高中生物人教版必修一 第3章第1节 细胞膜——系统的边界 学案

一、细胞膜的成分

1.

2．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。

二、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，保障了细胞内部环境的相对稳定。2．控制物质进出细胞

3．进行细胞间的信息交流

方式实例

间接交流激素随血液将信息传递给靶细胞

直接接触精子、卵细胞之间的识别和结合

形成通道高等植物通过胞间连丝交流信息

三、植物细胞的细胞壁

细胞壁????? 主要成分：纤维素和果胶主要功能：支持、保护

一、阅读教材P40实验内容，思考并完成下列问题

1．实验中取得红细胞后为什么先用适量的生理盐水稀释？

提示：用生理盐水稀释的目的是使红细胞分散开，不易凝结成块。

2．能否利用蒸馏水稀释获得的红细胞？

提示：稀释时不能使用蒸馏水。使用生理盐水的目的是维持红细胞的正常形态。

二、细胞膜的成分分析

1．根据元素化合物的知识，写出组成细胞膜的化学元素有哪些？

提示：组成细胞膜的化学元素有C 、H 、O 、N 、P 。

2．判断正误

(1)细胞膜上蛋白质种类和数量的多少决定了细胞膜功能的复杂程度。(√)

(2)多细胞生物体的各个细胞在功能上是相互协调的。(√)

三、细胞膜的功能分析

1．判断正误

(1)多细胞生物体内各个细胞在功能上协调性的实现，依赖于细胞间物质、能量交换和信息的交流。(√)

(2)没有信息交流，生物体不可能作为一个完整个体完成生命活动。(√)

2．试从细胞膜功能的角度分析讨论：莲藕出污泥而不染的原因。

提示：细胞膜能控制物质进出，水分等细胞需要的营养物质能进入细胞，而细胞不需要的物质不会轻易进入细胞内。

一、细胞膜控制物质进出细胞的功能

细胞膜控制物质进出不是绝对的，而是相对的。

1．物质进入的相对性

(1)细胞需要的营养物质可以进入；

(2)细胞不需要的或有害的物质不容易进入；

(3)环境中的一些有害物质可能进入；

(4)有些病毒、病菌也可能进入。

2．物质排出细胞的相对性

(1)细胞将其产生的代谢废物可排到细胞外；

(2)细胞产生的抗体、激素等物质可排到细胞外；

(3)细胞内的核酸等重要物质不会流失到细胞外。

[特别提醒]

(1)细胞膜的功能主要由其上的蛋白质行使，所以结构和功能不同的细胞，细胞膜上蛋白质的种类和数量也不同。

(2)糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂，分布在膜的外表面。因此，根据糖蛋白的分布，可以判断细胞膜的内外侧。

二、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)。

2．相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一细胞传递给另一细胞(图示如下)。

3．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)。

[特别提醒]

细胞膜的功能复杂多样

除了教材中介绍的三方面功能之外，细胞膜还具有保护细胞，参与细胞的运动、分泌、排泄、免疫、能量交换等功能。

体验制备细胞膜的方法

1．实验原理

细胞内的物质具有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质得到细胞膜。

2．选材——选取哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因

(1)动物细胞外面无细胞壁。

①避免了除去细胞壁的麻烦。

②没有细胞壁的保护、支持，动物细胞易吸水涨破，使细胞内容物流出，即可得到细胞膜。

(2)哺乳动物的成熟红细胞具有以下优点：

①细胞内无细胞核和众多的细胞器，避免了细胞膜与细胞器膜的分离所带来的麻烦，经过离心就可得到较纯净的细胞膜。

②红细胞的数量多，材料易得。

3．实验步骤

选材：哺乳动物的新鲜红细胞稀释液(血液加适量的生理盐水)

制作装片：用滴管取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻片上，盖上盖玻片

观察：用显微镜观察红细胞形态(先低倍镜，后高倍镜)

滴清水：在盖玻片一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引(引流法)

观察：持续观察细胞的变化

结果：凹陷消失，细胞体积增大，很快细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜

4．制备细胞膜应注意的问题

(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释的目的

①使红细胞分散开，不易凝集成块。

②使红细胞暂时维持原有的形态。

(2)滴加蒸馏水

①滴加速度要缓慢，且边滴加边用吸水纸吸引。

②用吸水纸吸引时要小心，不要把细胞吸跑。

(3)持续观察红细胞的变化

①观察刚刚制成的临时装片，目的是了解红细胞的正常形态特点，以便形成对照。

②观察引流操作后的红细胞的形态特点，与前者形成对比，这是体验“用哺乳动物成熟的红细胞制备细胞膜方法”的根本意图。

(4)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。

[例1]为获得较纯净的细胞膜，以研究其结构与功能，请完成下列实验分析并回答相关

①

问题。

(1)最好选取人体哪种细胞做实验()

A．成熟红细胞B．神经细胞

C．白细胞D．口腔上皮细胞

(2)选择该材料的原因是________________________________________________。

(3)将选取的材料放入______________中，一段时间后细胞将涨破。

②

(4)经过(3)的实验步骤后，可用下列哪些方法进一步获得较纯净的细胞膜()

A．静置B．加热C．离心D．过滤

(5)通过有关方法，测得多种细胞膜的化学成分，制作图形如下：

③

据图分析各种生物的细胞膜的化学组成：

①共同点：_____________________________________________________________；

②主要区别：__________________________________________________________。

①各种生物的细胞膜化学成分含量不同说明什么问题？

________________________________________________________________________。

[研析]本题考查细胞膜的制备、化学成分分析及将柱形图信息转化为文字信息的能力，具体分析如下：

[审]——提取信息

信息①：由制备较纯净的细胞膜可知，选材时选取的细胞中除细胞膜之外，不再含有其他的膜结构。

信息②：由一段时间后细胞将涨破可知，将细胞置于低渗溶液(如蒸馏水)中细胞将吸水涨破，细胞内容物即会流出。

信息③：从柱形图可以看出，各种细胞膜中都含有蛋白质、脂质和糖类，但三种成分的含量、比例却不相同。

[联]——联系基础

设问(1)(2)可联系：制备细胞膜的实验材料的选材依据。

设问(3)(4)可联系：制备和纯化细胞膜的方法。

设问(5)可联系：细胞膜的化学组成及膜上蛋白质的含量的多少与膜功能的复杂程

度之间的关系。

[答]——解题规范

设问(2)：答“成熟红细胞中无核膜及其他细胞器膜的干扰”也正确，注意不要漏掉“细胞核(膜)”。

设问(3)：答“清水”也给分，但不能答“生理盐水”。

设问(5)：答题时要体现各种膜的蛋白质含量不同，这与细胞膜的功能相关。

[答案] (1)A (2)成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器 (3)蒸馏水 (4)C 、D

(5)①都含有蛋白质、脂质和糖类，且蛋白质、脂质含量较高，糖类含量较低 ②不同生物膜蛋白质的含量不同 ③功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多

判断细胞是否具有活性的方法

(1)判断依据：只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性。

(2)判断方法?????

具有选择透过性——活细胞没有选择透过性——死细胞

[例2] 据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均匀，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜上的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。分析上述材料体现了细胞膜的哪项功能( )

A ．细胞膜将细胞与外界环境分隔开

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 ．细胞膜具有保护功能

[解析] 细胞膜的功能主要有三个方面，即：将细胞与外界分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。细胞膜受体的本质为糖蛋白，具有细胞识别的功能，可接受外界的信息，体现了细胞膜具有信息交流的功能。

[答案] C

[网络构建]

填充：①物质进出细胞 ②信息交流 ③脂质 ④蛋白质⑤糖类

关键语句]

1．细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，还含少量糖类。

2．功能越复杂的细胞膜中，蛋白质的种类和数量越多。

3．细胞膜的主要功能：

(1)将细胞与外界环境分隔开。

(2)控制物质进出细胞。

(3)进行细胞间的信息交流。

4．细胞间信息交流的方式有三种：通过化学物质传递信息；细胞间直接接触传递信息；通过细胞通道传递信息。

5．植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。

1．科学家在制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是()

①光学显微镜下观察植物细胞，看不到细胞膜②植物细胞的细胞膜较薄③植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐④植物细胞内有其他膜结构干扰

A．①④B．②③

C．②④D．③④

解析：选D制备细胞膜，选材至关重要，选材时，首先要考虑制备的简便与否，植物细胞因为细胞膜外还有细胞壁，所以制备比较繁琐；然后要考虑细胞中是否含有其他细胞器膜，植物细胞中含有多种具膜结构，不宜作为制备细胞膜的材料。

2．细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用，下列相关叙述不正确的是()

A．组成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇

B．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异

C．构成膜物质分子的运动使其具有流动性

D．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性

解析：选A细胞膜中的脂质主要是磷脂；细胞膜的外侧糖蛋白含量高，因此细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异；组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的，因此细胞膜具有流动性；细胞膜的功能特性是选择透过性。

3．在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低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．具有免疫作用的功能

解析：选B对污水的处理主要是将水中的一些有害物质如重金属离子阻挡在膜的一侧，从这一信息可知这是利用了细胞膜控制物质进出细胞的功能。

4．“获得细胞蛋白质详图”是2005年全球十大科技成果之一。科学家揭示出电压控制的钾通道，这是迄今为止获得的最高分辨率的分子图像。这些通道是负责钾离子进出细胞的看门蛋白质，它们在神经核肌肉细胞上的作用，与晶体管在计算机中的作用一样。这是继2003年诺贝尔化学奖表彰的成果后，又一个关于细胞膜上离子通道的研究成果。这一成果从另一个侧面证明了()

A．细胞膜能将细胞与外界环境分隔开

B．细胞膜具有信息交流的功能

C．细胞膜具有控制物质进出细胞的功能

D．细胞膜具有保护功能

解析：选C细胞膜的功能主要分为三种，即：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。从“负责钾离子进出细胞”可知答案为C项。

5．哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中核逐渐退化，为携带氧气的血红蛋白腾出空间。哺乳动物成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，是研究细胞膜的好材料。根据材料回答问题：

(1)在正常机体的红细胞内不会存在的物质是()

A．O2B．CO2

C．抗体D．血红蛋白

(2)简述红细胞膜的制备过程_______________________________________________。

(3)红细胞细胞膜上具有识别功能的物质成分是_______________________________；人的红细胞与草履虫细胞相比，细胞膜的差别主要体现在哪方面？________________________。

(4)用人的口腔上皮细胞能否制备得到较纯净的细胞膜？________。请分析原因：________________________________________________________________________。

解析：(1)正常红细胞内含有血红蛋白，可运输O2和CO2，但不会有抗体。(2)红细胞放在蒸馏水中会吸水涨破，可获得纯净的细胞膜。(3)细胞膜上具有识别功能的是糖蛋白，糖蛋白的成分有蛋白质和糖类；蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度。(4)人的口腔上皮细胞中含有细胞核和细胞器，不适合用于制备较纯净的细胞膜。

答案：(1)C(2)把红细胞放在蒸馏水中，使红细胞吸水涨破，内容物流出，经洗涤、离心便可得到细胞膜(3)糖蛋白蛋白质的种类和数量(4)不能人的口腔上皮细胞中有细胞核和细胞器，制备的生物膜除细胞膜外，还有细胞器膜和核膜等

(时间：25分钟；满分：50分)

一、选择题(每小题3分，共24分)

1．下列有关细胞膜制备及观察的叙述，正确的是()

A．鸡的红细胞是最佳的实验材料

B．若选用洋葱鳞片叶表皮细胞应先用蛋白酶去除细胞壁

C．制备细胞膜应先利用吸水涨破法，再利用差速离心法获取

D．可以用高倍镜直接进行观察细胞膜

解析：选C一般选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，去除植物细胞壁一般用纤维素酶和果胶酶进行酶解法处理，观察时应先用低倍镜进行观察，再利用高倍镜观察。

2．肝细胞和甲状腺细胞的功能差异较大，其主要原因是构成细胞膜的成分中() A．脂质不同B．磷脂不同

C．蛋白质不同D．水不同

解析：选C决定细胞膜功能复杂程度的是蛋白质的种类和含量，不同细胞膜功能差别较大，就是由蛋白质的种类和含量不同引起的。

3．细胞膜对物质进出的控制作用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细胞内核酸等重要的成分不会流出细胞④环境中一切有害物质都不能通过细胞膜进入细胞

A．①②③B．①②④

C．②③④D．①③④

解析：选A细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，环境中的有害物质也可能进入细胞，如重金属离子、病毒、病菌等。

4．(广东高考)细胞膜上一般不含()

A．胆固醇B．磷脂

C．血红蛋白D．糖蛋白

解析：选C细胞膜主要由脂质(磷脂最丰富)、蛋白质和少量的糖类组成，胆固醇也是构成细胞膜的成分，血红蛋白是红细胞内的重要成分。

5．诺贝尔化学奖得主美国科学家阿格雷与另一位科学家发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道，要想证实细胞膜上的水通道是否是蛋白质，一般情况下，最好用哪种同位素进行标记()

A．15N B．35S C．32P D．18O

解析：选B细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和少量的糖类，脂质主要是磷脂，因此细胞膜所含有的化学元素有C、H、O、N、P、S等，其中S仅存在于蛋白质中，因此可利

用35S标记蛋白质，研究其功能。

6．下列不属于细胞间信息传递的是()

A．激素作用于靶细胞

B．精子与卵细胞的识别与结合

C．高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接

D．一个细胞中的无机盐离子进入相邻的细胞

解析：选D细胞间的信息交流有多种方式，如题中的A、B、C项所示的三种交流方式。D项属于细胞膜对物质进出细胞的控制，不属于细胞间的信息传递。

7．细胞之间通过信息交流，保证细胞间功能的协调。关于细胞间信息交流的说法错误的是()

A．B细胞与乙细胞上受体的化学本质都是糖蛋白

B．图2可以表示精子与卵细胞的识别

C．若A细胞为胰岛B细胞，则胰岛素通过血液循环最终作用于机体的肝细胞、肌细胞等靶细胞

D．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构

解析：选D选项A，细胞膜上受体的本质是糖蛋白；选项B，图2表示的是细胞的直接接触，精子和卵细胞的识别就属于此种方式；选项C，胰岛B细胞产生胰岛素，通过血液循环到达肝脏和肌肉，靶细胞上的受体与胰岛素作用，从而实现信息交流；选项D，细胞间的信息传递途径除图示的两种外，第三种途径如高等植物通过胞间连丝交流信息不需要受体的作用。

8．功能越复杂的细胞膜，其蛋白质种类和数量越多，下列除哪项外，均属于正常机体细胞膜上的蛋白质()

A．具有信息转换的受体蛋白

B．具有催化作用的蛋白质

C．具有识别功能的糖蛋白

D．具有运输功能的载体蛋白

解析：选B细胞膜上行使多种功能的成分是蛋白质，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质种类和数量越多。细胞膜上的蛋白质能够识别、信息交流，以及运输进出细胞的物质。起催化作用的蛋白质是酶，不是膜蛋白的功能。

二、非选择题(共26分)

9．(12分)如图是细胞间的3种信息交流方式，请据图回答：

(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，也有赖于细胞间的________交流，这种交流大多与________有关。

解析：图A表示细胞通过分泌化学物质与另一细胞的受体结合进行信息交流的方式；图B表示通过细胞膜间的直接接触进行信息交流的方式；图C表示相邻细胞间通过形成通道进行交流的方式。

答案：(1)血液受体(2)细胞膜接触与膜结合的信号分子精子与卵细胞之间的识别和结合(3)通道胞间连丝(4)信息细胞膜

10．(14分)人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞膜中含有蛋白质成分。

(1)实验课题：_____________________________________________________。

(2)实验目的：利用化学试剂检测细胞膜中的蛋白质成分。

(3)实验原理：________________________________________________________。

(4)实验材料：细胞膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。

(5)实验步骤：

第一步：取洁净试管2支，编号为甲、乙。

第二步：向甲试管中滴加2 mL的细胞膜样液，____________________________。

第三步：____________________________________________________________。

(6)实验现象：_________________________________________________________。

(7)实验结论：__________________________________________________________。

解析：实验要验证细胞膜中含有蛋白质，所以可利用蛋白质和双缩脲试剂呈现紫色反应来检测，实验设计时，设置空白对照组，通过溶液的颜色反应判断出蛋白质的有无。

答案：(1)验证细胞膜中含有蛋白质成分(3)蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应(5)向乙试管中滴加2 mL蒸馏水向甲试管和乙试管中各滴加等量双缩脲试剂，振荡摇匀，观察颜色变化(6)甲试管中颜色变为紫色，乙试管中液体无紫色出现(7)细胞膜中含有蛋白质成分