3.1 细胞膜的结构和功能（提升讲义）-2025-2026学年高一上学期人教版必修1生物

第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能 （基础知识梳理+重难点突破+习题巩固） 基础知识梳理 知识点一、细胞膜的功能： 1.将细胞与外界环境分隔开来； 2.控制物质进出细胞；（控制作用是相对的；功能特性：选择透过性） 3.进行细胞间信息交流： ☄特别注意：植物细胞系统的边界是细胞壁还是细胞膜？ 植物细胞壁有全透性，不能作为细胞的边界。 【例1】血管紧张素Ⅱ受体是一种膜蛋白。当血液中的血管紧张素Ⅱ与该受体结合时，可激活细胞内的第二信使Ca2+等，进而调节细胞的代谢活动，例如使血管壁平滑肌收缩，导致血压升高。这一系列过程所体现的细胞膜的功能是（    ） A．分隔细胞与环境 B．控制物质的进出 C．进行信息交流 D．具有选择透过性 【答案】C 【详解】血液中的血管紧张素Ⅱ与细胞膜上的血管紧张素Ⅱ受体特异性结合，可激活细胞内的第二信使Ca2+等，进而调节细胞的代谢活动，例如使血管壁平滑肌收缩，导致血压升高，说明细胞膜具有信息交流的功能，ABD错误，C正确。 故选C。 【例2】细胞膜作为细胞的边界，为生命活动的正常进行提供了保障。下列叙述正确的是（    ） A．膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 B．精卵之间的识别和结合需要依赖细胞分泌的化学物质 C．由于细胞膜的存在，外界有害物质绝对不能进入细胞 D．细胞之间的信息交流必须通过细胞膜上的受体才能进行 【答案】A 【详解】A、膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，A正确； B、精卵之间的识别和结合需要依赖细胞膜直接接触，B正确； C、细胞膜控制物质进出的能力是相对的，某些有害物质（如病毒、细菌毒素）仍可能进入细胞，C错误； D、细胞间信息交流可通过细胞膜受体、直接接触或胞间连丝（如植物细胞）等方式，并非必须依赖膜上受体，D错误。 故选B。 知识点二、对细胞膜结构的探索 1.对细胞膜成分的探索： （1）1895年,欧文顿:膜是由脂质组成的； （2）1925年,戈特和格伦德尔:膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层； （3）1935年,丹尼利和戴维森:除含脂质分子外,可能还附着蛋白质。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 脂质（主要）；胆固醇（动物细胞膜） 2.对细胞膜结构的探索： （4）1959年,罗伯特森在电镜下观察到细胞膜暗-亮-暗的三层结构，提出蛋白质—脂质—蛋白质的静态“三明治”模型； （5）1970年,荧光技术细胞融合实验等实验证明细胞膜具有流动性（结构特点）； （6）1972年,辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型。 ☄特别注意：为何选用哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料？ 哺乳动物成熟红细胞无细胞壁，更易吸水涨破；无细胞核及多余的细胞器,易制得纯净的细胞膜。 【例3】细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。下列关于细胞膜的认知，正确的是（    ） A．病毒蛋白质外壳和宿主细胞膜表面受体结合体现了细胞膜可进行细胞间的信息交流 B．罗伯特森通过观察电镜下细胞膜结构，提出所有的生物膜都是由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成 C．构成细胞膜的磷脂分子都可以运动，而蛋白质分子大多是固定不动的 D．鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液染色 【答案】D 【详解】A、病毒与宿主细胞膜受体的结合属于病毒对宿主细胞的识别，并非细胞间的信息交流，因为病毒不具有细胞结构，A错误； B、罗伯特森通过观察电镜下细胞膜结构，提出生物膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层构成，且为静态的统一结构，B错误； C、细胞膜的流动性表现为磷脂分子可侧向移动，膜上的蛋白质大多也能运动，C错误； D、台盼蓝无法透过活细胞的细胞膜，而死细胞膜失去选择透过性会被染成蓝色，此方法常用于判断细胞活性，D正确。 故选D。 【例4】生物科学史蕴含着科学家的思维和智慧，关于细胞膜成分和结构探索历程的叙述不正确的是（    ） A．欧文顿在物质跨膜通透性实验基础上提出，膜是由脂质组成的 B．戈特和格伦德尔推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到膜呈暗—亮—暗的三层结构，认为其由蛋白质—脂质—蛋白质构成 D．科学家用同位素标记法进行人细胞与鼠细胞融合实验，表明细胞膜具有流动性 【答案】D 【详解】A、欧文顿通过物质跨膜通透性实验发现脂溶性物质更易透过膜，提出膜由脂质组成，A正确； B、戈特和格伦德尔通过提取红细胞脂质铺展为单层，面积是细胞膜的两倍，推断磷脂分子排列为双层，B正确； C、罗伯特森在电镜下观察到暗—亮—暗三层结构，提出蛋白质-脂质-蛋白质的静态模型，C正确； D、人鼠细胞融合实验使用荧光标记法证明膜的流动性，而非同位素标记法，D错误。 故选D。 知识点三、流动镶嵌模型： 1.磷脂双分子层：膜的基本支架 可以侧向移动 2.蛋白质分子：镶、嵌、贯穿 大多可以运动 3.糖类：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关 【例5】下图为细胞膜的亚显微结构模式图，下列说法错误的是（　　） A．细胞膜表面①和②结合形成糖蛋白 B．细胞膜识别气味分子主要依靠细胞膜上的蛋白 C．膜上④含量和种类越多，该细胞膜功能越复杂 D．细胞膜具有流动性仅表现为③可以自由移动 【答案】D 【详解】A、细胞膜表面存在糖蛋白和糖脂，称为糖被，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，A正确； B、细胞膜识别气味分子主要依靠细胞膜上的蛋白质分子，B正确； C、细胞膜的功能特性是选择透过性，与膜上的蛋白质（图中的④）有关，膜的功能越复杂，④蛋白质的种类和含量越多，C正确； D、细胞膜具有流动性是因为构成膜的磷脂分子可以自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，D错误。 故选D。 【例6】脂质体是由磷脂分子构成的人工膜，常用于药物的递送，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．脂质体以磷脂双分子层为基本支架 B．脂质体与细胞膜融合将药物送入细胞，体现了细胞膜的选择透过性 C．药物甲是水溶性药物，药物乙是脂溶性的药物 D．脂质体运载药物进入细胞可防止药物被降解 【答案】B 【详解】A、据题图可知，脂质体以磷脂双分子层为基本支架，A正确； B、脂质体与细胞膜融合将药物送入细胞，体现了细胞膜的流动性，B错误； C、药物甲位于脂质体内亲水性区域，说明能在水中溶解，药物甲是水溶性药物；药物乙位于脂质体的磷脂分子尾部区域，说明乙是脂溶性的药物，C正确； D、脂质体将药物包裹起来，形成一个相对独立的空间，避免药物接触外界环境中可能使其降解的物质，从而防止药物被降解，D正确。 故选B。 重难点突破 重难点一、细胞间信息交流的方式： 方式 通过化学物质进行传递 细胞膜直接接触传递 相邻两细胞间形成通道 图示 举例 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。 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。 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。 ➽突破提升： 1.细胞间的信息交流是否都需要受体参与？ 否，相邻细胞形成通道不需要。 2.新冠病毒侵入人体细胞能否体现细胞间信息交流？ 否，病毒无细胞结构。 【例1】下图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述不正确的是（　　） A．②为细胞膜上的受体，故②是细胞间进行信息交流的必需结构 B．胰岛素调节血糖的过程中，信息交流方式与图 A 所示相同 C．精子和卵细胞受精时要发生图 B 所示的信息交流方式 D．④为胞间连丝，一个细胞中信息分子可通过④进入另一个细胞 【答案】A 【详解】A、图中②为细胞膜上的受体蛋白，参与细胞间通过信号分子（如激素）进行的信息交流。但细胞间信息交流并非都依赖细胞膜上的受体，例如，植物细胞可通过④胞间连丝直接交流，无需受体；脂溶性信号分子（如性激素）可进入细胞内与胞内受体结合，也不依赖细胞膜上的受体，A错误； B、激素调节中激素随体液运输，作用于靶器官和靶细胞，信息交流方式与图A相同，B正确； C、精子和卵细胞之间通过细胞膜的直接接触来完成信息交流过程，符合图B过程，C正确； D、④为植物细胞的胞间连丝，是细胞间物质和信息交流的通道，一个细胞的信息分子可通过胞间连丝进入另一个细胞，D正确。 故选A。 重难点二、磷脂分子的排布 ➽突破提升： 1.科学家是如何得出细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层这一结论的？ 哺乳动物成熟红细胞没有其他的细胞器膜，只有细胞膜，故得出此结论。 2.根据磷脂分子特点，分别画出磷脂分子在空气—水界面上和细胞膜上的排布方式。 【例2】单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体（如图），它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部。下列关于脂质体的叙述，正确的是（    ） A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞 B．b处是疏水的，因此水分子不能通过脂质体的磷脂双分子层 C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 【答案】C 【详解】A、磷脂分子的头部是亲水的，因此，在a处嵌入的是水溶性物质，在b处嵌入的是脂溶性药物，A错误； B、磷脂分子的尾部是疏水的，因此，b处是疏水的，由于磷脂分子可以侧向移动，因而水分子可以通过自由扩散方式通过脂质体的磷脂双分子层，B错误； C、磷脂分子的头部是亲水的，因此，在a处可嵌入水溶性药物，利用它的流动性与细胞膜融合将药物送入细胞，C正确； D、b处是疏水的，在b处嵌入脂溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞，D错误。 故选C。 重难点三、细胞膜的特性 1.结构特性：细胞膜具有流动性（原因：磷脂分子可以侧向移动，蛋白质分子大多也能运动） 2.功能特性：选择透过性（与磷脂分子和蛋白质分子都有关） 【例3】细胞膜磷脂分子的运动主要包括侧向移动和内外翻动两种形式。胆固醇分子与磷脂分子的结合程度、磷脂分子中脂肪酸链的不饱和度都是影响磷脂分子侧向移动的因素；而位于磷脂双分子层间的磷脂转运酶可通过水解ATP，将具有特定头部基团的磷脂分子从胞外侧转移到胞质侧，完成内外翻动，实现膜弯曲或分子重排。下列叙述正确的是（    ） A．温度变化通过直接影响磷脂分子的内外翻动影响膜的流动性 B．细胞膜的不对称性仅与膜两侧蛋白质的不均匀分布有关 C．磷脂转运酶发挥作用可使磷脂分子头部在膜内，尾部在膜外 D．抑制磷脂转运酶的活性，可能会对物质通过细胞膜产生影响 【答案】D 【详解】A、温度变化主要通过影响磷脂分子的侧向移动来改变膜的流动性，而内外翻动需要磷脂转运酶的参与，属于主动运输，温度通过影响酶活性间接影响该过程，A错误； B、细胞膜的不对称性不仅由膜蛋白的不均匀分布决定，还与磷脂分子种类在内外层的差异有关（如糖脂仅分布于外侧），B错误； C、磷脂分子头部为亲水基团，尾部为疏水链。无论磷脂分子如何翻动，其头部始终朝向膜的内外表面，尾部位于中间，不可能出现头部在膜内、尾部在膜外的情况，C错误； D、磷脂转运酶参与膜形态变化（如弯曲或重排），若其活性被抑制，可能影响胞吞、胞吐等依赖膜形态改变的运输方式，D正确。 故选D。 习题巩固 1.下图是细胞膜部分功能的结构模式图。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重要作用 B．功能②表示细胞膜具有控制物质进出细胞的功能 C．胰岛素调控生命活动与图中功能③有一定关系 D．相邻的动物细胞可通过功能④进行信息交流 【答案】D 【详解】A、①即系统的边界，在生命起源过程中具有重要作用，A正确； B、功能②表示的运输方式为协助扩散，需要浓度差、载体，不需要消耗能量，表示细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，B正确； C、激素调控生命活动需要靶细胞进行信号检测，所以胰岛素调控生命活动与图中功能③有一定关系，C正确； D、④属于相邻植物细胞间的信息交流，动物细胞不存在胞间连丝，D错误。 故选D。 2.细胞的形态多种多样，但是其基本结构具有高度的统一性。下列有关细胞统一性的佐证，错误的是（　　） A．支原体和酵母菌都通过细胞膜和外界进行物质交换 B．真核生物和原核生物都是以DNA作为遗传物质的 C．大肠杆菌和洋葱细胞的细胞壁组成成分完全相同 D．草履虫和沙眼衣原体都有细胞膜、细胞质、核糖体等 【答案】C 【详解】A、支原体是原核生物，酵母菌是真核生物，支原体和酵母菌都具有细胞膜，都通过细胞膜和外界进行物质交换，是细胞统一性的佐证之一，A正确； B、真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA，这是细胞统一性的重要证据，B正确； C、大肠杆菌的细胞壁成分为肽聚糖，洋葱细胞的细胞壁成分为纤维素和果胶，两者成分不同，不能体现细胞的统一性，C错误； D、草履虫（真核生物）和沙眼衣原体（原核生物）均具有细胞膜、细胞质和核糖体等基本结构，是细胞统一性的佐证之一，D正确。 故选C。 3.下列组成细胞的化合物可以参与构建细胞结构的有（　　） ①自由水    ②无机盐    ③多糖    ④磷脂    ⑤脂肪    ⑥胆固醇    ⑦蛋白质 A．①②③④⑦ B．②③④⑥⑦ C．②③⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 【答案】B 【详解】①自由水以游离形式存在，主要作为溶剂，不参与构建结构； ②无机盐如Fe2+可参与血红蛋白，属于结构成分； ③多糖（如纤维素、果胶）构成细胞壁； ④磷脂是细胞膜基本支架； ⑤脂肪是储能物质，不参与结构构建； ⑥胆固醇是动物细胞膜的重要成分，参与构建动物细胞膜； ⑦蛋白质是生命活动的主要承担者，参与核膜、细胞膜和细胞骨架等结构的构建。 即②③④⑥⑦参与构建细胞结构。 故选B。 4.生物膜中所含的蛋白质称为膜蛋白，膜蛋白是生物膜功能的主要承担者。下列关于膜蛋白的叙述，错误的是（    ） A．功能越复杂的生物膜，其膜蛋白的种类和数量越丰富 B．膜蛋白的分布是不对称的，膜蛋白的合成需要核酸参与 C．膜蛋白都是可以运动的，在物质运输等方面有重要作用 D．膜蛋白在膜中的分布与膜有亲水性和疏水性的部分有关 【答案】C 【详解】A、生物膜的功能复杂程度与膜蛋白的种类和数量密切相关，即功能越复杂的生物膜，其膜蛋白的种类和数量越丰富，A正确； B、膜蛋白在膜中的分布具有不对称性（如糖蛋白仅分布于细胞膜外侧），且其合成需通过转录和翻译过程，依赖DNA和RNA的参与，B正确； C、膜蛋白的流动性是生物膜结构的特点之一，但并非所有膜蛋白均可自由运动，而是绝大多数膜蛋白是可以运动的，C错误； D、磷脂双分子层的疏水尾部与亲水头部决定了膜蛋白的分布方式（如跨膜蛋白的疏水部分嵌入磷脂层），D正确。 故选C。 5.在蛋白质上加上糖链会形成糖蛋白，下列关于糖蛋白的叙述正确的是（　　） A．所有的生物皆会合成糖蛋白 B．真核细胞的糖蛋白合成是在细胞核完成 C．真核细胞的细胞膜上具有糖蛋白 D．植物细胞的细胞壁上没有糖蛋白 【答案】C 【详解】A、病毒没有细胞结构，不能独立合成糖蛋白，A错误； B、糖蛋白的合成场所是在细胞质中的核糖体，加工在内质网和高尔基体，不是在细胞核完成，B错误； C、真核细胞的细胞膜上有糖蛋白，与细胞识别等功能有关，C正确； D、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，也有少量蛋白质等物质，其中部分蛋白质以糖蛋白的形式存在，D错误。 故选C。 6.如图所示是一类磷脂分子的结构图，虚线框①是磷酸或其衍生物，其中X可能含N元素，虚线框②是脂肪酸。下列说法错误的是（　　） A．磷脂的组成元素是C、H、O、P B．原核细胞和真核细胞均含有磷脂 C．将①换成脂肪酸后该物质是脂肪 D．脂肪的R1、R2中存在C=C双键时不易凝固 【答案】A 【详解】A、磷脂的组成元素主要是C、H、O、P，有的还含有N（图中的X可能含有X元素），A错误； B、原核细胞和真核细胞均含有细胞膜，细胞膜的主要成分是磷脂，B正确； C、脂肪是由甘油和脂肪酸组成的，若①代表脂肪酸，则该结构简式代表脂肪，C正确； D、含有碳碳双键的脂肪酸为不饱和脂肪酸，由不饱和脂肪酸组成的脂肪（油）在常温下不容易凝固成固态，因此脂肪的R1、R2中存在C=C双键时不易凝固，D正确。 故选A。 7.科学发现的过程既离不开技术的支持，也离不开科学方法的运用。下列关于生物学知识探究过程的叙述，正确的是（　　） A．斐林试剂与葡萄糖溶液混合后立即生成砖红色沉淀 B．利用差速离心法分离细菌细胞中的各种细胞器 C．动植物体由细胞构成是科学家通过完全归纳法形成的结论 D．细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用 【答案】D 【详解】A、斐林试剂与葡萄糖溶液混合后，需要水浴加热才能生成砖红色沉淀，不是立即生成，A错误； B、细菌属于原核生物，只有核糖体一种细胞器，不存在“各种细胞器”，因此不能用差速离心法分离细菌细胞中的各种细胞器，B错误； C、动植物体由细胞构成是科学家通过不完全归纳法形成的结论，不是完全归纳法，C错误； D、细胞膜结构模型的探索过程中，科学家通过提出假说（如流动镶嵌模型等假说）来解释细胞膜的结构和功能，反映了提出假说这一科学方法的作用，D正确。 故选D。 8.脂滴是新发现的一种由单层磷脂分子构成、主要储存脂质的新型细胞器。其发生和生长过程如下图，下列有关说法正确的是（　　） A．溶酶体和脂滴的来源相同，均由单层磷脂分子构成 B．脂滴单层磷脂分子的排布是尾部朝内，这有利于储存脂肪 C．脂滴中的储存物包括胆固醇，胆固醇是生物膜的主要组成成分 D．脂滴中脂质的氧元素含量多于同等质量糖类的氧元素含量 【答案】B 【详解】A、溶酶体是由单层膜（双层磷脂分子构成）包裹形成的细胞器，而脂滴是由单层磷脂分子构成，A错误； B、磷脂分子具有亲水性头部和疏水性尾部。脂滴单层磷脂分子尾部朝内，能避免亲水性头部与脂滴内部的脂质（疏水性物质）直接接触，有利于储存脂肪，B正确； C、生物膜的主要组成成分是磷脂和蛋白质，胆固醇是动物细胞膜的重要组成成分，但不是生物膜（包括植物、原核生物等的膜）的 “主要” 组成成分，C错误； D、脂质中氧元素含量远低于同等质量的糖类，而氢元素含量高于糖类，D错误。 故选B。 9.糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白、与脂质结合形成糖脂。最新研究发现：糖类还能与细胞中的RNA结合形成glycoRNA，即RNA的糖基化修饰。下列有关细胞内的分子叙述正确的是（    ） A．细胞膜上的蛋白质分子都具有物质运输的功能 B．糖蛋白分布在细胞膜的内侧，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递有关 C．糖类和蛋白质、脂质不仅可以结合，还可以相互转化 D．多糖、蛋白质、脂质、RNA的多样性都与其单体的排列顺序有关 【答案】C 【详解】A、细胞膜上的蛋白质功能多样，包括运输、催化（酶）、识别（受体）等，并非所有蛋白质均参与物质运输，A错误； B、糖蛋白分布于细胞膜外侧，负责细胞识别（如精卵识别）和信息传递（如激素与受体结合），B错误； C、糖可以和蛋白质结合形成糖蛋白，可以与脂质结合形成糖脂，参与细胞间的信息交流等功能，除此之外，糖类与脂质可相互转化（如糖类转化为脂肪，脂肪分解为甘油和脂肪酸后可转化为糖类），糖类代谢中间产物可生成非必需氨基酸（糖→蛋白质），而氨基酸脱氨基后也可转化为糖类（蛋白质→糖），因此三者可相互转化，C正确； D、多糖（如淀粉、纤维素）的多样性由葡萄糖的连接方式决定，与单体排列顺序无关；脂质（如脂肪）的多样性由脂肪酸的种类和结构决定，与单体排列顺序无关，D错误。 故选C。 10.如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～④表示物质。下列有关说法错误的是（    ） A．③可以侧向自由移动，②大多也能运动 B．细胞识别与④有关 C．②在细胞膜上的分布是不均匀的 D．细胞膜上③的单分子层面积等于细胞膜和核膜的面积的两倍 【答案】D 【详解】A、③是磷脂分子，磷脂分子可以侧向自由移动，②是蛋白质，细胞膜中的大多数蛋白质也是可以运动的，A正确； B、①是糖蛋白，与细胞识别有关，B正确； C、②蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的，C正确； D、真核细胞所有的膜结构包括细胞膜、细胞核膜和细胞器膜，磷脂双分子层构成膜的基本支架，因此③磷脂的单分子层面积可以确定等于该细胞膜面积的两倍，但不等于该细胞所有膜面积的两倍（哺乳动物成熟的红细胞除外），D错误。 故选D。 11.有学者提出细胞膜是以甘油磷脂为主体的生物膜；胆固醇、鞘磷脂等形成有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“筏”一样，载着具有生物功能的膜蛋白，该模型即如图所示的“脂筏模型”。下列关于细胞膜的叙述，错误的是（　　） A．胆固醇具有疏水性，元素组成与脂肪一样 B．细胞膜主要是由脂质和蛋白质及糖类组成 C．图示“脂筏区域”可表示动物细胞膜的部分结构 D．④跨膜蛋白的两端为亲水区域，中间为疏水区域 【答案】B 【详解】A、胆固醇属于脂质，具有疏水性，与脂肪的组成元素相同，均为C、H、O，A正确； B、细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，B错误； C、②胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，故图示“脂筏区域”可表示动物细胞膜的部分结构，C正确； D、④跨膜蛋白能稳定地结合在细胞膜上，结合磷脂分子的头部亲水而尾部疏水的特性，可推出跨膜蛋白与磷脂分子尾部亲和的中间区域为疏水部位，与细胞内液或细胞外液接触的两端为亲水区域，D正确。 故选B。 12.缝隙连接广泛地存在于动物细胞间，在此连接处细胞间隙很窄（仅为2~3nm），相邻两细胞的细胞膜之间形成连接小体（由6个跨膜蛋白亚单位环状排列构成），中央有直径约1.0~1.4nm的小管（如图所示），可供细胞间交换离子和某些小分子物质，以及传递化学信息和协调细胞功能等。下列说法正确的是（　　） A．动物细胞必须相互接触才可以完成信息交流 B．小管的信息分子必须与细胞膜上的受体结合后才能发挥作用 C．蛋白质分子能通过两个相邻细胞的缝隙连接传递信号 D．缝隙连接与植物细胞的胞间连丝是同一类信息交流方式 【答案】D 【详解】A、动物细胞还可以通过体液运输信号分子来进行信息交流，A错误； B、由题可知，缝隙连接的小管可供细胞间交换离子和某些小分子物质以及传递化学信息，这些物质通过小管直接进入另一个细胞，不需要与细胞膜上的受体结合，B错误； C、因为小管直径约1.0~1.4nm，可供细胞间交换离子和某些小分子物质，而蛋白质属于大分子物质，无法通过该小管，所以两个相邻细胞不能通过缝隙连接传递携带信号的蛋白质，C错误； D、胞间连丝是植物细胞间的信息交流方式，缝隙连接是动物细胞间的信息交流方式，它们都能实现细胞间物质交换和信息传递，属于同一类信息交流方式，D正确。 故选D。 13.下图1为动物细胞膜的亚显微结构图；图2为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性呈负相关）、影响的曲线。请回答下列问题： (1)细胞膜的基本支架是 ，图1中细胞膜的这种结构模型被称为 。 (2)各种生物细胞膜的结构和化学成分相似，但功能差别较大的主要原因是 。 (3)据图1可知，膜蛋白A可以作为受体与其他细胞产生的信号分子特异性结合，体现了细胞膜具有 的功能。高等植物细胞可通过 相互连接，实现该功能。 (4)胆固醇是动物细胞膜的重要成分，其对于调节细胞膜的流动性具有重要作用。据图2分析胆固醇对生物膜流动性的影响：随着温度升高，胆固醇可 （填“提高”或“降低”）人工膜的流动性。 【答案】(1) 磷脂双分子层 流动镶嵌模型 (2)膜蛋白的种类和数量不同 (3) 进行细胞间信息交流 胞间连丝 (4)降低 【分析】流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本骨架，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，有的横跨整个磷脂双分子层，磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，因此生物膜具有一定的流动性，生物膜的功能特点是具有选择透过性。 【详解】（1）图1中构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，细胞膜的这种结构模型被称为流动镶嵌模型。 （2）各种生物膜的结构和化学成分相似，但功能差别较大的原因是蛋白质的种类和数量不同，蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 （3）膜蛋白A可以作为靶细胞上的受体与其他细胞产生的信号分子结合，体现了细胞膜具有信息交流的功能；高等植物细胞之间通过专门的通道（胞间连丝）相互连接，实现物质运输和信息交流。 （4）图中显示不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性呈负相关）影响的曲线。图中显示胆固醇能抵抗因为温度的改变而导致的细胞膜微粘度的改变，据图2分析，随着温度升高，含胆固醇的人工膜微粘度下降幅度比不含胆固醇的小（微粘度与流动性呈负相关），说明胆固醇可降低人工膜的流动性。 14.图1是动物细胞膜的结构模型示意图，图2是mRNA疫苗颗粒示意图。回答下列问题： (1)图1中的 （填序号）是细胞膜的基本支架。图2中多个磷脂分子在水中能自发形成双分子层，其原因是磷脂具有 的特点。 (2)图1中②能控制物质进出细胞，体现了膜的 性（功能特点）；人体器官移植时，植入的器官常常被排异，引起这种反应与图中[①] 具有识别功能有关。 (3)比较图1和图2，推测疫苗颗粒到达细胞后，可能会与 （填细胞结构名称）发生融合，从而使mRNA在细胞的 （填“甲”或“乙”）侧发挥作用。 【答案】(1) ③ 头部亲水、尾部疏水 (2) 选择透过性 糖蛋白 (3) 细胞膜 乙 【分析】流动镶嵌模型的基本内容：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。 【详解】（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，为图1中的③。磷脂是极性分子，具有亲水性的头部和疏水性的尾部，在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成一个疏水的环境；而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触，所以，磷脂分子在水中可形成双层结构。 （2）图1中②代表膜蛋白能控制物质进出，体现了膜的选择透过性的功能特点。人体器官移植的排异反应，与图中[①]（糖蛋白）的识别功能有关（糖蛋白能识别 “外来” 器官细胞）。 （3）图2中的结构与细胞膜的基本骨架相似，推测疫苗颗粒到达细胞后，会与细胞的细胞膜融合，在细胞内侧发挥功能。有糖蛋白的一侧为细胞外侧，因此甲为细胞外侧，乙为细胞内侧，即mRNA在细胞的乙侧内发挥作用。 15.研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质分子进行处理，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。一段时间后，该漂白区域荧光逐渐恢复（如图）。回答下列问题。 (1)目前为大多数人所接受的细胞膜结构模型叫做 模型，该模型认为细胞膜以 为基本支架。 (2)细胞膜上被漂白区域的荧光得以恢复，推测其可能的原因有两种：①被漂白区域内蛋白质分子带有的荧光染料的荧光会自行恢复；②被漂白区域内外的膜蛋白分子可以相互运动，一段时间后有未漂白区域的蛋白质分子运动到漂白区域。 研究发现，如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇，使膜结构上蛋白质分子停泊的“平台”被拆解，漂白区域荧光恢复所需的时间缩短，说明胆固醇对膜蛋白的运动具有 （促进/限制）作用，该结果支持推测 。最终恢复的荧光强度与初始强度相比会 （变低/变高/不变）。 【答案】(1) 流动镶嵌 磷脂双分子层 (2) 限制 ② 变低 【分析】流动镶嵌模型的基本内容：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。 【详解】（1）目前为大多数人所接受的细胞膜结构模型叫做流动镶嵌模型，该模型认为细胞膜以磷脂双分子层为基本支架。 （2）去除胆固醇后，漂白区域荧光恢复的时间会缩短，所以说明细胞膜中的胆固醇对膜中分子的运动具有一定的限制作用；胆固醇被去除后膜蛋白运动加快，证明未漂白区域的蛋白能移动到漂白区域，说明荧光的恢复是漂白区域内外分子相互运动的结果，与推测②一致；恢复过程中，未漂白区域的蛋白质分子会向漂白区域运动，但整个细胞膜上的荧光染料总量并未增加（部分染料已被永久漂白）。最终漂白区域的荧光是由周围未漂白的蛋白补充而来，其强度会低于初始强度。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能 （基础知识梳理+重难点突破+习题巩固） 基础知识梳理 知识点一、细胞膜的功能： 1.将细胞与外界环境分隔开来； 2.控制物质进出细胞；（控制作用是相对的；功能特性：选择透过性） 3.进行细胞间信息交流： ☄特别注意：植物细胞系统的边界是细胞壁还是细胞膜？ 【例1】血管紧张素Ⅱ受体是一种膜蛋白。当血液中的血管紧张素Ⅱ与该受体结合时，可激活细胞内的第二信使Ca2+等，进而调节细胞的代谢活动，例如使血管壁平滑肌收缩，导致血压升高。这一系列过程所体现的细胞膜的功能是（    ） A．分隔细胞与环境 B．控制物质的进出 C．进行信息交流 D．具有选择透过性 【例2】细胞膜作为细胞的边界，为生命活动的正常进行提供了保障。下列叙述正确的是（    ） A．膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 B．精卵之间的识别和结合需要依赖细胞分泌的化学物质 C．由于细胞膜的存在，外界有害物质绝对不能进入细胞 D．细胞之间的信息交流必须通过细胞膜上的受体才能进行 知识点二、对细胞膜结构的探索 1.对细胞膜成分的探索： （1）1895年,欧文顿:膜是由脂质组成的； （2）1925年,戈特和格伦德尔:膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层； （3）1935年,丹尼利和戴维森:除含脂质分子外,可能还附着蛋白质。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 脂质（主要）；胆固醇（动物细胞膜） 2.对细胞膜结构的探索： （4）1959年,罗伯特森在电镜下观察到细胞膜暗-亮-暗的三层结构，提出蛋白质—脂质—蛋白质的静态“三明治”模型； （5）1970年,荧光技术细胞融合实验等实验证明细胞膜具有流动性（结构特点）； （6）1972年,辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型。 ☄特别注意：为何选用哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料？ 【例3】细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。下列关于细胞膜的认知，正确的是（    ） A．病毒蛋白质外壳和宿主细胞膜表面受体结合体现了细胞膜可进行细胞间的信息交流 B．罗伯特森通过观察电镜下细胞膜结构，提出所有的生物膜都是由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成 C．构成细胞膜的磷脂分子都可以运动，而蛋白质分子大多是固定不动的 D．鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液染色 【例4】生物科学史蕴含着科学家的思维和智慧，关于细胞膜成分和结构探索历程的叙述不正确的是（    ） A．欧文顿在物质跨膜通透性实验基础上提出，膜是由脂质组成的 B．戈特和格伦德尔推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到膜呈暗—亮—暗的三层结构，认为其由蛋白质—脂质—蛋白质构成 D．科学家用同位素标记法进行人细胞与鼠细胞融合实验，表明细胞膜具有流动性 知识点三、流动镶嵌模型： 1.磷脂双分子层：膜的基本支架 可以侧向移动 2.蛋白质分子：镶、嵌、贯穿 大多可以运动 3.糖类：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关 【例5】下图为细胞膜的亚显微结构模式图，下列说法错误的是（　　） A．细胞膜表面①和②结合形成糖蛋白 B．细胞膜识别气味分子主要依靠细胞膜上的蛋白 C．膜上④含量和种类越多，该细胞膜功能越复杂 D．细胞膜具有流动性仅表现为③可以自由移动 【例6】脂质体是由磷脂分子构成的人工膜，常用于药物的递送，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．脂质体以磷脂双分子层为基本支架 B．脂质体与细胞膜融合将药物送入细胞，体现了细胞膜的选择透过性 C．药物甲是水溶性药物，药物乙是脂溶性的药物 D．脂质体运载药物进入细胞可防止药物被降解 重难点突破 重难点一、细胞间信息交流的方式： 方式 通过化学物质进行传递 细胞膜直接接触传递 相邻两细胞间形成通道 图示 举例 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。 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。 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。 ➽突破提升： 1.细胞间的信息交流是否都需要受体参与？ 2.新冠病毒侵入人体细胞能否体现细胞间信息交流？ 【例1】下图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述不正确的是（　　） A．②为细胞膜上的受体，故②是细胞间进行信息交流的必需结构 B．胰岛素调节血糖的过程中，信息交流方式与图 A 所示相同 C．精子和卵细胞受精时要发生图 B 所示的信息交流方式 D．④为胞间连丝，一个细胞中信息分子可通过④进入另一个细胞 重难点二、磷脂分子的排布 ➽突破提升： 1.科学家是如何得出细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层这一结论的？ 2.根据磷脂分子特点，分别画出磷脂分子在空气—水界面上和细胞膜上的排布方式。 【例2】单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体（如图），它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部。下列关于脂质体的叙述，正确的是（    ） A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞 B．b处是疏水的，因此水分子不能通过脂质体的磷脂双分子层 C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 重难点三、细胞膜的特性 1.结构特性：细胞膜具有流动性（原因：磷脂分子可以侧向移动，蛋白质分子大多也能运动） 2.功能特性：选择透过性（与磷脂分子和蛋白质分子都有关） 【例3】细胞膜磷脂分子的运动主要包括侧向移动和内外翻动两种形式。胆固醇分子与磷脂分子的结合程度、磷脂分子中脂肪酸链的不饱和度都是影响磷脂分子侧向移动的因素；而位于磷脂双分子层间的磷脂转运酶可通过水解ATP，将具有特定头部基团的磷脂分子从胞外侧转移到胞质侧，完成内外翻动，实现膜弯曲或分子重排。下列叙述正确的是（    ） A．温度变化通过直接影响磷脂分子的内外翻动影响膜的流动性 B．细胞膜的不对称性仅与膜两侧蛋白质的不均匀分布有关 C．磷脂转运酶发挥作用可使磷脂分子头部在膜内，尾部在膜外 D．抑制磷脂转运酶的活性，可能会对物质通过细胞膜产生影响 习题巩固 1.下图是细胞膜部分功能的结构模式图。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重要作用 B．功能②表示细胞膜具有控制物质进出细胞的功能 C．胰岛素调控生命活动与图中功能③有一定关系 D．相邻的动物细胞可通过功能④进行信息交流 2.细胞的形态多种多样，但是其基本结构具有高度的统一性。下列有关细胞统一性的佐证，错误的是（　　） A．支原体和酵母菌都通过细胞膜和外界进行物质交换 B．真核生物和原核生物都是以DNA作为遗传物质的 C．大肠杆菌和洋葱细胞的细胞壁组成成分完全相同 D．草履虫和沙眼衣原体都有细胞膜、细胞质、核糖体等 3.下列组成细胞的化合物可以参与构建细胞结构的有（　　） ①自由水    ②无机盐    ③多糖    ④磷脂    ⑤脂肪    ⑥胆固醇    ⑦蛋白质 A．①②③④⑦ B．②③④⑥⑦ C．②③⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 4.生物膜中所含的蛋白质称为膜蛋白，膜蛋白是生物膜功能的主要承担者。下列关于膜蛋白的叙述，错误的是（    ） A．功能越复杂的生物膜，其膜蛋白的种类和数量越丰富 B．膜蛋白的分布是不对称的，膜蛋白的合成需要核酸参与 C．膜蛋白都是可以运动的，在物质运输等方面有重要作用 D．膜蛋白在膜中的分布与膜有亲水性和疏水性的部分有关 5.在蛋白质上加上糖链会形成糖蛋白，下列关于糖蛋白的叙述正确的是（　　） A．所有的生物皆会合成糖蛋白 B．真核细胞的糖蛋白合成是在细胞核完成 C．真核细胞的细胞膜上具有糖蛋白 D．植物细胞的细胞壁上没有糖蛋白 6.如图所示是一类磷脂分子的结构图，虚线框①是磷酸或其衍生物，其中X可能含N元素，虚线框②是脂肪酸。下列说法错误的是（　　） A．磷脂的组成元素是C、H、O、P B．原核细胞和真核细胞均含有磷脂 C．将①换成脂肪酸后该物质是脂肪 D．脂肪的R1、R2中存在C=C双键时不易凝固 7.科学发现的过程既离不开技术的支持，也离不开科学方法的运用。下列关于生物学知识探究过程的叙述，正确的是（　　） A．斐林试剂与葡萄糖溶液混合后立即生成砖红色沉淀 B．利用差速离心法分离细菌细胞中的各种细胞器 C．动植物体由细胞构成是科学家通过完全归纳法形成的结论 D．细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用 8.脂滴是新发现的一种由单层磷脂分子构成、主要储存脂质的新型细胞器。其发生和生长过程如下图，下列有关说法正确的是（　　） A．溶酶体和脂滴的来源相同，均由单层磷脂分子构成 B．脂滴单层磷脂分子的排布是尾部朝内，这有利于储存脂肪 C．脂滴中的储存物包括胆固醇，胆固醇是生物膜的主要组成成分 D．脂滴中脂质的氧元素含量多于同等质量糖类的氧元素含量 9.糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白、与脂质结合形成糖脂。最新研究发现：糖类还能与细胞中的RNA结合形成glycoRNA，即RNA的糖基化修饰。下列有关细胞内的分子叙述正确的是（    ） A．细胞膜上的蛋白质分子都具有物质运输的功能 B．糖蛋白分布在细胞膜的内侧，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递有关 C．糖类和蛋白质、脂质不仅可以结合，还可以相互转化 D．多糖、蛋白质、脂质、RNA的多样性都与其单体的排列顺序有关 10.如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～④表示物质。下列有关说法错误的是（    ） A．③可以侧向自由移动，②大多也能运动 B．细胞识别与④有关 C．②在细胞膜上的分布是不均匀的 D．细胞膜上③的单分子层面积等于细胞膜和核膜的面积的两倍 11.有学者提出细胞膜是以甘油磷脂为主体的生物膜；胆固醇、鞘磷脂等形成有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“筏”一样，载着具有生物功能的膜蛋白，该模型即如图所示的“脂筏模型”。下列关于细胞膜的叙述，错误的是（　　） A．胆固醇具有疏水性，元素组成与脂肪一样 B．细胞膜主要是由脂质和蛋白质及糖类组成 C．图示“脂筏区域”可表示动物细胞膜的部分结构 D．④跨膜蛋白的两端为亲水区域，中间为疏水区域 12.缝隙连接广泛地存在于动物细胞间，在此连接处细胞间隙很窄（仅为2~3nm），相邻两细胞的细胞膜之间形成连接小体（由6个跨膜蛋白亚单位环状排列构成），中央有直径约1.0~1.4nm的小管（如图所示），可供细胞间交换离子和某些小分子物质，以及传递化学信息和协调细胞功能等。下列说法正确的是（　　） A．动物细胞必须相互接触才可以完成信息交流 B．小管的信息分子必须与细胞膜上的受体结合后才能发挥作用 C．蛋白质分子能通过两个相邻细胞的缝隙连接传递信号 D．缝隙连接与植物细胞的胞间连丝是同一类信息交流方式 13.下图1为动物细胞膜的亚显微结构图；图2为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微粘度（与流动性呈负相关）、影响的曲线。请回答下列问题： (1)细胞膜的基本支架是 ，图1中细胞膜的这种结构模型被称为 。 (2)各种生物细胞膜的结构和化学成分相似，但功能差别较大的主要原因是 。 (3)据图1可知，膜蛋白A可以作为受体与其他细胞产生的信号分子特异性结合，体现了细胞膜具有 的功能。高等植物细胞可通过 相互连接，实现该功能。 (4)胆固醇是动物细胞膜的重要成分，其对于调节细胞膜的流动性具有重要作用。据图2分析胆固醇对生物膜流动性的影响：随着温度升高，胆固醇可 （填“提高”或“降低”）人工膜的流动性。 14.图1是动物细胞膜的结构模型示意图，图2是mRNA疫苗颗粒示意图。回答下列问题： (1)图1中的 （填序号）是细胞膜的基本支架。图2中多个磷脂分子在水中能自发形成双分子层，其原因是磷脂具有 的特点。 (2)图1中②能控制物质进出细胞，体现了膜的 性（功能特点）；人体器官移植时，植入的器官常常被排异，引起这种反应与图中[①] 具有识别功能有关。 (3)比较图1和图2，推测疫苗颗粒到达细胞后，可能会与 （填细胞结构名称）发生融合，从而使mRNA在细胞的 （填“甲”或“乙”）侧发挥作用。 15.研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质分子进行处理，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。一段时间后，该漂白区域荧光逐渐恢复（如图）。回答下列问题。 (1)目前为大多数人所接受的细胞膜结构模型叫做 模型，该模型认为细胞膜以 为基本支架。 (2)细胞膜上被漂白区域的荧光得以恢复，推测其可能的原因有两种：①被漂白区域内蛋白质分子带有的荧光染料的荧光会自行恢复；②被漂白区域内外的膜蛋白分子可以相互运动，一段时间后有未漂白区域的蛋白质分子运动到漂白区域。 研究发现，如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇，使膜结构上蛋白质分子停泊的“平台”被拆解，漂白区域荧光恢复所需的时间缩短，说明胆固醇对膜蛋白的运动具有 （促进/限制）作用，该结果支持推测 。最终恢复的荧光强度与初始强度相比会 （变低/变高/不变）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $