第3章 第1节
课时跟踪 分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．下列关于细胞膜的叙述，错误的是( )
A．是一种选择透过性膜
B．膜内、外表面均镶有转运蛋白
C．以磷脂双分子层为基本支架
D．糖蛋白一般位于细胞膜的外表面
【解析】 细胞膜的功能特点是选择透过性，细胞膜是一种选择透过性膜，A正确；转运蛋白一般是贯穿细胞膜的，用于协助特定物质进出细胞，B错误；细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，C正确；细胞膜的外表面有少量糖类分子，和蛋白质分子结合形成糖蛋白，D正确。故选B。
2．血液透析膜是一种人工合成的膜材料，能够把病人血液中的代谢废物透析掉。它模拟了生物膜的( )
A．全透性 B．选择透过性
C．流动性 D．高效性
【解析】 生物膜具有选择透过性，可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。血液透析膜可将代谢废物透析掉，留下有用的成分，这模拟的是生物膜的选择透过性。故选B。
3．下列各项中，对细胞膜化学成分的表述，最全面的是( )
A．脂肪、蛋白质、糖类 B．脂质、糖蛋白
C．蛋白质、脂质、糖类 D．脂质、蛋白质
【解析】 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。故选C。
4．心肌细胞和小肠绒毛上皮细胞在细胞膜上的不同主要体现在( )
A．磷脂的含量高低
B．蛋白质的含量及种类不同
C．糖类的含量及种类不同
D．脂质的含量及种类不同
【解析】 细胞具有多样性，不同细胞的结构不同，导致功能存在差异。细胞膜的不同主要体现在蛋白质的种类和含量的不同。故选B。
5．将两种海绵动物的细胞分散成单个，再进行混合培养，发现只有同种的细胞才能结合。与这种现象密切相关的细胞膜成分是( )
A．蛋白质 B．磷脂分子
C．糖蛋白 D．糖脂
【解析】 将两种细胞混合时发现只有同种的细胞才能结合，说明细胞之间能够识别其他细胞是同种还是异种细胞，而与细胞之间的识别有关的物质是细胞膜表面的糖蛋白。故C正确。故选C。
6．如图表示细胞膜的结构，下列叙述错误的是( )
A．此图在普通光学显微镜下是无法观察到的
B．此图无法判断哪侧是膜内，哪侧是膜外
C．①与②可以运动，所以形成的细胞膜具有一定的流动性
D．若用荧光对细胞膜进行标记，一般标记在②上
【解析】 光学显微镜下不能观察细胞膜的结构，A正确；该图中没有标明糖蛋白，无法判断细胞膜的内侧和外侧，B正确；由于组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的，因此细胞膜具有一定的流动性，C正确；图中①是蛋白质分子，如果用荧光对细胞膜进行标记，一般标记在①上，D错误。故选D。
7．关于细胞膜流动性的叙述，正确的是( )
A．因为磷脂分子有头和尾，磷脂分子利用尾部摆动在细胞膜上运动，使细胞膜具流动性
B．因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞膜的流动性无关
C．细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关
D．细胞膜流动性与蛋白质分子和磷脂分子都有关
【解析】 磷脂分子有头和尾只表示其亲水性不同，头部是亲水基团，尾部是疏水基团，与膜的流动性无关，膜的流动性是由蛋白质分子和磷脂分子的运动引起的，A错误；蛋白质分子能运动，与细胞膜的流动性有关，B错误；细胞膜的流动性是蛋白质和磷脂的运动，C错误；细胞膜上蛋白质分子和磷脂分子都能运动，体现细胞膜的流动性，D正确。故选D。
二、非选择题
8．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)某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式储存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，且外部溶液为亲水性溶液，该膜最可能由 单 (填“单”或“双”)层磷脂分子构成，磷脂分子的尾部 向着 (填“向着”或“不向着”)油滴。
(2)如图表示细胞膜的亚显微结构，请回答：
①图中1表示 磷脂双分子层 ，它是细胞膜的基本支架。
②如果图示为肝细胞的细胞膜，细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的[_4__] 糖蛋白 。细胞膜的外侧为 A 侧(填图中字母)。
③细胞膜的功能越复杂，细胞膜成分中 蛋白质 的种类和数量越多。
④在低温下，1排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐的现象，其厚度也会减小，这说明细胞膜的结构特点是 具有一定的流动性 。
【解析】 (l)磷脂分子由亲水性头部和疏水性尾部组成，由于磷脂分子头部亲水，尾部疏水，而植物种子细胞中的小油滴疏水，外部为水溶液，所以磷脂膜最可能由单层磷脂分子构成，磷脂分子的头部在外，尾部向着油滴。(2)①图中1表示磷脂双分子层，它是细胞膜的基本支架。②如果图示为肝细胞的细胞膜，细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的4糖蛋白。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。③蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，细胞膜的功能越复杂，细胞膜成分中蛋白质的种类和数量越多。④在低温下，1磷脂双分子层排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐的现象，其厚度也会减小，这说明细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
选择考提升练
一、选择题
1．下列哪一项不属于细胞膜的功能( )
A．提高细胞内化学反应的速率
B．将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到胰岛细胞外
C．控制物质进出细胞
D．作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定
【解析】 酶能使细胞内的各种生物化学反应加快，但不属于细胞膜的功能，A符合题意；将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到胰岛细胞外属于胞吐作用，依赖于细胞膜的流动性实现，属于细胞膜的功能之一，B不符合题意；细胞膜具有选择透过性，因此能控制物质进出细胞，属于细胞膜的功能之一，C不符合题意；细胞膜存在于细胞的最外边，作为系统的边界，保障了细胞内部环境的相对稳定，使生命物质与外界环境分开，属于细胞膜的功能之一，D不符合题意。故选A。
2．台盼蓝溶液可将死的动物细胞染成蓝色，而活的动物细胞不着色，该技术利用的原理是( )
A．细胞膜具有一定流动性
B．细胞膜具有控制物质进出细胞功能
C．细胞膜能进行信息交流
D．细胞膜能保护内部结构
【解析】 细胞膜具有一定流动性是细胞膜的结构特点，和物质进出没有直接关系，A错误；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的选择透过性，B正确；细胞膜能进行信息交流是细胞膜的功能之一，和物质进出没有直接关系，C错误；细胞膜能保护内部结构，将细胞与外界环境分隔开，D错误。故选B。
3．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质物质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有( )
A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质
C．脂质和蛋白质 D．蛋白质和核酸
【解析】 分析题中的实验结果，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质物质的溶剂溶解，这说明细胞膜的成分中含有脂质；细胞膜还能被蛋白酶分解，说明细胞膜的成分中含有蛋白质。综上所述，A、B、D不符合题意，C符合题意。故选C。
4．为获得纯净的细胞膜，对选材应遵循的原则是( )
①无细胞壁 ②无细胞核 ③无众多的细胞器
A．① B．①②
C．②③ D．①②③
【解析】 为获得纯净的细胞膜，应选择细胞内没有其他生物膜的材料，且没有细胞壁，便于提取，A、B、C错误，D正确。故选D。
5．脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂双层的现象而制成的人工膜，是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的良好实验材料。下列叙述错误的是( )
A．脂质体在水中可以形成球形体，便于运输物质
B．脂质体的形成与磷脂分子中两条脂肪酸链的亲水性密切相关
C．在脂质体的磷脂双分子层嵌入蛋白质，能降低脂质体的表面张力
D．脂质体作为药物的运载体，可将脂溶性药物包在两层磷脂分子之间
【解析】 由于磷脂分子具有亲水性的头部和疏水性的尾部，因而脂质体在水中可以形成球形体，这有利于脂质体运输物质，A正确；脂质体的形成与磷脂分子中两条脂肪酸链的疏水性和其具有亲水性的头部密切相关，B错误；蛋白质的多肽链的极性区突向膜表面，非极性部分埋在磷脂分子层的内部，故磷脂双分子层嵌入蛋白质，能降低脂质体的表面张力，据此推测出细胞膜的组成成分中有蛋白质的存在，C正确；磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，脂溶性药物在两层磷脂分子层之间，D正确。故选B。
6．下图中的X、Y、Z是细胞中的三种化合物，X为细胞生命活动所需要的主要能源物质，Y、Z是构成细胞膜的主要成分。下列有关说法正确的是( )
A．细胞膜具有选择透过性取决于其结构
B．维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部与Y有关
C．细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Z
D．构成细胞膜的Y可以移动，而Z是静止的
【解析】 细胞膜具有选择透过性主要取决于细胞膜上的蛋白质的种类和数量，A正确；维生素D是脂溶性小分子，可以优先通过细胞膜扩散到细胞内部，与Z磷脂有关，B错误；细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Y蛋白质，C错误；构成细胞膜的Y蛋白质、Z磷脂都可以运动，D错误。故选A。
7．如图为某细胞膜的结构模型示意图，下列相关叙述不正确的是( )
A．④表示糖蛋白，位于细胞膜外表面，与细胞识别有关
B．图中②和⑥组成磷脂分子，其中⑥表示疏水端，具有屏障作用
C．图中③表示蛋白质，其含量和种类越多，膜的功能越复杂
D．图中③均匀分布在细胞膜中，大多数不能运动
【解析】 如图所示，①表示糖类，④表示糖蛋白，糖蛋白所在部位为细胞膜的外侧，与细胞识别有关，A正确；图中②和⑥组成磷脂分子，其中②表示亲水性的头部，⑥表示疏水端，具有屏障作用，B正确；图中③表示蛋白质，膜的功能主要由蛋白质承担，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的含量越高，种类越多，C正确；③是蛋白质，蛋白质在细胞膜中的分布是不均匀的，大多数蛋白质分子是可以运动的，D错误。故选D。
二、非选择题
8．以下是细胞膜的流动镶嵌结构模型示意图。
(1)依次写出图中A、B、C、D的名称： 糖蛋白、磷脂双分子层、磷脂、蛋白质 。
(2)蛋白质分子在磷脂双分子层中的镶嵌方式：有的 镶在 磷脂双分子层表面，有的部分或全部 嵌入 磷脂双分子层中，有的 贯穿 于整个磷脂双分子层。
(3)膜的基本支架是图中 B (填字母)，它具有屏障作用的原因是其内部 是疏水的 ，水溶性分子或离子不能自由通过。
(4)图中A的糖类分子叫作 糖被 ，它与 细胞表面的识别 、 细胞间的信息传递 等功能有密切关系。
(5)细胞学研究常用“染色排除法”鉴别细胞的生命力。例如，用台盼蓝染液处理动物细胞时，活细胞不着色，死细胞则被染成蓝色。“染色排除法”依据的原理是 细胞膜的选择透过性 。
【解析】 据图分析，A是糖蛋白，B是磷脂双分子层，C是磷脂，D是蛋白质。(1)分析题图可知，A是糖蛋白，B是磷脂双分子层，C是磷脂，D是蛋白质。(2)蛋白质分子在磷脂双分子层中的镶嵌方式：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。(3)膜的基本支架是磷脂双分子层，对应图中的B；它具有屏障作用的原因是其内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过。(4)图中A的糖类分子叫作糖被，它与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。(5)“染色排除法”依据的原理是细胞膜的选择透过性。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共62张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
课标要求
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。
3．分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。
核心素养
1．生命观念：细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，这样的结构与膜两侧都是水溶液的环境相适应；细胞膜的组成成分、结构与细胞膜承担的控制物质进出、进行信息交流的功能相适应。
2．科学思维：分析细胞膜的成分和结构探索历程，了解细胞膜成分，建立生物膜的流动镶嵌模型。
3．科学探究：“科学方法”栏目中介绍了提出假说。
4．社会责任：“练习与应用”中编排了脂质体作为药物载体应用分析；“利用废旧物品制作生物膜模型”体现了节约资源、废物利用的环保理念。
必备知识 自主梳理
?细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开
(1)对细胞本身的意义：保障细胞____________的相对稳定，并成为____________的系统。
(2)在进化方面的意义：____________是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞。
内部环境
相对独立
膜的出现
2．控制物质进出细胞
3．进行细胞间的信息交流
方式 实例
化学物质(间接交流) 激素随血液可达全身各处，将信息传递给__________
细胞膜直接接触 精子和卵细胞之间的______________
细胞间形成通道 高等植物细胞之间的____________
靶细胞
识别和结合
胞间连丝
莲花“出淤泥而不染”体现了细胞膜的什么功能？
提示：控制物质进出细胞的功能。
?对细胞膜结构的探索
1．对细胞膜成分的探索
2．细胞膜的成分
(1)细胞膜的成分
(2)细胞膜成分与功能的关系：功能越复杂的细胞膜，__________的种类与数量就越多。
蛋白质
3．对细胞膜结构的探索
?流动镶嵌模型的基本内容
1．结构模型
磷脂双分子层
可以侧向自由移动
蛋白质分子
嵌入
贯穿于
运动
外
识别
信息传递
2．结构特点
蛋白质在细胞膜中的分布是对称的吗？请说明理由。
提示：不对称。蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，因此蛋白质分子在细胞膜中的分布是不对称的。
(1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入。( )
(2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合。( )
(3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换。( )
(4)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。( )
(5)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。( )
×
×
√
×
×
(6)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象。( )
(7)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。( )
(8)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。( )
(9)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。( )
√
×
×
√
【解析】 (1)细胞膜是细胞的一道屏障，细胞需要的物质可以进入细胞，对细胞有害的物质也有可能进入细胞，细胞膜的控制作用是相对的。(2)高等植物细胞通过胞间连丝进行细胞间的信息交流，不经过靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合。(4)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、胆固醇。(5)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。(7)由于细胞膜具有流动性，因此向细胞内注射物质后，细胞膜上不会留下一个空洞。(8)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，且蛋白质大多都是运动的。
合作探究 能力提升
●情境解读
科学普及：海洋或河流中存在着很多不同物种的精子和卵细胞，只有同一物种的精子与卵细胞才能发生结合。
任务一：分析细胞膜的功能
●问题探究
1．上述实例说明细胞膜具备什么功能？通过什么方式实现的？
提示：进行细胞间的信息交流；通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息。
2．除此之外，细胞还通过什么方式进行细胞间的信息交流？
提示：①通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接传递信息；②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。
3．精子与卵细胞相互识别和结合的过程中往往需要受体参与，受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
提示：受体的化学本质是蛋白质；受体和信号分子的结合具有特异性。
●典例剖析
蜜蜂将桃树的花粉带到桃花的柱头上后，即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子和精卵融合等一系列生理反应；若将桃树的花粉带到梨花的柱头上，则不会发生这一系列反应，该现象能很好地说明细胞膜( )
A．主要成分是磷脂和蛋白质
B．可将细胞与外界环境分隔开
C．控制物质进出细胞的作用是相对的
D．能进行细胞间的信息交流
【解析】 根据题干中“蜜蜂将桃树的花粉带到桃花的柱头上后，即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子和精卵融合等一系列生理反应；若将桃树的花粉带到梨花的柱头上则不会发生这一系列反应”可知，桃花的柱头细胞膜能识别桃花花粉细胞的信息，完成传粉过程；而梨花的柱头细胞膜不能识别桃花花粉细胞的信息，不能完成传粉过程，说明通过细胞直接接触传递了信息，即细胞膜能进行细胞间的信息交流，A、B、C错误，D正确。故选D。
1．细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于( )
A．血液运输，胞间连丝传递 B．淋巴运输，细胞间直接接触
C．淋巴运输，胞间连丝传递 D．血液运输，细胞间直接接触
【解析】 精子与卵细胞之间的识别和结合，依赖于细胞间的直接接触，A错误，D正确；哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素进入血液，通过血液循环被运送到靶细胞处并发挥作用，B、C错误。故选D。
●归纳提升
1．利用图解法理解细胞膜的功能
2．细胞间信息交流的三种方式
(1)内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，通过血液运输到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。
(2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。
(3)高等植物细胞之间主要是通过胞间连丝来实现的(图示如下)。
3．细胞膜功能的实验验证
(1)控制物质进出功能的验证
(2)识别功能的验证
●情境解读
科普介绍：
资料1 许多有关细胞膜化学组成的资料，都来自细胞膜(尤其是红细胞膜)的研究。下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分，回答问题：
任务二：分析对细胞膜成分的探索
细胞膜的种类 主要成分含量
蛋白质 脂质 糖类
成熟的红细胞膜 42% 53% 5%
肌细胞膜 36% 60% 4%
小肠绒毛上皮细胞膜 50% 44% 6%
资料2 磷脂分子的结构如图所示：
●问题探究
1．我们常用猪成熟的红细胞作为细胞膜制备的材料，可否用鸡的红细胞作为细胞膜制备的材料呢？
提示：不可以。鸡不是哺乳动物，其红细胞内含有细胞核和众多的细胞器，不易获得较纯净的细胞膜。
2．不同细胞的细胞膜各种成分的含量完全相同吗？
提示：不完全相同。
3．上述细胞膜的脂质中，哪种脂质含量最丰富？
提示：磷脂最丰富。
4．小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高，功能也最复杂，这说明什么？
提示：说明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，蛋白质的种类与数量就越多。
5．将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是___。
A
6．若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？若细胞中的脂肪颗粒由磷脂分子包裹，磷脂分子又如何分布？请分别画图表示。
提示：如图所示
●典例剖析
下列对生物膜成分的探索实验及结论，表述正确的是( )
A．欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定，据此推测：细胞膜由脂质组成
B．科学家选择动物的神经细胞吸水涨破离心分离，从而提取的细胞膜
C．若用丙酮从纯的细胞膜上提取脂质后，在空气—水界面铺成单分子层，发现单分子层面积恰好为细胞膜表面积的两倍，由此可知：细胞膜只由脂质组成
D．如果将磷脂分子置于水—苯混合溶剂中，磷脂分子头部与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子成单分子层
【解析】 欧文顿结合大量的物质通透性实验，通过观察脂溶性物质容易通过细胞膜，进而推断出膜是由脂质组成的，A错误；科学家选择哺乳动物成熟的红细胞吸水涨破离心分离，从而提取的细胞膜，B错误；若用丙酮从纯的细胞膜上提取脂质后，在空气—水界面铺成单分子层，发现单分子层面积恰好为细胞膜表面积的两倍，由此可知：脂质分子排列成两层，C错误；如果将磷脂分子置于水—苯混合溶剂中，磷脂分子亲水的头部与水接触，疏水的尾部与苯接触，磷脂分子分布成单分子层，D正确。故选D。
2．科学家将人的成熟红细胞的细胞膜中磷脂成分提取出来，并将它置于烧杯中的空气—水界面上，在一定温度条件下，该膜面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。在实验过程中此膜的磷脂分子的排列方式最可能是( )
【解析】 磷脂分子的结构特点是具有亲水的头部和疏水的尾部，因此将细胞膜的磷脂成分提取后放入盛水的容器中，磷脂分子亲水的头部与水接触，疏水的尾部在空气中排列成一层，C符合题意。故选C。
●归纳提升
1．细胞膜的成分及功能分析
2．细胞膜组成成分的鉴定方法
细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果
磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解
磷脂酶处理 细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
蛋白酶处理 细胞膜被破坏
●情境解读
生物学史：
资料1 电镜照片显示出质膜具有3层结构，两侧着色较深，称为暗带，均厚约2 nm；中间层着色较浅，称为亮带，厚约3.5 nm(图1)。利用冷冻蚀刻电镜技术观察质膜的断裂面，可以看到蛋白质像鹅卵石一样镶嵌在质膜中(图2)。
任务三：分析对细胞膜结构的探索与流动镶嵌模型
资料2 科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(图3)。
资料3 1972年，辛格和尼克尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
●问题探究
1．资料1中的质膜电镜观察结果说明蛋白质和脂质在质膜中是怎么排布的？而在冷冻蚀刻电镜下观察到的图示中又是怎么排布的？
提示：蛋白质—脂质—蛋白质；冷冻蚀刻电镜下显示蛋白质镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
2．资料2中光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有流动性？
提示：是由于质膜上其他区域的蛋白质流动使光漂白区呈现的荧光。质膜具有流动性。
3．尝试完成三层结构模型与流动镶嵌模型的比较：
项目 三层结构模型 流动镶嵌模型
不同点 蛋白质分子________分布在脂质分子的两侧 蛋白质分子在细胞膜中的分布是__________的
细胞膜是________结构 组成细胞膜的分子是可以________的
相同点 组成细胞膜的主要物质是________________
均匀
不均匀
静止
运动
蛋白质和脂质
●典例剖析
对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是( )
A．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脂质—蛋白质—脂质三层构成
B．提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层是红细胞表面积2倍，说明膜中的脂质分子排列为连续的两层
C．欧文顿发现脂溶性物质更易通过细胞膜并提出细胞膜是由脂质组成
D．人鼠细胞杂交实验证明细胞膜具有流动性
【解析】 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蛋白质—脂质—蛋白质三层构成，A错误；提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层是红细胞表面积2倍，说明膜中的脂质分子排列为连续的两层，B正确；根据相似相融的原理，脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜是由脂质组成，C正确；人鼠细胞杂交实验证明细胞膜具有流动性，D正确。故选A。
3．在细胞膜亚显微结构模式图中，①～③表示细胞膜的物质。有关说法错误的是( )
A．②与③是静止不动的
B．③构成细胞膜的基本支架
C．水溶性分子通过细胞膜可能需要②的协助
D．细胞识别与①有关
【解析】 ②是蛋白质分子，大多数是可以运动的，③是磷脂双分子层，是可以运动的，A错误；③磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，B正确；水溶性小分子如葡萄糖，通过细胞膜需要膜蛋白协助，C正确；图中①是糖蛋白，与细胞的识别有关，D正确。故选A。
●归纳提升
1．细胞膜的流动镶嵌模型
(1)细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，还有少量的胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称分布。
2．细胞膜的结构特点——具有流动性
(1)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。
(2)实例证明：人鼠细胞融合实验。
(3)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
3．结构特点和功能特性的关系
4．膜的内、外侧判断技巧
根据糖蛋白的分布情况，有糖蛋白的一侧为膜的外侧，无糖蛋白的一侧为膜的内侧。
课堂达标 巩固训练
1．超滤净水器制出来的水既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。这是试图模拟细胞膜的( )
A．将细胞与外界环境分隔开的功能
B．控制物质进出细胞的功能
C．细胞膜的保护功能
D．进行细胞间信息交流的功能
【解析】 根据题干信息，“超滤净水器制出来的水既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需”，这是模拟细胞膜能排出有害物质，保留营养物质的能力，体现了控制物质进出细胞的功能，B正确。故选B。
2．如图表示细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．a指磷脂分子的“尾”部，具有亲水性
B．c指磷脂分子的疏水性“头”部
C．糖蛋白在细胞膜内外侧均匀分布
D．细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关
【解析】 a指磷脂分子的“尾”部，具有疏水性，A错误；c指磷脂分子的亲水“头”部，B错误；糖蛋白在细胞膜的外侧有分布，C错误；细胞膜的选择透过性与蛋白质的种类和数量有关，D正确。故选D。
3．用不同的荧光染料标记的抗体能分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两种细胞分别产生红色和绿色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈红色，另一半呈绿色。在37 ℃下保温40 min，两种颜色的荧光就呈均匀分布，如图所示。
(1)融合细胞表面两种荧光染料分布的动态变化表明，组成细胞膜的______________是可以运动的。由此可以证实，关于细胞膜的结构模型中，__________________________的观点是成立的。
(2)融合细胞表面的两种荧光染料最终均匀分布，这表明细胞膜的结构特点是具有________________。
(3)如果该融合实验在20 ℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明______________________________________ ___________________。
(4)若在0 ℃下培养40 min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，对这一现象的合理解释是______________________ _________________________。
蛋白质分子
膜上的物质分子能够运动
一定的流动性
随着环境温度的降低，蛋白质分子和磷脂
分子的运动速率减慢
细胞膜的流动性特点只
有在适宜的条件下才能表现
【解析】 (1)融合细胞表面的两种荧光染料分布的动态变化表明，组成细胞膜的蛋白质是可以运动的。由此可以证实关于细胞膜的结构模型中，膜上的物质分子能够运动的观点是成立的。(2)融合细胞表面的两种荧光染料最终均匀分布，原因是构成细胞膜结构的磷脂、大多数蛋白质分子是可以运动的，这表明细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。(3)温度降低，蛋白质和磷脂分子的运动速率减慢，故细胞融合实验若在20 ℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间大大延长。(4)在0 ℃条件下培养一段时间后，细胞膜上的荧光标记物质基本上还是原样，说明细胞膜的流动性受温度的影响较大，只有在适宜的条件下才能表现。
课时小结
