( )
A.細胞膜也叫質膜，是細胞的邊界，植物細胞中細胞壁是邊界
B.細胞膜嚴格控制物質進出細胞，細胞內的物質不能流失到細胞外面，細胞外物質也不能進入細胞
C.相鄰細胞的信息交流全靠細胞間接觸
D.細胞膜保障了細胞內部環境的相對穩定
7.如圖是真核細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示物質。下列有關說法錯誤的是( )
A.細胞膜的流動性是因為②和③是運動的
B.①只分布在細胞膜的外表面
C.②在細胞膜上的分布是均勻對稱的
D.③的單分子層面積等于該細胞膜面積的兩倍
8.磷脂是組成細胞膜的重要成分，這與磷脂分子的頭部親水、尾部疏水的性質有關。
(1)將一個細胞中的磷脂成分全部抽提出來，并將它在空氣—水界面上鋪成單分子層，結果發現這個單分子層的表面積相當于原來細胞膜表面積的兩倍。這個細胞很可能是____________(填“雞的紅細胞”“人的紅細胞”或“人的口腔上皮細胞”)。
(2)下圖表示細胞膜的亞顯微結構圖，請回答：
①圖中[1]表示______________，它構成膜的基本支架。
②如果這是肝細胞的細胞膜，細胞膜上的胰島素受體最可能是圖中的[___]_____________，胰島素受體與胰島素特異性結合后，能加快細胞攝取葡萄糖的速率。葡萄糖進入細胞的方向是_____________→__________(用圖中字母表示)。上述過程體現了細胞膜___________和____________的功能。
③科研上鑒別死細胞和活細胞常用“染色排除法”。例如用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。這項技術利用的是細胞膜的_____________(功能特性)。
④膜功能的復雜程度主要取決于膜成分中_________________的種類和數量。
答案以及解析
【新知導學】
外界環境 信息交流 細胞膜 脂質 磷脂 兩層 蛋白質 糖類 多 蛋白質—脂質—蛋白質 流動性 流動鑲嵌模型 磷脂雙分子層 流動性 選擇透過性 不均勻的
【問題思考】
1.不矛盾。細胞生命活動需要的物質可以通過細胞膜，細胞不需要的物質不易通過細胞膜，體現了細胞膜的選擇透過性。
2.控制物質進出細胞的功能。主要體現在對營養物質的吸收及有害廢物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
3.細胞膜具有一定的流動性，溫度可影響膜的流動性。
【易錯辨析】
× × √ × × √
【成果檢測】
1.答案：C
解析：蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的，A錯誤；細胞膜主要由磷脂和蛋白質組成，還包括糖類、膽固醇等，B錯誤；不同細胞的細胞膜中化學元素種類基本相同，包括C、H、O、N、P等，C正確；不同細胞的細胞膜中蛋白質的種類和含量差異很大， D錯誤。
2.答案：C
解析：細胞膜的脂質成分可以阻擋大部分極性分子，比喻為圍墻有道理，A正確；細胞膜上有專門供某種物質通過的通道蛋白，就像圍墻上開了小門，B正確；細胞膜控制物質進出細胞的作用是相對的，一些對細胞有害的物質也可能進入，C錯誤；細胞代謝所需原料和代謝產生的廢物都要經過細胞膜，所以細胞膜是細胞的大門，D正確。
3.答案：D
解析：細胞膜的控制作用是相對的，環境中一些對細胞有害的物質、有些病毒、病菌可能侵入細胞，使生物體患病，D錯誤。
4.答案：A
解析：A、①是糖蛋白，與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能密切相關，A正確；
B、②是蛋白質，在物質運輸等方面具有重要的作用，B錯誤；
C、③是磷脂分子的親水頭部，不具有識別功能，C錯誤；
D、④是磷脂分子的疏水尾部，不具有識別功能，D錯誤。
故選A。
5.答案：C
解析：在細胞膜結構的流動鑲嵌模型的論點中，磷脂排列成雙分子層，蛋白質分子覆蓋、鑲嵌或貫穿在磷脂雙分子層中，構成生物膜的磷脂和蛋白質的運動使其具有流動性。
6.答案：D
解析：所有細胞的邊界都是細胞膜，A錯誤；細胞膜作為系統的邊界，能控制物質進出細胞，但具有相對性，B錯誤；相鄰細胞間直接接觸只是細胞間進行信息交流的一種形式，如高等植物相鄰細胞之間還可以通過胞間連絲進行信息交流，C錯誤；細胞膜將細胞與外界環境分隔開，保障了細胞內部環境的相對穩定，D正確。
7.答案：C
解析：A、細胞膜具有流動性是因為磷脂雙分子層和絕大多數蛋白質都具有流動性的，A正確；B、①是糖蛋白，位于細胞膜的外側，B正確；C、②是膜蛋白，在細胞膜上的分布是不對稱的，C錯誤；D、細胞膜由兩層磷脂構成，故③的單分子層面積等于該細胞膜面積的兩倍，D正確。故選：C。
8.答案：（1）人的紅細胞
（2）①磷脂雙分子層；②4；糖蛋白；A；B；進行細胞間信息交流；控制物質進出；③選擇透過性；④蛋白質
解析：（1）生物膜由磷脂雙分子層構成基本支架，口腔上皮細胞和雞的紅細胞中提取出來的脂質，包括細胞膜、細胞器膜和核膜中的脂質，因此單分子層的表面積大于原來細胞膜表面積的兩倍。而人的成熟紅細胞中沒有細胞器和細胞核，提取出來的脂質只有細胞膜中的脂質，故單分子層的表面積相當于原來細胞膜表面積的兩倍。
（2）①圖中[1]表示磷脂雙分子層，它構成膜的基本支架。②糖蛋白具有識別作用，如果這是肝細胞的細胞膜，細胞膜上的胰島素受體最可能是圖中的[4]糖蛋白，胰島素受體與胰島素特異性結合后，能加快細胞攝取葡萄糖的速率。糖蛋白分布在細胞膜的外側，故A側為細胞膜外側，B側為細胞膜內側，故葡萄糖進入細胞的方向是A→B。上述過程體現了細胞膜進行細胞間信息交流和控制物質進出的功能。③臺盼藍能使死細胞染色，活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍不能進入細胞，故死的動物細胞會被染成藍色而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。這項技術利用的是細胞膜的選擇透過性。④蛋白質是生命活動的主要承擔者，膜功能的復雜程度主要取決于膜成分中蛋白質的種類和數量。

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