3.1細胞膜的結構和功能學習目標學習目標課程標準學習目標1.生命觀念——結構和功能觀：依據細胞膜的化學組成、所處位置理解其是細胞的邊界，與其控制物質進出、進行細胞間信息交流等作用。2.科學思維一一演繹與推理：蛋白質是生命活動的主要承擔者，所以細胞膜上蛋白質含量越豐富，其功能就越復雜。3.科學探究一一能夠選擇合適的實驗材料和方法制備純凈的細胞膜，理解材料選擇和實驗操作方法的理論依據。從系統(tǒng)與環(huán)境關系的角度闡釋細胞膜作為系統(tǒng)的邊界所具有的功能。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和完善的過程。002教材詳解（一）基礎知識梳理識必備1．制備細胞膜最好材料是：哺乳動物成熟的紅細胞，因為其沒有細胞壁、細胞核和各種細胞器。制備細胞膜的方法：細胞吸水(蒸餾水)漲破。2．細胞膜的主要成分是脂質和蛋白質，此外，還有少量的糖類。3．功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多。4．細胞膜結構特點具有流動性。5．細胞膜的功能有：將細胞與外界環(huán)境分隔開、控制物質進出細胞、進行細胞間的信息交流。(P40)6．細胞膜的功能特點是具有選擇透過性。7．細胞間信息交流方式主要有：(1)通過信息分子傳遞交流，常見的信息分子有激素、遞質；(2)通過細胞接觸交流，如精子和卵細胞之間的識別和結合；(3)通過細胞通道交流，如高等植物細胞間的胞間連絲。8．20世紀40年代，曾經有學者推測脂質兩邊各覆蓋著蛋白質。1959年，羅伯特森(J.D.Robertson)在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗三層結構，他結合其他科學家的工作，大膽地提出了細胞膜模型的假說：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(tài)的統(tǒng)一結構。（二）課前聚焦抓重點1、細胞膜有哪些主要功能？答案：細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細胞膜，也叫質膜。（1）將細胞與外界環(huán)境分隔開。保障細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。（2）控制物質進出細胞。（體現了細胞膜的選擇透過性。控制物質進出具有普遍性：①細胞需要的營養(yǎng)物質可進入細胞。②抗體、激素等物質在細胞內合成后，分泌到細胞外。③細胞產生的代謝廢物排到細胞外。具有相對性：對細胞有害的物質有可能進入細胞，如病毒、細菌。）（3）進行細胞間的信息交流。①化學物質傳遞，如激素、遞質。②接觸傳遞，如精卵結合、靶細胞與細胞毒性T細胞接觸。③通道傳遞，如胞間連絲。2、細胞膜成分和結構的探索過程？答案：（1）細胞膜成分探索過程：①發(fā)現溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜；不溶于脂質的物質，不容易穿過細胞膜；推測細胞膜由脂質組成。②利用哺乳動物成熟紅細胞，通過一定方法制備出純凈細胞膜，進行化學分析；推測組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。③用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得単分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。推測細胞膜中的磷脂分子層必然排列為連續(xù)的兩層。④細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們已經發(fā)現油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分則表面張力會降低。推測細胞膜除了含脂質分子外，還可能附有蛋白質。細胞膜成分：①脂質：主要是磷脂，動物細胞膜還有膽固醇。②蛋白質：與膜的功能有關，功能越復雜的膜，蛋白質的含量和種類越多。③糖類（少量）：主要在細胞膜外側，與蛋白質（脂質）結合形成糖蛋白（糖脂）。（2）細胞膜結構探過程：①羅伯特森：電鏡下觀察到暗—亮—暗的三層結構，提出所有的細胞膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成，把細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。②科學家用熒光標記人細胞膜和小鼠細胞膜表面的蛋白質分子，做細胞融合實驗，證明細胞膜具有流動性，細胞膜表面的蛋白質分子能運動。③辛格和尼克爾森提出流動鑲嵌模型。3、流動鑲嵌模型的基本內容是什么？答案：流動鑲嵌模型認為，細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質構成。①磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架，內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過。②蛋白質分子以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部鑲嵌在磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。③細胞膜具有流動性，主要表現在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。④細胞膜上與蛋白質和脂質結合的糖類分子稱為糖被，與細胞膜表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有關。003知識精講知識點01細胞膜的功能細胞的邊界是細胞膜，也叫質膜。（植物細胞的邊界也是細胞膜）細胞膜的功能：將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質進出細胞——選擇透過性(功能特點)進行細胞間的信息交流3、細胞膜的控制作用是相對的，環(huán)境中對細胞有害的物質也有可能進入4、信息交流的3種方式：5、細胞間的信息交流，大多與細胞膜的結構有關。6、細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的。7、用哺乳動物成熟的紅細胞制備純凈的細胞膜的原因：哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器，故沒有核膜和細胞器膜脂質（含量最多，且主要是磷脂）蛋白質脂質（含量最多，且主要是磷脂）蛋白質糖類（少量）1.細胞膜的成分2、功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多3、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。提出假說：生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層結構構成的靜態(tài)的統(tǒng)一結構（假說錯誤）缺陷：不能解釋細胞膜的流動性，如細胞的生長，變形蟲的變形運動熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合的實驗及相關的其他實驗證明：細胞膜具有流動性細胞膜的結構模型：辛格和尼科爾森提出的流動鑲嵌模型知識點03流動鑲嵌模型的基本內容1.膜的基本支架：磷脂雙分子層其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，具有屏障作用；2.蛋白質分子的分布：①有的鑲在磷脂雙分子層表面②有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中③有的貫穿于整個磷脂雙分子層3.細胞膜的結構特點：具有一定的流動性細胞膜具有流動性的結構基礎：構成膜的磷脂分子可側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。細胞膜的具有流動性的意義，保證了細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能。4.細胞膜外表面有少量糖類：①在細胞膜的外表面，與蛋白質、脂質結合形成糖蛋白、糖脂，這些糖類叫做糖被；②糖被與細胞識別、胞間信息傳遞等功能有密切關系5.1層膜=1層磷脂雙分子層=2層磷脂分子004考點突破考法01細胞膜的功能知識點：1．細胞膜組成成分的鑒定方法細胞膜成分鑒定試劑(方法)結果磷脂脂溶劑處理細胞膜被溶解磷脂酶處理細胞膜被破壞脂溶性物質透過實驗脂溶性物質優(yōu)先通過蛋白質雙縮脲試劑紫色蛋白酶處理細胞膜被破壞2.控制物質進出細胞功能的驗證(1)染色劑進入實驗(2)色素透出實驗3．進行細胞間信息交流功能的驗證eq\x(\a\al(只有同種生物的精子,和卵細胞才能結合))eq\o(→,\s\up7(驗證))eq\x(\a\al(細胞膜具有識別作用,（糖蛋白的作用）))【題型示例1】下圖為細胞膜部分功能模式圖。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關鍵作用B．功能②表示進入細胞的物質對細胞都有利C．胰島素調控生命活動可用上圖③表示D．相鄰的高等植物細胞可通過功能④進行信息交流解析：選B。細胞膜是生命系統(tǒng)的邊界，在生命起源過程中具有重要作用，將生命物質與外界環(huán)境分隔開，產生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)，A正確；功能②表示物質進出細胞，一般是吸收有利物質，但一些有害物質也能進入細胞，如病毒、病菌，說明細胞膜控制物質進出細胞的作用是相對的，B錯誤；激素調控生命活動需要靶細胞進行信號檢測，C正確；相鄰的高等植物細胞之間可通過功能④(胞間連絲)進行信息交流，D正確。考法02對細胞膜結構的探索知識點：1．磷脂分子、磷脂雙分子層和細胞膜的關系(1)結構關系(2)數量關系2．細胞膜的結構特性——流動性3．細胞膜的功能特性——選擇透過性[溫馨提醒]熟記細胞膜的“一、二、三”一模型：流動鑲嵌模型。二特點：流動性、選擇透過性。三功能：細胞邊界、控制物質進出、進行信息交流?！绢}型示例2】下圖是探究溫度對細胞膜流動性的影響的實驗，觀察在40min內，兩種顏色熒光膜蛋白融合情況，下列說法錯誤的是()A．該實驗需設置一系列溫度梯度的多個實驗組進行B．該實驗也可以觀察兩種顏色膜蛋白均勻融合所需時間C．圖示膜蛋白因為是細胞膜的基本支架才能運動D．標記的綠色熒光蛋白與紅色熒光蛋白的數量要相等答案：C005歸納總結1．細胞膜的主要功能有三點：將細胞與外界環(huán)境分隔開；控制物質進出細胞；進行細胞間的信息交流。2．細胞間信息交流的方式有三種：通過化學物質傳遞信息；通過細胞膜直接接觸傳遞信息；通過細胞通道傳遞信息。3．流動鑲嵌模型認為，磷脂雙分子層是膜的基本支架，蛋白質分子鑲在、嵌入或貫穿于磷脂雙分子層中。4．細胞膜的結構特點是具有流動性，功能特點是具有選擇透過性。5．糖蛋白一般分布于細胞膜的外表面，與細胞識別作用有關。6．功能越復雜的細胞膜中，蛋白質的種類和數量越多00601強化提升1．胰島細胞和神經細胞在細胞膜上的不同主要體現在()A．磷脂的含量高低B．蛋白質的數量及種類不同C．糖類的含量及種類不同D．脂質的含量及種類不同解析：選B。蛋白質是生命活動的主要承擔者，胰島細胞和神經細胞的功能不同，其細胞膜上蛋白質的種類和數量不同。2．科學家發(fā)現了電壓控制的鉀通道，這些通道是負責K＋進出細胞的“看門”蛋白質，這一成果從另一側面證明了細胞膜具有()A．免疫功能B．識別功能C．控制物質進出細胞的功能D．進行細胞間的信息交流的功能解析：選C。分析題意可知，K＋進出細胞需要借助蛋白質構成的專門通道，說明細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，C符合題意。3.右圖所示為某生理活動的一個過程，這一過程體現出細胞膜的功能是()A．控制物質進出細胞B．將細胞與外界環(huán)境分隔開C．細胞膜具有篩選的功能D．進行細胞間的信息交流答案：D4．據最新研究發(fā)現，內皮素在皮膚中分布不均是造成色斑的主要原因。內皮素拮抗劑進入皮膚可以和黑色素細胞膜的受體結合，使內皮素失去作用，這為美容研究機構帶來了福音。請分析上述材料體現了細胞膜的哪項功能()A．細胞膜中磷脂含量越高，功能越復雜B．細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，嚴格控制物質進出細胞C．細胞膜具有信息交流的功能D．細胞膜的組成成分主要為磷脂和蛋白質解析：選C。細胞膜的功能：將細胞與外界環(huán)境分隔開；控制物質進出細胞；進行細胞間的信息交流。細胞膜上的受體可接受外界信息，體現了細胞膜具有進行細胞間的信息交流的功能。細胞膜的主要組成成分為脂質和蛋白質，在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，細胞膜的功能與成分是兩個不同的概念，應注意區(qū)分。5．蝴蝶將一株油菜的花粉帶到另一株油菜的花的柱頭上后，會發(fā)生花粉萌發(fā)、花粉管伸長、釋放精子、精卵融合等一系列生理反應；若蝴蝶將一株油菜的花粉帶到一朵桃花的柱頭上，則不會發(fā)生這一系列反應。該現象能很好地說明細胞膜()A．主要由脂質和蛋白質組成B．可將細胞與外界環(huán)境分隔開C．控制物質出入細胞的作用是相對的D．可進行細胞間的信息交流解析：選D。題干信息說明精子和卵細胞之間的相互識別與結合具有特異性，靠的是細胞膜上的受體及相對應的信號分子，這是一種信息交流過程，故A、B、C不符合題意，D符合題意。6．下列生理過程中，沒有發(fā)生細胞之間信息交流的是()A．高等植物細胞之間通過胞間連絲交換物質B．紅細胞放在0.09%的NaCl溶液中吸水膨脹甚至破裂C．同種動物的精子和卵細胞通過相互接觸完成受精作用D．甲狀腺激素通過血液運輸，與靶細胞上的受體結合答案：B7．將一個細胞中的磷脂成分全部提取出來，并將其在空氣—水界面上鋪展成單分子層，結果測得單層分子的面積是原來細胞表面積的2倍。用下列細胞進行實驗與此結果最相符的是()A．人的肝細胞 B．蛙的紅細胞C．洋蔥鱗片葉表皮細胞 D．大腸桿菌細胞解析：選D。人的肝細胞、蛙的紅細胞、洋蔥鱗片葉表皮細胞都是真核細胞，除了有細胞膜外，還有核膜、膜性細胞器的膜等，將它們的磷脂成分全部提取出來，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積大于細胞膜表面積的2倍，A、B、C不符合題意。大腸桿菌細胞是原核細胞，沒有細胞核和眾多的細胞器，只有細胞膜，沒有其他膜結構，所以大腸桿菌細胞的單層分子的面積是細胞膜表面積的2倍，D符合題意。8．關于細胞膜的敘述，錯誤的是()A．兩個相鄰細胞的細胞膜接觸可實現細胞間的信息傳遞B．細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測C．細胞產生的激素與靶細胞膜上相應受體的結合可實現細胞間的信息傳遞D．植物細胞的胞間連絲不具有物質運輸的作用答案：D9．觀察下列三個圖的信息交流類型，請思考并回答下列問題：(1)圖甲、乙、丙分別通過______________________________實現信息交流。(2)精卵識別屬于圖________類型，激素調節(jié)屬于圖________類型，植物細胞的胞間連絲與圖________方式相吻合。答案：(1)激素、細胞膜直接接觸、細胞通道(2)乙甲丙10．一種嗅覺受體細胞只擁有一種類型的氣味受體。氣味受體有多少，就有多少種類型的嗅覺受體細胞。每一種受體能探測到有限數量的氣味物質。當氣味物質分子流動到我們的鼻端黏膜處的嗅覺受體細胞處時，氣味物質分子可以黏附在細胞膜上的特殊氣味受體上；人體基因的3%被用來編碼嗅覺受體細胞細胞膜上的不同氣味受體。下圖為嗅覺受體細胞細胞膜模式圖(局部)。請據圖回答下列問題：(1)A代表________分子，C代表________。(2)氣味物質分子首先要與圖中[]__________結合，才有產生嗅覺的可能。(3)圖中A具有特異性，這種特異性最終是由________決定的。解析：細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。A代表蛋白質分子，B代表磷脂雙分子層，C代表多糖。答案：(1)蛋白質多糖(2)A氣味受體(3)DNA(或基因、遺傳物質)11．糖脂普遍存在于細胞膜上，不同的細胞中糖脂的種類不同，下面是人紅細胞表面的ABO血型糖脂的結構示意圖，據圖判斷下列有關敘述錯誤的是()A．糖脂是由糖類和脂質分子結合而成的B．紅細胞ABO血型的不同在于組成糖脂的糖的種類和排列順序不同C．糖脂沒有識別作用，糖蛋白具有識別作用D．糖脂位于細胞膜外表面解析：選C。糖類和脂質分子結合成為糖脂，A正確；圖示紅細胞ABO血型的不同在于組成糖脂的糖鏈不同，B正確；糖脂和糖蛋白都具有識別作用，C錯誤；糖脂位于細胞膜外表面，D正確。12．對某動物細胞進行熒光標記實驗，如下圖所示，其基本過程是①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點；②用激光束照射該細胞表現出熒光的某一區(qū)域，該區(qū)域熒光淬滅(即消失)；③停止激光束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，即又出現了熒光斑點。上述實驗不能說明的是()A．細胞膜具有流動性B．熒光染料能與細胞膜的組成成分結合C．根據熒光恢復的速率可推算出物質跨膜運輸的速率D．根據熒光恢復的速率可推算出細胞膜中蛋白質或脂質的流動速率解析：選C。停止激光束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，說明細胞膜具有流動性。細胞表面出現熒光斑點說明熒光染料能與細胞膜的組成成分結合。根據熒光恢復的速率可推算出細胞膜中蛋白質或脂質的流動速率，但不能根據熒光恢復速率推算出物質跨膜運輸的速率。13．下圖表示真核生物細胞膜的組成與結構，下列與此相關的敘述，不正確的是()A．圖中物質甲表示蛋白質，物質乙表示多糖，物質丙表示磷脂B．具有①的一側可能為細胞膜的外側，也可能為細胞膜的內側C．③在不同細胞的細胞膜中種類不完全相同D．②和大多數的③是可以運動的解析：選B。根據元素組成及細胞膜的成分可知，甲、乙、丙分別是蛋白質、多糖和磷脂，A正確；①為糖蛋白，具有糖蛋白的一側一定是細胞膜的外側，B錯誤；③為蛋白質，功能不同的細胞，其細胞膜中蛋白質的種類和數量不完全相同，C正確；②磷脂分子和大多數③蛋白質分子是可以運動的，D正確。14．生物體細胞內的膜具有選擇透過性，即細胞要選擇吸收的離子和小分子可以通過，而其他離子、小分子和大分子則不能通過。請根據以下所提供的條件探