高中生物人教版（2019）必修一3.1细胞膜的结构和功能（学案）（含答案）

第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜的结构和功能
【学习目标】
1.概述细胞膜的成分和功能。
2.了解生物膜结构的探索历程。
3.简述流动镶嵌模型的基本内容。
【基础梳理】
一、细胞膜的功能
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
对细胞的作用：细胞膜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_______的相对稳定。
进化上的意义：_______的出现是生命起源中至关重要的阶段，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
（1）细胞膜_______地控制物质进出，从而保证了细胞正常代谢活动的进行。
（2）细胞膜控制物质进出不是绝对的，而是_______的。
①物质进出细胞的相对性
细胞需要的营养_______进入；细胞不需要的物质_______进入；环境中一些对细胞有害的物质_______进入；有些病毒、细菌_______进入。
②物质排出细胞的相对性
细胞将其产生的代谢废物排到细胞外；细胞产生的_______等物质分泌到细胞外；细胞内有用的成分如核酸等重要物质_______流失到细胞外。
3.进行细胞间的信息交流
（1）在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，他们之间必须保持功能的协调，才能使生物健康的生存。这种协调性的存在不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于______________。
（2）细胞间信息交流的方式多种多样：
①通过化学物质传递信息，如___________________________________；
②通过细胞膜接触传递信息，如____________________________；
③通过通道传递信息，如____________________________。
二、对细胞膜成分的探索
时间（人物） 实验依据 结论或假说
1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由_______组成的
20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和_______，其中_______含量最多
1925年，戈特和格伦德尔 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的倍 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_______
二、对细胞膜结构的探索
一、各成分的比例及功能:
（1）脂质（约占50%）:主要含磷脂，在动物细胞膜上还有_______。
（2）蛋白质（约占40%）:与细胞膜的功能密切相关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越_______。
（3）糖类（2%～10%）:与_____________________结合。
二、对细胞膜结构的探索历程
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______________三层结构构成
1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有_______
1972年 流动镶嵌模型 辛格和尼科尔森提出了细胞膜的______________
3、流动镶嵌模型的基本内容
一、结构
图中a
名称：磷脂双分子层
作用：膜的基本支架
特点：具有_______
图中b
名称：_______分子
位置：镶在磷脂双分子层表面；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_______的
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
二、细胞膜的结构特点：_______。
三、细胞膜的功能特性：______________。
【拓展延伸】
细胞膜的流动性和选择透过性
细胞膜的流动性 细胞膜的选择透过性
所属特点 细胞膜的结构特点 细胞膜的功能特点
结构基础 膜结构中的大多数蛋白质分子和脂质分子是可以运动的 磷脂双分子层构成的基本支架以及转运蛋白的数量、种类决定了出入细胞的物质的种类和数量
影响因素 主要受温度影响，一定温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度超过一定范围，会破坏膜的结构 ①内因：主要受转运蛋白的种类和数量影响；②外因：温度、O2浓度等
举例 变形虫的变形运动、细胞融合、细胞的吸水膨胀和失水皱缩等 植物根对矿质元素的选择性吸收、小肠吸收营养物质等
联系 细胞膜的流动性是选择透过性的基础。它们的关系总结如下：
【课堂练习】
1.下列有关细胞膜成分的叙述，错误的是（ ）
A.细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B.细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，功能越复杂
C.脂质在细胞膜中的含量比蛋白质要多
D.动物细胞膜中不仅含有磷脂，还有少量的胆固醇
2.下列事实中，支持“细胞膜中可能存在非脂质类物质”推测的是（ ）
A.一个磷脂分子由一个亲水的头部和两个疏水的尾部构成
B.凡是可以溶于脂质的物质，均比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞
C.红细胞膜中的脂质分子在空气一水界面上铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍
D.在提取的细胞膜悬液中加入双缩脲试剂后产生紫色反应
3.下图的模型主要表明了细胞膜的哪种功能（ ）
A.将细胞与外界环境分开 B.控制物质进出细胞
C.进行细胞间信息交流 D.促进物质的运输
4.下列哪一项不属于细胞膜的功能（ ）
A.控制物质进出细胞 B.将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到胰岛细胞外
C.提高细胞内化学反应的速率 D.作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定
5.如图为某动物细胞质膜的流动镶嵌模型，下列叙述正确的是（ ）
A.图中构成脂双层的两层③是完全相同的 B.质膜中③朝外排列的磷酸基团具有亲脂性
C.质膜上的②在细胞通讯方面有重要作用 D.质膜具有流动性只与图中③有关，与①无关
6.磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。
（1）将一个细胞中的磷脂成分全部抽提出来，并将它在空气—水界面上铺成单分子层，结果发现这个单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。这个细胞很可能是____________（填“鸡的红细胞”“人的红细胞”或“人的口腔上皮细胞”）。
（2）下图表示细胞膜的亚显微结构图，请回答：
①图中[1]表示______________，它构成膜的基本支架。
②如果这是肝细胞的细胞膜，细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的[___]_____________，胰岛素受体与胰岛素特异性结合后，能加快细胞摄取葡萄糖的速率。葡萄糖进入细胞的方向是_____________→__________（用图中字母表示）。上述过程体现了细胞膜___________和____________的功能。
③科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。例如用台盼蓝染色，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。这项技术利用的是细胞膜的_____________（功能特性）。
④膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中_________________的种类和数量。
【答案以及解析】
1.答案：A
解析：细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，还有少量的糖类，糖类不是主要成分，A错误；细胞膜的功能复杂程度与蛋白质的种类、数量有关，B正确；脂质在细胞膜中的含量比蛋白质多，C正确；动物细胞膜中脂质包括磷脂和胆固醇，D正确。
2.答案：D
解析：磷脂属于脂质，一个磷脂分子由一个亲水的头部和两个疏水的尾部构成，不支持“细胞膜中可能存在非脂质类物质”的推测，A不符合题意；凡是可以溶于脂质的物质，均比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，这一事实说明细胞膜的组成成分中有脂质，B不符合题意；红细胞膜中的脂质分子在空气一水界面上铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子呈双层排布，C不符合题意；在提取的细胞膜悬液中加入双缩脲试剂后产生紫色反应，说明细胞膜的组成成分中有蛋白质，支持“细胞膜中可能存在非脂质类物质”的推测，D符合题意。
3.答案：C
解析：分析题图可知，题图表示的内容是：内分泌细胞产生的激素通过体液的运输，与细胞膜上的受体结合，从而调节靶细胞的生理活动，由此可以看出，细胞膜具有信息交流的功能。故选：C。
4.答案：C
解析：细胞膜具有选择透过性，因此能控制物质进出细胞，A不符合题意；胰岛细胞产生的胰岛素属于分泌蛋白，通过细胞膜分泌到细胞外，体现细胞膜信息交流的功能，B不符合题意；提高细胞内化学反应速率是酶的功能，不是细胞膜的功能，C符合题意；细胞膜作为细胞的边界，将细胞与外界环境分隔开，属于细胞膜的功能，D不符合题意。
5.答案：C
解析：分析题图可知，③是磷脂分子，②是糖蛋白，①是蛋白质。脂双层中的两层磷脂分子并不是完全相同的，A错误；磷脂分子的磷酸基团是亲水的，脂肪酸尾部是亲脂的，B错误；质膜上的糖蛋白在细胞通讯方面有重要作用，C正确；磷脂分子具有一定的流动性，膜蛋白在膜中也是可以运动的，因此质膜的结构特点是具有一定的流动性，D错误。
6.答案：（1）人的红细胞
（2）①磷脂双分子层；②4；糖蛋白；A；B；进行细胞间信息交流；控制物质进出；③选择透过性；④蛋白质
解析：（1）生物膜由磷脂双分子层构成基本支架，口腔上皮细胞和鸡的红细胞中提取出来的脂质，包括细胞膜、细胞器膜和核膜中的脂质，因此单分子层的表面积大于原来细胞膜表面积的两倍。而人的成熟红细胞中没有细胞器和细胞核，提取出来的脂质只有细胞膜中的脂质，故单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。
（2）①图中[1]表示磷脂双分子层，它构成膜的基本支架。②糖蛋白具有识别作用，如果这是肝细胞的细胞膜，细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的[4]糖蛋白，胰岛素受体与胰岛素特异性结合后，能加快细胞摄取葡萄糖的速率。糖蛋白分布在细胞膜的外侧，故A侧为细胞膜外侧，B侧为细胞膜内侧，故葡萄糖进入细胞的方向是A→B。上述过程体现了细胞膜进行细胞间信息交流和控制物质进出的功能。③台盼蓝能使死细胞染色，活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入细胞，故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。这项技术利用的是细胞膜的选择透过性。④蛋白质是生命活动的主要承担者，膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中蛋白质的种类和数量。
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