第3章 第1节 细胞膜的结构和功能-【金版教程】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞创新导学案Word（人教版 多选版）

生物学　必修1 RJ(多选版) 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：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：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。 总结：细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 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。 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。结合相关的实验证据表明，细胞膜具有流动性。 (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。 ②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)如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，进行细胞间的信息交流的功能。(课本P40～41) 练习1　(1)动物细胞的系统边界是细胞膜，植物细胞的系统边界是细胞壁。(×) (2)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。(×) (3)相邻两个细胞的信息交流只能靠细胞间直接接触完成。(×) (4)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。(√) 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　(1)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。(×) (2)暗—亮—暗三层结构的静态模型无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。(√) 3.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。细胞膜的磷脂双分子层是膜的基本支架，具有流动性。蛋白质分子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，其中大多数蛋白质分子是能运动的。(课本P44～45) 练习3　(1)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。(×) (2)膜蛋白在细胞膜上的分布是对称的。(×) (3)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。(×) 重难一　细胞膜结构的探索过程 1．罗伯特森在电镜下观察：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]　下列关于细胞膜成分和结构的探索历程的叙述，正确的是(　　) A．利用荧光标记法进行人、鼠细胞融合实验，证明细胞膜具有选择透过性 B．可利用哺乳动物成熟的红细胞制备出纯净细胞膜，进行化学分析可得知细胞膜的组成成分 C．科学家发现细胞的表面张力明显高于油—水界面的表面张力，推测细胞膜上有蛋白质 D．细胞的生长等现象说明细胞膜是运动的，这与罗伯特森描述的模型完全相符 解析：利用荧光标记法进行人、鼠细胞融合实验，证明细胞膜具有一定的流动性，A错误；哺乳动物成熟的红细胞没有核膜及众多的细胞器膜，可用来制备出纯净细胞膜，进行化学分析来得知细胞膜的组成成分，B正确；丹尼利和戴维森研究发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，C错误。 答案：B [例2]　(多选)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。下列有关叙述正确的是(　　) 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：ABC 重难二　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 [例4]　(多选)某冠状病毒外有包膜结构，主要来源于宿主细胞膜，包膜上含有病毒自身的糖蛋白S，该糖蛋白S可以与人体某些细胞表面的蛋白ACE2结合，使病毒的包膜与宿主细胞膜融合，进而侵入宿主细胞。下列相关说法不正确的是(　　) A．该冠状病毒外包膜的基本支架为磷脂双分子层 B．该冠状病毒进入细胞的过程依赖于膜的流动性 C．高温变性的该冠状病毒的蛋白质与双缩脲试剂不会发生紫色反应 D．糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程体现了细胞膜可以进行细胞间的信息交流 解析：该冠状病毒外包膜主要来源于宿主细胞膜，因此其成分与宿主细胞膜相同，其膜的基本支架为磷脂双分子层，A正确；该冠状病毒进入细胞需要经过膜的融合，依赖于膜的流动性，B正确；高温变性不会使蛋白质的肽键断裂，故能够与双缩脲试剂发生紫色反应，即高温变性的该冠状病毒的蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，C错误；该冠状病毒没有细胞结构，糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程不能体现细胞膜可以进行细胞间信息交流的功能，D错误。 答案：CD 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 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 适于提取细胞膜的材料 流动镶嵌模型内容 题号 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ 题点 细胞膜结构 细胞膜流动镶嵌模型内容 细胞膜的结构及探究实验分析 去垢剂的作用机理 脂质体 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 [单项选择题] 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(通过胞间连丝)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主要成分中有脂质 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，他结合其他科学家的工作，提出所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的假说，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。 6．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。 知识点三　流动镶嵌模型的基本内容 7．如图为细胞膜的流动镶嵌模型图，相关说法错误的是(　　) A．磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，③为疏水端，④为亲水端 B．①是糖蛋白，在细胞膜的外侧，与细胞间的信息传递有关 C．同种生物不同细胞的细胞膜上①、②、⑤的种类和数量不同 D．探索该模型的过程，反映了提出假说这一方法的科学性 答案：A 解析：③为亲水端，④为疏水端，A错误。 8．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。 9．冷冻后的细胞膜断层如图，脂质双分子层内表面布满“坑”和“丘”。下列叙述错误的是(　　) A．“丘”代表蛋白质，“坑”是它们留下的孔 B．①分布在细胞膜内外侧，与细胞间的识别有关 C．②的一端“亲水”、一端“疏水” D．“丘”的种类和数量与细胞膜功能的复杂程度密切相关 答案：B 解析：①为糖蛋白，分布在细胞膜外表面，与细胞间的识别有关，B错误；②是磷脂分子，其一端“亲水”，一端“疏水”，C正确；“丘”(蛋白质)的种类和数量越多，细胞膜功能越复杂，D正确。 [多项选择题] 10．如图为小鼠细胞和人细胞融合的过程，图中黑色圆圈和灰色圆圈分别表示绿色荧光染料标记的小鼠细胞膜表面的蛋白质和红色荧光染料标记的人细胞膜表面的蛋白质。下列有关叙述正确的是(　　) A．该实验证明，细胞膜具有流动性和选择透过性的结构特点 B．动物细胞膜除膜蛋白外，其组成成分还包括磷脂、胆固醇和少量糖类 C．通常细胞膜的功能越复杂，膜蛋白的种类和数量就越多 D．融合细胞表面两类膜蛋白最终均匀分布，原因是构成生物膜的蛋白质大多可以运动 答案：BCD 解析：该实验表明细胞膜具有流动性的结构特点，并不能证明细胞膜具有选择透过性，A错误；组成动物细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，其中脂质包括磷脂和胆固醇，B正确；细胞膜的功能主要通过膜蛋白实现，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多，C正确；构成生物膜的蛋白质大多可以运动，因此融合细胞表面两类膜蛋白最终均匀分布，D正确。 11．去垢剂是一端亲水、一端疏水的小分子，是分离膜蛋白的常用试剂。去垢剂与蛋白质结合时，会破坏蛋白质中的离子键与氢键。去垢剂的浓度不同会导致其作用方式及膜蛋白的分离效果不同，如下图所示。下列说法不正确的是(　　) A．去垢剂可以分离膜蛋白而使细胞膜崩解 B．膜的功能越复杂，分离得到的膜蛋白种类和数量越多 C．为获得纯度和活性较高的膜蛋白，应选用高浓度的去垢剂 D．去垢剂与膜蛋白结合时，非极性端与蛋白质的亲水区相结合 答案：CD 解析：据图可知，去垢剂能与细胞膜上蛋白质结合，破坏细胞膜结构，使细胞膜崩解，A正确；膜的功能越复杂，其中含有的膜蛋白种类和数量就越多，因此，分离得到的膜蛋白种类和数量越多，B正确；由图可知，为获得纯度和活性较高的膜蛋白，应选用低浓度的去垢剂，因为低浓度去垢剂与蛋白质结合的较少，对蛋白质结构影响较小，蛋白质活性较高，C错误；据图可知，去垢剂与膜蛋白结合时，非极性端与蛋白质的疏水区相结合，D错误。 12．如图所示脂质体是一种人工膜，主要由磷脂组成，下列说法正确的是(　　) A．脂质体表面交联抗体利于靶向治疗 B．a为极性的水溶性药物 C．b药物为难溶于水的脂溶性药物 D．脂质体将药物送入细胞利用了膜的选择透过性 答案：ABC 解析：抗体可以与抗原特异性结合，则脂质体表面交联抗体利于靶向治疗，A正确；a药物位于亲水的头部一端，故a为极性的水溶性药物，B正确；b药物位于疏水的尾部，故b可能是脂溶性的药物，C正确；脂质体和细胞膜能够融合，从而将药物送入细胞，故脂质体转运药物利用了膜的流动性，D错误。 13．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，降低膜的流动性 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：AB 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错误；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。 [非选择题] 14．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7 ℃、37 ℃、67 ℃)，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) 16 学科网（北京）股份有限公司 $