高中生物一轮复习：细胞膜的结构和功能

第1节细胞膜的结构和功能高中生物一轮复习：第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.概述细胞膜的主要功能。2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。3.了解流动镶嵌模型的基本内容。1.生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观。水平二2.科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。水平一3.科学思维——流动镶嵌模型及其解读。水平一相对独立细胞膜的功能研读教材·梳理探究———————————————知识梳理————————————1.将细胞与外界环境分隔开使细胞成为____________的系统，保障细胞____________的相对稳定。内部环境2.控制物质进出细胞病毒、病菌分泌物3.进行细胞间的信息交流靶细胞因为只有靶细胞的细胞膜上才有识别该信息分子的“受体”(糖蛋白)，故信息只能传递给靶细胞———————————————素养提升———————————————科学探究——探究质膜对物质进出细胞具“控制”作用下列为鉴别细胞活性的染色排除法流程。(1)请依次填出①～③相关内容①________

②________

③________(2)请解释染色排除法原理：_____________________________________________________________________________________________________。提示(1)不呈红色呈红色控制物质进出细胞(2)“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死细胞的细胞膜不再具有控制物质进出细胞的功能，所以染色剂能够进入死细胞内，使其被染色生命观念——细胞间的信息交流下图是细胞间的3种信息交流方式，请据图思考：(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①____________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________________，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示________________，请举一个例子：________________。(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)由以上分析可知：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，也有赖于________的交流。提示(1)血液(或“血浆”)受体(2)细胞膜接触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)信息[典例1]

细胞膜对物质进出细胞的控制主要体现在哪些方面(

)①细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞②细胞产生的代谢废物可以排出细胞③细胞内核酸等重要成分不会流出细胞④环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞A.①②③

B.①②④

C.②③④

D.①③④解析环境中的有害物质也可能通过细胞膜进入细胞，如重金属离子、病毒、病菌等。答案

A[典例2]

下列有关细胞间的信息交流的叙述，正确的是(

)A.激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞B.受精作用、白细胞吞噬病菌都与细胞识别有关C.高等植物细胞之间的胞间连丝只起物质运输通道的作用D.多细胞生物体细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流解析激素与靶细胞膜上的受体蛋白结合，将信息传递给靶细胞；受精作用首先要经过精子与卵细胞的识别作用，白细胞吞噬病菌，也与细胞的识别作用有关；高等植物细胞之间的胞间连丝不仅使相邻细胞的细胞膜、细胞质、内质网交融在一起，而且也是植物细胞间物质运输和传递信息的重要渠道；信息交流是多细胞生物体内细胞间功能协调性实现的条件之一。答案B联想质疑★细胞膜控制物质的进出：营养物质可以进入细胞，细胞产生的抗体、激素等可排出细胞，对细胞有害的物质不易进入细胞。★被煮过的种子细胞膜失去了生物活性、无法控制物质进出，全部都染红。★精卵识别依靠细胞膜的信息交流功能。植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？提示：“系统”指的是生命系统，细胞壁并不具有生命活性，是全透性的，不能控制物质进出细胞。溶于脂质的物质细胞膜成分和结构的探究历程———————————————知识梳理———————————————1.细胞膜成分的探索

历程探索内容结论或假说1895年欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现_________________更容易穿过细胞膜细胞膜是由_______组成的20世纪初分离出哺乳动物红细胞的细胞膜，进行化学分析组成动物细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多脂质1925年两位荷兰科学家戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为___________1935年英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质连续的两层2.细胞膜结构的探索历程探索内容结论或假说1959年罗伯特森电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构所有的细胞膜都由______________________三层结构构成，且为_______的统一结构1970年用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行细胞膜具有________1972年辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出细胞膜的__________模型融合实验融合速度受温度影响蛋白质—脂质—蛋白质静态流动性流动镶嵌—————————————素养提升—————————————科学探究——生物膜组成及结构的探究采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞，做如图实验。请思考：该实验否定了罗伯特森的“三层结构”生物膜模型，因为该模型认为生物膜是静止的。假若生物膜是静止的，细胞无法融合，更无法实现两种颜色荧光的均匀分布。(1)本研究所采用的方法是什么？(2)由本实验结果可推出何种结论？(3)如图是相关实验结果的记录，据此哪项结论不能成立？①温度增加到15℃以上，细胞膜流动性增强②该实验证明膜蛋白能够运动③温度对膜蛋白的运动有影响④图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多提示(1)荧光标记法(2)细胞膜具有一定的流动性(3)④[典例3]

对某动物细胞进行荧光标记实验，如下图所示，其基本过程：①用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。该实验不能说明(

)A.细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率解析刚开始消失，过一段时间后荧光又出现，说明细胞膜具有流动性，也能说明荧光染料能与细胞膜组成成分结合，A、B正确；根据荧光恢复的速率只能推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，因为该实验过程并没有发生物质的跨膜运输，故不能推算出物质跨膜运输的速率，C错误，D正确。答案C[典例4]

下图表示各种细胞膜的组成成分含量，图示能说明的是(

)A.构成细胞膜的成分其含量是不变的细胞膜的成分并不是不可变的，如癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白，癌胚抗原等物质。B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用解析由图可知，不同细胞膜中相同成分其含量不一定相同；髓鞘只是起保护作用，功能简单，蛋白质含量少，而人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜功能相对复杂，蛋白质含量多；图中信息不能说明蛋白质在信息交流中的作用。答案

B联想质疑★磷脂分子有一个亲水磷酸“头部”和一个疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相对的双层结构。★可以利用磷脂分子的极性特点去油污。【巧记助学】巧记细胞膜的“一、二、三”研究发现，人的肝细胞膜的功能要比人红细胞膜的复杂，从细胞膜的成分分析，其原因是什么？提示：人的肝细胞膜上的蛋白质种类和数量多于人的红细胞膜。流动镶嵌生物膜的流动镶嵌模型———————————————知识梳理———————————————1.辛格和尼科尔森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的____________模型为大多数人所接受。2.结构模型磷脂蛋白质磷脂双分子层3.结构特点及原因(1)特点：具有一定的流动性。证明膜流动性的实例有：细胞的融合、变形虫的运动，温度影响膜的厚度改变，细胞吸水膨胀失水皱缩、植物细胞的质壁分离现象等。(2)原因：组成膜的___________和___________大都是可以运动的。磷脂分子蛋白质分子[典例5]

细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，①～④表示其中的物质。下列叙述正确的是(

)A.①在细胞膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关B.②可自发形成双层结构，亲水部位在中间C.③分布于细胞膜中，能催化细胞膜中发生的生化反应D.④有脂溶性和水溶性两部分，可控制某些离子出入细胞解析①是糖蛋白，分布于细胞膜外侧面，A错误；②是磷脂分子，在水溶性介质中可自发形成双层结构，疏水部位在中间，B错误；③是胆固醇，分布于质膜中，使得细胞膜既有一定的流动性，又比较坚实，而催化生化反应的是酶(其本质为蛋白质或RNA)，C错误；④是膜蛋白，其和磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分，某些膜蛋白可作为转运蛋白控制离子出入细胞，D正确。答案D[变式训练]

如图为生物膜流动镶嵌模型的模式图。下列有关叙述，正确的是(

)A.若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分就是图中的a(磷脂)B.若该生物膜表示细胞膜，则在结构上其存在双层膜C.若该生物膜表示某动物细胞膜，则a种类的多样性决定了膜功能的多样性D.若该生物膜表示动物细胞膜，则b可能具有识别的作用解析图中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白质。若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分除磷脂外，还应该有胆固醇等，A错误；若该生物膜表示细胞膜，则其在结构上具有磷脂双分子层，而不是具有双层膜，