第二节 细胞——生命活动的基本单位
第1课时 细胞质膜将细胞与外界环境分开
课时作业
(时间:30分钟 分值:57分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞质膜成分和结构的探索过程
1.罗伯特森的单位膜模型的构建:细胞质膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性主要在于( )
[A]不能解释细胞质膜的化学组成
[B]不能解释细胞质膜成分的相似性
[C]不能解释脂质类物质较容易跨膜运输
[D]不能解释变形虫的变形运动
【答案】 D
【解析】 单位膜模型的局限性主要在于把膜结构描述为静态结构,不能解释变形虫的变形运动。
2.下图是不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微粘度影响的曲线,微粘度与膜的流动性呈负相关。据图判断,下列说法错误的是( )
[A]该实验的自变量是胆固醇的有无和温度
[B]含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜
[C]低温下,胆固醇使人工膜的流动性降低
[D]含胆固醇的人工膜中可能还含有磷脂
【答案】 C
【解析】 据题图可知,该实验的自变量是胆固醇的有无和温度,因变量是人工膜的微粘度;胆固醇是构成动物细胞质膜的重要成分,植物细胞质膜结构一般不具有胆固醇,因此含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜;据题图分析,温度较低时含胆固醇的人工膜微粘度更低,而微粘度与膜的流动性呈负相关,因此低温下胆固醇可以提高膜的流动性;含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜,细胞质膜的主要成分是磷脂和蛋白质,因此含胆固醇的人工膜中可能还含有磷脂。
知识点2 细胞质膜的流动镶嵌模型
3.(2025·盐城期中)细胞质膜是细胞的边界。下图是细胞质膜亚显微结构模式图,构成细胞质膜基本支架的是( )
[A]① [B]② [C]③ [D]②③
【答案】 C
【解析】 分析题图,①为糖蛋白,②为蛋白质,③为磷脂双分子层。细胞质膜的基本支架是③磷脂双分子层。
4.(2025·连云港月考)下列关于细胞质膜流动镶嵌模型的叙述,错误的是( )
[A]蛋白质以镶、嵌、贯穿的方式存在于磷脂双分子层中
[B]细胞质膜的流动性强弱是变化着的,例如温度变化会对膜流动性产生影响
[C]人、鼠细胞融合实验和变形虫的变形运动都能体现细胞质膜具有流动性
[D]流动镶嵌模型中,细胞质膜上的磷脂分子对称均匀分布,蛋白质及糖类则不是
【答案】 D
【解析】 流动镶嵌模型中蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,细胞质膜上的磷脂分子不是对称均匀分布的。
5.(2025·淮安阶段练习)胆固醇以低密度脂蛋白(LDL)的形式在血液中运输。LDL是由胆固醇、蛋白质和磷脂结合形成的复合物,被细胞质膜上的LDL受体识别后才能进入细胞。当血液中LDL过量时,胆固醇会在血液中积累并黏附在血管壁上,容易引发动脉粥样硬化。下列相关叙述正确的是( )
[A]LDL中磷脂分子的排布与磷脂分子尾部疏水特性无关
[B]LDL受体协助LDL进入细胞,体现了蛋白质的运输功能
[C]胆固醇是水溶性的,人体中胆固醇是构成细胞质膜的重要成分
[D]若LDL受体无法合成,血浆中的胆固醇含量会上升
【答案】 D
【解析】 由于磷脂分子头部亲水、尾部疏水,LDL膜结构中磷脂分子呈单层,且尾部朝内,内部包裹脂溶性的胆固醇,即LDL中磷脂分子的排布与磷脂分子尾部疏水特性有关;LDL受体能识别LDL,LDL受体不能运输LDL进入细胞,不能体现蛋白质的运输功能;胆固醇属于脂质,不溶于水;结合题干信息可知,若细胞不能合成LDL受体,血浆中胆固醇无法正常进入组织细胞,会导致血浆中胆固醇含量升高。
知识点3 细胞质膜的功能
6.(2025·南通期中)下列有关细胞质膜的叙述,正确的是( )
[A]细胞质膜上的受体是细胞间信息传递必备结构
[B]细胞质膜是所有细胞的边界
[C]鸡的红细胞便于制备纯净的细胞质膜
[D]细胞质膜保障了细胞内部环境的绝对稳定
【答案】 B
【解析】 细胞质膜上的受体不一定是细胞间信息传递必备结构,如植物细胞间可以通过胞间连丝进行信息传递;细胞质膜具有选择透过性,是所有细胞的边界;鸡的红细胞含有核膜和各种细胞器膜,不便于制备纯净的细胞质膜;细胞质膜保障了细胞内部环境的相对
稳定。
7.(2025·徐州阶段练习)在多细胞生物体内,细胞之间必须保持功能的协调,这种协调性的实现,有赖于信息传递。下图表示细胞间的三种信息传递方式。下列相关叙述错误的是( )
[A]图甲中的②表示细胞表面的受体,其本质是糖蛋白
[B]图乙可以表示精子和卵细胞之间的识别和结合
[C]图丙中的④表示高等植物细胞之间的胞间连丝,该方式不能运输物质
[D]细胞之间的信息传递大多与细胞质膜的结构和功能有关
【答案】 C
【解析】 图甲中的②表示细胞表面的受体,受体的本质是糖蛋白;图乙表示相邻两个细胞的细胞质膜直接接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,可以表示精子和卵细胞之间的识别和结合;图丙中的④表示高等植物细胞之间的胞间连丝,该方式既能传递信息也能运输物质;细胞之间的信息传递大多都要依赖细胞质膜上的受体蛋白,因此细胞之间的信息传递大多与细胞质膜的结构和功能有关。
8.(2024·扬州月考)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,可以和黑色素细胞质膜的受体结合,使内皮素失去作用,这为美容研究机构带来了福音。分析上述资料体现了细胞质膜的哪项功能( )
[A]细胞质膜具有信息传递的功能
[B]细胞质膜中磷脂含量越高,功能越复杂
[C]细胞质膜具有将细胞与周围环境分隔开的功能
[D]细胞质膜具有控制细胞与周围环境物质交换的功能
【答案】 A
【解析】 内皮素拮抗剂与黑色素细胞质膜上的受体结合,使内皮素失去作用,体现了细胞质膜的信息传递功能;细胞之间的信息传递通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成,功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质的数量和种类往往越多。
综合提升练
9.(多选)(2025·连云港月考)细胞质膜上具有脂筏区域,其结构模型如下图。其中的胆固醇对磷脂的亲和力高,并特异吸收或排除某些蛋白质,形成特异蛋白聚集的微结构域。下列相关叙述错误的有( )
[A]脂筏区域的功能与细胞质膜其他区域相同
[B]胆固醇含量会影响细胞质膜的流动性
[C]a侧代表细胞质膜的外表面,因为a侧有糖类分子
[D]c代表膜蛋白,其跨膜区段具有较强的亲水性
【答案】 AD
【解析】 细胞质膜上的功能主要由蛋白质决定,脂筏区域是特异吸收或排除某些蛋白质,形成特异蛋白聚集的微结构域,因此脂筏区域的功能与细胞质膜其他区域不完全相同;根据题意,脂筏区域的胆固醇对磷脂的亲和力高,说明胆固醇分子在细胞质膜上的分布会影响磷脂分子排列的紧密程度,进而影响细胞质膜的流动性;题图中a侧具有单糖聚合形成的多糖链,其与蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合形成糖脂,位于细胞质膜的外表面,因此题图中a侧代表细胞质膜的外侧;磷脂双分子层内部是疏水性的,因此膜蛋白跨膜区段具有较强的疏水性。
10.(多选)(2024·江阴检测)人、鼠细胞融合实验中,是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白,一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞质膜上均匀分布形成嵌合体。右图是相关实验记录,据此能得到的结论有( )
[A]当温度增加到15 ℃以上,细胞质膜的流动性发生变化
[B]该实验证明膜蛋白能够在膜表面运动
[C]温度对膜蛋白的扩散有影响
[D]图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
【答案】 ABC
【解析】 题图中横坐标是温度,即自变量是温度,所以题图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多。
11.(8分)(2025·无锡期中)下图是细胞质膜流动镶嵌模型示意图。回答下列问题([ ]中填序号,横线上填文字)。
(1)若此细胞为人的红细胞,则与血浆(红细胞生活的环境)接触的一侧为图中的 (填“A侧”或“B侧”)。
(2)图中③表示 ,它构成膜的 。
(3)细胞质膜可以控制细胞与周围环境的物质交换,说明细胞质膜的功能特性是
。细胞质膜的功能往往与[ ] 的种类和数量有关。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)A侧
(2)磷脂双分子层(2分) 基本支架
(3)具有选择透过性(2分) ② 蛋白质
【解析】 (1)题图中A侧含有糖蛋白,所以A侧为细胞质膜外侧。红细胞生活在血浆中,若此细胞为人的红细胞,则与血浆接触的一侧为题图中的A侧。
(2)题图中③表示磷脂双分子层,构成膜的基本支架。
(3)细胞质膜可以控制细胞与周围环境的物质交换,说明细胞质膜的功能特性是具有选择透过性。细胞质膜的功能往往与②蛋白质的种类和数量有关。
12.(13分)(2025·南通月考)磷脂分子是组成生物膜的重要成分,请回答下列有关生物膜的探究问题。
(1)科学家将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部提取出来,并将它在空气—水界面上铺成单分子层,结果发现这个单层分子的面积 (填“大于”“小于”或“等于”)原来细胞质膜表面积的2倍,原因是 。
(2)单层磷脂分子铺展在水面上时,极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的,搅拌后可形成双层脂分子的球形脂质体(如下图)。
①该人工脂质体与细胞质膜相比,不具备的成分主要是 ,该成分在细胞质膜上的分布方式有的是镶、有的是部分或全部嵌入、有的是 整个磷脂双分子层。
②红豆杉中的紫杉醇具有抗肿瘤活性,可将紫杉醇药物包裹在脂质体的两层磷脂分子之间,并将其运送到肿瘤细胞发挥作用。紫杉醇药物属于 (填“脂溶性”或“水溶性”)物质,得出这个结论的依据是
。
③运送药物的过程中,脂质体膜上镶嵌的抗体能够特异性识别癌细胞并与之结合,以实现脂质体精确递送药物,这与癌细胞表面具有 有关,该过程体现了细胞质膜具有
的功能,脂质体能与癌细胞发生融合依赖于膜的 性。
④将脂质体放置于清水中,一段时间后发现,脂质体的体积基本不变,说明水分子不容易通过纯粹的脂质体,原因是
。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)大于 细胞中还包含其他有膜(磷脂)的结构(2分)
(2)①蛋白质 贯穿 ②脂溶性 紫杉醇药物被包裹在脂质体的两层磷脂分子之间(2分) ③糖蛋白 信息传递 流动 ④脂质体是由磷脂分子在水中形成的稳定双层膜结构,磷脂分子的尾部具有疏水性,而头部具有亲水性,这种结构使得水分子不容易通过纯粹的磷脂双分子层(2分)
【解析】 (1)将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部提取出来,并将它在空气—水界面上铺成单分子层,其细胞质膜中的磷脂铺成的单分子层面积是原来细胞质膜表面积的2倍,但由于细胞中还包含其他有膜结构,且它们的膜中都含有磷脂分子,故得到的单层分子的面积大于原来细胞质膜表面积的2倍。
(2)①细胞质膜主要由磷脂和蛋白质组成,而人工脂质体仅含磷脂,故其与细胞质膜相比,不具备的成分主要是蛋白质;由细胞质膜的流动镶嵌模型可知,该成分(蛋白质)在细胞质膜上的分布方式有的是镶、有的是部分或全部嵌入、有的是贯穿整个磷脂双分子层。
②两层磷脂分子之间是磷脂的疏水端,为脂溶性的尾部。据题干信息“红豆中的紫杉醇……可将紫杉醇药物包裹在脂质体的两层磷脂分子之间”可知,紫杉醇药物属于脂溶性物质。
③癌细胞细胞质膜表面的糖蛋白具有识别功能,能与脂质体膜上镶嵌的抗体特异性结合。这一过程体现了细胞质膜的信息传递功能。脂质体能与癌细胞发生融合,依赖于生物膜在结构上具有一定的流动性。
④将脂质体放置于清水中,一段时间后发现,脂质体的体积基本不变,说明水分子不容易通过纯粹的脂质体,原因是脂质体是由磷脂分子在水中形成的稳定双层膜结构,磷脂分子的尾部具有疏水性,而头部具有亲水性,这种结构使得水分子不容易通过纯粹的磷脂双分
子层。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第二节 细胞——生命活动的基本单位
第1课时 细胞质膜将细胞与外界环境分开
[学习目标] 1.说出细胞质膜的结构和主要成分,概述流动镶嵌模型的基本内容。2.阐明细胞质膜的基本功能。
一、细胞质膜的成分和结构
1.细胞质膜的探索历程
人物 实验依据 结论或假说
欧文顿 采用500多种化学物质,做了上万次实验 细胞质膜是由脂质构成的
戈特和 格伦德尔 用丙酮提取红细胞质膜,脂质在水面上铺成单分子层,其面积大约是红细胞表面积的两倍 脂质呈双分子层排布
另外两位 科学家 发现细胞质膜的表面张力比“油-水”界面的张力低得多 细胞质膜中应含有蛋白质成分
罗伯特森 通过电子显微镜观察,发现细胞质膜显示“暗—明—暗”三条带 细胞质膜为脂质双分子层的“单位膜模型”
2.细胞质膜的成分
成分 所占比例 在细胞质膜构成中的作用
脂质 约占50% 磷脂是构成细胞质膜的重要成分,另外动物细胞质膜含有胆固醇
蛋白质 约占40% 细胞之间的信息传递通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成,功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质的种类和数量往往越多
3.细胞质膜的结构
(1)人、鼠细胞融合实验。
(2)流动镶嵌模型的基本内容。
①磷脂双分子层:构成细胞质膜的基本支架。
②蛋白质分子:有的镶在磷脂双分子层的内侧或外侧,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿整个磷脂双分子层。
③糖链:绝大多数位于细胞质膜的外侧。糖链与蛋白质或脂质分子相结合,形成糖蛋白或糖脂。
二、细胞质膜的功能
1.细胞质膜的功能
(1)细胞质膜控制细胞与周围环境的物质交换。
(2)完成细胞间的信息传递。
①细胞质膜表面的糖蛋白和糖脂在细胞之间的信息传递中具有重要作用。细胞质膜上的受体大多是糖蛋白,它们能识别信号分子并与之结合,实现细胞识别和信息传递的功能。
②相邻细胞之间的细胞质膜相互接触,信息传递可通过信号分子与受体的结合而完成。相距较远的细胞,信号分子的传递需借助于体液。
③在某些植物中,相邻细胞之间可通过胞间连丝传递信息。
(3)细胞质膜将每个细胞与周围环境分隔开,维持着细胞内部环境的相对稳定。
2.细胞壁
(1)植物细胞壁的主要成分是多糖(如纤维素和果胶)。
(2)作用:植物细胞壁具有维持细胞形态和保护细胞内部结构等作用。
判断正误
(1)动物细胞质膜和植物细胞质膜所含脂质的种类相同。( )
【答案】 ×
【提示】 动物细胞质膜含有胆固醇,而植物细胞质膜不含胆固醇。
(2)构成细胞质膜的磷脂分子具有流动性,而蛋白质是固定不动的。( )
【答案】 ×
【提示】 构成细胞质膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性。
(3)在细胞质膜的控制下,对细胞有害的物质都不能进入细胞。( )
【答案】 ×
【提示】 细胞质膜可以控制物质进出细胞,但细胞质膜并不能把所有有害的物质都阻挡在细胞外。
(4)细胞质膜上的受体是细胞间进行信息传递所必需的结构。( )
【答案】 ×
【提示】 高等植物细胞之间可以通过胞间连丝传递信息,所以细胞间的信息传递不一定需要细胞质膜上的受体。
(5)动物细胞的边界是细胞质膜,植物细胞的边界是细胞壁。( )
【答案】 ×
【提示】 动物细胞和植物细胞的边界都是细胞质膜。
任务一 分析细胞质膜成分和结构的探索过程
阅读下列关于细胞质膜成分的资料,并回答下列问题。
资料1 1895年,欧文顿采用500多种化学物质,做了上万次实验,发现溶于脂质的物质,容易穿过细胞质膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞质膜。
资料2 1917年,朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上,溶剂挥发掉,而脂类分子可在水面上铺开成一层,并且测出脂类分子的极性一端被吸附在水分子上,而非极性一端直立在水面上(如右图)。
资料3 1925年,戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞质膜,结果脂质在水面上铺成单分子层,其面积大约是红细胞表面积的两倍。在戈特和格伦德尔实验的基础上,丹尼利和戴维森研究了细胞质膜的张力,发现细胞质膜的表面张力比“油—水”界面的张力低得多。
资料4 1959年,罗伯特森通过电子显微镜观察,发现细胞质膜显示“暗—明—暗”三条带。其中,两侧的暗带厚约2 nm,推测为蛋白质;中间的明带厚约3.5 nm,推测为双层脂分子。
(1)欧文顿实验结果得出的推论是什么
【提示】 细胞质膜是由脂质构成的。
(2)朗缪尔实验说明组成细胞质膜的脂质有何特点
【提示】 组成细胞质膜的脂质分子是两性分子,有亲水端和疏水端。
(3)戈特和格伦德尔实验结果得出的推论是什么
【提示】 脂质呈双分子层排布。
(4)丹尼利和戴维森实验结果得出的推论是什么
【提示】 细胞质膜中应含有蛋白质成分。
(5)为什么选取哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞质膜的实验材料
【提示】 ①动物细胞没有细胞壁。②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器和细胞核。③红细胞数量多,材料易得。
(6)罗伯特森提出了怎样的细胞质膜结构模型 该模型主要的不足是什么
【提示】 罗伯特森提出了“单位膜模型”的假说。单位膜模型的主要不足在于把膜结构描述成静止的,细胞质膜的功能难以实现,无法解释变形虫的运动、细胞生长等现象。
核心归纳
磷脂分子及其分布状况分析
(1)磷脂分子的结构如下图:
(2)细胞内外均为水环境,磷脂分子的分布如下图:
(3)磷脂分子置于水—苯混合溶剂中的分布如下图:
典型例题
1.(2025·盐城期中)2013年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家,以表彰他们在细胞的“囊泡转运”研究方面作出的重大贡献。细胞内囊泡的膜与细胞质膜的成分相似,它们的主要成分是( )
[A]脂肪和糖类 [B]脂质和蛋白质
[C]蛋白质和DNA [D]纤维素和果胶
【答案】 B
【解析】 细胞质膜的主要成分是脂质和蛋白质,细胞内囊泡的膜与细胞质膜的成分相似,它们的主要成分是脂质和蛋白质。
2.(2025·徐州期中)科学家对细胞质膜成分和结构的探索经历了漫长的过程。下列相关叙述错误的是( )
[A]欧文顿证明细胞质膜是由脂质构成的
[B]戈特和格伦德尔证明脂质呈双分子层排布
[C]人细胞和鼠细胞融合实验证明细胞质膜具有一定的流动性
[D]罗伯特森通过电子显微镜观察到细胞质膜呈现“明—暗—明”三条带
【答案】 D
【解析】 罗伯特森利用电子显微镜观察到细胞质膜呈现“暗—明—暗”的三条带。
任务二 概述流动镶嵌模型的基本内容
1972年,科学家提出细胞质膜结构的流动镶嵌模型。细胞质膜的亚显微结构示意图如下。
(1)图中细胞质膜的外侧是A侧还是B侧 判断依据是什么
【提示】 A侧。绝大多数糖链都位于细胞质膜的外侧,A侧有糖链,所以A侧是外侧。
(2)组成细胞质膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的,说明细胞质膜具有什么样的结构特点
【提示】 说明细胞质膜具有一定的流动性。
(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂,它们的存在有什么作用
【提示】 在细胞之间的信息传递中具有重要作用。
典型例题
3.(2025·泰州月考)下列能正确表示细胞质膜结构的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 C
【解析】 磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架,其内部是磷脂分子的疏水端,蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,细胞质膜的外表面有糖类分子与蛋白质结合形成的糖蛋白,C选项图可以正确表示细胞质膜结构。
4.(2024·扬州三模)下图是细胞质膜的结构模式图,①~③表示构成细胞质膜的物质。下列有关说法错误的是( )
[A]①位于细胞质膜的内侧,与细胞识别有关
[B]③构成细胞质膜的基本支架
[C]功能越复杂的细胞质膜,②的种类与数量就越多
[D]②与③具有一定的流动性
【答案】 A
【解析】 ①为糖蛋白,位于细胞质膜的外侧,与细胞识别有关;③是磷脂双分子层,是细胞质膜的基本支架;功能越复杂的细胞质膜,②蛋白质的种类与数量就越多;②蛋白质以及③磷脂双分子层具有一定的流动性。
任务三 分析细胞质膜的功能
阅读下列资料,回答下列问题。
资料1 生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”,它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质,并排出代谢废物,而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。
资料2 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。
(1)资料1说明细胞质膜具有什么功能
【提示】 控制细胞与周围环境的物质交换。
(2)资料2说明细胞质膜具有什么功能
【提示】 进行细胞间的信息传递。
(3)在原始海洋中,生命起源过程中至关重要的阶段是膜的出现。这一说法的重要依据是什么
【提示】 细胞质膜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,维持着细胞内部环境的相对稳定。
核心归纳
1.细胞质膜的结构特点和功能特性
(1)区别:流动性是细胞质膜的结构特点,此特点主要受温度影响,在一定范围内,温度越高,细胞质膜的流动性越大;而选择透过性是细胞质膜的功能特性,影响此特性的内因是细胞质膜上蛋白质的种类和数量。
(2)联系:细胞质膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞质膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。事实上,只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。
2.不同类型细胞的细胞壁成分
细胞类型 细胞壁成分
植物细胞 主要成分是多糖(如纤维素和果胶)
细菌 主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质
真菌 主要成分是多糖,还有少量蛋白质和脂质。不同的真菌其细胞壁所含多糖的种类不同,如低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主,酵母菌以葡聚糖为主,高等陆生真菌以几丁质为主
典型例题
5.(2025·南通期中)台盼蓝会将死亡的动物细胞染成蓝色,而活的动物细胞不着色。这项技术的原理是( )
[A]细胞质膜能实现细胞间的信息传递
[B]细胞质膜能控制细胞与周围环境之间的物质交换
[C]细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性
[D]细胞质膜能将细胞与周围环境分隔开
【答案】 B
【解析】 台盼蓝为细胞不需要的物质,活细胞不吸收。死细胞的细胞质膜失去了活性,丧失控制细胞与周围环境物质交换的功能,台盼蓝进入细胞,细胞被染成蓝色,所以该实验所利用的是细胞质膜控制着细胞与周围环境物质交换的功能。
6.(2025·淮安期中)下图表示细胞质膜部分功能模式图。下列说法错误的是( )
[A]功能①在生命起源中具有关键作用
[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图中③表示
[D]相邻的植物细胞可通过功能④进行信息传递
【答案】 B
【解析】 功能②表示细胞与周围环境的物质交换,细胞一般是吸收有利物质,但有些有害物质也能进出细胞,说明细胞质膜的控制作用是相对的。
随堂检测
1.(2024·淮安测试)下列有关细胞质膜的叙述中,正确的是( )
[A]磷脂分子的疏水端位于细胞质膜的外部
[B]细胞质膜是一种选择透过性膜
[C]植物细胞质膜的主要成分是胆固醇和蛋白质
[D]所有细胞的细胞质膜中蛋白质的种类和数量相同
【答案】 B
【解析】 磷脂分子的疏水端位于细胞质膜的内部;细胞质膜具有控制细胞与周围环境进行物质交换的功能,是一种选择透过性膜;植物细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成,不含胆固醇;不同细胞的功能不相同,细胞质膜中蛋白质的种类和数量不同。
2.(2024·扬州模拟)细胞质膜对进出细胞的物质进行严格的“检查”,下列说法与细胞质膜此项功能对应的是( )
[A]使细胞与周围环境分隔开
[B]进行细胞间的信息传递
[C]为酶提供大量的附着位点
[D]控制细胞与周围环境的物质交换
【答案】 D
【解析】 细胞质膜对进出细胞的物质进行严格的“检查”,体现细胞质膜控制细胞与周围环境进行物质交换的功能。
3.(2025·盐城月考)通过冷冻技术,细胞质膜通常从某个部位断裂分开,结构如下图所示。据图分析不能得出( )
[A]图中a侧为细胞质膜外侧
[B]蛋白质是对称分布的
[C]细胞质膜中的磷脂分子是呈双层排布的
[D]蛋白质可以镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中
【答案】 B
【解析】 由题图可知,a侧有糖蛋白,为细胞质膜的外侧,b侧为细胞质膜内侧;据题图能看出膜中的蛋白质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,有的贯穿整个磷脂双分子层,因此膜蛋白的分布不对称;由题图可知,细胞质膜中磷脂分子是呈双层排布的。
4.(2025·盐城月考)下图为细胞间某种信息传递的示意图。下列相关叙述错误的是( )
[A]该图说明细胞质膜具有细胞间信息传递的功能
[B]所有细胞间的信息传递都有受体②参与
[C]②化学组成通常是糖蛋白
[D]该图可以表示精子与卵细胞的识别
【答案】 B
【解析】 题图中信号分子与乙细胞质膜上的受体结合传递信息,说明细胞质膜具有细胞间信息传递的功能;植物细胞间通过胞间连丝进行信息传递时,不需要受体②参与;题图中②为受体,通常为糖蛋白;题图表示细胞之间通过相互接触直接识别,可以表示精子与卵细胞的识别。
5.(多选)(2025·淮安阶段练习)荧光漂白恢复技术在细胞生物学领域应用广泛,其操作流程主要包括三个步骤:首先,利用绿色荧光染料与细胞质膜上的蛋白质结合,使细胞质膜呈现一定强度的绿色荧光;接着,使用激光照射,淬灭(荧光分子不可逆破坏而漂白)细胞质膜上部分绿色荧光;最后,检测淬灭部位荧光再现速率。该实验的过程及结果如图甲、图乙所示。下列说法正确的有( )
[A]该实验说明细胞质膜具有一定的流动性
[B]淬灭部位荧光再现,是细胞质膜上蛋白质分子运动的结果
[C]经过激光照射后部分荧光消失,理论上漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2等于F1
[D]降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2时间缩短
【答案】 AB
【解析】 细胞质膜经过激光照射后导致部分荧光消失(不可逆破坏),理论上漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2仍小于F1;温度会影响分子的运动,所以降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2时间变长。
下图是由磷脂分子构成的脂质体,它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。
(1)为什么两类药物被包裹的位置各不相同
【提示】 脂质体由两层磷脂分子构成,两层磷脂分子之间的区域呈疏水性,适合稳定包裹脂溶性药物;而脂质体内部为水溶液环境,能够将可在水中结晶的药物稳定包裹其中。
(2)请推测:脂质体到达细胞后,药物将如何进入细胞内发挥作用
【提示】 由于脂质体是由磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞质膜发生融合,将药物送入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
课时作业
(时间:30分钟 分值:57分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞质膜成分和结构的探索过程
1.罗伯特森的单位膜模型的构建:细胞质膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性主要在于( )
[A]不能解释细胞质膜的化学组成
[B]不能解释细胞质膜成分的相似性
[C]不能解释脂质类物质较容易跨膜运输
[D]不能解释变形虫的变形运动
【答案】 D
【解析】 单位膜模型的局限性主要在于把膜结构描述为静态结构,不能解释变形虫的变形运动。
2.下图是不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微粘度影响的曲线,微粘度与膜的流动性呈负相关。据图判断,下列说法错误的是( )
[A]该实验的自变量是胆固醇的有无和温度
[B]含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜
[C]低温下,胆固醇使人工膜的流动性降低
[D]含胆固醇的人工膜中可能还含有磷脂
【答案】 C
【解析】 据题图可知,该实验的自变量是胆固醇的有无和温度,因变量是人工膜的微粘度;胆固醇是构成动物细胞质膜的重要成分,植物细胞质膜结构一般不具有胆固醇,因此含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜;据题图分析,温度较低时含胆固醇的人工膜微粘度更低,而微粘度与膜的流动性呈负相关,因此低温下胆固醇可以提高膜的流动性;含胆固醇的人工膜模拟的是动物细胞质膜,细胞质膜的主要成分是磷脂和蛋白质,因此含胆固醇的人工膜中可能还含有磷脂。
知识点2 细胞质膜的流动镶嵌模型
3.(2025·盐城期中)细胞质膜是细胞的边界。下图是细胞质膜亚显微结构模式图,构成细胞质膜基本支架的是( )
[A]① [B]② [C]③ [D]②③
【答案】 C
【解析】 分析题图,①为糖蛋白,②为蛋白质,③为磷脂双分子层。细胞质膜的基本支架是③磷脂双分子层。
4.(2025·连云港月考)下列关于细胞质膜流动镶嵌模型的叙述,错误的是( )
[A]蛋白质以镶、嵌、贯穿的方式存在于磷脂双分子层中
[B]细胞质膜的流动性强弱是变化着的,例如温度变化会对膜流动性产生影响
[C]人、鼠细胞融合实验和变形虫的变形运动都能体现细胞质膜具有流动性
[D]流动镶嵌模型中,细胞质膜上的磷脂分子对称均匀分布,蛋白质及糖类则不是
【答案】 D
【解析】 流动镶嵌模型中蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,细胞质膜上的磷脂分子不是对称均匀分布的。
5.(2025·淮安阶段练习)胆固醇以低密度脂蛋白(LDL)的形式在血液中运输。LDL是由胆固醇、蛋白质和磷脂结合形成的复合物,被细胞质膜上的LDL受体识别后才能进入细胞。当血液中LDL过量时,胆固醇会在血液中积累并黏附在血管壁上,容易引发动脉粥样硬化。下列相关叙述正确的是( )
[A]LDL中磷脂分子的排布与磷脂分子尾部疏水特性无关
[B]LDL受体协助LDL进入细胞,体现了蛋白质的运输功能
[C]胆固醇是水溶性的,人体中胆固醇是构成细胞质膜的重要成分
[D]若LDL受体无法合成,血浆中的胆固醇含量会上升
【答案】 D
【解析】 由于磷脂分子头部亲水、尾部疏水,LDL膜结构中磷脂分子呈单层,且尾部朝内,内部包裹脂溶性的胆固醇,即LDL中磷脂分子的排布与磷脂分子尾部疏水特性有关;LDL受体能识别LDL,LDL受体不能运输LDL进入细胞,不能体现蛋白质的运输功能;胆固醇属于脂质,不溶于水;结合题干信息可知,若细胞不能合成LDL受体,血浆中胆固醇无法正常进入组织细胞,会导致血浆中胆固醇含量升高。
知识点3 细胞质膜的功能
6.(2025·南通期中)下列有关细胞质膜的叙述,正确的是( )
[A]细胞质膜上的受体是细胞间信息传递必备结构
[B]细胞质膜是所有细胞的边界
[C]鸡的红细胞便于制备纯净的细胞质膜
[D]细胞质膜保障了细胞内部环境的绝对稳定
【答案】 B
【解析】 细胞质膜上的受体不一定是细胞间信息传递必备结构,如植物细胞间可以通过胞间连丝进行信息传递;细胞质膜具有选择透过性,是所有细胞的边界;鸡的红细胞含有核膜和各种细胞器膜,不便于制备纯净的细胞质膜;细胞质膜保障了细胞内部环境的相对
稳定。
7.(2025·徐州阶段练习)在多细胞生物体内,细胞之间必须保持功能的协调,这种协调性的实现,有赖于信息传递。下图表示细胞间的三种信息传递方式。下列相关叙述错误的是( )
[A]图甲中的②表示细胞表面的受体,其本质是糖蛋白
[B]图乙可以表示精子和卵细胞之间的识别和结合
[C]图丙中的④表示高等植物细胞之间的胞间连丝,该方式不能运输物质
[D]细胞之间的信息传递大多与细胞质膜的结构和功能有关
【答案】 C
【解析】 图甲中的②表示细胞表面的受体,受体的本质是糖蛋白;图乙表示相邻两个细胞的细胞质膜直接接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,可以表示精子和卵细胞之间的识别和结合;图丙中的④表示高等植物细胞之间的胞间连丝,该方式既能传递信息也能运输物质;细胞之间的信息传递大多都要依赖细胞质膜上的受体蛋白,因此细胞之间的信息传递大多与细胞质膜的结构和功能有关。
8.(2024·扬州月考)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,可以和黑色素细胞质膜的受体结合,使内皮素失去作用,这为美容研究机构带来了福音。分析上述资料体现了细胞质膜的哪项功能( )
[A]细胞质膜具有信息传递的功能
[B]细胞质膜中磷脂含量越高,功能越复杂
[C]细胞质膜具有将细胞与周围环境分隔开的功能
[D]细胞质膜具有控制细胞与周围环境物质交换的功能
【答案】 A
【解析】 内皮素拮抗剂与黑色素细胞质膜上的受体结合,使内皮素失去作用,体现了细胞质膜的信息传递功能;细胞之间的信息传递通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成,功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质的数量和种类往往越多。
综合提升练
9.(多选)(2025·连云港月考)细胞质膜上具有脂筏区域,其结构模型如下图。其中的胆固醇对磷脂的亲和力高,并特异吸收或排除某些蛋白质,形成特异蛋白聚集的微结构域。下列相关叙述错误的有( )
[A]脂筏区域的功能与细胞质膜其他区域相同
[B]胆固醇含量会影响细胞质膜的流动性
[C]a侧代表细胞质膜的外表面,因为a侧有糖类分子
[D]c代表膜蛋白,其跨膜区段具有较强的亲水性
【答案】 AD
【解析】 细胞质膜上的功能主要由蛋白质决定,脂筏区域是特异吸收或排除某些蛋白质,形成特异蛋白聚集的微结构域,因此脂筏区域的功能与细胞质膜其他区域不完全相同;根据题意,脂筏区域的胆固醇对磷脂的亲和力高,说明胆固醇分子在细胞质膜上的分布会影响磷脂分子排列的紧密程度,进而影响细胞质膜的流动性;题图中a侧具有单糖聚合形成的多糖链,其与蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合形成糖脂,位于细胞质膜的外表面,因此题图中a侧代表细胞质膜的外侧;磷脂双分子层内部是疏水性的,因此膜蛋白跨膜区段具有较强的疏水性。
10.(多选)(2024·江阴检测)人、鼠细胞融合实验中,是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白,一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞质膜上均匀分布形成嵌合体。右图是相关实验记录,据此能得到的结论有( )
[A]当温度增加到15 ℃以上,细胞质膜的流动性发生变化
[B]该实验证明膜蛋白能够在膜表面运动
[C]温度对膜蛋白的扩散有影响
[D]图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
【答案】 ABC
【解析】 题图中横坐标是温度,即自变量是温度,所以题图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多。
11.(8分)(2025·无锡期中)下图是细胞质膜流动镶嵌模型示意图。回答下列问题([ ]中填序号,横线上填文字)。
(1)若此细胞为人的红细胞,则与血浆(红细胞生活的环境)接触的一侧为图中的 (填“A侧”或“B侧”)。
(2)图中③表示 ,它构成膜的 。
(3)细胞质膜可以控制细胞与周围环境的物质交换,说明细胞质膜的功能特性是
。细胞质膜的功能往往与[ ] 的种类和数量有关。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)A侧
(2)磷脂双分子层(2分) 基本支架
(3)具有选择透过性(2分) ② 蛋白质
【解析】 (1)题图中A侧含有糖蛋白,所以A侧为细胞质膜外侧。红细胞生活在血浆中,若此细胞为人的红细胞,则与血浆接触的一侧为题图中的A侧。
(2)题图中③表示磷脂双分子层,构成膜的基本支架。
(3)细胞质膜可以控制细胞与周围环境的物质交换,说明细胞质膜的功能特性是具有选择透过性。细胞质膜的功能往往与②蛋白质的种类和数量有关。
12.(13分)(2025·南通月考)磷脂分子是组成生物膜的重要成分,请回答下列有关生物膜的探究问题。
(1)科学家将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部提取出来,并将它在空气—水界面上铺成单分子层,结果发现这个单层分子的面积 (填“大于”“小于”或“等于”)原来细胞质膜表面积的2倍,原因是 。
(2)单层磷脂分子铺展在水面上时,极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的,搅拌后可形成双层脂分子的球形脂质体(如下图)。
①该人工脂质体与细胞质膜相比,不具备的成分主要是 ,该成分在细胞质膜上的分布方式有的是镶、有的是部分或全部嵌入、有的是 整个磷脂双分子层。
②红豆杉中的紫杉醇具有抗肿瘤活性,可将紫杉醇药物包裹在脂质体的两层磷脂分子之间,并将其运送到肿瘤细胞发挥作用。紫杉醇药物属于 (填“脂溶性”或“水溶性”)物质,得出这个结论的依据是
。
③运送药物的过程中,脂质体膜上镶嵌的抗体能够特异性识别癌细胞并与之结合,以实现脂质体精确递送药物,这与癌细胞表面具有 有关,该过程体现了细胞质膜具有
的功能,脂质体能与癌细胞发生融合依赖于膜的 性。
④将脂质体放置于清水中,一段时间后发现,脂质体的体积基本不变,说明水分子不容易通过纯粹的脂质体,原因是
。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)大于 细胞中还包含其他有膜(磷脂)的结构(2分)
(2)①蛋白质 贯穿 ②脂溶性 紫杉醇药物被包裹在脂质体的两层磷脂分子之间(2分) ③糖蛋白 信息传递 流动 ④脂质体是由磷脂分子在水中形成的稳定双层膜结构,磷脂分子的尾部具有疏水性,而头部具有亲水性,这种结构使得水分子不容易通过纯粹的磷脂双分子层(2分)
【解析】 (1)将人口腔上皮细胞中的磷脂成分全部提取出来,并将它在空气—水界面上铺成单分子层,其细胞质膜中的磷脂铺成的单分子层面积是原来细胞质膜表面积的2倍,但由于细胞中还包含其他有膜结构,且它们的膜中都含有磷脂分子,故得到的单层分子的面积大于原来细胞质膜表面积的2倍。
(2)①细胞质膜主要由磷脂和蛋白质组成,而人工脂质体仅含磷脂,故其与细胞质膜相比,不具备的成分主要是蛋白质;由细胞质膜的流动镶嵌模型可知,该成分(蛋白质)在细胞质膜上的分布方式有的是镶、有的是部分或全部嵌入、有的是贯穿整个磷脂双分子层。
②两层磷脂分子之间是磷脂的疏水端,为脂溶性的尾部。据题干信息“红豆中的紫杉醇……可将紫杉醇药物包裹在脂质体的两层磷脂分子之间”可知,紫杉醇药物属于脂溶性物质。
③癌细胞细胞质膜表面的糖蛋白具有识别功能,能与脂质体膜上镶嵌的抗体特异性结合。这一过程体现了细胞质膜的信息传递功能。脂质体能与癌细胞发生融合,依赖于生物膜在结构上具有一定的流动性。
④将脂质体放置于清水中,一段时间后发现,脂质体的体积基本不变,说明水分子不容易通过纯粹的脂质体,原因是脂质体是由磷脂分子在水中形成的稳定双层膜结构,磷脂分子的尾部具有疏水性,而头部具有亲水性,这种结构使得水分子不容易通过纯粹的磷脂双分
子层。
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第二节 细胞——
生命活动的基本单位
第1课时 细胞质膜将细胞与外界环境分开
1.说出细胞质膜的结构和主要成分,概述流动镶嵌模型的基本内容。
2.阐明细胞质膜的基本功能。
一、细胞质膜的成分和结构
1.细胞质膜的探索历程
人物 实验依据 结论或假说
欧文顿 采用500多种化学物质,做了上万次实验 细胞质膜是由 构成的
戈特和
格伦德尔 用丙酮提取红细胞质膜,脂质在水面上铺成单分子层,其面积大约是红细胞表面积的两倍 脂质呈 排布
脂质
双分子层
另外两位
科学家 发现细胞质膜的表面张力比“油-水”界面的张力低得多 细胞质膜中应含有蛋白质成分
罗伯特森 通过电子显微镜观察,发现细胞质膜显示“暗—明—暗”三条带 细胞质膜为脂质双分子层的“单位膜模型”
2.细胞质膜的成分
成分 所占比例 在细胞质膜构成中的作用
脂质 是构成细胞质膜的重要成分,另外动物细胞质膜含有胆固醇
蛋白质 约占40% 细胞之间的信息传递通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成,功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质的 和 往往越多
约占50%
磷脂
种类
数量
3.细胞质膜的结构
(1)人、鼠细胞融合实验。
均匀分布在细胞
质膜上
一定的流动性
(2)流动镶嵌模型的基本内容。
①磷脂双分子层:构成细胞质膜的 。
②蛋白质分子:有的 在磷脂双分子层的内侧或外侧,有的部分或全部 磷脂双分子层中,有的 整个磷脂双分子层。
③糖链:绝大多数位于细胞质膜的 。糖链与蛋白质或脂质分子相结合,形成 或 。
基本支架
镶
嵌入
贯穿
外侧
糖蛋白
糖脂
二、细胞质膜的功能
1.细胞质膜的功能
(1)细胞质膜控制细胞与周围环境的物质交换。
细胞需要
营养物质
抗体
废物
核酸
(2)完成细胞间的信息传递。
①细胞质膜表面的 和 在细胞之间的信息传递中具有重要作用。细胞质膜上的受体大多是 ,它们能识别信号分子并与之结合,实现细胞识别和信息传递的功能。
②相邻细胞之间的细胞质膜 ,信息传递可通过信号分子与受体的结合而完成。相距较远的细胞,信号分子的传递需借助于 。
③在某些植物中,相邻细胞之间可通过 传递信息。
(3)细胞质膜将每个细胞与周围环境分隔开,维持着细胞 的相对稳定。
糖蛋白
糖脂
糖蛋白
相互接触
体液
胞间连丝
内部环境
2.细胞壁
(1)植物细胞壁的主要成分是 (如 )。
(2)作用:植物细胞壁具有 细胞形态和 细胞内部结构等作用。
多糖
纤维素和果胶
维持
保护
判断正误
(1)动物细胞质膜和植物细胞质膜所含脂质的种类相同。( )
【提示】 动物细胞质膜含有胆固醇,而植物细胞质膜不含胆固醇。
(2)构成细胞质膜的磷脂分子具有流动性,而蛋白质是固定不动的。( )
×
×
【提示】 构成细胞质膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性。
(3)在细胞质膜的控制下,对细胞有害的物质都不能进入细胞。( )
【提示】 细胞质膜可以控制物质进出细胞,但细胞质膜并不能把所有有害的物质都阻挡在细胞外。
×
(4)细胞质膜上的受体是细胞间进行信息传递所必需的结构。( )
×
【提示】 高等植物细胞之间可以通过胞间连丝传递信息,所以细胞间的信息传递不一定需要细胞质膜上的受体。
(5)动物细胞的边界是细胞质膜,植物细胞的边界是细胞壁。( )
【提示】 动物细胞和植物细胞的边界都是细胞质膜。
×
任务一 分析细胞质膜成分和结构的探索过程
阅读下列关于细胞质膜成分的资料,并回答下列问题。
资料1 1895年,欧文顿采用500多种化学物质,做了上万次实验,发现溶于脂质的物质,容易穿过细胞质膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞质膜。
资料2 1917年,朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上,溶剂挥发掉,而脂类分子可在水面上铺开成一层,并且测出脂类分子的极性一端被吸附在水分子上,而非极性一端直立在水面上(如右图)。
资料3 1925年,戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞质膜,结果脂质在水面上铺成单分子层,其面积大约是红细胞表面积的两倍。在戈特和格伦德尔实验的基础上,丹尼利和戴维森研究了细胞质膜的张力,发现细胞质膜的表面张力比“油—水”界面的张力低得多。
资料4 1959年,罗伯特森通过电子显微镜观察,发现细胞质膜显示“暗—
明—暗”三条带。其中,两侧的暗带厚约2 nm,推测为蛋白质;中间的明带厚约3.5 nm,推测为双层脂分子。
(1)欧文顿实验结果得出的推论是什么
【提示】 细胞质膜是由脂质构成的。
(2)朗缪尔实验说明组成细胞质膜的脂质有何特点
【提示】 组成细胞质膜的脂质分子是两性分子,有亲水端和疏水端。
(3)戈特和格伦德尔实验结果得出的推论是什么
【提示】 脂质呈双分子层排布。
(4)丹尼利和戴维森实验结果得出的推论是什么
【提示】 细胞质膜中应含有蛋白质成分。
(5)为什么选取哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞质膜的实验材料
【提示】 ①动物细胞没有细胞壁。②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器和细胞核。③红细胞数量多,材料易得。
(6)罗伯特森提出了怎样的细胞质膜结构模型 该模型主要的不足是什么
【提示】 罗伯特森提出了“单位膜模型”的假说。单位膜模型的主要不足在于把膜结构描述成静止的,细胞质膜的功能难以实现,无法解释变形虫的运动、细胞生长等现象。
「核心归纳」
磷脂分子及其分布状况分析
(1)磷脂分子的结构如下图:
(2)细胞内外均为水环境,磷脂分子的分布如下图:
(3)磷脂分子置于水—苯混合溶剂中的分布如下图:
「典型例题」
1.(2025·盐城期中)2013年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家,以表彰他们在细胞的“囊泡转运”研究方面作出的重大贡献。细胞内囊泡的膜与细胞质膜的成分相似,它们的主要成分是( )
[A]脂肪和糖类 [B]脂质和蛋白质
[C]蛋白质和DNA [D]纤维素和果胶
B
【解析】 细胞质膜的主要成分是脂质和蛋白质,细胞内囊泡的膜与细胞质膜的成分相似,它们的主要成分是脂质和蛋白质。
2.(2025·徐州期中)科学家对细胞质膜成分和结构的探索经历了漫长的过程。下列相关叙述错误的是( )
[A]欧文顿证明细胞质膜是由脂质构成的
[B]戈特和格伦德尔证明脂质呈双分子层排布
[C]人细胞和鼠细胞融合实验证明细胞质膜具有一定的流动性
[D]罗伯特森通过电子显微镜观察到细胞质膜呈现“明—暗—明”三条带
D
【解析】 罗伯特森利用电子显微镜观察到细胞质膜呈现“暗—明—暗”的三条带。
任务二 概述流动镶嵌模型的基本内容
1972年,科学家提出细胞质膜结构的流动镶嵌模型。细胞质膜的亚显微结构示意图如下。
(1)图中细胞质膜的外侧是A侧还是B侧 判断依据是什么
【提示】 A侧。绝大多数糖链都位于细胞质膜的外侧,A侧有糖链,所以A侧是外侧。
(2)组成细胞质膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的,说明细胞质膜具有什么样的结构特点
【提示】 说明细胞质膜具有一定的流动性。
(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂,它们的存在有什么作用
【提示】 在细胞之间的信息传递中具有重要作用。
「典型例题」
3.(2025·泰州月考)下列能正确表示细胞质膜结构的是( )
C
[A] [B] [C] [D]
【解析】 磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸
“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架,其内部是磷脂分子的疏水端,蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,细胞质膜的外表面有糖类分子与蛋白质结合形成的糖蛋白,C选项图可以正确表示细胞质膜结构。
4.(2024·扬州三模)下图是细胞质膜的结构模式图,①~③表示构成细胞质膜的物质。下列有关说法错误的是( )
[A]①位于细胞质膜的内侧,与细胞识别有关
[B]③构成细胞质膜的基本支架
[C]功能越复杂的细胞质膜,②的种类与数量就越多
[D]②与③具有一定的流动性
A
【解析】 ①为糖蛋白,位于细胞质膜的外侧,与细胞识别有关;③是磷脂双分子层,是细胞质膜的基本支架;功能越复杂的细胞质膜,②蛋白质的种类与数量就越多;②蛋白质以及③磷脂双分子层具有一定的流动性。
任务三 分析细胞质膜的功能
阅读下列资料,回答下列问题。
资料1 生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”,它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质,并排出代谢废物,而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。
资料2 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。
(1)资料1说明细胞质膜具有什么功能
【提示】 控制细胞与周围环境的物质交换。
(2)资料2说明细胞质膜具有什么功能
【提示】 进行细胞间的信息传递。
(3)在原始海洋中,生命起源过程中至关重要的阶段是膜的出现。这一说法的重要依据是什么
【提示】 细胞质膜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,维持着细胞内部环境的相对稳定。
「核心归纳」
1.细胞质膜的结构特点和功能特性
(1)区别:流动性是细胞质膜的结构特点,此特点主要受温度影响,在一定范围内,温度越高,细胞质膜的流动性越大;而选择透过性是细胞质膜的功能特性,影响此特性的内因是细胞质膜上蛋白质的种类和数量。
(2)联系:细胞质膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞质膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。事实上,只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。
2.不同类型细胞的细胞壁成分
细胞类型 细胞壁成分
植物细胞 主要成分是多糖(如纤维素和果胶)
细菌 主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质
真菌 主要成分是多糖,还有少量蛋白质和脂质。不同的真菌其细胞壁所含多糖的种类不同,如低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主,酵母菌以葡聚糖为主,高等陆生真菌以几丁质为主
「典型例题」
5.(2025·南通期中)台盼蓝会将死亡的动物细胞染成蓝色,而活的动物细胞不着色。这项技术的原理是( )
[A]细胞质膜能实现细胞间的信息传递
[B]细胞质膜能控制细胞与周围环境之间的物质交换
[C]细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性
[D]细胞质膜能将细胞与周围环境分隔开
B
【解析】 台盼蓝为细胞不需要的物质,活细胞不吸收。死细胞的细胞质膜失去了活性,丧失控制细胞与周围环境物质交换的功能,台盼蓝进入细胞,细胞被染成蓝色,所以该实验所利用的是细胞质膜控制着细胞与周围环境物质交换的功能。
6.(2025·淮安期中)下图表示细胞质膜部分功能模式图。下列说法错误的是( )
[A]功能①在生命起源中具有关键作用
[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图中③表示
[D]相邻的植物细胞可通过功能④进行信息传递
B
【解析】 功能②表示细胞与周围环境的物质交换,细胞一般是吸收有利物质,但有些有害物质也能进出细胞,说明细胞质膜的控制作用是相对的。
思维导图
随堂检测
1.(2024·淮安测试)下列有关细胞质膜的叙述中,正确的是( )
[A]磷脂分子的疏水端位于细胞质膜的外部
[B]细胞质膜是一种选择透过性膜
[C]植物细胞质膜的主要成分是胆固醇和蛋白质
[D]所有细胞的细胞质膜中蛋白质的种类和数量相同
B
【解析】 磷脂分子的疏水端位于细胞质膜的内部;细胞质膜具有控制细胞与周围环境进行物质交换的功能,是一种选择透过性膜;植物细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成,不含胆固醇;不同细胞的功能不相同,细胞质膜中蛋白质的种类和数量不同。
2.(2024·扬州模拟)细胞质膜对进出细胞的物质进行严格的“检查”,下列说法与细胞质膜此项功能对应的是( )
[A]使细胞与周围环境分隔开
[B]进行细胞间的信息传递
[C]为酶提供大量的附着位点
[D]控制细胞与周围环境的物质交换
D
【解析】 细胞质膜对进出细胞的物质进行严格的“检查”,体现细胞质膜控制细胞与周围环境进行物质交换的功能。
3.(2025·盐城月考)通过冷冻技术,细胞质膜通常从某个部位断裂分开,结构如下图所示。据图分析不能得出( )
[A]图中a侧为细胞质膜外侧
[B]蛋白质是对称分布的
[C]细胞质膜中的磷脂分子是呈双层排布的
[D]蛋白质可以镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中
B
【解析】 由题图可知,a侧有糖蛋白,为细胞质膜的外侧,b侧为细胞质膜内侧;据题图能看出膜中的蛋白质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,有的贯穿整个磷脂双分子层,因此膜蛋白的分布不对称;由题图可知,细胞质膜中磷脂分子是呈双层排布的。
4.(2025·盐城月考)下图为细胞间某种信息传递的示意图。下列相关叙述错误的是( )
[A]该图说明细胞质膜具有细胞间信息传递的功能
[B]所有细胞间的信息传递都有受体②参与
[C]②化学组成通常是糖蛋白
[D]该图可以表示精子与卵细胞的识别
B
【解析】 题图中信号分子与乙细胞质膜上的受体结合传递信息,说明细胞质膜具有细胞间信息传递的功能;植物细胞间通过胞间连丝进行信息传递时,不需要受体②参与;题图中②为受体,通常为糖蛋白;题图表示细胞之间通过相互接触直接识别,可以表示精子与卵细胞的识别。
5.(多选)(2025·淮安阶段练习)荧光漂白恢复技术在细胞生物学领域应用广泛,其操作流程主要包括三个步骤:首先,利用绿色荧光染料与细胞质膜上的蛋白质结合,使细胞质膜呈现一定强度的绿色荧光;接着,使用激光照射,淬灭(荧光分子不可逆破坏而漂白)细胞质膜上部分绿色荧光;最后,检测淬灭部位荧光再现速率。该实验的过程及结果如图甲、图乙所示。下列说法正确的有( )
[A]该实验说明细胞质膜具有一定的流动性
[B]淬灭部位荧光再现,是细胞质膜上蛋白质分子运动的结果
[C]经过激光照射后部分荧光消失,理论上漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2等于F1
[D]降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2时间缩短
AB
【解析】 细胞质膜经过激光照射后导致部分荧光消失(不可逆破坏),理论上漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度F2仍小于F1;温度会影响分子的运动,所以降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2时间变长。
联系实际 迁移应用
下图是由磷脂分子构成的脂质体,它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。
(1)为什么两类药物被包裹的位置各不相同
【提示】 脂质体由两层磷脂分子构成,两层磷脂分子之间的区域呈疏水性,适合稳定包裹脂溶性药物;而脂质体内部为水溶液环境,能够将可在水中结晶的药物稳定包裹其中。
(2)请推测:脂质体到达细胞后,药物将如何进入细胞内发挥作用
【提示】 由于脂质体是由磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞质膜发生融合,将药物送入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
