高考生物一轮复习讲义：第3章 细胞的基本结构

高考生物一轮复习讲义：第3章细胞的基本结构

第1节细胞膜的结构和功能

课前自主预习

一、细胞膜的功能

1.将细胞与外界环境分隔开

使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。

2.控制物质进出细胞

识别和结合

二、对细胞膜成分的探索

1.细胞膜成分的探索过程

（1）材料19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行的通透性

实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。

Q“t尾部”

I■I

结论：膜是由脂质组成的。根据相似相溶原理，苯（非极性）和Na+（极性）中，

苯更容易通过细胞膜。

⑵材料科学研究磷脂分子的结构如右图

水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在下图画出它在水一空气界面

上的分布情况（用•表示磷脂分子）。

空气

答案:

（3）材料1925年，两位荷兰科学家从细胞膜中提取的脂质铺成的单分子层

面积是细胞膜表面积的2倍。

结论：细胞膜中的脂质为连续的两层。

（4）1935年，英国学者丹尼利和和戴维森（H.Davson）研究了细胞膜的张力。

他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。由于人们已发现了油

脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细

胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。

2.细胞膜的成分

脂质（约50%）:主要是通膻

蛋白质（约40%）：与细胞膜功够密切相关

E糖类（2%~10%）

3.细胞膜成分与功能的关系

功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

三、对细胞膜结构的探索

1.1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗一亮一暗的结构,他结

合其他科学家的工作，提出细胞膜模型的假说：所有生物膜都由蛋白质一脂质一

蛋白质构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。

他把细胞膜描述为静态的统一结构。

2.荧光标记细胞膜实验［填图］

绿色荧光染料红色荧光染料

稳记小鼠＜1胞标归人

一半发除色黄光

M-华发红色爽光

②40min后两种旗色荧光

均为分布

结论，细胞膜同有流动性

3.辛格和尼科尔森的结论

在新的观察和实验证据的基础上，提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

四、生物膜的流动镶嵌模型

1.结构模型［据图填空］

:名称:磷脂双分子层

⑴｛作用：细胞膜的基本支架

特点：具有一定的流动性

【名称：蛋白质分子

,(镶在磷脂双分子层的表面

(2)t位置(部分或全部嵌入磷脂双分子层中

|।贯穿于整个磷脂双分子层

特点：大多数蛋白质分子是可以运动的

、名称：糖蛋白

⑶｛位置：分布于细胞膜的外表

功能：保护、润滑和细胞识别等

2.结构特点

生物膜的结构特点是具有一定的流动性。

【课堂检测】

1.判断下列关于细胞膜成分的说法的正误

(1)功能越复杂的细胞膜，它的脂质成分越复杂()

(2)功能越复杂的细胞膜，它的糖脂越多()

(3)在组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富()

解析：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，故(1)(2)错误；在

组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富，(3)正确。

答案：⑴X⑵X(3)V

2.判断下列叙述的正误

(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜决定的，因为构成细胞膜的

蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的()

(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的()

(3)细胞间的信息交流都是通过细胞膜的直接接触来完成的()

答案：⑴X(2)V⑶X

3.下列关于生物膜结构探索历程的叙述，不正确的是()

A.最初的探索是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的

B.三层结构模型认为生物膜为静态的统一结构

C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运

动的

D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀

的

解析：罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是蛋白质一脂质一蛋白

质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，认为蛋白

质的分布是均匀的、固定的。

答案：D

课堂互动探究案

【课程标准】

概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进

出，并参与细胞间的信息交流

【素养达成】

1.基于科学家的研究资料进行演绎推理，通过生物膜模型的构建过程，理

解生物膜的结构和功能相适应。（生命观念）

2.简述细胞膜的成分和功能。（科学思维）

3.结合生物膜的结构模型，掌握流动镶嵌模型的基本内容。（科学思维）

4.认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。（社会

责任）

探究点一细胞膜的功能

【师问导学】

1.细胞膜作为系统的边界，有着非常重要的功能，结合下列材料和教材P以

图3-2分析回答。

（1）材料一用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很

快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞；在光学显微镜下看到，用微针触碰细

胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结

构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。

上述材料说明：细胞膜将生命物质和分开，保障了细胞内部环境的

⑵

材料二细胞膜控制物质进出细胞示意图

据图看出，细胞膜能,细胞需要的物质才能进入细胞，但是对细

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的。

答案：⑴外界环境相对稳定

（2）控制物质进出细胞相对

2.细胞膜有多种功能，请分析：

⑴细胞膜将细胞和外界环境分隔开，是单纯的隔离作用吗？

(2)生长在污泥中的莲能“出污泥而不染”，它能吸收污泥中的有益矿质元

素，而一般不会吸收不需要的物质，这体现了细胞膜的什么功能？

答案：

(1)不是，细胞膜不仅可以将细胞和外界环境分隔开，从而保障细胞内部环

境的相对稳定，还能控制物质进出细胞，细胞需要的物质才能进入细胞，不需要

的物质或有害的物质不容易进入细胞。

(2)体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。

3.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：

⑴图中①②③④的物质或结构的名称分别是什么？

(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间

的识别和结合分别属于上面的哪种方式？

(3)细胞间进行信息交流时往往需要受体，受体的化学本质是什么？受体和

信号分子的结合有没有特异性？

答案：

(1)①信号分子；②受体；③与膜结合的信号分子；④胞间连丝。

(2)分别属于图C、图A、图B。

(3)受体的本质是糖蛋白，和信号分子的结合具有特异性。

【智涂笔记】

对细胞间信息交流的两个认知误区

(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交

流。

(2)并非细胞间信息交流都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的

信息交流方式，而通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细

胞膜上的受体蛋白。

［方法规律］

判断细胞是否具有活性的方法

⑴判断依据：只有活细胞的细胞膜才能够控制物质进出细胞。

⑵判断方法：能够控制物质进出一活细胞；不能够控制物质进出一死细胞。

【师说核心】

1.细胞膜的功能图解

保障细胞内部井境的相对稳定

可意义

籽细胞与外界环境分隔开

营养物质进广化学信号传导

控

行（如激素、递质）

普遍嗾0

细

废物制

/功)

(胞

禽,胞间连接与通讯

分泌物间型

番（如胞间连丝）

的

相对细

病菌、病毒建胞间识别

胞

交（如精卵结合）

流

2.细胞间信息交流的三种方式

（1）一些细胞如分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用

部位的细胞（靶细胞），被靶细胞的细胞膜上的受体（成分为糖蛋白）识别，引起靶

细胞的生理反应（图示如下）。

1tg

|内分第体.死细胞।

（2）相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞

传递给另一个细胞（图示如下）。

与n结合的信号分子

匈a，1细限）

⑶高等植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的（图

示如下）。

3.细胞膜功能的实验验证

⑴控制物质进出功能的验证:

【检测反馈】

1.（合格必考）在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重

金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这是试图模拟细

胞膜的（）

A.将细胞与外界环境分隔开的功能

B.控制物质进出细胞的功能

C.进行细胞间信息交流的功能

D.具有免疫的功能

解析：“有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧”体现了细胞膜控制物

质进出细胞的功能。

答案：B

2.（合格必考）在哺乳动物受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子

将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，细胞发生变化，

不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够（）

A.保障细胞内部环境的相对稳定

B.控制物质进出细胞

C.使卵细胞摄入所需要的精子

D.进行细胞间的信息交流

解析：细胞膜具有多种重要功能，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了

细胞内部环境的相对稳定；能控制物质进出细胞；能够进行细胞间的信息交流。

精卵之间的相互识别与结合，靠的是细胞膜上对应的糖蛋白即信息分子，这是一

种信息交流方式。

答案：D

3.（等级选考）水溶性染色剂（PI）能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应

用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染

色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别

细胞死活的基本原理是（）

A.死细胞与活细胞的核酸结构不同

B.死细胞与活细胞的核酸含量不同

C.活细胞能分解染色剂PI

D.活细胞的细胞膜能阻止PI的进入

解析：死细胞的细胞膜对物质进出细胞失去了控制作用。

答案：D

探究点二对细胞膜成分和结构的探索

【师问导学】

1.许多有关细胞膜化学组成的资料，都来自细胞膜（尤其是红细胞膜）的研

究。下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分，回答问题：

主要成分含量

细胞膜的种类

蛋白质脂质糖类

成熟的红细胞膜42%53%5%

肌细胞膜36%60%4%

小肠绒毛上皮细胞

50%44%6%

膜

（1）我们常用猪的成熟的红细胞作为细胞膜制备的材料，可否用鸡的红细胞

做细胞膜的制备实验呢？

⑵不同细胞的细胞膜各种成分的含量完全相同吗？

⑶上述几种细胞膜中哪种脂质含量最丰富？

⑷小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高，功能也最复杂，这说明什么？

答案：

(1)不可以。鸡不是哺乳动物，其红细胞内含有细胞核和众多的细胞器，不

易获得较纯净的细胞膜。

⑵不完全相同。

⑶磷脂最丰富。

(4)说明蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。

2.根据阅读获得的信息，思考下列问题:

资料1电镜照片显示出质膜具有3层结构，两侧着色较深，称为暗带，均

厚约2nm；中间层着色较浅，称为亮带，厚约3.5nm(图1)。利用冷冻蚀刻电

镜技术观察质膜的断裂面，可以看到蛋白质像鹅卵石一样镶嵌在质膜中(图2)0

图1红细胞质膜图2冷冻蚀刻电倭技术观察

的透射电镀照片细胞质膜断裂面小意图

【智涂笔记】

磷脂分子的性质使它在水一空气界面上总是以亲水的头部朝向水，而在水溶

液中，疏水的尾部相互结合形成双层结构才能稳定存在；细胞膜上的蛋白质是可

以运动的，一定范围内温度升高，这种运动会加快。

【师说核心】

1.细胞膜的成分及功能分析

|脂质|+蛋磐质+|糖类］

均50%均40%均2%-1盹

:磷脂和胆固醇彳决定膜的功能,；与施质或蛋白;

;其中磷脂双分;；质结合为结脂:

功能康复杂,能

；子层构成细胞;;或域色白，与细;

白质的种类和

，膜的基本支架：数量越多，胞识别有关!

2.构成生物膜的磷脂分子分析

(1)结构：由磷酸、甘油和脂肪酸构成，其中磷酸作为亲水性的“头部”、

脂肪酸作为疏水性的“尾部”。

(2)排列方式：“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图)，作

为生物膜的支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。

3.细胞膜成分及结构的探索历程

［生物膜结构的探索历程I

性

悌

结

结

论

论

I论

膜的

生

物膜

胞

膜

细

要

主

由蛋

都

膜是

胞

细

出

的

提

曲

中

分

成

质一

白

具

膜

动

流

分

由脂

于

质

质一

脂

是

脂

流

有

嵌

徽

列

为

持

质构

白质

和

质

鼓

性

动

型

模

的

续

连

层结

成的

白

蛋•

层

两

构成

构

质

资料2科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜

的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。

继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(图3)。

图3质膜荧光漂白诙复实检示意图

（1）资料1中的质膜电镜观察结果说明蛋白质分子在质膜中是怎么排布的？

而在冷冻蚀刻电镜下观察到的图示中又是怎么排布的？

（2）资料2中光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有

一定流动性的？

答案：

（1）电镜观察结果说明蛋白质分子在质膜中是分层排布的；冷冻蚀刻电镜下

显示蛋白在细胞膜表面或者穿透，而不是在两层之间。

（2）是由于质膜上其它区域的蛋白质流动光漂白区呈现的荧光。质膜是具有

一定的流动性的。

3.有人在实验时发现：在一定温度下，细胞中的脂质分子均垂直排列于膜

表面；当温度升高到一定程度时，细胞膜中的脂质分子有75流排列不整齐，细胞

膜的厚度变小，表面积扩大，对离子和分子的通透性提高。据有关内容解释上述

现象。

答案：细胞膜具有一定的流动性，温度可影响膜的流动性。

【检测反馈】

1.（合格必考）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质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明了组成细

胞膜的物质中有（）

A.糖类和脂质B.糖类和蛋白质

C.蛋白质和脂质D.蛋白质和核酸

解析：

事实1：脂溶性物质优先通过细胞膜，

一确戈.细胞膜中含

且细胞膜被脂溶性溶剂溶解

有脂质分子

原理：相似相溶

事实2：细胞膜被蛋白酶分解）｝嘛_定细胞膜中含有

原理：酶作用的底物专一J蛋白质分子

答案：C

2.（合格必考）典型的细胞膜最可能具有下列哪种组成（质量分数）（）

A.35湖旨质、50%蛋白质、5%糖类、10%RNA

B.50%脂质、45%蛋白质、5%糖类、0%RNA

C.25湖旨质、75%蛋白质、0%糖类、0%RNA

D.60湖旨质、30%蛋白质、0%糖类、10%RNA

解析：细胞膜的成分主要是脂质和蛋白质，还含有少量的糖类，不含RNA。

答案：B

3.（合格必考）生物膜的“蛋白质一脂质一蛋白质"静态结构模型不能解释

下列哪种现象（）

A.细胞膜是细胞的边界

B.溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜

C.变形虫的变形运动

D.细胞膜中的磷脂分子呈双层排列在膜中

解析：这种模型的主要不足在于认为蛋白质和脂质都是固定不变的，是静态

的，这种结构无法解释细胞膜具有的多种功能，如细胞生长、膜的扩大、变形虫

的变形运动等。

答案：C

4.（等级选考）科学工作者用不同颜色的荧光染料分别标记人和鼠细胞的膜

蛋白后，进行细胞融合实验（如图所示）。该实验说明（）

A.膜蛋白是可以移动的

B.两种细胞的膜蛋白种类相同

C.膜蛋白可以起生物催化作用

D.膜蛋白能控制某些物质出入细胞

解析：用发红色荧光的染料标记人细胞的膜蛋白，用发绿色荧光的染料标记

鼠细胞的膜蛋白，然后诱导二者融合。开始时融合细胞的一半发红色荧光，一半

发绿色荧光，一段时间后，两种颜色的荧光均匀分布。这说明膜蛋白是可以运动

的。

答案：A

探究点三生物膜的流动镶嵌模型

【师问导学】

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？

答案：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.图中2、5、6在4上的存在方式有什么不同？

答案：2、5、6分别镶在、贯穿、嵌入磷脂双分子层中。

3.A、B中哪面是细胞膜的外侧，判断的依据是什么？

答案：A是细胞膜的外侧，因为具有糖蛋白（糖被）。

4.试举几个能够体现细胞膜具有一定流动性的实例？

答案：细胞融合、变形虫变形运动、白细胞吞噬病菌等。

【智涂笔记】

膜的内、外侧判断技巧：

根据糖蛋白的分布情况，有糖蛋白的一侧为膜的外侧，无糖蛋白的一侧则为

膜的内侧。

生物膜的结构除了具有流动性的特点外，还具有：（1）镶嵌性：膜的基本结

构是由磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。（2）不对称性：膜两侧的分子性质和结

构不相同，如糖被只存在于外表面。

【师说核心】

1.生物膜的流动镶嵌模型

保护收

收别

利滑

枷加

,

子层

双分

磷而

嬉水

分r

磷而

.位于

相接

“星”

成

央.构

腴中

架

*本支

股的

。

胆固醇

糖脂和

有一些

外，还

除磷脂

的脂质

胞膜中

(1)细

面。

的外表

细胞膜

分布于

蛋白都

脂和糖

(2)糖

分布。

对称性

是呈不

，而

分布的

是均匀

子并不

白质分

质和蛋

(3)脂

流动性

一定的

一具有

特点一

的结构

生物膜

2.

动的。

子是运