人教版（2019）高中生物必修1导学案：第3单元 细胞的基本结构 第1课时 细胞膜——系统的边界（含答案）

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第3单元 细胞的基本结构
第1课时　细胞膜——系统的边界
1.简述细胞膜的成分。
2.举例说明细胞膜的功能。
3.进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验。
4.认同细胞膜作为系统的边界,对于细胞这个生命系统的重要意义。
课程重点:1.细胞膜的成分和功能; 2.用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法; 3.细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。
课程难点:1.用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法; 2.细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。
教学建议:在学习本课时知识时,要着重掌握体验制备细胞膜的方法、细胞膜的结构和功能。还需特别注意实验材料的选择及原因:易操作、无细胞壁,选动物细胞;易获取、数量多,选血细胞(红细胞);无其他生物膜的干扰,选哺乳动物成熟的红细胞。从细胞膜的成分理解细胞膜功能的多少与细胞膜上蛋白质的种类和数量的多少有关;分清完成细胞间信息传递交流的三种形式(简单地说就是某一细胞产生的信号分子或通过体液的运输或通过细胞间的直接接触或通过细胞间的通道传递,由另一细胞即靶细胞的受体接受而完成信息交流)及图解。
　　一、制备细胞膜的方法
1.原理:细胞内的物质有一定的浓度,把细胞放入清水中,细胞由于①　吸水　而涨破,使细胞内的物质流出,从而得到细胞膜。
2.选材:人或哺乳动物的成熟的②　红细胞　。
3.步骤:选材→③　制片　→观察→④　引流处理　→观察。
二、细胞膜的成分
1.脂质:约占细胞膜总量的⑤　50%　,其中最丰富的脂质是⑥　磷脂　。
2.蛋白质:约占细胞膜总量的⑦　40%　,细胞膜行使功能时起重要作用,细胞膜功能越复杂,蛋白质的⑧　种类　和⑨　数量　越多。
3.糖类(少量):约占细胞膜总量的⑩　2%~10%　。
三、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开,为细胞提供相对稳定的　内部环境　。
2.控制物质进出细胞
(1)需要的　营养　物质可以进入,不需要或者　有害　的物质不容易进入。
(2)抗体、激素等物质分泌到　细胞外　。
(3)细胞产生的　废物　也要排出,但是细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。
3.进行细胞间的信息交流
(1)细胞分泌的　化学物质　(如激素),随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合。将信息传递给靶细胞。
(2)相邻两个细胞的细胞膜　直接接触　,信息从一个细胞传递给另一个细胞。
(3)相邻两个细胞之间形成　通道　,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
四、植物细胞壁
1.成分:　纤维素　和　果胶　。
2.功能:对植物细胞有　支持　和　保护　作用。
1.(2015届厦门六中高一期中)科学家常用哺乳动物成熟红细胞作材料来研究细胞膜的组成,主要是因为(　　)。
A.哺乳动物红细胞容易得到
B.哺乳动物红细胞在水中容易涨破
C.哺乳动物成熟的红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构
D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到
【解析】哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和众多的细胞器,能获得单纯的细胞膜。
【答案】C
2.(2015年安庆五校期中联考)细胞膜功能的复杂程度,主要取决于膜上的(　　)。
A.磷脂含量　　　　　　　B.蛋白质的种类和数量
C.糖的种类 D.水含量
【解析】蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。
【答案】B
3.(2014年晋江侨声高一月考)下图为细胞间信息交流的一种方式,下列有关叙述不正确的是(　　)。
A.图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能
B.图中乙细胞表示靶细胞
C.图中a表示信号分子(如激素)
D.图中b表示细胞膜上的载体
【解析】图中b表示细胞膜上与信号分子特异性结合的受体。
【答案】D
4.细胞膜将细胞与外界环境分隔开的作用不包括(　　)。
A.保障了细胞内部环境的相对稳定
B.将生命物质与外界环境分隔开
C.使细胞成为相对独立的系统
D.使细胞内物质不能流失到细胞外,细胞外物质不能进入细胞内
【解析】细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,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,细胞膜还能控制物质进出细胞,细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞内,细胞不需要的或者对细胞有害的物质不容易进入细胞内。
【答案】D
5.(2014年宜昌高一检测)下列关于细胞膜的组成和功能的叙述,错误的是(　　)。
A.动物细胞膜有保护作用
B.细胞膜能将细胞与外界环境分隔开
C.细胞膜都含有磷脂、蛋白质、胆固醇、少量糖类
D.细胞膜能够完成信息交流
【解析】动物细胞没有细胞壁,细胞膜在外层具有保护作用,A正确;细胞膜能将细胞与外界环境分隔开,保证了细胞内部环境的相对稳定,B正确;胆固醇是动物细胞膜的特有成分,植物细胞膜中不含胆固醇,C错误;细胞膜还有信息交流的功能,D正确。
【答案】C
知识点一:制备细胞膜的方法解读
1.请写出制备细胞膜的实验步骤,并作简单说明。
答案:选材(新鲜的哺乳动物红细胞稀释液)→制片(用滴管滴一滴红细胞稀释液于载玻片上,盖上盖玻片)→观察[先用低倍镜找到要观察的视野,再转到高倍镜下观察细胞的形态(两面凹的圆饼状)] →滴清水(从载玻片一侧滴蒸馏水,用吸水纸从另一侧吸引)→观察(持续观察细胞的变化)。
2.根据上述实验步骤进行操作,可得到的预期结果是什么
　　答案:接触清水的红细胞凹陷逐渐消失→体积增大→细胞破裂→内容物流出。
3.选用哺乳动物细胞而不选用植物细胞、鸟类(如鸡)的成熟的红细胞为实验材料的原因是什么
答案:不选植物细胞的原因:哺乳动物成熟的红细胞无细胞壁,既省去了去除细胞壁的麻烦,又无细胞壁的支持和保护,细胞易吸水涨破。不选鸟类的成熟红细胞的原因:细胞核和许多细胞器也有膜,这些膜会与细胞膜混在一起,但哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器,易用离心分离法得到不掺杂其他生物膜的纯净细胞膜。
知识总结
本知识点要重点掌握实验原理、选材的注意事项以及实验的操作步骤。同时要注意,取得的红细胞先要用生理盐水稀释的目的是:使细胞分散开来,不易凝集成块;使细胞暂时保持原有形态。
例1　某同学欲获得纯净的细胞膜,请你帮他设计一个简单的实验,并回答有关问题。
(1)选取哺乳动物的　　　　　　　　细胞作为获取较纯净的细胞膜的来源,而一般不选用植物细胞。
(2)将选取的材料放入　　　　中,由于　　　作用,一段时间后细胞将吸水涨破;再用　　　　法获得纯净的细胞膜。上清液中含量最多的有机物是　　　　,该物质的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)剩下的结构就是较纯净的细胞膜,在生物学上称为“血影”。 “血影”的化学成分中的脂质主要是　　　　。有的科学家将“血影”中的脂质提取出来,使其在空气—水界面上铺展成单分子层,所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的两倍,这说明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
【解析】“血影”中的脂质(磷脂)在空气—水界面上铺展成单分子层,所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的两倍,说明细胞膜中含有双层磷脂分子层。
【答案】(1)成熟的红　(2)蒸馏水　渗透　离心　血红蛋白　在 O2浓度高的地方容易与O2结合,在 O2浓度低的地方容易与 O2分离　(3)磷脂　磷脂在细胞膜中是双分子层
　 技巧归纳
解题的关键是要理解选材的依据及实验原理。无细胞壁、只有细胞膜一种生物膜的细胞→清水中涨破→血影→铺展成单分子层→面积加倍→磷脂双分子层。
知识点二:认识细胞膜的成分和功能
1.请完成以下表格。
成分 所占比例 在细胞膜构成中的作用
蛋白质
脂质
糖类
　　答案:
成分 所占比例 在细胞膜构成中的作用
蛋白质 约40% 主要行使细胞膜的功能
脂质 约50% 构成生物膜的重要成分(磷脂最为丰富)
糖类 约2%~10% 与膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白或糖脂,分布在细胞膜的外表面
　　2.细胞膜有哪些主要功能
答案:①将细胞与外界环境隔开,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。
　　3.如何正确理解细胞膜控制物质进出细胞的功能
答案:细胞膜控制物质进出细胞具有普遍性和相对性。普遍性:如细胞需要的、选择吸收的营养物质能够进入细胞;抗体、激素等物质在细胞内合成后,通过细胞膜分泌到细胞外起作用;细胞产生的废物通过细胞膜排到细胞外。相对性:对细胞有害的物质有可能通过细胞膜进入细胞;有些病菌、病毒能通过细胞膜侵入细胞。
例2　下图是细胞间的三种信息交流方式,请据图分析回答下列问题:
(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　　　　,请举例:　。
(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　　　　　。
【解析】细胞间信息交流的常见方式有三种:①通过血液的传送,将腺细胞分泌的物质运送到靶细胞,把信息传递给靶细胞,如激素调节;②通过细胞间的直接接触,把信息传递给另一个细胞,如精子与卵细胞相互识别和结合的过程;③相邻细胞间形成通道,由通道完成信息的相互传递,如高等植物细胞间的胞间连丝。
【答案】(1)血液　受体　(2)细胞膜接触　与膜结合的信号分子　精子和卵细胞之间的识别和结合　(3)通道　胞间连丝
　 技巧归纳
解答本题的关键: 　
1.明确图形代表的含义。
2.理解三种信息交流方式的特点。
1.最可能构成细胞膜的一组元素是(　　)。
A.C、 H、 O、 N　　　　　　B.C、 H、 O
C.C、 H、 O、 P D.C、 H、 O、 N、 P
【解析】此题考查细胞膜的成分及各成分的元素组成。细胞膜的成分包括脂质、蛋白质及少量糖类。其中磷脂含量最丰富,其元素组成为 C、 H、 O、 N、 P。
【答案】D
2.下列关于植物细胞细胞壁的说法,错误的是(　　)。
A.植物细胞都有细胞壁
B.细胞壁的化学组成中含有多糖
C.细胞壁对植物细胞有支持和保护作用
D.细胞壁可控制物质进出细胞
【解析】植物细胞都有细胞壁;细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,纤维素是多糖;细胞壁对植物细胞有保护和支持作用;细胞壁是全透性的,不能控制物质进出细胞。
【答案】D
3.细胞膜上与识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是(　　)。
A.糖蛋白　　　B.磷脂　　　C.脂肪　　　D.核酸
【解析】位于细胞膜上的糖蛋白又叫作糖被,它是由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的。它与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系。
【答案】A
4.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.①②③　 B.①②④　 C.②③④　 D.①③④
【解析】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。
【答案】A
5.现需要获得纯净的细胞膜,以研究其结构和功能。请完成下列实验设计,并分析回答有关问题:
(1)应选取人体　　　　细胞做实验。
A.口腔上皮 B.神经
C.白 D.成熟的红
(2)将上述材料放入　　　　　中,细胞会　　　　　,一段时间后细胞将破裂。
(3)经过(2)的实验步骤后,可用　　　　方法获得较纯净的细胞膜。
A.静置 B.加热 C.离心 D.过滤
【解析】成熟的哺乳动物红细胞一般没有细胞核,细胞器较少,避免了其他膜的影响;将红细胞放在蒸馏水中,因为细胞内液的浓度高,可以不断地吸水至破裂;然后经离心获得较纯净的细胞膜。
【答案】 (1)D　(2)蒸馏水　吸水　(3)C
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.细胞膜上一般不含(　　)。
A.胆固醇　 B.磷脂　　 C.糖蛋白　 D.血红蛋白
【解析】细胞膜主要由脂质(磷脂最丰富)、蛋白质和少量的糖构成,胆固醇也是构成细胞膜的重要成分,血红蛋白是红细胞的重要成分。因此选D。
【答案】D
2.细胞膜是一种重要的实验材料,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植物细胞液中的有机酸会溶解膜结构　②光学显微镜下观察植物细胞,看不到细胞膜　③植物细胞的细胞膜较薄　④植物细胞有细胞壁,提取细胞膜的过程比较烦琐　⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰
A.①④ B.②③ C.②⑤ D.④⑤
【解析】植物细胞有细胞壁,提取细胞膜时要去壁,过程比较烦琐;植物细胞内还有线粒体、液泡等具膜细胞器。
【答案】D
3.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。你认为当时确定细胞膜存在的依据最可能是(　　)。
A.动物细胞有明确的边界
B.植物细胞有明显的固定的形态
C.细胞能够分裂
D.物质进出细胞受到控制
【解析】电子显微镜未使用前便已推测出细胞膜的存在,最重要依据是物质进出细胞受到控制。
【答案】D
4.(2015届安溪一中高一月考)取两种不同的海绵动物,使其细胞分散成单个状态,然后掺在一起混合培养,发现只有同种的细胞才会相互结合。这一实例体现了细胞膜的哪一功能 (　　)。
A.细胞识别 B.免疫
C.控制物质进出 D.排泄
【解析】同种细胞的细胞膜上的受体能相互识别进行信息交流,从而相互结合。
【答案】A
5.用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的方法正确的是(　　)。
A.把细胞放在清水里,涨破细胞
B.用针扎破细胞
C.用镊子把细胞膜剥下来
D.用石英砂研磨细胞
【答案】A
6.在哺乳动物受精过程中,精子能够与卵细胞相互识别,精子将其头部钻入卵细胞中,与卵细胞发生结合,当一个精子进入后,细胞发生变化,不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够(　　)。
A.保障细胞内部环境的相对稳定
B.控制物质进出细胞
C.决定卵细胞所需要的精子种类
D.进行细胞间的信息交流
【解析】细胞膜具有多种重要功能,细胞膜将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定;细胞膜能控制物质进出细胞;能够进行细胞间的信息交流。而解答本题关键是针对题目所给的材料进行分析。精卵之间的相互识别与结合,靠的是细胞膜上对应的信息分子,是一种信息交流过程。
【答案】D
7.观察红细胞在蒸馏水中的变化实验中,能防止红细胞被吸水纸吸跑的操作是(　　)。
A.紧压盖玻片
B.多加清水
C.用多层吸水纸加大吸水力度
D.在载玻片上适当加些棉纤维
【解析】棉纤维阻挡了红细胞,只有水被吸水纸吸走。
【答案】D
8.下列不属于细胞膜控制物质进出的是(　　)。
A.细胞需要的营养物质从外界进入细胞
B.细胞产生的废物排到细胞外
C.激素作用于靶细胞
D.有些病菌、病毒也可能进入细胞
【解析】A、B、D都体现了细胞膜控制物质进出的作用,激素作用于靶细胞属于细胞间信息传递。
【答案】C
9.回答下列问题:
(1)通过有关方法,测得多种膜的化学成分,如下表:
　　　物质种类 膜的类别　　　 蛋白质(%) 脂质(主要是 磷脂)(%) 糖类(%)
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
线粒体内膜 76 24 0
菠菜叶绿体片层膜 70 30 0
依据上表数据可知,构成细胞膜与线粒体、叶绿体等细胞器膜在化学组成上的共同点是　　　　　　　　　　　　　　　　　,主要区别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)右图反映的是细胞膜具有　　　　　　　　的功能。
(3)图中甲表示的是　　　　的细胞,乙表示的是　　　　细胞。
(4)图中1表示　　　　　　　, 2表示　　　细胞膜上的　　　,其化学本质是　　　　　。
【解析】生物膜都由蛋白质和脂质构成,不同生物膜上的蛋白质含量不同,含量越多,反映其功能越复杂。相邻两个细胞的细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,如精子与卵细胞之间的识别与结合。
【答案】(1)都有脂质和蛋白质　细胞膜都含有糖类,而细胞器膜不含糖类　(2)信息交流　(3)发出信号　靶　(4)与膜结合的信号分子　靶　受体　蛋白质(通常为糖蛋白或脂蛋白)
10.将小麦种子浸泡在红墨水中10 min后,取出剖开,发现胚为白色,胚乳为红色,这说明(　　)。
A.胚成活,胚乳已死亡 B.胚已死亡,胚乳成活
C.胚和胚乳均成活 D.胚和胚乳均死亡
【解析】由题意可知,红墨水中的色素分子没有进入胚细胞内,但已进入胚乳细胞中,因色素分子不是细胞所需要的物质,因此具有活性的细胞膜不会选择不需要的物质,不会被染成红色,反之,若被染色,说明细胞膜失去了控制物质进出的功能,也就意味着细胞已死亡。
【答案】A
11.下图表示各种膜的组成成分及含量,该图不能说明的是(　　)。
A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B.膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关
C.膜的功能越简单,所含蛋白质的数量越少
D.膜的功能越复杂,所含糖类的种类和数量越多
【解析】此图反映的是几种膜的组成成分及含量,没有反映出膜的功能与所含糖类的种类和数量之间的关系。
【答案】D
12.为探究温度对植物细胞膜通透性的影响,某同学以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验:
a.将不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min后取出。
b.再分别放在清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液。
c.测量这些溶液的花青素吸光度,得结果如图。
请回答以下问题:
(1)上述实验操作步骤的叙述存在着一个明显的不足,没有遵循实验设计的　　　　　原则。请你对上述实验中不准确的操作重新进行叙述:　
　。
(2)由上图中的曲线可以得出的结论是
　。
(3)已知物质A能促进细胞膜上载体的活性。请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。
材料用具:略。
实验步骤:
①取两组等量的相同大小的切片,进行编号,一组加入物质A处理一段时间,另一组　　　　　。
②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液。
③　。
结果与结论:
①　,
说明上述观点不正确。
②　,
说明上述观点正确。
【解析】(1)找出评价类实验中存在漏洞的方法:分析修订实验方案时,首先应看有没有对照,对照设置是否合理,是否遵循实验设计的一般原则。从实验的过程看,实验的目的是探究温度对植物细胞膜通透性的影响,自变量是温度,可设置具有一定梯度的系列温度进行相互对照。还应注意无关因素的影响,通过步骤a看出使用的切片不同,也就是无关变量不同会对实验结果造成影响,所以应保持等量的原则。
(2)分析曲线含义的方法:分析曲线时应该理解曲线的起点、转折点等关键点的含义,并对曲线的走势作出合理的解释,结合相应的生理变化过程逐步分析,如从坐标图看,10~50 ℃时,溶液中的花青素吸光度低且相同。随温度的继续升高,花青素的吸光度突然增大,这种变化的原因是细胞膜的通透性增大,花青素从细胞中渗出。
(3)根据实验目的找出单一变量:这个实验的目的是测试A物质的作用,它是否会促进细胞膜上载体的活性,特别是对细胞膜上花青素载体活性的影响,此时物质A是实验中研究的对象,应该是实验中的单一变量,在这个实验中温度就会变成无关变量,应保持等量原则,并且温度不能高于50 ℃。
【答案】
(1)等量　将等量的相同大小的切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min后取出;再分别放在等量的清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出液　(2)受50 ℃以上的温度处理后细胞膜的通透性大大增加　(3)实验步骤:①不作处理,作为对照　③测量两组溶液的花青素吸光度并进行比较　结果与结论:①如果两组溶液的吸光度相同或相近　②如果实验组的吸光度大于对照组
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