课时分层训练(八) 细胞膜的结构和功能
知识点1 细胞膜的功能
1．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。该方法所利用的是细胞膜( )
A．保护细胞内部结构的功能
B．进行细胞间的信息交流的功能
C．控制物质进出的功能
D．免疫功能
C [细胞膜具有控制物质进出的功能。 台盼蓝是细胞不需要的物质，在正常情况下不能进入细胞，当细胞死亡后，细胞膜控制物质进出的能力就会丧失，所以台盼蓝染色剂就会进入细胞。]
2．下图是细胞膜部分功能模式图。据图分析，下列说法错误的是 ( )
A．功能①在生命起源过程中具有关键作用
B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C．胰岛素调控生命活动可用功能③表示
D．相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
B [细胞膜的出现使细胞与外界环境分隔开，在生命起源过程中具有关键作用，A正确；功能②中细胞膜对物质进出细胞的控制能力是相对的，有害的物质也可能进入细胞，B错误；胰岛素可通过血液运输到达靶细胞并与靶细胞膜上的受体特异性结合，C正确；高等植物细胞一般通过细胞通道进行信息交流，如胞间连丝，D正确。]
知识点2 对细胞膜结构的探索
3．将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后静置一段时间，下列图示现象不可能出现的是( )
A B C D
A [磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，把大量磷脂分子放入水中，磷脂分子会将头部朝向水环境，疏水的尾部凑到一起。A图的散布方式不是磷脂分子稳定存在的形式，A错误。]
知识点3 流动镶嵌模型的基本内容
4．下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述错误的是( )
A．a是指磷脂分子的尾部，具有疏水性
B．糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布
C．c是指磷脂分子的头部，具有亲水性
D．细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关
B [磷脂分子具有疏水性尾部a，因此排列在内侧，A正确；糖蛋白分布在细胞膜外侧，有识别等作用，B错误；磷脂分子具有亲水性的头部c，因此排列在外侧，C正确；细胞膜的选择透过性与膜上b、d(蛋白质)的种类和数量有关，D正确。]
5．磷脂是构成生物膜的重要成分，右图为用磷脂分子制备的一种人工膜，对此叙述正确的是( )
A．磷脂分子的“头部”是疏水基团，两个脂肪酸端为亲水的尾
B．根据图示的排布方式，该人工膜中间可包裹脂质
C．固醇类物质是常见的脂质，磷脂、胆固醇、性激素都属于固醇
D．构成生物膜的磷脂分子镶嵌在蛋白质中，可以侧向自由移动
B [磷脂分子的头部是亲水基团，两个脂肪酸端构成的尾为疏水端，A错误；疏水的尾部亲脂性强，因此该球体中间可包裹脂类物质，B正确；脂质包括脂肪、磷脂和固醇，固醇又包括胆固醇、性激素和维生素D，C错误；流动镶嵌模型认为，蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中，细胞膜的流动性主要表现为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，D错误。]
6．如图所示，图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列有关描述错误的是( )
A．图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境
B．图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分
C．图甲中①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递
D．将图乙平展在水面上，a部分与水面接触
B [图甲中①表示多糖，②表示蛋白质，③表示磷脂双分子层。①②③共同构成了细胞膜，为细胞的生命活动提供了相对稳定的内部环境；细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，磷脂分子无此功能；图乙中a是亲水性“头”部，b是疏水性“尾”部。]
7．冰冻蚀刻技术是将在超低温下冻结的组织或细胞骤然断开，依照组织或细胞的断裂面制成复模，用于电镜观察的技术。下图是正在进行冰冻蚀刻技术处理的细胞膜，下列有关分析错误的是( )
A．BF和PF侧均为磷脂双分子层的疏水侧
B．因为BS侧分布有糖被，所以BS侧表示细胞膜外侧
C．冰冻蚀刻技术冻结的细胞膜依旧具有一定的流动性
D．由图可知，蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中
C [生物膜的磷脂双分子层中，磷脂头部为亲水端，尾部为疏水端，A正确；糖被分布于细胞膜外侧，B正确；活细胞的细胞膜具有流动性，冰冻蚀刻技术冻结的细胞膜失去了流动性，C错误。]
8．据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用。上述材料体现了细胞膜( )
A．保障细胞内部环境的相对稳定
B．控制物质进出细胞
C．进行细胞间的信息交流
D．组成成分主要为磷脂和蛋白质
C [由题干信息可知，内皮素拮抗剂可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，故体现了细胞膜的信息交流功能，C正确。]
9．研究者用荧光染料对细胞膜上某些分子进行处理，并使膜发出荧光，再用高强度激光照射细胞膜的某区域，使其瞬间被“漂白”，即荧光消失。随后，该漂白区域荧光逐渐恢复，如图1所示。检测该区域荧光强度随时间的变化并绘制得到荧光漂白恢复曲线，如图2所示。请回答问题：
(1)细胞膜的主要成分是__________，实验中通常对膜上的__________进行荧光标记。
(2)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复，推测其可能的原因：①被漂白物质的荧光会自行恢复；②_________________________________
____________________________________________________________。
(3)研究发现如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇，膜结构上蛋白质分子停泊的“平台”被拆解，漂白区域荧光恢复的时间缩短，说明胆固醇对膜中分子运动具有__________(填“促进”或“限制”)作用。此项研究说明细胞膜的结构特性是__________________。
解析：(1)细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，实验中通常对膜上的蛋白质进行荧光标记。(2)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复，推测其可能的原因：①被漂白物质的荧光会自行恢复；②被漂白区域内外的膜蛋白分子相互运动的结果。 (3)用高强度激光照射细胞膜的某区域，该区域瞬间被“漂白”，一段时间后，该漂白区域荧光逐渐恢复，若去除细胞膜中的胆固醇，漂白区域荧光恢复的时间缩短，说明胆固醇对膜中分子运动具有限制作用。此项研究说明细胞膜的结构特性是具有流动性。
答案：(1)磷脂和蛋白质 蛋白质 (2)被漂白区域内外的膜蛋白分子相互运动的结果 (3)限制 具有流动性
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第1节 细胞膜的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
通过细胞膜功能，及流动镶嵌模型的学习建立结构与功能观。
制备细胞膜的方法及细胞膜成分的鉴定。
通过学习细胞膜结构的探索，体会科学发现的艰难，为科学奉献精神。
植物叶片下表皮细胞
人口腔上皮细胞
你能真真切切看到细胞膜吗？
问题探讨
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。
思考：
伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？
细胞作为一个完整的系统，它有边界。
那据此推测，细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
一、细胞膜的功能
【阅读书本P3-4，思考下列问题】
①细胞膜有哪些功能？
②细胞间信息交流的方式有几种，有何异同？
③细胞膜的功能与其成分、结构的关系？
④课本42页讨论题。
一、细胞膜的功能
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
原始海洋
原始生命
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。
1. 将细胞与外界环境分隔开
一、细胞膜的功能
资料：用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的。这与细胞膜的功能有何关系？
细胞是活的，有边界
细胞死亡，边界破坏
2. 控制物质的进出
一、细胞膜的功能
能控制物质进出细胞
控制作用是相对的
细胞
营养物质
分泌物
病菌、病毒
需要的营养物质 ；
不需要或者有害的 容易进入细胞。
抗体、激素等合成后分泌到 ，细胞代谢的废物也排到 。
细胞内的 等重要成分却不会流失到细胞外
进
不
细胞外
细胞外
核酸
活细胞膜
废物
一、细胞膜的功能
激素
受体的本质是 ，受体具有 ，一种受体只能识别一种信号分子。
糖蛋白
特异性
3. 进行细胞间的信息交流
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。例如 ，精子和卵细胞之间的识别和结合。
通过 传递信息
细胞膜直接接触
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
直接接触
一、细胞膜的功能
3. 进行细胞间的信息交流
不需要特异性受体
通过 传递信息
细胞通道（胞间连丝）
细胞通道
胞间连丝
细胞壁
细胞质
细胞膜
相邻植物细胞
一、细胞膜的功能
3. 进行细胞间的信息交流
【对点练习】
1．下列关于细胞膜功能的叙述，不正确的是( )
A．科研上鉴别死细胞和活细胞常用台盼蓝染色法，死细胞会被染成蓝色
B．由于细胞膜能控制物质进出细胞，因此，细胞内有用的成分不会流到细胞外
C．将玉米花粉细胞内部与外界环境分隔开的结构是细胞膜
D．精子和卵细胞，胰岛细胞和肝脏细胞之间进行信息交流的方式是不相同的
B
一、细胞膜的功能
【对点练习】
2．水溶性染色剂PI能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的细胞核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞后，该细胞核会着色，利用PI鉴别细胞的基本原理是( )
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同
B．死细胞的核酸含量改变
C．活细胞的细胞膜能阻止PI的进入
D．活细胞能分解染色剂PI
C
一、细胞膜的功能
二、细胞膜成分的探索
阅读课本P42-44,总结完成下列表格。
时间 科学家或实验 结论
1895年 欧文顿 细胞膜是由 组成的。
--- 制备纯净的细胞膜 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 细胞膜中的磷脂分子必然为连续排列的 。
1935年 丹尼利和戴维森 细胞膜处含脂质分子外，可能还附有 。
1959年 罗伯特森 所有的细胞膜都由 三层结构构成。
1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有 。
1972年 辛格和尼科尔森 提出 模型。
脂质
胆固醇
磷脂
脂双层
蛋白质
暗--亮--暗
流动性
流动镶嵌
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
头部：亲水
尾部：疏水
磷脂分子示意图
1. 磷脂分子的结构及其特点
二、细胞膜的成分
（1）推测磷脂分子在空气—水界面上会怎么样铺展？
（2）推测磷脂分子在细胞膜（两侧均由水）中可能是怎样排布的？
（3）推测磷脂分子在水—苯混合溶剂中，会如何分布
微团
脂单分子层
脂质体
苯等疏水环境
问题思考：根据磷脂分子的特点，推测以下问题
二、细胞膜的成分
2. 细胞膜的磷脂分子是排列为连续的两层
思考：若用人的肝细胞，脂单分子层的面积还是细胞表面积的2倍吗？
表面积=S
脂单分子层面积=2S
推测
不是，由于人的肝细胞含有除细胞膜之外的其它膜性结构的细胞器，所以脂单分子层的面积远大于细胞表面积的2倍。
二、细胞膜的成分
二、细胞膜的成分
脂质
蛋白质
少量的糖类
（50%）
（40%）：
（2%--10%）
功能越复杂的细胞膜蛋白质种类和数量越多
磷脂（主要）
胆固醇（动物细胞膜）
3. 细胞膜的成分
蛋白质（%） 脂质（%） 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 40 55 5
注：不同生物细胞膜组成成分相似，但蛋白质含量及种类不同。
细胞膜的成分
3．科学家们对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，下列叙述错误的是( )
A．欧文顿通过对细胞膜成分的提取和化学分析，提出细胞膜是由脂质组成的
B．罗伯特森在电镜下看到细胞膜是清晰的暗—亮—暗结构，认为细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成
C．荧光标记的小鼠细胞和人体细胞融合实验的实验结果说明细胞膜具有流动性
D．提取人的红细胞的脂质铺展成的单分子层面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
【对点练习】
A
二、细胞膜的成分
三、细胞膜的结构
【阅读书本P43-45，思考下列问题】
①细胞膜结构的探索历程是怎样的？
②流动镶嵌模型的基本内容是什么
③细胞膜的结构特点是什么？
三、细胞膜的结构
假说：所有细胞膜都由“ — — ”
三层结构成的 结构。
1.静态模型的建立：1959年，罗伯特森实验
蛋白质
脂质
蛋白质
静态的统一
细胞膜结构的电镜照片
注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色,磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色
三、细胞膜的结构
质疑：细胞膜是静态结构吗？
细胞的生长过程
变形虫的运动
受精卵卵裂
推论：细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性
三、细胞膜的结构
方法：
技术：
荧光标记法
动物细胞融合技术
体现了细胞膜具有一定的流动性
2.动态模型的建立：
人鼠细胞融合实验
细胞膜的结构特性
红色荧光染料标记的膜蛋白
绿色荧光染料标记的膜蛋白
小鼠细胞
人细胞
37℃
40min
两种颜色
的荧光均
匀地分布
三、细胞膜的结构
（1）时间：1972年
（2）人物：辛格和尼科尔森提出生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
3.流动镶嵌模型
三、细胞膜的结构
提出假说
三、细胞膜的结构
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
①细胞膜的基本支架是什么？
②蛋白质在细胞膜上如何分布？
③细胞膜具有流动性的原因是什么？
④什么叫糖蛋白？有什么功能？
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
三、细胞膜的结构
磷脂
双分子层
①
蛋白质分子
（镶、嵌、贯穿）
糖类
（糖被）
糖蛋白
糖脂
②
③
④
⑤
识别和信息交流
糖被只存在于细胞膜外侧，可以据此判断细胞膜的内外侧。
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
三、细胞膜的结构
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
②基本支架:
①细胞膜成分:
磷脂双分子层
主要为脂质（磷脂）和蛋白质，还有少量糖类
磷脂双分子层内部是 端， 分子或 不能自由通过，因此具有 作用
疏水
水溶性
离子
屏障
P45旁栏思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
a. 水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
b. 膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
三、细胞膜的结构
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
③蛋白质的位置:
镶：在磷脂层表面
嵌：部分或全部嵌入磷脂双分子层
穿：贯穿整个磷脂双分子层
体现了膜结构的不对称性
功能：在物质运输等方面具有重要作用
④糖类的位置:
与蛋白质结合形成糖蛋白
与脂质结合形成糖脂
功能：与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能密切相关
三、细胞膜的结构
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
⑤细胞膜的结构特性---流动性：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，因此细胞膜具有流动性（在一定范围内，温度升高，流动性增强）。
三、细胞膜的结构
（3）流动镶嵌模型的基本内容
3.流动镶嵌模型
⑥细胞膜功能特点--选择透过性：膜内部是磷脂分子疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过；水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙。
三、细胞膜的结构
搅动后
水溶液中
形成球状的微团
双层脂分子的球形脂质体
脂质体：根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜
用途：可嵌入不同的膜蛋白， 是研究膜脂与膜蛋白生物学性质以及转基因、药物靶向的好材料
三、细胞膜的结构
观察图片中运载药物的脂质体的特点,为什么两类药物的包裹位置各不相同？
4．提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体(见下图所示)，它可作为运载体将携带药物米托蒽醌(不易溶于水) 进入肿瘤细胞，进而抑制肿瘤细胞的增殖。下列说法错误的是( )
【对点练习】
C
A．磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为
其具有亲水头部和疏水尾部
B．肿瘤细胞细胞膜上的两层磷脂分子并不是完全对称的
C．米托蒽醌应被包载在脂质体的①处，以更好地进入肿瘤细胞
D．脂质体能与细胞膜发生融合使药物进入细胞
三、细胞膜的结构
5．下图是动物质膜的流动镶嵌模型，①～④表示构成质膜的物质，下列叙述正确的是( )
【对点练习】
B
三、细胞膜的结构
A．这是电镜下观察到的质膜流动镶嵌的结构
B．②的尾部和③一起存在于脂双层的内部
C．质膜中都存在③，③的存在使得质膜比较“坚实”
D．质膜具有选择透过性是由②体现出来的
