資源簡介

(共31張PPT)
生物學（新人教版）
第三章 第1節
細胞膜的結構和功能
教學目標 核心素養
1.概述細胞膜的主要功能。 2.分析細胞膜結構的探索過程，領悟科學的過程和方法。 3.了解流動鑲嵌模型的基本內容。 生命觀念——通過對細胞膜的學習建立生命的結構與功能觀
科學探究——領悟細胞膜結構探索過程的科學方法。
科學思維——流動鑲嵌模型及其解讀。
國家的邊界：邊防線等
人體的邊界：皮膚和黏膜
細胞的邊界：細胞膜（質膜）
課堂導入
1
鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。
討論
1.為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍是細胞不需要的物質，不易通過細胞膜。因此活細胞不被染色，死細胞的細胞膜失去控制物質進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞能被染成藍色。
討論
2.據此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？
細胞膜作為細胞的邊界，具有控制物質進出細胞的功能
注意：植物細胞的邊界是也細胞膜，不是細胞壁，因為細胞壁是全透性的
新課講授
2
一、細胞膜的功能
細胞膜的功能
將細胞與外界環境分隔開
控制物質進出細胞
進行細胞間的信息交流
1.將細胞與外界環境分隔開
使細胞成為相對獨立的系統。
細胞膜保障了細胞內部環境的相對穩定。
膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段。
推測的原始海洋景觀圖
抗體、激素等物質分泌物和廢物
細胞內有用的成分
2.控制物質進出細胞
水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等。
營養物質
對細胞有害的物質、病毒病菌
可進
不易進
不可出
可出
（相對的）
激素
內分泌細胞的激素（如胰島素），隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。
3.進行細胞間的信息交流
（1）通過細胞分泌化學物質完成間接交流
信號分子→血液→靶細胞的受體
（2）通過相鄰兩個細胞的細胞膜接觸
發出信號的細胞
靶細胞
與膜結合的信號分子
受體
信息從一個細胞傳遞給另一個細胞（例如精子和卵細胞之間的識別和結合）細胞識別得以實現的基礎是細胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的識別信息，使細胞可以識別同種與異種、同源與異源細胞
膜上的信息分子→膜上的受體
（3）相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。
胞間連絲
例如：高等植物細胞之間通過（胞間連絲）相互連接，也有信息交流的作用
（探索一） 時間：19世紀末 1895年
人物：歐文頓（E.Overton）
實驗：用500多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗.
現象：
●
●
細胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂質的物質
●
●
不溶于脂質的物質
發現脂質更容易通過細胞膜，不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜。
提出假說：
細胞膜是由脂質組成的
二、對細胞膜成分的探索
最初對細胞膜成分的認識，是通過對現象的推理分析,還是通過膜成分的提取和檢測？
從生理功能上入手，通過對現象的推理分析的。
（探索二）實驗：科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離然后進行化學分析。
化學分析表明：組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。
親水頭部
疏水尾部
磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發地形成雙分子層。
磷脂分子結構式
磷脂分子模型
磷脂分子示意圖
（探索三） 時間：1925年
人物：荷蘭科學家 戈特＆格倫德爾
實驗：從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，發現面
積是細胞膜的2倍
細胞膜中的磷脂是雙層的
水
空氣
提出假說：
根據磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣一水界面上鋪展成單分子層 科學家是如何推導出“脂質在細胞膜中必然排列為連續的兩層”這一結論的
磷脂分子的“頭部”親水,尾部疏水,所以在水一空氣的界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸,“尾部”則朝向空氣的一面?？茖W家因測得從紅細胞中提取的脂質,鋪成單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍,才得出膜中的脂質必然排列為連續的兩層這一結論。
細胞膜的兩側都有水環境存在，同學們嘗試著大膽的推測和想象一下在這樣的環境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？
水
水
A
水
水
B
水
水
C
親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水
膜內
（水溶液）
膜外（水溶液）
（探索四） 時間：1935年
人物：英國科學家 丹尼利＆戴維森
實驗：研究細胞膜的表面張力
現象：
細胞的表面張力明顯低于油水界面的表面張力
已知油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分，表面張力會降低
提出假說：
細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。
二、對細胞膜成分的探索
總結：細胞膜成分
脂質（大約占50%）
蛋白質（大約占40%）
糖類（大約占2%—10%）
功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多
磷脂（含量豐富）
膽固醇(少量)
時間：1959年
人物：羅伯特森
現象：在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構。
細胞膜結構的電鏡照片
提出假說：所有的細胞膜都由蛋白質—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。他把細胞膜描述為靜態的統一結構。
三、對細胞膜結構的探索
時間：20世紀60年代以后
質疑：科學家對細胞膜是靜態的觀點提出質疑：如果是這樣，細胞膜的復雜功能將難以實現，就連細胞的生長、變形蟲的運動這樣的現象都難以解釋。
變形蟲的運動
模擬細胞的生長
對模型的修正
新發現：
磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架;蛋白質分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層。
冰凍蝕刻技術研究細胞膜結構
時間：1970年
實驗：人——鼠細胞熒光標記融合實驗
證據表明：細胞膜具有流動性
融合細胞
細胞
融合
37℃
40min
正在融合的細胞
紅色熒光染料標記膜蛋白
綠色熒光染料標記膜蛋白
人細胞
小鼠細胞
熒光標記法是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標志物對研究對象進行分析的方法，常用的銀光蛋白有綠色和紅色兩種顏色
時間：1972年
人物：辛格和尼科爾森
總結前人經驗，
提出：流動鑲嵌模型
科學方法——提出假說
科學家首先根據已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗結果相吻合。
三、流動鑲嵌模型的基本內容
①細胞膜主要是由（磷脂分子）和（蛋白質分子）構成
②（磷脂雙分子層）是膜的基本支架。
③ 蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：
蛋白質：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。細胞膜的流動性對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。
④ 細胞膜中
糖位于（細胞膜外表面），
糖類與和蛋白質結合形成糖蛋白，
或與脂質結合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被。
糖被的功能：糖被與細胞表面的識別（識別作用）、細胞間的（信息傳遞）、保護作用。
磷脂雙分子層
基本支架
一定的流動性
蛋白質
鑲
貫穿
運動的
糖蛋白
糖被
細胞識別
組分
結構
功能
磷脂
蛋白質
糖類（少）
細胞膜
1.將細胞與外界環境分隔開
2.控制物質進出細胞
3.進行細胞間的信息交流
脂雙層為基本骨架
內部疏水，屏障
鑲嵌、嵌入、貫穿
物質運輸等
細胞表面
信息傳遞等
結構特點：流動性
細胞的物質運輸、生長、分裂、運動等生命活動
本節小結
細胞
細胞膜
最基本的生命系統
流動性
流動鑲嵌模型
系統的邊界
結構
成分
脂質（磷脂）50%
糖類
蛋白質 40%
特點
模型
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。
溫度等
影響因素
實例
原因
小鼠細胞和人細胞融合
功
能
磷脂雙分子層是膜的基本支架
蛋白質以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中
控制物質進出細胞
進行細胞間的信息交流開
流動鑲嵌模型
的主要內容
將細胞和外界環境分隔開
特性
選擇透過性
磷脂雙分子層是膜的基本支架
功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多
蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中
主要成分是磷脂和蛋白質且具有流動性
細胞膜兩側具有不對稱性中小學教育資源及組卷應用平臺
3.1 細胞膜的結構和功能 課時練習
【基礎練習】
1.下列關于細胞間信息交流的說法,錯誤的是 (　　)
A.細胞分泌的化學物質如胰島素是通過圖Ⅰ方式完成信息傳遞的
B.圖Ⅱ可表示精子與卵細胞通過細胞膜直接接觸完成信息傳遞
C.圖Ⅰ、Ⅱ中靶細胞表面的受體與信號分子結合從而接收信息
D.高等生物內細胞間的信息交流都需要借助圖Ⅱ中的②結構
2.下圖為細胞膜部分生理功能的模式圖。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.①可以保障細胞內部環境的相對穩定
B.通過②進入細胞的物質都是對細胞有利的
C.③可以表示激素將信息傳遞給靶細胞
D.④可能是高等植物相鄰細胞間信息交流的特殊方式
3.科學家們對細胞膜成分和結構的探索經歷了漫長的歷程,下列相關說法正確的是 (　　)
A.歐文頓發現脂溶性物質更容易穿過細胞膜,推測細胞膜上含有大量的磷脂
B.從人的紅細胞中提取的脂質在空氣—水界面上會鋪展成連續的兩層
C.羅伯特森在電鏡下看到細胞膜“暗—亮—暗”的三層結構,提出細胞膜是由脂質—蛋白質—脂質形成的三層結構
D.辛格和尼科爾森提出的模型認為細胞膜具有流動性
4.人、鼠細胞融合實驗中,用帶有不同熒光染料的抗體分別標記兩種細胞的膜蛋白,一段時間后兩種膜蛋白在雜種細胞膜上均勻分布從而形成嵌合體。如圖是相關實驗記錄,據此無法得到的結論是 (　　)
A.當溫度高于15 ℃,細胞膜的流動性發生變化
B.該實驗證明膜蛋白能夠運動
C.溫度對膜蛋白的擴散有影響
D.圖中數據說明融合時間越長形成的嵌合體越多
5.提取生物膜中的磷脂分子,將其放入水中可以形成雙層磷脂分子構成的球形脂質體(如圖所示),它載入藥物后可以將藥物送入相應細胞,下列關于細胞膜和脂質體的敘述,錯誤的是(　　)
A.磷脂分子在水中能自發形成球形脂質體是因為其具有親水的“頭”和疏水的“尾”
B.可在a處嵌入水溶性藥物,利用脂質體與細胞膜的流動性將藥物送入細胞
C.可在b處嵌入脂溶性藥物,利用脂質體與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
D.細胞可以以小油滴的形式儲存油,推測每個小油滴外具有圖示雙層磷脂分子形成的膜
6.如圖是細胞膜結構模式圖,相關敘述中不正確的是 (　　)
A.若該圖表示動物細胞膜,則圖示還缺少一種成分
B.①②在細胞膜上的分布是不均勻的
C.①與糖類結合形成糖蛋白,與細胞間信息交流有關
D.膜上③④形成的分子可以側向自由移動,②也都可以運動
7.冷凍后的細胞膜斷層如圖,脂質雙分子層內表面布滿“坑”和“丘”。下列敘述錯誤的是(　　)
A.“丘”代表蛋白質,“坑”是它們留下的孔
B.①分布在細胞膜內外側,與細胞間的識別有關
C.②的一端“親水”、一端“疏水”
D.“丘”的種類和數量與細胞膜功能的復雜程度密切相關
8.在流動鑲嵌模型提出后,研究人員又提出了脂筏模型:脂筏是質膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結構域,其中的膽固醇就像膠水一樣,對鞘磷脂親和力很高,并特異吸收或排除某些蛋白質,形成一些特異蛋白聚集的區域,結構模型如下圖所示,下列敘述不正確的是 (　　)
A.質膜的基本支架是磷脂雙分子層 B.脂筏的存在不影響膜的流動性
C.破壞膽固醇會導致脂筏結構解體 D.脂筏可能與細胞間的信息傳遞有關
9.如圖表示細胞膜的亞顯微結構圖,請回答下列問題:
(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)。判斷的依據是　　　　　　　　　　　　。上述過程體現了細胞膜　　　　　　　　和　　　　　　　　的功能。
(3)細胞學研究常用“染色排除法”鑒別細胞的生命力。例如,用臺盼藍染液處理動物細胞時,活細胞不著色,死細胞被染成藍色,從而判斷細胞是否死亡。這項技術利用的是細胞膜的　　　　　　　。(填功能特性)
【能力提升】
1.新型冠狀病毒外有包膜,來源于宿主細胞膜,包膜上含有病毒自身的刺突糖蛋白S,它可以與人體細胞表面的蛋白ACE2結合,使病毒的包膜與宿主細胞膜融合,進而侵入宿主細胞。下列相關說法錯誤的是　(　　)
A.推測新型冠狀病毒包膜的主要成分是脂質和蛋白質
B.推測人體細胞表面蛋白ACE2具有控制物質進出細胞的功能
C.病毒入侵人體細胞說明了細胞膜控制物質進出細胞的作用是相對的
D.刺突糖蛋白S與蛋白ACE2結合與兩種蛋白質的空間結構等密切相關
2.磷脂分子是組成細胞膜的重要成分,其“頭”部親水,“尾”部疏水。酶、抗體等水溶性大分子藥物常用磷脂包裹制成微球體,微球體外部結構與細胞膜類似,能很好地與細胞膜融合,所以更容易攜帶藥物運輸到患病部位的細胞中,進而發揮藥效。下列有關敘述正確的是(　　)
A.增強消化能力的消化酶不需要微球體運送
B.微球體能將大分子藥物水解成小分子藥物
C.推測微球體可以由一層磷脂分子構成
D.組成微球體的磷脂分子“尾”部和水溶性藥物形成穩定的結合體
3.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:綠色熒光染料與細胞膜上的蛋白質結合,細胞膜呈現一定強度的綠色;激光照射淬滅(漂白,熒光分子被不可逆破壞)膜上部分綠色熒光;檢測淬滅部位熒光強度隨時間的變化。實驗過程如圖甲,結果如圖乙。下列說法不正確的是(　　)
A.該技術說明細胞膜具有一定的流動性
B.淬滅部位熒光再現,是膜蛋白分子運動的綜合表現,因此該技術很難測定膜上單個特定蛋白質的流動速率
C.理論分析,漂白區域恢復足夠長的時間,熒光強度F2等于F1
D.適當升高實驗溫度,漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將縮短
4.磷脂分子是組成細胞膜的重要成分,請回答下列有關細胞膜的探究問題:
(1)科學家將人口腔上皮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,結果發現這個單層分子的面積　　 　(填“大于”“小于”或“等于”)原來細胞表面積的2倍,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)將由磷脂雙分子層形成的脂質體放置于清水中,一段時間后發現,脂質體的體積基本不變,說明水分子不容易通過純粹的脂質體,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)為了探究溫度對細胞膜流動性的影響,有人做了下述實驗:將小鼠和人細胞融合,并用發綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子,用發紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子,在37 ℃條件下經過40 min,融合細胞膜上的紅色和綠色熒光均勻分布。請指出該探究實驗設計的不足之處,并完善實驗設計思路。
3.1 細胞膜的結構和功能 課時練習答案
1.D　圖Ⅰ表示信號分子(如胰島素等激素)隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結合進行信息交流,圖Ⅱ表示兩個細胞通過直接接觸進行信息交流(如精卵細胞的識別與結合),這兩種方式都需要信號分子與靶細胞表面的特異性受體結合,A、B、C正確;高等植物細胞間可通過胞間連絲進行信息交流,不需要借助圖Ⅱ中的②(受體),D錯誤。
2.B　細胞膜控制物質進出細胞的能力是相對的,環境中一些對細胞有害的物質有可能進入細胞,B錯誤;④為通過胞間連絲進行信息交流,高等植物細胞可通過這種方式進行信息交流,D正確。
3.D　歐文頓發現溶于脂質的物質更容易穿過細胞膜,推測細胞膜是由脂質組成的,A錯誤;從人的紅細胞中提取的脂質在空氣—水界面上會鋪展成連續的單分子層,B錯誤;羅伯特森在電鏡下看到細胞膜“暗—亮—暗”的三層結構,認為細胞膜是由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成的,C錯誤;辛格和尼科爾森提出的細胞膜模型為流動鑲嵌模型,認為細胞膜具有流動性,D正確。
4.D　對題干、題圖信息分析如下:
題圖中未涉及時間變化,不能說明融合時間越長形成的嵌合體越多,D符合題意。
5.D　a處靠近磷脂分子親水的“頭”,可嵌入水溶性藥物;b處靠近磷脂分子疏水的“尾”,可嵌入脂溶性藥物;可利用脂質體與生物膜融合(體現流動性)的特點將藥物送入細胞,B、C正確。小油滴處于細胞質中(水環境),每個小油滴外應具有單層磷脂分子形成的膜(如圖所示),磷脂親水的“頭”朝外,疏水的“尾”朝內,D錯誤。
6.D　動物細胞膜還含有膽固醇,A正確。①②是蛋白質,蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中,其在細胞膜上的分布是不均勻的,B正確。③是磷脂分子的“頭”,具有親水性;④是磷脂分子的“尾”,具有疏水性,磷脂分子可以側向自由移動,膜上的②蛋白質大多數可以運動,D錯誤。
7.B?、贋樘堑鞍?分布在細胞膜外表面,與細胞間的識別有關,B錯誤;②是磷脂分子,其一端“親水”,一端“疏水”,C正確;“丘”(蛋白質)的種類和數量越多,細胞膜功能越復雜,D正確。
8.B　由題干信息可知膽固醇像“膠水”一樣,破壞膽固醇會導致脂筏結構解體,脂筏的存在會影響膜的流動性,B錯誤,C正確;脂筏會特異吸收或排除某些蛋白質,這些蛋白質(如糖蛋白)可能與細胞間的信息傳遞有關,D正確。
9.答案　(1)磷脂雙分子層　(2)4　糖蛋白　A　B　A側有糖鏈,是細胞外側　進行細胞間信息交流　控制物質進出細胞　(3)選擇透過性
解析　(1)(2)據圖分析,1為磷脂雙分子層,2、3為蛋白質,4為糖蛋白(位于細胞膜的外表面)。A側為膜外,B側為膜內。葡萄糖進入細胞的方向是A→B。(3)活細胞的細胞膜具有控制物質進出細胞的功能,死細胞的細胞膜失去此功能。
能力提升練
1.B　
題干信息 推理和分析
病毒包膜來源于宿主細胞膜 病毒包膜的成分主要是脂質和蛋白質,A正確
ACE2與病毒刺突糖蛋白S結合,使病毒的包膜與宿主細胞膜融合,病毒侵入宿主細胞 ACE2能識別刺突糖蛋白S,與細胞表面的識別和信息交流有關,B錯誤
病毒(對機體有害)能侵入宿主細胞 細胞膜控制物質進出細胞的作用是相對的,C正確
2.A　題干信息:微球體攜帶藥物運輸到患病部位的細胞中,進而發揮藥效,而增強消化能力的消化酶在消化道內發揮作用,不需要進入細胞,無需微球體運送,A正確;微球體的外部結構與細胞膜類似,其作用是包裹藥物(不能分解藥物),其結構應如圖所示,B、C、D錯誤。
3.C　對本實驗原理分析如下:
該技術可證明膜蛋白可以運動(細胞膜具有一定的流動性),A正確;由于部分熒光分子被激光漂白(不可逆破壞),所以即使漂白區域恢復足夠長的時間,熒光強度F2仍小于F1,C錯誤;溫度會影響分子的運動,所以適當升高實驗溫度,漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將縮短,D正確。
4.答案　(1)大于　人口腔上皮細胞中除細胞膜外,還存在其他膜結構,它們都含有磷脂分子　(2)磷脂雙分子層中間是磷脂分子的疏水端,水分子不容易通過　(3)不足之處:缺少對照實驗。實驗思路:設置三個不同的溫度梯度(如17 ℃、37 ℃、57 ℃),讓三組細胞分別在不同的溫度條件下融合并培養,觀察并記錄融合的細胞膜上紅色、綠色熒光分布均勻所用的時間。
解析　(1)人口腔上皮細胞中含有細胞膜、細胞器膜和核膜等膜結構,它們均以磷脂雙分子層為基本支架。將人口腔上皮細胞中的磷脂成分全部抽提出來,在空氣—水界面上鋪成單分子層,則這個單層分子的面積大于細胞表面積的2倍。
(3)分析實驗,如下所示:
實驗目的 探究溫度對細胞膜流動性的影響
自變量 溫度
因變量 融合的細胞膜上紅色、綠色熒光分布均勻所用的時間
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3.1 細胞膜的結構和功能 課時練習
【基礎練習】
1.系統的邊界對系統的穩定至關重要。細胞作為一個基本的生命系統,它的邊界就是細胞膜,以下有關細胞膜功能的說法錯誤的是 (　　)
A.細胞膜對于物質的運輸具有選擇性,細胞需要的物質可以進入細胞
B.動物細胞之間的信息傳遞需通過激素與靶細胞受體結合來實現
C.植物細胞間的胞間連絲,能進行信息交流和物質轉運
D.多細胞生物體內,細胞通過細胞膜進行細胞間的多種相互作用
2.如圖表示細胞膜功能結構模式圖。據圖分析,下列說法不正確的是 (　　)
A.功能①在生命起源過程中具有重要作用
B.功能②表示進入細胞的物質對細胞都是有利的
C.激素調控生命活動與圖中功能③有一定關系
D.相鄰的植物細胞可通過功能④進行通訊
3.如圖是細胞間的三種信息交流方式,請據圖分析回答下列問題:
A B　　　C
(1)圖A表示內分泌細胞分泌的激素,隨①　　　到達全身各處,與　　　 　表面的②　　　　結合,從而將信息傳遞給靶細胞。
(2)圖B表示通過相鄰兩細胞的　　　　　　　　,使信息從一個細胞傳遞給另一個細胞,圖中③表示　　　　　　　　　　,③需要與靶細胞膜上的　　　　結合。
(3)圖C表示相鄰兩植物細胞之間形成　　　　,攜帶信息的物質從一個細胞傳遞給另一個細胞,圖中④表示　　　　　　　。
(4)在多細胞生物體內,各個細胞之間都保持功能的協調,才能使生物體健康地生存。這種協調性的實現不僅依賴于物質的交換和能量的轉化,也依賴于信息的交流,這種交流大多與　　　　的結構和功能有關。
【對細胞膜成分和結構的探索】
4.如圖表示磷脂分子的幾種排列方式,在細胞膜中下列哪種排列方法是正確的 (　　)
A B
C D
5.下列有關細胞膜成分和結構的敘述,錯誤的是 (　　)
A.制備細胞膜時可用雞血作為材料
B.細胞膜主要由脂質和蛋白質組成
C.細胞膜功能越復雜,蛋白質的種類與數量就越多
D.脂溶性物質容易穿過細胞膜
6.下列關于細胞膜的探索歷程中相關實驗與推測或結論之間對應關系錯誤的是 (　　)
選項 實驗 推測或結論
A 英國學者丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力 細胞膜除了含脂質分子外,可能還附有蛋白質
B 戈特和格倫德爾將從紅細胞中提取的脂質鋪展成單分子層后,測得單分子層面積是紅細胞表面積的2倍 細胞膜中的脂質分子排列為連續的兩層
C 羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜的暗—亮—暗的三層結構 提出細胞膜的流動鑲嵌模型
D 熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗 細胞膜具有流動性
7.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均勻排列在脂質分子的兩側
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都可以運動
8.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.①②③在細胞膜上都是運動的
B.細胞識別與①有關
C.②在細胞膜上的分布是不均勻的,在物質運輸等方面具有重要作用
D.人體成熟紅細胞的③的單層分子的面積等于該細胞所有膜面積的兩倍
9.如圖為細胞膜的亞顯微結構模式圖,請據圖回答下列問題:
(1)圖中[③]　 　　的基本組成單位是　　 　　　。構成細胞膜基本支架的結構是[　]　　　　　　　。
(2)白細胞吞噬細菌的現象體現了細胞膜的　　　 　性,這是因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)不同的細胞,其細胞膜的生理功能不同,主要取決于細胞膜上的　　　　(填寫序號)。
(4)細胞膜的外側是　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)側,判斷的依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)圖中②所具有的與其在細胞膜中排布方式有關的特點是　　　　　　　　　　　　;除②外,細胞膜中另一種脂質物質是　　　　,該物質對于維持細胞膜的穩定性具有重要作用。
【能力提升】
1.提取生物膜中的磷脂分子,將其放入水中可以形成雙層脂分子的球形脂質體(如圖),它載入藥物后可以將藥物送入相應細胞,下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.磷脂分子在水中能自發形成磷脂雙分子層是因為其具有親水的“頭部”和疏水的“尾部”
B.在a處嵌入水溶性藥物,利用脂質體與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
C.在b處嵌入脂溶性藥物,利用脂質體與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞
D.該脂質體與細胞膜融合是利用它們都具有流動性這一功能特性
2.圖1是用不同熒光染料標記人和小鼠細胞表面抗原(HLA抗原和H-2抗原均為蛋白質)進行融合的實驗;圖2是科學家對哺乳動物紅細胞的細胞膜上不同種類的磷脂(SM、PC、PS、PE、PI、CI)進行研究的結果。下列敘述錯誤的是 (　　)
圖1 圖2
A.圖1所示的實驗可以證明羅伯特森提出的靜態的細胞膜模型是錯誤的
B.溫度不會影響圖1實驗中蛋白質的運動速率
C.圖2中的研究結果可以證明細胞膜中的磷脂在細胞膜上的分布是不對稱的
D.細胞膜的功能復雜程度取決于細胞膜上的蛋白質種類和數量
3.研究者用熒光染料對細胞膜上某些分子進行處理,并使膜發出熒光,再用高強度激光照射細胞膜的某區域,使其瞬間被“漂白”,即熒光消失。隨后,該漂白區域熒光逐漸恢復,如圖1。檢測該區域熒光強度隨時間的變化并繪制得到熒光漂白恢復曲線,如圖2。請回答問題:
圖1 圖2
(1)細胞膜的主要成分是　　　 　　,實驗中通常對膜上的　 　　　進行熒光標記。
(2)細胞膜上被漂白區域的熒光強度得以恢復,推測其可能的原因有①被漂白物質的熒光會自行恢復;②　　　　　　　　　　　　　。
(3)研究發現如果用特定方法去除細胞膜中的膽固醇,膜結構上蛋白質分子停泊的“平臺”被拆解,漂白區域熒光恢復的時間縮短,說明膽固醇對膜中分子運動具有　　　　(填“促進”或“限制”)作用。
(4)此項研究說明細胞膜的結構特性是　　　　　　　　　　。
3.1 細胞膜的結構和功能 課時練習
【基礎練習】
1.B　細胞膜具有控制物質進出的功能,細胞需要的物質可以進入細胞,不需要的物質不容易進入細胞,A正確;動物細胞之間的信息傳遞可以通過激素與靶細胞受體結合實現,也可通過細胞之間直接接觸來實現,如精子與卵細胞結合,B錯誤;植物細胞能通過胞間連絲進行信息交流和物質轉運,C正確;細胞通過細胞膜進行細胞間的信息交流等多種相互作用,D正確。
2.B　細胞膜將生命物質與外界環境分隔開,產生了原始的細胞,并成為相對獨立的系統,保障了細胞內部環境的相對穩定,功能①在生命起源過程中具有重要作用,A正確;細胞控制物質進出功能是有一定限度的,超過一定限度有害物質也能進入細胞,比如重金屬中毒,B錯誤;激素調控生命活動需要靶細胞受體識別相應信號分子,C正確;相鄰的植物細胞可通過胞間連絲進行通訊,D正確。
3.答案　(1)血液　靶細胞　受體　(2)細胞膜接觸　與膜結合的信號分子　受體　(3)通道　胞間連絲　(4)細胞膜
解析　圖A表示內分泌細胞分泌的激素,隨血液到達全身各處,與靶細胞表面的受體結合進行信息傳遞。圖B表示的是細胞膜直接接觸,③表示的是信號分子,信號分子也需要與靶細胞膜上的受體結合,如精子和卵細胞之間的識別和結合就是細胞膜直接接觸。圖C表示的是植物細胞間形成通道進行交流,如胞間連絲。
4.A　細胞膜中,磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架,磷脂分子疏水的尾部與尾部相連,親水的頭部分別朝向膜內和膜外。
5.A　哺乳動物成熟的紅細胞是制備純凈細胞膜的良好材料,而雞的紅細胞中因含有其他膜結構而不利于獲取純凈細胞膜,A錯誤;細胞膜主要由脂質和蛋白質組成,此外還含有少量的糖類,脂溶性物質容易穿過細胞膜,不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜,B、D正確;蛋白質在細胞膜行使功能方面起著重要的作用,因此功能越復雜的細胞膜,蛋白質的種類與數量就越多,C正確。
歸納總結　細胞膜上蛋白質的三種常見功能
(1)運輸功能:細胞膜上有些蛋白質可協助物質進行跨膜運輸(詳見第4章)。
(2)識別功能:細胞膜上的糖蛋白可識別信號分子,進行細胞間的信息交流。
(3)催化功能:細胞膜上有些蛋白質可起催化作用。
6.C　羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構,提出細胞膜是由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成的;細胞膜的流動鑲嵌模型由辛格和尼科爾森提出,C錯誤。
7.C　羅伯特森提出了細胞膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成的假說,且其將細胞膜描述為靜態的統一結構;流動鑲嵌模型的內容是細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質分子構成的,磷脂雙分子層是膜的基本支架,且細胞膜不是靜止不動的,構成膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子都可以運動,C正確。
8.A　圖中①是糖蛋白,具有細胞識別等功能,②是蛋白質,③是磷脂雙分子層,膜結構中的磷脂和大多數蛋白質分子是可以運動的,A錯誤,B正確。②蛋白質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,分布是不對稱和不均勻的;這些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用,C正確。人體成熟紅細胞中只有細胞膜一種膜結構,由于細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層,因此磷脂的單分子層面積等于該細胞所有膜面積的兩倍,D正確。
歸納總結　細胞膜結構特性和功能特性的關系
9.答案　(1)蛋白質　氨基酸?、凇×字p分子層　(2)流動　組成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子不是靜止不動的,而是可以運動的　(3)③　(4)Ⅰ?、駛扔孝偬堑鞍?糖蛋白位于細胞膜外側　(5)頭部具有親水性,尾部具有疏水性　膽固醇
解析　分析題圖,①表示糖蛋白,②表示磷脂雙分子層,③表示蛋白質,Ⅰ側含有糖蛋白,為細胞膜的外側。(5)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。磷脂分子由親水性頭部和疏水性尾部組成。
【能力提升】
1.D　根據球形脂質體的雙層脂分子的親水端、疏水端,推測圖中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,A、B、C正確。脂質體與細胞膜具有一定的流動性是其結構特性,D錯誤。
2.B　圖1所示的實驗可以證明細胞膜具有流動性,A正確;溫度能夠影響圖中抗原(蛋白質)的運動速率,B錯誤;圖2中的研究結果表示磷脂在細胞膜內外側所占比例不同,可證明細胞膜中的磷脂在細胞膜上的分布是不對稱的,C正確;蛋白質是生命活動的主要承擔者,膜上的蛋白質種類和數量越多,細胞膜的功能越復雜,D正確。
3.答案　(1)磷脂和蛋白質　蛋白質　(2)被漂白區域內外的膜蛋白分子可相互運動　(3)限制　(4)具有一定的流動性
解析　(3)用高強度激光照射細胞膜的某區域,該區域瞬間被“漂白”,一段時間后,該漂白區域熒光逐漸恢復,若去除細胞膜中的膽固醇,漂白區域熒光恢復的時間縮短,說明膽固醇對膜中分子運動具有限制作用。
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必修1 分子與細胞
第三章 細胞的基本結構
第一節 細胞膜的結構和功能
細胞膜功能：
①將細胞與環境分隔開，保證細胞內部環境的相對穩定
②控制物質出入細胞（選擇透過性膜）
水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等營養物質可進；
抗體、激素等物質分泌物和廢物可出；
細胞內有用的成分不可出；
對細胞有害的物質、病毒病菌不易進。
③進行細胞間信息交流
【方式一】：內分泌細胞產生激素，隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。
【方式二】：相鄰的兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如，精子和卵細胞之間的識別和結合。
【方式三】：相鄰的兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。例如，高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。
細胞膜功能特點：選擇透過性
舉例：（腌制糖醋蒜，紅墨水測定種子發芽率，判斷種子胚、胚乳是否成活）
研究細胞膜的常用材料：
人或哺乳動物成熟紅細胞（無細胞核和各種細胞器）。
細胞膜主要成分
脂質 和 蛋白質，還有少量糖類。
細胞膜成分特點：
脂質中磷脂最豐富，功能越復雜的細胞膜，蛋白質種類和數量越多。
【實驗】人——鼠細胞熒光標記融合實驗，結論：
細胞膜結構特點：細胞膜具有流動性
舉例：（變形蟲變形運動、白細胞吞噬細菌）
流動鑲嵌模型：
①磷脂雙分子層 是膜的基本支架。（運動的）
②蛋白質：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）。（可以運動）
③ 糖位于（細胞膜外表面），糖類與和蛋白質結合形成糖蛋白，與脂質結合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被。
證明：細胞膜結構特點：細胞膜具有流動性
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