高中生物必修一细胞膜的结构和功能.docx

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高中生物必修一细胞膜的结构和功能

第一节细胞的结构和功能

一细胞膜的结构和功能

教学目的

1．细胞膜的分子结构（D：

应用）。

2．细胞膜的主要功能（D：

应用）。

重点和难点

1．教学重点

（1）细胞膜的分子结构。

（2）细胞膜的主要功能。

2．教学难点

细胞膜内外物质交换的主动运输方式。

教学过程

【板书】

细胞膜的分子结构

细胞膜的自由扩散

结构和功能细胞膜的主要功能

主动运输

【注解】细胞膜

原生质细胞质

真核细胞细胞核→真核生物

细胞绝大多数）细胞壁细胞生物

原核细胞（支原体、细菌、蓝藻、放线菌）→原核生物

一细胞膜的结构和功能

（一）成分：

磷脂分子、蛋白质分子和少量糖类（位于膜外侧）

（参阅小资料中的表格，注意蛋白质和磷脂含量的大小关系）

【例析】

．科学家在实验中发现：

脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂类物质

的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。

这些事实说明，组成细胞膜的物质中有脂类和蛋白质。

（二）结构：

（观察图2-4，注意糖链的分布）（D）

1．磷脂双分子层是膜的基本骨架。

2．蛋白质分子镶在膜的表面，有的嵌插在磷脂双分子层中。

3．膜外表面的有些蛋白质与多糖结合形成糖蛋白——糖被。

【例析】

．在研究细胞膜的化学组成时，为了获取纯净的细胞膜，最理想的材料是

A．神经细胞B．肌肉细胞C．成熟红细胞D．洋葱根尖细胞

（三）结构特点：

具有一定的流动性（两种成分都可流动）

（四）功能特性：

选择透过性（选择透过性膜可以让水分子自由通过、细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而期他的离子、小分子和大分子则不能通过。

注意与半透膜比较）

（五）功能（D）

1．保护：

与外环境隔开，维持细胞内部环境的稳定。

2．控制细胞内外物质的交换

（1）自由扩散：

物质由高浓度→低浓度。

如O2、CO2、甘油、乙醇、苯；HO2，脂溶性维生素（物质）。

影响速率的因素：

浓度差或分压差。

（2）主动运输：

物质由低浓度→高浓度，需载体、能量。

·若物质由低浓度→高浓度则必为主动运输，但主动运输不一定都是由低浓度→高浓度。

另外图中由细胞外向细胞内也是不一定的。

·如：

葡萄糖、氨基酸等有机小分子和各种离子（矿质离子、有机基团）

·意义：

主动地选择吸收所需要的营养物质、排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。

对完成各项生命活动有重要作用。

·影响速率的因素：

载体、能量（直接）温度、PH（间接）

（3）内吞作用和外排作用：

大分子和颗粒性物质进出细胞。

【例析】

．小肠绒毛上皮细胞能够从消化的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子量比葡萄糖小

的木糖，这个事实说明，细胞膜具有选择透过性。

．通过实例，比较物质出入细胞的两种方式的主要区别。

出入细胞的物质举例

物质出入细胞的方式

细胞膜内外物质浓度的高低

是否需要载体蛋白

是否消耗细胞内的能量

甘油

进入红细胞的K+

3．其他功能：

细胞识别、分泌、排泄和免疫等

附：

细胞壁：

植物细胞具有；化学成分为纤维素和果胶；对细胞有支持和保护作用。

注意其他有细胞壁的生物类型。

【同类题库】

细胞膜的分子结构（D：

应用）

．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，能够反映该特点的实例有（B）

①白细胞吞噬病菌②蛋白质不能吸收③变形虫的变形运动④水分子能自由进出细胞⑤细胞融合

A．①②③B．①③⑤C．②④⑤D．③④⑤

．细胞内膜结构的主要成分是（B）

A．蛋白质和脂肪B．蛋白质和磷脂C．葡萄糖和蛋白质D．磷脂和蛋白质

．下列哪组最可能是细胞膜组成元素（C）

A．C、H、O、P、B．C、H、O、N

C．C、H、O、N、P、SD．C、H、O、S

．变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病毒，这些生理活动的完成都依赖于细胞膜的（　　　）

A．选择透过性　B．主动运输　　C．一定的流动性　D．保护作用

．下列与非特异性免疫中吞噬细胞吞噬病菌有关的有（多选）（AB）

A．膜的流动性B．内吞作用C．主动运输D．膜的选择透过性

．有两位科学家在1970年做了下列实验：

（１）用红色荧光染料标志人细胞膜上的蛋白质。

（２）用绿色荧光染料标志鼠细胞膜上的蛋白质。

（３）把人细胞和鼠细胞融合，融合开始后一半细胞（人细胞）发红色荧光，另一半（鼠细胞）发绿色荧光。

细胞在３７℃下培养４０分钟后，两种颜色均匀分布在融合细胞的表面。

如下图

分析说明：

两种颜色均匀分布是由于　　　　　的结果，这一实验证明细胞膜具有　　　　。

若将融合细胞置于0℃下培养40分钟，发现融合细胞依然一半发绿色荧光，另一半发红色荧光，这说明。

[细胞膜的流动性受温度影响，低温时，磷脂和蛋白质的流动受抑制]

细胞膜的主要功能（D：

应用）

．低温储存较久的血液，血浆中K+浓度升高，Na+浓度下降，这是因为（B）

A．血细胞死亡B．血细胞膜上载体活动受抑制

C．血细胞代谢消耗K+，产生Na+D．血液代谢活动消耗Na+，产生K+

．某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用四种曲线表示

在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符，试问：

细胞膜运输物质x的方式是（A）

A．主动运输B．自由扩散C．内吞D．外排

．食醋中的醋酸分子是活细胞所不选择的小分子物质，蔗糖是被选择的大分子物质，用食醋和蔗糖可将新鲜蒜头腌制成糖醋蒜，这是因为（　）

A．醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞的间隙里

B．醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收

C．腌制时间长，两种物质缓慢地进入细胞内部

D．醋酸杀死细胞，使细胞失去选择透过性

．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是（C）

A．细胞壁在加温中受到破坏B．水温增高，花青素的溶解度加大

C．加温使生物膜失去了选择透过性D．加温使水中的化学物质发生了反应

．红墨水中红色成分是细胞生命活动不需要的物质，将玉米切开后浸泡在红墨水中10min，取出发现胚不变色，胚乳变为红色，这说明（A）

A．胚成活，胚乳已死亡B．胚已死亡，胚乳成活

C．胚和胚乳均成活D．胚和胚乳均已死亡

．脂溶性的小分子物质以自由扩散的方式进入细胞内，这是因为（A）

A．细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架B．磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质

C．细胞膜的结构特点是具有流动性D．细胞膜是选择透过性膜

．下列物质中，通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是（B）

A．K+B．胆固醇C．Na+D．葡萄糖

．下列物质中，易通过细胞膜的是（B）

Ａ．淀粉　　　Ｂ．甘油　　　　Ｃ．蛋白质　　　Ｄ．糖类

．人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（A）

A．组织液中甘油的浓度B．细胞膜上载体的数量

C．线粒体呼吸作用的强度D．液泡中物质的浓度

．海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多，其原因是（D）　

A．海水中碘的含量高B．海带细胞膜为全透性

C．碘的通透性强D．海带细胞膜上运输碘的载体多

．下列因素会影响细胞对所需物质的主动吸收的是（BCD）

A．浓度B．温度C．载体D．PH

．侧芽生长素的的浓度总是高于顶芽，但顶芽产生的生长素仍大量积累在侧芽部位，这是因为生物工程的运输方式属于（B）

A．自由扩散B．主动运输C．内吞作用D．渗透作用

．下列物质通过细胞膜一定由低浓度一方向高浓度一方运输的是（A）

A．水B．甘油C．葡萄糖D．蔗糖

．下列生理过程中需要消耗ATP的是（A）

A．小肠吸收葡萄糖B．人体肺泡与外界环境进行气体交换

C．血红蛋白与氧结合成氧合血红蛋白D．植物细胞的质壁分离

．下图是神经细胞由静息状态到兴奋状态时，Na+、K+通过细胞膜示意图，观察并回答相关问题。

（1）构成细胞膜的主要成分是[]和[]。

（2）据图分析，图中A、B两种物质通过细胞膜的方式是。

其中Na+对应，K+对应。

[

（1）1磷脂，2蛋白质

（2）主动运输，A，B]

．高等植物在受粉以后，只有同种的花粉能在柱头上正常萌发，长出花粉管并完成受精，与该生理过程有关的物质存在于（A）

A．细胞膜上B．细胞质中C．细胞器上D．核膜上

．人工脂质双层膜两侧存在浓度差，离子不能通过该膜。

在人工膜中加入少量缬氨霉素，

钾离子即可从高浓度一侧通过该膜到达浓度低的一侧。

其它离子不能通过。

你对此现象的解

释是，你认为缬氨霉素的化学本质是一种。

[缬氨霉素能作为钾离子的载体，专一地运载钾离子通过人工膜；蛋白质]

【学科内综合】

．美国以伊拉克具有大规模杀伤性武器为由发动了对伊战争，这类武器中包括神经毒气。

神经毒气一旦释放出来，很容易进入神经细胞，造成神经功能障碍，甚至杀死神经细胞。

神经毒气容易进入神经细胞的原因是（D）

A．神经细胞膜上有大量的神经毒气载体B．神经细胞膜与神经毒气的结合力很强

C．神经细胞膜能对神经毒气选择性吸收D．神经毒气以自由扩散方式透过细胞膜

．用同位素标记追踪血液中的某葡萄糖分子，若该分子流经肾脏后，又经肾静脉流出，则该

分子很可能穿过几层细胞膜（D）

A．2层B．4层C．6层D．0层或8层

．生物学家进行细胞膜研究时，须获纯净的细胞膜，最好选用下列哪种材料（B）

A．人的卵细胞B．人的成熟红细胞C．人口腔上皮细胞D．洋葱根尖生长点细胞

．生物学家制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是（D）

①植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构②光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜

③植物细胞的细胞膜较薄④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰

A．①④B．②③C．②⑤D．④⑤

．下列哪些物质出入细胞时与细胞中的核糖体和线粒体密切相关（C）

A．尿素通过细胞膜B．人的成熟红细胞从血浆中吸收葡萄糖

C．肾小管壁上皮细胞吸收原尿中的Na+D．小肠绒毛上皮细胞吸收胆固醇

．某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能。

请你帮助设计一个简易的实验。

（1）选取人体的作为获取细胞纯净膜净物的来源。

A．成熟红细胞B．神经细胞C．白细胞D．口腔上皮细胞

（2）将选取的上述材料放入中，由于作用，一段时间后细胞将破裂。

（3）再用法获得纯净的细胞膜，上清夜中含量最多的有机物是。

（4）将膜成分分离提纯后，用试剂可鉴定蛋白质，具体现象是。

（5）提取膜成分中的磷脂，将其铺在空气——水界面上，测得磷脂占有面积为S1，请预测：

红细胞表面积的值接近于。

．20世纪70年代以来，由于各种新的物理．化学技术和方法的应用，使得生物膜的研究已经深入到分子水平。

生物膜的结构和功能的研究，不仅有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律，而且在工农业和医学实践中也有重要用途。

下表是细胞膜的主要化学成分的含量，请思考并回答下列问题。

化学成分

磷脂

蛋白质

糖类

质量成分

55～57

约40

2～5

（1）下列细胞中，哪一细胞是研究人类细胞膜化学组成的最好实验材料（C）

A．神经细胞B．肌肉细胞C．成熟的红细胞D．卵细胞

（2）细胞膜上的蛋白质种类很多。

A血型的人的红细胞膜上有一种蛋白质是受到显性基因IA控制合成，O型血的红细胞膜上无表现血型的蛋白质，此性状受隐性基因i控制。

且IAi为一对等位基因。

现有一对夫妇，一为A型血，一为O型血，则他们的子女的血型为。

（3）心脏瓣细胞膜上有一种糖被因与酿脓链球菌的表面抗原结构相似，当人多次感染了此细菌后，所患疾病属于。

[

（1）C

（2）A型、O型（3）自身免疫疾病]

．根据细胞膜的结构和功能特点，分析简答下列问题：

（1）1985年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。

这表明组成细胞的主要成分中有

（2）1925年GorterGrendel用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气——水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。

，由此可以认为透过细胞膜由组成。

（3）1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别于小鼠细胞和人细胞膜上的一种抗原相结合,使它们分别产生绿色和红色荧光。

将这两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在370C保温40分钟后，在融合细胞上两种颜色的荧色点就均匀分布。

这个实验说明，其原因是。

（4）科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：

先向乌贼神经纤维内注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。

如果在神经纤维膜外溶液中加入抑制酶活动的药物，则24Na外流迅速停止。

当向中毒的神经纤维内注射新鲜ATP时，24Na又重新透出，直到ATP用完。

以上实验证明：

24Na通过神经纤维的方式是

，原因是：

，被抑制的酶是催化的酶。

．根据材料回答问题。

彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。

我们知道，人体有些细胞能很快吸收水，而另外一些细胞则不能吸收水。

早在19世纪中期，科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道，每个通道每秒钟有几十亿个水分子通过，但这一猜想一直未得到证实。

1988年，阿格雷成功地分离了存在于血红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白，后来他认识到这个蛋白质有水通道的功能，这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。

他画出了清晰的水通道膜蛋白的三维结构图，详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的，以及其他微分子或离子无法通过的原因。

罗德里克·麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获得此奖。

离子通道是细胞膜的另一种通道。

他揭示了当离子穿过细胞膜时，不同的细胞通过电位变化发出信号，控制离子通道的开启或关闭；同时，离子通道通过过滤机制，只让钾离子通过。

（1）细胞膜的结构特点是，其重要特征是。

（2）离子通道运输离子（答“需要”或“不需要”）先与载体结合，属于过程。

（3）离子通道的特性是由决定的。

（4）水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特点有性。

（5）水通道和离子通道的结构和功能不同的这一事实，表明。

[

（1）具有一定的流动性；选择透过性

（2）不需要；被动运输（3）DNA（或遗传）（4）特异性

（5）不同细胞对水和离子的吸收有选择性，吸收方式不同，吸收水和吸收离子之间具有

独立性]

．新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。

人们一般认为：

把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。

对此，某校兴趣小组做了以下实验：

实验

（一）：

取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下：

处理方法

未作处理

仅用纯净水冲洗1分钟后

浸入纯水30分钟后

1000g蔬菜农药残留量

0．196mg

0．086mg

0．123mg

实验

（二）：

取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片莱叶，测定其细胞液浓度，所得数据可绘出如下图的曲线：

据上述实验结果分析回答：

（1）对实验

（一）结果的解释是：

用纯净水冲洗1分钟后，蔬莱农药残留量比未作处理减少了一半以上，这是因为。

而浸入纯水30分钟后，蔬菜残留农药量反倒比仅用纯水冲洗1分钟的蔬菜农药残留量多，这说明。

（2）从对实验

（二）曲线的分析中可知，从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是

；而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是。

综合上述分析，可以说明，植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是

。

（3）农业上常采用根外追肥（即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素）的方法，补充植物所需的养分。

根据有关原理，根外追肥选择在什么样的环境条件下进行效果最好?

，原因是。

[

（1）农药主要残留在蔬菜叶片表面，大部分可被纯水冲掉；农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收，导致植物细胞内农药含量增高。

（2）刚浸入纯水中，细胞对水分子的吸收大于对农药分子的吸收；受细胞壁限制，细胞吸水一定量后即饱和，此时细胞仍可吸收农药分子；两个相对独立的过程（3）无风或少风的傍晚，或空气湿度大的阴天；使叶片的液面保持较长时间，以便于植物细胞充分吸收溶于水的的养分。

]

[

（1）蘑菇的代谢类型是异养型，不能利用无机物制造有机物

（2）竞争（3）无性（或孢子）孢子（4）分解者]