新教材高中生物必修一第3章 第1节 细胞膜的结构和功能

第1节细胞膜的结构和功能一、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3．进行细胞间的信息交流(1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入()(2)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用()(3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构()答案(1)×(2)√(3)×易错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，而某些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。

1．鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。

用它染色时，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。

为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？据此推测，细胞膜具有什么功能？提示活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染料是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不能被染色，死细胞的细胞膜不能控制物质进出细胞，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。

据此推测：细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。

2．请结合以下实例进行分析：(1)胰岛B细胞通过分泌胰岛素促进肝细胞合成肝糖原。

(2)向某高等植物的一个细胞中注入荧光染料(能发出荧光的染料)，染料迅速扩散到相邻的细胞内。

(3)海洋或河流中存在着很多不同物种的精子和卵细胞，只有同一物种的精子与卵细胞才能发生结合。

上述实例说明细胞膜还具备什么功能？上述实例分别是通过何种方式来完成这项功能的？提示进行细胞间的信息交流。

(1)通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接传递信息；(2)通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息；(3)通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息。

规律方法判断细胞是否具有活性的方法及依据(1)判断方法：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。

(2)判断依据：只有活细胞的细胞膜才能控制物质进出细胞。

二、对细胞膜结构的探索1．对细胞膜成分的探索(1)1895年，欧文顿对植物细胞的通透性进行实验①现象：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜。

②结论：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，进行化学分析，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，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。

①现象：其面积是红细胞表面积的2倍。

②结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。

(4)1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。

①现象：发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。

②结论：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(1)细胞膜的成分(2)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(1)1959年，罗伯特森①方法：在电子显微镜下观察细胞膜。

②现象：细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。

③结论：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构。

(2)1970年人鼠细胞融合实验①方法：荧光标记法(如图)②现象a．开始：一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。

b．在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布。

c．结论：细胞膜具有流动性。

(3)1972年，辛格和尼科尔森①方法：新的观察和实验证据。

②结果：提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。

(1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇()(2)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构()(3)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象()答案(1)×(2)×(3)√1．材料科学研究磷脂分子的结构如下图：将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是A。

2．用图示表示细胞内外均为水环境，磷脂分子应如何分布？如果将磷脂分子置于水—苯混合溶剂中，会如何分布？提示如图3．1925年，戈特和格伦德尔的实验结果是磷脂单分子层的面积是红细胞膜表面积的2倍，与磷脂分子在水环境中的分布的猜测一致(填“一致”或“不一致”)，于是得出“细胞膜中的磷脂排列为两层”。

4．1935年，由丹尼利和戴维森的实验结果，你的推论是细胞膜除了含脂质分子外，可能还附有蛋白质。

5．科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜组成，请概述细胞膜的组成成分及细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？提示细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。

细胞膜功能的复杂程度主要与蛋白质有关。

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细胞质简单，是获得纯净细胞膜的好材料。

三、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型(1)图中①⎩⎪⎨⎪⎧名称：磷脂双分子层作用：细胞膜的基本支架特点：可以侧向自由移动(2)图中②⎩⎪⎨⎪⎧名称：蛋白质位置⎩⎪⎨⎪⎧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整个磷脂双分子层特点：大多数蛋白质是可以运动的(3)图中③名称：糖蛋白 2．结构特点(1)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞()(2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的()(3)细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜()(4)糖被在细胞膜上呈对称分布()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(1)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%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。

提示细胞膜具有流动性，温度可影响膜的流动性。

(2)如何判断膜的内侧和外侧？提示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内侧。

1．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。

2．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。

3．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。

4．磷脂双分子层构成生物膜的基本支架。

5．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的。

6．糖被只分布于细胞膜的外表面，与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能有密切关系。

7．细胞膜的结构特点是具有流动性。

1．对玉米种子的实验处理和观察现象如下，该实验结果说明()A.细胞膜具有流动性B．红墨水能自由进出玉米细胞C．细胞膜具有全透性D．活的细胞膜具有控制物质进出的作用答案 D解析活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，可以按照生命活动的需要有选择地吸收物质。

红墨水不是胚细胞生长的必需物质，所以不能或很少通过活细胞膜进入胚细胞，胚细胞着色浅；而煮熟的胚细胞已经死亡，其细胞膜失去控制物质进出的作用，红墨水进入细胞，所以胚细胞着色深，故选D。

2．(2020·天津高一期末)下列不属于细胞间信息交流方式的有()A．精子和卵细胞相互接触完成受精作用B．内分泌细胞分泌的激素经血液运输并作用于组织细胞C．细胞膜将细胞与外界环境分隔开D．植物细胞间有胞间连丝，是植物细胞进行信息交流的方式答案 C解析将细胞与外界环境分隔开，保证内部环境的相对稳定，属于细胞膜的功能，不属于细胞间的信息交流，C错误。

3．对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误的是() A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的B．根据提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层C．根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成D．小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性答案 C解析根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，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，C错误。

4．(2019·临沂第十九中学高一月考)超滤净水器既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。

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．细胞膜的保护功能D．进行细胞间信息交流的功能答案 B解析超滤净水器既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。

这是试图模拟细胞膜的控制物质进出细胞的功能。

5．科学家在用电子显微镜清晰地观察到细胞膜之前，已经能够确定细胞膜的存在了。

下列实验现象中，不能证明细胞膜存在的是()A．显微镜下观察到动物细胞具有明确的边界B．将红细胞置于清水中，一段时间后发生溶血现象C．向某细胞中注入伊红(一种大分子红色染料)后观察发现细胞外始终不呈红色D．植物细胞有明显的固定的形态答案 D解析细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，大分子物质，如血红蛋白、伊红等，不能透过细胞。

动物细胞的边界是细胞膜，而植物细胞的形态主要由位于细胞膜外的细胞壁来维持。

A组基础对点练题组一细胞膜的功能1．(2019·山东济南一中期中)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，不正确的是()A．细胞需要的营养物质可以进入细胞B．细胞不需要或对细胞有害的物质一般不能进入细胞C．细胞中的重要成分(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答案 D解析细胞膜控制物质进出细胞的能力是相对的，如病毒、细菌也可侵入细胞，D错误。

2．红萝卜细胞的液泡中含有紫红色的花青素。

将红萝卜切成小块放到水中，水的颜色无明显变化。

若进行加热，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。

其原因是()A．细胞壁在加温后受到破坏B．水温升高，花青素的溶解度加大C．加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的功能D．加温使花青素分子的活性加大而容易透过细胞膜答案 C解析加热可以破坏细胞膜和液泡膜的活性，使这些生物膜的通透性增大，控制物质进出的能力丧失。

所以原来存在于液泡内的花青素就可以自由地进出细胞了。

3．下列关于细胞膜功能的叙述，不正确的是()A．细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关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只能靠细胞间直接接触D．细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定答案 C解析相邻两个细胞的信息交流除了靠细胞间直接接触，还可以通过细胞间的通道完成，如植物细胞的胞间连丝，C错误。