第3章 第1节 细胞膜的结构和功能-【金版教程】2024-2025学年新教材高中生物必修1 分子与细胞创新导学案word（人教版2019，单选版）

生物学　必修1 RJ（单选版） 第1节　细胞膜的结构和功能 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。 知识点一　细胞膜的功能 1.细胞膜是细胞的边界：系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是细胞膜，也称质膜。 2.功能 (1)将细胞与外界环境分隔开：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，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。 (2)控制物质进出细胞 (3)进行细胞间的信息交流 细胞间信息交流的方式多种多样，大多与细胞膜的结构有关。 ① 内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，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。 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。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 知识点二　细胞膜的成分 1.对细胞膜成分的探索 2.细胞膜成分 知识点三　对细胞膜结构的探索 1.静态结构模型的提出 (1)方法：1959年，罗伯特森电镜观察。 (2)现象：电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 (3)模型假说：所有的细胞膜都由蛋白质—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。 (4)模型缺点：细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。 2.动态结构模型的提出 (1)人—鼠细胞融合实验 方法：荧光标记法：用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。 现象：两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。 结论：构成细胞膜的蛋白质分子可以运动。 (2)动态结构模型的提出：1972年，辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型。 ①细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 ②磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 ③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。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 (3)细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。 ①表现：构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质分子大多也能运动。 ②生理意义：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。 1.关于磷脂分子 (1)(课本P42思考·讨论) 磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，因为细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”________(填图中字母)向着膜的内外两侧，而“尾部”________(填图中字母)相对排在内侧，形成磷脂双分子层。 (2)(课本P46拓展应用2)下图为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__________，脂溶性的药物被包在______________。 答案：(1)B　A (2)双分子层中　两层磷脂分子之间 2.(课本P44科学方法)提出假说 (1)提出假说——根据已有的知识和信息提出____________________的一种假说。 (2)用进一步的__________修正和补充假说。 (3)假说被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果________。 答案：(1)解释某一生物学问题 (2)观察与实验 (3)相吻合 3.(课本P45小字部分)细胞膜的________表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些________分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能，例如，糖被与细胞表面的________、细胞间的________等功能有密切关系。 答案：外　糖类　识别　信息传递 1.细胞膜具有将细胞与外界环境分隔开，控制物质进出细胞，进行细胞间信息交流的功能。(课本P40～41) 练习1　(1)细胞膜是细胞的一道屏障，在细胞膜的控制下，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质都不能进入细胞。(　　) (2)相邻两个细胞的信息交流只能靠细胞间直接接触完成。(　　) (3)胰岛B细胞产生的胰岛素通过血液运输到肝脏，与肝细胞表面受体结合属于信息交流。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√ 2.科学方法：提出假说 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。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。(课本P44) 练习2　罗伯特森在电镜下看到细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的，提出了“细胞膜是静态结构”的假说。(　　) 答案：× 疑难一　细胞膜结构的探索过程 1.电镜下观察：提出“蛋白质—脂质—蛋白质”三层静态结构模型。 质疑：细胞膜复杂功能、细胞生长、变形虫的变形运动无法解释。 2.荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞融合实验表明：细胞膜上的蛋白质具有流动性。 细胞融合及相关的其他实验证据表明：细胞膜具有流动性。 [例1]　细胞膜非常薄，使用高倍显微镜也难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。下列关于细胞膜结构的探索过程的说法，不正确的是(　　) A.科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜 B.罗伯特森提出的静态的统一结构的细胞膜模型能解释细胞的生长、变形虫的变形运动 C.用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时，可用荧光标记膜蛋白进行人鼠细胞融合实验 D.在建立生物膜结构模型的过程中，科学的方法——提出假说以及实验技术都起了关键的推动作用 答案：B [例2]　用绿色荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在细胞膜上选定需进行漂白的部位，用激光照射使荧光分子内部结构发生不可逆改变，从而使此部位的荧光消失。一段时间后，漂白部位荧光会有一定程度的恢复。下列有关叙述错误的是(　　) A.绿色荧光在膜上一般不呈均匀分布状态 B.根据荧光恢复速度可推算细胞膜中蛋白质分子的运动速度 C.漂白部位荧光一定程度的恢复是因为细胞膜具有流动性 D.漂白部位荧光的恢复是因为被标记蛋白质恢复空间结构 解析：由题意可知，用激光照射使荧光分子内部结构发生不可逆改变，因此漂白部位荧光的恢复不可能是因为被标记蛋白质恢复空间结构，D错误。 答案：D 疑难二　细胞膜组成成分、结构与功能之间的联系 [例3]　科学家发现了一种能在细胞膜上钻孔的单分子“纳米机器”——分子转子，经紫外光激活后能以每秒200～300万转的转速进行旋转，从而打开细胞膜(如图)。经过设计，分子转子能识别并凿通特定癌细胞的细胞膜(被识别的细胞称为靶细胞)，通过运送治疗药物或破坏细胞膜来杀死癌细胞。下列有关说法正确的是(　　) A.构成细胞膜的磷脂分子镶嵌在蛋白质中，磷脂分子的排列与其头部的亲水性和尾部的疏水性有关 B.将治疗药物运送到细胞中，分子转子需要钻开两层磷脂双分子层 C.细胞膜的流动性使蛋白质均匀分布 D.一个细胞能否成为靶细胞，很可能与表面的糖蛋白有关 解析：蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，不是均匀分布的，A、C错误；细胞膜是由一层磷脂双分子层构成的，因此将治疗药物运送到细胞中，分子转子需要钻开一层磷脂双分子层，B错误；糖蛋白具有识别作用，一个细胞能否成为靶细胞，很可能与表面的糖蛋白有关，D正确。 答案：D 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★★ ★★★ ★★ 题点 细胞膜功能(控制物质进出) 细胞膜功能(信息交流) 细胞间信息传递实例 细胞膜物质组成 细胞膜成分、结构探索历程 流动镶嵌模型内容 细胞膜结构特性 适于提取细胞膜的材料 细胞膜物质组成、结构及功能的关系 细胞膜功能探究实验 细胞膜结构应用 细胞膜的组成成分、胆固醇对人工膜流动性的影响 细胞膜结构探究历程、结构、功能、流动性探究实验 [基础对点] 知识点一　细胞膜的功能 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哪一项功能(　　) 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.保护功能 D.进行细胞间信息交流的功能 答案：B 2.如图表示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可保障细胞内部环境的相对稳定 B.功能②证明对进出细胞的物质没有选择性 C.内分泌细胞分泌的某些激素将信息传递给靶细胞，可用图中③表示 D.高等植物细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进行信息交流，可用图中④表示 答案：B 解析：功能①指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，A正确；功能②指细胞膜控制物质的进出，此过程具有选择性，B错误；激素调控生命活动需要靶细胞进行功能③(信号检测)，如胰岛素的调节作用，C正确；高等植物相邻细胞之间可通过功能④(胞间连丝)进行信息交流，D正确。 3.下列不属于细胞间信息传递的是(　　) A.生长激素作用于靶细胞 B.高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息 C.动物的精子与卵细胞识别与结合 D.一个细胞中的水分子进入相邻的细胞中 答案：D 知识点二　对细胞膜成分和结构的探索 4.科学家在实验中发现，细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明组成细胞膜的物质中有(　　) A.糖类和蛋白质 B.蛋白质和核酸 C.糖类和脂质 D.脂质和蛋白质 答案：D 5.细胞膜非常薄，使用高倍显微镜也难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。下列关于细胞膜成分和结构探索历程的叙述正确的是(　　) A.欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析提出细胞膜是由脂质组成的 B.对细胞膜表面张力的研究推测出膜中附有蛋白质 C.尼科尔森在电镜下观察到细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成 D.流动镶嵌模型认为细胞膜的磷脂分子和全部蛋白质分子都是可以运动的 答案：B 解析：欧文顿结合大量的物质通透性实验，推测细胞膜的主要组成成分中有脂质，A错误；对细胞膜表面张力的研究推测出膜中附有蛋白质，B正确；罗伯特森在电镜下观察到细胞膜由暗—亮—暗三层结构构成，C错误；流动镶嵌模型认为细胞膜的磷脂分子都是可以运动的，大多数蛋白质也可以运动，D错误。 知识点三　流动镶嵌模型的基本内容 6.流动镶嵌模型是目前人们普遍接受的细胞膜结构模型，下列有关该模型的说法错误的是(　　) A.物质B代表蛋白质，功能越复杂的细胞膜含有的物质B的种类和数量越多 B.物质C代表磷脂分子，在构成细胞膜时可自发形成D结构 C.图示D结构是细胞膜的基本支架，细胞膜的流动性与它有关 D.图示物质E在细胞膜的内、外侧均有分布，与细胞间的信息交流有关 答案：D 7.科学家在不同时间测得细胞膜的某一区域的厚度为7～10 nm，单独测量磷脂双分子层厚度约3.5 nm，膜蛋白的厚度为5～10 nm，下列选项与以上事实冲突的是(　　) A.细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成 B.有的蛋白质分子部分或全部嵌入磷脂双分子层 C.有的蛋白质分子贯穿于整个磷脂双分子层 D.膜上大多数的蛋白质分子是可以运动的 答案：A 解析：由题干中数据分析，若细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，则膜的厚度应约为13.5～23.5 nm，A与题干冲突。细胞膜上的蛋白质有的镶在磷脂双分子层上，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层，有的贯穿于整个磷脂双分子层，B、C与题干不冲突。膜上的磷脂分子和大多数的蛋白质分子是可以运动的，故细胞膜不同的时间厚度会变化，D与题干不冲突。 8.将一个细胞中所有的磷脂分子全部抽提出来，并将它在空气和水的界面上铺成单分子层，结果发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜面积的2倍，该细胞最可能是(　　) A.蛙的红细胞 B.醋酸杆菌 C.人口腔上皮细胞 D.分生组织细胞 答案：B 解析：蛙的红细胞、人的口腔上皮细胞、分生组织细胞均有细胞膜、核膜和其他细胞器膜，因此抽提的磷脂分子形成单分子层时，其表面积大于细胞膜表面积的2倍，A、C、D错误；醋酸杆菌为原核生物，只有细胞膜，无核膜和其他细胞器膜，因此抽提的磷脂分子形成单分子层时，表面积相当于细胞膜表面积的2倍，B正确。 9.关于细胞膜的组成、结构和功能之间的关系，逻辑顺序正确的是(　　) ①细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成　②具有流动性　③具有选择透过性　④细胞膜中磷脂分子和绝大多数蛋白质分子是可以运动的　⑤物质运输得以正常进行 A.①④②⑤③ B.①②④③⑤ C.①④②③⑤ D.①②④⑤③ 答案：C 解析：细胞膜的组成成分主要是磷脂和蛋白质，由于细胞膜中的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，细胞膜才具有流动性，而细胞膜的结构与功能相适应，细胞膜的功能特点为具有选择透过性，物质运输才得以正常进行。故细胞膜的组成、结构和功能之间的逻辑关系是①④②③⑤，C正确。 [能力提升] 10.玫瑰花瓣细胞的液泡中有花青素，使花瓣表现为红色等颜色。下面记录了实验中对玫瑰花瓣的处理方法和观察到的实验结果，分析出现该实验结果的原因(　　) 实验处理 将花瓣放在盛有蒸馏水的烧杯中不作处理 将花瓣放在盛有蒸馏水的烧杯中加热处理 实验现象 烧杯中的水无明显的颜色变化 烧杯中的水变为红色 A.加热使花青素活性改变，表现为红色 B.加热使细胞壁失去了控制物质进出的功能 C.花青素不溶于蒸馏水而溶于热水 D.加热使细胞膜、液泡膜失去了控制物质进出的功能 答案：D 11.磷脂分子是组成细胞膜的重要成分，其“头”部亲水，“尾”部疏水。酶、抗体等水溶性大分子药物常用磷脂包裹制成微球体，因其外部结构与细胞膜类似，能很好地与细胞膜融合，所以更容易携带药物运输到患病部位的细胞中，进而发挥药效。下列有关叙述正确的是(　　) A.增强消化能力的消化酶不需要微球体运送 B.微球体能将生物大分子药物水解成小分子药物 C.推测微球体可以由一层或两层磷脂分子构成 D.组成微球体的磷脂分子“尾”部和药物形成稳定的结合体 答案：A 解析：增强消化能力的消化酶在消化道内发挥作用，不需要进入细胞，无需微球体运送，A正确；根据题意可知，微球体的作用是包裹水溶性大分子药物，运输到患病部位的细胞中，B错误；由于磷脂包裹的酶、抗体等物质属于水溶性物质，所以微球体的内部和外部都应该是磷脂分子的亲水端，即该微球体应该由两层磷脂分子构成，C错误；磷脂分子“尾”部疏水，“头”部亲水，酶、抗体等水溶性大分子药物应该与磷脂“头”部相连形成稳定的结合体，D错误。 12.科研人员研究了不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)流动性的影响，结果如下图所示，其中微黏度的大小与膜流动性的高低呈负相关。下列相关叙述错误的是(　　) A.由图可知，在温度较高时，胆固醇可以提高膜的流动性 B.由图可知，适当提高温度可降低微黏度，提高膜的流动性 C.与人工膜相比，动物细胞细胞膜的成分还有蛋白质和糖类等 D.胆固醇使膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定的状态 答案：A 解析：由题图可知，在温度较高时，含有胆固醇的人工膜微黏度高于不含胆固醇的人工膜，由于膜的微黏度与其流动性呈负相关，因此，在温度较高时，胆固醇可以降低膜的流动性，A错误；在一定范围内，随着温度升高，两种人工膜的微黏度均降低，说明膜的流动性升高，即适当提高温度可降低微黏度，提高膜的流动性，B正确；人工膜主要含有磷脂，与人工膜相比，动物细胞细胞膜的成分还有蛋白质和糖类等，C正确；根据题图可知，胆固醇对膜流动性的作用是在温度较高时，胆固醇可以降低膜的流动性，在温度较低时，又可以提高膜的流动性，所以胆固醇使膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定的状态，D正确。 13.细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。人们对细胞膜的化学成分与结构的认识经历了很长的过程。请回答下列有关问题： (1)请说出一个事例或实验以说明细胞膜中有脂质成分：_______________________________。 (2)将细胞膜中的磷脂分子提取出来，铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积是细胞膜面积的两倍，则可说明________________________________。 (3)用电脑模拟了目前最被认可的细胞膜“流动镶嵌模型”如图所示： ①请指出图中1、3分别是________________________，细胞膜的基本支架是________(填序号)。 ②该模型认为细胞膜不是静止的，而是具有流动性，其流动性主要表现为____________________________________________(答出两点)。 (4)下列实例能够反映生物膜具有流动性特点的是________。 ①植物细胞分裂 ②精子和卵细胞之间的识别 ③变形虫的变形运动 (5)为了探究温度对细胞膜流动性的影响，有人做了下述实验：分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37 ℃条件下融合，发现40 min后，融合细胞膜上的红色和绿色荧光物质均匀相间分布。 请指出该探究实验中设计不足之处并完善实验设计思路。 不足之处：__________________。 实验思路：______________________________________________________________。 答案：(1)用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解(或脂溶性物质能够优先通过细胞膜) (2)细胞膜中的磷脂分子为双层 (3)①磷脂双分子层、蛋白质　1　②磷脂分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也可以运动 (4)①③ (5)缺少对照实验　设置三个不同的温度梯度(如17 ℃、37 ℃、57 ℃)，让三组细胞分别在不同的温度条件下融合并培养，观察并记录融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用的时间(或经相同时间后观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况) 7 学科网（北京）股份有限公司 $$