新教材人教版必修1 第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 学案

第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能课标要求核心素养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。

2.科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。

3.科学思维——流动镶嵌模型及其解读。

知识导图新知预习·双基夯实一、细胞膜的功能1．将细胞与__外界环境__分隔开，保障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(1)通过__化学物质__传递信息。

(2)通过__细胞膜__直接接触传递信息。

(3)通过__细胞通道__传递信息。

二、细胞膜的成分1．对细胞膜成分的探索(1)1895年欧文顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于__脂质__的物质更容易穿过细胞膜，据此推测细胞膜是由__脂质__组成的。

(2)科学家利用哺乳动物的红细胞制备出细胞膜，得知组成细胞膜的脂质有__磷脂和胆固醇__，其中__磷脂__含量最多。

(3)1925年，荷兰科学家发现，细胞膜中的磷脂分子排列为连续的__两层__。

(4)1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力，发现细胞表面张力明显低于油－水界面的表面张力，据此推测细胞膜中除含有脂质分子外，可能还含有__蛋白质__。

2．细胞膜的成分(1)细胞膜主要由__脂质和蛋白质__组成，此外，还有少量的__糖类__。

在组成细胞膜的脂质中，__磷脂__最丰富，此外还有少量的__胆固醇__。

(2)__蛋白质__在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的__种类与数量__就越多。

三、对生物膜结构的探索时间实例(实验) 结论(假说) 1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构 罗伯特森认为所有的细胞膜都由__蛋白质—脂质—蛋白质__三层结构构成1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有__流动性__1972年 流动镶嵌模型辛格和尼科尔森提出了细胞膜的__流动镶嵌模型__ 四、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型(1)图中a ⎩⎪⎨⎪⎧ 名称：__磷脂双分子层__地位：细胞膜的__基本支架__特点：具有__流动性__(2)图中b ⎩⎪⎨⎪⎧ 名称：__蛋白质分子__位置⎩⎪⎨⎪⎧ __镶__在磷脂双分子层的表面部分或全部__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(3)图中c ⎩⎪⎨⎪⎧ 名称：__糖蛋白__位置：细胞膜的__外表面__作用：保护、润滑和__细胞识别__等2．结构特点：具有一定的__流动性__。

┃┃活学巧练__■ (1)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。

(×)(2)细胞间信息交流的方式只有三种。

(×)(3)细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构与功能有关。

(√)(4)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。

(√)(5)细胞膜是细胞的保护性屏障。

(√)(6)细胞膜可以控制物质进出，任何细胞不需要的物质都不能进入细胞。

(×)(7)静态结构模型不能解释细胞的生长、变形虫的运动、质壁分离及其复原等现象。

(√)(8)在生物膜结构的探索历程中，人们最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对膜成分的提取和鉴定实现的。

(×)(9)膜成分和结构的初步阐明，都是通过实验观察直接证实的。

(×)(10)在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、再认识。

(√)思考：1．细胞膜的成分提取出来后，根据前面所学习的知识，可以用哪些方法来分析细胞膜的化学成分？提示：用双缩脲试剂检测细胞膜是否含有蛋白质；用斐林试剂检测细胞膜中是否含有还原糖；用苏丹Ⅲ检测细胞膜中是否含有脂肪。

2．取两种不同的海绵动物细胞，使其分散成单个，然后掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能融合，这一现象体现了细胞膜的什么功能？提示：进行细胞间的信息交流。

3．温度影响细胞膜物质运输功能的原因是什么？提示：温度影响磷脂分子的运动；温度影响细胞膜上蛋白质的活性；温度影响细胞呼吸，从而影响细胞膜的物质运输功能。

4．变形虫依靠伪足进行运动，这依赖细胞膜的什么特性？简要说明其在细胞生命活动中的作用。

提示：依赖细胞膜的流动性。

流动性具有重要的生理意义，与物质运输、细胞识别、细胞融合等有关。

学霸记忆·素养积累重点呈现1．细胞膜的主要组成成分是脂质和蛋白质，还含少量糖类。

2．细胞膜是细胞的边界，不仅将细胞与外界环境分隔开，还具有控制物质进出、进行细胞间的信息交流等作用。

3．流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分子镶在或嵌入或贯穿于磷脂双分子层。

4．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。

5．糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，与细胞识别作用有关。

课内探究·名师点睛知识点细胞膜的功能1．将细胞与外界环境分隔开生物体的生命活动都是以细胞为基本单位进行的，一切细胞均由保持细胞系统完整的细胞膜围护着，没有细胞膜，细胞的生存是不可能的。

细胞膜确定了细胞成为生命的基本单位。

它使每个细胞与周围环境隔离开，维持着相对稳定的细胞内部环境，并且具有保护细胞的作用。

2．控制物质进出细胞细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。

我们常说的新陈代谢是指生物与外界交换物质和能量，以及生物体内的物质和能量的转换。

细胞膜控制物质进出细胞就是一种新陈代谢现象。

3．进行细胞间的信息交流(1)通过细胞分泌的化学物质来完成间接交流。

如内分泌细胞分泌的激素通过血液运输到靶细胞，与靶细胞的细胞膜表面的受体特异性结合，将信息传递给靶细胞。

(2)通过相邻两个细胞的细胞膜接触来完成直接交流。

如精子和卵细胞之间的识别和结合。

(3)通过相邻两个细胞间形成的通道来完成信息交流。

如高等植物细胞之间通过胞间连丝来实现植物细胞间的识别。

特别提醒：(1)细胞膜的功能是复杂多样的，教材中介绍的三方面功能只是其中的一部分，如细胞膜还具有保护细胞的作用，参与细胞的运动、分泌等；(2)细胞膜的复杂多样的生理功能是由其结构决定的，尤其是与细胞膜上的蛋白质分子有关。

┃┃典例剖析__■典例1 下列关于细胞膜功能的叙述，不正确的是(C)A．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多B．细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动C．相邻两个细胞的信息交流全靠细胞膜的接触D．细胞膜能控制物质进出细胞，这种功能是相对的解析：细胞间信息交流的方式多种多样，高等植物细胞间的信息交流可通过胞间连丝来完成。

┃┃变式训练__■1．(2020·安阳三十六中高一期中)据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，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。

上述材料体现了细胞膜的哪项功能(D) 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．细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质D．细胞膜具有信息交流的功能解析：根据题干信息“肉皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用”可知，内皮素只有与细胞膜上相应的受体结合后才能发挥作用，体现了细胞膜具有信息交流的功能，故D正确。

知识点细胞膜的成分1．细胞膜各成分的含量及在细胞膜中的作用成分占细胞膜总量的比例在细胞膜中的作用脂质约50% 磷脂是构成细胞膜的重要成分，此外还含有少量的胆固醇蛋白质约40% 蛋白质是生命活动的主要承担者，在细胞膜行使功能时起重要作用糖类2%～10% 与膜蛋白或膜脂结合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，糖蛋白具有识别、保护等功能时间(人物) 实验依据结论或假说19世纪末(欧文顿) 可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更易通过细胞膜进入细胞细胞膜是由脂质组成的20世纪初将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，并进行化学分析组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多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细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层1935年(丹尼利和戴维森) 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质1959年(罗伯特森) 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年(辛格和尼科尔森) 新的观察和实验证据提出了为大多数人所接受的细胞膜的流动镶嵌模型特别提醒：(1)不同种类的细胞，细胞膜的组成成分及其含量不完全相同，如癌细胞表面的糖蛋白含量较少。

(2)细胞在不同时期，细胞膜的组成成分及其含量也会发生变化。

(3)各种细胞膜所含蛋白质与脂质的比例与细胞膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多，如肾小管上皮细胞与口腔上皮细胞相比，前者细胞膜中蛋白质的含量高。

(4)各种蛋白质在膜上的分布是不对称的，不同的细胞膜，内外两侧蛋白质分布有差异。

┃┃典例剖析__■典例2 下列关于细胞膜成分的叙述，正确的是(A)A．细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变B．细胞膜的功能主要取决于膜中磷脂的含量和种类C．糖蛋白和糖脂分别位于细胞膜的内外两侧D．脂类物质能优先通过细胞膜与膜中蛋白质的种类有关解析：细胞膜的成分与其功能有关，细胞癌变过程中，细胞膜的成分会发生相应的改变，A正确；细胞膜的功能主要取决于膜中蛋白质的种类与数量，B错误；糖蛋白和糖脂分布于细胞膜的外侧，C错误；脂类物质能优先通过细胞膜与膜的基本支架——磷脂双分子层有关，D错误。

方法指导：解答此类试题需明确：(1)细胞膜的基本组成成分：蛋白质、脂质、糖类，磷脂双分子层是细胞膜的基本支架；(2)细胞膜上蛋白质的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程变；(3)不同细胞膜的组成成分基本相似，但每种成分的含量不完全相同；(4)细胞代谢的变化往往伴随着细胞膜成分的变化。

┃┃变式训练__■2．(不定项)下列关于细胞膜成分和结构的探索历程的说法，正确的是(BCD)A．欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定，认识到细胞膜是由脂质组成的B．科学家通过提取红细胞中的脂质实验，得出结论：细胞膜中的磷脂分子是双层排列的C．磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸组成的，其中磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的D．在建立细胞膜结构模型的过程中，实验技术起了关键的推动作用解析：欧文顿通过对植物细胞的通透性进行研究实验，发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜，从而提出：细胞膜是由脂质组成的，A说法错误；科学家用丙酮从红细胞中提取脂质，测得单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，由此得出细胞膜中的磷脂分子是双层排列的结论，B说法正确；磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，C说法正确；新的技术手段不断运用于细胞膜的研究，对建立细胞膜结构模型的过程起了关键的推动作用，D说法正确。