细胞膜的结构和功能

第1节细胞膜的结构和功能

W【学习目标】

1.生命观念—通过分析细胞膜的结构和功能特点，体会结构与功能相适应的观点。

2.科学思维—结合细胞膜的结构模型，掌握流动镶嵌模型的基本内容。

3.科学探究——通过分析细胞膜成分和结构的探索历程,掌握科学探究的一般方法。

目标一细胞膜的功能

苗自主学习。

L细胞膜的主要功能

⑴将细胞与外界环境分隔开

使细胞成为相对独立的系统,保隋细胞一内部环境的相对稳定。

⑵控制物质进出细胞

抗体、蟀等物质，

营养物质

细胞产生的废物

不需要或对细细胞内的核酸等

胞有害的物质重要成分

小提醒：台盼蓝染色法常用于鉴别动物细胞活性。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞

不着色。

⑶进行细胞间的信息交流

通过信号内分泌细胞分泌的激素（如素

「分子的运实例岛素），随蝇到达全身各处，

输传递与靶细胞的细胞膜表面的受体

进行信息结合，将信息传递给靶细胞

胞

细

相邻两个细胞通函实例

的

间粪精子和卵细胞之间

息

信型胞膜接触传递信息、的识别和结合

流

交

相邻两个细胞通过通道］实例之间通过胞间

传递信息连丝相互连接,

进行信息交流

出互动探究。

探讨借助实例,分析细胞膜的功能

1.阅读材料，回答问题：

材料1生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物

质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。

材科2

玉米种子（横切）

将正常玉米种子横切后滴一小滴红墨水，2min后用清水冲洗后，观察发现种子胚的部分呈白

色而胚乳部分呈红色；若以煮熟的玉米种子进行上述实验，则发现胚和胚乳都被染成红色。

⑴材料1莲藕“出淤泥而不染”和材料2中新鲜玉米胚细胞不能被染色，体现了细胞膜具有

的功能。

提示:控制物质进出细胞

（2）材料2中，红墨水中的颗粒物质不能通过细胞膜进入细胞内，胚乳和煮熟的玉米而能够被染

色，原因是_________________________________________O

提示：红墨水中的颗粒物质不能自由通过细胞膜进入细胞，而胚乳细胞和煮熟的胚细胞已经死

亡，细胞膜失去了控制作用

2.结合教材“细胞间信息交流的方式举例”回答下列问题：

靶发出信号

细的细胞靶细胞

胞

③

④

ABC

（I）图中①②③④所表示的物质或结构的名称分别是_________________________________0

提示:①激素；②受体;③与膜络合的信号分子;④胞间连丝

（2）高等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

分别属于上面的图（填图编号）O

提示:C、A、B

■【习题巩固】

1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是（）

①边界与通②总输作用③信号检测④细胞间

透性障碍通讯

A.功能①在生命起源过程中具有重要作用

B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的

C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示

D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流

答案B

解析功能①表示细胞膜将细胞与外界环境分隔开，在生命起源过程中具有重要作用，将生合物质与外界

环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统，A正确；功能②表示细胞膜控制物质进出细胞,

一般是吸收有利物质，但有些有害物质也能进入细胞，说明细胞膜控制物质进出细胞的功能是相对的，B

错误；功能③表示进行细胞间的信息交流，激素通过与耙细胞膜上受体的识别来调控生命活动，C正确。

2.（2023•河北张家口高一期中）如可为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是（）

甲乙丙

A.这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合

B.图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节

C.图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合

D.图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并进行信息交流

答案A

解析图示三种方式中，丙中胞间连丝不需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合，目方式的受体

也不一定在细胞膜上，A错误。

［易借警示］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）细胞间信息交流并非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；而其些通过化学

物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。

目标二、对细胞膜结构的探索

导自主学习。

1.对细胞膜成分的探索

实a依擀时间（入物）始论或依电

对植物细射进行通透

性实般.发现可以南1895年.细胞般足曲则

r•鼠脑的修屋更立“欧文・纲皿的

通过细胞股

观或细8k喂的瓶

附.几动物红细黑的.5].旗行罐麻和驷附

细息事进行化学分析巴与KT希，其中且五7

成"

再从人的红・附中戋

1925年.♦SUR中的修胤

取的it随3成立分r

戈特和格分子必然州列为

«.君翻其面枳比红

伦・尔迷俄的两黑

加岫发面税的4倍

如感的袅面张力，IM1935年，■感事用含用质

低f•油一水界面的衣力圮利制・分r外.对能还

/张力

2.细胞膜的成分

脂质r遵膻（主要）

（约占50%）；胆固醇

蛋白质_与细胞膜的功能密切相关，蛋白质的种

（约占40%）|~|类与数量越多，细胞膜的功能越复杂

_____]

（2%警0%）H与脂质或蛋白质结合

小提醒:细胞膜成分与功能的关系：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。

3.对细胞膜结构的探索

实例或实验时间结论或假说

Y

电镜下细胞膜呈________罗伯特森认为所有的

清晰的暗一亮一*[1959年细胞膜都由蛋白质一

暗的三层结构脂质一蛋白质三层结

构构成

人、鼠细胞融合

[1970年）细胞膜具有流动性

实验

]

在新的观察和实辛格和尼科尔森提出了

[1972年）

验证据的基础上细胞膜的流动镶嵌模型

小提醒：（1）哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。

⑵细胞膜的组成成分并不是不可变的。

⑶人细胞和小鼠细胞融合实脸只能证明细胞膜上的蛋白质能够运动，还要结合其他实验才能

证明细胞膜具有流动性。

出互动探究。

探索细胞膜的结构

1.分析细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示)

:亲水

.“头”部

»疏水

“尾”部

(1)洛磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布特点的是A。

慧照8现出磴

ABCD

(2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。

提示如图所示

2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点

资料1关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带：照射小分子物质，散射度低，呈亮带。

(1)请根据资料1,分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构中蛋白质的分布方式。

提示蛋白质一脂质一蛋白质。

资料2按照“爰白质一脂质一蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白

质，膜的总犀度应当超过20nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7〜8nm。

(2)请根据资料2指出“蛋白质一脂质一蛋白质”模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。

提示资料2表明：“蛋白质一脂质一蛋白质”模型中蛋白质工铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真

实所测不符。因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。

资料320世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刃将细胞标本

骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蚤白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过

一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表而都有凸起的蛋白质颗

粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。

(3)通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？

提示蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。

【拓展延伸】哺乳动物的红细胞在发育成熟的过程中，细胞核逐渐退化，为携带氧的血红蛋白腾出空间。成

熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，因此，哺乳动物成熟的红细胞是获得纯净细胞膜的好材料。

■【习题巩固】

3.如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是（）

1（M）

9（）

80

7（）

60

50

40

30

20

10

“髓鞘人红细小鼠肝变形虫细胞膜

胞膜细胞膜细胞膜的类别

A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类

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

答案B

解析细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，但脂质和蛋白质在膜成分中占的比例很大，是细胞膜的主要

成分，糖类不是主要成分，A错误；细胞膜中脂质和蛋白质的含量变化与细胞膜的功能有关，功能越复杂

的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，B正确，C错误；分析题里可知，该图没有涉及细胞间的信息交流功

能与蛋白质的关系，D错误。

4.（2023•云南德宏高一统考）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，由此推测细胞膜是由脂质组成的

B.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合，说明细胞膜具有流动性

C.电镜下细胞膜呈暗一亮一暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质一蛋白质一脂质构成

D.提取人成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层，其面积是红细胞表面积的2倍，由此推测细胞膜中的磷脂

分子排列为连续的两层

答案C

解析也镜下细胞膜呈清晰的暗一亮一暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜都由蛋白质一脂质一蛋白

质三层结构构成，C错误。

目标三、流动镶嵌模型的基本内容

前自主学习.

L结构模型

名称:Q糖蛋白

位置：细胞膜的囱外表面

作用：细胞表面的丽丽和细胞间信息传递等

......71……

名称:固蛋白质分子。

年称「就耐双芬短.

(①0邃在磷脂双分子

地位:细胞膜的回屉

层的袤而

本支架

②部分或全部固嵌入

特点：磷脂分子可以

磷脂双分子层中

1侧向自由移动

③匠］鲜干整个磷脂

I双分子层

■特点：大多数蛋白质分子

：是可以画运动的

I.,________________________

小提醒:糖被是糖蛋白或糖脂中的糖类分子，与细胞识别和信息传递有关。

2.结构特点

0

具在流动性I

构

特组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质大都是

点原因

，运动的

出互动探究。

目核心探讨

探讨分析细胞膜的流动镶嵌模型,提高模型构建能力

目前，细胞膜的流动镶嵌模型已被大多数人所接受,下图就是流动镶嵌模型的示意图。

(1：图中「①1蛋白质的基本组成单位是氨基酸。构成细胞膜基本支架的是「⑷1磷脂

双分子层。

⑵与细胞膜的识别功能有关的结构是［③］

(3；位于细胞膜外侧的是填"A”或"B”)，判断的依据是A侧有糖蛋白。

(4)根据细胞膜的流动镶嵌模型，分析膜上的蛋白质分子是如何排布的?这种排布是对称的吗？

提示:膜上的蛋白质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，还有的

贯穿于整个磷脂双分子层。不对称。

⑸细胞中的其他生物膜均有与此相似的结构，但执行的具体功能却有很大区别，其主要原因是

什么？

提示:膜结构中的蛋白质的种类和数量不同。

国整介提升

1.细胞膜的流动镶嵌模型

糖蛋白糖被：识别、信息传递

糖脂

磷脂双分子层:

］构成膜的基本

璘脂分子"支架，磷脂分子

J疏水“尾”相

蛋白质分子：承担膜的主要功能接，位于膜中央

(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。

⑵糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。

⑶脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。

2.细胞膜的结构特点和功能特性

⑴区别