第1節細胞膜的結構和功能第3章細胞的基本結構1.從系統與環境關系的角度，闡釋細胞膜作為系統的邊界所具有的功能2.分析細胞膜組成成分與結構的關系，說明細胞膜結構的物質基礎，概述流動鑲嵌模型的主要內容3.分析對細胞膜成分與結構的探索歷程，認同科學理論的形成是一個科學精神、科學思維和技術手段結合下不斷修正與完善的過程1.生命觀念：細胞膜以磷脂雙分子層為基本支架，這樣的結構與膜兩側都是水溶液的環境相適應；細胞膜的組成成分、結構與細胞膜承擔的控制物質進出、進行信息交流的功能相適應2.科學思維：分析細胞膜的成分和結構探索歷程，了解細胞膜成分，建立生物膜的流動鑲嵌模型3.科學探究：“科學方法”欄目中介紹了提出假說4.社會責任：“練習與應用”中編排了脂質體作為藥物載體應用分析；“利用廢舊物品制作生物膜模型”體現了節約資源、廢物利用的環保理念學習目標核心素養目錄CONTENTS01知識梳理歸納總結ZHISHISHULIGUINAZONGJIE02學習目標

自主檢測XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE03重難突破易錯攻克ZHONGNANTUPOYICUOGONGKE04課后課時作業KEHOUKESHIZUOYE01知識梳理歸納總結ZHISHISHULIGUINAZONGJIE質膜邊界細胞與外界環境相對穩定病毒、病菌抗體、激素(2)控制物質進出細胞激素血液靶細胞受體

細胞膜接觸通道精子和卵細胞物質通道高等植物細胞胞間連絲細胞間的信息交流都依賴于信息分子和受體嗎？提示：一定依賴于信息分子傳遞信息，但不一定需要受體，如高等植物細胞之間的胞間連絲。提示歐文頓脂質脂質磷脂膽固醇磷脂2兩蛋白質1．選擇哺乳動物的成熟紅細胞制備細胞膜的原因？2．磷脂分子在空氣—水界面上如何分布？提示：①動物細胞沒有細胞壁，能夠吸水漲破；②哺乳動物的成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器，可獲得較為純凈的細胞膜。提示提示：鋪展成單分子層。磷脂頭部由親水的磷酸構成，尾部由疏水的脂肪酸構成，在空氣—水界面，頭部與水接觸，而尾部位于空氣中，如圖。3．磷脂分子在水中如何分布？4．磷脂分子在水—苯的混合溶劑中如何分布？提示：在水中，朝向水的是“頭部”，“尾部”疏水。當磷脂分子的內外兩側都是水環境時，磷脂分子的“尾部”相對排列在內側，“頭部”則朝向兩側水環境中，形成磷脂雙分子層，如圖。提示提示：將磷脂分子置于水—苯的混合溶劑中，磷脂的“頭部”將與水接觸，“尾部”與苯接觸，如圖。脂質磷脂蛋白質蛋白質羅伯特森暗—亮—暗蛋白質—脂質—蛋白質脂質分子蛋白質分子熒光標記法運動流動性辛格和尼科爾森流動鑲嵌模型易漏邊角(課本P44)科學方法——提出假說(1)提出假說——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。(2)用進一步的觀察與實驗修正和補充假說。(3)假說被接受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結果相吻合。磷脂雙分子層基本支架屏障作用側向蛋白質物質運輸運動糖被糖蛋白糖脂外表面細胞表面的識別細胞間的信息傳遞具有一定的流動性側向自由移動蛋白質物質運輸選擇透過性1．細胞膜有哪些主要功能？答案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。答案2．流動鑲嵌模型的基本內容是什么？3．通過對細胞膜結構的探索過程的分析，你對科學的過程和方法有哪些領悟？答案細胞膜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的，磷脂雙分子層構成了膜的基本支架；②蛋白質分子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；③磷脂分子可以側向自由移動，蛋白質大多是可以運動的；④細胞膜外表面的糖類分子可以與蛋白質分子結合形成糖蛋白，也可以和脂質結合形成糖脂。答案科學研究需要很多科學家共同努力，離不開技術支持，需要理性思維與實驗相結合，是一個不斷開拓、繼承、修正和發展的過程。答案學習目標自主檢測02XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE1．(目標1)血液透析是將病人的血液引流至體外，經過一種人工合成的膜材料，把代謝廢物透析掉，讓凈化的血液回輸到病人體內。該過程模擬的細胞膜的功能是(

)A．將細胞與外界環境分隔開B．控制物質進出細胞C．進行細胞間的信息交流D．保護細胞不被病原體侵染答案2．(目標2)典型的細胞膜最可能具有下列哪種組成(質量分數)(

)A．35%脂質、50%蛋白質、5%糖類、10%RNAB．50%脂質、45%蛋白質、5%糖類、0%RNAC．25%脂質、75%蛋白質、0%糖類、0%RNAD．60%脂質、30%蛋白質、0%糖類、10%RNA解析細胞膜主要由脂質和蛋白質構成，還有少量的糖類，但是不含RNA。其中脂質約占細胞膜總質量的50%，蛋白質約占40%，糖類占2%～10%。答案解析3．(目標3)細胞膜成分和結構的探索歷程，凝聚著多位科學家的智慧和心血，下列相關敘述錯誤的是(

)A．歐文頓用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次的實驗，發現脂溶性物質容易穿過細胞膜，據此推測：細胞膜是由脂質組成的B．戈特和格倫德爾提取人紅細胞中的脂質，鋪展成的單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍，據此推測：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層C．羅伯特森拍攝的電鏡下的細胞膜照片，呈現清晰的暗—亮—暗三層結構，據此構建了動態的細胞膜模型D．科學家用熒光染料標記的方法，通過人鼠細胞融合實驗，證明了細胞膜具有流動性答案4．(目標2)下列關于生物膜的敘述，不正確的是(

)A．功能越復雜的細胞膜上的蛋白質種類和數量就越多B．磷脂分子是由疏水性的頭部和親水性的尾部組成C．生物膜上的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的D．細胞膜能控制物質進出并可以維持細胞內環境的穩定答案5．(目標1和2)如圖表示細胞膜的結構，據此回答問題(在[

]中填序號)。(1)細胞膜的這種結構模型被稱為________________。細胞膜的基本支架是[

]。(2)膽固醇、維生素D等物質能優先通過細胞膜，這是由于細胞膜上具有____________(填成分)。(3)由圖可知，該結構的______(填“上方”或“下方”)是細胞膜的外側。(4)精子和卵細胞能夠通過該結構相互識別并結合，說明細胞膜具有_________________________________功能。與此相關的物質是[

]。(5)細胞膜在控制物質進出細胞時具有_____________(填特性)。答案

流動鑲嵌模型③脂質(或磷脂)上方進行細胞間的信息交流(或細胞識別)④選擇透過性學習目標自主檢測02XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE重難突破易錯攻克03ZHONGDANTUPOYICUOGONGKE[例1]春天，很多植物同時開花，花粉在空氣中傳播后，也很容易黏附到其他植物的柱頭上，但這些花粉不能萌發，而落到同種植物柱頭上的花粉可以萌發。這依賴于(

)A．細胞分泌物的信息傳遞B．花粉和柱頭細胞的細胞膜之間信號分子與受體的識別C．花粉與柱頭細胞間的胞間連絲D．花粉與柱頭細胞中核酸的一致性答案解題分析花粉和柱頭細胞的細胞膜含有特定的信號分子和受體，這樣可以使得在植物的柱頭上只有同種植物的花粉可以萌發，保證了物種的正常延續。解題分析[例2]生物學上將細胞外與膜受體結合的信息分子稱為第一信使，由其轉換而來的細胞內信號則稱為第二信使。當血液中的血管緊張素Ⅱ(一種多肽)與膜上的受體結合時，可激活細胞內的Ca2＋等信使，進而調節細胞的代謝活動，例如使血管壁平滑肌收縮，導致血壓升高。下列有關敘述錯誤的是(

)A．血管緊張素Ⅱ在生物學上屬于第一信使B．Ca2＋等信使在生物學上屬于第二信使C．上述材料能體現多肽具有調節機體生命活動的功能D．上述材料主要體現細胞膜將細胞與外界環境分隔開的功能答案解題分析由題意知，血液中的血管緊張素Ⅱ(一種多肽)與膜上的受體結合時，可激活細胞內的Ca2＋等信使，進而調節細胞的代謝活動，體現了細胞膜進行細胞間信息交流的功能，C正確，D錯誤。解題分析[例3]在人—鼠細胞融合實驗基礎上，有人做了補充實驗：用藥物抑制細胞能量轉換和蛋白質合成途徑，對膜蛋白運動沒有影響。但是當降低溫度時，膜蛋白的擴散速率降低至原來的1/20～1/10。下列有關細胞膜的推測，不正確的是(

)A．膜蛋白的合成不影響其運動B．膜蛋白的運動不需要消耗ATP的能量C．溫度不影響磷脂分子的運動D．膜蛋白的擴散與磷脂分子運動相關答案解題分析“用藥物抑制細胞能量轉換和蛋白質合成途徑，對膜蛋白運動沒有影響”，說明膜蛋白的合成不影響其運動且膜蛋白的運動不需要消耗能量，A、B正確；由題干可知，降低溫度后膜蛋白擴散速率發生變化，說明溫度會影響磷脂分子的運動，C錯誤；蛋白質分子有的鑲嵌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，有的橫跨整個磷脂雙分子層，因此膜蛋白的擴散與磷脂分子運動相關，D正確。解題分析[例4]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，繪制得到熒光漂白恢復曲線，如圖2。(1)細胞膜以________________為基本支架，此外還含有蛋白質等成分，實驗中通常對膜蛋白進行熒光標記。(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被漂白區域熒光染料的熒光會__________的結果；②被漂白區域內外的細胞膜成分分子__________的結果。(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”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________作用，該結果________(填“支持”或“不支持”)推測②。(4)此項研究說明細胞膜具有______________性。答案磷脂雙分子層自行恢復相互運動限制支持(一定的)流動解題分析(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”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限制作用，該結果支持推測②，被漂白區域內外膜蛋白分子可以相互運動。(4)此項研究中被漂白區域內外膜蛋白分子可以相互運動，說明細胞膜具有一定的流動性。解題分析課后課時作業04KEHOUKESHIZUOYE

知識點一細胞膜的功能1．對玉米種子的實驗處理方法和觀察到的現象如下，該實驗結果說明(

)[基礎對點]實驗處理將玉米種子浸泡15h，從中央切開后用稀釋紅墨水染色將玉米種子煮熟，從中央切開后用稀釋紅墨水染色實驗現象胚細胞著色非常淺胚細胞著色深A.細胞膜具有控制物質進出細胞的作用B．紅墨水容易進出玉米細胞C．細胞膜具有全透性D．活細胞的細胞膜具有控制物質進出細胞的作用解析活細胞可以按照生命活動的需要有選擇地吸收物質，紅墨水不是細胞生長的必需物質，不能或很少通過活細胞的細胞膜進入胚細胞，胚細胞著色淺；煮熟的玉米胚細胞死亡，其細胞膜失去選擇透過性而具有全透性，紅墨水進入細胞，胚細胞著色深。答案解析2．如圖表示細胞間信息交流的三種方式，有關敘述不正確的是(

)A．圖a、圖b中靶細胞表面上的受體與信號分子結合，從而接受信息B．胰島素調節血糖的過程中，信息交流方式與圖a所示相同C．圖c中植物細胞依靠胞間連絲交流信息，但不能交換物質D．精子和卵細胞受精時要發生圖b所示的信息交流方式答案

知識點二細胞膜的成分3．將大量磷脂分子放入清水中，攪拌后，下列圖示現象不可能出現的是(

)答案解析磷脂分子一端為親水的頭，一端為疏水的尾，所以磷脂分子不可能疏水性的尾和親水性的頭混亂地分布在水中。解析4．下列對細胞膜成分的敘述，錯誤的是(

)A．細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質B．動物細胞膜中的脂質主要是磷脂還含有少量膽固醇C．細胞膜上的糖類很少，所以其作用不重要D．細胞膜中蛋白質的種類和數量決定細胞膜功能的復雜程度答案解析細胞膜上的糖類雖少，但其作用很重要，例如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。解析5．用丙酮從口腔上皮細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單分子層面積為S1，設細胞表面積為S2，則S1與S2關系最恰當的是(

)A．S1＝2S2 B．S2>2S1C．S1>2S2 D．S2<S1<2S2答案解析磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架，將細胞膜的磷脂分子鋪成單層的面積恰好是細胞表面積的2倍，但由于口腔上皮細胞中還有細胞核和一些具有膜結構的細胞器，因此口腔上皮細胞中的磷脂分子鋪成單層的面積大于細胞表面積的2倍，即S1>2S2。解析

知識點三對細胞膜結構的探索6．下列關于細胞膜結構探索歷程的說法，正確的是(

)A．羅伯特森利用光學顯微鏡提出的“亮—暗—亮”的三層結構是一種靜態模型B．羅伯特森結合其他科學家的工作，提出所有的細胞膜都由脂質—蛋白質—脂質三層結構構成C．熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗以及相關的其他實驗證據表明細胞膜具有流動性D．辛格和尼科爾森提出的細胞膜的結構模型已完美無缺答案解析羅伯特森利用電鏡提出的“暗—亮—暗”的三層結構是一種靜態模型，A錯誤；辛格和尼科爾森提出的細胞膜流動鑲嵌模型被大多數人所接受，但也不是完美無缺的，D錯誤。解析7．科學家用綠色熒光物質和紅色熒光物質分別標記小鼠細胞表面蛋白質和人細胞表面蛋白質，將人鼠細胞融合，融合后用激光照射淬滅(漂白)膜上部分熒光，一段時間后熒光區域恢復。敘述正確的是(

)A．該實驗也可以采用同位素標記法標記人、鼠細胞B．該實驗可以證明細胞膜的主要成分為蛋白質和磷脂C．漂白部分熒光恢復是因為熒光標記被淬滅的蛋白質恢復空間結構D．根據熒光部位恢復速度可估算細胞膜中蛋白質分子的運動速度答案解析同位素標記適合示蹤物質的運行和變化規律，但不及紅綠熒光標記便于觀察和檢測人鼠細胞膜上蛋白質的移動，A錯誤；本實驗無法檢測細胞膜的成分，B錯誤；熒光區恢復是其他位置的蛋白質運動的結果，熒光區恢復速度可以反映蛋白質分子運動速度，C錯誤，D正確。解析

知識點四流動鑲嵌模型的基本內容8．下圖是某同學繪制的細胞膜的亞顯微結構模式圖，下列有關說法不正確的是(

)A．①糖被位于細胞膜的外表面，與細胞表面識別和細胞間信息傳遞等功能密切相關B．②蛋白質以不同方式鑲嵌在③磷脂雙分子層中C．③磷脂雙分子層是膜的基本支架，排列在內部的是磷脂分子的疏水端，磷脂分子的親水端排列在外側D．細胞膜具有流動性，主要表現為②和③的分子都能自由運動答案解析①為糖被，②為蛋白質分子，③為磷脂雙分子層，糖被位于細胞膜的外表面，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；蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中，有的鑲在其表面，有的部分或全部嵌入其中，有的貫穿于其中，B正確；磷脂分子尾部疏水端排列在內，頭部親水端排列在外側，C正確；膜具有流動性，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，不是都能自由運動，D錯誤。解析9．科學家對某動物細胞膜上不同種類的磷脂分子(SM、PC、PS、PE、PI、CI)進行研究，發現PC、SM主要分布在外側，PS、PE、PI主要分布在內側，CI在內外側的分布差別不大。下列相關敘述正確的是(

)A．研究細胞膜的成分時可利用青蛙的成熟的紅細胞獲取純凈的細胞膜B．不同種類的磷脂在膜上的分布情況有差異，說明細胞膜的功能主要通過磷脂來實現C．同種磷脂分子在磷脂雙分子層中的分布大多是對稱的D．磷脂分子的尾部使細胞膜內部形成疏水區，有利于細胞膜的穩定性答案[能力提升]解析哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核也沒有眾多的細胞器，可以在研究細胞膜的成分時用來獲取純凈的細胞膜，A錯誤；細胞膜的功能主要通過蛋白質來實現，B錯誤；根據題干信息，除了CI在膜的內外側分布差別不大，其他同種磷脂分子主要分布在膜的某一側，是不對稱分布的，C錯誤；磷脂分子頭部親水，尾部疏水，所以磷脂分子的尾部使細胞膜內部形成疏水區，有利于細胞膜的穩定性，D正確。解析10．下列關于細胞膜結構和功能的敘述，正確的是(

)A．Na＋通過神經纖維膜上的Na＋通道進入細胞，體現了細胞膜具有信息交流的功能B．細胞間的信息交流都需要依賴細胞膜上的糖蛋白才能實現C．細胞膜的選擇透過性既與磷脂分子有關，又與膜上蛋白質有關D．不同的細胞膜上不可能存在相同的蛋白質答案解析Na＋通過神經纖維膜上的Na＋通道進入細胞，體現了細胞膜具有選擇透過性的功能，A錯誤；相鄰細胞間可以形成通道使細胞間進行信息交流，如胞間連絲，不一定需要依賴細胞膜上的糖蛋白才能實現，有些細胞間的信息交流是依賴細胞內的受體實現的，B錯誤；不同的細胞可能吸收相同的無機鹽、有機物等，可能存在相同的蛋白質，如幾乎所有細胞膜上都有運輸葡萄糖的載體蛋白，D錯誤。解析11．細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的。但細胞膜非常薄，即使在高倍顯微鏡下依然難以看清它的真面目，人們對細胞膜的化學成分與結構的認識經歷了很長的過程。請回答下列有關細胞膜的成