第二節細胞膜控制細胞與周圍環境的聯系考試內容核心素養1.細胞膜具有選擇透過性1.生命觀念——基于結構與功能觀分析細胞膜吸收物質具有選擇透過性的原因2．科學探究——分析、探究膜的透性模擬實驗中的操作要點、材料處理及結果比較，提升實驗分析與整合能力3．科學思維——歸納概括細胞膜的結構組成，分析磷脂和膜蛋白及膽固醇等分子的結構特點，明確細胞膜的功能與其各種組分具有直接的關聯性；基于模型與建模，建構生物膜的流動鑲嵌模型，并分析細胞膜流動性與細胞膜功能實現的關系；分析植物細胞壁的構成成分及功能，并能與其他生物的細胞壁進行比較2.細胞膜主要由磷脂和蛋白質構成3.生物膜具有流動性4.細胞壁是植物、真菌和大多數原核細胞的外層結構知識點(一)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))細胞膜的結構與功能1．細胞膜具有選擇透過性(1)細胞膜又叫質膜，是圍繞在細胞外層，將細胞與周圍環境區分開的結構。(2)細胞膜具有允許某種物質透過的特性，稱為細胞膜對該物質的選擇透過性。(3)通過模擬實驗探究膜的透過性①半透膜：一些膜具有一定大小的孔徑，水等小分子和離子可以自由通過，而蛋白質、淀粉等大分子則無法通過，這種膜稱為半透膜。透析膜就是一種半透膜。②方法步驟a．取A、B兩個透析袋，將等量的淀粉溶液和葡萄糖溶液分別裝入A、B透析袋中。透析袋兩端用細線系緊。b．將透析袋一端的細線綁在玻璃棒中央；透析袋置于燒杯內；玻璃棒橫置于燒杯上方。c．向燒杯內注入等量蒸餾水，直至淹沒透析袋。向A組透析袋外面的蒸餾水中加入適量碘-碘化鉀溶液。d．靜置12h，觀察A組實驗現象；取B組透析袋外面的蒸餾水2mL，加入2mL本尼迪特試劑，熱水浴2～3min，觀察顏色變化。③實驗現象和結論a．A組燒杯內蒸餾水沒有顏色變化，而透析袋內變為藍色，說明碘可以通過透析膜，而淀粉不能通過透析膜。b．取B組透析袋外面的蒸餾水2mL，加入本尼迪特試劑經熱水浴后，溶液顏色變為紅黃色，說明葡萄糖可以通過透析膜。2．細胞膜主要由磷脂和蛋白質構成(1)磷脂①結構模型②模型解讀磷脂分子具有極性頭部和非極性尾部。在含水的介質中，這種兩性分子只有形成雙層結構才能穩定，即頭部朝外，與水環境接觸，尾部朝內，形成一個疏水的環境。(2)膜蛋白：和磷脂分子一樣，有水溶性和脂溶性部分。①通常細胞的功能越多，其膜蛋白的種類和數量就越多。②功能a．轉運蛋白有選擇性地吸收或排出特定物質；b．有些膜蛋白催化特定化學反應；c．同一組織的相鄰細胞間通過某些膜蛋白緊密連接在一起；d．某些膜蛋白在細胞與外界的信息交流和細胞識別中發揮重要作用。(3)膽固醇①部位：存在于動物細胞膜的磷脂雙分子層的疏水環境中。②結構特點：具有一個很小的親水基團，與磷脂頭部連接(如下圖)。③功能a．通過與磷脂脂肪鏈的相互作用，具有限制其運動、增加其有序性的作用；b．將磷脂分子分隔開，增強其運動性。1．判斷題(1)細胞膜能保障細胞內部環境的相對穩定(√)(2)磷脂雙分子層中間為親水層(×)(3)細胞膜控制著物質出入細胞的能力就是細胞膜的選擇透過性(×)(4)模擬探究膜的透過性實驗中，透析膜對分子的進出具有選擇透過性(×)(5)脂溶性物質更容易通過細胞膜，與細胞膜的組成成分具有一定的關聯(√)(6)不同細胞膜上蛋白質種類和數量有差異(√)(7)構成細胞膜的脂質主要是磷脂、油脂和膽固醇(×)(8)細胞膜的成分是恒定不變的(×)2．若將細胞膜的磷脂分子提取后放入盛水的容器中，磷脂分子的穩定分布方式為()解析：選B磷脂分子的結構特點是具有親水的頭部和疏水的尾部，因此將細胞膜的磷脂分子提取后放入盛水的容器中，磷脂分子親水的頭部與水接觸，疏水的尾部在空氣中排列成整齊的一層。3．細胞膜的主要成分是()A．脂質 B．脂質和蛋白質C．蛋白質 D．糖類解析：選B細胞膜的主要成分是脂質和蛋白質，此外還有少量糖類，B正確。4．細胞膜的生理功能不包括()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．完成細胞內的各種生命活動解析：選D細胞膜作為系統的邊界，將細胞與外界環境分隔開，A正確；細胞膜能控制物質進出細胞，B正確；細胞膜能實現細胞間的信息交流，C正確；細胞膜不能完成細胞內的各種生命活動，如DNA復制主要發生在細胞核內，D錯誤。1．科學家在實驗中發現，脂溶性物質能夠優先通過細胞膜，并且細胞膜能夠被溶解脂類物質的溶劑溶解，說明細胞膜中具有什么成分？提示：根據“相似相溶”原理，細胞膜中含有脂質。2．人的消化液中含有許多能水解蛋白質的物質，稱為蛋白酶。蛋白酶可以專一分解蛋白質。用蛋白酶處理細胞膜，會使細胞膜分解，這種現象說明細胞膜中含有什么物質？提示：根據酶的專一性，細胞膜中含有蛋白質。3．單純的磷脂分子在水中可以形成雙層脂分子的球形脂質體(如圖)，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中，在b處嵌入脂溶性藥物，在a處嵌入水溶性藥物。(1)為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？提示：構成細胞膜的磷脂雙分子層，其中磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，所以a是親水性的物質，b是疏水性的脂溶性的物質。(2)脂質體到達細胞后，藥物是如何進入細胞內發揮作用的？提示：細胞膜是由磷脂雙分子層構成的，也是脂質，利用圖中脂質體可以和細胞膜融合的特點，將藥物送入靶細胞內部。1．半透膜與細胞膜透性比較(1)透析膜對物質的透性為半透性，不具有選擇透過性，即分子量小的物質可以通過，而分子量大的物質不能通過。細胞膜對物質的透性為選擇透過性，兩者具有本質上的區別。(2)細胞膜的選擇透過性是一種主動的過程，一般是基于細胞的需要與不需要做出的生理反應，并不是簡單的物質大小能否進入的問題。2．細胞膜的結構與功能的關系(1)不同細胞膜中各組分的含量不同，與細胞的功能有關，如功能復雜的膜中，蛋白質的種類和數量多。(2)在細胞膜的外側，有多糖和蛋白質或磷脂相連構成糖蛋白或糖脂。糖蛋白分布在細胞膜外，是判斷膜內外側的主要依據。(3)細胞膜的組分也會發生變化，如癌細胞膜上粘連蛋白(糖蛋白)的含量下降。1．關于動物細胞膜的敘述，錯誤的是()A．細胞膜上的糖蛋白與細胞識別有關B．細胞融合與細胞膜的流動性有關C．細胞間信息交流都依賴細胞膜上的受體D．細胞膜上的大多數蛋白質是可以運動的解析：選C細胞膜上的糖蛋白位于細胞膜外側，與細胞識別有關，A正確；細胞膜的流動性是細胞融合的基礎，B正確；細胞間信息交流不都依賴細胞膜上的受體，性激素作為信息分子，接受性激素信息的靶細胞的特異性受體位于細胞質中，C錯誤；由于細胞膜具有流動性，故細胞膜上的大多數蛋白質是可以運動的，D正確。2．如圖表示各種細胞膜組成成分的含量，圖示能說明的是()A．構成細胞膜的主要成分是蛋白質、脂質和糖類B．細胞膜中的脂質和蛋白質含量的變化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多D．蛋白質在進行細胞間的信息交流中具有重要作用解析：選B細胞膜的成分有脂質、蛋白質和糖類，但脂質和蛋白質在膜成分中占的比例很大，是細胞膜的主要成分，A錯誤；膜中脂質和蛋白質的含量不同與膜的功能有關，功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多，B正確；蛋白質是生命活動的體現者，細胞膜的功能越復雜，所含蛋白質的種類和數量越多，C錯誤；該圖不能體現蛋白質在進行細胞間的信息交流中的作用，D錯誤。3．有一種由人工膜制成的袋，為檢測淀粉和碘能否透過該膜，現提供試劑和用具如下：鐵架臺、燒杯和人工膜袋各一個，1%的淀粉溶液、稀碘-碘化鉀溶液和細棉線。(1)請用上述試劑和用具，設計一個實驗裝置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘-碘化鉀溶液中的碘能否通過該膜，請用示意圖表示(加圖注)。(2)實驗結果預測及分析①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________。解析：(1)本實驗的探究目的是“探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通過該膜”，實驗的設計思路是把淀粉和碘-碘化鉀溶液分開，分別置于半透膜的袋內和燒杯內。在畫實驗裝置示意圖時，人工膜袋口要用細棉線扎緊，袋口要高于燒杯內液面。(2)在進行實驗結果預測時要預估到多種可能的情況，各種情況如下：一段時間后，①袋內外液體均不變藍，表明淀粉和碘均不能通過；②袋內外液體均變藍，表明淀粉和碘均能通過；③袋內液體變藍，袋外液體不變藍，表明碘能通過，淀粉不能通過；④袋外液體變藍，袋內液體不變藍，表明碘不能通過，淀粉能通過。答案：(1)(2)實驗結果預測及分析：一段時間后，①袋內外液體均不變藍，表明淀粉和碘均不能通過②袋內外液體均變藍，表明淀粉和碘均能通過③袋內液體變藍，袋外液體不變藍，表明碘能通過，淀粉不能通過④袋外液體變藍，袋內液體不變藍，表明碘不能通過，淀粉能通過注：結果預測應與實驗設計一致。知識點(二)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))流動鑲嵌模型及細胞壁1．生物膜具有流動性(1)生物膜的概念及特點①概念：細胞膜、細胞內其他的所有膜統稱為生物膜。②特點不同部位的膜功能不同，但具有相似的物質組成和空間結構。(2)生物膜的流動鑲嵌模型①基本模型②模型分析a．磷脂雙分子層構成了生物膜的基本支架。b．蛋白質分子在膜上有鑲在磷脂雙分子層表面、有的全部或部分嵌入磷脂雙分子層、有的貫穿整個磷脂雙分子層，體現了膜內外結構的不對稱性。c．蛋白質和磷脂的位置不是固定的，生物膜具有一定的流動性。2．細胞壁是植物、真菌和大多數原核細胞的外層結構(1)植物的細胞壁①主要成分：纖維素、果膠等。②特點：具有全透性，與細胞的選擇透過性無關，水、離子和其他分子都極易通過。③作用a．保護細胞，維持細胞的形態，加強細胞的機械強度；b．參與細胞間的相互粘連；c．是激素等化學信號傳遞的介質和通路。(2)其他細胞壁真菌和大多數原核細胞同樣具有細胞壁，但組成物質和結構與植物不同。1．判斷題(1)細胞膜的結構特點是具有一定的流動性(√)(2)纖維素是植物細胞壁與真菌細胞壁的共有成分(×)(3)大鼠脾細胞與兔骨髓瘤細胞實現融合的基礎是膜的流動性(√)(4)細胞膜中磷脂分子是靜止的，而蛋白質分子是可以運動的(×)(5)質膜流動鑲嵌模型是科學家們通過科學探究發現的質膜的具體結構，其真實性如同人有兩只眼睛和一個鼻子那么確定(×)2．下列關于細胞壁的敘述中，正確的是()A．纖維素是由葡萄糖聚合而成的多糖，是植物細胞壁的主要成分B．纖維素在人體內能被水解成葡萄糖C．細胞壁不能保護細胞D．細胞壁具有選擇透過性解析：選A纖維素是由葡萄糖聚合而成的多糖，是植物細胞壁的主要成分，A正確；人體內缺少纖維素酶，纖維素在人體內不能被水解成葡萄糖，B錯誤；細胞壁能保護細胞，C錯誤；細胞壁具有全透性，D錯誤。3．如圖所示最能正確表示細胞膜結構的是()解析：選C細胞膜由脂質、蛋白質和少量的糖類構成。磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架，蛋白質覆蓋、貫穿或鑲嵌于磷脂雙分層中。在細胞膜的外表面，還有一些多糖與蛋白質分子結合形成糖蛋白。4．下列關于質膜流動鑲嵌模型的敘述，錯誤的是()A．磷脂雙分子層中的兩層是完全相同的B．細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質C．電子顯微鏡技術為該模型提供了證據D．細胞之間的識別主要取決于蛋白質解析：選A磷脂雙分子層中的兩層不是完全相同的，A錯誤；細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質，B正確；電子顯微鏡技術為該模型的建立提供了有力證據，C正確；細胞之間的識別主要取決于細胞膜上的糖蛋白，D正確。5．如圖是細胞膜結構圖，據圖回答。([]里填寫數字，________上填寫文字)(1)構成細胞膜的結構基礎是[]___________________________________________。(2)與細胞膜的識別功能有關的物質是[]_______________________________________。(3)巨噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有流動性，這是因為___________________。(4)不同細胞的細胞膜生理功能不同，主要取決于細胞膜上的________種類不同。(5)細胞膜的外側是________(填“A”或“B”)側，判斷的依據是______________________。解析：(1)構成細胞膜的結構基礎是[1]磷脂雙分子層，即細胞膜的基本支架。(2)[2]糖蛋白的功能有進行細胞識別、保護和潤滑。(3)巨噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有流動性，因為組成質膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以移動的。(4)不同細胞的細胞膜生理功能不同，主要取決于細胞膜上膜蛋白的種類和數量不同。(5)A側有多糖與蛋白質結合形成糖蛋白，則表示細胞膜的外側。答案：(1)1磷脂雙分子層(2)2糖蛋白(3)組成質膜的磷脂分子和蛋白質分子是可以移動的(4)膜蛋白(5)AA側有多糖與蛋白質結合形成糖蛋白1．科學工作者用綠色和紅色熒光染料，分別標記人和鼠的細胞膜上的蛋白質，然后將兩個細胞融合成一個細胞。起初，一半膜發綠色熒光，另一半膜發紅色熒光。在37℃(1)人和鼠的細胞能夠融合為一體，說明人和鼠的細胞膜具有什么共性？提示：人和鼠細胞膜的基本結構是相同的。(2)人和鼠細胞表面的兩類熒光染料最終呈均勻分布狀態，說明了什么？提示：說明細胞膜具有一定的流動性，構成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的。(3)若在兩個細胞融合成一個細胞后，將雜交細胞置于0℃提示：蛋白質分子的運動受溫度的影響。2．植物細胞壁是存在于植物細胞外圍的一層厚壁，是區別于動物細胞的主要特征之一。細胞壁參與維持細胞的一定形態、增強細胞的機械強度，并且還與細胞的生理活動有關。請思考以下問題：(1)植物細胞壁的具體構成成分是什么？提示：主要由纖維素組成，還含有果膠等多種物質。(2)植物細胞壁具有支撐和保護植物細胞的作用，你能否舉例支持該觀點。提示：①顯微鏡下觀察植物細胞，植物細胞具有規則的形態；②植物細胞在清水中不會吸水脹破。(3)細菌也具有細胞壁，其細胞壁的成分主要是肽聚糖，抗生素能夠阻止肽聚糖聚合。試根據提示信息，分析抗生素抑菌的原理。提示：根據題干信息可知，肽聚糖構成細菌的細胞壁，而抗生素能抑制肽聚糖的聚合，可知抗生素抑菌的主要原理是抑制細菌的細胞壁形成。1．流動鑲嵌模型分析(1)流動性：指組成細胞膜的磷脂分子、蛋白質均處于動態的運動中，并且磷脂分子的運動性較膜蛋白更容易。細胞膜的流動性是細胞膜功能特性的基礎，若是磷脂分子、膜蛋白固定不動，細胞膜的各種生理特性均無法正常實現。(2)鑲嵌：指膜蛋白在細胞膜中的分布情況，有的全部或部分嵌入磷脂雙分子層，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。膜蛋白的數量和種類與膜的功能息息相關。2．細胞膜的結構特性——流動性(1)結構基礎：磷脂分子和蛋白質分子是可以運動的。(2)生理意義：保證了細胞的物質運輸、信息交流、分裂和融合等正常生命活動的進行。(3)表現：分泌蛋白的分泌、細胞膜厚度的改變、動物細胞吸水膨脹、失水皺縮、變形蟲的運動等，都體現了細胞膜的流動性。3．細胞壁成分比較及植物細胞壁的透性分析(1)細胞壁成分比較植物細胞壁的成分為纖維素和果膠等，但真菌的細胞壁主要成分為殼多糖，細菌的細胞壁主要成分則為肽聚糖，抗生素抑制細菌增殖，主要作用機理是抑制細菌細胞壁的合成。(2)植物細胞壁的透性植物細胞壁雖然位于細胞膜的外側，具有支撐和保護作用，但是細胞壁具有全透性，對物質的出入沒有選擇性，因此細胞壁并不是細胞的邊界，而細胞的邊界是具有選擇透過性功能的細胞膜。1．下列關于植物細胞細胞壁的說法，不正確的是()A．植物細胞都有細胞壁B．細胞壁的化學組成中含有多糖C．細胞壁對植物細胞有支撐和保護作用D．細胞壁可控制物質進出細胞解析：選D正常的植物細胞都具有細胞壁，A正確；植物細胞壁的主要成分是纖維素，纖維素是多糖，B正確；細胞壁對植物細胞具有支持和保護的作用，C正確；細胞壁具有全透性，不能控制物質進出細胞，D錯誤。2．如圖是細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示構成細胞膜的物質。下列有關說法錯誤的是()A．②與③是靜止不動的B．③構成細胞膜的基本支架C．①位于細胞膜的外表面D．細胞識別與①糖蛋白有關解析：選A②是蛋白質分子，大多數是可以運動的，③是磷脂雙分子層，是可以運動的，A錯誤；磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架，B正確；①是糖蛋白，位于細胞膜的外表面，與細胞識別有關，C、D正確。3．如圖是科學家普遍認可的細胞膜流動鑲嵌模型，下列敘述正確的是()A．細胞膜功能的復雜性與①的種類無關B．在有水的環境中，③可自發形成雙層結構C．②在細胞的內側，起到信息傳遞作用D．此圖為電子顯微鏡下觀察到的細胞膜亞顯微結構解析：選B細胞膜功能的復雜性與蛋白質的種類和數量有關，A錯誤；③是磷脂分子，其具有親水性的頭部和疏水性的尾部，因此其可自發形成雙層結構，B正確；②分布在細胞膜的外側，起到信息傳遞作用，C錯誤；此圖為細胞膜的結構模型，不屬于亞顯微結構，D錯誤。1．下列關于細胞膜的流動性特點的敘述，錯誤的是()A．組成細胞膜的各種成分大多可以運動B．變形蟲能伸出偽足反映細胞膜具有一定的流動性C．脂質能夠優先通過細胞膜，這是因為磷脂分子和蛋白質分子大多可以運動D．細胞學家發現溫度升高到一定程度時，細胞膜的面積增大而厚度變小解析：選C細胞膜的主要成分之一是磷脂分子，根據相似相溶原理可知，脂質物質能優先通過細胞膜。2．用發不同顏色熒光的染料分別標記人、鼠細胞膜上的蛋白質分子，然后將人、鼠細胞進行融合，一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細胞膜上均勻分布形成嵌合體。如圖表示在不同溫度下進行人、鼠細胞的融合所測得的膜蛋白的融合情況，下列分析中錯誤的是()A．該實驗證明溫度能夠影響細胞膜流動性的強弱B．該實驗證明細胞膜上的蛋白質分子是在運動的C．該實驗證明細胞膜上的磷脂分子也是在運動的D．該實驗中的自變量是實驗過程中的溫度梯度解析：選C該實驗證明溫度能夠影響細胞膜流動性的強弱，A正確；該實驗證明細胞膜上的蛋白質分子是在運動的，B正確；該實驗沒有用熒光染料標記磷脂分子，不能證明細胞膜上的磷脂分子也是在運動的，C錯誤；該實驗中的自變量是實驗過程中的溫度梯度，D正確。3．如圖X、Y、Z是細胞中的三種化合物，X為細胞內最重要的能源物質，Y、Z是構成細胞膜的主要成分。下列有關說法正確的是()A．許多X連在一起形成的物質與蛋白質結合后可參與細胞通訊B．維生素D可優先通過細胞膜到細胞內部與Y有關C．細胞膜的選擇透過性與Z無關D．構成細胞膜的Y和Z具有一樣的流動速度解析：選AX是葡萄糖，許多X連在一起形成的物質與蛋白質結合形成糖蛋白，糖蛋白可參與細胞通訊，A正確；維生素D可優先通過細胞膜到細胞內部與Z磷脂有關，B錯誤；細胞膜的選擇透過性與Z有關，如脂溶性物質優先通過細胞膜，C錯誤；膜蛋白和磷脂分子在膜