第5课时 细胞膜—系统的边界

(共50张PPT)
第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
第5课时 细胞膜—系统的边界 生物膜的
流动镶嵌模型 物质跨膜运输的方式
必备知识梳理
回扣基础要点
一、细胞膜的探索历程、成分和制备
1.细胞膜的探索历程
时间 实例（实验） 结论（假说）
19世纪末 脂溶性物质更易通过细胞膜 欧文顿认为
20世纪初 将膜分离提纯，并进行化学分析 膜的主要成分是
1925年 红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子
1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构 罗伯特森认为生物膜由
三层结构构成
1970年 人鼠细胞杂交实验 细胞膜具有 .
1972年 桑格和尼克森提出了生物膜的 .
膜是由脂质
组成的
脂质和
蛋白质
排列
为连续的两层
蛋
白质—脂质—蛋白质
流动性
流动镶嵌模型
想一想 如何鉴定细胞膜中有蛋白质？
（1）用双缩脲试剂鉴定出现紫色即证明有
蛋白质存在。
（2）用蛋白酶处理细胞膜变成全透性膜即可验
证。
2.细胞膜的成分
（1）主要成分是 （不能写磷脂，还包括少
量的胆固醇）和蛋白质，还有少量的 （不
能说葡萄糖或多糖）。
（2）脂质中最丰富的是 。
提示
脂质
磷脂
糖类
（3）膜功能的复杂程度取决于 （膜成分）
的种类和数量。试推断线粒体内膜和外膜上该
成分多少？内膜 （多/少）于外膜。
3.细胞膜制备
（1）选材：哺乳动物 ，原因是其
没有 。
（2）原理：红细胞放入清水中，细胞 ，
细胞内的物质流出，从而得到细胞膜。
（3）方法：引流法或离心法。
蛋白质
多
成熟的红细胞
细胞核和众多的细胞器
吸水涨破
（4）哺乳动物成熟红细胞特点：无 ，不再合成蛋白质；无线粒体等细胞器，其呼吸作用类型为 呼吸，产物为 ，原料为 ；原料进入红细胞的运输方式为 扩散；细胞质中主要蛋白质为 ，含微量元素 ，牢记该蛋白质不属于 蛋白，是一种细胞内蛋白质。
细胞核
无氧
乳酸
葡萄糖
协助
血红蛋白
铁
分泌
练一练
判断并回答：
（1）用针扎破或镊子剥下的方法可以吗？
不可以。
（2）用鸡或鱼的红细胞可以吗？为什么？
不可以。上述动物红细胞含细胞核和众
多的细胞器。
提示
提示
二、细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的结构模型——流动镶嵌模型
（1） 构成膜的基本支架。
（2）蛋白质分子有的 ，
有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的 .
。
（3）细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成
，也可以和脂质结合形成 。
（4）糖蛋白的功能为 ，还有保护和润
滑作用；解题时用于判断膜的内外。
磷脂双分子层
镶在磷脂双分子层表面
跨整个磷脂双分子层
横
糖蛋白
糖脂
识别作用
2.结构特点
具有 ，其原因是组成膜的
都是可以运动的。
3.功能
（1）充当“边界”作用,将细胞与 分开。
植物细胞的边界是 （细胞壁/细胞膜）。
（2） 物质进出细胞。
①自由扩散：不需要 ，其动力为
，如H2O、气体、脂质、乙醇、苯等。
②协助扩散：需要 但不需要 ，如葡萄
糖进入 。
一定的流动性
磷脂分
子和大多数蛋白质分子
外界环境
细胞膜
控制
载体和能量
浓度差
载体
红细胞
能量
③主动运输：需要 ，如各种离子和
氨基酸等。
④胞吞和胞吐： 物质进出细胞的运输方
式，需 但不需 协助，该过程可体现
细胞膜的 。
（3）进行细胞间的 “看教材P42图3-2
细胞间信息交流的方式举例”掌握信息交流的
三种方式。
4.功能特性：具有 。
载体和能量
大分子
能量
载体
流动性
信息交流
选择透过性
三、植物细胞壁
1.成分：主要是 ；酶解法去细胞壁
所用酶为 ；与其形成有关的
细胞器为 和线粒体。
2.功能： ；动物细胞在清水中可吸水
涨破，但植物细胞不会，主要是
（填成分）的功劳。
纤维素和果胶
纤维素酶和果胶酶
高尔基体
支持和保护
纤维素和果胶
构建知识网络
高频考点突破
考点一 细胞膜的成分、结构、功能及流动性、
选择透过性之间的关系
1.结构模式图——识图析图
细胞膜的分子结构
2.细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分开，保障了细胞内环
境的相对稳定，起“边界”作用。
（2）控制物质进出细胞，但控制作用具有相对
性。
3.流动性和选择透过性的关系
（1）区别
结构基础 代表实例
流动性
（结构
特点） 构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的，而不是静止的 细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌（胞吞）、分泌蛋白的分泌（胞吐）、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等
选择
透过性（功能特性） 膜上载体蛋白的种类和数量不同，决定了出入细胞的物质的种类和数量不同 协助扩散和主动运输中物质进出细胞膜
（2）联系：流动性是选择透过性的基础，因为只
有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理
功能，才能表现出选择透过性。相反，细胞膜失
去了选择透过性，也就意味着细胞已经死亡。
实验探究
细胞膜选择透过性实验探究
1.可利用细胞液有颜色的植物组织，将其放入
无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，
观察处理前后有无溶液颜色的变化。
2.将种子切开，放入红墨水中，胚部分不被染
红，而胚乳部分被染红。
对位训练
1.下列关于细胞膜的叙述，不正确的是（ ）
A.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B.不同功能的细胞，其细胞上蛋白质的种类和
数量相同
C.组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D.癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的
改变有关
解析 研究发现，细胞膜主要由脂质和蛋白质
组成；在组成细胞的脂质中，磷脂最丰富；蛋
白质在细胞行使功能时起重要作用，功能越复
杂的细胞膜,其蛋白质的种类和数量越多;癌细
胞的恶性增殖和转移与细胞膜成分的改变有关。
B
2.如图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图，有
关叙述错误的是 ( )
A.a指磷脂分子的尾部，具有疏水性
B.c指磷脂分子的头部，具有亲水性
C.糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布
D.细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关
解析 磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸组成的，磷
酸“头”部（c）是亲水端，脂肪酸“尾”部（a）
是疏水端。细胞膜为细胞的边界，在细胞膜的外
侧分布着具有识别作用的糖蛋白，而在细胞膜的
内侧没有糖蛋白分布，因此，依据糖蛋白的分布
可判断细胞膜的内外侧。细胞膜具有选择透过
性，这与细胞膜上蛋白质（b、d）的种类和数量
有关。
答案 C
3.下列生理活动不能体现细胞间信息交流的是
（ ）
A.动物内分泌腺分泌的激素使靶细胞的代谢活动
发生改变
B.兴奋在神经元之间的传递
C.洋葱表皮细胞放入浓蔗糖溶液中发生质壁分离
D.效应T细胞与靶细胞结合，使靶细胞裂解死亡
解析 A、B、D中激素、神经递质及靶细胞上的
抗原决定簇，分别与靶细胞、下一个神经元细胞
及效应T细胞膜上的糖蛋白发生特异性的识别并
结合，完成细胞间的信息交流。
C
考点二 物质运输方式的比较
1.离子、小分子的跨膜运输比较
物质出入
细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度
→低浓度 高浓度
→低浓度 一般为低浓度
→高浓度
是否需要
载体 不需要 需要 需要
是否消耗
能量 不消耗 不消耗 消耗
图例
举例 O2、CO2、H2O、
甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
表示曲
线(一定
浓度范
围内）
特别提醒
(1)影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素
①影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度
差。
②影响协助扩散的因素：a.细胞膜内外物质的浓
度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。
③影响主动运输的因素:a.载体（核糖体）;b.能
量（细胞质基质和线粒体）。凡能影响细胞内产
生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、
温度等。
(2)载体的化学本质及作用特点
①载体是细胞膜上的一类蛋白质,它具有特异性，
不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体
的种类和数量也不同。
②载体具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载
体达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物
质浓度的增大而增大。
2.大分子的膜泡运输
运输方向 实例 特点
胞吞 细胞外→
细胞内 白细胞吞
噬细菌等 ①大分子进
出细胞
②需消耗能
量不需载体
协助
胞吐 细胞内→
细胞外 分泌蛋白、神经递质的分泌释放等
对位训练
4.（2009·宁夏、辽宁理综，3）下列关于物质跨
膜运输的叙述，错误的是 ( )
A.植物细胞积累K+需消耗能量
B.细胞对离子的吸收具有选择性
C.海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁
分离
D.液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择
透过性
解析 植物细胞吸收K+是主动运输，需要消耗能
量；细胞膜是一层选择透过性膜，对离子的吸收
具有选择性；海水中的海藻通过积累溶质可以提
高细胞液浓度，防止细胞因失水发生质壁分离；
液泡膜是一层选择透过性膜；液泡膜和细胞膜以
及两层膜之间的细胞质构成原生质层，原生质层
也具有选择透过性。
答案 D
5.如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”
的过程。下列与此有关的叙述错误的是 ( )
A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C.b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
解析 胞吞和胞吐是膜流动性的具体体现，胞吞是
通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内；
细胞分泌是高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜
融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔
基体膜的成分转移到细胞膜；细胞排出废物和摄取
养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细
胞膜，以被动运输、主动运输等方式进行。
答案 D
实验强化在平时3
“体验制备细胞膜的方法”的实验分析
1.选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因
（1）动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细
胞壁的麻烦，而且无细胞壁的支持、保护，细
胞易吸水涨破。
（2）哺乳动物和人成熟的红细胞，没有细胞核
和具膜结构的细胞器，易用离心分离法得到不
掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。
（3）红细胞数量大，材料易得。
一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细
胞做实验材料，因为有细胞核和各种细胞器。
提示
2.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。
3.实验步骤
特别提醒
有关实验的注意事项
1.取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的
是：
（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.操作时载物台应保持水平,否则易使蒸馏水流走。
3.滴蒸馏水时应缓慢,边滴加边用吸水纸吸引,同时
用显微镜观察红细胞的形态变化。
4.如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上
操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净
的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、
过滤才能成功。
对位训练
6.某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构及
功能。请你帮助设计一个简易的实验。
（1）下列哪项作为获取细胞膜纯净物的来源 ，
理由是 .
。
A.成熟红细胞 B.神经细胞
C.白细胞 D.口腔上皮细胞
（2）将选取的上述材料放入 中，由于
作用，一段时间后细胞将破裂。
（3）再用 法获得纯净的细胞膜，上清液中
含量最多的有机物是 。
A
成熟红细胞中无细胞器膜及核膜，只
有细胞膜
清水
渗透
离心
血红蛋白（蛋白质）
解题思路探究
思维误区警示
易错分析
对物质进出细胞的图解、曲线辨析不清
（1）需要载体协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。
（2）消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。
（3）从高浓度到低浓度运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。
（4）影响协助扩散运输速度的因素除载体数量外不要漏掉浓度差。
（5）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
（6）运输速度与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。
纠正训练
如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据
图回答：
（1）图中A表示 方式，B表示 方
式，C表示 方式，D表示 方式。
（2）K+、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进
入红细胞的是 。
（3）与A方式相比，B方式的主要特点是需要借
助 ，该物质是在细胞内的 上
合成的。
（4）胰岛B细胞分泌胰岛素是通过 方式进行，该种运输方式也体现出细胞膜 的特点。
（5）若在细胞中注入某种呼吸抑制剂， 方式将会受到较大影响。
（6）需要载体协助的方式为 （填字母），影响B方式运输速度的因素为 ；与C运输方式有关的细胞器是 。
解析 本题考查小分子物质出入细胞膜的四种方
式：自由扩散、协助扩散、主动运输和胞吐。自
由扩散受膜两侧浓度差的影响，浓度差越大，物
质出入细胞的速度就越快，而协助扩散和主动运
输都受到细胞膜上载体数量的限制，主动运输和
胞吐又受到能量多少的限制。
答案 （1）自由扩散 协助扩散 主动运输
胞吐 （2）葡萄糖 （3）载体蛋白 核糖体
（4）D（或胞吐） 具有一定的流动性
（5）C、D（或主动运输和胞吐） （6）B、C
浓度差和载体数量 线粒体和核糖体
规律方法 判断物质运输方式的方法
（1）
（2）根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式
是主动运输。
2.某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有四种
关系，分别用下列四种曲线表示：
（1）在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④
相符，试问：细胞膜运输物质X的方式是上题1图示中哪种运输方式？
（2）若物质Y的运输与曲线③相符，试问Y的运输
方式是上题1图示中哪种运输方式？
解析 X物质的运输速度与载体、能量（O2影响呼
吸作用）有关，故应为C主动运输；Y物质的运输
速度与O2浓度即能量无关，故应为自由扩散A或协
助扩散B。
答案 （1）C （2）A、B
知识综合应用
重点提示
通过“细胞膜的组成成分、结构及特点、功能及特性”的考查，提升“把握所学知识的要点和知识点之间内在联系”的能力和“鉴别材料中给出的相关信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关生物学问题”的能力。
典例分析
美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克在气
味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出重大贡献
他们的研究使我们知道了“闻香识女人”的奥秘
现在我们已知道，一种嗅觉受体细胞只拥有一种
类型的气味受体，每个单独的嗅觉受体只表达一
种并且只有一种气味受体基因。气味受体有多
少，就有多少类型的嗅觉受体细胞。每一种受体
能探测到有限数量的气味物质。当气味物质分子
流动到我们的鼻端黏膜处的嗅觉受体细胞处时，
气味物质分子可以粘附于细胞膜上特殊的气味受
体上。我们基因的3%被用来编码嗅觉受体细胞细
胞膜上的不同气味受体。
下图为嗅觉受体细胞细胞膜模式图（局部）：
请据以上材料和模式图回答问题：
（1）A代表 分子；C代表 。
（2）气味物质分子首先要与图中［ ］ 结合，才有产生嗅觉的可能。
（3）图中A具有特异性，这种特异性最终是由
决定的。
（4）气味物质分子一旦与气味受体细胞结合后，该细胞膜内外的电位状况是 。
（5）某些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，使嗅觉分辨能力下降，B的完整化学名称是
。
解析 （1）在细胞膜的外表有糖被，A代表蛋白
质分子，C代表多糖；（2）细胞膜的糖蛋白具有
细胞识别的功能；（3）A是蛋白质分子，蛋白质
的合成是由基因控制的；（4）神经元细胞接受刺
激，兴奋部位的电位发生改变，即膜外为负电位、
膜内为正电位；（5）图中B表示磷脂双分子层，
构成细胞膜的基本支架。
答案 （1）蛋白质 多糖 （2）A 气味受体
（3）DNA（或基因、遗传物质） （4）膜外为负、膜内为正 （5）磷脂双分子层
方法点拨
对于材料信息题要注意分析材料，获取其中的
有用信息，特别注意要从问题入手，分析所给
材料，在理解新信息的基础上分析具体问题，
结合已有的知识储备，作出新的判断，得出与
新材料相应的结论。
变式训练 如图是真核细胞膜的亚显微结构模式
图，①～③表示物质。下列有关说法错误的是
( )
A.①②③在细胞膜上都不是静止的
B.细胞识别与物质①有关
C.②在细胞膜上的分布是不均匀的
D.③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍
解析 该图是细胞膜的结构模式图，图中①、②、
③依次代表糖蛋白、蛋白质、磷脂双分子层。A正
确，细胞膜具有一定的流动性，蛋白质、磷脂分子
及糖蛋白大多数不是静止不动的；B正确，糖蛋白参
与细胞识别；C正确，细胞膜上的蛋白质的分布是不
均匀的；D错误，③的单分子层面积等于该细胞细胞
膜面积的两倍，细胞中除细胞膜外，还有核膜、线
粒体膜、内质网膜等。
答案 D