高中生物高一年级导学设计教师版
3.1细胞膜的结构和功能（第一课时）
【学习目标】1、从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2、分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
【教学重点和难点】
教学重点：（1）细胞膜的功能（2）流动镶嵌模型的主要内容
教学难点：（1）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系（2）对细胞膜结构的探索过程
【预习新知】
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是细胞膜，也叫质膜。
思考1：植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？
虽然植物细胞在细胞膜外面还有一层细胞壁，但细胞壁是全透性的，不能将植物细胞与外界环境分隔开，所以，不管是植物细胞还是动物细胞，它们的边界都是细胞膜。
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开：使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
控制物质进出细胞
思考2：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色，说明细胞膜具有什么功能？为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？说明细胞膜具有什么功能特点？
说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，因此活细胞不被染色。死细胞失去控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染液能够进入细胞，将其染成蓝色。说明细胞膜具有选择透过性。
进行细胞间的信息交流
（1）图（a）表示细胞分泌的化学物质，随①血液到达全身各处，与靶细胞膜表面的②受体结合，将信息传递给靶细胞。
（2）图b表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图（b）中1表示与膜结合的信号分子，2表示靶细胞膜上的受体。请举出一个该信息交流方式的实例精子和卵细胞之间的识别和结合。
（3）图（c）表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质从一个细胞传递给一个细胞，图中③表示胞间连丝。
【特别提醒】①细胞间的信息交流发生在细胞与细胞之间。②细胞膜上的受体并不是细胞间的信息交流所必需的结构，如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流时就不需要细胞膜上的受体；性激素等部分信号分子的受体在细胞内部。
思考3：植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的？这一现象体现了细胞膜的什么功能？
通过细胞膜相互识别。体现了细胞膜的进行细胞间信息交流的功能。
细胞膜的成分
对细胞膜成分的探索
①资料一：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜。据此推测：细胞膜是由脂质组成的。
②资料二:20世纪初科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来。化学分析表明:组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
思考4：为什么选择哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的实验材料？
哺乳动物成熟的红细胞无细胞壁，能吸水涨破；此外也无细胞核核膜和众多细胞器膜的干扰。
思考5：根据磷脂分子的特点，画出磷脂分子在空气-水界面上以及水中的排布方式。如果将磷脂分子置于水-笨混合溶剂中，会如何分布？
思考6：脂质体可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。为什么两类药物的包裹位置各不相同
由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可被稳定地包裹其中。
③资料三:1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质(磷脂),在空气-水界面上铺展成单分子层，发现单层分子的面积是红细胞表面积的2倍。推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
2层磷脂分子相当于1个磷脂双分子层，相当于1层细胞膜。
④资料四：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力，据此推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
细胞膜的成分
成分 所占比例 成分说明
主要 脂质 约 50% ①组成细胞膜的脂质中， 磷脂 最丰富； ②少量 胆固醇 是构成动物细胞膜的重要成分。
蛋白质 约 40% ① 蛋白质 在细胞膜行使功能时起重要作用； ②功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
少量 糖类 约2%-10% ①分布在细胞膜 外表面 ； ②与膜蛋白或膜脂结合成 糖蛋白 或 糖脂 ，这些糖类分子叫作糖被。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。高中生物高一年级导学设计教师版
3.1细胞膜的结构和功能（第二课时）
【学习目标】1、从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2、分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
【教学重点和难点】
教学重点：（1）细胞膜的功能（2）流动镶嵌模型的主要内容
教学难点：（1）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系（2）对细胞膜结构的探索过程
【预习新知】
三、细胞膜的结构
对细胞膜结构的探索
(1)1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，推测细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。细胞膜被他描述为静态的统一结构。
(2)1970年,小鼠细胞和人细胞融合实验及相关的其他实验证据表明,细胞膜具有流动性。
(3)1972年,辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
科学方法：提出假说
（1）过程：科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
（2）一种假说最终被接受或被否定,取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
（3）应用实例：细胞膜结构模型的探索过程。
细胞膜的结构特点----具有一定的流动性
实验技术：荧光标记技术
实验验证：小鼠细胞-人细胞融合实验
（3）结构基础：构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。
（4）生理意义：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
（5）影响因素：细胞膜的流动性主要受温度影响，在适宜的温度范围内，随外界温度升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定范围，会导致细胞膜被破坏。
流动镶嵌模型的基本内容
图中(1)
图中(2)
图中(3)
糖蛋白只存在于细胞膜外侧，可以此为依据判断细胞膜的内外侧。
思考7：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
细胞膜的结构特点和功能特点的关系
类型 结构特点：具有一定的流动性 功能特点：选择透过性
区别 主要原因 构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。 膜上具有载体蛋白
意义 对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要 控制物质进出
实例 小鼠细胞和人细胞的融合实验、变形虫的变形运动等 有些物质可进入，有些物质不能进入
联系 细胞膜结构决定细胞膜功能；流动性是选择透过性的基础高中生物高一年级跟进落实学生版
3.1细胞膜的结构和功能
一、单选题
1．细胞作为一个基本的生命体系，它的边界是（ ）
A．细胞壁 B．细胞膜 C．细胞质 D．细胞核
2．科学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。所利用的是细胞膜的哪种功能（ ）
A．保护细胞内部结构的功能 B．控制物质进出功能
C．进行细胞间的信息交流 D．将细胞与外界环境分隔开
3．下图表示两个细胞相互接触进行信息交流的过程，下列叙述错误的是（ ）
A．若A、B为高等植物细胞，则A、B之间可以形成胞间连丝
B．若A是精子，B是卵细胞，则它们的结合与细胞膜上的糖被的识别作用有关
C．若A是侵入人体的病原体，B是吞噬细胞，则B吞噬病原体的过程依赖于细胞膜的选择透过性
D．除图中所示方式外，细胞间还可以通过信息分子间接交流
4．如图为细胞膜的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
5．下列关于细胞膜成分和结构探索历程的叙述，正确的是（ ）
A．欧文顿用500多种化学物质对动物细胞的通透性进行了上万次实验，推测出细胞膜由脂质组成
B.戈特和格伦德尔用丙酮提取口腔上皮细胞中的脂质，测得脂质单分子层面积恰为细胞表面积的2倍
C．罗伯特森观察到细胞膜为暗—亮—暗三层结构，提出细胞膜结构为脂质—蛋白质—脂质，并将其描述为静态的统一结构
D．辛格和尼科尔森提出的细胞膜的流动镶嵌模型属于物理模型
6．下列对细胞膜的叙述，不正确的是（ ）
A．主要由蛋白质、脂质组成 B．细胞膜与细胞间的信息交流有关
C．不同细胞膜上的蛋白质种类和数量不同
D．哺乳动物红细胞的细胞膜结构在光学显微镜下清晰可见
7．荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭（漂白）膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲，结果如图乙。下列说法错误的是（ ）
A.该实验说明细胞膜具有一定的流动性
B.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
C.温度会影响漂白区域荧光强度恢复到F2的时间
D.无论漂白区域恢复时间多长，理论上荧光强度F2小于F1
8．用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质，用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质，然后让人鼠细胞融合。融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，融合的细胞在37℃下培养40分钟后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞表面。这个实验可以说明（ ）
A．细胞膜具有选择透过性 B．细胞膜的结构复杂
C．细胞膜具有一定的流动性 D．细胞膜只是由糖类和蛋白质构成
9．下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．①在细胞膜的内外两侧对称分布
B．结构②和③构成细胞膜的基本支架
C．细胞膜的选择透过性主要与②的种类和数量有关
D．细胞膜上的②具有亲水的头部和疏水的尾部，且可以运动
10．提取质膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，它载入药物后可以将药物送入相应细胞，下列关于质膜和脂质体的叙述错误的是（ ）
A．该脂质体膜与质膜在功能上的主要区别是前者无选择透过性
B．磷脂分子在水中能自发形成脂双层是因为它是一个两性分子
C．在A处嵌入水溶性药物，利用脂质体与质膜融合的特点将药物送入细胞
D．在B处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与质膜融合的特点将药物送入细胞
11.根据膜蛋白在细胞膜中的分布及其分离的难易程度，将膜蛋白分为3种基本类型：外在膜蛋白、内在膜蛋白和脂锚定膜蛋白，如下图所示。据图推测，下列叙述错误的是（ ）
A.脂锚定膜蛋白嵌入磷脂双分子层中
B.膜蛋白可以自由运动
C.相比内在膜蛋白，外在膜蛋白易于从细胞膜上分离
D.膜蛋白与信息传递、细胞识别及物质运输等功能有关
12．（多选）下列关于细胞膜结构特点和功能特点的叙述，不正确的是（ ）
A．某些有害物质不能进入细胞，体现了细胞膜的选择透过性
B．变形虫吞噬细菌体现了细胞膜的功能特点是具有一定的流动性
C．选择透过性的基础是细胞膜上的转运蛋白和磷脂分子具有特异性
D．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
三、非选择题
13．科学家分别用红色绿色荧光染料标记人和小鼠细胞的细胞膜表面的蛋白质，使两种细胞分别发出红色和绿色荧光，现用某种方法促使两个细胞相融合，在37℃下保温45分钟，两种颜色的荧光在融合后的细胞上呈现均匀分布，如图一所示。
（1）细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，若将细胞膜上的蛋白质提取出来，加入 试剂检验。
（2）细胞膜不是静止不动的，主要表现为构成膜的 可以侧向自由移动，膜中的 大多也能运动。
（3）因为温度会影响细胞膜的 ，所以在0℃下培养45分钟，发现融合细胞表面荧光仍为一半红色、一半绿色。
（4）图二是由磷脂分子构成的脂质体，它可以将药物运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，脂溶性的药物应包裹在 处（填序号），原因是 。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】解：A、细胞壁由纤维素和果胶组成，对细胞起支持和保护作用，但其没有生命活性，是全透性结构，不能作为细胞的边界，A不符合题意；
B、细胞膜将细胞内结构与外界分隔开，起保护作用，保证细胞内环境的相对稳定，是细胞的边界，B符合题意；
C、细胞质是细胞新陈代谢的主要场所，位于细胞膜以内，不是细胞的边界，C不符合题意；
D、细胞核是细胞遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，不是细胞的边界，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】细胞膜的主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。细胞膜的结构特点是流动性，功能特性是选择透过性。细胞膜将细胞内结构与外界分隔开，起保护作用，保证细胞内环境的相对稳定，对物质运输、能量转换和信息传递等过程起决定作用。据此答题。
2．【答案】B
【解析】【解答】用台盼蓝染色，台盼蓝为细胞不需要的物质，活细胞不吸收，死细胞膜失去了活性，丧失控制物质进出细胞的功能，台盼蓝进入细胞，细胞才会被染成蓝色，所以该实验所利用的是细胞膜控制物质进出功能。因此，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】细胞膜将细胞与外界环境分开，可以控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。流动性为细胞膜的结构特点，选择透过性为细胞膜的功能特性，活细胞具有选择透过性，能控制物质进出细胞，但死细胞会丧失选择透过性。
3．【答案】C
【解析】【解答】A、若A，B为高等植物细胞，高等植物细胞之间可以通过胞间连丝进行信息交流，A正确；
B、精子和卵细胞进行受精作用与细胞膜上的糖蛋白识别作用有关，B正确；
C、吞噬细胞吞噬病原体依赖于细胞膜的流动性，C错误；
D、除图中所示方式外，细胞间还可以通过信息分子间接交流，如内分泌细胞通过激素将信息传递给靶细胞，D正确。
故答案为：C。
【分析】细胞间的信息交流主要有三种方式：（1）通过化学物质来传递信息；（2）通过细胞膜直接接触传递信息；（3）通过细胞通道来传递信息，如高等植物细胞之间通过胞间连丝。
4．【答案】C
【解析】【解答】磷脂分子具有亲水性的头部c和疏水性尾部a组成，A、B不符合题意；糖蛋白分布在细胞膜外侧，C符合题意；细胞膜的选择透过性与膜上蛋白质的种类和数量有关，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】题图示为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，首先确定糖蛋白，它分布在细胞膜的外表面，图中e为糖蛋白，a、c分别是磷脂分子的尾和头，b、d均为蛋白质分子，据此答题。
5．【答案】D
6．【答案】D
7．【答案】B
8．【答案】C
9．【答案】D
10．【答案】A
11．【答案】B
12．【答案】B,C
13．【答案】（1）双缩脲
（2）磷脂分子；蛋白质
（3）流动性
（4）②；两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能稳定地包裹在里面
