内容正文:
第6讲 细胞膜的结构和功能
课程标准解读
知识网络概览
【课标要求】
概述细胞都由细胞膜包裹,细胞膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流。
【能力要求】
1.理解能力:通过对细胞膜结构与成分探究历程的了解,提高分析和处理信息的能力。
2.解决问题能力:通过建立细胞膜流动镶嵌模型,学会利用模型解释和解决实际问题。
考点一 细胞膜的功能
精梳 攻教材
1.细胞膜的功能:
2.细胞膜的功能特点:
【名师点睛】
植物细胞“系统的边界”是细胞膜,不是细胞壁。
【自测强化】
1.辨易错
(1)在细胞膜的控制下,对细胞有害的物质都不能进入细胞。 (×)
分析:细胞膜的控制作用是相对的,环境中一些对细胞有害的物质(例如病毒)有可能进入细胞。
(2)在生命起源过程中,膜的出现至关重要,保障了细胞内部环境的独立和相对稳定。 (√)
(3)相邻两个细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。 (√)
2.练表达:
(必修1 P40“问题探讨”)鉴别动物细胞是否死亡的方法:常用台盼蓝染液,原因是用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色。这种鉴别方法利用的是细胞膜具有选择透过性。
精练 提能力
1.(2025·潜江模拟)下列哪一项不是细胞间信息交流的方式( )
A.胰岛素通过血液运输,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合
B.精子和卵细胞相互识别和结合完成受精作用
C.高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接
D.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
【解析】选D。激素通过血液运输作用于组织细胞,这是通过体液的作用来完成的细胞之间的间接信息交流,A正确;精子和卵细胞相互接触完成受精作用,这是相邻细胞间直接接触进行信息交流,B正确;高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,属于相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通,C正确;细胞膜将细胞与环境分隔开,这是细胞膜的功能之一,但不属于信息交流,D错误。
2.(2025·铜陵模拟)如图表示细胞膜功能结构模式图。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表示进入细胞的物质都需要载体
C.激素调控生命活动与图中功能③有一定关系
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯
【解析】选B。①表示细胞膜,在生命起源过程中具有重要作用,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,A正确;②表示载体,对物质进出细胞具有选择性,进入细胞的物质不一定需要载体,如小分子气体O2、CO2等,B错误;③能进行信号检测,代表受体蛋白质,与细胞间信息交流有关,能识别相应的激素,C正确;植物细胞通过胞间连丝进行相邻的细胞间的信息交流,即相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯,D正确。
【加固训练】
(2024·四平模拟)细胞膜受到损伤后,会有溶酶体聚集到损伤处并与其融合,从而修复细胞膜。荧光葡聚糖是带有荧光标记的多糖,对细胞无毒害作用。为了探究C对细胞膜修复的影响,科学家在含有荧光葡聚糖的培养液中,激光照射癌细胞MCF7,致使细胞膜上形成小孔,实验结果如图所示,箭头代表用激光照射癌细胞。下列叙述错误的是( )
A.正常情况下,细胞膜修复速度很快,大约50 s即可完成
B.若细胞膜正常,细胞内不会有荧光葡聚糖
C.修复受损伤的细胞膜,C和荧光葡聚糖是必不可少的
D.C通过影响细胞膜的流动性,从而影响细胞膜的修复
【解析】选C。据图分析,有C的一组,在50 s后,细胞内荧光强度不再增加,说明细胞膜已经完成修复,A正确;据图可知,无C的一组,细胞膜受损之后,细胞内的荧光强度开始增加,说明细胞膜受损后荧光葡聚糖开始进入细胞,即荧光葡聚糖是否进入细胞,取决于细胞膜是否受损,B正确;荧光葡聚糖在此实验中的作用是作为细胞膜受损修复的观测指标,并不是受损细胞膜修复必不可少的,C错误;细胞膜的修复主要依赖于生物膜的融合,即通过膜的流动性来实现,缺乏C时,细胞膜无法修复,说明C通过影响细胞膜的流动性进而影响细胞膜的修复,D正确。
考点二 细胞膜的成分和结构
精梳 攻教材
1.细胞膜成分的探索:
2.细胞膜的结构探索:
3.细胞膜的流动镶嵌模型:
(1)基本内容:
【名师点睛】
细胞膜上糖蛋白的位置
糖蛋白一般位于细胞膜的外侧,故可用于确定细胞膜的内外侧。
(2)结构特点:
【自测强化】 辨易错
(1)细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。 (√)
(2)细胞膜上的蛋白质分子在膜上对称分布,大多可以运动。 (×)
分析: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,故蛋白质在细胞膜上的分布是不对称的。
(3)膜蛋白选择性转运离子,有利于维持细胞内部环境的相对稳定。 (√)
(4)糖蛋白分布于细胞膜的内侧,细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关,与糖链无关。(×)
分析:糖蛋白主要进行细胞间的信息传递,位于细胞膜的外侧,细胞识别与糖蛋白中蛋白质和糖链都有关。
(5)叶肉细胞的细胞膜含有纤维素。 (×)
分析:植物细胞的细胞膜不含纤维素,细胞壁含有纤维素。
【精研 强思维】
【思维探究】
生物膜在生命活动中发挥着极其重要的作用。图1表示某细胞的部分细胞膜的亚显微结构模式图,图2是细胞间的信息交流方式。
(1)(生命观念)图1中构成细胞膜的基本支架是什么?细胞膜的这种结构模型被称为什么?小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖,却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖,这个事实说明细胞膜具有什么功能?
提示:磷脂双分子层;流动镶嵌模型;控制物质进出细胞。
(2)(科学思维)一种新的制药工艺是以很小的“人工囊泡”包裹着药物运输到患病部位,通过人工囊泡与细胞膜的融合,将药物送入细胞,这种物质运输的方式体现了生物膜的什么特性?
提示:具有流动性。
(3)(生命观念)图2表示通过相邻两个细胞的细胞膜接触,使信息从一个细胞传递给另一个细胞,②表示靶细胞细胞膜上的什么结构?
提示:(特异性)受体。
【思维建构】
图解细胞膜的组成与结构决定其功能
(1)细胞膜成分、结构及功能三者关系的模型构建:
(2)从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性:
精练 提能力
1.(2025·黄冈模拟)如图是荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图,关于该实验结果的说法正确的是( )
A.说明细胞膜具有流动性
B.说明细胞膜具有选择透过性
C.小鼠和人的蛋白质完全相同
D.若降低实验温度,细胞将更快完成融合
【解析】选A。实验现象是融合细胞中的绿色荧光染料标记膜蛋白和红色荧光染料标记膜蛋白均匀分布,说明膜蛋白会发生运动,体现了细胞膜具有流动性,A正确;该实验没有物质跨膜运输,不能说明细胞膜具有选择透过性,B错误;小鼠和人的蛋白质不完全相同,C错误;若降低实验温度,膜成分运动速度减慢,细胞完成融合将更慢,D错误。
2.(2024·成都模拟)如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图,①~⑤表示组成细胞膜的物质。请回答:
(1)人、鼠细胞融合实验表明了细胞膜具有流动性的结构特点。细胞膜具有该特点的原因是__________________________________。
(2)若此细胞为植物细胞,则细胞壁位于图中的_______(填“A侧”或“B侧”)。
(3)与细胞识别有密切关系的结构是___________________,细胞间信息交流的方式有___________________________________________________。
【解析】(1)流动镶嵌模型中的基本支架是磷脂双分子层,人、鼠细胞融合实验表明了细胞膜的结构特点是具有流动性,细胞膜具有该特点的原因是磷脂分子和大多数蛋白质分子都能运动。
(2)若此细胞为植物细胞,细胞壁位于细胞膜的外侧,膜上有糖蛋白的一侧为外侧,故细胞壁位于A侧。
(3)与细胞识别有密切关系的是糖被。信息交流方式有:通过化学物质实现细胞间间接的信息交流(如激素调节);通过细胞膜的直接接触实现细胞间直接的信息交流(如精卵的识别和结合);通过两个细胞间形成通道进行信息交流(如胞间连丝)。
答案:(1)磷脂分子可以运动,大多数蛋白质分子可以运动 (2)A侧
(3)糖被(糖蛋白也可) 通过化学物质实现细胞间间接的信息交流;通过细胞膜的直接接触实现细胞间直接的信息交流;通过两个细胞间形成通道进行信息交流
【知识归纳】常考的膜蛋白
【加固训练】
1970年Frye和Edindin将离体培养的人细胞和小鼠细胞融合在一起,形成人、鼠杂交细胞,然后用免疫荧光法对细胞膜蛋白进行标记,观察杂交细胞表面荧光分布的变化。实验过程和结果见下图。下列分析正确的是( )
A.荧光标记物由荧光分子和人(鼠)膜蛋白的特异性抗体组成
B.红绿荧光标记均匀分布所需的时间就是细胞融合所需的时间
C.红绿荧光标记均匀分布所需时间会随着孵育温度的降低而缩短
D.该实验证明细胞膜上的磷脂分子和蛋白质都可以发生侧向运动
【解析】选A。荧光标记物由荧光分子和人(鼠)膜蛋白的特异性抗体组成,可以和细胞膜蛋白特异性结合,A正确;细胞融合后,由于细胞膜具有流动性,一段时间后,红绿荧光标记才能均匀分布,故红绿荧光标记均匀分布所需的时间比细胞融合所需的时间长,B错误;一定温度范围内,红绿荧光标记均匀分布所需时间会随着孵育温度的降低而延长,C错误;该实验证明细胞膜上的标记的蛋白质都可以发生运动,但不能证明磷脂分子的运动,D错误。
【从教材走向高考】
【体验高考 链接教材】
1.(2024·湖南高考)→(必修1 P46“概念检测”T2)细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。下列叙述错误的是( )
A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸
B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性
C.糖脂可以参与细胞表面识别
D.磷脂是构成细胞膜的重要成分
【解析】选A。本题考查细胞膜的组成和功能。饱和脂肪酸的熔点较高,容易凝固,不饱和脂肪酸的熔点较低,不容易凝固,因此耐极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪酸,A错误;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,其对于调节膜的流动性具有重要作用,B正确;细胞膜表面的糖类分子可与蛋白质、脂质结合形成糖蛋白和糖脂,这些糖类分子与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关,C正确;磷脂双分子层是细胞膜的基本支架,所以磷脂是构成细胞膜的重要成分,D正确。
【深研教材 预测高考】
2.(必修1 P46“拓展应用”2改编)如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。下列说法错误的是( )
A.在脂质体中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间
B.脂质体到达细胞后可以与细胞发生膜融合,进而使药物进入细胞
C.脂质体表面抗体具有识别作用,可以与靶细胞特异性结合
D.脂质体可用来运输脂溶性药物,但不能运输能在水中结晶的药物
【解析】选D。脂肪酸“尾”部是疏水的,因此脂溶性药物位于两层磷脂分子之间,A正确;脂质体是由磷脂分子构成的,细胞膜的主要支架是磷脂分子,所以脂质体可以与细胞发生膜融合,进而使药物进入,B正确;脂质体表面抗体具有识别作用,可以与靶细胞特异性结合,C正确;磷酸“头”部是亲水的,故脂质体也可以运输水溶性药物,运送位置为脂质体内层磷脂分子的内部,D错误。
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