《高中备考指南-生物必修1》课件-第3章 细胞的基本结构-第1节 细胞膜的结构和功能

第3章

细胞的基本结构第1节

细胞膜的结构和功能课前篇

自主预习课堂篇

分点突破课后篇

课时分层训练课前篇

自主预习一、细胞膜的功能1.将细胞与____________分隔开：保障了细胞内部环境的________稳定。2.控制物质________细胞。（1）细胞需要的________物质可以从外界________细胞；细胞__________（填“需要”或“不需要”）的物质不容易进入细胞。（2）抗体、激素等物质要分泌到细胞外，细胞产生的________也要排到细胞外；细胞内______________不会轻易流失到细胞外。（3）细胞膜的控制作用是________的，如环境中一些____________________可能进入；__________________也能侵入细胞，使生物体患病。外界环境相对进出营养进入不需要废物有用的成分相对对细胞有害的物质有些病毒、病菌3.进行细胞间的____________。（1）内分泌细胞分泌的激素，随________到达全身各处，与__________的细胞膜表面的________结合。（2）相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递到另一个细胞。例如，_______和__________之间的识别和结合。（3）相邻两个细胞间形成________，携带信息的物质通过________进入另一个细胞，如高等植物细胞间通过____________相互连接。信息交流血液靶细胞受体精子卵细胞通道通道胞间连丝二、对细胞膜成分和结构的探索1.对细胞膜成分的探索。（1）1895年，欧文顿发现溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜，于是他推测：细胞膜是由________组成的。（2）20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析得知，组成细胞膜的脂质有________________，其中含量最多的是______。（3）1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍，由此他们推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的________。脂质磷脂和胆固醇磷脂两层

2.对细胞膜结构的探索。（1）1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的___________三层结构，推测细胞膜由__________—________—__________三层结构构成。细胞膜被描述为______态的统一结构。蛋白质暗-亮-暗蛋白质脂质蛋白质静（2）1970年小鼠细胞和人细胞融合实验及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有_____性。（3）1972年辛格和尼科尔森提出的____________模型为大多数人所接受。

流动流动镶嵌三、流动镶嵌模型的基本内容1.细胞膜主要由____________与______________构成，________________是膜的基本支架，内部是____________________，蛋白质____________________________，_____________________________________，____________于整个磷脂双分子层，这些蛋白质在____________等方面具有重要作用。2.糖类与蛋白质或脂质结合形成__________或________，这些糖类分子称为________，它们在细胞生命活动中具有重要功能，如与__________________、__________________等功能有密切关系。磷脂分子蛋白质分子磷脂双分子层磷脂分子的疏水端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物质运输糖蛋白糖脂糖被细胞表面的识别细胞间的信息传递3.生物膜的结构特点是：______________，其表现为__________________________________________________。该特性对细胞完成____________、________、________、________等功能非常重要。具有流动性

膜中磷脂分子可侧向自由移动，蛋白质大多也能运动物质运输生长分裂

运动预习反馈下列有关说法中，正确的有___________________________________。（1）任何一种细胞的边界都是细胞膜（质膜）。（2）细胞膜使细胞成为相对独立的系统，且保障细胞内部环境的相对稳定。（3）细胞可控制对其有用的物质进入，而对细胞有害的物质不能进入。（4）相邻两细胞间都是靠通道进行信息交流的，非相邻细胞间通过血液运输的激素进行信息交流。（5）细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质分子。（6）蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，是因为蛋白质是细胞膜中含量最多的物质。（1）（2）（5）（8）（9）（11）（7）磷脂分子是构成细胞膜的基本支架。（8）细胞膜内、外侧结构具有不对称性。（9）组成细胞膜的磷脂和蛋白质分子都是可以运动的。（10）糖被就是糖蛋白。（11）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。课堂篇

分点突破考点一

细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开。（1）对细胞的作用：细胞膜作为细胞的边界，能够将细胞和外界环境分开，保障细胞内部环境相对稳定。（2）进化方面的意义：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命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。2.控制物质进出细胞。3.进行细胞间的信息交流。（1）非相邻细胞间通过体液运输来完成间接信息交流。（2）相邻细胞间直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞（靶细胞）。如精子与卵细胞之间的识别和结合。（3）相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通，通过携带信息的物质来交流信息。如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流。知识拓展1.细胞控制物质进出既有普遍性，又有相对性。普遍性：细胞需要的营养物质可进入，激素、抗体等物质在细胞内合成后分泌到细胞外，细胞代谢产生的废物排出细胞外；相对性：对细胞有害的物质可能进入细胞，有些病毒、病菌可能侵入细胞，使生物体患病。2.细胞间的信息交流发生在细胞与细胞之间，不是在细胞内发生的。3.细胞间信息交流必须有信号分子参与，但并不一定需要受体，非相邻细胞间信息交流和多数相邻细胞间信息交流需要细胞膜上的受体，但是高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。4.信号分子的受体有的在细胞膜上，有的在细胞内部，如性激素的受体在细胞内部。【典例1】

下列关于细胞膜控制物质进出细胞和细胞间信息交流的功能的叙述中，错误的是(

)A.细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞B.细胞内的核酸等重要成分不会流失到细胞外C.高等植物细胞之间通过胞间连丝进行物质运输和信息交流D.精子和卵细胞的识别是通过血液运输实现的D[解析]

细胞控制物质进出细胞功能表现：细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞内的核酸等重要成分不会流失到细胞外，A、B正确；高等植物细胞之间可通过胞间连丝进行物质运输和信息交流，C正确；精子和卵细胞的识别是通过直接接触方式，D错误。【典例2】

苋菜细胞液中有红色的物质，将新鲜苋菜放入常温清水中，一段时间后清水不变红，若将新鲜苋菜放入沸水中，水很快变红。解释该现象的原因(

)A.沸水使细胞膜失去控制物质进出细胞的功能B.在常温清水中细胞膜不能控制物质进出C.沸水使色素分解成小分子物质D.在常温清水中没有物质进出细胞A[解析]

沸水会使细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此新鲜苋菜在沸水中处理后细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，细胞液中的红色物质进入水中。故选A。考点二

对细胞膜成分和结构的探索一、对细胞膜成分的探索1.1895年，欧文顿用500多种化学物质进行植物细胞通透性实验，发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜，从而推测细胞膜由脂质组成。2.20世纪初，科学家通过一定方法获得哺乳动物纯净的红细胞膜，进行化学分析，得知细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇，且磷脂含量最多。3.1925年，戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面形成单分子层,发现单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍,他们推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。4.1935年，丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,发现细胞膜的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,推测细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有蛋白质。归纳总结细胞膜的成分成分比例成分说明脂质①组成细胞膜的成分中脂质含量最高，使脂溶性物质优先通过细胞膜；②组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇；③组成细胞膜的脂质中磷脂含量最丰富蛋白质①蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用；②功能越复杂的细胞膜，膜上蛋白质的种类和数量越多糖类①细胞膜表面的糖类与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，这些糖类被称为糖被；②糖被与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能密切相关二、对细胞膜结构的探索3.在新的观察和实验证据的基础上,1972年辛格和尼科尔森提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。1.1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构,结合其他科学家的工作,提出了细胞膜模型假说:所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,是静态的结构。2.1970年,科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验,实验结果表明,细胞膜具有流动性。科学思维1.磷脂分子的组成成分与结构。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子。（1）磷脂分子在空气—水界面上的分布：（空气一水界面）在空气一水界面上,

磷脂头部与水接触,

尾部位于空气中2.磷脂分子在空气—水界面上、水中、水—苯的混合溶剂中的分布情况。（2）磷脂分子在水中的分布：当磷脂分子内外两侧都是水环境时,磷脂头部朝向两侧水环境,

尾部相对排列在内侧（3）磷脂分子在水—苯的混合溶剂中的分布：在水和苯的混合溶剂中,

磷脂头部与水接触,

尾部与苯接触

3.人、鼠细胞融合实验。利用不同颜色的荧光染料标记人细胞和鼠细胞膜表面蛋白，进行细胞融合实验，该实验只证明膜蛋白具有流动性，它需要和其他能证明细胞膜上脂质具有流动性的实验一起，才能证明细胞膜具有流动性。细胞膜流动性主要受温度影响，在适宜温度范围内，随温度升高，细胞膜流动性增强，但超过一定温度范围后，将导致细胞膜被破坏。4.细胞膜具有流动性的实例证据白细胞吞噬细菌的过程；变形虫的伪足运动现象；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；动物细胞的吸水膨胀和失水皱缩；植物细胞的质壁分离等。【典例3】

下列关于细胞膜结构探索历程的说法,正确的是(

)A.罗伯特森利用光学显微镜提出的“亮—暗—亮”的三层结构是一种静态模型B.蛋白质—脂质—蛋白质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C.流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动D.辛格和尼科尔森提出的细胞膜结构模型已完美无缺C[解析]

罗伯特森利用电镜提出的“暗—亮—暗”的三层结构是一种静态模型，A错误；罗伯特森的蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型认为蛋白质分子在膜中均匀分布，B错误；流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动，C正确；辛格和尼科尔森提出的细胞膜结构模型被大多数人所接受，但也不是完美无缺的，D错误。考点三

流动镶嵌模型的基本内容1.细胞膜流动镶嵌模型示意图2.流动镶嵌模型基本内容

细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成；磷脂双分子层是膜的基本支架；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；细胞膜不是静止不动的，具有流动性，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。【典例4】

质膜的流动镶嵌模型如图所示，①~④表示物质。下列叙述正确的是(

)CA.①是亲水的，导致它可分布在膜的两侧B.细胞膜是由脂双层组成的双层膜C.有些膜蛋白能识别来自细胞内的化学信号D.此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构[解析]

糖蛋白具有识别和保护作用，只分布在膜外侧，A错误；细胞膜是单层膜，由双层磷脂分子构成，B错误；有些膜蛋白能识别来自细胞内的化学信号，如细胞膜上的载体蛋白，C正确；此图是细胞结构示意图，不是电子显微镜下观察到的图像，D错误。名师提醒1.

糖蛋白只分布于细胞膜外侧,

这体现细胞膜结构的不对称性,

依据糖蛋白位置可确定细胞膜内、外侧。2.

数量关系:1层细胞膜相当于1层脂双层,

相当于2层磷脂分子层,

审题时注意是磷脂双分子层数还是磷脂分子层数。3.

图中③表示胆固醇,

胆固醇只存在于动物细胞膜上。考点四

检测细胞膜成分、功能及脂质体的应用1.细胞膜成分的检测方法。（1）细胞活性的染色排除法。

染色排除法原理：“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。2.细胞膜功能验证方法。（2）色素透出法。

色素透出法原理：正常情况下，紫色洋葱细胞、花瓣细胞呈现的颜色都是细胞液中色素分子的颜色。若将有颜色的植物组织放在清水中，色素分子不能透出；若用高温、强酸或强碱处理该植物组织，可使其细胞膜失去生物活性，导致色素分子从细胞中透出，外界溶液呈现色素的颜色。3.球形脂质体在运送药物方面的应用。

脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂双层现象而制备的人工膜，它可作为药物的运载体，将药物送到特定部位发挥作用。由脂双层构成的脂质体，在两层磷脂分子之间的部分是疏水端，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中，如下图b处，脂质体的内部是亲水头部，能在水中结晶的药物可稳定地包裹在其中，如下图a处。

由脂双层构成的脂质体结构与细胞膜类似，到达细胞后能与细胞膜融合，将药物运入细胞内；若脂质体表面结合有糖蛋白，利用糖蛋白的识别作用，可将药物精准作用于靶细胞，减少对机体的损伤。【典例5】

科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”，如用台盼蓝染色后，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。这项技术的原理是细胞膜能(

)A.实现细胞与外界环境的能量转换

B.实现细胞间的信息交流C.控制物质进出细胞

D.保障细胞内部环境相对稳定C[解析]

台盼蓝是细胞不需要的大分子，活细胞细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入活细胞中，而死亡的细胞失去了选择透过性，台盼蓝能进入死细胞中，这体现了细胞膜的控制物质进出细胞的功能，A、B、D错误，C正确。【典例6】

下列关于生物膜结构和功能的叙述，错误的是(

)A.生物膜具有选择透过性，可将有害物质完全隔绝在外B.磷脂双分子层是生物膜的基本支架，它使溶于脂质的物质容易通过细胞膜C.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验，证明细胞膜中的蛋白质具有流动性D.将药物用磷脂制成的脂质体包裹，可运送到特定细胞内发挥作用A[解析]

生物膜具有选择透过性，其控制物质进出的功能是有限的，一些有害物质如病毒等可进入细胞，A错误；不同的生物膜结构基本相同，磷脂双分子层是生物膜的基本支架，它使溶于脂质的物质容易通过细胞膜，B正确；用荧光标记小鼠细胞和人细胞表面的蛋白质，进行细胞融合实验，证明细胞膜中的蛋白质具有流动性，C正确；将药物用磷脂制成的脂质体包裹，通过膜融合作用，可将药物运送到特定细胞内发挥作用，D正确。课后篇

课时分层训练【基础通关练】单选题1.如图为某生理活动的一个过程，这一过程体现出的细胞膜功能是(

)DA.控制物质进出细胞

B.将细胞与外界环境分隔开C.具有选择透过性

D.进行细胞间的信息交流[解析]

精子和卵细胞之间直接接触并相互识别完成受精的过程中，两种细胞间进行了充分的信息交流。故选D。2.细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。下列有关这一功能的理解，错误的是(

)A.细胞需要的物质可以进入细胞B.细胞不需要或对细胞有害的物质一般不能进入细胞C.细胞中的成分如核酸等不会流失到细胞外D.由于细胞膜的存在，致病的病毒、细菌等都不能进入细胞D[解析]

细胞膜控制物质进出的功能表现在细胞需要的物质可以进入细胞，不需要的或对细胞有害的物质一般不能进入细胞，细胞内的核酸等重要成分不能流失到细胞外。但细胞膜控制物质进出的功能具有相对性，有些致病的病毒、细菌等也可能进入细胞。故选D。

B

4.据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是形成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤后，可以与细胞膜的黑色素受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。上述材料体现出的细胞膜的功能是(

)A.细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂B.细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞C.细胞膜具有信息交流的功能D.细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质C[解析]

题干中的“内皮素拮抗剂”属于信息分子，要与细胞膜表面上的受体结合后才能发挥作用，完成信息的传递。故选C。5.下列对细胞膜成分的叙述中，错误的是(

)A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质B.细胞膜中的脂质主要是磷脂C.细胞膜上的糖类很少，所以其作用不重要D.细胞膜中蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度C[解析]

细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，其中主要成分是蛋白质和脂质，脂质中主要是磷脂。蛋白质是生命活动的主要承担者，所以细胞膜的功能主要取决于其上蛋白质的种类和数量。糖类和某些蛋白质结合成糖蛋白，对细胞间的信息交流具有重要的作用。故选C。6.性激素是一种固醇类物质，它可以优先通过细胞膜扩散到细胞内部，这主要与细胞膜的哪项结构有关(

)AA.①

B.②

C.③

D.②③[解析]

性激素属于脂质，而脂质优先通过细胞膜，与细胞膜的成分中含有磷脂分子有关，由图可知，①为磷脂双分子层。故选A。7.下列说法中，与生物膜发现史不一致的是(

)A.欧文顿在实验基础上提出，膜是由脂质组成的B.荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层面积为红细胞表面积的两倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层C.罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的D.科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性C[解析]

借助于电镜，罗伯特森观察到了细胞膜的结构，并提出了生物膜的静态结构模型。该模型指出生物膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的，C项错误。8.生物膜的“蛋白质—脂质—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C[解析]

生物膜的静态结构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。故选C。【素养提升练】单选题9.下图是辛格和尼科尔森在1972年提出的关于生物膜分子结构的流动镶嵌模型。下列相关叙述错误的是(

)D

10.下列关于细胞膜的叙述中，错误的是(

)A.细胞膜的结构特点对它完成各种生理功能非常重要B.细胞膜表面的糖蛋白具有特异性C.构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动D.细胞膜的功能特性是具有流动性D[解析]

细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，该特点与物质吸收、细胞生长等生理功能有关。细胞膜表面的糖蛋白具有识别作用，具有特异性。构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动。细胞膜的功能特性是具有选择透过性。故选D。非选择题11.如图是细胞间的3种信息交流方式，请据图回答下列问题：（1）

图A表示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。血液受体[解析]

图A显示内分泌细胞分泌的激素分子通过血液循环运往靶细胞，并与靶细胞表面的受体结合