第3章 第1节.docx

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第3章第1节

第1节　细胞膜的结构和功能

一、细胞膜的功能

1.将细胞与外界环境分隔开

细胞膜使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。

2.控制物质进出细胞

（1）细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。

（2）细胞内合成的抗体、激素等物质和代谢废物要排到细胞外，细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外。

（3）有些对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是相对的。

思维拓展　图解分析细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性

①③④表明细胞膜的控制作用具有普遍性；②表明细胞膜的控制作用具有相对性。

3.进行细胞间的信息交流

方式

过程

通过体液的运输

信号分子通过血液的运输到达靶细胞，与靶细胞的细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞，如胰岛素

细胞间直接接触

信号分子和细胞膜结合在一起，只能和相邻细胞的细胞膜上的受体直接接触传递信息，如精子和卵细胞之间的识别和结合

细胞间形成通道

携带信息的物质可以通过相邻两个细胞间的通道进入另一个细胞，如高等植物细胞之间的胞间连丝

（1）细胞膜是细胞的保护性屏障（　　）

（2）细胞膜可以控制物质进出，任何对细胞有害的物质都不能进入细胞（　　）

（3）植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）√

1.细胞膜将细胞和外界环境分隔开，是单纯的隔离作用吗？

说明理由。

提示　不是，细胞膜不仅可以将细胞和外界环境分隔开以保障细胞内部环境的相对稳定，还能控制物质进出细胞，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，不需要的或有害的物质不容易进入细胞。

2.如图是细胞间的三种信息交流方式，请据图分析回答下列问题：

（1）图中①②③④所表示的物质或结构分别是什么？

提示　①是信号分子；②是受体；③是与膜结合的信号分子；④是胞间连丝。

（2）细胞间信息交流时往往需要受体，受体和信号分子的结合________（填“有”或“没有”）特异性。

图中三种方式______（填字母）不需要受体。

提示　有　C

方法技巧　判断细胞是否具有活性的方法

（1）判断依据：

只有活细胞的细胞膜才能够控制物质进出。

（2）判断方法：

能够控制物质进出→活细胞；不能够控制物质进出→死细胞。

二、对细胞膜结构的探索

1.细胞膜的成分

（1）

（2）成分与功能的关系：

功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。

2.细胞膜结构的相关探究

时间（人物）

探索历程

实验依据

结论或假说

1959年

（罗伯特森）

罗伯特森实验

电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构

所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成

1970年

人—鼠细胞融合实验

荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验

细胞膜具有流动性

1972年（辛格和尼科尔森）

细胞膜的分子结构模型

新的观察和实验证据

提出了为大多数人所接受的细胞膜的流动镶嵌模型

3.科学方法——提出假说

科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。

一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。

（1）19世纪末，欧文顿通过对红细胞膜化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质

（　　）

（2）提取鸡红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞膜面积的两倍（　　）

（3）磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C、H、O、N、P五种元素（　　）

（4）科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构（　　）

（5）功能越复杂的细胞膜上磷脂含量就越高（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×

1.磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，如图所示。

请思考以下两个问题：

（1）将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是______。

（2）细胞膜中的磷脂是连续的两层，则细胞膜中的两层磷脂分子最可能的排列方式是______。

提示　

（1）A　

（2）A

2.下图是人—鼠细胞融合的实验，请分析，将温度维持在0℃，与37℃相比，实验现象有什么变化？

提示　两种荧光不能均匀分布或者需要更长的时间才能分布均匀，因为温度降低影响了蛋白质运动的速度。

三、流动镶嵌模型的基本内容

1.流动镶嵌模型的基本内容

（1）磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。

（2）蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：

有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。

蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。

（3）细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。

补充材料　三层结构模型与流动镶嵌模型的比较

项目

三层结构模型

流动镶嵌模型

不同点

认为蛋白质分子均匀分布在脂质分子的两侧

认为蛋白质分子在生物膜中的分布是不均匀的

认为生物膜是静止结构

强调组成生物膜的分子是可以运动的

相同点

都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质

2.糖被

（1）糖被是指细胞膜外表面的糖类分子，糖类分子与蛋白质分子结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂。

（2）糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。

巧记　判断细胞膜内外侧的方法

（1）判断依据：

糖蛋白的分布情况。

（2）判断方法

（1）细胞膜内、外侧结构具有不对称性（　　）

（2）磷脂分子构成细胞膜的基本支架（　　）

（3）组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，而磷脂分子是静止的（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×

下图是细胞膜的亚显微结构示意图，请分析回答下列问题：

（1）图中的4是哪种成分？

为什么在细胞膜中是两层的？

提示　4是磷脂分子。

因为细胞膜两侧都是水溶液，磷脂分子“头”部亲水，“尾”部疏水，只有形成双分子层结构，才能稳定。

（2）2、5、6是蛋白质，其在4上的存在方式分别是什么？

提示　2是镶在表面，5是贯穿，6是嵌入。

（3）1、3分别是________、________。

提示　糖脂　糖蛋白

1.（2018·湖北宜昌第一中学高一上学期期中）下列关于细胞膜的生理功能的描述，不正确的是（　　）

A.将细胞与外界环境分隔开

B.控制物质进出细胞

C.进行细胞间的信息交流

D.具有一定的流动性

答案　D

2.（2019·重庆三峡名校联盟高一上月考）科学家揭示出电压控制的钾通道，这些通道是负责K＋进出细胞的门户蛋白质。

这一成果从侧面证明了细胞膜具有（　　）

A.免疫功能

B.识别功能

C.控制物质进出细胞的功能

D.进行细胞间信息交流的功能

答案　C

3.（2018·山东烟台一中期末）下列能够正确表示细胞膜结构的是（　　）

答案　C

解析　细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，且磷脂的亲水端朝向膜的两侧，糖蛋白只分布在膜的外侧，C正确。

4.（2018·吉林一中月考）下列有关细胞膜成分的叙述，错误的是（　　）

A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质

B.细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，功能越复杂

C.脂质在细胞膜中的含量比蛋白质要少

D.动物细胞膜中不仅含有磷脂，还含有少量的胆固醇

答案　C

解析　细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，其中蛋白质约占40%，脂质约占50%，此外还含有少量的糖类，A正确、C错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，其种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂，B正确；动物细胞膜中磷脂含量丰富，是构成细胞膜的重要成分，此外还含有少量的胆固醇，D正确。

5.如图表示细胞间进行信息交流的一种方式，下列有关叙述错误的是（　　）

A.图中b表示细胞膜上的信号分子

B.图中乙表示靶细胞

C.图中a表示信号分子（如激素）

D.图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能

答案　A

解析　图示为细胞间进行信息交流的间接传递方式。

图中甲表示发出信号的细胞，乙表示靶细胞，b表示细胞膜上的受体。

6.如图为细胞膜结构示意图，A、B表示细胞膜的两侧。

请回答下列问题：

（1）该结构模型为目前公认的细胞膜模型，名称为________________。

（2）图中1表示________________，动物细胞吸水时1的厚度会变小，这说明1具有一定的____________。

（3）图中________（填图中字母）侧是细胞膜外侧，判断的理由是____________________。

答案　

（1）流动镶嵌模型　

（2）磷脂双分子层　流动性　（3）A　A侧有糖蛋白，而糖蛋白只存在于细胞膜的外侧

解析　

（1）分析题图可知，该结构模型是流动镶嵌模型。

（2）分析题图可知，图中1表示磷脂双分子层，它构成膜的基本支架，动物细胞吸水时1（磷脂双分子层）的厚度会变小，这说明1（磷脂双分子层）具有一定的流动性。

（3）由于糖蛋白只存在于细胞膜的外侧，因此A表示细胞膜外侧，B表示细胞膜内侧。

题组一　细胞膜的功能

1.（2018·北京首都师范大学附中期中）下列关于细胞膜功能的叙述，不正确的是（　　）

A.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多

B.细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动

C.相邻两个细胞的信息交流只靠细胞膜的直接接触

D.细胞膜能控制物质进出细胞，这种功能是相对的

答案　C

解析　蛋白质是生命活动的主要承担者，功能越复杂的细胞，细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，A正确；细胞间的信息交流保证了生物体作为一个整体完成生命活动，B正确；相邻细胞间直接接触只是细胞间进行信息交流的一种形式，相邻细胞之间还可以通过胞间连丝等形式进行信息交流，C错误；细胞膜作为系统的边界，能控制物质进出细胞，但具有相对性，D正确。

2.（2018·江苏泰州中学高一上期中）下列关于细胞膜控制物质进出这一功能的叙述中，正确的是（　　）

A.对细胞有害的物质不能进入细胞

B.细胞膜对物质进出的控制作用是相对的

C.细胞内合成的大分子物质不会被排放到细胞外

D.细胞代谢过程中产生的尿素不会排出细胞

答案　B

解析　细胞膜对物质进出的控制作用是相对的，如有些病毒、病菌等对细胞有害的物质也有可能侵入细胞，A错误、B正确；细胞内合成的大分子物质，会被排放到细胞外发挥作用，C错误；尿素属于代谢废物，对机体具有毒害作用，因此必须排出细胞，D错误。

3.（2018·山西大学附属中学高一上学期期中）下列生理活动不能体现细胞间信息交流的是（　　）

A.动物细胞分泌的激素使靶细胞的代谢活动发生改变

B.人成熟的红细胞吸收水分

C.精卵之间的识别与结合

D.高等植物细胞间通过胞间连丝来进行信息交流

答案　B

解析　红细胞吸收水分不能体现细胞间信息交流，B项符合题意。

4.（2018·湖南师大附中期末）作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。

右图主要体现了细胞膜的哪种功能（　　）

A.将细胞与外界环境分隔开

B.把细胞分隔成许多小的区室

C.进行细胞间信息交流

D.促进物质在血液中的运输

答案　C

解析　内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液运输到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞，从而使靶细胞的生理活动发生改变，体现了细胞膜通过化学信号的传递来进行细胞间信息交流的功能。

题组二　对细胞膜结构的探索

5.（2018·辽宁抚顺期末）关于细胞膜的结构模型，下列叙述正确的是（　　）

A.欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析提出膜是由脂质组成的

B.暗—亮—暗三层结构的静态模型无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象

C.人—鼠细胞的融合实验运用了放射性同位素标记法

D.流动镶嵌模型表明，组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都不可以运动

答案　B

解析　欧文顿发现脂溶性物质很容易通过细胞膜，由此提出膜是由脂质组成的，A错误；生物膜的静态模型不能解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象，B正确；人—鼠细胞的融合实验是用荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，C错误；流动镶嵌模型表明，组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，D错误。

6.关于细胞膜流动性的叙述，正确的是（　　）

A.因为磷脂分子有“头”和“尾”，磷脂分子利用“尾”部摆动在细胞膜上运动，使细胞膜具有流动性

B.因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞膜的流动性无关

C.细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关

D.细胞膜的流动性与磷脂分子和蛋白质分子都有关

答案　D

解析　磷脂分子有“头”和“尾”，只表示其亲水性不同，“头”部是亲水基团，“尾”部是疏水基团，与膜的流动性无关，膜的流动性是由蛋白质分子和磷脂分子的运动引起的，A、C错误，D正确；蛋白质分子能运动，与细胞膜的流动性有关，B错误。

7.（2019·榆林模拟）人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论（假说）错误的是（　　）

A.脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜是由脂质组成的

B.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层

C.电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成

D.人—鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性

答案　C

解析　根据相似相溶的原理，脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜是由脂质组成的，A正确；哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层，B正确；电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误；人—鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性，D正确。

8.（2018·天津期末）磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的“头”部亲水、“尾”部疏水的性质有关。

某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式储油，每个小油滴都由磷脂膜包被，该膜最可能的结构是（　　）

A.由单层磷脂分子构成，磷脂的“尾”部向着油滴内

B.由单层磷脂分子构成，磷脂的“头”部向着油滴内

C.由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜完全相同

D.由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对

答案　A

解析　磷脂分子的“头”部亲水，“尾”部疏水，小油滴由磷脂膜包被，则磷脂的“尾”部向着油滴内，该磷脂膜由单层磷脂分子构成，A正确。

题组三　流动镶嵌模型的基本内容

9.（2018·广东省实验中学期中）如图表示细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述正确的是（　　）

A.a指磷脂分子的“尾”部，具有亲水性

B.c指磷脂分子的疏水性“头”部

C.糖蛋白在细胞膜内外侧均匀分布

D.细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关

答案　D

解析　分析题图可知，图中e为蛋白质，与糖类结合成糖蛋白，分布在细胞膜的外表面，具有识别功能；b、d为蛋白质，其镶在、嵌入或贯穿于磷脂双分子层；a为磷脂分子的“尾”部，具有疏水性，A错误；c为磷脂分子的“头”部，具有亲水性，B错误；糖蛋白分布在细胞膜外侧，C错误；细胞膜的选择透过性与膜上蛋白质（b、d）的种类和数量有关，D正确。

10.下列选项中不符合细胞膜的流动镶嵌模型观点的是（　　）

A.磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性

B.每个磷脂分子的疏水端都向内

C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质大多能运动

D.膜中的磷脂和蛋白质之间没有联系，所以才具有流动性

答案　D

解析　细胞膜是一个整体，组成它的各种分子相互作用、密切联系才维持了细胞膜的整体性。

11.（2018·山东德州期末）利用冷冻蚀刻技术处理细胞膜，并用电镜观察，将观察结果绘制成图（如图所示），下列有关说法不正确的是（　　）

A.BS侧表示细胞膜的外侧

B.BF侧和PF侧都是亲水侧

C.图中蛋白质的分布是不对称的

D.该图表明细胞膜的基本支架是磷脂双分子层

答案　B

解析　有糖蛋白的一侧（BS侧）表示细胞膜的外侧，A正确；磷脂分子的“头”部（BS侧、PS侧）是亲水的，“尾”部（BF侧、PF侧）是疏水的，B错误；据图可以看出，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，其分布是不对称的，C正确；图示为细胞膜的流动镶嵌模型，其中构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，D正确。

12.如图表示细胞膜的结构，下列叙述错误的是（　　）

A.此图在普通光学显微镜下是无法观察到的

B.此图无法判断哪侧是膜内，哪侧是膜外

C.①与②可以运动，所以形成的细胞膜具有一定的流动性

D.若用荧光对细胞膜进行标记，一般标记在②上

答案　D

解析　光学显微镜下无法观察到细胞膜的结构，此图是在电子显微镜下观察到的，A正确；由于图示细胞膜没有标注糖蛋白的分布情况，所以无法判断哪侧是膜内，哪侧是膜外，B正确；磷脂双分子层和大多数蛋白质分子都可以运动，这体现了细胞膜的流动性，C正确；①是蛋白质，②是磷脂双分子层，用荧光对细胞膜标记时一般标记在①上，D错误。

13.（2018·四川成都七中期中）如图是细胞的3种信息交流方式，请据图分析回答下列问题：

（1）图A表示内分泌细胞分泌的激素，随①________运输到达全身各处，与靶细胞表面的②________结合，将信息传递给靶细胞。

（2）图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示______________，请举一例：

______________________________________________。

（3）图C表示相邻两植物细胞之间形成_________________________________________，

携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示______________________。

（4）在多细胞生物体内，各个细胞之间都维持功能的协调，才能使生物体健康地生存。

这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流，这种交流大多与________的结构和功能有关。

答案　

（1）血液　受体　

（2）与膜结合的信号分子　精子和卵细胞之间的识别和结合　（3）通道　胞间连丝（4）细胞膜

解析　图A、B、C均属于细胞间的信息交流方式，A表示通过内分泌细胞分泌的激素随血液运输到达全身各处，再与靶细胞表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；B表示两细胞直接通过细胞膜的接触进行信息交流；C表示细胞间形成通道，细胞中的信息分子由通道进入另一细胞从而实现信息交流。

14.（2019·武汉月考）1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞与人细胞融合。

当这两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，一半呈红色，但在37℃下保温40min后，两种颜色的荧光点就呈均匀分布（如图）。

据图回答下面的问题：

（1）融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞膜的________________等分子是可以运动的，由此可以证实细胞膜具有流动性。

（2）融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是_____________________________，

这表明细胞膜的结构特点是具有__________________________________。

（3）如果该融合实验在20℃条件下进行，则两种荧光点均匀分布的时间将大大延长，这说明

________________________________________________________________________。

若在0℃下培养40min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。

对这一现象的合理解释是_________________________________________________________。

答案　

（1）蛋白质　

（2）构成膜结构的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动　一定的流动性　（3）随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速率减慢　细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现

解析　人细胞和小鼠细胞融合后，开始时因温度和时间的关系，其膜成分的流动性暂时未得到体现。

将融合细胞置于37℃下保温40min后，温度适宜，膜上的分子因流动而发生重新排列，表现出荧光点均匀分布的现象，若温度降低，膜流动性减弱，两种荧光点均匀分布的时间大大延长，甚至不能发生均匀分布。

15.（2018·河北衡水中学期中）如图所示为细胞膜的亚显微结构示意图，据图回答下列问题：

（1）写出图中序号所代表的结构成分：

1.______________________，2.____________________，

3.______________________，4.____________________。

（2）图示细胞膜的结构特性是_______________________________________________。

（3）精子和卵细胞能够通过该结构相互识别并结合，这体现了该结构_____________的功能，

决定细胞识别作用的成分是图中的____（填序号）。

答案　

（1）磷脂双分子层　蛋白质分子　蛋白质分子　糖蛋白　

（2）具有一定的流动性　（3）进行细胞间的信息交流　4

解析　

（1）分析图示可知，图中1是磷脂双分子层，2、3是蛋白质分子，4是糖蛋白。

（2）细胞膜的结构特性是具有一定的流动性。

（3）精子和卵细胞能够通过细胞膜相互识别并结合，这体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能，决定细胞识别作用的是4糖蛋白。